Continente Oceane
Orez. 3.3.- Ciclul biogeochimic al carbonului.
Ciclul biochimic al apei.Schema ciclului biologic al apei este prezentată în(Fig. 3.4). Cea mai mare parte a acestuia (96,5%) este concentrată în oceane. Volumul apei subterane este
30%, apă subterană - 0,05%, apă atmosferică - 0,04%, apă de mlaștină - 0,03%, apă biologică, care face parte din organismele vii - 0,003%. Cea mai mare parte a apei este salină. Apa dulce de pe planetă reprezintă doar 2% din cantitatea sa totală. Corpurile tuturor organismelor vii sunt udate destul de mult: la animale, apa reprezintă 70%, iar la plante - 90-95% din masa lor. Circulația generală a apei este inițiată de fluxul radiației solare. Evaporarea și transpirația transformă apa din stare lichidă în stare gazoasă și intră în atmosferă. Precipitațiile atmosferice asigură udarea continentelor (deși o parte din precipitații cad direct peste corpurile de apă). Indicatorii cantitativi ai ciclului apei sunt determinați de climă și ei înșiși determină clima. Principalul parametru de evaluare a intensității ciclului apei este evapotranspirația cu împărțirea acesteia în evaporare și transpirație proprie. Doar aproximativ 1% din cantitatea totală de apă de pe planetă este implicată direct în formarea biomasei.
Precipitaţie Evapotran- Precipitaţie Transpiraţie
Orez. 3.4.- Ciclul biogeochimic al apei.
Pentru formarea a 1 kg de biomasă se folosesc 130-230 kg de apă și, prin urmare, circulația este destul de activă
Apa mărilor și oceanelor, precum și apele subterane, servesc drept depozit de apă. Mările pierd mai mult din evaporare (1200 mm/an) decât primesc din precipitații (1100 mm/an). Această diferență asigură udarea continentelor. Pe uscat, precipitațiile medii anuale sunt de 710 mm, iar evaporarea este de 470 mm. Curgerea inversă a apei în oceane și mări trece princanalizări de suprafață și subterane. Producția agricolă și industrială, fără a modifica cantitatea totală de apă din ciclul său biochimic, redistribuie semnificativ afluxurile de apă în diferite regiuni. S-a dovedit că vaste teritorii au fost acoperite de ameliorare. Izolarea proiectelor de reabilitare a terenurilor de conceptele ecologice a dus în cele din urmă la deșertificare, reducerea adâncimii râurilor, uscarea corpurilor de apă interioare situate într-un climat continental. Un exemplu izbitor este inundațiile din sudul Asiei Centrale din cauza retragerii apei din Amu Darya și Syr Darya, care s-a încheiat cu tragedia Mării Aral. Producția industrială are un impact semnificativ asupra ciclului apei. Majoritatea tipurilor sale sunt asociate cu utilizarea unei cantități semnificative de apă, care este returnată la depozit deja puternic poluată.
Ciclul biogeochimic al azotului.Acesta este unul dintre cele mai rapide cicluri de substanțe(Fig.3.5.).
Foto și electrochimic
Fig.3.5.- Ciclul biogeochimic al azotului.
Se realizează în principal datorită activității diferitelor grupuri de organisme vii și, în primul rând, cu participarea activă a microorganismelor. Principalul depozit de azot este azotul gazos din atmosferă. Legarea sa este realizată prin fixatori de azot liber existenți (fixare biologică, foto- și electrochimică). Substanțele organice care conțin azot sunt mineralizate datorită amonificării și nitrificării, ceea ce face ca azotul de azot și amoniu să fie disponibil plantelor superioare. Estimările generale ale fixării azotului atmosferic sunt contradictorii, iar media pentru planetă variază de la 100-170 mg/
În epoca antropogenă, ciclul azotului este influențat în mare măsură de producția de material sinteticîngrășăminte cu azot. Constă în legarea azotului aerului și transformarea lui treptată, mai întâi în amoniac, apoi în acid azotic, necesar pentru obținerea nitraților. Acest proces a devenit larg răspândit și a atras o cantitate mare de azot din depozitul atmosferic în ciclul biogeochimic. Introducerea azotului antropic în ciclul său biogeochimic este de 6,4∙10 7 t/an (Garrels et al., 1973).
Dintre toate îngrășămintele minerale sintetice, îngrășămintele cu azot necesită cele mai mari costuri energetice în producția lor și, prin urmare, sunt cele mai scumpe. Cu toate acestea, tehnologiile pentru utilizarea fără deșeuri a îngrășămintelor cu azot nu au fost dezvoltate în agricultură. Nitrații nu sunt utilizați pe deplin de plantele cultivate și poluează semnificativ apele subterane și corpurile de apă. Problema poluării mediului cu nitrați în timpul nostru a devenit una dintre cele mai urgente.
Sărare și scurgere
Fig.3.6.- Ciclul biogeochimic al fosforului.
Biosfera are un puternic efect de tamponare împotriva multor influențe externe. Acest lucru asigură stabilitatea generală și creează condiții favorabile stabile pentru existența organismelor. În limitele biosferei, efectul vântului, aerului și aridității solului este atenuat, se menține un anumit raport între concentrația de oxigen și dioxid de carbon din atmosferă, iar amplitudinea fluctuațiilor de temperatură se îngustează. Dar toate aceste calități ale biosferei nu pot rezista acțiunilor nerezonabile ale omului și cad brusc sub impactul antropic. Astfel, secetele sunt relativ sigure pentru ecosistemele naturale, dar provoacă pierderi semnificative pentru agroecosisteme. Este posibil să se păstreze condițiile pedoclimatice ale unor mari regiuni ale planetei și să se asigure durabilitatea acestora doar dacă există resurse naturale destul de mari în aceste regiuni.biomi.
Depozitele de substanțe chimice biogene din sol sunt de mare importanță pentru stabilitatea ciclurilor biogeochimice. Solul este un corp natural foarte special în proprietățile sale. În biosferă, solul îndeplinește foarte multe funcții specifice. Oferă plantelor toți nutrienții necesari, reține o cantitate mare de umiditate și previne scurgerea rapidă a acesteia în râuri. În agricultură, solul este o componentă a producției.
Microorganismele din sol sunt participanți importanți în ciclurile biogeochimice. Solul servește simultan ca depozit pentru multe substanțe, datorită cărora se sting fluctuațiile care apar în timpul tranziției unei substanțe de la o verigă a ciclului biogeochimic la alta. Humusul din sol este deosebit de important în acest sens. Conține produse de descompunere ai substanțelor organice pentru o lungă perioadă de timp.
Managementul naturii antropice introduce multe obstacole în ciclurile biogeochimice. Astfel, prevalența arderii combustibilului duce la eliberarea a aproximativ 20 de miliarde de tone de dioxid de carbon și a 700 de milioane de tone de alte gaze și particule solide în atmosferă. Defrișarea duce la eliminarea a mii de tone de azot, siliciu și fosfor din ecosistemul forestier.
Aceste procese, în esență, duc la apariția unui nou tip tehnogen de circulație a elementelor chimice. Transferate în zonele urbane sau agroecosisteme, aceste substanțe sunt fie complet, fie temporar excluse din circulația lor naturală.
Funcționarea normală a biosferei este posibilă dacă activitatea antropică nu interferează cu implementarea ciclurilor biogeochimice naturale, a căror distrugere poate duce la degradarea biosferei.