Континенти Океани
Ориз. 3.3.- Биогеохимичен цикъл на въглерода.
Биохимичният цикъл на водата.Схемата на биологичния цикъл на водата е показана на(Фиг. 3.4). Основната му маса (96,5%) е концентрирана в океаните. Обемът на подземните води е
30%, подземни води - 0,05%, атмосферни води - 0,04%, блатисти води - 0,03%, биологични води, които са част от живите организми - 0,003%. По-голямата част от водата е солена. Прясната вода на планетата е само 2% от общото й количество. Телата на всички живи организми са доста силно напоени: при животните водата представлява 70%, а при растенията - 90-95% от тяхната маса. Общата циркулация на водата се инициира от потока на слънчевата радиация. Изпарението и транспирацията превръщат водата от течно състояние в газообразно състояние и тя навлиза в атмосферата. Атмосферните валежи осигуряват напояване на континентите (въпреки че част от валежите падат директно над водните тела). Количествените показатели на водния цикъл се определят от климата, а самите те определят климата. Основният параметър за оценка на интензивността на кръговрата на водата е евапотранспирацията с нейното разделяне на изпарение и собствена транспирация. Само около 1% от общото количество вода на планетата участва пряко в образуването на биомаса.
Преципитация Evapotran- Валежи Транспирация
Ориз. 3.4.- Биогеохимичен кръговрат на водата.
За образуването на 1 kg биомаса се използват 130-230 kg вода, поради което циркулацията е доста активна
Водата на моретата и океаните, както и подпочвените води служат като депо за вода. Моретата губят повече от изпарението (1200 mm/година), отколкото получават от валежите (1100 mm/година). Тази разлика осигурява напояване на континентите. На сушата средните годишни валежи са 710 mm, а изпарението е 470 mm. Обратният поток на водата в океаните и моретата преминаваповърхностни и подземни канали. Селскостопанското и промишленото производство, без да променя общото количество вода в своя биохимичен цикъл, значително преразпределя водните потоци към различни региони. Оказа се, че огромни територии са обхванати от мелиорация. Изолирането на проектите за рекултивация на земя от екологичните концепции в крайна сметка доведе до опустиняване, плитко реки, пресъхване на вътрешни водни тела, разположени в континентален климат. Ярък пример е наводнението на южната част на Централна Азия поради изтеглянето на вода от Амударя и Сирдаря, което завърши с трагедията на Аралско море. Индустриалното производство оказва значително влияние върху водния цикъл. Повечето от видовете му са свързани с използването на значително количество вода, която се връща в депото вече силно замърсена.
Биогеохимичен цикъл на азота.Това е един от най-бързите цикли на вещества(Фиг.3.5.).
Фото и електрохимични
Фиг.3.5.- Биогеохимичен цикъл на азота.
Осъществява се главно благодарение на дейността на различни групи живи организми и на първо място с активното участие на микроорганизмите. Основното депо на азот е газообразният азот на атмосферата. Свързването му се осъществява от свободно съществуващи азотфиксатори (биологична, фото- и електрохимична фиксация). Органичните вещества, които съдържат азот, се минерализират поради амонификация и нитрификация, което прави нитратния и амониевия азот достъпен за висшите растения. Общите оценки за фиксацията на атмосферния азот са противоречиви и средните за планетата варират от 100-170 mg/
В антропогенната ера цикълът на азота е силно повлиян от производството на синтетичниазотни торове. Състои се в свързването на азота от въздуха и постепенното му превръщане първо в амоняк, след това в азотна киселина, която е необходима за получаване на нитрати. Този процес стана широко разпространен и привлече голямо количество азот от атмосферното депо в биогеохимичния цикъл. Въвеждането на антропогенен азот в неговия биогеохимичен цикъл е 6,4∙10 7 t/година (Garrels et al., 1973).
От всички синтетични минерални торове, азотните торове изискват най-високи енергийни разходи за тяхното производство и следователно са най-скъпи. В селското стопанство обаче не са разработени технологии за безотпадно използване на азотни торове. Нитратите не се използват напълно от култивираните растения и значително замърсяват подпочвените води и водоемите. Проблемът с нитратното замърсяване на околната среда в наше време се превърна в един от най-неотложните.
Осоляване и оттичане
Фиг.3.6.- Биогеохимичен цикъл на фосфора.
Биосферата има мощен буферен ефект срещу много външни влияния. Това осигурява цялостна стабилност и създава благоприятни стабилни условия за съществуване на организмите. В границите на биосферата ефектът от сухотата на вятъра, въздуха и почвата се смекчава, поддържа се определено съотношение между концентрацията на кислород и въглероден диоксид в атмосферата и амплитудата на температурните колебания се стеснява. Но всички тези качества на биосферата не могат да издържат на неразумните действия на човека и рязко попадат под антропогенните въздействия. По този начин сушите са относително безопасни за естествените екосистеми, но причиняват значителни загуби на агроекосистемите. Възможно е да се запазят почвените и климатичните условия на големи региони на планетата и да се осигури тяхната устойчивост само ако в тези региони има доста големи природни ресурси.биоми.
Депата от биогенни химикали в почвата са от голямо значение за стабилността на биогеохимичните цикли. Почвата е много специално природно тяло по своите свойства. В биосферата почвата изпълнява много специфични функции. Осигурява на растенията всички необходими хранителни вещества, задържа голямо количество влага и предотвратява бързото й оттичане в реките. В селското стопанство почвата е компонент на производството.
Почвените микроорганизми са важни участници в биогеохимичните цикли. Почвата едновременно служи като депо за много вещества, поради което флуктуациите, възникващи по време на прехода на веществото от една връзка на биогеохимичния цикъл към друга, се гасят. Почвеният хумус е особено важен в това отношение. Съдържа продукти от разлагане на органични вещества за дълго време.
Антропогенното управление на природата въвежда много препятствия в биогеохимичните цикли. По този начин преобладаващото изгаряне на гориво води до отделянето на около 20 милиарда тона въглероден диоксид и 700 милиона тона други газове и твърди частици в атмосферата. Обезлесяването води до премахването на хиляди тонове азот, силиций и фосфор от горската екосистема.
Тези процеси по същество водят до появата на нов техногенен тип циркулация на химичните елементи. Пренесени в градски райони или агроекосистеми, тези вещества са напълно или временно изключени от естествената им циркулация.
Нормалното функциониране на биосферата е възможно, ако антропогенната дейност не пречи на осъществяването на естествени биогеохимични цикли, чието разрушаване може да доведе до деградация на биосферата.