4. Наиболее важные пути обмена веществ в биосфере

Основные принципы биогенной миграции элементов в биосфере впервые с наибольшей полнотой были сформулированы В.И. Вернадским. Он указал на особую роль живого вещества в круговороте веществ, который осуществляется при непосредственном его участии или протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены жизнедеятельностью живых организмов.

Биологический круговорот веществ представляет собой их круговую циркуляцию, в результате которой минеральные вещества, поглощенные растениями из почвы, включаются в их состав, а затем через пищевые цепи попадают в организм животных и далее, благодаря редуцентам, возвращаются обратно в почву и атмосферу. (Редуценты — организмы, разрушающие остатки мёртвых растений и животных (черви, мокрицы, раки, сомы, грифы) и превращающие их в неорганические соединения. Типичными редуцентами являются бактерии и грибы).

Процесс перераспределения веществ, энергии и информации имеет циклический характер, он неравномерен во времени и пространстве и представляет собой безостановочный, закономерный планетарный процесс.

Различают большой (биосферный) круг биотического обмена и малый (биогеоценотический) круг биотического обмена (Реймерс, 1980).

Большой биосферный круг биотического обмена - безостановочный планетарный процесс закономерного циклического, неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии и информации, постоянно входящих и непрерывно обновляющих экосистемы биосферы. Круг биотического обмена большой (биосферный) состоит из бесчисленного числа входящих друг в друга незамкнутых круговоротов в пределах экосистем более низкого, чем биосфера, иерархического уровня. Наименьшим кругом биотического обмена в составе биосферы служит круг биотического обмена малый (биогеоценотический).

Малый круг биотического обмена - многократное безостановочное, циклическое, но неравномерное во времени и незамкнутое обращение части веществ, энергии и информации, входящих в большой круг биотического обмена в пределах элементарной экологической системы (биогеоценоза).

Выделены три активных блока экосистемы, между которыми происходит наиболее активный обмен:

• живые организмы,

• мертвый органический детрит (органический ил и остатки организмов в водной среде, синоним русского слова перегной, - гумус),

• доступные неорганические вещества.

5. Интенсивность круговорота биогенных веществ в различных экосистемах

В различных экосистемах интенсивность биологического круговорота неодинакова, о чем свидетельствует различная скорость обращения химических элементов.

Показателем интенсивности биологического круговорота является скорость накопления и разложения мертвого органического вещества, которое образуется в результате опада растений (листья, ветки) и отмирания живых организмов.

В процессе разложения листового опада принимают участие многие представители беспозвоночных животных. Кроме того, часть растворимых минеральных веществ и листьев вымывается водой. Окончательное разложение органических веществ до неорганических соединений осуществляется специализированными бактериями и грибами.

Величина отношения массы мертвого, не разложившегося органического вещества к массе ежегодного опада (индекс) весьма неодинакова в различных экосистемах.

Таблица 3

Величина отношения массы мертвого, не разложившегося органического вещества к массе ежегодного опада (по Ковда В.А., 1971)

Экосистемы	Индекс
Заболоченные леса	Свыше 50
Тундра	20-40
Степи	1-1,5
Субтропические леса	0,7
Саванны	Не более 0,2

Итак, в степях, субтропических лесах и саваннах разложение ежегодно отмирающего органического вещества происходит весьма активно в связи с тем, что биологический круговорот происходит интенсивно. Во влажных тропических лесах процесс распада органического вещества происходит настолько интенсивно, что растительные остатки почти не накапливаются, и почвы в связи с этим практически лишены гумуса и характеризуются чрезвычайно низким содержанием питательных веществ.

Интенсивность круговорота определяет продуктивность экосистем, количество и разнообразие живых организмов.

Вопросы по теме

1. В чем заключается основное значение учения В.И. Вернадского?

2. Какова структура биосферы по В.И. Вернадскому?

3. Каковы основные функции живого вещества биосферы?

4. Почему В.И. Вернадский предложил в биосфере выделить ноосферу - «разумную оболочку» Земли?

5. В чем состоит наиболее существенная особенность биосферы?

6. В чем заключается особая роль живого вещества в круговороте веществ?

7. Каковые основные пути круговорота биогенного вещества в экосистемах?