II.2. Цикли на веществата и тяхното нарушаване от човека
Най-често малките цикли се нарушават в резултат на несъответствие между количеството вещества, подадени в околната среда, и способността на организмите да ги разграждат или концентрират. Натрупването на вещества от човека достига толкова значителни обеми, че дори лесно разрушими (например отпадъци от животновъдни комплекси, битови отпадъчни води и др.) Не се включват в циклите за дълго време, играейки ролята на опасни отпадъци. Веществата, които са чужди на организмите-разрушители (почви, отстранени от дълбоките слоеве на земята, депа за пепел, отровни съединения и др.), Се изключват от обращение за по-дълго време.
Въглеродният цикъл. Фигура 9 показва, че въглеродът, съдържащ се в атмосферата (под формата на CO2), се включва в органичната материя на растенията по време на фотосинтезата и по-нататък в хранителната верига. Освобождаването на въглерод от органични вещества става по време на дишането на организмите. По-голямата част от въглерода се освобождава от мъртва органична материя от разлагащи организми (главно бактерии и гъбички). Малка част от органичната материя и съдържащия се в нея въглерод, според терминологията на В. И. Вернадски, излиза от циркулацията и „отива в геологията“ под формата на торф, въглища, нефт и карбонатни отлагания във водните екосистеми.
Основното нарушение на въглеродните цикли е свързано с освобождаването му от геоложки структури (горивни вкаменелости, варовици), както и в резултат на промените в районите и производителността на горските и други растителни общности, унищожаването на почвената органична материя и освобождаването на почвите на прахната замръзване по време на размразяването им (под формата на метан) и др.
Диаграма на въглеродния цикъл
Фотосинтеза - органична материя
Органична материя] животни
Почвена органична материя
Освобождаване на CO2 от хора
Варовици, коралови рифове и др.
Погребение ("Отпътуване в геологията")
Цикълът на азота. Схемата на азотния цикъл е показана на фиг.10. Основният източник на този елемент е атмосферата, откъдето азотът навлиза в почвата и след това в растителните организми само в резултат на превръщането му в усвоимо нитратно съединение (N3). Последните се образуват главно в резултат на
активността на азотфиксиращите организми. Те включват някои видове бактерии, синьо-зелени водорасли и гъби (актиномицети). Частично нитратите се образуват при мълнии и фотохимични реакции в атмосферата, откъдето навлизат в почвата с валежи.
Вторият източник на азот за растенията е резултат от разлагането на органични вещества и по-специално на протеини (протеини) от специална група амонифициращи организми. В същото време в началото се образува амоняк (MH3), който в резултат на дейността на нитрифициращите бактерии се превръща в нитрити (N02) и нитрати (TiO3). Част от азота се усвоява от растенията под формата на амониеви и карбамидни йони, които се образуват в резултат на разграждането на органичните вещества.
Диаграма на цикъла на азота
Растителни и животински продукти
Органичен азот от растения и животни (MH2)
Амониев йон (NN4)
Азотен оксид (NR)
Свободен азот в атмосферата
Връщането на азот в атмосферата става по време на дейността на денитрифициращите бактерии, които разлагат нитратите до свободен азот и кислород.
Значителна част от азота, попадащ в океана (главно с оттичането на вода от континентите), се използва от водни фотосинтезиращи организми (предимно фитопланктон), а след това, попадайки в хранителните вериги на животните, е частичносе връща на сушата с морски дарове или птици.
Промените в цикъла на азота под въздействието на антропогенни фактори се дължат на прехвърлянето му в смилаеми форми от атмосферния въздух в резултат на техногенни процеси, както целенасочено (при получаване на азотни торове), така и непреднамерено (в резултат на високи температури, създадени, например, от двигатели с вътрешно горене или промишлени предприятия). По принцип такива процеси са съизмерими с активността на азотфиксиращите организми (нодулни бактерии и др.) и природните явления (мълнии, вулканични изригвания и др.). Значителни промени в циклите на азота настъпват и в резултат на разрушаването на почвената органична материя, сопропели, гуано и др.
Основните негативни последици от нарушаването на азотния цикъл се проявяват чрез замърсяване с оксиди, амоняк и други съединения на атмосферния въздух и вода и натрупване на нитрати в хранителните продукти.
Цикъл на сярата. Сярата е един от най-агресивните и често срещани замърсители на околната среда, особено замърсителите на въздуха. Схемата на неговия цикъл е показана на фиг. единадесет.
Основните нарушения на цикъла на сярата са свързани с изгарянето на органични вещества, преработката на съдържащи сяра руди (желязо, мед и др.) И нарушаването на циклите в системата почва-растение. Сярата навлиза в атмосферата под формата на такова токсично съединение като диоксид (серен анхидрид). Частично под формата на триоксид, сероводород, въглероден дисулфид и др. Серният диоксид е един от най-агресивните замърсители. Действа върху природни и създадени от човека обекти както в резултат на сухо отлагане от въздуха, така и чрез киселинни валежи. Сярата и нейните съединения се считат за основен или глобален замърсител на околната среда.
Схемацикъл на сярата
Като цяло антропогенните постъпления на сяра в атмосферата са около 200-250 милиона/t годишно. Това е съизмеримо с доставката му от природни източници (вулкани, гниене на съдържащи сяра минерали и органични вещества, естествени пожари и др.).
Цикъл на фосфора. Различен цикъл е характерен за фосфора (фиг. 12), в циркулацията на който няма газообразна фаза. След многократна консумация на фосфор от организмите на сушата и във водната среда, той в крайна сметка се отделя в дънните седименти. Връщането на фосфор с организмите на океана не компенсира нуждите му на сушата. Тези нужди не се компенсират в резултат на използването на естествени минерални съединения. В този случай еднопосочен процес, завършващ със седиментен цикъл, заплашва с дефицит на фосфор за организмите. Последният до голяма степен се попълва от човека чрез прилагането на минерални торове, които са главно продукти от обработката на морски седиментни скали.
Част от фосфора от океана на сушата идва с морски дарове. И в двата случая по-голямата част от него е включена в биогеохимичните цикли, чиято първоначална връзка са живите организми. Отрицателна последица от нарушението
Схема на цикъла на фосфора
Фосфор в организмите
Минерализация на органични вещества
Човешко освобождаване 1— (торове),
кръговратът на фосфора е навлизането му във водните екосистеми с минерални торове и синтетични детергенти. Наред с азота, фосфорът е основният фактор за обрастването на водоемите и замърсяването на водата с органични вещества.