ІІ.2. Кругообіги речовин та їх порушення людиною
Малі кругообіги найчастіше порушуються внаслідок невідповідності між кількістю речовин, що постачаються в середу, та можливостями організмів щодо їх розкладання чи концентрування. Нагромадження людиною речовин досягає настільки значних обсягів, що навіть легко руйнуються їх (наприклад, відходи тваринницьких комплексів, побутові стоки та інших.) тривалий час не входять у кругообіги, граючи роль шкідливих відходів. Речовини, чужі організмам-деструкторам (грунти, що вилучаються з глибинних шарів землі, золовідвали, отруйні сполуки тощо), вимикаються з кругообігів на більш тривалий час.
Кругообіг вуглецю. З рис 9 видно, що вуглецю (у вигляді С02), що міститься в атмосфері, в процесі фотосинтезу включається в органічну речовину рослин і далі в ланцюги живлення. Вивільнення вуглецю з органічної речовини відбувається у процесі дихання організмів. Основна маса вуглецю вивільняється з мертвої органічної речовини організмами-редуцентами (в основному бактеріями та грибами). Невелика частина органічної речовини і вуглецю, що міститься в ньому, за термінологією В. І. Вернадського, вислизає від круговороту і «іде в геологію» у вигляді торфу, вугілля, нафти і карбонатних відкладень у водних екосистемах.
Основне порушення циклів вуглецю пов'язане з вивільненням його з геологічних структур (горючі копалини, вапняки), а також внаслідок зміни площ та продуктивності лісових та інших рослинних угруповань, руйнування органічної речовини ґрунтів та вивільнення з вічномерзлих ґрунтів при їх відтаванні (у вигляді метану) та т. п. Частина цього вуглецю накопичується в атмосфері у формі вуглекислого газу та метану, зумовлюючи парниковий ефект.
Схема кругообігу вуглецю
Фотосинтез - органічна речовина РЯСТРНИЙ
Органічна речовина тваринних
Органічна речовина ґрунтів
Вивільнення С02 людиною
Вапняки, коралові рифи та ін.
Поховання ("Догляд у геологію")
Кругообіг азоту. Схема кругообігу азоту представлена на рис.10. Основним джерелом даного елемента є атмосфера, звідки в ґрунт, а потім у рослинні організми азот потрапляє тільки в результаті перетворення на засвоювану сполуку-нітрати (Ш3). Останні утворюються в основному в результаті
діяльності організмів-азотофіксаторів. До них відносяться окремі види бактерій, синьо-зелених водоростей та грибів (акти-номіцетів). Частково нітрати утворюються при грозових розрядах та при фотохімічних реакціях в атмосфері, звідки з опадами вони потрапляють у ґрунт.
Друге джерело азоту для рослин – результат розкладання органічних речовин і, зокрема, білків (протеїнів) особливою групою організмів-амоніфікаторів. При цьому на початку утворюється аміак (МН3), який в результаті діяльності бактерій-нітрифі-каторів перетворюється на нітрити (І02) та нітрати (ТЮ3). Частина азоту рослинами засвоюється як іонів амонію і сечовини, що утворюються в результаті розкладання органічних речовин.
Схема кругообігу азоту
Продукція рослин та тварин
Органічний азот рослин та тварин (МН2)
Іон амонію (NN4)
Закис азоту (ІР)
Вільний азот атмосфери
Повернення азоту в атмосферу відбувається в процесі діяльності бактерій-денітрифікаторів, що розкладають нітрати до вільного азоту та кисню.
Значна частка азоту, потрапляючи в океан (переважно зі стоком вод з континентів), використовується водними фотосинтезуючими організмами (насамперед фітопланктоном), а потім, потрапляючи в ланцюги живлення тварин, частковоповертається на сушу з продуктами морського промислу чи птахами.
Зміни у кругообігу азоту під впливом антропогенних факторів обумовлено переведенням його в засвоювані форми з атмосферного повітря в результаті техногенних процесів як цілеспрямовано (при отриманні азотних добрив), так і ненавмисно (внаслідок високих температур, створюваних, наприклад, двигунами внутрішнього згоряння або промисловими установками) . У цілому нині такі процеси можна порівняти з діяльністю азотофиксирующих організмів (клубеньковые бактерії та інших.) і природними явищами (грозові розряди, виверження вулканів та інших.). Істотні зміни в циклах азоту відбуваються також у результаті руйнування органічної речовини ґрунтів, сопропелів, гуано тощо.
Основні негативні наслідки порушення круговороту азоту проявляються через забруднення оксидами, аміаком та іншими сполуками атмосферного повітря та вод, накопичення нітратів у харчових продуктах.
Кругообіг сірки. Сірка є одним з найбільш агресивних і поширених забруднювачів середовища, особливо повітряного. Схема її колообігу представлена на рис. 11.
Основні порушення кругообігу сірки пов'язані зі спалюванням органічних речовин, переробкою сірковмісних руд (залізних, мідних та ін), порушенням циклів у системі ґрунту-рослини. Сірка при цьому надходить в атмосферу у вигляді такої токсичної сполуки, як діоксид (сірчистий ангідрид). Частково у вигляді триоксиду, сірководню, сірковуглецю та ін. Діоксид сірки належить до найбільш агресивних забруднювачів. Він діє на природні та створені людиною об'єкти як внаслідок сухого осадження з повітря, так і через кислотні опади. Сірка та її сполуки розглядаються як основний або світовий забруднювач середовища.
Схемакругообіг сірки
У цілому нині антропогенні надходження сірки у повітря складають близько 200-250 млн./т на рік. Це можна порівняти з її надходженням з природних джерел (вулкани, розпад сірковмісних мінералів та органічних речовин, природні пожежі тощо).
Кругообіг фосфору. Інший цикл характерний для фосфору (рис.12), у кругообігу якого відсутня газоподібна фаза. Після неодноразового споживання фосфору організмами на суші та у водному середовищі він зрештою виводиться в донні опади. Повернення фосфору з організмами океану не компенсує потреби на суші. Не компенсуються ці потреби у результаті використання природних мінеральних сполук. У разі односторонній процес, що закінчується осадовим циклом, загрожує дефіцитом фосфору для організмів. Останній значною мірою заповнюється людиною через внесення мінеральних добрив, що становлять переважно продукти переробки морських осадових порід.
Частина фосфору з океану на сушу надходить із морепродуктами. У тому й іншому випадку основна маса його включається до біогеохімічних циклів, початковою ланкою яких є живі організми. Негативним наслідком порушення
Схема круговороту фосфору
Фосфор в організмах
Мінералізація органічних речовин
Вивільнення людиною 1 (добрива),
ня кругообігу фосфору є попадання його у водні екосистеми з мінеральними добривами та миючими синтетичними засобами. Поряд із азотом фосфор є основним фактором заростання водойм та забруднення вод органічними речовинами.