2.3.3. Круговорот фосфора

Одним из важнейших биогенных элементов является фосфор. Громадные запасы фосфора, накопившиеся за прошлые геологические эпохи, содержат горные породы. В процессе разрушения эти породы отдают фосфаты наземным экосистемам. Однако значительные количества фосфатов оказываются вовлеченными в круговорот воды, когда происходит их выщелачивание водой и вынос в моря и океаны. Здесь они обогащают соленые воды, питают фитопланктон и связанные с ним пищевые цепи. Затем, вместе с отмершими остатками фосфаты оседают на дно, часть теряется в глубинных отложениях, часть возвращается на сушу с помощью морских птиц.

Растения извлекают из почвы фосфор в виде фосфорнокислых солей, например, фосфорнокислого натрия, и переводят их в сложные фосфоросодержащие белковые соединения, которые с растительной пищей попадают в организм животных и подвергаются там дальнейшей переработке (рисунок 2.4).

После отмирания животных и растений их останки попадают обратно в почву, где фосфоросодержащие соединения постепенно распадаются с образованием в конечном счете солей фосфорной кислоты. В результате почва получает обратно столько же фосфора, сколько было из нее изъято. Так как фосфорнокислые соли прочно удерживаются почвой и почти не вымываются водой, содержание фосфора на том или ином участке земной поверхности при свободном протекании природных процессов с течением времени изменяется незначительно.

Существенную поправку в этот баланс вносит сельскохозяйственная деятельность человека. Сельскохозяйственные культуры в процессе своего произрастания извлекают из почвы значительное количество фосфора. Так, например, с одной тонной пшеницы с поля извлекается 8,5 кг трехокиси фосфора Так как природных источников пополнения почвы соединениями фосфора почти не существует, постепенно развивающийся в ней «фосфорный голод» проявляется значительно более остро, чем азотный. В связи с этим, в сельскохозяйственном производстве необходимо постоянно вносить в почву фосфорные удобрения.

2.3.4. Круговорот биогенных веществ

Биогенные вещества это химические вещества, необходимые для жизнедеятельности живых организмов и возникшие в результате разложения остатков растительных и животных организмов, но не полностью минерализированных. Известно, что основную массу тела живых организмов составляют: азот, водород, углерод, кислород, фосфор, сера, калий, кальций, магний, натрий. Массовая доля каждого из этих элементов, например в организме человека, может составлять от нескольких килограмм (фосфор, кальций, углерод и др.), до нескольких сот граммов (сера, калий и др.). В связи с тем, что эти элементы входят в состав живых организмов в больших количествах их называют макроэлементами.

Однако, для нормального функционирования живых организмов необходимы и многие другие химические элементы, например, медь, железо, бор, марганец, кобальт, хлор, йод и многие другие. Эти химические элементы являются катализаторами различных биохимических процессов в организме животных и растений и суточная потребность в них составляет от десятых долей миллиграмма до нескольких миллиграммов В связи с этим такие элементы получили название микроэлементов.

На суше главным источником биогенных элементов служит почва, которая получает их в процессе разрушения материнских пород. Катионы абсорбируются корнями, распределяются различными органами растений, накапливаются в листьях, входят в корм растительноядных животных с последующим поступлением в цепь питания.

Минерализация погибших организмов возвращает биогенные элементы в почву, создается впечатление, что цикл способен продолжаться беспрерывно. Однако почва выщелачивается дождями, дождевые воды переносят биогены в подземные и поверхностные воды.