Кругообіг речовин в біосфері
Практично кожен школяр знає, що круговорот речовин у біосфері, що супроводжується перетворенням енергії, є основою існування природи і всього, що з нею пов'язано. Дуже схематично цей кругообіг можна представити таким чином. Існуючі в природі живі організми споживають велику кількість мінеральних ресурсів з тієї ж природи, а після своєї смерті, у вигляді різних хімічних елементів, повертаються в ту ж природне середовище, утворюючи, таким чином, кругообіг речовин в біосфері. Цей процес ще називають біогенним процесом, а місцем протікання його виступають атмосфера, літосфера і гідросфера. Циклічний характер і повторюваність явищ перетворення речовин на різних циклах зумовили назву - круговорот.
Практично всі без винятку живі організми беруть участь у цьому круговороті. Наприклад, зелені рослини споживають, що знаходиться в повітрі, вуглекислий газ, мінеральні речовини, а виділяють в навколишнє середовище кисень.
Представники фауни вдихають той самий кисень, який виділяється рослинами, а вживаючи в їжу ці рослини, засвоюють і переробляють органічні речовини. Крім того, після смерті рослин і тварин, їх останки переробляються різними бактеріями з утворенням вуглекислого газу і перетворенням органічних сполук в мінеральні речовини.
Потім кругообіг речовин в біосфері - процес перетворення і переміщення речовин, продовжується в грунті, куди потрапляють ці мінеральні речовини, а потім, у свою чергу, поглинаються рослинним світом. Якщо підвести підсумок цього кругообігу на атомарному рівні, слід досить простий висновок - атоми деяких, самих основних хімічних речовин, роблять безперервний процес міграції не тільки з одного організму в інший, але з одного виду навколишнього середовища в іншій - послідовно будучи присутнім у ґрунті, атмосфері і гідросфері.
Число таких циклів практично нескінченно, наприклад, підраховано, що атмосферний кисень в повному своєму обсязі всього за дві з невеликим тисячі років проходить через живі організми. Таке ж рух здійснює і вуглекислий газ, тільки тут цикл триває значно менше часу - всього 200-300 років. В рамках такого процесу, яким є кругообіг речовин в біосфері, один такий замкнене коло обігу називається біогеохімічним циклом.
Чим же детермінується такий круговорот? На жаль, поки вичерпних, і, найголовніше, повних відповідей на дане питання немає. Можна з достатньою мірою достовірності стверджувати, що однією з причин виступає ресурсна обмеженість нашої планети. Іншим варіантом відповіді може служити опора на вчення великого Вернадського про біосферу, в якому стверджується існування космічного обороту, яким обумовлений не тільки круговорот речовин, але і зміна раціонального змісту світобудови. При цьому визнається, що всі типи кругообігів, наскільки б ми не локалізували їх у часі і просторі, мають одне спільне для всіх їх властивість. Всі вони пов'язані з процесами енергетичного обміну. Спочатку, в якості основи кругообігу, виступає енергія Сонця. Потім вона перетвориться в різні види енергії хімічних і фізичних перетворень, а тому можна говорити і про кругообіг енергетичного потенціалу, укладеного в біосфері. Стійкість процесів енергетичного та біологічного звернення виступає головною умовою нормального і стабільного стану біосфери.
Як вже говорилося, одним з найбільш «активних учасників» кругообігу є вуглець. Присутність цього елемента практично у всіх органічних речовинах цілком логічно пояснює і круговорот вуглецю в біосфері. В процесі фотосинтезу вуглець асимілюється з біосферних зон рослинами і перетворюється у вуглеводи. При диханні живих організмів відбувається зворотний процес, і в результаті в цей кругообіг вуглецю витрачаються його величезні запаси. Основними ж чинниками, які детермінують звернення вуглецю, є дихання і фотосинтез.
Також одним з основних елементів всіх органічних речовин є азот. Його, як необхідний компонент, містять АТФ, білки, нуклеїнові кислоти. Азот міститься, насамперед, в атмосфері, причому його молекулярна формула не дозволяє рослинам безпосередньо використовувати його. Тому рослини споживають азот у вигляді неорганічних речовин. Способи, за допомогою яких азот надходить в землю або воду, бувають різними, тому кругообіг азоту в біосфері досить різноманітний. Наприклад, деяка кількість сполук азоту формується в атмосфері при грозах. З дощем або стоками вони надходять в річки, грунт, озера, звідки потім, засвоюються рослинами.
Як видно, у всіх випадках, живі організми виступають основою формування кругообігу речовин у біосфері.