Круговороты веществ и энергии в биосфере

Главные, непременные условия существования биосферы — солнечная энергия и круговорот веществ. Что понимается под круговоротом веществ в природе? Процесс миграции и превращения веществ, который имеет циклический характер.

Круговорот химических элементов

1.     Зеленые растения берут из окружающей их среды воду, углекислый газ, минеральные соли. Вовне они выделяют кислород.

2.     Животные кислород поглощают в процессе дыхания. Они питаются растениями, усваивая синтезированные теми, органические вещества. В окружающую среду животные выделяют углекислый газ и остатки пищи, которые не полностью переварились.

3.     Бактерии и грибы разлагают растения и умерших животных, в процессе чего также образуется углекислый газ, а вещества органические превращаются в минеральные. Затем они из почвы и воды вновь усваиваются растениями.

4.     Мы видим огромный, безостановочный круговорот, в котором химические элементы мигрируют из одного организма в другой, из почвы, воздуха и воды в организмы, из них — обратно в окружающую среду. Атмосферный кислород сквозь живое вещество биосферы проходит полностью за 2 тысячелетия, углекислый газ циркулирует гораздо быстрее, за 2–3 века, а вот вода намного медленнее, за 2 миллиона лет.

Описанное нами круговое движение химических элементов по путям, которые можно условно считать замкнутыми, получил название биогеохимический цикл. Почему происходит циркуляция? Запас химических элементов на Земле не бесконечен. Для обеспечения вечного (во всяком случае, на миллиарды лет) существования жизни, химические элементы вынуждены «бегать» по кругу. И индивидуальный круговорот любого химического элемента — это частичка общего планетарного круговорота веществ.

Два типа круговорота веществ

1.     Большой (геологический) — обмен веществ, который идет между океаном и сушей и осуществляется водой.

2.     Малый (биологический) — обмен химическими элементами, идущий между земными организмами и компонентами биосферы: литосферой, гидросферой и атмосферой.

Движение энергии

Непрерывный энергетический поток идет через биогеоценозы (структурные единицы биосферы). В них энергия преобразуется, а вот говорить о круговороте энергии неверно. Круговорота энергии не бывает, она расходуется в процессе жизнедеятельности организмов, переходит из одной формы в следующую, превращается в тепло — и исходит в окружающую среду, рассеиваясь в ней. Метафорически круговорот веществ и текущая энергия в земной биосфере напоминают вращающееся колесо мельницы (круговорот веществ) в быстрых струях воды (поток энергии, движущийся в одном направлении).