КРУГООБОРОТ ФОСФОРА В ПРИРОДЕ

1.2.5. КРУГООБОРОТ ФОСФОРА В ПРИРОДЕ

Из всех элементов, присутствующих в живых организмах, фосфор, очевидно, имеет наибольшее экологическое значение, так как отношение его количества к количеству других элементов в организмах обычно гораздо выше, чем соответствующее отношение в тех источниках, откуда организмы черпают необходимые им элементы. Недостаток фосфора в большей степени ограничивает производительность в том или ином районе, чем недостаток любого вещества, за исключением воды. Соединения фосфора входят в состав тканей мозга, скелета, панцирей. Особенно важна роль фосфора в накоплении внутриклеточной энергии — образование фосфатиллепидов и в синтезе нуклеиновых кислот. При недостатке фосфора нарушается энергетика клетки и синтез белка. Биогеохимический кругооборот фосфора в природе во многом отличен от рассмотренных ранее кругооборотов воды, углерода и азота. Для последних газообразные формы соединений являются обязательным и важнейшим звеном. Газовые же формы соединений фосфора, например фосфин, практически в его биогеохимическом кругообороте не представлены. Кругооборот фосфора по структуре несколько проще кругооборота азота. В отличие от азота резервуаром фосфора служит не атмосфера, а горные породы или другие отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи. Породы эти постепенно подвергаются эрозии и высвобождают фосфаты, которые используются растениями для синтеза протоплазмы. Растительная протоплазма служит основой для синтеза животной протоплазмы. Фосфор протоплазмы вновь переводится из органической в неорганическую форму в результате деятельности фосфатредуцирующих бактерий. Много фосфатов с речным стоком попадает в море, где часть их отлагается в мелководных осадках, а часть теряется в глубоководных. Морские рыбы и птицы играют важную роль в возвращении фосфора в кругооборот из моря на сушу. В прошлом этот процесс был значительно более интенсивным, о чем говорит образование, например, знаменитых залежей гуано на побережье Перу.

Как уже отмечалось, фосфор является основным фактором, лимитирующим рост автотрофных организмов, как в водной среде, так и на суше. Таким образом, этот элемент контролирует основную часть первичной продукции биосферы. Имеются серьезные доказательства того, что фосфор — главный регулятор всех других биогеохимических кругооборотов. Количество нитратов в воде или кислорода в атмосфере зависит от состояния кругооборота фосфора. Без фосфорных удобрений невозможно получать необходимые урожаи сельскохозяйственной продукции. Известные ныне мировые запасы фосфорных руд оцениваются величиной порядка 29*10⁹ т, из которых только 10% имеют промышленное значение. Мировая добыча фосфатов и производство фосфорных удобрений соответствует 18—20*10⁶ т фосфора в год. Таким образом, известные ныне мировые промышленные запасы фосфорных руд весьма ограничены и могут истощиться в ближайшие 100 лет. Поэтому не лишено основания утверждение, что фосфор является наиболее слабым звеном в жизненной цепи, которая обеспечивает существование человека.

В настоящее время механизмы возвращения фосфора в кругооборот недостаточно эффективны. Ежегодно с речным стоком в океан поступает до 4 млн. тонн фосфатов, которые, попадая в глубоководные отложения, на длительный срок выводятся из биогеохимического кругооборота. Процесс переноса фосфора из моря на сушу за счет поднятия отложений и деятельности морских птиц и рыб продолжается и в настоящее время, но в прошлом он был значительно интенсивнее.

В последние десятки лет общая картина распределения и миграции фосфора резко нарушена человеком, что, учитывая относительную необратимость и не замкнутость обще­го кругооборота фосфора на планете, выдвигает его проблему на одно из первых мест. По имеющимся данным фосфор в водах и почвах планеты почти всегда находится в дефиците. Дефицит фосфора постоянно ограничивает биологическую продукцию планеты. Поэтому соединения фосфора, наряду с соединениями азота, являются важнейшими минеральными удобрениями почв в современном земледелии. В производимых мировой химической промышленностью удобрениях содержится до 20 млн. тонн фосфора в год, но этого огромного количества явно не хватает для требуемого повышения урожайности в ближайшие десятилетия.

Дефицит фосфора в почвах объясняется его фиксацией в виде нерастворимых соединений. Почвы способны поглощать и задерживать от последующего выщелачивания практически неограниченное количество фосфора. Таким образом, от 30 до 50% фосфора внесенного с удобрениями остается в почве в малодоступной форме — происходит т. н. фосфотизация почвы. Эрозия почв сопровождается сильным механическим выносом фосфора и других питательных веществ. Подсчитано, что под влиянием эрозии почвы в среднем теряют в год до 0,02 т/ га фосфора, при этом уносимый материал в 3—5 раз богаче органическим веществом, азотом и фосфором, чем сами почвы. Так, через 50 лет после освоения целинных земель Среднего Запада США содержание в них Р₂0₅ уменьшилось на 36%.

Следует отметить также практически необратимую аккумуляцию соединений фосфора в зонах плотного населения и больших городов. Это связано с потреблением большого количества продовольствия и кормов, в том числе рыбы, молюсков.и водорослей, производством и использованием многочисленных изделий и препаратов, содержащих фосфор, концентрированием фосфора в промышленных и бытовых отходах и шлаках, сокращения применения органических удобрений и навоза прежде всего.

Эрозия почв, смыв удобрений, органических отбросов, сбросы канализационных вод приводят к сильнейшему загрязнению рек и озер соединениями фосфора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Активность человека в преобразовании живой природы постоянно растет. Естественно, что осуществление перестройки природы должно протекать на строго научной основе с учетом принципов и тенденций развития биосферы. Такая перестройка и означает управление биосферой. Конфликт между человеком и природой может быть разрешен только в результате сознательного вмешательства в биосферу. Какими же возможностями в этом отношении обладает современная наука?

Прежде всего не вызывает сомнений, что борьба человека за здоровую среду имеет два генеральных направления: сведение к минимуму вредных последствий давления на природу производственной деятельности и разработка мероприятий, стимулирующих нормальное функционирование биосферы. Вскрыты главные закономерности развития биосферы. Это дает возможность осознанно управлять многими процессами.

Человек уже знает, какое огромное значение для жизни имеет поддержание биосферой оптимального гидрологического и газового состава среды; он проник в тайны такой функции биосферы, как биологическая очистка, и самое важное — научился оценивать ошибки. А это позволяет оптимистически относиться к будущему. У нас уже есть достаточно развитая теория, позволяющая уверенно работать в природе. Как указывает С.С. Шварц, «экология на наших глазах становится теоретической основой поведения человека индустриального общества в природе». Человек стоит на пороге овладения методами регуляции численности популяций. Это дает возможность управлять рядом процессов, не засоряя биосферу вредными веществами. Все эти достижения науки имеют огромное значение. Ведь человечество вступает в период, когда любую деятельность необходимо соизмерять с возможностями биосферы, чтобы прогрессивно развиваться самому и научиться управлять многими процессами, происходящими в ней, ее эволюцией, ее переходам в ноосферу.

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1.   Гладкий, С.Б. Лавров "Дайте планете шанс", 1995 г.

2.   "Советский энциклопедический словарь", 1981 г.

3.   Гладкий, С.Б. Лавров "Экономическая и социальная география мира", 1993 г.

4.   Баландин, Л.Г. Бондарев "Природа и цивилизация" 1988 г.

5.    Петров “Экологическое право России”, 1996 г.

6.    С. Шнейдер “Глобальное потепление: наступает век парникового эффекта”, 1989 г.

7.    Периодическая печать.