Биологический круговорот атомов

- геохимические аккумуляторы энергии.

Рис. 5.

В ландшафте и верхних горизонтах моря в процессе фотосинтеза образуется живое вещество, здесь же происходит и его минерали­зация. Часть органических веществ минерализуется неполностью и захороняется в илах. В морских и озёрных илах, подземных водах фо­тосинтез отсутствует, однако образование живого вещества там про­исходит, но уже не из CO₂ и H₂O, а за счёт мёртвого органического вещества или других организмов. В отличие от ландшафтов в этих системах минерализация преобладает над образованием живого вещес­тва, здесь расходуются те органические вещества, которые были на­коплены в верхних слоях биосферы.

Основной закон геохимии – закон биологического круговорота, согласно которому в биосфере в ходе биологического круговорота атомы поглощаются живым веществом и заряжаются энергией. Покидая живое вещество, они отдают накопленную энергию в окружающую сре­ду. За счёт этой биогенной энергии осуществляются многие химичес­кие реакции. Главным носителем энергии являются природные воды.

Разработка основных положений данного закона связана с име­нами В.И. Вернадского, Б.Б. Полынова, В.Р. Вильямса. Сам термин «круговорот» нельзя признать удачным – он создаёт впечатление о развитии по кругу, о возвращении системы в прежнее состояние. В действительности биологический круговорот обратим не полностью: часть веществ постоянно из него изымается и захороняется в тол­ще осадочных пород в виде известняков, гумуса, торфа и других пород и минералов. В результате биокосные системы не возвращают­ся в прежнее состояние, для них характерно поступательное разви­тие. Поэтому символом биологического круговорота служит не круг, а циклоида – линия, описываемая точкой, находящейся на ободе дви­жущегося колеса.

В результате биологического круговорота формируется окисли­тельно-восстановительная зональность биокосных систем. Так, в верхней зоне озёр, где развит фотосинтез, водные растения выде­ляют в воду O₂, который насыщает её полностью, а местами и пе­ресыщает. В глубоких частях озёр фотосинтеза нет и там происхо­дит только разложение органического вещества, потребляющее O₂. В результате его количество уменьшается и одновременно в воде растёт содержание CO₂. В илах местами O₂ исчезает полностью и раз­вивается восстановительная среда (глеевая или сероводородная). Так формируется в озёрах окислительно-восстановительная зональ­ность: окислительная зона вверху, восстановительная внизу. Озеро – наглядная модель зональности, развитой почти повсеместно в биосфере. Например, в ландшафте окислительная среда почв скло­нов сменяется восстановительной в болотах. И для биосферы в целом принципиально характерна та же зональность: там, где развивается фотосинтез и где накопился O₂ за счёт фотосинтеза, протекавшего в течение геологической истории, преобладает окислительная среда, хотя и здесь имеются очаги восстановления в илах и болотах. В глубоких горизонтах биосферы, где захоронено органическое вещест­во, уже нет O₂ или его не хватает для окисления органического ве­щества, поэтому там развиваются анаэробные процессы, создаётся резко восстановительная среда с H₂S, сульфидами, метаном и дру­гими восстановленными соединениями. Следовательно, работа живого вещества создала резко окислительные условия на земной поверхнос­ти и резко восстановительные в болотах, илах и особенно в подзем­ных водах.