Геннадий Голубев - Основы геоэкологии

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:

6СО 2+ 6H 2O + λ → C 6H 12O 6+ 6O 2,

где λ – 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. Фотосинтезированное 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.

Заметим, что по абсолютной величине суммарная энергия, затрачиваемая на фотосинтез, значительна. Она на порядок превышает количество энергии, потребляемой человеческим обществом.

Наряду с синтезом органического вещества в природе, происходит и его разложение, или деструкция, то есть распад органических структур на составные части, включая питательные (биогенные) вещества, с выделением энергии. И в этом процессе биота играет определяющую роль. На глобальном уровне, вследствие, главным образом, деятельности биоты, устанавливается с очень высокой степенью точности баланс между продукцией и деструкцией органического вещества. Тем самым обеспечивается устойчивость цикла углерода, этого важнейшего биогеохимического круговорота.

Биота осуществляет также весьма эффективное управление потоками и концентрацией биогенных элементов, определяя тем самым устойчивость соответствующих глобальных биогеохимических циклов.

Очень важно, что в процессе фотосинтеза образуется также и кислород. Именно благодаря деятельности биоты атмосфера Земли имеет значительное содержание кислорода. Одним из фундаментальных последствий формирования кислородной атмосферы было образование озонового слоя, отсекающего наиболее жесткую, губительную для живых организмов часть ультрафиолетовой солнечной радиации, что позволило биоте в процессе ее эволюции выйти из океана на сушу.

Важнейшую роль биота играет в выветривании (разрушении) горных пород и образовании почв: микроорганизмы обеспечивают эффективное формирование большей части мелкодисперсной фракции почв, играющей определяющую роль в плодородии почв.

Перечисление важнейших глобальных процессов, в которых биота играет определяющую или важную роль, могло бы быть продолжено.

Общество в процессе своей эволюции оказывало все увеличивающееся давление на окружающую среду. Во многих случаях это давление осуществляется посредством воздействия на биоту и биогенные процессы. Человек как биологический вид находится на верхнем уровне экологической пирамиды. Это означает, что в соответствии со сложившимися в природе соотношениями, он может потреблять не более нескольких процентов от производимого в процессе фотосинтеза органического вещества. На самом деле он потребляет или разрушает около 40 % органического вещества, производимого растительностью суши. Это является важнейшим индикатором глобального экологического кризиса.

Шарообразность вращающейся Земли обеспечивает наиболее высокое поступление солнечной радиации на экватор и наименьшее – к полюсам. Между этими точками суммарные за год величины солнечной радиации не линейно, но плавно изменяются. В результате формируются климатические пояса. Каждый пояс отличается своим характерным набором природных условий:

• особенностями формирования присущих каждому поясу основных воздушных масс;

• местом и ролью пояса в общей циркуляции атмосферы;

• структурой теплового баланса;

• структурой водного баланса и водным режимом;

• особенностями геоморфологических процессов;

• особенностями геохимических процессов;

• особенностями формирования почв и их типа;

• биогеографическими особенностями, в том числе типом растительности;

• особенностями структуры ландшафтов более низких рангов.

Широкий набор природных особенностей каждого пояса позволяет называть пояса географическими. Существует тринадцать географических поясов: экваториальный, северный и южный субэкваториальный, северный и южный тропический, северный и южный субтропический, северный и южный умеренный, субарктический, субантарктический, арктический и антарктический. На идеальной Земле с однородной поверхностью географические пояса имели бы вид правильных колец. Географические пояса в целом действительно имеют широтное направление, но вследствие, главным образом, неравномерного распределения суши и океана размещение поясов во многих местах заметно отклоняется от идеальной картины.

Наибольшую площадь фактически занимают субтропический и тропический пояса, что близко к выводу, приведенному выше для идеальной шарообразной Земли. Эти пояса занимают около 50 % площади Земли.

Географический пояс – наиболее крупная таксономическая единица поверхности Земли. Пояса делятся на географические зоны, формирующиеся в зависимости от условий увлажнения и теплового баланса. Один из важнейших факторов – степень удаленности от океана и, следовательно, степень континентальности климата. Каждая зона отличается общностью типа растительности и почв, гидрологических, геохимических, биогеографических и других процессов. При этом ведущий признак для выделения зон – преобладающий тип растительности. Типичными примерами географических зон в северном умеренном поясе являются: зона широколиственных лесов, зона смешанных лесов, зона степей и др.

Каждая географическая зона отличается, как правило, специфическими проблемами взаимоотношения природы и общества, иными словами, характерным для каждой зоны набором геоэкологических проблем.

Внутри зоны важнейшим фактором таксономического деления поверхности суши является рельеф и геологическое строение. На равнинах и в невысоких горах мы имеем дело с зональными типами ландшафта, под которыми подразумеваются наиболее типичные и распространенные ландшафты конкретного географического пояса, обусловленные определенными параметрами тепла и влаги на разных морфоструктурах, то есть крупных элементах рельефа со специфическим геологическим строением.

Биогеохимические процессы, особенности почв и растительности каждого зонального типа ландшафта на различных материках имеют сходство, но в то же время сохраняются и местные различия, что позволяет говорить не о тождественности зональных типов ландшафтов на разных материках, а об их аналогичности или похожести.