Структура и основные типы биогеохимических циклов. Круговорот фосфора.

Круговорот фосфора. У живых организмов фосфор вхо­дит в состав нуклеиновых кислот, клеточных мебран, систем переноса энергии, кост­ных тканей. Фосфор усваивается растениями из почвы в форме растворенных фосфат-ионов. Далее он переходит по пищевой цепи к животным и возвращается в почву в виде фосфатов, либо непосредственно — выводимый животными, либо опосредованно - в результате бактериального преобра­зования органических соединений, содержащихся в остатках отмирающих растений (детрите). Фосфаты при посредстве фосфатредуцирующих бактерий образуют растворимые фос­фат-ионы, опять доступные растениям.

Большой круговорот более сложен. Основ­ной фонд фосфора, в отличие от азота и углерода, сосредото­чен в горных породах (включая вулканический апатит), подвергающихся эрозии. В процессе эрозии образуются рас­творимые фосфаты, которые частью локализуются в почве, а частью выщелачиваются и сносятся в воду, где отлагаются в мелководных и глубоководных осадках. Возврат фосфора в почву или в поверхностные воды происходит различными путями, например за счет подъема океанических глубинных вод. В пищевых цепях водных экосистем фос­фор переходит от фитопланктона к рыбам, а далее — к морским птицам, возвращающим его на сушу. Последний перенос привел, в частности, к огромным скоплениям экс­крементов птиц (гуано). В атмосфере фосфор практически отсутствует, если не считать кратковременно присутствую­щих пылевидных форм, и поэтому перенос происходит толь­ко в системе почва — вода. Сбалансированный круговорот фосфора означает, что его вынос с суши компенсируется возвратом на сушу, при­чем вынесенный фосфор не выключается из доступных фондов за счет образования, например, нерастворимых со­единений.

Антропогенная деятельность активно изменяет кругово­рот фосфора. При этом баланс в глобальном аспекте может существенно не нарушаться, а локальные изменения могут быть весьма значительными.

Большая часть фосфора, внесенного с удобрениями в почву, смывается и исключается из круговоро­та. Правда, значительная доля фосфора возвращается на сушу в результате вылова рыбы, часть которой также идет на произ­водство удобрений. Дефицит фосфора, разумеется, пока не уг­рожает, запасы фосфорсодержащих пород велики, но избы­точное поступление фосфора в воду в результате смыва удобре­ний и сброса промышленных и бытовых сточных вод приводит к резкому повышению продуктивности водных экосистем. Скачкообразный рост массы фитопланктона приводит к связыванию кислорода и обеднению им во­ды, что негативно сказывается прежде всего на рыбе, приводит к преобладанию анаэробных процессов(группа организмов, не требующих для своего развития наличия в среде молекулярного кислорода).

23.Структура и основные типы биогеохимических циклов. Круговорот серы.

Круговорот серы. Данный цикл охватывает воду, почву и атмосферу. Основные резервы серы находятся в почве и в от­ложениях. Содержание серы в воздухе относительно невелико. Ключевым звеном круговорота S являются процессы аэробного окисления сульфида (се­роводорода) до сульфата (SO ) и анаэробного восстановления сульфата до сульфида. Эти реакции осуществляются соот­ветствующими группами бактерий. Благодаря окислитель­но-восстановительным процессам происходит обмен серы меж­ду фондом доступного сульфата в аэробной зоне почвы и фон­дом сульфидов железа, расположенным глубоко в почве и в осадках. В результате микробного восста­новления глубоководных отложений к поверхности воды дви­жется H₂S. Выде­ляющийся из воды сульфид окисляется до сульфата атмосфер­ным кислородом.

Сульфат - основная форма серы, которая доступна автотрофам. Сера, как известно, входит в состав двух аминокис­лот (метионина и цистеина).

Круговорот серы находится под сильным влиянием ан­тропогенной деятельности, в первую очередь, в результате сжигания ископаемого топлива. В органических энергоноси­телях всегда содержится то или иное количество серы, вы­деляющейся в виде диоксида, который, как и оксиды азота, токсичен для живых организмов. Диоксид серы способен интенсивно поглощаться надземным ассимиляционным ап­паратом растений и в сильной степени подавлять процесс фотосинтеза вплоть до полной гибели листьев. Ди­оксид серы может реагировать с водяными парами атмосфе­ры, образуя триоксид серы и далее - серную кислоту. Кроме того, большое количество серы как в элементар­ной форме, так и в виде соеди­нений используется в качестве средств уничтожения вредителей и болезней растений, что приводит к загрязнению почв на больших площадях, а также к про­никновению серы в грунтовые и поверхностные воды.