Биогеохимические круговороты веществ

Биогеохимические круговороты веществ - это пере­мещения и превращения химических элементов через косную и органическую природу при ак­тивном участии живого вещества. Химические элементы циркулируют в биосфере по различным путям биологического круговорота: поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. К главным циклам можно отнести кру­говороты углерода, кислорода, азота, фосфора, се­ры. Ниже рассмотрим в ка­честве примера основные черты круговорота типичных биогенных элементов, играющих существенную роль в жизни биосферы.

1. Круговорот углерода

Рис. Природный круговорот углерода

Углерод - его круговорот в биосфере начинает­ся с фиксации атмосферного СО₂ в процессе фото­синтеза в зеленых растениях и некоторых микро­организмах. При фотосинтезе из диоксида углерода и воды образуются угле­воды и в то же время высвобождается кислород, уходящий в атмосферу. Часть фиксированного растениями углерода потребляется животными, которые также дышат и выделяют СО₂. Мертвые растения и животные в конце концов разлагаются микроорганизмами почвы; углерод их тканей окисляется до СО₂ и возвращается в атмосферу. Подобный круговорот углерода имеется в океане. Часть углерода при образовании и последующем ее захоронении в литосфере входит в состав органогенных горных пород (торф, уголь, горючие сланцы), другая - в водоемах участвует в образовании карбонатных пород (известняки, доломиты). Особое место в современном круговороте углерода играет массовое сжигание органических веществ и постепенное возрастание содержания СО₂ в атмосфере, вызывающее так называемый "парниковый эффект".

2. Круговорот азота

Рис. Схема цикла азота в сухопутных системах

Около 80 % запасов азота сосредоточено в атмосфере. В результате электрических и фотохимических процессов происходит поступление азота на сушу и в океан с атмосферными осадками. Этот азот включается в общий биогеохимический поток растворенных соединений, мигрирующих с водными массами, участвует в формировании биомассы растений и почвообразующих процессах.

3. Биогехимический цикл фосфора

Круговорот фосфора отличается от круговоротов серы, азота, кислорода и др. т.к. газовая форма соединений фосфора не участвует в его цикле. Главная роль в круговороте этого элемента принадлежит живому веществу, т.к. соединения фосфора входят в состав тканей мозга, скелета. В почвах распространена фиксация фосфора гидроксидами железа, марганца, алюминия и глинистыми минералами (каолином). Однако около 40-50 % фиксированного фосфора может быть десорбировано и использовано растениями (например, при повышении кислотности).

Лекция № 4