Роль и значение биогеохимических круговоротов в функционировании биосферы

Поход к познанию экосистем состоит в исследовании биогеохимических циклов (круговоротов), различные фазы которых протекают внутри разных экосистем. Это циркулярное движение химических элементов абиотического происхождения, которые характерными для них путями попадают из окружающей среды в организмы, а из организмов в окружающую среду.

Минеральные элементы проникают в ткани растений и животных в процессе их роста и там входят в состав органических веществ. После смерти организма эти элементы вновь попадают в окружающую среду, они перераспределяются сложными трансформациями, лишь после этого они попадают в новые организмы.

Биогеохимические циклы обусловлены деятельностью всех живых компонентов экосистемы:

– зеленых растений (продуцентов), осуществляющих фотосинтез, в котором неорганические вещества, из которых состоит воздух, вода, минералы горных пород и почва превращаются в сложные соединения – белки, жиры, углеводы, называемые органическими;

– животных (консументов или гетеротрофов первичного (растительноядные); второго (хищники и последующих порядков), редуцентов (деструкторов, разлагающих органическое вещество отмерших растений и животных до простых минеральных соединений, усвояемых растениями и обеспечивающих замкнутость круговоротов)).

Потери веществ в биосфере минимальны; потоки энергии имеют однонаправленный характер вследствие ее постепенной потери при передаче через трофические уровни от продуцентов к консументам и редуцентам. Эти потери энергии и поддержание непрерывности круговоротов веществ поддерживаются солнечной энергией.

Необходимо указать, что растительность суши и моря используют для фотосинтеза ничтожную долю солнечной радиации – 0,5–1%. При этом, растительность ежегодно создает огромное количество фитомассы (около 100 млрд. т), которые на суше в 100 раз превосходят массу животных. Ввиду того, что в биосфере происходит и противоположный процесс. За этот промежуток времени приблизительно такое же количество живого вещества окисляется, превращаясь в СО₂ и Н₂О. Этот процесс образования и накопления живого вещества, его последующего отмирания и превращения в простые соединения, доступные растениями, объединены в биологический или малый круговорот элементов.

Баланс процессов синтеза и распада не всегда был идеален. Примерно 300 млн лет назад был большой избыток органической продукции, что привело к образованию угля, газа, нефти. Это позволило человечеству совершить техническую революцию

В биосфере содержатся все элементы периодической системы Д.И. Менделеева, многие из них необходимы для нормальной жизнедеятельности растительного и животного мира. Они постоянно переходят из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. Такой круговорот называется биогеохимическим циклом.

К главным циклам относят биогеохимические циклы углерода, воды, азота, фосфора, серы, биогенных кантионов.