Основы экоразвития - Акимова Т.А.
ISBN 5-7307-0043-1
Скачать (прямая ссылка):
Закон В.И.Вернадского, сформулированный его последователем, гласит: «Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется при непосредственном участии
45
живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (кислород, углекислый газ, сероводород и т.д.) преимущественно обусловлены живым веществом, как тем, которое в настоящее время населяет данную биокосную систему, так и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории» [68 ].
2.4.2. Высокий уровень системной организации биотического круговорота. Растения Земли ежегодно продуцируют органическое вещество, равное 8% от их биомассы, а деструкторы, составляющие менее 1 % от суммарной биомассы организмов планеты, вынуждены перерабатывать массу органического вещества, в 10 раз превосходящую их собственную биомассу. Это только один из многих количественных примеров согласованности экосистем. Поскольку речь идет о колоссальном числе индивидуальных участников этих процессов, не сопряженных жесткими функциональными связями, пригнанность компонентов биотического круговорота выступает как явление совершенно исключительное. Такой высокий уровень системной организации и регуляции мог быть выработан и отшлифован лишь миллиардолетней эволюцией.
2.4.3. Высокая степень замкнутости биотического круговорота. Круговорот углерода. Центральным участником, общим для всех фаз и звеньев биогеохимического круговорота, является углерод — структурная основа всех органических веществ. Без антропогенного вмешательства содержание углерода в биогеохимических резервуарах: в биосфере (биомасса + почва и детрит), в осадочных породах, в атмосфере и гидросфере, — сохраняется с высокой степенью постоянства (рис 2.8). Вместе с тем существует постоянный обмен углеродом между биосферой, с одной стороны, и атмосферой и гидросферой, с другой, обусловленный газовой функцией живого вещества — процессами фотосинтеза, дыхания и деструкции. Он составляет около 6-1010 т/год. Кроме этого существует поступление углерода в атмосферу и гидросферу при вулканической деятельности, равное в среднем 4,5* 106 т/год. Наконец, кроме процесса минерализации органического углерода в биосфере вдет, точнее шел в прошлом на протяжении примерно 450 млн. лет, процесс фоссилизации углерода — накопление и захоронение недораз-ложившихся остатков биомассы древних болот в осадочных породах и превращение их в уголь, нефть, газ, горючие сланцы. Общая масса их углерода оценивается в 3,2-1015 т, что соответствует средней скорости накопления 7 млн. т/год. Это количество, в общем ничтожное по сравнению с массой циркулирующего углерода, как бы выпадало из круговорота, терялось им. Степень этого несовершенства, т. е. разомкнутое™ круговорота, оценивается отношением скоростей фоссилизации и всего круговорота:
Разомкнутость = 7-106/6-1010 = 1,17- Ю"4,
или, округляя, 10~4; (0,01%). Соответственно степень замкнутости круговорота составляет 99,99%. Это означает, во-первых, что каждый атом углерода участвовал в цикле в среднем десять тысяч
46
г—¦------1
I АТМОСФЕРА J
€о2
J Уголь, нефть, Осадочные I I газ, сланцы карбонаты |
ЛИТОСФЕРА J
Рис. 2.8. Глобальный круговорот углерода.
Резервуары углерода даны в гигатоннах (1 Pr = IO9 т); потоки —в Гт/год. Прерывистыми стрелками обозначены сравнительно небольшие количественно не установленные потоки. Техногенные потоки: а — потери биомассы (агроценозы и вырубка лесов); б — потери гумуса (агроцепозы, эрозия почвы); в —сжигание ископаемого топлива; г —обжиг карбонатов при производстве стройматериалов. Xi — X0- — относительно небольшие положительные или отрицательные приросты потоков, вызванные техногенным вмешательством в круговорот.
раз?, прежде чем выпал из круговорота и оказался в недрах. Во-вторых, это значит, что потоки синтеза и распада органических веществ в биосфере подогнаны друг к другу с очень высокой точностью.
В работе В.Г.Горшкова [43] на основе подобных расчетов делается важное заключение: «Потоки синтеза и разложения органических веществ совпадают с точностью 10"4 и скоррелированы с точностью 10~7... Скоррелированность потоков синтеза и распада с указанной точностью доказывает наличие биологической регуляции окружающей среды, ибо случайная связь величин с такой точностью в течение миллионов лет невероятна».
На схеме круговорота углерода в блоке «биосфера» представлены только биомасса и биогенное вещество, хотя согласно Вернадскому все компоненты круговорота углерода должны быть отнесены к биосфере. Общая масса углерода в ней оценивается величиной 4,3-1016 т. Мобильная часть, обусловленная в основном биогенной системой и карбонатным буфером гидросферы, составляет 0,1%
47
этого количества, а в постоянном круговороте находится 0,2% мобильного запаса углерода. Углерод биомассы обновляется в среднем за 12 лет, а углерод атмосферы —за 8. Огромный контраст между краткостью этих периодов и постоянством и возрастом биосферы подтверждает высочайшую степень сбалансированности всего «мира углерода».
