Природний кругообіг

У кругообігу речовин беруть участь усі живі організми , що поглинають із зовнішнього середовища одні речовини і виділяють в неї інші . Так , рослини споживають із зовнішнього середовища вуглекислий газ , воду і мінеральні солі і виділяють в неї кисень.Тварини вдихають виділений рослинами кисень ; поїдаючи рослини , засвоюють синтезовані з води і вуглекислого газу органічні речовини і виділяють вуглекислий газ і неперетравлені залишки їжі. При розкладанні бактеріями і грибами відмерлих рослин і тварин утворюється додаткова кількість вуглекислого газу , а органічні речовини перетворюються на мінеральні , які потрапляють у грунт або водойми і знову засвоюються рослинами. Таким чином , хімічні елементи постійно здійснюють міграцію з одного організму в інший , з грунту , атмосфери та гідросфери — в живі організми , а з них — у середу їх проживання. Ці процеси повторюються нескінченне число разів , а підтримує весь процес сонячна енергія. Завдяки фотосинтезу зелених рослин , які є свого роду « сонячними батареями ». Весь атмосферний кисень проходить через живу речовину за 2 тис. років , весь вуглекислий газ — за 200-300 років.
Безперервна циркуляція хімічних елементів в біосфері за більш-менш замкнутим шляхах називається біогеохімічним циклом. Необхідність такої циркуляції пояснюється обмеженістю їх запасів на планеті. Щоб забезпечити безперервність життя , хімічні елементи повинні здійснювати рух по колу. Кругообіг кожного хімічного елемента є частиною загального грандіозного кругообігу речовин на Землі , тобто всі кругообіги тісно пов'язані між собою.
Кругообіг речовин , як і всі відбуваються в природі процеси , вимагає постійного припливу енергії. Основою біогенного круговороту , що забезпечує існування життя , є сонячна енергія . Ув'язнена в органічних речовинах енергія, що передається по щаблях харчового ланцюга , зменшується , тому що значна її частина надходить в навколишнє середовище у вигляді тепла або ж витрачається на здійснення процесів життєдіяльності (наприклад , м'язова робота , рух крові у тварин , пересування розчинів мінеральних і органічних речовин , транс аспірацій у рослин ) . Тому через структурні одиниці біосфери — біогеоценози — здійснюється безперервний потік енергії і її перетворення . Таким чином , біосфера може бути стійкою лише за умови постійного кругообігу речовин і припливу сонячної енергії.
Кругообіг води . Вода — найпоширеніша речовина в біосфері . Основні її запаси ( близько 95 % ) зосереджені у вигляді солено- гіркої води морів і океанів. Решта води — прісні . Води льодовиків і вічних снігів (тобто вода в твердому стані) і підземні води разом складають понад 97 % усіх запасів прісної води. Лише незначна частина прісних вод укладена в озерах , річках , болотах і атмосфері ( у вигляді водяної пари ) .
Вода випаровується з поверхні морів і океанів і переноситься від них повітряними потоками на різні відстані. Велика частина води, що випарувалася повертається у вигляді дощу в океан , а менша — на сушу. З суші вода у вигляді водяної пари втрачається також внаслідок процесів випаровування з її поверхні і транспірації рослинами. Вода переноситься в атмосферу і у вигляді опадів повертається на сушу або в океан. Одночасно з континентів в моря й океани надходить річковий стік води.
Як бачимо , основу глобального кругообігу води в біосфері забезпечують фізичні процеси, що відбуваються за участю Світового океану. Роль живої речовини в ньому , здавалося б , невелика. Однак на континентах маса води , що випаровується рослинами і поверхнею грунту , грає головну роль у кругообігу води. Маса води , транспіріруемая рослинним покривом , досить істотна. Так , 1 га лісу випаровує приблизно 20 — 50 т води на добу. Роль рослинного покриву полягає також в утриманні води шляхом уповільнення її стоку , у підтриманні сталості рівня грунтових вод та ін У результаті такі зони суші функціонують як би на власному замкнутому водному балансі .
Кругообіг вуглецю. Вуглець — обов'язковий хімічний елемент органічних речовин. Величезна роль у круговороті вуглецю належить зеленим рослинам. У процесі фотосинтезу вуглекислий газ атмосфери та гідросфери асимілюється наземними і водними рослинами , а також ціанобактеріями і перетворюється на вуглеводи. У процесі ж дихання всіх живих організмів відбувається зворотний процес: вуглець органічних сполук перетворюється на вуглекислий газ ( рис. 7.4) . У результаті щорічно в круговорот втягуються багато десятки мільярдів тонн вуглецю. Таким чином , два фундаментальних біологічних процесу — фотосинтез і дихання обумовлюють циркуляцію вуглецю в біосфері .
Ще одним потужним споживачем вуглецю є морські організми . Вони використовують сполуки вуглецю для побудови раковин , скелетних утворень . Із залишків відмерлих морських організмів на дні морів і океанів утворені потужні відкладення вапняків.
Цикл звернення вуглецю не повністю замкнутий. Вуглець може виходити з кругообігу на досить тривалий термін у вигляді покладів кам'яного вугілля , вапняків , торфів , сапропелів , гумусу та ін
Відрегульований кругообіг вуглецю порушує людина в ході інтенсивної господарської діяльності . За рахунок спалювання величезної кількості викопного палива вміст вуглекислого газу в атмосфері за минуле сторіччя зросла на 25 %.