Биогеохимические циклы

Нацiональний Унiверситет тАЬКиiво-Могилянська АкадемiятАЭ. Миколаiвська фiлiя.

Департамент екологii

Перевiрила: викладач

Мiтрясова О.П.

Миколаiв-2000.

Сторiнки:

1. Бiогеохiмiчнi кругообiги......................................3.

2. Кругообiг речовин у бiосферi..................................4.

3. Кругообiг вуглецю...........................................5.

4. Кругообiг кисня..............................................8.

5. Кругообiг азоту..............................................9.

6. Кругообiг фосфорутАж........................................11.

7. Кругообiг сiрки.............................................12.

8. Кругообiг водитАж............................................15.

9. Антропогенний вплив на навколишнi середовище................16.

10. Використана лiтература......................................18.

1. Бiогеохiмiчнi кругообiги.

На вiдмiну вiд енергii, котра використовувалася органiзмом, перетворилась у тепло i втрачаiться для екосистеми, речовини циркулюють у бiосферi, що i називаiться бiогеохiмiчними круговоротами. З 90 з зайвим елементiв, що зустрiчаються в природi, близько 40 потрiбнi живим органiзмам. Найбiльш важливi для них i потрiбнi у великих кiлькостях: вуглець, водород, кисень, азот. Кисень надходить у атмосферу в результатi фотосинтезу та витрачуiться органiзмами при диханнi. Азот витягаiться з атмосфери завдяки дiяльностi азотофиксирующих бактерiй i повертаiться до неi iншими бактерiями.

Кругообiг елементiв i речовин здiйснюються за рахунок саморегулюючихся процесiв, в яких беруть участь всi складовi екосистем. Цi процеси i безвiдхоними. В природi немаi нiчого даремного або шкiдливого, навiть вiд вулканiчних виверження i користь, бо з вулканiчними газами в повiтря надходять потрiбнi елементи, наприклад, азот. РЖснуi закон глобального замикання бiогеохiмiчного кругообiгу в бiосферi, дiючий на всiх етапах ii розвитку, як i правило збiльшення замкнутости бiогеохiмiчного кругообiга в ходi сукцесii. В процесi еволюцii бiосфери збiльшуiться роль бiологiчного компоненту в замиканнi бiогеохiмiчного кругообiга. Ще бiльшу роль в бiогеохiмiчному кругообiгу виявляi людина. Але ii роль здiйснюiться в протилежному напрямку. Людина порушуi кругообiг речовин, який вже склався, i в цьому виявляiться його геологiчна сила, руйнiвна по вiдношенню до бiосфери на сьогодняшнiй день.

Коли 2 млрд. рокiв тому на Землi з'явилося життя, атмосфера складалася з вулканiчних газiв. В нiй було багато вуглекислого газу та мало кисня ( якщо взагалi був), i першi органiзми були анаеробними. Так як продукцiя в середньому перевершувала дихання, за геологiчний час в атмосферi накопичувався кисень i та зменшувався вмiст вуглекислого газу. Нинi вмiст вуглекислого газу в атмосферi збiльшуiться в результатi спалювання великих кiлькостей горючих копалин i зменшення поглинаючоi спроможностi 'зеленого поясу'. Останнi i результатом зменшення кiлькостi самих зелених рослин, а також пов'язане з тим, що пил та iншi забруднюючi частки в атмосферi вiдбивають тi променi, що надходять до атмосфери.

В результатi антропогенноi дiяльностi ступiнь замкненостi бiогеохiмiчних кругообiгiв зменшуiться. Хоча вона досить висока (для рiзноманiтних елементiв i речовин вона не однакова), але тим не менше не абсолютна, що i показуi приклад виникнення кисневоi атмосфери. РЖнакше неможлива була б еволюцiя (найвища ступiнь замкненостi бiогеохiмiчних кругообiгiв спостерiгаiться в тропiчних екосистемах тАУ найбiльш давнiх i консервативних).

Таким чином, слiд казати не про змiну людиною того, що не повинно змiнюватися, а скорiше про вплив людини на швидкiсть та напрямок змiн та на поширення iх границь, що порушуi правило мiри перетворення природи. Останнi формулюiться таким чином: в ходi експлуатацii природних систем не можна перевищувати деякi межi, що дозволять цим системам зберiгати властивостi самопiдтримки. Порушення мiри як в сторону збiльшення, так i в сторону зменшення призводить до негативних результатiв. Наприклад, надлишок вносимих добрив настiльки ж шкiдливий, як i iх недолiк. Це почуття мiри загублене сучасною людиною, яка вважаi, що в бiосферi iй всi дозволене. Нiдii на подолання екологiчних труднощiв пов'язують iз розробкою i введенням до експлуатацii замкнутих технологiчних циклiв. Створенi людиною цикли перетворення матерiалiв вважаiться бажаним робити так, щоб вони були подiбним природним циклам кругообiга речовин. Тодi водночас вирiшувалися би проблеми забезпечення людства невчерпними ресурсами i проблема охорони природного середовища вiд забруднення, оскiльки нинi лише 1 - 2% ваги природних ресурсiв утилiзуiться в кiнцевому продуктi. Теоретичнi замкнутi цикли перетворення речовини можливi. Проте повна i остаточна перебудова iндустрii по принципу кругообiга речовини в природi нереальна. Хоча б тимчасове порушення замкненостi технологiчного циклу практичнi неминуче, наприклад, при створеннi синтетичного матерiалу з новими, невiдомими природi властивостями. Така речовина спочатку всебiчно апробуiться на практицi, i лише потiм можуть бути розробленi способи його розкладення з метою запровадження складових частин у бiогеохiмiчнi кругообiги.

2. Кругообiг речовин в бiосферi.

Процеси фотосинтезу органiчноi речовини з неорганiчних компонентiв триваi мiльйони рокiв i за такий час хiмiчнi елементи повиннi були перейти з однiii форми в iншу. Однак цього не вiдбуваiться завдяки iх кругообiгу в бiосферi. Щорiчно фотосинтезуючi органiзми засвоюють майже 350 млрд т вуглекислого газу, видiляють до атмосфери бiля 250 млрд т кисня i розщiплюють 140 млрд т води, утворюючи понад 230 млрд т органiчноi речовини (в перерахунку на суху вагу).

Величезнi кiлькостi води проходять через рослини та водоростi в процесi забезпечення транспортноi функцii та випаровування. Це призводить до того, що вода поверхневого шару океану фiльтруiться планктоном за 40 днiв, а вся iнша вода океану тАУ приблизно за рiк. Весь вуглекислий газ атмосфери поновлюiться за декiлька сотен рокiв, а кисень за декiлька тисяч рокiв. Щорiчно фотосинтезом до кругообiгу включаiться 6 млрд т азоту, 210 млрд т фосфору та велика кiлькiсть iнших елементiв (калiй, натрий, кальцiй, магний, сiрка, залiзо та iн.). РЖснування цих кругообiгiв придаi екосистемi певну тривалiсть.

Розрiзняють два основних кругообiга: великий (геологiчний) i малий (бiотичний).

Великiй кругообiг, триваi мiльйони рокiв i полягаi в тому, що гiрськi породи пiдлягають руйнуванню, а продукти вивiтрювання (в тому числi розчиннi у водi поживнi речовини) сносятся потоками води у Свiтовий океан, де вони утворюють морськi напластування i лише частково повертаються на сушу iз опадами. Геотектонiчнi змiни, процеси опускання материкiв i подняття морського дна, перемiщення морiв та океанiв на протязi тривалого часу призводять до того, що цi напластування повертаються на сушу i процес починаiться знов.

Малий кругообiг (частина великого) вiдбуваiться на рiвнi екосистеми i полягаi в тому, що поживнi речовини, вода i вуглець акумулюються в речовинi рослин, витрачаються на побудову тiла i на життiвi процеси як самих цих рослин, так i iнших органiзмiв (як правило тварин), що зтАЩiдають цi рослини (консументи). Продукти розпаду органiчноi речовини пiд дiiю деструкторiв та мiкроорганiзмiв (бактерii, гриби, червi) знов розлагаются до мiнеральних компонентiв, доступних рослинам i що втягуються ними у потоки речовини. Кругообiг хiмiчних речовин з неорганiчного середовища через рослиннi та твариннi органiзми назад у неорганiчне середовище з використанням сонячноi енергii та енергii хiмiчних реакцiй називаiться бiогеохiмiчним циклом. У такi цикли втягнутi практично всi хiмiчнi елементи i насамперед тi, що беруть участь в побудовi живоi клiтини. Так, тiло людини складаiться з кисня (62.8%), вуглецю (19.37%), водорода (9.31%), азоту (5.14%), кальцiю (1.38%), фосфору (0.64%) та ще приблизно з 30 елементiв.

3. Кругообiг вуглецю.

Самий iнтенсивний бiогеохiмiчний цикл тАУ кругообiг вуглецю. В природi вуглець iснуi в двох основних формах тАУ в карбонатах (вапняках) та вуглекислому газi. Вмiст останнього в 50 раз бiльше, нiж в атмосферi. Вуглець бере участь в утвореннi вуглеводiв, жирiв, бiлкiв та нуклеiнових кислот. Основна маса акумульована в карбонатах на днi океану (1016 т), в кристалiчних породах (1016 т), кам'яному вугiллi та нафтi (1016 т) i бере участь в великому циклi кругообiга. Основна ланка великого кругообiгу вуглецю - взаiмозв'язок процесiв фотосинтезу i аеробного дихання (мал. 1). РЖнша ланка великого циклу кругообiга вуглецю уявляi собою анаеробне дихання (без доступу кисня); рiзноманiтнi види анаеробних бактерiй перетворюють органiчнi сполуки в метан та iншi речовини (наприклад, в болотних екосистемах, на смiтниках вiдходiв). В малому циклi кругообiга бере участь вуглець, що мiститься в рослинних тканинах (около 1011 т) та тканинах тваринних (около 109 т). Бiльш докладна схема кругообiгу представлена на мал. 2.

Спалювання i Тепло Тепло

вивiтрювання

Мал. 1. Кругообiг углерода в процесах фотосинтеза i аеробного дихання.

Розчинюiться

в дощовiй

водi

Мал. 2. Колообiг вуглеця.

За останнi 200 рокiв вiдбулися значнi змiни в континентальних екосистемах в результатi збiльшуючогося антропогенного впливу. Коли землi, зайнятi лiсами та травтАЩянистими спiльнотами, пертворюються в сiльськогосподарськi угiддя, органiчна речовина, тобто жива речовина рослин i мертва органiчна речовина грунтiв, окислюiться i потрапляi до атмосфери у виглядi . Деяка кiлькiсть елементарного вуглеця може також захоронюватись в грунтi у виглядi древесного вугiлля (як продукт, що залишився вiд спалювання лiсу) i, таким чином, вилучаiться зi швидкого обiгу в вуглецевому циклi. Вмiст вуглецю в рiзних компонентах екосистем змiнюiться, оскiльки поновлення органiчноi речовини залежить вiд географiчноi широти та типа рослинностi.

Були проведенi численнi дослiдження, що мали своiю метою розв'язати iснуючу невизначенiсть в оцiнцi змiн запасiв вуглецю в континентальних екосистемах. Базуючись на даних цих дослiджень, можна прийти до висновку, що надходження до атмосфери з 1860 по 1990 рiк склало г С i що в 1990 роцi бiотичний викид вуглецю був рiвний г С /рiк. Крiм того, можливий вплив зростаючих атмосферних концентрацiй та викидiв забруднюючих речовин, таких як i , на iнтенсивнiсть фотосинтезу органiчноi речовини континентальних екосистем. По видимому, iнтенсивнiсть фотосинтезу зростаi iз збiльшенням концентрацii в атмосферi. Найбiльш iмовiрно, що це зростання характерне для сiльськогосподарських культур, а в природних континентальних еко-системах пiдвищення ефективностi використання води могло б призвести до прискорення утворення органiчноi речовини.

4. Колообiг кисня.

В кiлькiсному вiдношеннi головною складовою живоi матерii i кисень, кругообiг якого ускладнений його здатнiстю вступати в рiзнi хiмiчнi реакцii, головним чином реакцii окислення. В результатi виникаi безлiч локальних циклiв, що вiдбуваються мiж атмосферою, гiдросферою та лiтосферою, якi в свою чергу можуть бути порушенi антропогенним фактором. Кисень, що мiститься в атмосферi i в поверхевих мiнералах (осадовi кальцити, залiзнi руди), маi биогенное походження i повинно розглядатися як продукт фотосинтезу. Цей процес протилежний процесу споживання кисня при диханнi, який супроводжуiться руйнуванням органiчних молекул, взаiмодiiю кисня iз водородом (отщепленим вiд субстрата) та утворенням води. В деякому вiдношеннi кругообiг кисня нагадуi зворотний кругообiг вуглекислого газу. В основному вiн вiдбуваiться мiж атмосферою та живими органiзмами. Споживання атмосферного кисня та його вiдшкодування рослинами в процесi фотосинтезу здiйснюiться досить швидко. Розрахунки показують, що для повного поновлення всього атмосферного кисня вимагаiться бiля двох тисяч рокiв. З iншого боку, для того, щоб всi молекули води гiдросфери були пiдверженi фотолизу i знов синтезованi живими органiзмами, необхiдно два мiльйони рокiв. Бiльша частина кисня, що виробляiться на протязi геологiчних епох, не залишалася в атмосферi, а фiксувалася лiтосферою у виглядi карбонатiв, сульфатiв, оксидiв залiза, i ii маса складаi 5,9*1016 т. Маса кисня, що циркулюi в бiосферi у виглядi газу або сульфатiв, розчинених в океанських та континентальних водах, в декiлька разiв менша (0,4*1016 т).

Вiдзначимо, що, починаючи з певноi концентрацii, кисень дуже токсичний для клiтин i тканин (навiть у аеробних органiзмiв). А живий анаеробний органiзм не може витримати ( це було доведене ще в минулому сторiччi Л. Пастером) концентрацiю кисня, що перевищуi атмосферну на 1%.

5. Кругообiг азоту.

Газоподiбний азот виникаi в результатi реакцii окислення амiаку, який утворюiться при виверженнi вулканiв та розкладенi бiологiчних вiдходiв: 4 NH3 + 3 O2 → 2 N2 + 6 H2O.

Кругообiг азоту тАУ один з самих складних, але водночас самих iдеальних кругообiгiв. Незважючи на те, що азот складаi бiля 80% атмосферного повiтря, в бiльшостi випадкiв вiн не може бути

безпосередньо використаний рослинами, так як вони не засвоюють газоподiбний азот. Втручання живих iстот у кругообiг азоту пiдпорядковане суворiй иiрархii: лише певнi категорii органiзмiв можуть виявляти вплив на окремi фази цього циклу. Газоподiбний азот беззупинно надходить до атмосфери в результатi роботи деяких бактерiй, тодi як iншi бактерii тАУ фiксатори (разом з синьо-зеленими водоростями) постiйно поглинають його, преобразуючи в нiтрати. Неорганiчним шляхом нiтрати утворюються й в атмосферi в результатi електричних розрядiв пiд час гроз. Найбiльш активнi споживачi азоту тАУ бактерii на кореневiй системi рослин сiмейства бобових. Кожному виду цих рослин притаманнi своi особливi бактерii, що перетворюють азот в нiтрати. В процесi бiологiчного циклу нiтрат тАУ iони (NO3-) та iони амонiю (NH4+), поглинаiмi рослинами з грунтовоi вологи, перетворюються у бiлки, нуклеiновi кислоти i так далi. Потiм утворяться вiдходи у виглядi загиблих органiзмiв, що i об'iктами життiдiяльностi iнших бактерiй та грибiв, перетворюючих iх в амiак. Так виникаi новий цикл кругообiга. РЖснують органiзми, здатнi перетворювати амiак у нiтрiти, нiтрати i в газоподiбний азот. Основнi ланки кругообiга азоту в бiосферi представленi схемою на мал. 3. Бiологiчна активнiсть органiзмiв доповнюiться промисловими засобами отримання азотомiстящих органiчних та неорганiчних речовин, багато з яких застосовуються в якостi добрив для пiдвищення продуктивностi та росту рослин. Антропогенний вплив на кругообiг азоту визначаiться наступними процесами:

Спалювання палива призводить до утворення оксида азоту, а пiсля цього до реакцiй:

2NO + O2 → 2NO2 ,

4NO2 + 2H2O.+ O2 → 4HNO3, сприяючи випаданню кислотних дощiв;

В результатi впливу деяких бактерiй на добрива i вiдходи тваринництва утворюiться оксид азото тАУ один з компонентiв, утворюючих парниковий ефект;
Видобуток корисних копалин, мiстящих нiтрат тАУ iони i iони аммонiя, для виробництва мiнеральних добрив;
При збираннi врожая з почви виносяться нiтрат тАУ iони i iони аммонiя;
Стоки з полей, ферм та каналiзацiй збiльшують кiлькiсть нiтрат тАУ iонiв i iонiв аммонiя в водных екосистемах, що присорюi рост водоростей i iнших рослин; при розкладаннi яких розходуiться кислород, що в кiнцевому рахунку призводить до загибелi риб.

Блискавки Денiтрифiцируючi

Азотофiксуючi бактерii

бактерii

Синьо тАУ зеленi

Бактерii Опади водоростi

Бактерii

Бактерii

Мал. 3. Кругообiг азоту.

6. Кругообiг фосфору.

Фосфор тАУ один з основних компонентiв (головним чином у виглядi ) живоi речовини i входить у склад нуклеiнових кислот (ДНК i РНК), клiточних мембран, аденозiнтрифосфата (АТФ) и аденозiндифосфата (АДФ), жирiв, кiсток i зубiв. Кругообiг фосфора, як i iнших бiогенних елементiв, вiдбуваiться по великому и малому циклам.

Запасы фосфора, доступнi живим iстотам, повнiстю сконцентрованi в лiтосферi. Основнi джерела неорганiчного фосфора тАУ виверження вулканiв або осадовi породи. В земнiй корi вмiст фосфора не перевищуi 1%, що лiмiтуюi продуктивнiсть екосистем. З пород земноi кори неорганiчний фосфор залучаiться в циркуляцiю континентальними водами. Вiн поглинаiться рослинами, которi при його участi синтезують рiзнi органiчнi сполуки i таким чином включаються в трофiчнi ланцюги. Потiм органiчнi фосфаты разом з трупами, вiдходами та видiленнями живих iстот повертаються в землю, де знов пiдвергаються впливу мiкроорганiзмiв i претворюються в мiнеральнi форми, якi використовуються зеленими рослинами.

В екосистемi океана фосфор приноситься текучими водами, що сприяi розвитку фiтопланктона i живих органiзмiв.

В наземних системах кругообiг фосфора проходить в оптимальних природнiх умовах iз мiнiмумом втрат. В океанi справа вiдбуваiться iнакше. Це повтАЩязано з постiйним осiданням (седиментацiiю) органiческих речовин. Осiвший на невеликiй глибинi органiчний фосфор повертаiться в кругообiг. Фосфати, вiдкладенi на великих морських глибинах не приймають участь в малому кругообiгу. Однак тектонiчнi рухи сприяють пiдйому осадових порiд на поверхню.

Таким чином фосфор повiльно перемiщуiться з фосфатних родовищ на сушi i мiлководних океанiчних осадiв до живих органiзмiв назад (мал. 4).

Запаси фосфору на землi малi. Тому вважаiться, що фосфор тАУ основний фактор, лiмiтуючий зростання первинноi продукцii бiосфери. Вважають навiть, що фосфор тАУ головний регулятор всiх iнших бiогеохiмiчних циклiв, це тАУ найбiльш слабка ланка в життiвому ланцюзi, що забезпечуi iснування людини.

Антропогенний вплив на круговорот фосфору полягаi в наступному:

1. Видобуток великих кiлькостей фосфатних руд для мiнеральних добрив та миючих засобiв призводить до зменшення кiлькiсть фосфору в бiотичному кругообiгу;

2. Стоки з полiв, ферм та комунальнi вiдходи призводять до збiльшення фосфат тАУ iонiв у водосховищах, до рiзкого зростання водних рослин i порушення рiвноваги в водних екосистемах.

7. Кругообiг сiрки.

З природних джерел сiрка потрапляi до атмосфери у виглядi сiрководня, диоксида сiрки i часток сульфатних солей (мал. 5). Бiля однiii третини сполук сiрки i 99% диоксида сiрки тАУ антропогенного походження. В атмосферi протiкають реакцii, що призводять до кислотних опадiв:

2SO2 + O2 → 2SO3 , SO3 + H2O → H2SO4 .

Розробка Кiстки i зуби

надр

Вищiла- Сток i чування

ерозiя

Вiдходи Вищiлачування

i ерозiя

Розкладення Вiдходи i

розкладення

Птахи, якi

живляться

рибою

Кiстки та зуби

Випадання з

кругообiга

Мал. 4. Кругообiг фосфора.

+ O2

Атмосфера

+ Н2О

+ NH3

* *

Мал. 5. Кругообiг сiрки.

8. Кругообiг води.

Вода, як i повiтря тАУ основний компонент, необхiдний для життя. В кiлькiсному спiввiдношеннi це найбiльш розповсюджена неорганiчна складова живоi матерii. Насiння рослин, в яких вмiст води не перевищуi 10%, вiдноситься до форм уповiльненого життя. Таке ж явище (ангiдробiоз) спостерiгаiться у деяких видiв тварин, якi при несприятливих зовнiшнiх умовах можуть втрачати велику частину води в своiх тканинах. Вода в трьох агрегатних станах присутня в усiх складових бiосфери: атмосферi, гiдросферi та лiтосферi. Якщо воду, яка знаходиться в рiзних гидрогеологiчних формах, рiвномiрно розподiлити по вiдповiдним областям земноi кулi, то утворяться шари такоi товщини: для Свiтового океану 2700 м, для льодовикiв 100 м, для пiдземних вод 15 м, для поверхневих прiсних вод 0.4 м, для атмосферноi вологи 0.03 м. Основну роль в циркуляцii та бiогеохiмiчному кругообiгу води вiдiграi атмосферна волога, незважючи на вiдносно малу товщину ii шару. Атмосферна волога розподiлена по Землi нерiвномiрно, що обумовлюi великi розбiжностi в кiлькостi опадiв в рiзних районах бiосфери. Середнiй вмiст водянi пари в атмосферi змiнюiться в залежностi вiд географiчноi широти. Наприклад, на Пiвнiчному полюсi воно рiвно 2.5 мм (в стовпi повiтря iз поперечним перетином 1 см2), на екваторi - 45 мм. Вода, випавша на сушу, пiсля цього витрачаiться на просочування (або iнфiльтрацiю), випаровування та сток. Просочування особливо важливо для наземних екосистем, бо сприяi постачанню грунтiв водою. В процесi iнфiльтрацii вода надходить у водоноснi горизонти та пiдземнi рiки. Випаровування з поверхнi грунту також вiдiграi важливу роль у водному режимi мiсцевостi, але бiльш значну кiлькiсть води видiляють самi рослини своiм листям. Причому кiлькiсть води, що видiляiться рослинами, тим бiльше, чим краще вони нею постачаються. Рослини, що виробляють одну тону рослинноi маси, поглинають як мiнiмум 100 т води. Головну роль в круговоротi води на континентах вiдiграi сумарне випаровування (дерева i грунт). Остання складова кругообiгу води на сушi тАУ сток. Поверхневий сток та ресурси пiдземних водоносних шарiв забезпечують живлення водних потокiв. Разом з тим при зменшеннi щiльностi рослинного покрову сток стаi основною причиною ерозii грунту. Як вже вiдмiчалося, вода бере участь i в бiологiчному циклi, являючись джерелом кисня та водорода. Однак фотолiз ii при фотосинтезi не вiдiграi суттiвоi ролi в процесi кругообiга.

9. Антропогений вплив на навколишнi середовище.

Проблеми народонаселення та ресурсiв бiосфери тiсно пов'язанi з реакцiями навколишнього природного середовища на антропогенний вплив. Природний екологiчно сбалансирований стан навколишнього середовища зазвичай називають нормальним. Цей стан, при якому окремi групи органiзмiв бiосфери взаiмодiють один з iншим та з абiотичним середовищем без порушення рiвноваги кругообiгiв речовин та потокiв енергii в межах певного геологiчного перiоду, обумовлене нормальним протiканням природних процесiв в всiй геосферi. Природнi процеси можуть мати катастрофiчний характер, наприклад виверження вулканiв, землетрус, повiнь, що, однак, також складаi 'норму' природи. Цi та iншi природнi процеси поступово, iз геологiчною швидкiстю, еволюцiонують i в той же час на протязi тысячорiчч (протягом одного геологiчного перiоду) залишаються в сбалансированному станi. При цьому протiкають малий (бiологiчний) та великiй (геологiчний) кругообiги речовин та встановлюються енергетичнi баланси мiж рiзноманiтними геосферами i космосом, що поiднуi природу в iдине цiле. Кругообiги речовин та енергii в бiосферi характеризуються певними кiлькiсними параметрами, якi специфичнi для даного геологiчного перiоду i для кожного елементу земноi поверхнi у вiдповiдностi з iхньою географiiю. Зазвичай в якостi основних параметрiв, що характеризують стан навколишнього природного середовища, видiляють наступнi:

Энергетичний: Е = Е0 + ΔЕ,

де Е0 тАУ запас енергii в системi у момент часу t0;

ΔЕ - енергетичний баланс системи за час Δt, тобто в перiод вiд

t = t0 до t = t0 + Δt .

Водний: W = W0 + ΔW,

де W0 тАУ запас води в системi у момент часу t0;

ΔW тАУ водний баланс системи за час Δt, тобто в перiод вiд

t = t0 до t = t0 + Δt .

Бiологiчний: В = В0 + ΔВв - ΔВm,

де B0 тАУ початкова бiомаса;

ΔВв тАУ бiологiчна продуктивнiсть;

ΔВm тАУ мiнералiзацiя органiки за час Δt .

Бiогеохимiчний: G = G0 + ΔGв - ΔGg,

где G0 тАУ запас хiмiчних елементiв в системi;

ΔGв и ΔGg тАУ змiна запасу хiмiчних елементiв внаслiдок бiологiчного та геологiчного кругообiга речовин.

Цi параметри стану навколишнього середовища можуть бути кiлькiсно визначенi експериментальним шляхом для кожного району, великого регiону, природноi зони або ландшафтно-географiчного пояса, нарештi, для земноi кулi вцiлому; вони кiлькiсно характеризують стан та просторову неоднорiднiсть середовища. Геохiмiчний параметр стану навколишнього середовища також суттiво змiнився, особливо у вiдношеннi бiологiчного i геологiчного кругообiгiв. Пiд впливом людськоi дiяльностi вiдбуваються великi змiни в розподiлi хiмiчних елементiв в бiосферi, природна та антропогенна трансформацiя речовин, а також перехiд хiмiчних елементiв з однiх сполук до iнших. Природний бiологiчний кругообiг речовин порушений людиною на площi, яка досягаi майже половини всiii поверхнi суши: антропогеннi пустелi, iндустрiальнi та мiськi землi, сади, вториннi низькопродуктивнi лiси, виснаженi пасовища i т. д. Поршенню геологiчного кругообiгу речовин сприяли такi фактори:

1. Ерозия почвенного покрову i зростання твердого стоку в океан;

2. Перемiщення величезних мас земноi кори;

3. Видобування з надр чималих кiлькостей руд, пальних та

iнших копалин;

4. Перерозподiл солi в грунтах, грунтових та рiчкових водах пiд впливом зрошувального землеробства;

5. Застосування мiнеральних добрив та ядохiмiкатiв;

6. Забруднення середовища сiльськогосподарськими, промисловими i комунальними вiдходами;

7. Потрапляння до природного середовища енергетичних забруднень.

Таким чином, дослiдження змiн параметрiв стану навколишнього природного середовища (хоча i на якiсному рiвнi) дозволяi зробити висновок про вiдсутнiсть в нинiшнiй час глобальноi екологiчноi кризи. В той же час i всi пiдстави вважати теперiшнiй стан бiосфери порушеним i неномальным. Такий стан може перейти в кризовий, якщо людство не проведе спецiальнi заходи по оздоровленню навколишнього середовища. В нинiшнiй час вся територiя нашоi планети пiдвержена рiзним антропогенним впливам. Серйозний характер набули наслiдки руйнування бiоценозiв i забруднення середовища. Вся бiосфера знаходиться пiд все бiльш зростаючим тиском дiяльностi людини.

Актуальним завданням в наш час стають природоохороннi заходи, якi людство повинно застосовувати як умога частiше.

Болин Б. Круговорот углерода. /Биосфера. тАУ М.:Мир, 1972.-С. 91-104.
Бондарев Л.Г. Роль растительности в миграции минеральных веществ в атмосфере. // Природа.,1981, № 3, С.86-90.
Войткевич Г.В. Бактерии и состав атмосферы. тАУ М.: Издательство МГУ, 1984, 272с.
Гаррелс Р.М. Круговорот углерода, кислорода и серы в течении геологического времени. тАУ М.: Наука, 1975 - 48с.
Делвич К. Круговорот азота. /Биосфера. тАУ М.:Мир, 1972.-С. 105-119.
Добровольский В.В. Основы биогеохимии. Учебн. пособие для геогр., биол., геолог., с-х спец. вузов. тАУ М.: Высшая школа, 1998. тАУ413с.
Добродеев О.П., Суетова И.А. Живое вещество Земли. М.: Издательство МГУ, 1986.
Заварзин Г.А. Бактерии и состав атмосферы. - М.: Наука, 1984.- 199с.
Ковальский В.В. Геохимическая экология. тАУ М.: Наука, 1974.- 289с.
Ковда В.А. Биогеохимические циклы в природе и их нарушение человеком. /Биогеохимические циклы в биосфере. - М.: Наука, 1976. тАУ С.19-35.
Лейн А.Ю., Иванов М.В. Глобальные биогеохимические циклы элементов и влияние на них деятельности человека. //Геохимия. 1976, № 8, С.1252-1277.
Френд Дж.П. Циклы серы в природе. //Химия нижней атмосферы. //Под ред. С.Расула.- М.: Мир, 1976. тАУС. 223-251.

Вместе с этим смотрят:

Биологическая очистка
Биологический круговорот химических элементов в распространенных тропических сообществах
Биология. Экосистема пустыни
Биосфера - история и действительность