Круговорот вещества

Вещество, необходимое для жизни, может использоваться многократно. Эти процессы называются круговоротами веществ или биогеохимическими циклами. Энергия практически для любого круговорота поставляется от Солнца. Механизмы, обеспечивающие возвращение веществ в круговорот, основаны главным образом на биологических процессах.

В каждом круговороте удобно различать два фонда: резервный – большая масса медленно движущихся веществ, в основном в небиологической сфере; обменный – меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организмами и окружением.

Резервный фонд хранится обычно в относительно рассеянном и подвижном виде, доступном большинству живых организмов, где бы они ни находились. Наилучшим образом для этих целей подходит атмосфера и гидросфера, выполняющие роль своеобразных буферных зон, соединяющих между собой разные формы жизни. Менее подвижной буферной зоной является почва. Именно из буферных зон получают многие организмы питательные вещества, тщательно отбирая их из всего разнообразия веществ, присутствующих в резервном фонде. Продукты жизнедеятельности организмов также сбрасываются в буферные зоны, где они затем более или менее тщательно перемешиваются: то, что является «отходами» для одной формы жизни, может послужить пищей для другой формы жизни. В первую очередь это относится к растениям, которые не только получают все, что им нужно из атмосферы, почвы и воды (в случае водных растений), но и сбрасывают туда же тепло, влагу, продукты дыхания, отмершие листья и сучья и т.п. В меньшей мере с резервным фондом связаны животные, которые в основной своей массе не способны синтезировать биоорганику из рассеянных компонентов резервного фонда и существуют за счет обменного фонда, сосредоточенного главным образом в живом веществе.

Вследствие сказанного все биогеохимические циклы принято делить на два основных типа: круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере (океане) и осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.

Часть вещества уходит из круговорота в захоронения (прежде всего в бескислородной среде), то есть, по словам Вернадского, «уходят в геологию» в виде угля, торфа, нефти, осадочных пород и т.п. Мы рассмотрим только круговороты наиболее важных для жизни веществ.

Круговорот воды

Около трети поступающей на Землю энергии Солнца затрачивается на приведение в движение круговорота воды.

Море теряет из-за испарения воды больше, чем получает с осадками. На суше ситуация противоположная. То есть значительная часть осадков, поддерживающих экосистемы суши, приходит к нам с моря.

Однако немалый вклад в круговорот воды вносит и растительность данной конкретной местности, особенно в областях, находящихся в глубине континента, или же «экранированных» от моря грядой гор. Дело в том, что вода, поступающая в растения из почвы, почти полностью (97…99 %) испаряется через листья. Это называется транспирацией. Испарение охлаждает листья и способствует движению в растениях биогенных элементов. Одновременно это поддерживает локальные круговороты воды (вспомните грибные дожди), позволяющие растительному миру успешно существовать, даже если «дожди с моря» достаточно редки.

В результате деятельности человека количество лесов на континентах катастрофически уменьшается. Правда, лес не обязательно теряет больше влаги в результате транспирации, чем травянистая растительность. Проблема в том, что леса способствуют удержанию влаги на данной территории. Для агроценозов, пришедших на смену лесам, характерно уплотнение и эрозия почв и увеличение стока воды. Это привело даже к тому, что в некоторых областях с достаточным количеством осадков возникли местные пустыни. Особенно велики потери для грунтовых вод в сильно урбанизированных районах, где велик процент водонепроницаемых покрытий. Все это нарушает локальные круговороты воды, приводя к засухам и одновременно к наводнениям в низовьях рек в периоды дожей, принесенных с моря.