5.1. Круговорот биологический

Круговорот биологический (биотический) — явление не­прерывного, циклического, закономерного, но неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энер­гии¹ и информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации — от биогеоценоза до био­сферы. Круговорот веществ в масштабах всей биосферы назы­вают большим кругом, а в пределах конкретного био­геоценоза — малым кругом биотического обмена. Часть биологического круговорота, состоящая из кругово­ротов углерода, воды, азота, фосфора, серы и других биоген­ных веществ, называют биогеохимическим круговоротом.

Некоторое количество вещества может на время выбы­вать из биологического круговорота (осаждаться на дне океа­нов, морей, выпадать в глубины земной коры и т. п.). Однако в результате протекания тектонических и геологических про­цессов (вулканической деятельности, подъема и опускания земной коры, изменения границ между сушей и водой и др.) осадочные породы вновь включаются в круговорот, назы­ваемый геологическим циклом или кругово­ротом.

Круговороты веществ от продуцентов к консументам раз­личных уровней, затем к редуцентам, а от них вновь к проду­центам замкнуты не полностью. Если бы в экосистемах су­ществовала их полная замкнутость, то не возникало бы ника­ких изменений среды жизни, не было бы почвы, известняков и прочих горных пород биогенного происхождения. Таким обра­зом, биотический круговорот можно условно изобразить в виде незамкнутого кольца. Потери вещества из-за незамкнутости круговорота мини­мальны в биосфере (самой крупной экосистеме планеты). Ин­формация в экосистемах теряется с гибелью видов и необрати­мыми генетическими перестройками.

Таким образом, каждая экосистема поддерживает свое су­ществование за счет круговорота биогенов и постоянного прито­ка солнечной энергии. Круговорот энергии в экосистемах прак­тически отсутствует, поскольку от редуцентов она (энергия) воз­вращается к консументам в мизерных количествах. Считают, что коэффициент круговорота энергии не превышает 0,24%. Энергия может накапливаться, сберегаться (т. е. преобразовы­ваться в более эффективные формы) и передаваться из одной части системы в другую, но она не может быть снова пущена в дело, как вода и минеральные вещества. Единожды пройдя от растений-продуцентов через консументы к редуцентам, энергия выносится в околоземное и космическое пространство. При дви­жении через экосистему поток энергии затрагивает в основном ее биоценоз, поэтому он подробно рассмотрен ранее.

5.2. Круговорот биогенных элементов

Продуценты, консументы, детритофаги и редуценты экосистемы, поглощая и выделяя различные вещества, взаи­модействуют между собой четко и согласованно. Органические вещества и кислород, образуемые фотосинтезирующими расте­ниями, — важнейшие продукты питания и дыхания консу-ментов. В то же время выделяемые консументами диоксид уг­лерода и минеральные вещества навоза и мочи являются био­генами, столь необходимыми продуцентам. Поэтому вещества в экосистемах совершают практически полный круговорот, по­падая сначала в живые организмы, затем в абиотическую сре­ду и вновь возвращаясь в живое. Вот один из основных прин­ципов функционирования экосистем: получение ресурсов и переработка отходов происходят в процессе круговорота всех элементов.

К числу наиболее важных и распространенных биогенных элементов относятся кислород, углерод, азот и фосфор.