Биогеохимические циклы и антропогенное влияние на них

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание:

Введение

1.Понятие биогеохимии. История развития.

2.Биогеохимические циклы

2.1 Биогеохимические циклы макроэлементов

2.1.1Углерод

2.1.2Азот

2.1.3Фосфор

2.1.4Серы

3.Антропогенное влияние на биогеохимические циклы

Вывод.

Ведение

Биогеохимия представляет собой междисциплинарную науку, возникшую в в XXв. в пограничной области между биологией, геологией и химией. Биогеохимия концентрирует свое внимание на изучении роли живых организмов в миграции и перераспределении химических элементов в земной коре. Термин «биогеохимический цикл» используется для качественного и количественного понимания трансформации и перемещения вещества как в природной, так и антропогенно-модифицированной окружающей среде.

Увеличивается антропогенное влияние на окружающую среду на локальном, региональном и глобальном уровнях требует понимания механизмов, определяющих устойчивость биосферы и ее основных компонентов. Идеи основателя биогеохимии Владимира Ивановича Вернадского о всеобщей универсальности биогеохимических циклов, определяющих обмен химических элементов между организмами и окружающей их средой на поверхности Земли, стали очень продуктивными для этой приоритетной научной и образовательной дисциплине. В биогеохимических циклах определяющая роль отведена биоте, глобальная биологическая и геологическая активности которой постепенно изменяют составляющие биосферы. Однако и сама окружающая среда заставляет эволюционировать живые организмы.

1.Понятие биогеохимии. История развития

Биогеохимия как наука возникает в 20-х гг. XXв. на стыке биологии, химии и геологии, сконцентрировав исходно внимание на роли живого вещества в миграции химических элементов.

Первые истоки биогеохимии уже можно найти в работах известных биологов, химиков и геологов XVIII - XIX вв. Например, французский химик А. Лавузье (1743 - 1794), изучавшего реакции обмена окисла углерода и кислорода в растениях и доказавшего, что углерод как важнейший элемент органического вещества, поглощается растениями из воздуха и выделяется в атмосферу в процессе гниения и разложения органических соединений. Он заложил основы современной геохимии углерода в биосфере, показав универсальность обмена веществ между растениями, животными и средой обитания.

Концепция круговорота газов системы «живые организмы - атмосфера» была далее развита в работах французских химиков Ж.Дюма (1880 -1884),основателя органической химии, и Ж. Буссинго (1800 - 1884),одного из основателей агрохимии. В дальнейшем эти концепции развивались знаменитым немецким химиком Ю. Либихом (1802 - 1887),который показал, что поглощение химических элементов происходит не только из воздуха, но и из почвы, причем селективно. Он также открыл закон минимума питательных элементов, согласно которому продуктивность растений определяется тем из питательных элементов, которых находится в относительном минимуме в почвенном растворе.

На стыке XIX и XX вв. начала размываться видимая граница между такими науками как геология, химия и биология, и многие исследования стали выполнятся в пограничных областях, что привело к возникновению новых междисциплинарных наук. Характерным примером таких исследований является появление в России в 1880-х годах генетического почвоведения.

Основателем генетического почвоведения является российский ученый В.В. Докучаев(1846 - 1903). В его понимании генезис почвы представляет собой комбинацию многих почвообразующих факторов, таких как геологические породы, биологическая активность растений и животных, климатические условия, рельеф, грунтовые воды, физическое и химическое выветривание. В результате почва представляет единение двух разных компонентов, живой (биотической) и не живой (абиотической) и является биокосным телом.

В России основоположником биогеохимии стал В.И. Вернадский. Изучая происхождение минералов, он изучал миграцию химических элементов, формы химических минералов и их присутствие в различных породах. Базовым ядром научной концепции В.И. Вернадского, положенным в основу генетической минералогии, геохимии и, в дальнейшем, биогеохимии и науки о биосфере ,была научная идея о тесном переплетении всех природных факторов в целом. В 1918 - 1919 гг. он организовал первые биогеохимические исследования в Крымском (Таврическом) университете. Идеи В.И.Вернадского о планетарной роли живого вещества были положены в основу геохимической теории формирования горючих ископаемых.

Биогеохимия тесно переплетена с другими науками о Земле, особенно изучающими состав геологических пород, минералов, природных вод и газов, а также с биологическими науками, исследующими взаимосвязи между организмами и средой обитания, например, экологией. При изучении экосистем основное внимание уделяется массообмену и миграции элементов в биологических пищевых цепях. Принципы биогеохимии нашли широкое применение и в микробиологии. Состав микроорганизмов и среды очень тесно взаимозависим. Биогеохимический подход используется для оценки воздействия бактерий на состав атмосферы, природных вод и почв, процессы миграции и глобальные биогеохимические циклы различных элементов.

В России (СССР) принципы биогеохимии интенсивно развивались в науках о почвах и ландшафтах. Практическое приложение биогеохимических идей и методов развивается в геологии, геохимической экологии и биотехнологии. Среди этих направлений наибольшее развитие получили:

а) применение биогеохимических методов при поиске полезных ископаемых;

б) количественная характеристика геохимических условий для оценки здоровья животных и человека;

в) применение биогеохимических стандартов для минимизации антропогенного воздействия на окружающую среду.

Важным направлением в применении биогеохимических исследований является геохимическая экология, имеющая дело с изучением биогеохимических аномалий. В этих аномалиях наблюдается дефицитное или избыточное содержание жизненно важных элементов в пищевых цепях, приводящие к нарушениям здоровья животных и проживающего населения. Работами В.В. Ковальского показано ,что продуктивность скота коррелирует с содержанием в кормах бора, кобальта, меди, молибдена, селена и других элементов.

В наше время биогеохимия известна как очень продуктивная и высоко приоритетная научная дисциплина, объединяющая многие естественные науки, такие как биология, геология и химия, математика и физика, медицина, а также социальные науки (по сфере применения научных результатов и практическим выводам).

2. Биогеохимические циклы

Земная кора, поверхность континентов, океан и атмосфера исконне связанны геохимически между собой и с космосом. Но эта связь прямая и обратная еще более усилилась с появлением жизни в океане и особенно растений на суше.

Геохимические связи стали биогеохимическими, более сложными и разнообразными. Развитие и функционирование активного живого вещества, т.е. всей совокупности организмов, изменило океан, атмосферу, поверхность земной коры. Оформился почвенный покров суши и мелководий. Сложилась многокомпонентная открытая система - биосфера, т.е. планетная оболочка, охватывающая земную кору, организмы, почвенный покров, атмосферу и океан.(рис1)

Рис.1 Схема биогеохимической цикличности в биосфере.

Преобладающими химическими элементами как в биосфере, так и в любой слагающей ее экосистеме являются углерод, водород, кремний, кислород, азот, кальций, фосфор, железо и сера.(табл№1)(Рис.2)

Табл.№1

Среднее содержание некоторых химических элементов в земной коре, почвах и организмах (% по массе, данные на 1968) http://slovari.yandex.ru/~книги/БСЭ/Биогеохимия/

Рис.2 Среднее содержание в почвах различных химических элементов.

Происходит постоянный обмен элементов между живыми организмами и их отмирающими органическими остатками, между организмами и окружающей средой. Вследствие химических и биохимических реакций осуществляется циклическое перераспределение элементов между различными средами. Такое же перераспределение может быть вызвано физическими, биологическими и геологическими процессами. Эти превращения и называются биогеохимическими циклами, которые происходят в газовой (атмосфера), жидкой (вода суши и моря) и твердой (литосфера и педосфера) фазах. Выделяют также эндогенные (в литосфере или породах) и экзогенные (в месте обитания живых организмов) циклы. (картинку!)

В природе протекают как биологические циклы веществ, так и абиогенные циклы веществ. Биологические циклы обусловлены во всех звеньях, жизнедеятельностью организмов в самом широком смысле (питание, пищевые связи, размножение, рост, передвижение, выделение метаболитов, смерть, разложение, минерализация). Абиогенные циклы сложились на планете намного раньше биогенных циклов. Они включают весь комплекс геологических, геохимических, гидрологических, атмосферных процессов. В условиях развитой биосферы на протяжении последних нескольких сотен миллионов лет круговорот веществ в природе направляется уже в разном направлении, но обязательно совместным действием биологических, геохимических и геофизических факторов. Нормальные ненарушенные биогеохимические циклы носят «почти круговой», «почти замкнутый» характер. Степень повторяющегося воспроизводства циклов в природе очень велика и вероятно достигает 90 - 98%. Этим поддерживается известное постоянство и «равновесие» состава, количества и концентрации компонентов, вовлеченных в круговорот, а также генетическая и физиологическая приспособленность и «гармоничность» организмов и окружающей биосферы. Однако в аспекте геологического времени неполная замкнутость биогеохимических циклов приводит к миграции и дифференциации элементов и соединений в пространстве и различных средах и компонентах биосферы, к концентрированию или к рассеиванию тех или иных элементов. Таково, например, биогенное накопление азота и кислорода в атмосфере, биогенное и хемогенное накопление соединений углерода в земной коре (нефть, уголь, известняки) и постепенное уменьшение содержания СО2 в воздухе; накопление водорода и кислорода в виде масс воды в океане, вынос легкорастворимых солей из коры выветривания суши в океан и пустыни, концентрирование соединений железа, меди, никеля, в одних частях планеты и их рассеивание в других и т.д.

2.1 Биогеохимические циклы макроэлементов

Биогеохимическая история формирования состава атмосферы дает хороший пример воздействия живых организмов на окружающую среду. Современные данные показывают, что существующий состав атмосферной оболочки Земли представляет собой последнюю стадию долговременного процесса, в котором важнейшая роль принадлежала биогеохимической активности живой материи.

Масса атмосферы составляет около (5,14?5,27)·1015т [Walker,1977; Войтович, 1986]. Основная часть газовой массы (около 80%) находится в тропосфере. Именно здесь, где сосредоточена основная масса водных паров и взвешенных частиц, происходит активное взаимодействие физических, химических и биогеохимических процессов.

В настоящее время 99,8% газовой массы представлено азотом, кислородом и аргоном. Содержание воды сильно варьирует и не может быть охарактеризовано одной средней величиной. Лишь содержание азота и кислорода почти неизменно, тогда как содержание других газов сильно изменяется как в пространстве, так и во времени. Фотохимические реакции и многие биологические процессы ответственны за содержание ряда газов, находящихся в атмосфере в следовых количествах. В малых количествах в атмосфере обнаруживаются и инертные газы. Хорошо известно, что многие важнейшие биосферные фотохимические реакции также протекают в тропосфере.

В большинстве случаев наблюдаемые концентрации тропосферных соединений поддерживаются вследствие жизнедеятельности живой материи, прежде всего, микробов. Природные биогеохимические циклы азота и серы управляются биотой; однако в настоящее время эти циклы нарушаются под воздействием антропогенной активности. В отличие от других основных атмосферных газов, многие соединения серы и азота реактивны, имеют короткое время существования, их содержание сильно варьирует как во времени, так и в пространстве. Окислительные реакции и вымывание с дождями контролируют удаление этих соединений из тропосферы. В настоящее время содержание почти всех следов соединений серы и азота в тропосфере возрастает как следствие антропогенной активности и загрязнения атмосферы в глобальном масштабе.

Наиболее жизненно важными можно считать вещества, из которых, в основном, состоят белковые молекулы. К ним относятся углерод, азот, кислород, фосфор, сера.

2.1.1 Углерод

По современным оценкам, в атмосфере содержится 6160·109 т, или 1,4·1016 моль СО2. Основное поступление двуокиси углерода в атмосферу осуществляется в процессе дыхания, горения и разложения. Напротив, основной источник кислорода - процесс фотосинтеза, который, в свою очередь, ответственен за основное поглощение СО2 (коло 66·109 т/год, или 1,5·1015 моль/год). Поскольку двуокись углерода в определенной степени растворима в воде, должен учитываться обмен с глобальным океаном. Приблизительное поглощение СО2 в системе «атмосфера - океан» составляет 7·1015 моль/год (308·109 т/год), высвобождение - 6·1015 моль/год (264·109 т/год). Время существования СО2 в атмосфере - около 2 лет, что достаточно для относительно равномерного распределения этого газа в глобальной атмосфере. В Мировом океане, наряду с присутствием в живых организмах, углерод представлен также в виде растворенного и взвешенного органического вещества и таких неорганических соединений, как СО2 и ионы НСО3- , СО32-. Количество СО2 в океане в 6 раз превышает его количество в атмосфере.

Процессы, контролирующие содержание СО2 в атмосфере (растворение в океане, фотосинтез и формирование карбонатов), играют важную роль в поддержании равновесия в системе «биосфера-атмосфера-гидросфера». Для растений и микроорганизмов важнейшим является фотосинтез. Разница между затратами на общий фотосинтез и дыхание определяется как «чистая первичная продуктивность», распределение ее величин в основных экологических зонах показано в таблице №2.

Табл№2

Чистая первичная продуктивность в основных экосистемах Земли

На суше процесс фотосинтеза часто ограничен дефицитом питательных веществ, но в большей степени это ограничение определяется дефицитом воды и низкими температурами. Поэтому субтропические и тропические экосистемы вносят в глобальную продуктивность намного больший вклад, чем это можно предположить, основываясь на относительной доле их площади на поверхности Земли.

Вклад океана в глобальную продуктивность намного меньше, чем суши, несмотря на значительно большую площадь поверхности. Причина определяется большим дефицитом питательных веществ в поверхностных водах, что ограничивает процесс фотосинтеза. Продукция океанов в основном концентрируется в прибрежных водах.

Процессы синтеза и деградации органической массы в океане существенно отличается от аналогичных процессов на суше. Фитопланктон продуцирует основную часть фотосинтезированной органической массы. Сухая масса фитопланктона на три порядка меньше, чем вся глобальная биомасса суши, тогда как ежегодная продукция - только в три раза меньше. Это может быть объяснено большими скоростями жизненных циклов фитопланктона по сравнению с наземной растительностью. Современные оценки позволяют считать, что ежегодная продукция фотосинтеза в океане варьирует от 20-30·109 до 100·109 т органического углерода со средними величинами около 50-60·109 т. (Табл.№3)

Рис. 3 Круговорот углерода в природе

Табл.№3

Запасы углерода в биосфере и земной коре.

антропогенный круговорот биогеохимия

Запасы углерода на Земле сосредоточены в основном в виде карбонатов и органических соединений, причем обе эти формы имеют биотическое происхождение. Небиотические карбонаты, например, вулканического происхождения, скорее исключение из правил. Связующим звеном между карбонатами и органическими соединениями является СО2, которая служит исходным материалом как для фотосинтеза органических веществ, так и для микробного формирования карбонатов.

Атмосферная СО2 является производной биологических, физических, химических и антропогенных процессов. Происходит обмен углерода между атмосферой, океаном, наземной биосферой.(Рис.3)

2.1.2 Азот

Азот и его соединения играют в жизни биосферы такую же важную и незаменимую роль, как и углерод. Биофильность азота сравнима с биофильностью углерода.

Основным резервуаром азота в биосфере также является воздушная оболочка. Около 80% всех запасов азота сосредоточено в атмосфере планеты, что связано с направлением биогеохимических потоков соединений азота, образующихся при денитрификации. Основной формой, в которой содержится азот в атмосфере, является молекулярная - N2. В качестве несущественной примеси в атмосфере содержатся различные оксидные соединения азота NOx, а также аммиак NH3. Последний в условиях земной атмосферы наиболее неустойчив и легко окисляется. В то же время, величина окислительно-восстановительного потенциала в атмосфере недостаточна и для устойчивого существования оксидных форм азота, потому его свободная молекулярная форма и является основной.

Биогеохимический цикл азота хорошо изучен в различных экосистемах. Основные процессы цикла следующие:

* Фиксация - трансформация атмосферного N2 в органический N;

* Минерализация - превращение органического N в неорганический;

* Нитрификация - окисление NН4+ в нитрит NО2- и нитрат NО3-;

* Денитрификация - трансформация неорганического N в атмосферный N2О и N2;

* Ассимиляция - превращение неорганического N в органический.

Первичный азот в атмосфере, вероятно, появился в результате процессов дегазации верхней мантии и из вулканических выделений. Фотохимические реакции в высоких слоях атмосферы приводят к образованию соединений азота и заметному поступлению их на сушу и в океан с атмосферными осадками (3-8 кг/га аммонийного азота в год и 1,5-6 кг/га нитратного). Этот азот также включается в общий биогеохимический поток растворенных соединений, мигрирующих с водными массами, участвует в почвообразовательных процессах и в формировании биомассы растений. (Рис.4)

Рис. 4 Круговорот азота.

В отличие от углерода, атмосферный азот не может напрямую использоваться высшими растениями. Поэтому ключевую роль в биологическом круговороте азота играют организмы-фиксаторы. Это микроорганизмы нескольких различных групп, обладающие способностью путём прямой фиксации непосредственно извлекать азот из атмосферы и, в конечном счёте, связывать его в почве. К ним относятся:

некоторые свободноживущие почвенные бактерии;

симбионтные клубеньковые бактерии (существующие в симбиозе с бобовыми);

цианобионты, которые также бывают симбионтами грибов, мхов, папоротников, а иногда и высших растений. В результате деятельности организмов - фиксаторов азота он связывается в почвах в нитритной форме (соединения на основе NH3).

Нитритные соединения азота способны мигрировать в водных растворах. При этом они окисляются и преобразуются в нитратные - соли азотной кислоты HNO3. В этой форме азотные соединения способны эффективно усваиваться высшими растениями и использоваться для синтеза белковых молекул на основе пептидных связей C-N. Далее, по трофическим цепям, азот попадает в организмы животных. В окружающую среду (в водные растворы и в почву) он возвращается в процессах выделительной деятельности животных или разложения органического вещества.

Возврат свободного азота в атмосферу, как и его извлечение, осуществляется в результате микробиологических процессов. Это звено круговорота функционирует благодаря деятельности почвенных бактерий-денитрификаторов, вновь переводящих азот в молекулярную форму.(Рис.4)

В литосфере, в составе осадочных отложений, связывается весьма небольшая часть азота. Причина этого в том, что минеральные соединения азота, в отличие от карбонатов, очень хорошо растворимы. Выпадение некоторой доли азота из биологического круговорота также компенсируется вулканическими процессами. Благодаря вулканической деятельности в атмосферу поступают различные газообразные соединения азота, который в условиях географической оболочки Земли неизбежно переходит в свободную молекулярную форму.

Огромное количество азота в связанном виде содержит биосфера: в органическом веществе почвенного покрова (1,5х1011 т), в биомассе растений (1,1х109 т), в биомассе животных (6,1х107 т). В больших количествах азот содержится и в некоторых биогенных ископаемых (селитры). В то же время наблюдается парадокс - при огромном содержании азота в атмосфере вследствие чрезвычайно высокой растворимости солей азотной кислоты и солей аммония, азота в почве мало и почти всегда недостаточно для питания растений. Поэтому потребность культурных растений в азотных удобрениях всегда высока. Поэтому ежегодно в почву вносится по разным оценкам от 30 до 35 млн. тонн азота в виде минеральных удобрений

2.1.3 Фосфор

Фосфор является одним из наиболее важных питательных элементов на Земле, участвуя и контролируя многие биосферные биогеохимические процессы. Содержание фосфора в земной коре составляет всего лишь 0,1%, однако этот элемент играет очень важную роль в биосфере.(Табл. №4)

Табл.№4

Содержание и масса фосфора в биотической и абиотической материи Земли

Биогеохимический цикл фосфора в локальном, региональном и глобальном масштабах является уникальным среди циклов макроэлементов, поскольку в нем практически не представлены газообразные соединения. В отличии от цикла азота, биогеохимия не управляется микробами. Почти все соединения фосфора, участвующие в процессе его круговорота, исходно сформировались при выветривании фосфорсодержащих минералов.

Рис.5 Биогеохимический круговорот фосфора.

Цикл фосфора связан с его перемещением с суши в океан, что включает его перенос с эродированным материалом в реки. Промежуточные трансформации связаны с поглощением биотой Р как питательного элемента и взаимодействием природных вод и донных отложений. Большая часть (до 90 %) эродированного Р удерживается в решетках минералов и может достигать эстуариев и океанов без вовлечения в биологический круговорот. Меньшая растворимая часть эродированного фосфора доступна для поглощения растениями и включается в биологический круговорот. (Рис.5)

2.1.4 Сера

Сера также является одним из элементов, играющих чрезвычайно важную роль в круговороте веществ биосферы. Она относится к числу химических элементов, наиболее необходимых для живых организмов. В частности, она является компонентом аминокислот. Она предопределяет важные биохимические процессы живой клетки, является незаменимым компонентом питания растений и микрофлоры. Соединения серы участвуют в формировании химического состава почв, в значительных количествах присутствуют в подземных водах, что играет решающую роль в процессах засоления почв.

Основные запасы серы сосредоточены в литосфере. В соответствии с данными

А.В. Ронова [1976] и В.В. Добровольского [2003], среднее содержание сульфидной серы в осадочной оболочке составляет 0,183%, а общее количество серы равно 9,3·1015 т, в гранитном слое содержится 8,6·1015 т S. В целом в земной коре заключено около 94% глобальной массы серы.

В биосфере осуществляются биогеохимические переходы серы между различными средами. Живые организмы занимают важное место в биогеохимическом круговороте серы на планете, и среди них ведущая роль принадлежит микроорганизмам. В наземных экосистемах почвенные бактерии выделяют в газовой форме около 58·106т серы в год, из которых 15·106т/год потребляется растениями и 43·106т/год окисляется в тропосфере с тем, чтобы быть вымытыми с дождями обратно в почвы.

Наряду с важной ролью хемолитотрофных бактерий в глобальном круговороте среды следует отметить и вклад фотосинтезирующих бактерий. На основании продуктивности наземных и морских экосистем, а также среднего содержания серы в сухой наземной биомассе (0,34%), и сухой массе морских фотосинтезирующих организмов (1,2%), можно заключить что приблизительно 0,6·109 т/год серы участвует в наземном круговороте и приблизительно 1,3·109 т/год - в морском биогеохимическом цикле серы.

3. Антропогенное влияние на биогеохимические циклы

Возрастающая на протяжении ХХ в. Антропогенная активность привела к ускоренному поступлению загрязняющих веществ в биосферу. В наибольшей степени при этом была изменена ее биогеохимическая структура. Рассматривая современное состояние биогеохимических циклов, можно прийти к заключению, что во многих природных биогеохимических субрегионах и провинциях поступление поллютантов уже привело к перестройке биогеохимического круговорота элементов и формированию технобиогеохимических и агрогеохимических провинций как структурных единиц биосферы. Антропогенные изменения циклов питательных элементов происходят в большей степени в регионах с высокой плотностью населения и высокой интенсивностью сельскохозяйственного производства. В отдельных местах изменения природного локального или регионального биогеохимического цикла азота и фосфора еще незначительны, тогда как в других местах они громадны.

Например, наибольшее воздействие на глобальный биогеохимический цикл азота связано с применением минеральных азотных удобрений, ответственных примерно за половину антропогенных изменений в цикле азота. Другие антропогенные процессы также превращают атмосферный азот в биологически доступные формы. В целом за счет всех видов антропогенной деятельности, включая производство удобрений, сжигание органического топлива и выращивание бобовых культур, с 1960-х гг. произошло двух-трехкратное увеличение связывания азота, и эта величина продолжает постоянно возрастать. В середине 1990-х гг. глобальные размеры связывания азота составляли около 140·106 т/год, учитывая и природную несимбиотическую фиксацию на суше.

В последние 50-80 лет общая картина распределения и миграции фосфора в биосфере резко нарушена человеком. Эти нарушения слагаются из нескольких важнейших сторон экономической деятельности человек, таких как:

- мобилизация фосфора из агроруд и шлаков, производство и применение удобрений для сельского хозяйства;

- производство многочисленных препаратов, содержащих фосфор и использование их в быту, индустрии и земледелии;

- производство громадных количеств фосфорсодержащих ресурсов продовольствия и кормов, вывоз и потребление их в зонах концентрации населения и больших городах;

- развитие рыбного и китобойного промыслов, добыча морских моллюсков, водорослей и потребление их на сущее, что влечет за собой перераспределение биогенных фосфатов с океана на сушу. Антропогенная деятельность оказывает огромное воздействие на глобальный круговорот всех питательных элементов и в особенности на транспорт в эстуарии и открытые воды океана. Цикл фосфора связан с его перемещением с суши в океан, что включает его перенос с эродированным материалом в рек, последующий транспорт во взвешенном состоянии и захоронение в донных осадках океана. Размер этого потока оценивается в 22·106 т/год при величине доиндустриальных потоков 8·106 т/год.

Круговорот серы, так же как азота и фосфора, может быть нарушен вмешательством человека. Виной тому прежде всего сжигание ископаемого топлива, а особенно угля. Сернистый газ нарушает процессы фотосинтеза и приводит к гибели растительности.

Заключение

Глобальные процессы образования и движения живого вещества в биосфере связаны и сопровождаются круговоротом вещества и энергии. В отличие от чисто геологических процессов биогеохимические циклы с участием живого вещества имеют значительно более высокие интенсивность, скорость и количество вовлеченного в оборот вещества.

С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества - как органического, живого, так и минерального, косного.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. В.И.Вернадский писал: "Человек становится геологической силой, способной изменить лик Земли". Это предупреждение пророчески оправдалось. Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов. По данным ученых ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т оксидов серы, 65 млн. т оксидов азота, 1,4 млн. т фреонов, органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные, большое количество твердых частиц (пыль, копоть, сажа). Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. От них страдают леса, особенно хвойные. Все это ведет к глобальному экологическому кризису и требует незамедлительного перехода к рациональному природопользованию.

Размещено на Allbest.ru