Чтобы биосфера не переставала существовать, и чтобы не прекращалось её развитие, на Земле постоянно должен осуществляться круговорот биологически важных веществ. Это значит, что после использования они должны снова переходить в форму, пригодную для усвоения другими организмами. «Этот переход биологически важных элементов от звена к звену, который осуществляется в масштабах всей планеты при определенных затратах энергии, источником которой является Солнце, называется геологическим, или большим, круговоротом»
После появления живого вещества на основе геологического круговорота образовался круговорот органического вещества, который называется биологическим, или малым, круговоротом. Биологический круговорот – это поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы и возвращение их в почву, атмосферу, воду в связи с отмиранием биоценоза. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов и осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Химические вещества циркулируют между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии Солнца создают органические вещества, которые другими живыми существами разрушаются с тем, чтобы продукты этого разрушения были использованы для новых органических синтезов.
По мере развития живой материи из геологического круговорота изымалось всё больше элементов, которые включались в непрекращающийся биологический круговорот, являющийся основой жизни. Элементы, которые включаются в биологический круговорот, можно подразделить на макро-, микро- и ультрамикроэлементы. Это разделение обосновано тем, что одни элементы необходимы организмам в большом количестве, другие – в меньшем, а некоторых требуется очень мало.
Однако живое вещество в биологическом круговороте превращается в неживое, а оно в свою очередь под влиянием редуцентов (микроорганизмов – бактерий и грибов, разрушающих отмершие остатки живых существ) превращается в неорганическое вещество, которое дальше может либо снова включаться в биологический круговорот, либо выходить из него и включаться в геологический круговорот. В свою очередь элементы из геологического круговорота могут поглощаться организмами и вовлекаться в биологический круговорот. Поскольку биологический круговорот так неразделимо связан с геологическим, то логично рассматривать их как единое целое – биогеохимический круговорот элементов. «Под «био» подразумевается составляющая в виде живых организмов, а «гео» относится к горным породам, почве, воздуху и воде». Термин «биогеохимия» предложен В.И. Вернадским.
В каждом круговороте удобно различать две части, или два «фонда»: 1) резервный фонд – большая масса медленно движущихся веществ, в основном не связанных с организмами, 2) подвижный, или обменный фонд – меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением. Различают газообразный резервный фонд, который находится в атмосфере и является наиболее подвижным и доступным (N, O, C), и осадочный резервный фонд, который находится в литосфере или гидросфере и труднее включается в обменный фонд по двум причинам: 1) он предварительно должен быть переведен в водорастворимое состояние, чтобы живые организмы могли его ассимилировать (синтезировать); 2) он доступен не везде одинаково, потому что может находиться под землёй на разной глубине.
«В природе, в отличие от любых схем биогеохимического цикла, элементы никогда не бывают распределены по экосистеме равномерно и не находятся всюду в одной и той же химической форме». Наличие больших резервных фондов (в виде атмосферы или океана) в круговоротах углерода, кислорода и азота способствует быстрой саморегуляции соответствующих биогеохимических циклов при различных местных нарушениях. Поэтому считается, что круговороты веществ, включающие в себя большие атмосферные фонды, в глобальном масштабе хорошо зарезервированы, так как их способность приспосабливаться к изменениям велика. В результате саморегуляции по принципу обратной связи подобные биогеохимические циклы достаточно совершенны. Тем не менее, саморегуляция даже при таком громадном резервном фонде, каким является атмосфера, имеет свои пределы.
Осадочным циклам характерно, что основная масса вещества сосредоточена в относительно малоподвижном и малоактивном резервном фонде – в земной коре. Поэтому круговорот таких элементов, как фосфор или железо, значительно менее самоконтролируем и достаточно легко нарушается даже при небольших местных помехах.
Антропогенное вмешательство в биосферные процессы порой так ускоряет движение многих веществ, что их круговороты становятся значительно менее совершенными или процесс теряет цикличность. Таким образом, усилия по охране природных ресурсов в конечном счете должны быть направлены на то, чтобы превратить нециклические процессы в циклические. В связи с этим основной целью должно быть возвращение веществ в круговорот, обеспечивающее их повторное использование.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему