Биохимические кругообороты вещества

 

С потоками энергии тесно связаны потоки вещества. За счет процессов миграции химических элементов все геосферы Земли связаны единственным циклом кругооборота этих элементов. Кругооборот, движущей силой которого являются тектонические процессы и солнечная энергия, получил название большого (геологического) кругооборота.

Мощность большого кругооборота приблизительно

Возникновение жизни на Земле способствовало появлению новой формы миграции химических элементов – биогенной. На большой (геологический) кругооборот наложился малый (биогенный) кругооборот вещества. В малом кругообороте перемещаются, в основном, углерод () и фосфор (). Оба кругооборота протекают в настоящий момент одновременно и тесно связаны между собой.

Живые организмы, в биосфере инициирующие кругооборот веществ и приводящие к возникновению биогеохимических циклов. Биохимические циклы – это циклическое перемещение биогенных элементов: углерода, кислорода, водорода, азота, серы, фосфора, кальция, калия и др., от данного компонента биосферы к другим так, что на определенных участках этого кругооборота они входят в состав живого вещества.

Перемещение вещества в биохимических циклах одновременно обеспечивает жизнедеятельность живых организмов.

Главными оценочными параметрами эффективности и направления работы биогеохимического цикла является количество биомассы, ее элементарный состав и активное функционирование живых организмов.

Химические элементы, которые принимают участие в строительстве живого вещества и необходимые для его синтеза получили название биогенных.

Состав абиотической части нашей планеты приблизительно таков: Fe»36%, O2» 25%, Si» 23%, Mg» 10%, S» 3%, Ni» 2%, другие» 15%. Состав биомассы совсем другой: O2» 70%, C» 15%, H» 11%, другие» 4%.

Принцип цикличности в превращениях и перемещениях вещества в биосфере является основополагающим. Хранение цикличности - условие существования биосферы.

Центральное место в биосфере занимают биохимические циклы: углерода, воды, азота, и фосфора. Эти циклы в наибольшей мере испытали трансформацию при формировании техносферы и агросферы, и изучение их стало важной задачей экологии.

Стабильность биосферы

 

Биосфера выступает как чрезвычайно сложная экосистема, которая работает в стационарном режиме на основе саморегуляции всех составляющих ее частей и процессов. Стабильность биосферы основана на высоком уровне разнообразия живых организмов, отдельные группы которых выполняют разные функции, которые обеспечивают определенную скорость фиксации солнечной энергии и биогенной миграции атомов.

В нормальном состоянии любой экосистеме и биосфере в целом свойственно стойкое состояние, которое имеет название гомеостаз, который характеризуется динамическим равновесием между рождаемостью и смертностью, потреблением и освобождением вещества и энергии. Отдельные экосистемы, а следовательно, и биосфера, постоянно поддаются внешнему влиянию, которое пытается вывести их из равновесия. Если это влияние не слишком большое, тогда в ходе экологического дублирования, нарушенные связки заменяются другими и процесс передачи вещества и энергии продолжается.

В соответствии с законом внутреннего динамического равновесия - вещество, энергия и информация, в целом взаимозависимые и любое изменение одного из этих показателей вызывает изменение всех других показателей, причем эти изменения происходят в направлении, которые обеспечивают сохранность общей суммы материально энергетических и динамических качеств системы, то есть ее стойкость. Согласно принципа Ле-Шателье любые внешние влияния, которые выводят систему из состояния равновесия, вызывают в этой системе процессы, которые пытаются ослабить внешнее влияние и повернуть систему в начальное равновесное состояние.

Таким образом, отдельные экосистемы и биосфера в целом противостоят влияниям, которые пытаются нарушить их стабильность.