Последствия антропогенного вмешательства в круговороты биогенных элементов

Образование техносферы существенно изменило этот цикл. Сейчас антропогенная поступления углекислого газа в атмосферу возросло более естественного на 6 - 10%. Это связано главным образом с вырубкой лесов и заменой их менее продуктивными агроценозами. Определенный вклад вносит и промышленность и все производства, которые связаны со сжиганием топлива. Биогеохимический цикл азота. Это одна из самых быстрых круговоротов веществ. Реализуется он в основном за счет деятельности различных групп живых организмов и, в первую очередь, при активном участии микробов. Основным депо азота является газообразный азот атмосферы. Его связывания осуществляется свободно существующими азотофиксаторов (Azotobacter, Clostridium, Nostoc, Rhizobium). Органические вещества, содержащие связанный азот, минерализуются за счет аммонификация и нитрофикации, что делает доступным для высших растений нитратный и аммонийный азот. Общие оценки фиксации атмосферного азота противоречивые и в среднем для планеты составляют от 100-170 мг/м2 в год до 1-20 гр/м2 в год. Это соответствует примерно 126 млн тонн азота в год. В антропогенную эпоху на круговорот азота большое влияние оказывает производство синтетических азотных удобрений. Оно заключается в связывании азота воздуха и поэтапного его превращения сначала в аммиак, затем в азотную кислоту, необходимую для получения нитратов. Этот процесс стал широкомасштабным и привлек в биогеохимический цикл азота из атмосферного депо большое его количество. Введение антропогенного азота в его биогеохимический цикл равен 6,4 х107 тонн азота в год.

Из всех синтетических минеральных удобрений  азотные удобрения требуют наиболее энергетических затрат при их производстве и поэтому являются самыми дорогими. Однако в сельском хозяйстве не разработаны технологии безотходного применения азотных удобрений. Нитраты не полностью используются культурными растениями и существенно загрязняют грунтовые воды и водоемы. Проблема нитратного загрязнения окружающей среды в наше время стала одной из наиболее актуальных. Биогеохимический цикл фосфора. Этот цикл имеет наиболее простой характер. Основной запас фосфора сосредоточен на планете в виде горных пород и минералов. При их выветривании образуются фосфаты, которые используются растениями для построения органических веществ своего тела. После отмирания растений фосфор минерализуются микроорганизмы-редуценты. Потери фосфора из биогеохимического цикла связаны в основном с вынесением фосфора в моря и океаны. Оттуда обратно на сушу он может попасть только через рыбу или гуано.

Фосфорные удобрения производят в основном из горных пород. Такой перевод фосфора  из депо в активную часть биогеохимического цикла так же, как в случае с азотом, имеет негативные последствия. Не использован культурными растениями фосфор в результате эрозии поступает в водоемы, что приводит к эвтрофикации. Особенностью природных экосистем является повторное использование биогенных веществ. Хотя в биогеохимических циклах некоторые из таких элементов и теряются, поступая в депо, и делаются недоступными для растений в природных экосистемах масштаб этих процессов незначительный. Антропогенная природопользования вносит в природные циклы немало препятствий. Так, распространенность процессов сжигания топлива, в т.ч. и для нужд сельскохозяйственного производства, приводит к поступлению в атмосферу около 20 млрд тонн углекислого газа и 700 млн тонн прочих газов и твердых частиц. Сами вырубки леса приводили только на территории СССР до выноса из экосистем леса до 1,2-5 тыс. тонн фосфора, 6-20 тыс. тонн азота и 1,2-6 тыс. тонн кремния. Перенесены в урбанизированные районы или в агроэкосистемы, эти вещества оказываются либо совсем, либо временно исключенными из природного их кругооборота. Эти процессы, по сути, ведут к появлению нового техногенного типа круговорота химических элементов.