Биологический ( биотический , биогенный , биогеохимический цикл ) круговорот веществ

Биотический круговорот веществ – непрерывное, планетарное, относительно циклическое, неравномерное во времени и пространстве закономерное распределение веществ и информации в биосфере

· Общий (глобальный) круговорот веществ складывается из отдельных круговоротов химических элементов, воды, газов и др. веществ и характерен для всех геосфер

· С появлением биосферы общий круговорот веществ происходит с обязательным участием живого вещества, а в последний период – и человека

· Большой биотический биосферный круговорот веществ состоит из огромного количества малых биотических круговоротов в пределах экосистем более низкого уровня (биогеоценотических)

· В самом общем виде круговорот веществ (биогенных элементов) в биосфере происходит следующим образом

q Неорганические (минеральные) вещества: минеральные соли, СО₂, Н₂О в процессе фотосинтеза и хемосинтеза трансформируются продуцентами-автотрофами в органические соединения (низкомолекулярные: глюкозу, аминокислоты, спирты, жирные кислоты, нуклетиды и т. д., а потом и высокомолекулярные биополимеры: белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты) – основу питания гетеротрофов

q Органические вещества переходят в процессе питания и усвоения пищи по трофическим уровням пищевых цепей и пищевым сетям консументов, многократно участвуя в процессах жизнедеятельности и создания вторичной органической продукции гетеротрофов

q После смерти продуцентов и консументов разложение (деструкция) органических остатков осуществляется за счёт жизнедеятельности редуцентов-сапрофитов (детритофагов): в основном гнилостных бактерий, плесневых грибов, некоторых животных; в процессе деструкции происходит минерализация органических остатков до СО₂, Н₂О, аммиака и др. неорганических веществ

q Продукты минерализации вновь используются первичными продуцентами-автотрофами, начинающими новый биогеохимический цикл

· Количество изъятых из биосферы для образования первичной продукции минеральных веществ компенсируется количеством неорганических веществ, образующихся в процессе деструкции органических остатков, что обеспечивает относительную сбалансированность круговорота веществ и стабильность существования биосферы (это приводит к тому, что количество биомассы живого вещества относительно постоянно)

· Круговорот веществ биосферы не является полностью замкнутым, т. е. сбалансированным, его цикличность относительна

· Часть органического вещества, попадающего в условия, неблагоприятные для деятельности деструкторов, не минерализуются, а аккумулируются и депонируются в составе осадочных пород литосферы (так образуются биогенные полезные ископаемые: каменный уголь, нефть, газ, известняки и др., а также весь верхний слой литосферы)

q Органогенные элементы осадочных пород в этом случае изымаются на неопределённое время из общего и биологического круговорота, являясь его своеобразным резервом (включение депонированных элементов в круговорот происходит при метаморфичесих изменениях осадочных пород, а в последний период истории благодаря хозяйственной деятельности человека, активно разрабатывающего и использующего осадочные геологические породы (полезные ископаемые); атмосфера, океан и осадочные породы – долговременные резервуары биогенных элементов

· Биологический круговорот характеризуется следующими показателями

1. Ёмкость биологического круговорота – количество химических элементов, находящихся одновременно в составе живого вещества

2. Скорость биологического круговорота – количество живого вещества, образующегося и разлагающегося в единицу времени

q Скорость биологических круговоротов на суше составляет годы и десятки лет, а в водных экосистемах – несколько дней или недель

· Различают круговороты газового типа с резервуаром неорганических соединений в атмосфере или океанах (N₂, О₂, СО₂, Н₂О) и круговороты осадочного типа с резервуарами в земной коре (Са, Fe, Р, S, Mn, Si и др.)

· Следствием биотического круговорота биосферы является выполнение живым веществом геохимических функций: газовой, концентрационной, окислительно-восстановительной, биохимической

 

Биогенная миграция атомов (закон биогенной миграции атомов В. И. Вернадского)

Закон биогенной миграции атомов – химические элементы литосферы (земной поверхности) и биосферы непрерывно мигрируют при участии живого вещества с использованием солнечной энергии, образуя более или менее замкнутые циклы (биогеохимические круговороты)

· Закон утверждает биогенное происхождение всей земной поверхности, почвы, природных вод и приземной атмосферы, т. е. живое вещество – самая мощная геологическая и геохимическая сила, действующая на Земле и преобразующая её сферы

· За всё время существования биосферы атомы большинства элементов, входящих в её состав, многократно прошли через тела живых организмов, образовали залежи биогенных осадочных пород

· Для биогенной миграции свойственно накопление (концентрация) химических элементов в организмах и высвобождение их в результате минерализации отмершей биомассы (детрита)