КРУГОВОРОТ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В БИОСФЕРЕ

Круговорот веществ представляет собой процессы превраще­ния и перемещения вещества в природе. Это повторяющиеся, вза­имосвязанные физико-химические и биологические процессы.

Круговорот углерода. Среди всех элементов круговорот углерода в наибольшей степени зависит от деятельности живых организмов. Углекислый газ ассимилируется зелеными растениями и бактери­ями-фотосинтетиками и включается в состав органических веществ. В процессе дыхания живых существ в результате сложных цепей преобразования в органических веществах находящийся в них уг­лерод в виде углекислого газа вновь поступает в атмосферу. Угле­кислый газ образуется также при минерализации органического вещества микроорганизмами. В живом веществе процессы ассими­ляции углерода и его выделение при дыхании практически урав­новешены. Только около 1% углерода откладывается в виде тор­фа, т.е. изымается из круговорота. В гидросфере углерод содержит­ся в растворенном виде (углекислый газ, угольная кислота, ионы угольной кислоты). Здесь его запасы значительно больше, чем ватмосфере. Углерод гидросферы также используется живыми орга­низмами в процессе фотосинтеза и для построения известковых скелетов (губки, кишечнополостные, моллюски и т.д.). Между Мировым океаном и гидросферой постоянно происходит обмен углеродом, причем в океане значительное количество углерода изымается из круговорота и откладывается в виде малораствори­мых карбонатов.

В атмосферу углерод поступает также в результате хозяйствен­ной деятельности человека: при сжигании органоминерального топлива — угля, газа, нефти и продуктов ее переработки и т.д. Данные энергетические ресурсы образовались в результате дея­тельности живых организмов в древние геологические эпохи. Энер­гетические ресурсы подразделяются на восполнимые (древесина, торф) и невосполнимые (газ, уголь, нефть).

Огромные запасы углерода содержатся в горных осадочных по­родах — сланцах, карбонатах кальция и магния. Поступление уг­лерода в атмосферу из этих пород зависит от геохимических про­цессов (выветривание, геоморфизм горных пород) и вулканичес­кой деятельности.

Круговорот азота. В газовом составе атмосферы азот составляет около 80%. Атмосферный азот в виде газа не может быть напря­мую использован живыми организмами. Фиксация азота и пере­вод его в соединения, которые поглощаются растениями, осуще­ствляются почвенными азотфиксирующими бактериями. Примером могут служить клубеньковые бактерии, развивающиеся на корнях бобовых растений. Азотфиксирующие бактерии обогащают почву азотом, тем самым повышая ее плодородие. Азот может поступать непосредственно из атмосферы в виде оксида азота, образующе­гося под действием электрических грозовых разрядов. При разло­жении органических остатков под действием микроорганизмов в процессе минерализации выделяется аммиак. Частично аммиак усваивается растениями, но основное его количество переводится в форму нитратов при участии нитрифицирующих бактерий: сна­чала он окисляется до азотистой кислоты, а затем — до азотной. Некоторое количество аммиака уходит в атмосферу, часть аммиа­ка восстанавливается денитрифицирующими бактериями до моле­кулярного азота, также поступающего в атмосферу. Соединения азота накапливаются в глубоководных отложениях и тем самым исключаются из круговорота на сотни лет.