Глава V. УГЛЕРОД В БИОСФЕРЕ И ПОЧВАХ

В.А. Ковда

Смотрите также:

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Книги Докучаева

Фитоценология

Химия почвы

Происхождение жизни

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Черви и почвообразование

Дождевые черви

Вернадский. Биосфера

Геохимия - химия земли

Минералогия

Земледелие. Агрохимия почвы

Справочник агронома

Удобрения

Происхождение растений

Эволюция биосферы

Земледелие

Геоботаника

Общая биология

Биографии биологов, почвоведов

Эволюция

После кембрия было пять крупных циклических процессов и два ослабленных. Процессы связывания углерода получали максимально выраженное/ накопление карбонатов и захоронения органики в осадочных породах в периоды океанических трансгрессий на сушу (Малиновский, 1982). В отдельные периоды при этом концентрация С02 опускалась до 100 ррш, но в периоды интенсивного вулканизма поднималась до 900 ррш (Малиновский, 1982). Общая направленность вела к уменьшению концентрации С02 в атмосфере в конце третичного периода и колоссальному накоплению в литосфере углерода органических веществ и масс карбонатов.

Первые примитивные растения появились на суше около 450 млн. лет назад, а около 350 млн. лет назад растения стали завоевывать сушу и менять атмосферу (Ward, Dubos, 1972). Последовательное развитие на суше мощного покрова псилофитов, папоротников, хвощей, плаунов, голосеменных, покрытосеменных (в особенности древесных форм) в геологическом времени сопровождалось образованием антрацита, каменного угля, бурого угля, торфов (Таусон, 1947) и соответственно накоплением кислорода в атмосфере. Оба процесса снижали относительный и абсолютный уровень концентрации углекислоты в атмосфере и способствовали повышению концентрации кислорода.

Таким образом, фотосинтез и образование органических веществ и карбонатов, захоронение их на многие миллионы лет, защита их от разложения привели к созданию современной атмосферы с низкой концентрацией углекислоты. За время биологической фазы существования Земли создалась кислородная атмосфера (20% кислорода) с содержанием двуокиси углерода около 280—290 ррт. Это была среда, в которой появился человек. Как показано на рис. 15, концентрация С02 в 1977 г. достигла в атмосфере 335 ррт. Ее основные запасы сосредоточены в океане (38 400 • 109 т) и в земной коре (12 000 • 109 т).

В среднем живое вещество суши содержит в расчете на сухую массу 40—50% углерода, который также изъят из атмосферы. Биомасса суши составляет не более 1013 т. Общая масса живого и мертвого наземного и внутрипочвенного органического вещества суши составляет 4682 • 109 т (Speidel, Agnew, 1982). Таким образом, до п • 1012 т углерода связано в живом и мертвом органическом веществе и в почвенном покрове. Примерно столько же углерода органики присутствует в растворенной форме в водах океана. Надо отметить неточность всех этих величин. Они расходятся у разных авторов на один-полтора порядка. Наиболее исчерпывающий обзор количественных показателей к балансу углерода был составлен ЭJV1. Галимовым (1968).

По оценкам зарубежных ученых (Baes, Goeller, 1976; Bolin et al., 1979) и нашим сопоставлениям, в сумме биосфера и ее живое вещество, т.е. тот механизм, который связывает углерод и космическую энергию, содержат в каждый данный период в своей биомассе лишь менее 1% всего количества углерода, поступившего из земной мантии в атмосферу (16) . Но к^к поразительно эффективен был и остался этот механизм, преобразовавший безжизненную планету в современную Землю — мать всего живого и прекрасного!

Появление значительных количеств биогенного кислорода в атмосфере и в стратосфере в дальнейшем способствовало возникновению озонового экрана, защищающего живые организмы от губительного действия космических лучей (главным образом ультрафиолетовых). Ныне кислород интенсивно потребляется индустрией, транспортом, в быту человека. На все формы сжигания топлива, на металлургическую и химическую продукцию и на дополнительное окисление различных отходов ежегодно расходуется до 10—20 • 109 т кислорода. Ежегодная фотосинтетическая продукция кислорода составляет 120—190 • 109 т. Таким образом, ежегодный дополнительный расход кислорода, вызванный антропогенными факторами, составляет не менее 10—16% от его биогенного образования. Есть основание для тревоги и принятия мер по сохранению нормального содержания кислорода в атмосфере.

Та часть кислорода, которая связывается в карбонатах или в органическом веществе, уходящем в континентальные или в морские осадки, выключается на сотни, тысячи и миллионы лет из атмосферы и биосферы. Необратимо связываются значительные массы кислорода в процессах выветривания минералов, на окисление добываемых металлов и сульфидов, на интенсивное глинообразование и на гидратацию окислов и глин. Все эти процессы усилились в настоящее время на планете, но количественно они еще не уточнены.

Мнения ученых расходятся в оценке опасности дефицита кислорода в биосфере. Большинство американских исследователей считают, что этот вопрос неактуален. Советские исследователи А.А. Ничипорович (1972а, б), А.С. Оканенко (1972) неоднократно подчеркивали, что путем увеличения общеземного коэффициента использования физиологически активной радиации (КПД ФАР) с 0,2-0,5 до 1-2% можно решить проблему воспроизводства необходимого количества кислорода. Успехи современной агрономии, генетики, агрохимии и мелиорации почв позволяют рассчитывать на значительно большее реальное повышение КПД ФАР в будущем — до 3-5-8%.

Почвенный покров суши и мелководий, обогащенный энергией, биофильными элементами, влагой и гумусом , как и*озоновый экран, играет роль защиты и оптимизирует условия существования живого вещества. Продолжительность существования органических веществ в почвах (их цикл от синтеза до минерализации) в среднем составляет около 300—500 и до 1000 лет. Отдельные фракции гумусовых веществ в почвах имеют возраст до 2000 лет.

Озоновый щит в стратосфере и почвенный экран на суше — важнейшие общепланетарные условия существования и воспроизводства живого вещества и жизни на Земле. Сохранение этих условий является неотложной задачей человечества в настоящем и будущем. Эти задачи могут и должны решаться на основе рационального расширения площади и растущей биологической продуктивности экологических систем лесного, сельского и водного хозяйства.

К содержанию книги: Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова