Происхождение, распространенность и круговороты химических элементов во Вселенной и на Земле

Вселенная — это грандиозная лаборатория, где каждый химический элемент имеет свою уникальную историю рождения, распространения и участия в бесчисленных трансформациях. От мельчайших частиц, сформировавшихся в первые мгновения после Большого Взрыва, до сложнейших биохимических процессов на Земле, элементы играют ключевую роль, определяя строение космоса и жизнь на нашей планете. Понимание этих фундаментальных процессов не просто расширяет наши научные горизонты, но и становится критически важным в эпоху, когда антропогенное воздействие достигает планетарных масштабов, меняя естественные круговороты веществ.

Цель настоящего реферата — провести всесторонний анализ происхождения химических элементов, их распределения в космическом пространстве и на Земле, а также изучить ключевые геологические и биологические циклы, в которых они участвуют. Мы рассмотрим основные теории нуклеосинтеза, детализируем распространенность элементов в звездах и планетах, а затем погрузимся в сложную динамику их круговоротов, уделяя особое внимание тому, как человеческая деятельность влияет на эти естественные процессы и каковы экологические последствия. Работа построена таким образом, чтобы дать глубокое и авторитетное представление о теме, используя точные количественные данные и современные научные концепции.

Нуклеосинтез: Рождение элементов во Вселенной

История химических элементов начинается с самых ранних этапов существования Вселенной. Нуклеосинтез, естественный процесс образования атомных ядер, более тяжелых, чем водород, является краеугольным камнем нашего понимания химического состава космоса. Он объясняет, почему мы видим именно такую распространенность элементов и их изотопов, как в глубоком космосе, так и на нашей планете. Этот процесс разворачивался в три основные стадии, каждая из которых внесла свой уникальный вклад в химическое разнообразие Вселенной, предопределив дальнейшую химическую эволюцию космических объектов.

Первичный (космологический) нуклеосинтез

Представьте себе Вселенную, которой всего несколько минут. Именно в этот невероятно короткий, но бурный период, известный как первичный нуклеосинтез, сформировались самые легкие элементы. Это был процесс, протекавший в первые несколько минут после Большого Взрыва, когда температура достигала колоссальных 10⁹ К. При таких условиях протоны и нейтроны, возникшие из еще более ранней кварк-глюонной плазмы, начали сливаться в ядра.

К началу этого процесса, примерно через 3 минуты после Большого Взрыва, Вселенная остыла достаточно, чтобы соотношение нейтронов и протонов стабилизировалось на уровне примерно 1 к 7. Именно это соотношение определило дальнейший ход событий. В термоядерных реакциях образовались ядра изотопов водорода (протий, дейтерий) и гелия (гелий-3, гелий-4), а также ничтожное количество лития-7.

Стандартная модель Большого Взрыва делает точные предсказания относительно этого первичного химического состава:

• Водород (H): ≈75%
• Гелий (He): ≈25%
• Дейтерий (²H или D): ≈3·10^-5
• Гелий-3 (³He): ≈2·10^-5
• Литий-7 (⁷Li): ≈10^-9

Примечательно, что эти теоретические предсказания удивительно хорошо согласуются с экспериментальными данными, полученными при изучении химического состава самых древних объектов во Вселенной, удаленных от нас на миллиарды световых лет. Однако из-за кратковременности процесса (всего несколько минут) и существования так называемых «щелей» в спектре масс ядер (нестабильность ядер с массовыми числами 5 и 8), первичный нуклеосинтез не смог создать более тяжелые элементы. Их рождение было отложено до появления первых звезд, что привело к формированию лишь базового химического «строительного материала» для дальнейшей эволюции.

Звездный нуклеосинтез

Если первичный нуклеосинтез заложил фундамент химического состава Вселенной, то звездный нуклеосинтез стал грандиозной фабрикой по производству всех остальных, более тяжелых элементов. Практически каждый атом, тяжелее лития, который нас окружает, был однажды «испечен» в недрах звезды.

Основной «топливной» реакцией для звезд главной последовательности, таких как наше Солнце, является синтез гелия-4 из водорода. Этот процесс может идти двумя путями:

1. Протон-протонный (pp) цикл: Доминирует в звездах с массой, сравнимой с массой Солнца. В ходе этого цикла образуются дейтерий, гелий-3 и литий-7 как промежуточные продукты.
2. CNO-цикл (углеродно-азотно-кислородный цикл): Преобладает в более массивных звездах, где температуры в ядре выше. Углерод, азот и кислород выступают в роли катализаторов для превращения водорода в гелий.

По мере того как звезда исчерпывает водородное топливо в своем ядре, она начинает сжиматься, температура и давление растут, открывая путь к синтезу более тяжелых элементов. После горения гелия, в результате которого образуются углерод и кислород, в ядрах массивных звезд (с массой более чем в 9 раз превышающих Солнце) запускаются новые реакции горения:

• Горение углерода: Синтезируются неон (Ne), магний (Mg).
• Горение неона: Образуются кислород (O), магний (Mg).
• Горение кислорода: Синтезируются кремний (Si), сера (S).
• Горение кремния: Эта стадия предшествует образованию элементов железного пика. В результате образуются аргон (Ar), кальций (Ca), титан (Ti), хром (Cr), железо (Fe) и никель (Ni).

Эти процессы слияния более легких ядер, а также захват ядрами альфа-частиц (альфа-процесс), последовательно создают элементы вплоть до железа-56 (⁵⁶Fe). Железо-56 обладает максимальной энергией связи на один нуклон, что делает его чрезвычайно стабильным. Это означает, что дальнейший термоядерный синтез, производящий элементы тяжелее железа, уже не выделяет, а поглощает энергию, что делает его энергетически невыгодным для звезды. Интересно отметить, что самым тяжелым элементом, образующимся в этих реакциях термоядерного синтеза в недрах звезд, является цинк (Zn).

Таким образом, термоядерные реакции в стабильных звездах являются основным источником всех элементов от углерода до железа, формируя химический состав следующего поколения звезд и планет. Именно благодаря этим процессам мы видим такое разнообразие элементов, а не только первичные водород и гелий.

Взрывной нуклеосинтез (сверхновые и слияние нейтронных звезд)

Если стабильные звезды — это печи, медленно «выпекающие» элементы до железа, то сверхновые и слияния нейтронных звезд — это атомные бомбы, способные мгновенно создать все элементы, лежащие за железным пиком таблицы Менделеева. Этот процесс называется взрывным нуклеосинтезом.

Взрывной нуклеосинтез происходит при вспышках сверхновых — гигантских взрывов, завершающих жизнь массивных звезд. Когда термоядерное «топливо» в ядре звезды исчерпано, ее ядро коллапсирует под действием собственной гравитации, а внешние слои отскакивают от него, выбрасывая огромное количество вещества и энергии в космос. В этот момент создаются экстремальные условия: огромные температуры, давления и, что критически важно, колоссальные потоки нейтронов.

Именно эти потоки нейтронов играют ключевую роль в образовании тяжелых элементов через два основных механизма:

1. Медленный нейтронный захват (s-процесс): Происходит в стабильно эволюционирующих звездах (например, на стадии асимптотической ветви гигантов). Ядра медленно захватывают нейтроны, а затем претерпевают бета-распады, постепенно наращивая атомную массу и порядковый номер. Этот процесс формирует около половины элементов тяжелее железа.
2. Быстрый нейтронный захват (r-процесс): Происходит в гораздо более бурных условиях, таких как вспышки сверхновых или, что еще более эффективно, при слиянии нейтронных звезд. В этих условиях ядра захватывают множество нейтронов за очень короткий промежуток времени, прежде чем успевают распасться. Это приводит к образованию очень нейтронно-избыточных ядер, которые затем претерпевают серию бета-распадов, формируя стабильные, тяжелые элементы.

Примеры элементов, которые образуются преимущественно через r-процесс, включают: галлий (Ga), германий (Ge), мышьяк (As), селен (Se), кадмий (Cd), индий (In), олово (Sn), сурьма (Sb), теллур (Te), вольфрам (W), рений (Re), осмий (Os), иридий (Ir), платина (Pt) и золото (Au). Отсюда и известное утверждение, что золото и платина, найденные на Земле, являются продуктами древних космических катаклизмов.

Это подтверждает, что даже самые редкие и ценные земные ресурсы имеют внеземное происхождение, являясь результатом космических катаклизмов, произошедших миллиарды лет назад.

Нуклеосинтез под действием космических лучей

Помимо грандиозных звездных и взрывных процессов, существует еще один, хотя и менее масштабный, но важный механизм образования некоторых легких элементов — нуклеосинтез под действием космических лучей.

Этот процесс отличается от термоядерного синтеза. Он происходит не в горячих, плотных ядрах звезд, а в разреженном межзвездном пространстве. Высокоэнергетические частицы, известные как космические лучи (в основном, протоны и ядра гелия), сталкиваются с ядрами более тяжелых элементов, таких как углерод (C), азот (N) и кислород (O), которые были синтезированы в звездах. В результате этих столкновений происходит «скалывание» (фрагментация) ядер, приводящее к образованию более легких ядер.

Именно таким путем возникают ядра, которые были «обойдены» как первичным, так и звездным нуклеосинтезом из-за их нестабильности или специфических условий реакций. К таким элементам относятся:

• Литий-6 (⁶Li)
• Бериллий-9 (⁹Be)
• Бор-10 (¹⁰B)
• Бор-11 (¹¹B)

Таким образом, космические лучи заполняют «пробелы» в химической таблице, создавая легкие элементы, которые невозможно получить другими естественными путями. Все эти процессы в совокупности формируют удивительное разнообразие химических элементов, которое мы наблюдаем во Вселенной.

Распространенность химических элементов в космосе

После того как элементы рождаются в горнилах нуклеосинтеза, они рассеиваются по Вселенной, формируя газовые облака, звезды и планеты. Изучение их распространенности в космосе дает ключ к пониманию процессов космической эволюции и химического состава различных небесных тел.

Общие закономерности распространенности

Кривая распространенности химических элементов во Вселенной — это своеобразная «генеалогическая книга» космоса, отражающая историю нуклеосинтеза. Она показывает, что подавляющее большинство вещества во Вселенной состоит из самых легких элементов:

• Водород: ≈90% всех атомов.
• Гелий: ≈10% от числа атомов водорода.

По массе, эти цифры немного отличаются: барионное вещество Вселенной состоит примерно на 75% из водорода и на 23-25% из гелия. Такое доминирование объясняется первичным нуклеосинтезом.

По мере увеличения атомной массы распространенность элементов быстро падает, но с некоторыми характерными особенностями:

1. Глубокий минимум: Наблюдается для лития, бериллия и бора. Это связано с тем, что эти элементы плохо образуются в первичном нуклеосинтезе и легко разрушаются в недрах звезд. Их основное происхождение — нуклеосинтез под действием космических лучей.
2. Максимум распространенности: После минимума следует заметное увеличение содержания углерода и кислорода. Это объясняется их эффективным синтезом в звездах-гигантах через тройной альфа-процесс и другие реакции.
3. Скачкообразное падение: После кислородного максимума распространенность элементов резко снижается вплоть до скандия (Z = 21, A = 45).
4. «Железный пик»: Наблюдается резкое повышение распространенности элементов в районе железа (от хрома до никеля). Это связано с максимальной энергией связи на нуклон у ядра железа-56, делающей его энергетически выгодным конечным продуктом термоядерных реакций в недрах массивных звезд.
5. Плавное уменьшение: После атомной массы около 60 уменьшение распространенности происходит более плавно, что отражает процессы нейтронного захвата (s- и r-процессы), ответственные за образование тяжелых элементов.

Еще одна важная закономерность — правило четности: элементы с четными порядковыми номерами, как правило, более распространены, чем с нечетными. Это объясняется большей устойчивостью ядер с четным числом протонов и нейтронов.

Химический состав Солнца и звезд

Солнце, наша ближайшая звезда, является отличной природной лабораторией для изучения распространенности элементов. Его химический состав определяется спектральным анализом, который позволяет идентифицировать элементы по характерным линиям поглощения и излучения в его спектре.

Массовый состав фотосферы Солнца (его видимой поверхности) выглядит следующим образом:

• Водород: 73,46%
• Гелий: 24,85%
• Кислород: 0,77%
• Углерод: 0,29%
• Железо: 0,16%
• Сера: 0,12%
• Неон: 0,12%
• Азот: 0,09%
• Кремний: 0,07%
• Магний: 0,05%

Таким образом, Солнце состоит в основном из водорода и гелия, что подтверждает предсказания первичного нуклеосинтеза и доминирование этих элементов во Вселенной. Агрегатное состояние солнечного вещества — это ионизированный атомарный газ, или плазма.

Химический состав других звезд также является одним из фундаментальных параметров, определяющих их строение, спектр излучения и жизненный цикл. Этот состав зависит от двух основных факторов:

1. Природа межзвездной среды: Звезды формируются из гигантских облаков газа и пыли. Чем богаче эта среда тяжелыми элементами (то есть, чем больше в ней «металличности»), тем богаче будут этими элементами и формирующиеся из нее звезды.
2. Ядерные реакции в недрах звезд: В процессе эволюции звезды синтезируют более тяжелые элементы, обогащая ими свои недра.

Изучение химического состава звезд имеет огромное значение для решения глобальных проблем происхождения химических элементов и эволюции Вселенной. Мы видим, что старые звезды, расположенные в сферической части галактики (гало), как правило, бедны тяжелыми элементами. Это «первое поколение» звезд, сформировавшихся из почти чистого водорода и гелия после Большого Взрыва. В то же время, в спиральных «рукавах» галактики и ее плоской части находятся более молодые звезды, которые относительно богаты тяжелыми элементами. Это «второе» и «третье» поколения звезд, сформировавшихся из межзвездной среды, уже обогащенной продуктами взрывов сверхновых предыдущих поколений.

Этот процесс, при котором звезды синтезируют элементы, а затем рассеивают их в межзвездную среду, обогащая ее для будущих поколений звезд и планет, называется химической эволюцией галактик. Он объясняет, почему наша Солнечная система, сформировавшаяся относительно поздно, содержит такое разнообразие тяжелых элементов, необходимых для образования планет земного типа и развития жизни.

Распространенность химических элементов на Земле и в ее геосферах

Если Вселенная — это макрокосм химических элементов, то Земля — это микрокосм, уникальный планетарный объект, где эти элементы сконцентрированы и организованы в различные геосферы: от твердой земной коры до газообразной атмосферы и жидкой гидросферы. Изучение их распространенности на нашей планете позволяет понять геологические процессы, формирование земных оболочек и условия для возникновения и поддержания жизни.

Понятие о кларках элементов

Для количественной оценки содержания химических элементов в различных геохимических системах используется понятие кларкового числа, или просто кларка элемента. Это среднее содержание химических элементов в земной коре, гидросфере, Земле в целом, космических телах или других геохимических системах.

Термин «кларк» был предложен выдающимся русским геохимиком А.Е. Ферсманом в 1923 году в честь американского ученого Ф.У. Кларка, который в 1889 году впервые систематизировал и оценил среднее содержание породообразующих элементов в земной коре.

Кларки могут быть выражены различными способами:

• Весовые кларки: В процентах (%), граммах на тонну (г/т) или граммах на килограмм (г/кг).
• Атомные кларки: В процентах от общего числа атомов.

Вычисление средних содержаний элементов в земной коре — сложная и трудоемкая задача, которой занимались многие ученые. Среди наиболее известных работ — исследования А.П. Виноградова (1962), С.Р. Тейлора (1964) и К.Г. Ведеполя (1967), которые внесли значительный вклад в формирование современной таблицы кларков.

Состав земной коры

Земная кора, самая внешняя и наиболее изученная оболочка нашей планеты, демонстрирует свои уникальные закономерности в распределении элементов. В ней преобладают элементы с малыми порядковыми номерами. Интересно, что 15 наиболее распространенных элементов, кларки которых выше 100 г/м, имеют порядковые номера до 26 (железо).

Давайте рассмотрим 15 наиболее распространенных элементов в земной коре по массе (в среднем):

Элемент	Химический символ	Среднее содержание по массе (%)
Кислород	O	47,0-49,5
Кремний	Si	25,3-29,5
Алюминий	Al	7,5-8,05
Ж��лезо	Fe	4,65-5,08
Кальций	Ca	2,96-3,39
Натрий	Na	2,5-2,63
Калий	K	2,4-2,5
Магний	Mg	1,87-1,93
Водород	H	0,1-0,97
Титан	Ti	0,45-0,62
Фосфор	P	0,08-0,093
Марганец	Mn	0,09-0,1
Фтор	F	0,065-0,066
Барий	Ba	0,05-0,065
Сера	S	0,023-0,05

Как видно, кислород является абсолютно доминирующим элементом, составляя почти половину массы земной коры. За ним следует кремний, что объясняет распространенность силикатных минералов, составляющих основу большинства горных пород.

Еще одна важная закономерность, наблюдаемая в земной коре, как и во Вселенной в целом, это преобладание элементов с четными порядковыми номерами. Они составляют около 87% массы земной коры, тогда как элементы с нечетными порядковыми номерами — лишь 13%. Это объясняется большей энергией связи и, следовательно, большей устойчивостью атомных ядер с четным числом протонов и нейтронов.

Состав мантии и ядра

Глубже земной коры, в мантии и ядре, состав элементов значительно отличается. Прямое изучение этих геосфер невозможно, поэтому их состав определяется посредством химического анализа метеоритов (аналогов раннего вещества Земли), ядерно-физических методов (анализа распространения сейсмических волн) и теоретических моделей.

Предполагается, что на ранней стадии формирования Земля была расплавленной, что привело к гравитационной дифференциации элементов. Более тяжелые элементы, склонные образовывать фазу железа, должны были мигрировать к центру планеты.

В результате этих процессов:

• Ядро Земли, предположительно, состоит главным образом из железо-никелевого сплава. По оценкам, железо составляет около 90%, а никель — около 8%.
• Кроме того, в составе ядра могут присутствовать легкие элементы, такие как кремний, кислород и сера. Их присутствие необходимо для объяснения наблюдаемой плотности ядра, которая несколько ниже, чем у чистого железо-никелевого сплава. Эти легкие элементы растворяются в расплавленном железе, уменьшая его плотность.

Состав мантии, расположенной между корой и ядром, также претерпевает изменения с глубиной, но в целом она состоит из силикатных пород, богатых магнием и железом.

Состав гидросферы

Гидросфера — это водная оболочка Земли, состоящая в основном из Мирового океана, а также озер, рек и подземных вод. Морская вода, составляющая подавляющую часть гидросферы, представляет собой сложный раствор солей и газов.

Основные элементы, содержащиеся в морской воде по массе:

• Кислород: 85,8-88,81% (входит в состав молекул H₂O)
• Водород: 10,67-11% (входит в состав молекул H₂O)
• Хлор: 2% (в виде хлорид-ионов Cl^—)
• Натрий: 1% (в виде натрий-ионов Na⁺)
• Магний: 0,14% (в виде магний-ионов Mg²⁺)
• Сера: 0,09% (в виде сульфат-ионов SO₄^2-)
• Кальций: 0,045% (в виде кальций-ионов Ca²⁺)
• Калий: 0,038% (в виде калий-ионов K⁺)

Как видим, подавляющее большинство массы гидросферы приходится на кислород и водород, образующие молекулы воды. Остальные элементы представлены в виде растворенных ионов, которые придают морской воде ее характерный соленый вкус и обеспечивают жизнедеятельность морских организмов.

Состав атмосферы

Атмосфера — это газовая оболочка Земли, жизненно важная для всех форм жизни на планете. Ее состав, особенно у поверхности, относительно стабилен, но меняется с высотой.

Точный объемный состав сухого атмосферного воздуха у поверхности Земли выглядит следующим образом:

• Азот (N₂): 78,08%
• Кислород (O₂): 20,95%
• Аргон (Ar): 0,93%

Остальные газы, включая инертные, присутствуют в гораздо меньших концентрациях:

• Неон (Ne): 0,0018%
• Гелий (He): 0,0005%
• Криптон (Kr): 0,0001%
• Ксенон (Xe): 0,000009%

Кроме того, в атмосферном воздухе присутствует углекислый газ (CO₂) в среднем около 0,04% (точная цифра меняется, и ее рост является предметом глобальной экологической проблемы, о которой поговорим позже) и водяной пар, концентрация которого сильно варьируется.

В высоких слоях атмосферы состав начинает меняться. Под действием космической радиации и солнечного ультрафиолетового излучения происходит диссоциация и ионизация молекул, а также увеличивается доля легких газов (водорода и гелия), которые имеют меньшую массу и поднимаются выше.

Таким образом, каждый уголок нашей планеты — от твердой коры до газовой оболочки — обладает своим уникальным химическим «отпечатком», сформированным миллиардами лет геологической и космической эволюции. Понимание этого состава критически важно для изучения процессов, происходящих на Земле.

Геологические круговороты химических элементов

После того как химические элементы сформировались и распределились по геосферам Земли, они не остаются статичными. На протяжении миллионов лет они участвуют в грандиозных геологических круговоротах, перемещаясь между различными оболочками планеты. Эти процессы, обусловленные абиотическими факторами, являются движущей силой формирования земных ландшафтов, осадочных пород и даже определяют условия для жизни.

Общая характеристика геологического круговорота

Геологический (большой) круговорот веществ — это масштабный процесс миграции веществ и природных вод, происходящий под воздействием факторов неживой природы (абиотических факторов). В отличие от биологических циклов, он протекает в течение миллионов лет и охватывает огромные объемы вещества, перемещая его между литосферой, гидросферой и атмосферой.

Ключевые механизмы геологического круговорота включают:

• Выветривание и эрозия: Разрушение горных пород под воздействием воды, ветра, температуры.
• Транспорт: Перемещение продуктов выветривания реками, ледниками, ветром в океаны и низменности.
• Осадконакопление: Отложение осадков на дне морей и океанов, формирование осадочных пород.
• Диагенез, катагенез и метагенез: Процессы преобразования осадков в горные породы.
• Тектоническая активность: Движение литосферных плит, горообразование, субдукция (погружение одной плиты под другую), вулканизм. Эти процессы возвращают захороненное вещество на поверхность или в мантию.

Этот круговорот не только формирует облик нашей планеты, но и поставляет живым организмам элементы питания, являясь фундаментом для биогеохимических циклов и, в конечном итоге, для всего живого.

Геологический круговорот углерода

Углерод — один из самых важных элементов на Земле, основа всей органической жизни. Его геологический круговорот характеризуется наличием огромных резервуаров и крайне медленными процессами обмена.

Основные резервуары углерода на геологическом масштабе:

• Морские отложения и осадочные породы на суше: Это самый крупный резервуар, содержащий около 20 000 000 гигатонн углерода (ГтС), преимущественно в виде карбонатов (например, известняков).
• Мировой океан: Содержит около 39 000 ГтС, большая часть которого (38 100 ГтС) находится в глубинных водах в растворенной форме, преимущественно в виде гидрокарбонат-иона (HCO₃^—) и карбонат-иона (CO₃^2-).
• Ископаемые топлива и сланцы: Запасы углерода в угле, нефти, природном газе и горючих сланцах также являются значительными геологическими резервуарами.

Ключевые процессы геологического круговорота углерода:

1. Высвобождение углерода:
   • Вулканическая деятельность: Источником первичной углекислоты в биосфере является дегазация мантии и нижних горизонтов земной коры в процессе вулканизма. Это приводит к выбросу CO₂ в атмосферу и воду.
   • Выветривание карбонатных пород: Разрушение известняков и доломитов под действием атмосферных агентов высвобождает CO₂ и карбонатные ионы в водные системы.
2. Захоронение и накопление углерода:
   • Осадконакопление: Растворенный в воде углерод (в виде HCO₃^— и CO₃^2-) используется морскими организмами для построения раковин и скелетов (например, моллюсками, кораллами). После их гибели эти остатки оседают на дно, формируя карбонатные осадки и впоследствии известняки.
   • Образование ископаемого топлива: Часть органического углерода, не разложившаяся после гибели растений и животных, накапливается в виде мертвой органики и со временем превращается в торф, уголь, нефть и природный газ под воздействием температуры и давления.
3. Возврат углерода из осадочных отложений: Этот процесс происходит чрезвычайно медленно (миллионы лет):
   • Растворение осадочных отложений: Карбонатные породы могут растворяться в океанической воде, высвобождая растворенный CO₂.
   • Субдукция и метаморфизм: При субдукции литосферных плит осадочные породы, содержащие углерод, погружаются в мантию, где под воздействием высоких температур и давлений происходит дегазация и выброс CO₂ через вулканические извержения.

Таким образом, геологический круговорот углерода демонстрирует сложную динамику медленного обмена между литосферой, гидросферой и атмосферой, определяя долгосрочный климат Земли. Он служит долгосрочным регулятором климатических изменений.

Геологический круговорот серы

Сера, как и углерод, является важным биогенным элементом, входящим в состав многих органических соединений в живых организмах. Ее геологический круговорот тесно связан с окислительно-восстановительными условиями и активностью микроорганизмов.

Ключевые аспекты геологического круговорота серы:

1. Первичные формы: В глубинах земной коры первичной минеральной формой нахождения серы является сульфидная (например, в пирите FeS₂, галените PbS). Эти соединения в условиях биосферы практически нерастворимы и не усваиваются растениями.
2. Окисление сульфидов: На земной поверхности, под воздействием кислорода, воды и микроорганизмов, сульфиды окисляются. Сера при этом переходит в состав сульфатных соединений (например, гипса CaSO₄·2H₂O).
3. Миграция сульфат-иона: Сульфат-ион (SO₄^2-) хорошо растворим в воде и активно мигрирует в водных растворах, попадая в реки и, в конечном итоге, в Мировой океан.
4. Восстановление серы: В анаэробных условиях (например, в донных отложениях, болотах) сульфаты могут восстанавливаться до сульфидов или элементарной серы деятельностью сульфатредуцирующих бактерий.
5. Формирование осадочных пород: Сульфатные минералы, такие как гипс и ангидрит, могут осаждаться из концентрированных водных растворов, формируя эвапоритовые отложения. Сульфиды также могут накапливаться в виде рудных месторождений.

Геологический круговорот серы является мостом между абиотическими процессами (выветривание, осадконакопление) и биологическими циклами, обеспечивая доступность серы для живых организмов. Это подчеркивает фундаментальную роль геохимических процессов в поддержании биологической активности на планете.

Геологический круговорот фосфора

Круговорот фосфора уникален тем, что в нем, в отличие от круговоротов углерода, азота и серы, отсутствует газовая фаза. Это означает, что фосфор перемещается в основном в твердой и жидкой фазах, что делает его круговорот более «открытым» и потенциально исчерпаемым в долгосрочной перспективе.

Ключевые особенности геологического круговорота фосфора:

1. Основные резервуары: В природе фосфор в больших количествах содержится в минералах горных пород, таких как фосфориты (преимущественно кальциевые фосфаты) и апатиты (фосфаты с различными примесями). В земной коре содержание фосфора относительно невелико, не превышая 1% по массе.
2. Выветривание: Выветривание этих пород является единственным источником поступления фосфора в глобальный и биологический круговороты. При разрушении горных пород фосфаты высвобождаются в почву и водные растворы.
3. Транспорт и выщелачивание: Выщелачивание фосфора осадками приводит к поступлению его в гидросферу и водные экосистемы в виде растворимых фосфатов (PO₄^3-).
4. Изъятие из круговорота: Фосфор имеет тенденцию к изъятию из активного круговорота, когда он образует нерастворимые соединения и осаждается в донных отложениях. Этот процесс особенно интенсивен в условиях обилия растворенного кислорода или в щелочной среде, где фосфаты легко связываются с ионами кальция, железа и алюминия.
5. Трудности возврата: Возврат фосфора из глубинных морских отложений затруднен и занимает очень длительное время. Это делает круговорот фосфора менее замкнутым по сравнению с другими биогеохимическими циклами и создает потенциальную угрозу его исчерпания для биологических систем на геологических масштабах времени.

Понимание геологических круговоротов жизненно важно для оценки доступности ресурсов, прогнозирования изменений окружающей среды и разработки стратегий устойчивого развития.

Биологические круговороты химических элементов

В отличие от медленных, абиотических геологических круговоротов, биологические круговороты, или биогеохимические циклы, представляют собой динамичные процессы, управляемые энергией Солнца и деятельностью живого вещества. Именно они обеспечивают непрерывную циркуляцию элементов, необходимых для жизни, между биотическими и абиотическими компонентами Земли.

Понятие биогеохимического цикла и биогенных элементов

Термин «биогеохимический цикл» был введен выдающимся русским ученым В.И. Вернадским в 1910-х годах. Он описывает систему незамкнутых круговоротов веществ, происходящих между биотическими (биосфера) и абиотическими (литосфера, атмосфера и гидросфера) частями Земли. Эти циклы являются фундаментальной основой существования жизни на планете.

Движущими силами биогеохимических циклов служат:

• Энергия Солнца: Обеспечивает энергию для фотосинтеза и других биологических процессов.
• Деятельность «живого вещества»: Совокупность всех живых организмов, которые поглощают, трансформируют и высвобождают химические элементы.

Биогенные элементы — это химические элементы, входящие в состав организмов и абсолютно необходимые для их жизнедеятельности. Их можно разделить на две категории:

• Макротрофные элементы: Нужны в относительно больших количествах, входят в состав тканей организмов (например, C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S).
• Микротрофные элементы (микроэлементы): Содержатся в организме в небольших количествах, но играют критически важную роль в ферментативных системах и регуляторных процессах (например, Fe, Mn, Cu, Zn, B, Na, Mo, Cl, V, Co).

Рассмотрим основные биологические круговороты.

Биологический круговорот углерода

Углерод — это главный строительный блок органических соединений и, соответственно, всей жизни на Земле. Биосферный цикл углерода начинается с атмосферного углекислого газа (CO₂) и тесно связан с энергией Солнца.

1. Поглощение и фиксация: Основной процесс, запускающий круговорот, — фотосинтез. Зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии поглощают углекислый газ из атмосферы (или растворенный CO₂ из воды) и, используя солнечную энергию, преобразуют его и воду в углеводы. Ежегодно в фотосинтез вовлекается до 50 миллиардов тонн углерода.
2. Передача по пищевым цепям: Углеводы, синтезированные растениями (продуцентами), используются самими растениями для роста и развития. Затем они потребляются животными (консументами) и другими гетеротрофами, которые получают углерод для построения своих собственных тканей.
3. Возврат в атмосферу:
   • Дыхание: Все живые организмы, от бактерий до человека, в процессе дыхания окисляют органические соединения, выделяя углекислый газ обратно в атмосферу.
   • Разложение: После гибели растений и животных их органические остатки разлагаются микроорганизмами (редуцентами — бактериями и грибами). В процессе минерализации углерод их тканей окисляется до CO₂, возвращаясь в атмосферу.
4. Отложение в водной среде: Значительная часть углерода, растворенного в воде, используется морскими организмами для формирования скелетных и защитных образований (например, раковин из карбоната кальция). Эти остатки могут накапливаться на дне, становясь частью геологического круговорота.

Биологический круговорот углерода является одним из самых динамичных и чувствительных к внешним воздействиям, играя ключевую роль в регуляции климата планеты.

Биологический круговорот азота

Азот — еще один критически важный биогенный элемент, необходимый для синтеза белков, нуклеиновых кислот и других жизненно важных органических молекул. Хотя атмосферный воздух на 78% состоит из азота (N₂), его молекулярная форма чрезвычайно стабильна из-за прочных тройных химических связей, и большинство организмов не могут использовать его напрямую.

Поэтому центральным этапом круговорота азота является его фиксация — перевод газообразного N₂ в доступные для организмов формы (аммоний NH₄⁺, нитраты NO₃^—).

1. Фиксация азота:
   • Биологическая фиксация: Наиболее значимый природный источник фиксированного азота. Ее осуществляют азотфиксирующие бактерии (например, свобод��оживущие в почве или симбиотические, такие как клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений). Эти микроорганизмы превращают атмосферный азот в аммиак (NH₃) и затем в аммоний. Биологическая фиксация азота составляет около 90% всей естественной фиксации азота на планете.
   • Атмосферная фиксация (молнии): Меньшая, но заметная доля азота фиксируется в атмосфере при разрядах молний. Высокая температура и энергия молнии вызывают реакцию азота с кислородом, образуя оксиды азота, которые затем растворяются в дождевой воде и выпадают на землю в виде азотной кислоты, превращаясь в нитраты. Фиксация азота за счет грозовых разрядов оценивается примерно в 10 миллионов тонн азота в год.
2. Усвоение растениями: Растения поглощают соединения азота (аммоний, нитраты) из почвы и используют их для синтеза белков, нуклеиновых кислот и других органических молекул.
3. Передача по пищевым цепям: Животные получают азот, поедая растения или других животных. В процессе метаболизма они выделяют азотсодержащие продукты обмена (например, мочевину, аммиак).
4. Разложение и минерализация: После гибели организмов их остатки разлагаются редуцентами. Органический азот превращается в неорганический аммоний (процесс аммонификации).
5. Нитрификация: Затем нитрифицирующие бактерии окисляют аммоний до нитритов (NO₂^—), а затем до нитратов (NO₃^—), которые снова могут быть усвоены растениями.
6. Денитрификация: В анаэробных условиях (например, в затопленных почвах, донных отложениях) денитрифицирующие бактерии восстанавливают нитраты до молекулярного азота (N₂), который возвращается в атмосферу, замыкая цикл.

Сложность круговорота азота и его зависимость от деятельности микроорганизмов делают его особенно уязвимым к антропогенному воздействию.

Биологический круговорот кислорода

Кислород, самый распространенный элемент на Земле по массе, является жизненно важным для подавляющего большинства живых организмов. Его биологический круговорот тесно связан с круговоротом углерода и также движим солнечной энергией.

1. Источник кислорода: Главная движущая сила кислородного цикла — это фотосинтез. Зеленые растения, водоросли и цианобактерии используют энергию солнечного света для преобразования углекислого газа и воды в глюкозу и свободный кислород (O₂). Именно фотосинтез ответственен за состав современной атмосферы Земли (20,95% кислорода), который сформировался за миллиарды лет.
2. Потребление кислорода: Атмосферный кислород расходуется главным образом в результате:
   • Дыхания: Все аэробные организмы (растения, животные, грибы, многие бактерии) используют кислород для окисления органических веществ, получая энергию и выделяя углекислый газ и воду.
   • Разложения: Микроорганизмы-редуценты потребляют кислород при разложении мертвой органики.
   • Окислительные процессы: Медленное окисление минералов и вулканических газов также потребляет кислород.
3. Образование озонового слоя: Небольшая, но критически важная часть атмосферного кислорода участвует в процессах образования озонового экрана (O₃) в стратосфере. Этот процесс происходит в два этапа:
   • Молекулярный кислород (O₂) поглощает коротковолновое ультрафиолетовое (УФ) излучение (с длиной волны менее 242 нм), диссоциируя на два свободных атома кислорода (O): O2 + hνУФ → O + O.
   • Затем эти свободные атомы кислорода быстро соединяются с другими молекулами кислорода, образуя озон: O + O2 + M → O3 + M (где M — третья частица, например, N₂ или O₂, которая поглощает избыточную энергию реакции и стабилизирует молекулу озона).

Озоновый слой имеет первостепенное значение, поскольку он защищает Землю от губительного ультрафиолетового излучения Солнца, которое разрушительно для живых организмов, что делает его критическим элементом для поддержания жизни.

Таким образом, кислородный цикл является саморегулирующейся системой, поддерживающей условия для жизни на планете.

Биологический круговорот фосфора

Биологический круговорот фосфора, как уже упоминалось, также характеризуется отсутствием газовой фазы и тесно связан с геологическим круговоротом. Фосфор является незаменимым компонентом нуклеиновых кислот (ДНК, РНК), АТФ (энергетической валюты клетки), клеточных мембран (фосфолипидов) и костной ткани.

1. Поступление из геологических источников: Источником фосфора для биосферы служат фосфатные горные породы (фосфориты, апатиты). При их выветривании фосфаты высвобождаются в почву и водные системы в виде растворимых фосфат-ионов (PO₄^3-), доступных для растений.
2. Поглощение растениями: Растения поглощают растворимые фосфаты из почвы или воды через свои корни и включают их в состав органических соединений.
3. Передача по пищевым цепям: Животные получают фосфор, поедая растения или других животных.
4. Возврат в почву и воду:
   • Органические фосфаты возвращаются в почву или водную среду вместе с трупами, отходами и выделениями живых существ.
   • Там микроорганизмы-редуценты (бактерии и грибы) разлагают органические остатки, превращая органический фосфор в минеральные формы (фосфаты), которые снова становятся доступными для растений.
5. Отложение в морских отложениях: Значительная часть фосфора, попадающая в водные экосистемы, может осаждаться на дно, образуя нерастворимые соединения и постепенно выводясь из активного биологического круговорота в геологические резервуары.
6. Возврат из моря: Некоторая часть фосфора из моря может снова попасть на сушу, например, в виде помета морских птиц (гуано), который богат фосфатами.

Из-за отсутствия газовой фазы и тенденции к осаждению в донных отложениях, фосфор является относительно дефицитным элементом в некоторых экосистемах, что делает его лимитирующим фактором для роста и развития организмов.

Антропогенное влияние на естественные круговороты химических элементов и экологические последствия

На протяжении большей части истории Земли биогеохимические циклы оставались в относительном равновесии, регулируясь естественными процессами. Однако с началом промышленной революции и стремительным развитием человеческой цивилизации этот баланс был нарушен. Деятельность человека привела к беспрецедентным изменениям в масштабах и скорости миграции химических элементов, что породило серьезные экологические последствия.

Общие масштабы антропогенного воздействия

Современные исследования показывают, что миграция химических элементов, вызванная деятельностью человека, уже превосходит по своим масштабам естественную миграцию для многих ключевых элементов. Этот процесс совершается чрезвычайно быстро, в ничтожно малое по геологическим меркам время, что не дает природным системам адаптироваться.

Примеры масштабов антропогенного влияния:

• Круговорот серы: Антропогенные источники обеспечивают около одной трети всех соединений серы и 99% оксидов серы, поступающих в атмосферу. Это приводит к тому, что общие потоки серы в атмосферу и гидросферу за счет деятельности человека удвоились по сравнению с естественными.
• Круговорот азота: Промышленная фиксация азота, осуществляемая главным образом методом Габера-Боша для производства минеральных удобрений, ежегодно составляет около 84 миллионов тонн азота. Для сравнения, биологическая фиксация азота на суше оценивается до 200 миллионов тонн в год, а в мировом океане — до 120 миллионов тонн в год. Таким образом, промышленное производство азота достигло масштабов, сопоставимых со значительной частью естественной биологической фиксации.
• Тяжелые металлы: Добыча и переработка руд, промышленные выбросы привели к значительному увеличению концентрации тяжелых металлов (свинца, ртути, кадмия) в атмосфере, почвах и водах, многократно превышая естественный фон.

Антропогенные воздействия изменили не только количественные, но и качественные соотношения миграции для большинства элементов, создавая новые соединения и концентрируя их в местах, где они ранее не встречались в таких количествах.

Влияние на круговорот углерода

Нарушение цикла углерода является, пожалуй, наиболее известным и обсуждаемым примером антропогенного воздействия. Оно связано с двумя основными факторами:

1. Сжигание ископаемого топлива: Уголь, нефть, природный газ и торф представляют собой запасы углерода, накопленные в геологических резервуарах на протяжении миллионов лет. Их интенсивное сжигание высвобождает огромные количества углекислого газа (CO₂) в атмосферу за очень короткий срок.
2. Сведение лесов и изменение землепользования: Леса являются крупными поглотителями углерода. Их вырубка не только уменьшает способность биосферы связывать CO₂, но и часто сопровождается высвобождением углерода, накопленного в почве.

В результате этих процессов происходит дисбаланс между антропогенным потоком углерода (сжигание топлива, сведение лесов) и скоростью его естественного связывания в биосфере и океане. Это приводит к накоплению углерода в атмосфере в форме углекислого газа и метана (CH₄), двух мощных парниковых газов, вызывающих парниковый эффект и глобальное потепление.

• Концентрация CO₂: До промышленной революции (около 1750-1850 гг.) концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляла примерно 280 ppm (частей на миллион). К 2023 году средняя концентрация CO₂ достигла 420,0 ± 0,1 ppm, что на 151% превышает доиндустриальный уровень.
• Концентрация CH₄: Концентрация метана в атмосфере возросла с доиндустриального уровня (700-790 ppb, частей на миллиард) до 1934 ± 2 ppb к 2023 году, что составляет 265% от доиндустриального уровня.

Это увеличение концентрации парниковых газов является основной причиной изменения климата на планете, включая повышение глобальной температуры, таяние ледников, изменение погодных условий и повышение уровня моря.

Влияние на круговорот азота

Антропогенное влияние на круговорот азота также колоссально и многогранно:

1. Промышленная фиксация азота: Производство азотных удобрений методом Габера-Боша является одним из самых значительных вмешательств человека в биогеохимические циклы. Ежегодно промышленность фиксирует более 30 миллионов тонн атмосферного азота, переводя его в усвояемые формы. Это значительно увеличивает поступление азотных соединений в почвы, а затем в водные экосистемы.
2. Сжигание топлива: Высокие температуры при сжигании ископаемого топлива в двигателях и промышленных печах приводят к реакции атмосферного азота с кислородом, образуя оксиды азота (NO_x). Эти оксиды являются загрязнителями воздуха и способствуют образованию кислотных дождей, наносящих ущерб лесам, почвам и водным объектам.
3. Выбросы N₂O: Сельскохозяйственная деятельность (особенно избыточное внесение азотных удобрений) и промышленные процессы приводят к увеличению выбросов гемиоксида азота (N₂O). Этот газ является мощным парниковым газом (в 300 раз эффективнее CO₂) и способствует разрушению озонового слоя в стратосфере.
4. Эвтрофикация: Стоки с полей (богатые нитратами и аммонием из удобрений), ферм и канализаций увеличивают количество азотных соединений в реках, озерах и прибрежных морских водах. Это вызывает эвтрофикацию — резкий рост водной растительности (цветение воды), что приводит к истощению кислорода в воде, гибели рыб и нарушению равновесия в водных экосистемах.

Влияние на круговорот фосфора

За последние 50-80 лет антропогенная деятельность также резко нарушила общую картину распределения и миграции фосфора в биосфере:

1. Добыча фосфатных руд: Человечество добывает огромные количества фосфатных руд для производства минеральных удобрений и фосфорсодержащих препаратов. Это значительно ускоряет высвобождение фосфора из геологических резервуаров, намного превышая естественную скорость выветривания.
2. Эвтрофикация: Как и в случае с азотом, применение фосфорных удобрений и стоки с полей, а также коммунальные и промышленные отходы, приводят к увеличению концентрации фосфат-ионов в водоемах. Это является одной из основных причин эвтрофикации, вызывая бурный рост водорослей и нарушение водного баланса.
3. Перераспределение фосфора: Развитие рыбного промысла, добыча морских моллюсков и водорослей, а также их потребление на суше, фактически перераспределяют биогенные фосфаты с океана на сушу, нарушая естественный баланс.

Влияние на круговорот серы

Круговорот серы также претерпел значительные изменения из-за антропогенной деятельности:

1. Сжигание топлива: Сжигание ископаемого топлива, особенно угля (который может содержать до 5-6% серы), приводит к выбросу в атмосферу огромных количеств диоксида серы (SO₂) и других оксидов серы (SO_x). Эти газы являются токсичными загрязнителями.
2. Кислотные дожди и ущерб растительности: SO_x в атмосфере реагируют с водой, образуя сернистую и серную кислоты, которые выпадают в виде кислотных дождей. Эти дожди наносят серьезный ущерб лесам, сельскохозяйственным культурам, почвам, подкисляют водные объекты, растворяют памятники архитектуры и инженерные сооружения. Диоксиды серы также непосредственно нарушают процессы фотосинтеза и приводят к гибели растительности.
3. Переработка руд: Переработка серосодержащих руд в металлургической промышленности также является значительным источником выбросов серы в атмосферу.

Общие экологические последствия и выводы

Антропогенные изменения в биогеохимических циклах химических элементов имеют далеко идущие и часто необратимые экологические последствия, которые в совокупности ведут к экологическому кризису:

• Загрязнение атмосферного воздуха и вод: Увеличение концентрации парниковых газов, оксидов азота и серы.
• Накопление токсичных веществ: В пищевых продуктах и окружающей среде (например, тяжелые металлы).
• Кислотные дожди: Нарушение кислотно-щелочного баланса экосистем.
• Эвтрофикация водоемов: Деградация водных экосистем из-за избытка биогенных элементов.
• Разрушение озонового слоя: Увеличение поступления жесткого ультрафиолета на поверхность Земли.
• Изменение климата: Глобальное потепление с его каскадными эффектами.

Все эти последствия подчеркивают острую необходимость перехода на рациональное природопользование и разработку устойчивых стратегий развития. Понимание того, как функционируют естественные круговороты элементов и как наша деятельность влияет на них, является первым и самым важным шагом к mitigции экологических угроз и сохранению жизнеспособности нашей планеты для будущих поколений.

Заключение

Путешествие по миру химических элементов — от их рождения в огненных горнилах Вселенной до сложных круговоротов на Земле и, наконец, до ощутимого влияния человеческой деятельности — раскрывает перед нами грандиозную картину взаимосвязей. Мы увидели, как первичный нуклеосинтез заложил основу, сформировав водород и гелий, а затем звезды, словно космические алхимики, выковали все остальные элементы вплоть до железа. Взрывы сверхновых и слияния нейтронных звезд завершили этот процесс, наполнив космос тяжелыми элементами, из которых впоследствии образовались планеты, включая нашу Землю.

Распространенность элементов в космосе и в различных геосферах Земли — от доминирующего кислорода и кремния в земной коре до железо-никелевого ядра и газообразного азота атмосферы — неслучайна. Она отражает уникальную историю формирования нашей планеты и ее дальнейшей эволюции.

Однако наиболее критическое понимание приходит, когда мы обращаемся к динамике круговоротов элементов. Геологические циклы, протекающие миллионы лет, формируют земные оболочки, в то время как биологические круговороты, движимые солнечной энергией и «живым веществом», обеспечивают непрерывную циркуляцию жизненно важных элементов. Эти процессы, будучи тонко сбалансированными, поддерживали жизнь на Земле миллиарды лет.

Сегодня, в эпоху антропоцена, человек стал мощной геологической силой, способной изменять естественные круговороты химических элементов в масштабах, превосходящих природные процессы. Удвоение потоков серы, колоссальная промышленная фиксация азота, рост концентрации углекислого газа и метана до уровней, на 151% и 265% превышающих доиндустриальные, являются наглядными примерами нашего вмешательства. Эти изменения приводят к необратимым экологическим последствиям: загрязнению атмосферы и вод, эвтрофикации, кислотным дождям и глобальному изменению климата. Неудивительно, что последствия этих изменений уже ощутимы повсеместно, влияя на климат, биоразнообразие и здоровье экосистем.

Понимание фундаментальных принципов происхождения, распространенности и динамики химических элементов — это не просто академическое знание, это компас, указывающий путь к устойчивому будущему. Осознание того, как каждый элемент вплетен в сложную сеть планетарных процессов, подчеркивает нашу ответственность за сохранение биосферы. Только через глубокое понимание и рациональное взаимодействие с этими процессами человечество сможет обеспечить свое благополучие и сохранить уникальную химическую лабораторию, которую мы называем домом.

Список использованной литературы

1. Шилов, И. А. Экология : учебник для вузов. — 4-е изд., стер. — Москва : Высшая школа, 2005. — 128 с.
2. Фащук, Д. Я. Мировой океан. История. География. Природа. — Москва : Академкнига, 2005. — 281 с.
3. Реймерс, Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека Среды: Словарь-справочник. — Москва : Просвещение, 2002. — 320 с.
4. Захаров, Е. И. Основы общей экологии: Учеб. пособие / Е. И. Захаров, Н. М. Качурин, И. В. Панферова. — Тула : ТулГТУ, 2002. — 96 с.
5. Земля – уникальная планета! — URL: http://o-planete.ru/obolotchki-zemli (дата обращения: 05.10.2014).
6. Происхождение химических элементов. — URL: http://treeofknowledge.narod.ru (дата обращения: 08.12.2014).
7. Карпенков, С. Х. Концепции современного естествознания: Учеб. для вузов. — 6-е изд., перераб. и доп. — Москва : Высш. шк., 2003. — 488 с.
8. Горелов, А. А. Концепции современного естествознания: Курс лекций. — Москва : Центр, 2007. — 208 с.
9. Понятие о кларках элементов. — URL: https://geol.msu.ru/ (дата обращения: 09.10.2025).
10. Солнце. — URL: https://astronet.ru/ (дата обращения: 09.10.2025).
11. Нуклеосинтез. — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9D%D1%83%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D0%BE%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%B7 (дата обращения: 09.10.2025).
12. Круговорот кислорода. — URL: https://biologiya.net.ru/uchebnik/biologiya_10/paragraf_53/krugovorot_kisloroda.html (дата обращения: 09.10.2025).
13. Филиппова, А. В. Круговороты веществ : файл .ppt. — Москва : МГУ. — URL: https://msu.ru/ (дата обращения: 09.10.2025).
14. Биогеохимические циклы и антропогенное влияние на них // Современные наукоемкие технологии. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biogeohimicheskie-tsikly-i-antropogennoe-vliyanie-na-nih (дата обращения: 09.10.2025).
15. Химический состав атмосферы и ее функции. — URL: https://studfile.net/preview/1709425/page:2/ (дата обращения: 09.10.2025).
16. Круговороты веществ и их нарушение человеком. — URL: https://studfiles.net/preview/2650774/page:14/ (дата обращения: 09.10.2025).
17. Состав Солнца. — URL: https://4glaza.ru/articles/sostav-solntsa/ (дата обращения: 09.10.2025).
18. Звездный нуклеосинтез. — URL: https://nuclphys.sinp.msu.ru/nuclsynthesis/ (дата обращения: 09.10.2025).
19. Нуклеосинтез: как появились химические элементы. — URL: https://postnauka.ru/longreads/55745 (дата обращения: 09.10.2025).
20. Строение звезд главной последовательности. — URL: https://astronet.ru/db/msg/1188204/ (дата обращения: 09.10.2025).
21. Нуклеосинтез во Вселенной. — URL: https://spacegid.com/kosmos/nukleosintez-vo-vselennoj.html (дата обращения: 09.10.2025).
22. Круговорот химических элементов в биосфере. — URL: https://foxford.ru/wiki/biologiya/krugovorot-himicheskih-elementov-v-biosfere (дата обращения: 09.10.2025).
23. Нуклеосинтез во Вселенной. Ядерные реакции в звездах. — URL: https://nuclphys.sinp.msu.ru/nuclsynthesis/n-univ.htm (дата обращения: 09.10.2025).
24. Биогеохимические циклы углерода, азота, фосфора. — URL: https://yaklass.ru/p/biologia/11-klass/biogeotcenoz-i-agrotcenoz-707372/biogeokhimicheskie-tcikly-ugleroda-azota-fosfora-302306/re-4c3e3a1f-4ee3-4950-845f-4a0082a5c48b (дата обращения: 09.10.2025).
25. Естественная внешняя среда — атмосфера Земли и околоземное пространство. — URL: https://studfiles.net/preview/1018843/page:2/ (дата обращения: 09.10.2025).
26. Тема 8. Антропобиогеохимические циклы элементов (АБГХ-циклы). — URL: https://istina.msu.ru/courses/8372605/ (дата обращения: 09.10.2025).
27. 53. Круговорот веществ в биосфере. — URL: https://kurs.znate.ru/docs/168449/index-2877.html?page=11 (дата обращения: 09.10.2025).
28. Состав атмосферы — урок. География, 6 класс. — URL: https://yaklass.ru/p/geografiya/6-klass/atmosfera-696328/sostav-atmosfery-i-ee-stroenie-696329/re-c0f16f55-14a5-442e-a579-242861a03975 (дата обращения: 09.10.2025).
29. Атмосфера Земли: состав, строение и значение воздушной оболочки. — URL: https://studfile.net/preview/6710777/page:2/ (дата обращения: 09.10.2025).
30. 3. Состав и строение атмосферы. — URL: https://studfile.net/preview/9986348/page:3/ (дата обращения: 09.10.2025).
31. Грабчак, Д. В. МФК-2020 Глобальная экология и кризис биосферы : файл .pdf. — Москва : МГУ. — URL: https://msu.ru/ (дата обращения: 09.10.2025).
32. Звездный нуклеосинтез — источник происхождения химических элементов. — URL: https://astronet.ru/db/msg/1188204/ (дата обращения: 09.10.2025).
33. Биогеохимический цикл. — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B8%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BE%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB (дата обращения: 09.10.2025).
34. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ ВАЖНЕЙШИХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ: УГЛЕРОДА, КИСЛОРОДА, АЗОТА, СЕРЫ, ФОСФОРА, КАЛИЯ, КАЛЬЦИЯ, КРЕМНЕЗЕМА, АЛЮМИНИЯ, ЖЕЛЕЗА, МАРГАНЦА И ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biogeohimicheskie-tsikly-vazhneyshih-himicheskih-elementov-ugleroda-kisloroda-azota-sery-fosfora-kaliya-kaltsiya-kremnezema (дата обращения: 09.10.2025).