Геоэкология: система наук об интеграции геосфер и общества 3 страница

Общая цель программ - понять причины и существо глобальных изменений и дать прогноз состояния экосферы как основы для раз­работки стратегий человечества. Программы имеют много зон со­прикосновения и перекрытия. Они были задуманы как независимые программы, отвечающие запросам в соответствующих областях зна­ния, но степень их координации и взаимопроникновения растет. В частности, деятельность, называемая START (аббревиатура англий­ского выражения "Система по анализу, исследованиям и подготовке кадров в области глобальных изменений"), принадлежит всем трем упомянутым выше программам. Она ориентирована на усиление на­учного потенциала развивающихся стран и проведение региональ­ных исследований по проблемам глобальных изменений.

К концу XX столетия в мире постепенно начинает формироваться международная система наблюдения за состоянием экосферы и управлением ею. Она состоит из следующих основных блоков:

• системы глобального мониторинга за состоянием окружающей среды;

• системы международных программ по исследованию глобальных изменений;

• ряда международных комиссий и комитетов по оценке различных геоэкологических проблем и выработке соответствующих страте­гических рекомендаций,

• набора международных геоэкологических конвенций.

II. Природные факторы экосферы

ILL Геосферы и экосфера

Экосфера - очень сложная природная система. При анализе сложных систем, чтобы упростить картину, выявив в то же время ее наиболее существенные особенности, принимаются различные кон­цептуальные модели, подчеркивающие те или иные свойства оригинала. Можно, например, представить экосферу как набор взаимопро­никающих сфер, различающихся своими физическими и химическими свойствами. Можно рассматривать Землю как единое, цельное тело, то есть как планету. Можно принять модель экосферы как экологической системы, состоящей из многих элементов, объединенной прямыми и обратными связями между элементами и характеризую­щейся специфическими чертами энергетического режима и массо- обмена. Можно рассматривать экосферу как закономерный набор природно-территориальных комплексов (ландшафтов). Каждая мо­дель позволяет по-своему взглянуть на экосферу, и каждая имеет свои преимущества и недостатки.

Планета Земля имеет ярусное строение, и этому соответствует распределение плотности вещества, слагающего ярусы, или геосфе­ры. Чем ближе к центру Земли расположена геосфера, тем выше ее средняя плотность. Сложнее всего построена экосфера - область взаимного проникновения и взаимодействия атмосферы, гидросфе­ры, биосферы и верхней части литосферы. Иногда выделяют также криосферу, или сферу холода, включающую ледники, вечную мерз­лоту, снежный покров, ледяной покров водоемов. На суше выделяет­ся также педосфера, или сфера почв. Непосредственная поверхность Земли отличается наиболее сложным строением и режимом, в осо­бенности на суше. Когда говорят о геоэкологических явлениях и проблемах, обычно имеют в виду не всю планету, а экосферу. В этом смысле будем упоминать Землю и мы.

Не претендуя на высокую точность, можно сказать, что экосфера не имеет четких границ и простирается на первые десятки километ­ров в атмосферу и на первые сотни метров в литосферу, включая в себя помимо этих двух сфер также и всю биосферу, педосферу и практически всю гидросферу.

Экосфера - целостная, внутренне связанная система, обладающая определенной устойчивостью по отношению как к внутренним про­цессам, так и внешним воздействиям. Основные черты пространст­венной структуры экосферы следующие:

• Экосфера по форме близка к шару;

• Экосфера трехмерна. На этом основана общепринятая система географических координат: широта, отсчитываемая к северу и югу от экватора, долгота, отсчитываемая от нулевого мередиана, обычно проводимого через Гринвич вблизи Лондона, и высота над средним уровнем океана;

• Поверхность суши и океана ("дневная поверхность") - это зона наибольшего взаимодействия геосфер;

• Верхняя и нижняя границы экосферы размыты;

• Поверхности контактов между различными компонентами эко­сферы наиболее активны. К ним относятся такие контактные зоны как атмосфера-суша, атмосфера-океан, суша-океан, поверхности раздела между воздушными и водными массами с различными свойствами (фронты), границы между различными экологически­ми системами (экотоны).

II.2. Земля как планета. Геоэкологические следствия

Положение Земли в Солнечной системе, ее размеры, форма, осо­бенности движений предопределяют несколько основных свойств планеты, в том числе особенности, важные с точки зрения геоэколо­гии:

а) Земля - планета относительно небольшая. Площадь ее поверх­ности составляет 510 млн. км², из них суша - 149 млн км², а свобод­ная от ледников суша - 133 млн. км². Это - все, чем располагает че­ловечество не только сейчас, но и в будущем, для своего дальнейше­го роста и развития. Ограниченность пространства и ресурсов, за­ключенных в этом пространстве, при возрастающей численности на­селения мира и росте его потребностей, приводят к неизбежности возникновения, рано или поздно, глобального геоэкологического кризиса.

б) Главный источник энергии, необходимой для функционирова­ния экосферы, - это Солнце. Позиция Земли по отношению к Солнцу оптимальна по сравнению с другими планетами: наша планета дос­таточно близка к Солнцу, чтобы получать от него необходимое ко­личество энергии, определяющей почти все основные процессы в экосфере. В то же время, Земля не настолько приближена к Солнцу, чтобы получать избыточное количество энергии.

в) Ось вращения Земли наклонена под углом 66°33' к плоскости движения Земли вокруг Солнца (плоскости эклиптики). Это обстоя­тельство обусловливает изменяющееся в течение года неравномер­ное распределение солнечной радиации по земной поверхности и, таким образом, смену времен года. Оно обеспечивает также различ­ную продолжительность светового дня и ее внутригодовую изменчи­вость в зависимости от широты.

г) Параметры движений Земли изменяются с определенной перио­дичностью. Среди многих периодов выделяются, например, вариа­ции средней продолжительностью 92, 40 и 21-23 тысяч лет, связан­ные с закономерными изменениями параметров движений Земли (эксцентриситета орбиты, наклона оси вращения планеты к плоско­сти орбиты, прецессии равноденствия). Это приводит к периодично­сти изменений геоэкологической обстановки, таких как потепление или похолодание климата, повышение или понижение уровня океа­на, развитие или сокращение оледенения и пр. Периодичность раз­личной продолжительности - отличительная особенность многих природных явлений.

д) Форма Земли не соответствует в точности какой-либо геомет­рической фигуре, но для текущих задач геоэкологии она может быть аппроксимирована как шар. Отсюда вытекают два важных следствия.

Во-первых, шарообразность Земли обеспечивает закономерное изменение от экватора к полюсам интенсивности солнечного излу­чения и накапливаемых за год сумм солнечной радиации. Это об­стоятельство - основная причина формирования природных зон и ландшафтов Земли, то есть того ландшафтного разнообразия, кото­рое столь отличает нашу планету от других.

Во-вторых, из-за шарообразности Земли площадь тропической зо­ны существенно больше умеренной, а тем более полярной зоны. Ес­ли разделить Землю по тридцатиградусным полосам по широте и за­тем сложить образовавшиеся полосы симметрично относительно эк­ватора, то образуются три основные зоны: тропическая, умеренная и полярная. Площади этих зон заметно различаются:

Столь большие различия в площади зон указывают, при прочих равных условиях, на относительно более значительную для глобаль­ной экологии роль процессов в тропической зоне и наименьшую - в полярной зоне.

II.3. Энергетические и вещественные особенности экосферы

Наиболее характерными особенностями любой сложной природ­ной системы являются ее энергетическое и вещественное состояние и режим. В этой связи важнейшими факторами, определяющими ре­жим и эволюцию экосферы, являются ее тепловой баланс и глобаль­ные циклы вещества.

II.3.1. Тепловой баланс экосферы

Солнце - главный источник энергии, которая необходима для функционирования экосферы как системы. Общее количество сол­нечной энергии, достигающей верхней атмосферы, составляет 5,49-10²⁴ джоулей за год. При этом поток солнечной радиации весьма мало изменяется во времени, обеспечивая устойчивую энергетику таких основных процессов экосферы, как, например, общая цирку­ляция атмосферы и океана, выветривание и денудация верхних гори­зонтов литосферы, глобальные биогеохимические циклы вещества, образование первичной биологической продукции и пр. В частности, затраты солнечной энергии на испарение воды с поверхности океа­нов и суши определяют один из основных механизмов системы - глобальный гидрологический цикл, или круговорот воды.

Заметим, что другой источник энергии экосферы - поток из недр Земли к ее поверхности - в 20-30 тысяч раз меньше, чем поступле­ние энергии от Солнца, хотя этот поток все же весьма значителен.

Для сравнения укажем, что человек использует сейчас почти та­кое же количество энергии, как и поток из недр Земли. Это иллюст­рация того, что роль человека уже соизмерима с крупными природ­ными процессами.

Солнечную энергию, приходящую к верхней границе атмосферы, постигают затем сложные преобразования \ Она частично:

а) рассеивается в атмосфере,

б) отражается от нее в мировое пространство,

в) достигает поверхности Земли.

В среднем для Земли почти половина солнечной радиации, при­ходящей на верхнюю границу атмосферы, достигает поверхности океанов и суши. В свою очередь, эта доля солнечной энергии:

а) отражается от поверхности Земли в атмосферу и за ее пределы,

б) нагревает поверхность почвы и океанов,

в) расходуется на испарение воды.

С точки зрения энергетического баланса, экосфера - открытая система, потому что происходит свободный обмен энергией через границы системы. Несмотря на это, приходные и расходные части энергетического бюджета экосферы в высочайшей степени сбалан­сированы. Экосфера получает и теряет одинаковое количество энер­гии, что удерживает ее в относительно стабильном термическом со­стоянии. Долговременные изменения теплового баланса экосферы, как естественные, так и антропогенные, весьма малы по сравнению с основными компонентами теплового баланса, но именно эти измене­ния определяют вековые глобальные изменения климата.

В различных зонах поверхности Земли приток радиации не соот­ветствует ее отдаче, так что радиационный баланс оказывается или положительным, или отрицательным, в полном соответствии с ос­новными географическими закономерностями. Тепловое равновесие земной поверхности поддерживается межширотным обменом энер­гией посредством глобальной циркуляции атмосферы, а также и океа­на. Антропогенные изменения теплового баланса в отдельных точках или территориях (акваториях) могут вызывать изменения в циркуля­ции атмосферы с соответствующими воздействиями на климат.

¹ Более детальные, количественные показатели теплового баланса Земли в целом, атмосферы и поверхности Земли можно найти в учебнике С.П.Хромова и М.А.Пет- росянца "Метеорология и климатология". М.: Изд-во МГУ, 1994. С. 241-244.

II. 3.2. Глобальные циклы вещества

Что касается обмена веществом, то он также происходит через границы экосферы, но интенсивность обмена по сравнению с пото­ками вещества внутри системы ничтожно мала. Из космоса, сквозь атмосферу на поверхность Земли выпадает примерно 40 млн. тонн метеоритного вещества в год. Процессы обмена веществом внутри экосферы отличаются значительно большими размерами. Например, реки мира выносят в океаны около 20 млрд. тонн наносов в год, или в две тысячи раз больше, чем привносится метеоритами. Поэтому можно сказать, что с точки зрения геоэкологии, Земля и ее экосфера - это закрытые системы.

В закрытой системе неизбежно возникают циркуляционные дви­жения вещества, что и происходит на Земле. Это круговороты веще­ства, такие как большой ("геологический") круговорот, объединяю­щий разрушение и снос горных пород с аккумуляцией и трансфор­мацией продуктов разрушения, круговорот воды, биогеохимические циклы химических элементов, таких, например, как углерод, азот, фосфор, сера и др., общая циркуляция атмосферы, циркуляция вод океана. В сущности, эти круговороты - один большой круговорот, разделяемый нами на отдельные составляющие для удобства нашего понимания глобальных процессов.

Любой глобальный круговорот вещества состоит из запасов (резервуаров) и потоков. Как правило, суммарная величина запасов значительно больше, чем потоков, что обеспечивает устойчивость круговорота. Одна из важных количественных характеристик - среднее время оборота вещества, вычисляемое как отношение запаса к потоку. Оно может определяться также для любой ветви кругово­рота (например, для ветви, описывающей круговорот углерода в на­земной биоте).

Все естественные глобальные круговороты вещества отличаются чрезвычайно высокой степенью замкнутости. Современная продук­ция органического вещества в биосфере составляет 100 млрд. т/год в единицах массы органического углерода. Эта величина соответству­ет 1000 млрд. т живой массы. Время существования жизни на Земле около 3,5 млрд. лет. Если принять, что средняя продуктивность жи­вой массы за это время равна 500 млрд. т в год, то всего за время су­ществования жизни образовалось приблизительно 2хЮ¹² млрд т жи­вого вещества. (Это всего лишь втрое меньше массы всей Земли!).

Масса биосферы около 1,4x10⁹ млрд. т. Таким образом, продукция биоты за время существования Земли превосходит массу биосферы на три порядка (в 1000 раз). Это значит, что все атомы углерода на Земле в среднем приблизительно 1000 раз становились частью син­тезируемого органического вещества, а затем столько же раз это ве­щество подвергалось деструкции. Очевидно, что глобальные потоки синтеза и деструкции органического вещества должны совпадать с точностью не менее трех значащих цифр (0,001). Более детальный анализ показывает, что в геологическом масштабе времени баланс потоков синтеза и деструкции органического вещества Земли вы­держивается с точностью до восьми знаков за запятой!

Поэтому даже малые (казалось бы, пренебрежимо малые), но ус­тойчивые антропогенные воздействия могут приводить к существен­ным изменениям естественных круговоротов. Отсюда вытекает важ­нейшая роль деятельности человека в возникновении и усилении не­сбалансированности круговоротов с серьезными последствиями гло­бальных размеров. Например, мы увидим ниже, что малое, по срав­нению с природными потоками, антропогенное приращение парни­кового эффекта в атмосфере может привести к серьезнейшим нару­шениям устойчивых климатических процессов, влияющих, в свою очередь, на многие аспекты жизни и деятельности общества.

Особенности глобального круговорота воды, или гидрологиче­ского цикла, и большого ("геологического") цикла, или круговорота вещества, обсуждаются ниже, в разделах, посвященных гидросфере и литосфере. Рассмотрим в упрощенном и огрубленном виде основ­ные черты глобальных биогеохимических циклов химических эле­ментов, важнейших для состояния экосферы, - углерода, азота, фос­фора и серы.

Глобальный цикл углерода

Вероятно, углерод является наиболее важным химическим эле­ментом экосферы, потому что:

а) Почти все формы жизни состоят из соединений углерода;

б) Реакции окисления и восстановления соединений углерода в экосфере обусловливают глобальное распространение и баланс не только углерода, но и кислорода, а также и многих других химиче­ских элементов;

в) Способность атома углерода создавать цепи и кольца обеспе­чивает разнообразие органических соединений;

г) Углеродсодержащие газы - углекислый газ (С0₂ ) и метан (СН4) - играют определяющую роль в антропогенном парниковом эффекте.

Основные экосферные резервуары углерода находятся в гидро­сфере, биосфере и атмосфере. Между ними происходит активный обмен с интенсивностью в десятки миллиардов тонн углерода в год. В этом обмене океан является главным поглотителем углерода, по­ступающего как с суши со стоком рек в результате деструкции орга­нического вещества, так и из атмосферы, откуда углерод поступает вследствие дыхания всего комплекса живых существ (биоты). Важ­нейшие процессы в биосфере - формирование органического веще­ства из неорганического при участии солнечной энергии (фотосин­тез), расходование органического вещества в процессах аэробной и анаэробной жизнедеятельности биоты и деструкция органического вещества.

Основной запас углерода, принимающего активное участие в био­геохимическом цикле, находится в Мировом океане, где он содер­жится в различных формах: в виде частиц неорганических углерод- содержащих веществ, частиц органического нерастворимого углеро­да, растворенного органического углерода и живых форм. В конеч­ном итоге подавляющая часть углерода в океане отлагается на дне, перекрывается все более молодыми отложениями и таким образом выходит за пределы экосферы, сохраняясь при этом в большом цик­ле вещества литосферы.

Основной антропогенный поток в глобальном цикле углерода об­разуется в результате сжигания горючих ископаемых в процессе производства энергии. Другой поток - различные виды деструкции органического вещества биоты и почв, которые возникают при ан­тропогенном преобразовании экосистем суши. Эти антропогенные потоки относительно невелики, но они устойчиво возрастают. В чрезвычайно сбалансированном цикле углерода антропогенное воз­действие приводит уже сейчас к заметному усилению парникового эффекта с соответствующими серьезными последствиями для эко­сферы. Эта проблема более детально обсуждается ниже, в главе, по­священной геоэкологическим проблемам атмосферы.

Глобальный цикл азота

Азот - ключевой ингредиент жизни, поскольку этот элемент - обязательный компонент всех белковых соединений.

Большие запасы соединений азота сосредоточены в литосфере. Остальные запасы представлены в виде химически малоактивного газа, составляющего 79% атмосферы. Запасы азота в биосфере и гидросфере - на три порядка меньше, чем в атмосфере. Среднее со­отношение массы углерода и азота в наземной биомассе и почвах C:N= 160:15.

Несмотря на относительно малые запасы азота в биосфере и гид­росфере, это активный элемент, быстро обменивающийся между геосферами. Картина химических процессов цикла азота чрезвычай­но сложна и разнообразна, потому что азот проходит сквозь воздух, воду и почву в различных химических формах и к тому же видоиз­меняющихся. В наземном и океаническом субциклах азота сосредо­точено до 95% всех его потоков.

Важнейший антропогенный поток в цикле азота - использование азотных удобрений. После Второй мировой войны происходило не­уклонное увеличение их производства из азота атмосферы. Однако последние два десятилетия удельное использование азотных удобре­ний (в кг/га) как в развитых странах, так и в странах СНГ сократи­лось или стабилизировалось, тогда как их применение в развиваю­щихся странах все еще увеличивается. Приблизительно 50% азота, вносимого в агроэкосистемы, попадает в состав сельскохозяйствен­ных растений. Из этого количества около половины убирается с поля с урожаем, а другая половина остается в органическом веществе почвы. Современное земледелие, таким образом, изменило общее направление потока азота: не от почвы в атмосферу, а наоборот. Рост численности населения и опережающей его потребности в белковом питании заставили человека интенсифицировать азотный цикл, что­бы производить больше белка. Однако, это привело к загрязнению окружающей среды и, в частности, к интенсификации процесса эв- трофикации водоемов.

Другим фактором антропогенной интенсификации потоков азота является энергетика, поскольку при сжигании угля, нефти и ее про­дуктов, сланцев, торфа и пр. увеличивается эмиссия в атмосферу ам­миака и оксидов азота. В свою очередь, оксиды азота и аммиак играют решающую роль в процессах асидификации окружающей среды.

Глобальный цикл фосфора

Фосфор также один из важнейших химических элементов, по­скольку он играет огромную роль в биологических и биогеохимиче­ских процессах. Фосфор - необходимый компонент ДНК и фосфо- липидных молекул клеточных мембран. Наряду с азотом, фосфор контролирует биологическую продуктивность наземных и морских экосистем вследствие невысокого содержания этих элементов в эко­системах.

Основные резервуары фосфора - экосистемы суши, океаны и от­ложения наносов в водоемах. Газообразные формы фосфора практи­чески не существуют, и поэтому в атмосфере его нет. В литосфере подавляющая часть фосфора кристаллических пород содержится в апатитах (95%). Первоначально почти весь фосфор на суше образо­вался вследствие выветривания апатитов. Осадочные отложения вто­ричного характера - фосфориты, дающие около 80% всей мировой добычи фосфора.

В естественных экосистемах связывание фосфора растениями на­ходится в состоянии баланса с возвратом фосфора из растений бла­годаря распаду органического вещества. В растворенном виде фос­фор всегда находится в динамическом равновесии с кислородом (в соединениях типа Р2О5, Р0₄³ и др.). В почвах и растительности сред­нее соотношение концентрации углерода и фосфора равно: С:Р = 750:1.

Биогеохимия фосфора весьма отлична от биогеохимии других биогенных элементов (углерода, кислорода, азота, серы), поскольку фосфор, в отличие от других биогенов, практически не встречается в газообразной форме. Это создает однонаправленный поток фосфора вниз по уклону под действием силы тяжести, главным образом в ви­де тонкодисперсных наносов, на поверхности которых адсорбирова­ны соединения фосфора. Таким образом происходит транспорт этого элемента реками в системы с замедленным водообменом (озера, во­дохранилища, моря и пр.), где и отлагаются наносы, относительно богатые фосфором. Противоположного потока не существует, что создает реальную опасность значительного обеднения фосфором экосистем суши (в том числе и агроэкосистем) с соответствующим снижением их биологической продуктивности.

Антропогенный возврат фосфора из водоемов на водосборы пока невероятен и как бы относится к элементам научной фантастики, но не исключено, что к середине XXI века эту проблему надо будет решать.

Пока же вследствие антропогенной деятельности, приводящей к повышенной эрозии почв, смыву фосфорных удобрений и сбросу не­очищенных сточных вод интенсивность потоков фосфора в мире увеличилась. Это приводит к усилению процессов эвтрофикации во­доемов. Общемировая величина потока фосфора в гидросферу оце­нивается величиной около 20 млн. т в год.

Глобальный цикл серы

Сера играет важную роль в биологических процессах, поскольку это необходимый компонент белков. Глобальный цикл серы отлича­ется разнообразием биотических и абиотических процессов с уча­стием различных компонентов в газообразной, жидкой и твердой фа­зах. С точки зрения геоэкологии, по-видимому, наиболее важны про­цессы обмена соединений серы между поверхностью суши и океана, с одной стороны, и атмосферой - с другой.

Из всех глобальных биогеохимических циклов основных биоген­ных элементов (С, О, N, Р, S) цикл серы наиболее сильно нарушен деятельностью человека. Важнейшее антропогенное воздействие это эмиссия оксида серы S0₂, возникающая благодаря сжиганию горю­чих ископаемых, прежде всего угля. Около 90% мировой эмиссии этого газа характерно для Северного полушария. С 1860 по 1980 гг. антропогенная эмиссия S0₂ увеличилась от 2 млн. т серы в год до 70 млн. т, то есть в 35 раз! В среднем антропогенный поток серы вдвое превышает естественный поток. Современный сток соединений серы по речным системам также более чем вдвое превышает его первона­чальную, доиндустриальную величину вследствие эрозии почв, при­менения удобрений, выпадений из атмосферы и пр.

Антропогенное нарушение цикла серы определяет или серьезно влияет на ряд глобальных геоэкологических проблем, таких как аси- дификация экосистем, состояние озона в стратосфере и тропосфере и изменение климата.

* * *

Таким образом, экосфера характеризуется мощным и устойчивым притоком энергии извне и взаимосвязанными циклами вещества. При этом отличительная особенность естественных балансов энер­гии и вещества - высокая степень их сбалансированности. Выше мы уже приводили пример глобального баланса углерода, замыкающе­гося, в рамках геологического масштаба времени, с точностью 10"⁸ (или 0,000001%!).

В настоящее время становятся весьма заметными воздействия че­ловека как на энергетический баланс Земли, так и на глобальные циклы вещества. Медленная естественная эволюция экосферы была связана также с относительно малоинтенсивным потоком биогенных элементов, резко усилившимся в антропогенных системах, что при­водит к повышению неустойчивости экосферы.

Как правило, естественные вещественно-энергетические кругово­роты и балансы экосферы и отдельных ее частей отличаются высо­кой степенью замкнутости, в то время как деятельность человека ве­дет к разомкнутости и, следовательно, к неустойчивости систем. Степень разомкнутости может быть оценена по средней скорости оборота вещества за год:

(Приход) - (Расход) (Приход)

Например, в целинной степи средняя скорость оборота углерода и других биогенов около нескольких тысяч лет. После распашки степи значительное количество углерода, азота и фосфора выносится из системы как в виде ежегодного урожая, так и вследствие водной и ветровой эрозии почв, а также и из-за других причин антропогенного происхождения (например, пожаров). Система становится разомкну­той, со средней скоростью оборота вещества, превышающей естест­венную в сотни и тысячи раз, и, следовательно, неустойчивой. На­рушения замкнутости как локальных систем, так и глобальных цик­лов приводят к серьезным геоэкологическим проблемам, которые будут детально анализироваться в последующих главах.

Следует подчеркнуть, что понимание циклов отдельных биоген­ных элементов намного превышает понимание механизма комбина­ций циклов, то есть того, как эти процессы происходят на самом деле в экосфере.

Основные геоэкологические проблемы в их взаимосвязи с гло­бальными биогеохимическими циклами показаны в табл. 1.

Все антропогенные экосистемы, даже самые высокоурожайные, прекрасно возделываемые поля и хорошо ухоженные парки отлича­ются высокой степенью незамкнутости. С этой точки зрения, при- родно-антропогенные системы, такие как поля, сады, огороды, паст­бища, лесные плантации, не говоря уже о городских системах, вно-

сят все усиливающуюся неустойчивость в состояние экосферы. Это затрагивает основы функционирования экосферы и в конечном итоге ведет к многочисленным серьезным последствиям в социально- экономической и политической сферах.

II.4. Роль биоты в функционировании экосферы

Биота - это совокупность организмов, обитающих на какой-либо территории. Живые организмы играют огромную, определяющую роль в формировании и функционировании экосферы. Именно они превратили Землю в планету, резко отличающуюся от других. Биота обеспечивает стабильность экосферы, поддерживая оптимальные ус­ловия ее существования и гася возмущения.

Один из самых важных, а может быть, и наиважнейший природ­ный процесс в экосфере - фотосинтез, то есть процесс образования растительностью органического вещества из углекислого газа атмо­сферы и воды с использованием солнечной энергии. Простейшая химическая реакция фотосинтеза может быть записана следующим образом:

6С0₂ + 6Н₂0 + Я, -> с₆н₁₂о₆ + 60₂

где X это солнечная радиация.

При образовании органического вещества в процессе фотосинте­за, растения, в дополнение к углероду, водороду и кислороду, при­соединяют в органическое вещество азот и серу. Фотосинтезиро- ванное органическое вещество это важнейший возобновимый ре­сурс экосферы, основа всей жизни и мощный регулятор глобальных биогеохимических циклов.

Удивительно, что для фотосинтеза используется менее одного процента поступающей к поверхности Земли солнечной радиации. Убедительного объяснения столь низкого коэффициента использо­вания энергии Солнца, по-видимому, пока не найдено.