В лаборатория биогеохимии окружающей среды Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН исследована роль фосфора в биосфере и в хозяйственной жизни человека. Фосфор — необходимый химический элемент живого вещества. Его биодоступность является одним из факторов, лимитирующих биомассу как природных биоценозов, так и агрокультур. Современные формы аграрного производства основаны на форсированном внесении удобрений, в том числе фосфатных. В недалеком будущем, когда природные запасы фосфатов будут выработаны, прогнозируется масштабный голод с большими человеческими жертвами. Результаты опубликованы в журнале «Биосфера»

В первой части статьи рассматривается роль фосфора в процессе заселения суши и формирования первых палеозойских наземных экосистем. Главной проблемой такого заселения являлся не отрыв от «привычной» водной среды, а рассеивание фосфора разлагающими органику редуцентами (бактериями и грибами), с неизбежной гибелью всей экосистемы. Продуцирование сухопутными растениями лигнина (не функционального вещества древесины, из которого после гибели растения образуется гумус) является по мнению автора  «эволюционным ответом» растений на давление редуцентов, а биогеохимическая роль лигнина состоит в том, чтобы служить предшественником гумуса с функцией буферизации в нем фосфата.

Вторая часть статьи посвящена роли фосфора в современном сельском хозяйстве. С геохимической точки зрения рассмотрены средневековые и современные формы аграрного производства. Современное сельское хозяйство основано на форсированном внесении удобрений (калий-азот-фосфор) и получении урожайности, намного превышающей фоновую. При этом внесённый фосфор на суше не накапливается ни в одном масштабном процессе, мигрирует с речным стоком и безвозвратно теряется в морских осадках. Через 80–140 лет, после исчерпания фосфорных месторождений, урожайность упадет до фоновой, что приведёт к гибели от голода порядка 8 млрд. человек. 

В работе приводятся расчёты, что численность населения, способного прокормиться без минеральных удобрений, составляет не более 2–2,5 млрд. чел. Особенно сильно пострадают страны с малой обеспеченностью пахотными землями на душу населения: Китай, Индия, страны Индокитая, вся Африка, Япония, частично страны Европы. Теоретически можно избежать «фосфорной катастрофы», если обеспечить радикальный переход на новые формы хозяйствования, при которых потери фосфора сведутся к минимуму. Однако, такой переход маловероятен, и первые проявления глобального голода следует ожидать через несколько десятилетий. Войны за ресурсы прогнозируются уже в недалеком будущем.

Российская Федерация обладает довольно скудными запасами фосфорного сырья (1,8% мировых запасов), при этом добыча, ведущаяся в основном на экспорт, составляет 4,5% от мировой. Собственные запасы страны при нынешнем уровне добычи закончатся к 2075 году. Поэтому актуальны разработки ресурсосберегающих технологий. 

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России.

Полный текст статьи доступен на портале ГЕОХИ РАН.

Источник: ГЕОХИ РАН.