Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1517


Содержание кислорода в атмосфере стало увеличиваться 1,8 — 2,0 млрд лет назад. Это проявилось в образовании континентальных красноцветных толщ, свидетельствующих о том, что окисление растворенного в океане железа в основном закончилось и началось его окисление на суше.

Биогеохимической особенностью цианобактериальной системы являлось преобладание продукционных процессов над де-струкционными. В результате этого в толще осадков древних морей было погребено огромное количество органического углеро-Да, а в окружающую среду выделено в 2,7 раза большее количе-во кислорода. Изменение геохимии древних океанов и атмосферы оздало предпосылки для совершенствования биогеохимических Циклов.

По мнению микробиологов, прокариоты (бактерии и сине-зеленые водоросли) отличаются большой устойчивостью и консервативностью (Заварзин Г. А., 1984). Функционирование прокари-отной системы продолжалось на протяжении огромного интервала времени — 1,5 — 2 млрд лет. Около 1,5 млрд лет назад произошел постепенный переход от цианобактериальных сообществ к сообществам алъгобактериалъным. Вероятно, определяющую роль в этом событии сыграло накопление свободного кислорода в океане и атмосфере и как результат — создание новых условий, в которых конкурентность цианобактерий была невысокой. В глобальном процессе создания органического вещества водоросли постепеннозаместили цианобактерий. В конце протерозоя на протяжении венда (670 — 570 млн лет назад) сложилась система из продуцентов-фотосинтетиков и консументов-животных, обусловливающая углерод-кислородный биогеохимический цикл.

Формирование химического состава атмосферы происходило путем закономерной дифференциации химических элементов, выделенных из недр Земли в виде восстановленных газов. Система, обеспечивающая указанную дифференциацию, изначально абиогенная и имевшая циклический характер, являлась главной и характерной чертой среды развития древнейших организмов, которые заняли в ней определенное место. Вначале биогеохимические процессы выполняли роль отдельных звеньев в системе глобального круговорота газов в атмосфере. В дальнейшем по мере развития форм жизни циклическая миграция газов стала контролироваться жизнедеятельностью организмов. Это оказывало влияние на состав атмосферы, океана и горных пород на поверхности древней суши. В свою очередь, изменение эколого-геохимических условий среды обитания оказывало воздействие на развитие организмов и совершенствование структуры биогеохимических циклов. Со времени широкого распространения эукариот ведущим в глобальной системе биогеохимических циклов стал углерод-кислородный цикл. После освоения организмами суши и появления высшей наземной растительности последняя вместе с почвой становится главным звеном этого цикла.

Прогрессирующее накопление органического вещества в осадках океана, изменение их состава и образование кислородной атмосферы, обусловленные биогеохимической деятельностью живых организмов на фоне геологического времени, показано на рис. 3.2.

 

 

         

 

Рис. 3.2. Эволюция состава окружающей среды и образование кислородной атмосферы в результате биогеохимической деятельности организмов (по Дж. Уолкеру, 1977)

 

Для нормального состояния окружающей среды особо важное значение имеют биогеохимические процессы, регулирующие содержание кислорода и углекислого газа в атмосфере. Свободный кислород — необходимое условие существования главных форм жизни, углекислый газ — не только исходное «сырье» для фотосинтеза, но также химическое соединение, от содержания которого зависят термические и климатические условия на поверхности Земли.

Как указано ранее (см. разд. 2.1), растительность Мировой суши Д° ее нарушения человеком имела массу около 2,5×1012 т сухого органического вещества. При условии содержания в нем 45 % углерода (Романкевич Е.А., 1988) масса этого элемента в растительности сущи равна 1,15×1012 т. Для связывания такого количества Углерода было использовано 4,2×1012 т СО2 и выделено в атмосферу 3,1×1012 т О2. В результате вырубки лесов и других последствий зяиственной деятельности человечества масса растительности сократилась примерно на 25 % и составляет около 1,88×1012 т сухого органического вещества, содержащего 0,865×1012 т углерода. Для синтеза органического вещества существующей растительности использовано 3,172×1012 т углекислого газа и выделено 2,3×1012 т кислорода.

В общей массе растительности суши химические элементы связаны на длительное время. Динамику массообмена газов на протяжении года отражают соотношения масс годовой продукции фотосинтеза и деструкции отмершего органического вещества.

Ежегодная продукция растительности суши до нарушения ее человеком, вероятно, составляла (170— 180)×109 т/год. При условии содержания углерода 45 % в этой продукции было связано от 76×109 т до 81×109 т, в среднем 80×109 т углерода. Для создания такого количества органического вещества ежегодно потреблялось 296×109 т СО2 и выделялось в атмосферу 216×109 т О2. Если учесть, что около 1/3 синтезируемого органического вещества окисляется и разрушается в результате дыхания растений, то в годовой продукции растительности углерода связывалось соответственно больше. Но в силу того, что это количество углерода биохимически окислялось и превращалось в СО2, оно не влияет на конечный баланс СО2 и О2 и при дальнейших расчетах не учитывается.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5