Геохимические циклы биосферы

Геохимические циклы связаны с фотосинтезом и разложением органики и включают циклы кислорода, углекислого газа, азота, серы и микроэлементов. На схеме модели геохимические циклы показаны как связывающее звено и входят в модели любых экосистем, например озерной, которая рассматривалась ранее в качестве примера дифференциальной модели.

Рассмотрим модели отдельных циклов.

Кислородный цикл. Так как содержание кислорода в атмосфере практически постоянно – 21%, то его считают равновесным. Чтобы сдвинуть равновесие, человек должен разрушить лесные ценозы (тайга, амазонская сельва) и фитопланктон в океане. Несмотря на устойчивое равновесие, кислородный цикл игнорировать нельзя, но сдвиги в нем – незначительны из – за большого количества кислорода в воздухе.

Углеродный цикл.Это более динамичный цикл и требует понимания и учета изменения содержания углекислого газа в атмосфере под влиянием процессов суши и океана.

Круговорот углерода в биосфере

На суше цикл углекислого газа включает цепь: растения – животные – почвенные процессы – углекислота атмосферы.

В океане работает цепь: поглощение углекислоты поверхностным слоем океана – его использование биологическими сообществами – поглощение глубинными слоями – возвращение его части в атмосферу. Она заметно влияет на температурный баланс атмосферы. Так, с ростом температуры атмосферы и верхнего слоя океана растворимость углекислого газа в океане уменьшается. Поскольку же углекислота постоянно поглощается фотосинтезирующими элементами верхнего слоя, нарушается равновесие в содержании СО₂ между глубинными и верхними слоями. Из глубины растворенная углекислота начинает поступать в верхние слои, а ее избыток переходит в атмосферу, повышая концентрацию СО₂ в атмосфере. Усиливающийся парниковый эффект ведет к дальнейшему росту температуры. Начинает работать насос по перекачиванию СО₂ из глубинных слоев.

Как видим, процессы углеродного цикла неравновесные и могут привести к значительным изменениям СО₂ в атмосфере. Это требуют особого внимания при составлении баланса на модели. При этом поступление СО₂ поддаются расчетам, а расход подсчитать сложнее. Расходуется же углекислота на фотосинтез или дыхание растений, поэтому при моделировании нужна точная оценка биомассы тропических лесов. На точность модели будет влиять и точность взаимодействия океана с атмосферой.

Круговорот азота.С азотом связана продуктивность всех естественных и искусственных ценозов.

Модель азотного цикла – наиболее сложная. Ее построение требует рассмотрения двух аспектов.

1. Азот связан с процессами почвы по цепи: мертвая органика – гумус и питательные вещества, но при этом велико разнообразие почв и к тому же температура их различна.

2. Циркуляцию азота трудно отделить от влагооборота, поэтому следует рассматривать азотно – водный цикл по цепям миграции азота вместе с водой.

Важны и другие циклы в биосфере, включая цикл серы и микроэлементов.