Фосфор: круговорот в природе
В наземных экосистемах фосфор проходит примерно 46 циклов начального и повторного использования. После этого путем выветривания и поверхностных стоков этот элемент попадает в океан, где, прежде чем перейти в донные отложения, он еще около 800 раз перерабатывается морскими организмами. Через десятки миллионов лет, в результате тектонического поднятия этот же фосфор может снова оказаться на суше.
В настоящее время сбор урожаев сельхозкультур нарушает этот круговорот, удаляя фосфор с обрабатываемых земель. В сельском хозяйстве донаучного периода, когда удобрениями служили отходы жизнедеятельности людей и животных, питательные вещества возвращались в почву примерно в той же пропорции, в какой извлекались из нее. В современной жизни отделение друг от друга производства и потребления продуктов питания ограничивает нашу возможность полноценно решать эту проблему. Сегодня все почвенные питательные вещества используются нами всего лишь один раз, после чего мы попросту избавляемся от них.
Кроме того, современное сельское хозяйство ускоряет развитие почвенной эрозии. Перепахивание и культивация разрушают структуру почвы и лишают ее внешней защиты, что увеличивает выведение с полей фосфора вместе с поверхностными стоками. Например, в США в бассейне реки Иллинойс каждый килограмм выращенной кукурузы обходится примерно в 1,2 кг эродированной почвы.
Нарушению естественного фосфорного цикла способствует и борьба с наводнениями. Обычно посредством речных паводков в природе осуществляется перераспределение богатых фосфором отложений в низины, где они вновь становятся доступными для экосистем. Вместо этого сооружаемые человеком плотины попросту улавливают такие отложения, либо береговые валы прочно удерживают их в пределах речного русла, из-за чего происходит вынос этих отложений непосредственно в море.
Смывание с полей удобрений и сброс сточных вод способствуют эвтрофикации - неконтролируемому массовому развитию цианобактерии в океанах, морях и водоемах, которое часто приобретает такие размеры, что его можно видеть с орбиты. Цианобактерии (сине-зеленые водоросли) потребляют азот и фосфор из удобрений. Отмирая, они разлагаются, обедняя воду кислородом и медленно удушая водные флору и фауну, в результате чего образуются "мертвые зоны".
Самая большая в водах США "мертвая зона", площадь которой в июле 2008 г. превышала 20 тыс. кв. км, находится вблизи дельты Миссисипи. Справа на сделанном в 2001 г. спутниковом снимке видны отложения, которые эта река выносит в Мексиканский залив. Во всем мире сегодня существует более 400 подобных "мертвых зон", имеющих суммарную площадь более 245 тыс. кв. км. Исследователи расходятся в том, какой именно элемент - фосфор или азот - должен стать главным объектом мероприятий по обработке воды для предупреждения эвтрофикации. Живущие в пресной воде цианобактерии могут извлекать из воздуха азот, поэтому важно ограничивать поступление с поверхностным стоком фосфора - это подтвердили в 2008 г. результаты 37-летнего исследования, во время которого ученые намеренно добавляли питательные элементы в одно из озер в Канаде. "Еще никто и ни в одном случае не доказал, что можно уменьшить эвтрофикацию, контролируя один лишь азот", - замечает главный инициатор исследования Дэвид Шиндлер (David Schindler) из Университета провинции Альберта в городе Эдмонтон.
Как указывают другие исследователи, в морской воде цианобактерии, похоже, не способны поглощать азот из атмосферы, однако они вполне обеспечены фосфором из отложений. Азот, впрочем, также требует контроля.
