Тема 8. Биогеохимический круговорот веществ в биосфере

I. Виды круговоротов химических элементов

В биосфере Земли происходит постоянный процесс движения и перераспределения вещества. В ней осуществляется массовый перенос твердых, жидких и газообразных тел при различных температурах и давлениях.

Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью запасов химических элементов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, они должны совершать движение по кругу. В этих процессах немаловажное значение принадлежит живым организмам.

Рассматривая процессы движения химических элементов с участием живых организмов, В.И.Вернадский использовал разные понятия:

- «биохимическая цикличность» - «геохимические циклы»

- «круговые процессы» - «вихри химических элементов»

- «круговорот атомов с участием живых организмов»

Затем в литературе появились такие понятия, как:

- «большой и малый биологический круговорот» - «биотический круговорот»

- «большой геологический круговорот» - «биогенный круговорот»

- «биогеохимический круговорот» и т.д.

К руговорот веществ в природе

Большой (геологический) Малый (биогеохимический)

Большой  круговорот веществ

Возникает под влиянием действия солнеч­ной энергии и энергии распада радиоактивных веществ. Осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли. Магматическая порода, возникшая при кристаллизации магмы, поступившей из глубин Земли, на поверхности литосферы подвер­гается разложению — выветриванию в материал различной степени измельчения. Он сносится водами и другими агентами в понижен­ные места рельефа и в большей части попадает в море, океан. За этот счет образуются мощные толщи осадочных горных пород, которые в ходе времени погружаются на большие глубины и в области по­вышенных температур и давлений подвергаются метаморфизму, переплавлению. При переплавлении возникает магма, которая в благоприятных условиях может снова поступить в верхние горизонты земной коры, где застывает в форме различных интрузивных тел. Затем все повторяется сначала.

Б ольшой круговорот – это и

Круговорот воды

Малый Испарение ее с поверхности океана, подъем водяных паров в атмосферу и выпадение на поверхность океана в форме осадков	Большой Когда водяные пары переносятся на сушу, круговорот усложняется. В виде осадков вода выпадает на поверхность суши, часть ее вновь испаряется и поступает в атмосферу. Другая часть питает реки и озера, внутренними и поверхностными стоками вновь выносится в океан.
Важнейшее свойство круговорота воды заключается в том, что он, взаимодействуя с ли­тосферой, атмосферой и живым веществом, связывает воедино все части гидросферы: океан, реки, почвенную влагу, подземные воды и атмосферную влагу.
Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете.

Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что- то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.

Малый круговорот веществ в биосфере, в отличие от большого круговорота, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения.

Этот круговорот для жизни биосферы - главный и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.

Биогеохимический круговорот веществ — это повторяющиеся взаимосвязанные физические, хи­мические и биологические процессы превращения и перемещения вещества в природе.

Циркуляция в биосфере химических элементов и неорганических соединений из внешней среды в организмы, и из организмов во внешнюю среду по более или менее замкнутым путям порождает биогео­химические циклы.

Биогеохимическим циклом называется круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и энергии химических реакций.

В такие циклы вовлечены практически все химические элементы и прежде всего те, которые участвуют в построении живой клетки. Так, тело человека состоит из кислорода (62,8%), углерода (19,37%), водорода (9,31%), азота (5,14%), кальция (1,38%), фосфора (0,64%) и ещё примерно из 30 элементов.

Движущими силами круговорота веществ в биосфере служат потоки энергии Солнца и деятель­ность живого вещества.

Питание, дыхание и размножение организмов и связанные с ними процессы синтеза, накопления и распада органических веществ обеспечивали и обеспечивают постоянный кругооборот вещества и энергии внутри «биосферы» при постоянном обмене веществом, энергией и информацией с внешней для неё средой – с космическим пространством.