Экология

Кругооборот веществ на нашей планете заключается в неоднократном участии веществ в процессах, происходящих в атмосфере, гидросфере, литосфере и в том числе в тех их пластах, которые входят в состав биосферы. можно выделить два основных кругооборота веществ: большой (геологический) и малый (биологический, или биотический), охватывающий Землю. Геологический (большой) кругооборот - это обмен веществами между сушей и Мировым океаном. Прежде всего, происходит глобальная циркуляция воды, т.е. сначала выпадение атмосферных осадков, потом поверхностный и подземный сток, инфильтрация, выпаривание и наконец, конденсация; потом снова выпадают осадки. На кругооборот воды тратится почти треть всей солнечной энергии, которая поступает в Землю. Вместе с водой двигаются огромные массы раскрытых в ней химических веществ, которые в океане оседают на дно в виде делювиальных отложений или осадка. Вода - основной элемент, необходимый для жизни. Количественно это наиболее распространенная неорганическая составляющая живой материи. Например, у человека вода занимает 70 % массы тела, у грибов - 80 %, в некоторых видов медуз - 98 %. Гидросфера охватывает около 75 % поверхности земного шара (363 млн км2). Припускают, что суммарное выпаривание уравновешивается выпадением осадков. Из океана испаряется больше воды, чем попадается у него с осадками; на суше наоборот, меньше. Так называемые лишние осадки суши попадаются в ледники, пополняют грунтовые воды и наконец, оказываются в озерах и реках, возвращая постепенно со стоком в океан. Итак, кругооборот воды между океаном и сушей является обязательным условием обмена веществ между органической и неорганической природой. Обмен воздуха между всеми широтами и обеими полушариями Земли происходит в среднем за два года. Активно перемещается течениями океаническая вода, в океане нет таких зон, где бы она продолжительное время находилась в застойном состоянии. Вся пресная вода суши стекает в океан за 14 суток, в ледниках вода обновляет за 15 тыс. лет. Большой кругооборот веществ не является замкнутым: определенное количество веществ изымается из кругооборота и сохраняется в осадочных породах в виде известняков, торфа, нефти и других пород и минералов. Этим обеспечивается поступательное развитие земной коры и биосферы. Согласно концепции большого кругооборота веществ и энергии в биосфере, изверженные глубинные породи мантийного происхождения (например, базальты) тектоническими процессами выводятся из недр Земли в биосферу. Под влиянием солнечной энергии и живого вещества они выветриваются, переносятся, снова откладываются, превращаясь при этом на разнообразные осадочные породы. В осадочных породах концентрируется и запасается солнечная энергия (например, из изверженных минералов образовываются глины, а вулканические газы переходят у уголь, нефть). Кристаллизованные изверженные породы снова за счет восходящих тектонических движений попадаются в биосферу. Таким образом цикл завершается, но уже на новому уровне, поскольку из исходных базальтов образовались изверженные породи гранитного состава. Итак, большой кругооборот веществ и энергии в биосфере можно также определить как эволюцию земной коры от океанического типа (базальтовой) к материковому типу (гранитной). Для биосферы в целом, как и для земной коры, характерные ритмичность и цикличность развития, которое оказывается во всем: в процессах магматизма, образования осадочных пород, изменениях климата и др. Наиболее ритмическое, поступательное развитие присуще живым организмам. Установленные ритмы и циклы разной продолжительности: от 11- летнего, обусловленного солнечной активностью, к мегациклу в 180-240 млн лет, который совпадает с Галактическим годом, т.е. временами оборота Земли вместе с Солнечной системой вокруг центра Галактики. При этом имеет место не просто повторения процессов, а их поступательное развитие. Малым, или биологическим, кругооборотом веществ называют обмен химическими элементами между живыми организмами и безжизненными компонентами биосферы - атмосферой, гидросферой и литосферой. Другими словами, это два стороны единого процесса - образование живого вещества и его распадание. Этот кругооборот характеризуется тем, что сначала живое вещество заряжается энергией, а потом в процессе расписания органических решеток энергия возвращает в окружающую среду. Биологический кругооборот - это циркуляция веществ между почвами, растениями, животными и микроорганизмами. Данная циркуляция происходит в такой последовательности: сначала минеральные вещества и энергия поглощаются из окружающей среды и включаются в состав растительных организмов, потом от растений через трофические цепи они переходят в организмы животных и других консументов и дальше через звено редуцентов возвращают назад в грунт или атмосферу.