Техногенна

Біогенна

Повітряна

Водна

Механічна

БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ ЕЛЕМЕНТІВ

ЛЕКЦІЯ

План викладення матеріалу:

Загальні закономірності біогеохімічних циклів.

Параметри кругообігу елементів.

1. Процес міграції є головним механізмом в результаті якого хімічні елементи включаються як до великого кругообігу, так і до малого біологічного кругообігу. Розрізняють п’ять видів міграції елементів.

Як раніше відмічалося, до появлення життя на Землі протікали лише геохімічні процеси трансформування мінералів, гірських порід, а основним джерелом енергії була енергія Сонця. Міграція елементів була геохімічним зв’язувальним ланцюгом, що з’єднувала літосферу, гідросферу та атмосферу до єдиного циклу кругообігу елементів.

Великий геологічний кругообіг – це циклічний процес сумісного і взаємообумовленого перетворення та переміщення речовин у природі, характерний для всіх геосфер, що складається з процесів кругообігу окремих хімічних елементів, води, газів, інших речовин.

Ці процеси неповністю зворотні, тому що відбувається розсіювання речовини, зміна його складу, концентрація та деконцентрація. Геологічний кругообіг має абіотичний характер. Тривалість його існування – близько 4 млрд. років. Потужність великого кругообігу речовин в атмосфері, гідросфері та літосфері оцінюється в 2*10¹⁶ т/рік. Після появи життя кругообіг речовин відбувається при обов’язковій участі живої речовини (закон Вернадського).

Рис.26. Загальна схема великого геологічного кругообігу речовин.

Малий біологічний кругообіг – сукупність процесів утворення, відмирання і розкладення живої речовини, що обумовлює кругообіг хімічних елементів у системі середовище-жива речовина-середовище.

Зараз обидва кругообіги протікають одночасно та тісно зв’язані між собою. Завдяки взаємодії різних груп організмів між собою та з геохімічним середовищем в екосистемах виникає характерна кожному виду ландшафтів структура біомаси, тип потоку енергії, формуються біогеохімічні трофічні ланцюги. Малий біологічний кругообіг відбувається на рівні екосистеми та у часі він представляє собою зачинений цикл.

Малий кругообіг часто називають біогеохімічним циклом – циклічне, поетапне перетворення речовин та зміна потоків енергії з просторовим масоперенесенням, якездійснюється за рахунок сумісної дії біотичної та абіотичної трансформації речовин. До біогеохімічного циклу включаються практично всі хімічні елементи і перш за все ті, які приймають участь у будові живої речовини (біогенні елементи). Тривалість біогеохімічного циклу може вимірюватися добами (для мікроорганізмів), роками (для рослинності і тварин), сотнями років (для рослинних асоціацій, біоценозів). В результаті біогеохімічного циклу відбувається перенесення елементів з гірських порід до ґрунтів, рослин та тварин. На відміну від геологічного циклу біологічний є повним, тому що близько 90-98% хімічних елементів повертаються до кругообігу. Це забезпечує біогеохімічному циклу стійкість у часі, рівновагу і гармонічність взаємодії організмів з геохімічним середовищем. Тобто збереження циклічності – це умова існування біосфери.

Виділяють три рівні біогеохімічних кругообігів речовин: 1) біогеохімічний цикл на рівні мікробних популяцій; 2) на рівні нижчих безхребетних організмів ґрунтів та водойм; 3) на рівні лісових і трав’яних біогеоценозів.

Слід ще раз згадати, що у лісових біогеоценозах захоплюється найбільша кількість елементів до кругообігу, проте його інтенсивність невелика в зв’язку з виключенням частини елементів з кругообігу та їх акумуляції у тканинах деревинної рослинності. У трав’яних екосистемах відбувається швидкий кругообіг елементів, велика частина елементів включається до циклу та практично повністю повертається до ґрунту щорічно.

В біогеохімічних циклах приймають участь три компоненти:

1. жива речовина;

2. біогенна речовина (гумус);

3. біокосна речовина.

Рис.27. Компоненти біологічного кругообігу речовин та їх взаємозв’язок.

При кругообігу елементу можна виділити дві частини: резервний фонд – до якого входять речовини, що повільно рухаються (абіотичний компонент), обмінний фонд – речовини, що швидко обмінюються між організмами та оточуючим середовищем. Між резервним та обмінним фондами існує динамічна рівновага.

З точки зору існування біосфери можливо поділити біогеохімічні цикли на наступні типи:

- кругообіг речовин у газовій фазі з резервним фондом в атмосфері або гідросфері;

- кругообіг речовин у осадковій фазі з резервним фондом у літосфері (залізо, фосфор). Він слабо саморегулюється і легко порушується на відміну від газоподібних речовин.

- кругообіг води.

Дата добавления: 2014-10-23