Глобальный круговорот серы

Глобальный круговорот фосфора

По структуре он несколько проще круговорота азота, поскольку фосфор встречается лишь в немногих химических формах. Как показано на рис. 5, этот важный и необходимый элемент протоплазмы циркулирует, постепенно переходя из органических соединений в фосфаты, которые снова могут использоваться растениями. Резервуаром фосфора служат горные породы и отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи. Породы эти постепенно подвергаются эрозии, высвобождая фосфаты в экосистемы, но большое количество фосфатов попадает в море, отлагаясь частично в мелководных осадках, а частично теряясь в глубоководных. Механизмы возвращения фосфора в круговорот, недостаточно эффективны и не возмещают потерь. В прошлом морские птицы играли важную роль в возвращении фосфора в круговорот. Этот перенос птицами фосфора и других веществ из моря на сушу продолжается и сейчас, но не столь интенсивно.

Деятельность человека ведет к усиленной потере фосфора из наземных экосистем. Ежегодно на удобрения добывается 1—2 млн. т фосфорсодержащих пород. Большая часть этого фосфора смывается и выключается из наземного круговорота. Хотя человек вылавливает много морской рыбы, Хатчинсон считает, что в год этим способом на сушу возвращается всего около 60 тыс. т элементарного фосфора.

В настоящее время больше всего опасений вызывает увеличение концентрации растворенных фосфатов в водных системах. Сейчас ведутся эксперименты по «подъему» фосфора в круговорот путем опрыскивания наземной растительности сточными водами или пропускания их через естественные водно-болотистые угодья (травяные болота и болота), вместо того чтобы прямо сбрасывать эти воды в реки.

Основные черты биогеохимического круговорота (рис. 6) следующие:

1. Обширный резервный фонд находится в почве и отложениях; меньший — в атмосфере.

2. Ключевую роль в быстром обмене между резервным и обменным фондами играют специализированные почвенные микроорганизмы, между которыми существует разделение труда.

3. Микробная регенерация протекает с образованием газовой фазы (H₂S).

4. Цикл основывается на взаимодействии геохимических (эрозия, осадкообразование, выщелачивание, абсорбция—десорбция и т.д.), метеорологических и биологических процессов (продукция и разложение).

Сульфат (SO₄), аналогично нитрату и фосфату, — основная доступная форма серы, которая восстанавливается автотрофами и включается в белки (сера входит в состав ряда аминокислот). Экосистеме требуется не так много серы, как азота и фосфора. По этой причне сера реже бывает фактором, лимитирующим рост растений и животных. Тем не менее круговорот серы является ключевым в общем процессе продукции и разложения биомассы.

Например, когда в осадках образуются сульфиды железа, фосфор из нерастворимой переводится в растворимую форму и становится доступным для организмов. Это прекрасный пример того, как один круговорот регулируется другим.