Циркуляція хімічних елементів (речовин) в біосфері називається биогеохимическими циклами.
Обмін хімічних елементів між живими організмами і неорганічної середовищем називають біогеохімічним кругообігом. або біогеохімічним циклом.
Живі організми відіграють у цих процесах вирішальну роль.
Необхідні для життя елементи умовно називають біогенними (вони дають життя) елементами, або поживними речовинами. Розрізняють дві групи поживних речовин:
- До макротрофним речовин відносяться елементи, які складають хімічну основу тканин живих організмів. Це вуглець, водень, кисень, азот, фосфор, калій, кальцій, магній, сірка.
- Мікротрофние речовини включають в себе елементи і їх з'єднання, також необхідні для існування живих систем, але в виключно малих кількостях. Такі речовини часто називають мікроелементами. Це залізо, марганець, мідь, цинк, бор, натрій, молібден, хлор, ванадій і кобальт. Нестача мікроелементів може чинити сильний вплив на живі організми (зокрема, обмежувати зростання рослин), так само як і нестача біогенних елементів.
Біогенні елементи завдяки участі в кругообігу можуть використовуватися неодноразово. Запаси біогенних елементів непостійні: деяка їх частина пов'язана і входить до складу живої біомаси, що знижує кількість, що залишається в середовищі екосистеми. І якби рослини і інші організми в кінцевому рахунку не розкладалися, запас поживних речовин вичерпався б і життя на Землі припинилася. Звідси можна зробити висновок, що активність гетеротрофних організмів, в першу чергу редуцентов, - вирішальний фактор підтримки кругообігу біогенних елементів і збереження життя.
Биогеохимический цикл вуглецю
Розглянемо биогеохимический цикл вуглецю. Природним джерелом вуглецю, використовуваного рослинами для синтезу органічної речовини, служить вуглекислий газ, що входить до складу атмосфери або знаходиться в розчиненому стані в воді. Основні ланки кругообігу вуглецю показані на малюнку.
В процесі фотосинтезу вуглекислий газ перетворюється рослинами в органічну речовину, що служить їжею тваринам.
Дихання, бродіння і згоряння палива повертають вуглекислий газ в атмосферу.
Запаси вуглецю в атмосфері оцінюються в 700 млрд т, а в гідросфері - в 50 000 млрд т. Згідно з розрахунками, за рік в результаті фотосинтезу приріст рослинної маси на суші і в воді дорівнює відповідно 50 і 180 млрд т.
Биогеохимический цикл азоту
Циркуляція біогенних елементів зазвичай супроводжується їх хімічними перетвореннями. Нітратний азот, наприклад, може перетворюватися в білковий, потім переходити в сечовину, перетворюватися в аміак і знову синтезуватися в нітратну форму під впливом мікроорганізмів. В біохімічному циклі азоту діють різні механізми, як біологічні, так і хімічні. Схема циркуляції азоту в біосфері представлена на малюнку.
Биогеохимический цикл фосфору
Одним з найбільш простих циклів є цикл фосфору. Основні запаси фосфору містять різні гірські породи, які поступово (в результаті руйнування та ерозії) віддають свої фосфати наземним екосистемам. Фосфати споживають рослини і використовують їх для синтезу органічних речовин. При розкладанні трупів тварин мікроорганізмами фосфати повертаються в ґрунт і потім знову використовуються рослинами. Крім цього частина фосфатів виноситься з струмом води в море. Це забезпечує розвиток фітопланктону і всіх харчових ланцюгів за участю фосфору. Частина фосфору, що міститься в морській воді, може знову повернутися на сушу у вигляді гуано - екскрементів морських птахів. Там, де вони утворюють великі колонії, гуано добувають як дуже цінне добриво.
Деякі організми можуть грати виключно важливу роль в круговороті фосфору. Молюски, наприклад, фільтруючи воду і витягуючи звідти дрібні організми, їх залишки, захоплюють і утримують велику кількість фосфору. Незважаючи на те що роль молюсків в харчових ланцюгах прибережних морських співтовариств невелика (вони не утворюють щільних скупчень з високою біомасою, їх харчова цінність невисока), ці організми мають першорядне значення як фактор, що дозволяє зберегти родючість тієї зони моря, де вони мешкають. Популяції молюсків подібні природним акумуляторів, тільки замість електроенергії вони накопичують і утримують фосфор, необхідний для підтримки життя в прибережних зонах морів. Інакше кажучи, популяція цих організмів важливіша для екосистеми як "посередник" в обміні речовиною між живою і неживою природою (співтовариством і біотопом).
Цей приклад - хороша ілюстрація того, що цінність виду в природі не завжди залежить від таких показників, як його велика кількість або сировинні якості. Ця цінність може проявлятися лише побічно і не завжди виявляється при поверхневому дослідженні.
Каменський А. А. Кріксунов Е.А. Пасічник В.В. Біологія. 9 клас // ДРОФА
Каменський А. А. Кріксунов Е.А. Пасічник В.В. Біологія. Загальна біологія (базовий рівень) 10-11 клас // ДРОФА