Время, достаточное для полного оборота вещества

Вещество	Время (годы)
Углекислый газ атмосферы (через фотосинтез)
Кислород атмосферы (через фотосинтез)
Вода океана (путём испарения)	10^6
Азот атмосферы (путём окисления электрическими разрядами, фотохимическим путём и биологической фиксацией)	10^8
Вещество континентов (путём денудации — выветривания)	10^8

В круговороте веществ участвуют химические элементы и соединения, более сложные ассоциации вещества и организмы. Процессы изменения вещества могут носить преимущественно характер механического перемещения, физико-химического превращения, ещё более сложного биологического преобразования или носить смешанный характер.

Малый биологический (биогеохимический) круговорот веществ происходит в системе почва – живые организмы. Биогеохимический круговорот веществ включает биологические и абиотические (химические) процессы трансформации и миграции веществ и энергии. В его основе лежит продукционный процесс образования органического вещества зелёными растениями, которые извлекают элементы питания из почвы, а углекислый газ из атмосферного воздуха. Возвращаясь в почву с опадом и после отмирания живых организмов, элементы питания могут включаться в абиотические процессы и затем вновь поглощаться растениями. Иногда учёные разделяют понятия и определения малого биологического и биогеохимического круговоротов веществ,объясняя это наличием в биогеохимическом круговороте как биологических, так и абиотических (химических) процессов. Однако трудно представить малый биологический круговорот веществ без абиотических реакций растворения, гидролиза, окисления и др. В то же время, учитывая не замкнутость круговоротов, малый биологический круговорот можно представить как часть биогеохимического круговорота.

Как в большом геологическом, так и в биогеохимическом круговоротах веществ, одна из ведущих ролей принадлежит влагообороту (круговороту воды). Подавляющее большинство биогеохимических процессов и абиотических реакций происходит в водной среде. Биогеохимический круговорот веществ является составной частью большого геологического круговорота.

Изучением круговоротов веществ занимались многие русские учёные. В.И. Вернадский выделил геохимическую группу так называемых циклических химических элементов. К ним относят практически все широко распространённые и многие редкие химические элементы, например углерод, кислород, азот, фосфор, серу, кальций, хлор, медь, железо, йод. Из цикличных химических элементов особенно важную роль в биогенном цикле играют углерод, азот, фосфор, сера.

Круговорот углерода. Углерод – основной биогенный элемент, играющий важнейшую роль в образовании живого вещества биосферы. Углекислый газ из атмосферы в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелёными растениями, ассимилируется и превращается в разнообразные и многочисленные органические соединения растений. Растительные организмы, особенно низшие микроорганизмы, морской фитопланктон, благодаря исключительной скорости размножения продуцируют в год около 1,5·10¹¹ тоннуглерода в виде органической массы, что соответствует 5,86·10²⁰Дж (1,4·10²⁰кал)энергии. Растения частично поедаются животными (при этом образуются более или менее сложные пищевые цепи). В конечном счёте, органическое вещество в результате дыхания организмов, разложения их трупов, процессов брожения, гниения и горения превращается в углекислый газ или отлагается в виде сапропеля, гумуса, торфа, которые, в свою очередь, дают начало многим каустобиолитам – каменным углям, нефти, горючим газам. В процессах распада органических веществ, их минерализации огромную роль играют бактерии (например, гнилостные), а также многие грибы (например, плесневые).

Дата добавления: 2014-01-20