Тема 4. Механизм взаимодействия компонентов биосферы

1. Большой геологический круговорот;

2. Круговорот веществ в неживой природе;

2.Малый биологический круговорот;

1. Энергетический круговорот. Трансформация энергии в биосфере;

2. Круговорот веществ в живой природе;

3. Биогеохимические циклы.

Биосфера Земли находится в состоянии динамического равновесия и устойчивости. Такое состояние обеспечивается благодаря круговоротам веществ и энергии, которые сложились за миллионы лет в результате биохимической эволюции планеты.

Процессы, обеспечивающие круговорот минеральных веществ и энергии, - большой (геологический) и малый (биологический) круговорот.

1. Большой геологический круговорот

Большой геологический круговорот минеральных веществ и воды протекает под действием большого количества абиотических факторов.

Круговорот веществ в большом геологическом круговороте. Согласно теории литосферных плит, внешняя оболочка Земли состоит из нескольких очень больших блоков (плит). Эта теория предполагает существование горизонтальных перемещений мощных литосферных плит, толщиной 100 – 150 км.

При этом в пределах срединно-океанических хребтов, так называемой зоны рифтов. Происходят разрыв и раздвигание литосферных плит с образованием молодой океанической коры. (см. рис.) Это явление называется спредингом океанического дна. Т.о., из глубин мантии поднимается поток минеральных веществ, образующий молодые кристаллические породы.

В противовес этому процессу в зоне глубоководных океанических желобов постоянно происходит надвигание одной части континентальной коры на другую, что сопровождается погружением периферийной части плиты в мантию, т.е., часть твёрдого вещества земной коры переходит в состав мантии Земли. Процесс, происходящий в океанических глубоководных желобах, назван субдукцией океанической коры.

Круговорот воды на планете действует непрерывно и повсеместно. Движущие силы круговорота воды – тепловая энергия и сила тяжести. Под влиянием тепла происходят испарение , конденсация водяных паров и другие процессы, на что расходуется около 50% энергии, поступающей от солнца. Под влиянием силы тяжести – падение капель дождя, течение рек, движение почвенных и подземных вод. Часто эти причины действуют совместно, например, на атмосферную циркуляцию воды действуют как тепловые процессы, так и сила тяжести.

2. Круговорот элементов в неживой природе

Осуществляется двумя путями: водной и воздушной миграцией. К воздушным мигрантам относят: кислород, водород, азот, йод.

К водным мигрантам относят те вещества, которые мигрируют преимущественно в почвах, поверхностных и подземных водах в основном в виде молекул и ионов: натрий, магний, алюминий, кремний, фосфор, сера, хлор, калий, марганец, железо, кобальт, никель, стронций, свинец и др. Воздушные мигранты входят также в состав солей, которые мигрируют в воде. Однако воздушная миграция для них более типична.

2. Малый (биологический) круговорот

(по Акимовой, Хаскину)

Масса живого вещества биосферы сравнительно мала. Если её распределить по земной поверхности, то получиться слой всего в 1,5 см. В таблице 1 сопоставлены некоторые количественные характеристики биосферы и других геосфер Земли. Биосфера, составляя менее 10^-6 массы других оболочек планеты, обладает несравненно большим разнообразием и обновляет свой состав в миллион раз быстрее.

Таблица 1

Сравнение биосферы с другими геосферами Земли

Геосферы	Масса, т	Время оборота состава
Литосфера (кора выветривания)	2,5*1018	5*107
Гидросфера	1,4*1018	2*104
Атмосфера	5,2*1015	3*104
Биота биосферы*	2,5*1012	10

*Живое вещество в расчёте на живой вес