Переход различных элементов и соединений из одного состояния в другое происходит со времён образования Земли. Этот процесс не останавливается ни на секунду. Его называют круговоротом веществ в биосфере. Все физические, биологические и химические видоизменения являются повторяющимися.
Понятие и краткое описание
Если говорить кратко, круговорот веществ в биосфере — это переход каких-либо элементов от одного участника пищевой цепи к другому. Движущей силой выступает энергия Солнца. Для нормального функционирования всех живых организмов на Земле необходимы непрерывные процессы обмена соединений, которые важны для биосферы. Нарушение схемы круговорота может разрушить экосистему.
Большинство веществ, содержащихся в земной коре, воде и воздухе, играют важную роль и в работе живых организмов. Различие заключается лишь в сложности химических цепочек. В жизнедеятельности бактерий, грибов, растений и животных участвуют:
- водород;
- железо;
- азот;
- углерод;
- кислород;
- фосфор;
- сера и др.
Все процессы на планете связаны между собой. Поддержание жизни обеспечивается непрерывным круговоротом биологических и геологических соединений.
Солнце является главным энергетическим источником оборота элементов. Благодаря ему живые существа активизируются и распределяют различные вещества между микроорганизмами, растениями и животными, включаясь в пищевую цепочку.
Циклическое перераспределение осуществляется по закону сохранения энергии. Она не исчезает, а превращается в другую форму. Её функции меняются. Процесс круговорота выглядит следующим образом:
- Химические элементы попадают в организм с пищей.
- Выделяются обратно в окружающую среду.
- Через некоторое время приобщаются автотрофами к биосфере.
Так вещества переходят из одного состояния в другое большое количество раз, выполняя свои функции повторно. Такой процесс относится к замкнутым.
Структура геологического цикла
Геологический цикл ещё называется круговоротом воды, так как она всё время перемещается между океаном и сушей. Это достаточно сложный процесс. Он включается в себя:
- Испарение.
- Передвижение жидкости с помощью ветра.
- Формирование облаков.
- Выпадение осадков в виде дождя, снега и града.
- Сток жидкости в Мировой океан подземными или поверхностными путями.
Материки сейчас расположены гораздо выше уровня моря, из-за чего постепенно вся вода возвращается в океан. Во время этого процесса жидкость вымывает из пород минеральные вещества, которые в итоге оседают в море. За полный цикл вода выполняет такую работу:
- Разрушает твёрдые породы.
- Постепенно вымывает и растворяет минералы.
- Переносит их в океан.
Земная кора постоянно движется. Отдельные участки материков плавно опускаются, другие — поднимаются. Вместе с ними выходят на поверхность вещества, которые накопились за тысячи лет в водоёмах.
Малый круговорот и его отличия
Малый цикл представлен обменом веществ внутри биосферы. Также в него входят компоненты из гидросферы, атмосферы и литосферы. В этом круговороте участвуют:
- консументы;
- продуценты;
- редуценты;
- энергия и полезные вещества.
Продуценты способны преобразовывать неорганические компоненты в органику. Консументы занимаются модификацией более сложных соединений. Редуценты обеспечивают синтез специальных химических элементов, которые разлагают сложные органические компоненты на простые неорганические. В итоге снова становятся частью нового цикла.
Биологический круговорот — это перемещение полезных веществ и различных химических элементов между живыми организмами. Весь процесс разделяют на несколько этапов:
- Все животные, растения и микроорганизмы вбирают в себя различные атомы из атмосферы, литосферы и гидросферы.
- В их телах проходят все необходимые для обеспечения жизни реакции.
- Впитанные элементы после распада снова попадают в окружающую среду, откуда организмы опять их получают.
Жизнь на планете таким образом существует уже сотни миллионов лет. Если произойдут даже незначительные изменения в структуре или количестве какого-либо элемента, это сильно повлияет на весь биологический цикл.
В мире всё взаимосвязано. Благодаря этому обеспечивается слаженное существование организмов на всех уровнях. Большой и малый циклы функционируют совместно. Но всё же их структура отличается. Из-за этого учёные выделили характерные особенности оборотов:
- Длительность. Малый круг может происходить от одного года до ста лет. Большой круг длится тысячи лет.
- Составляющие компоненты. Все уровни земной коры задействованы в геологическом цикле. При малом круге взаимодействие происходит только между организмами.
- Движущая сила. Основной большого круговорота является вода. В малом круге это продукты жизнедеятельности живых существ.
Взаимодействие составных частей обеспечивает слаженное взаимодействие всех структур на Земле. При этом баланс сохраняется в течение миллионов лет.
Основные экосистемы
Экосистемой называется природный комплекс, который образовался совокупностью организмов, проживающих в нём, и средой их обитания. Они являются отдельными частями, которые вместе обеспечивают цикличность изменения биосферы.
Во время развития экосистемы проходят через большое количество биохимических кругов. Если цикл разомкнутый, одна система может слиться с другой. Самые распространённые экосистемы в средних широтах:
- луг;
- озеро;
- болото.
На лугу произрастают цветы, трава и другие небольшие растения, которые выступают в роли продуцентов. Насекомые поедают растительность и пыльцу, а сами являются пищей для птиц и грызунов. После смерти животных их тела разлагают редуценты, чьи продукты деятельности станут составными продуцентов.
У каждого озера есть отдельная экосистема. В качестве продуцента здесь выступает ряска и планктон. Кроме переработки органических веществ, они ещё восполняют кислород в воде. Консументами являются подводные растения, личинки, головастики и растениеядные рыбы. После них идут хищники и птицы. Редуценты питаются их останками, расщепляя органику на составные элементы.
Болото образуется, когда озеро начинает зарастать из-за несбалансированности количества консументов и редуцентов. Возле берегов разрастается мох. После его появления начинается круговорот в экосистеме болота. Подо мхом образуется бескислородный и холодный слой воды, где микроорганизмы неспособны нормально существовать. Обитатели болот живут в торфяной подушке, которая образуется на дне. Её толщина может достигать 5−7 метров. Через некоторое время на этом месте появляется лес.
Также существует техногенный круговорот. Он отличается от биотического своей не замкнутостью. Это плохо отражается на различных организмах биосферы. Например, в техногенном цикле скорость уменьшения количества воды намного выше. Это касается и других элементов.
