Биогеохимический круговорот веществ

В биосфере протекают два взаимосвязанных процесса преобразования веществ в природе — геологический (большой) и биологический (малый) кругообороты химических веществ.

Геологический круговорот — обмен химических элементов между океанами и сушей в результате разрушения изверженных горных пород, растворения их в воде, физико-химических превращений и образования минералов при испарении воды от энергии Солнца.

С появлением живого начала на базе геологического возникает биологический круговорот. Под биологическим круговоротом понимается поступление химических элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, превращение в них поступающих элементов в новые сложные соединения с последующим возвращением их в почву, атмосферу и воду в процессе жизнедеятельности. .

Все организмы неодинаковы с точки зрения накопления ими веществ и энергии. Растения используют солнечную энергию, осуществляя процесс фотосинтеза, а животные потребляют органические вещества, созданные растениями - фотосинтетиками. Поэтому все живые организмы по способу питания можно разделить на два класса: автотрофные и гетеротрофные организмы.Перенос вещества и энергии в биологическом обороте осуществляется в основном по трофическим (пищевым) цепям, сетям и пирамидам. Первое звено в них составляют автотрофные организмы или продуценты — организмы, образующие органическое вещество своего тела из неорганических веществ диоксида углерода и воды — посредством процессов фотосинтеза и хемосинтеза (синтез органических веществ бактериями, использующими в качестве источников энергии окисление некоторых неорганических веществ).

Гетеротрофные (питающиеся другими) — организмы, потребляющие готовое органическое вещество других организмов и продуктов их жизнедеятельности. К ним относятся консументы и редуценты.

Консументы — потребители органического вещества живых организмов. К их числу относятся:

1.Растительноядные животные (фитофаги).

2. Плотоядные животные (зоофаги),

3. Паразиты, живущие за счет веществ организма-хозяина

4. Симбиотрофы — бактерии, грибы, простейшие, которым питаясь соками или выделениями организма-хозяина, выполняют вместе с этим и жизненно важные для него трофические функции;

Редуценты (деструкторы, разрушители). Редуценты подразделяются на сапрофаги и сапрофиты. Сапрофаги питаются мертвым органическим веще­ством, органическими остатками (гиены, грифы, некоторые ракообраз­ные, личинки мух и т.д.). Сапрофиты (большинство грибов и микро­организмов) питаются органическими веществами, выделяемыми другими организмами. В целом редуценты спо­собствуют минерализации органического вещества, его переходу в со­стояние, усваиваемое продуцентами, и являются завершающим звеном биологического круговорота.

В экосистеме пищевые цепи (трофические) и энергетические связи между категориями всегда идут в направлении:

автотрофы—консументы—редуценты.

Выделяют иногда еще миксотрофные организмы, которые в зависимости от условий внешней среды могут сочетать автотрофный и гетеротрофный режим питания. Например, водные одноклеточные организмы при хорошей освещенности питаются автотрофно, а в темноте переходят к гетеротрофному способу. Таким образом, с момента возникновения на Земле живой материи химические элементы беспрерывно циркулируют, переходя из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. Такая циркуляция по более или менее замкнутым путям называется биохимическими циклами. Основные их них — круговорот углерода, азота, воды, кислорода, фосфора, серы и биогенных элементов

Автотрофные, т.е. самопитающиеся, - поглощают энергию Солнца и вещества из окружающей среды, создают органические вещества из неорганических. К ним относятся зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии. По источнику энергии автотрофы подразделяют:

1.Фотоавтотрофы осуществляют процесс превращения воды и углекислого газа в сахара с выделением в качестве побочного продукта - кислорода (фотосинтез).

2.Хемоавтотрофы для синтеза органических веществ используют химическую энергию (серо- и железобактерии – при окислении соединений серы и железа), они играют значительную роль только в экосистемах подземных вод.

Гетеротрофные организмы, т.е. питаемые другими, - используют в качестве пищи готовые органические вещества, т.е. они питаются другими животными организмами, растениями или их плодами. К ним относятся травоядные, хищники и человек.

Выделяют иногда еще миксотрофные организмы, которые в зависимости от условий внешней среды могут сочетать автотрофный и гетеротрофный режим питания. Например, водные одноклеточные организмы при хорошей освещенности питаются автотрофно, а в темноте переходят к гетеротрофному способу.

Живое вещество также подразделяется:

1.Однородное – биомасса организмов одного вида или рода.

2.Разнородное – биомасса особей разных видов, населяющих данную экосистему.

3.Репродуктивное вещество – живые организмы, благодаря которым жизнь в биосфере постоянно воспроизводится.

4.Соматическое вещество – организмы, уже не способные воспроизводить себе подобных.