Біогеохімічні цикли. Кругообіг речовин.
За рахунок міграції хімічних елементів усі геосфери Землі зв’язані єдиним циклом кругообігу цих елементів. Такий кругообіг, рушійною силою якого є тектонічні процеси та сонячна енергія, отримав назву великого (геологічного) кругообігу. Цей кругообіг має абіотичний характер.
Виникнення життя на Землі спричинило появу нової форми міграції хімічних елементів – біогенної. За рахунок біологічної міграції на великий кругообіг наклався малий (біогенний). В біологічному кругообігу переміщаються в основному вуглець, кисень, азот, фосфор, кальцій. Обидва кругообіги протікають одночасно та тісно пов’язані між собою.
Як вам уже відомо одним із компонентів біосфери є жива речовина.Унікальна роль її в біосфері полягає в її високій біогеохімічній активності. Жива речовина автотрофних організмів здійснює поглинання сонячної енергії та її перетворення в енергію хімічних зв’язків. Сукупна біогеохімічна активність призвела до значної зміни газового складу атмосфери, в результаті чого атмосфера відновного типу перетворилася в атмосферу окислювального типу зі значним вмістом кисню. За рахунок діяльностібіосфери на Земній Кулі сформувався озоновий екран.
Жива речовина змінила гірські породи та сприяла появі нових видів (вапняки). Життєдіяльність рослин тварин та мікроорганізмів спричинила появу грунту. Жива речовина планети є ініціатором та рушієм біохімічних циклів речовин. Велике значення в цьому має розмноження організмів, яке В.І.Вернадський назвав « розтіканням« живої матерії, її «прагненням до всюдності».
Живі організми в біосфері ініціюють кругообіг речовин, та призводять до виникнення біогеохімічних циклів. Біогеохімічний цикл можна визначити як циклічне поетапне перетворення речовин та зміна потоків енергіі з просторовим масоперенесенням, яке здійснюється за рахунок сумісної дії біотичної та абіотичної трансформації речовин.
Біогеохімічні цикли становлять собою циклічні переміщення біогенних елементів вуглецю, кисню,водню, азоту, сірки, фосфору, кальцію, калію та інших від одного компоненту біосфери до інших так, що на певних етапах цього кругообігу вони входять до складу живої речовини.
Рушійною силою в біогеохімічних циклах є потік сонячної енергії або частково енергії геологічних процесів Землі. Переміщення речовин у біогеохімічних циклах одночасно забезпечує життєдіяльність живих організмів. Головними оцінюючими параметрами ефективності та напрямку роботи біогеохімічного циклу є кількість біомаси, її елементарний склад та активне функціонування живих організмів.
Міграція речовин в межах геосфер підрозділяється на 5 основних типів:
1. Механічне перенесення (йде без зміни хімічного складу).
2. Водне ( міграція здійснюється за рахунок розчинення речовин та їх наступного переміщення у формі іонів або колоїдів). Це одна із більш важливих видів переміщення речовин в біосфері.
3. Повітряне (перенесення речовин у формі газів, пилу або аерозолів із потоками повітря).
4. Біогенне ( перенесення здійснюється за активної участі живих організмів).
5. Техногенне, що проявляється як результат господарської діяльності людини.
Інтенсивність кругообігу речовин в будь-якому біогеохімічному циклі є найважливішою характеристикою і в різних умовах він різний. Найбільша швидкість кругообігу речовин в тропічних та субтропічних біомах.
Аналізуючи біогеохімічні цикли, В.І.Вернадський виявив концентраційну функцію живої речовини. За рахунок цієї функції жива речовина вибірково поглинає із навколишнього середовища ті хімічні елементи, які їй потрібні. Якщо наша планета сформована в першу чергу із сполук заліза, нікелю,магнію, сірки, кисню, то за рахунок вибіркового поглинання та концентраційної функції біомаса складається в основному із водню,вуглецю, азоту при порівняно малій кількості інших елементів.
Хімічні елементи, що беруть переважну участь у побудові живої речовини та необхідні для її синтезу, отримали назву біогенних.
Дуже важливо, що для біосфери характерна висока замкненість біогеохімічних циклів. Втрати речовин у них складають 3 – 5% , Такі природні відходи для біосфери не шкідливі. Центральне місце в біосфері посідають біогеохімічні цикли вуглецю, води, азоту та фосфору.