Цикли на водата, въглерода, азота, фосфора и сярата
Цикли на водата, въглерода, азота, фосфора и сярата.
Влагата, изпарена от повърхността на океана, кондензира в атмосферата и пада като валежи на сушата или обратно в океана. Когато удари сушата, той се връща в океана под формата на повърхностен и подземен отток.
Основната му функция: формирането на природни условия на нашата планета.
Всяка година в кръговрата на водата на Земята участват повече от 5000 хил. km3 вода. Като се вземе предвид транспирацията на водата от растенията и нейното усвояване в биогеохимичния цикъл, цялото количество вода на Земята се разпада и се възстановява за 2 милиона години
В цикъла на въглерода, по-точно неговата най-мобилна форма - въглероден диоксид - неговото движение по трофичните вериги е ясно проследено: производители, улавящи въглерод в състава на въглеродния диоксид по време на фотосинтезата, потребители - абсорбиращи въглерод в състава на органични вещества, които изграждат телата на производителите и потребителите от по-нисък ред, разлагащи - връщащи въглерод обратно в цикъла.
Скоростта на оборот на въглеродния диоксид е около 300 години.
В океаните трофичната верига: производители (фитопланктон) - потребители (зоопланктон, риба) - разлагащи (микроорганизми) - се усложнява от факта, че част от въглерода на мъртъв организъм, потъващ на дъното, "напуска" в седиментни скали и участва не в биологичния, а в геологичния цикъл на материята.
Основният резервоар на биологично свързан въглерод са горите (съдържащи до 500 милиарда тона), което е 2/3 от запасите му в атмосферата. Човешката намеса в кръговрата на въглерода води до увеличаване на съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата.
Скоростта на оборот на кислорода е 2 хиляди години. През това време целият кислород в атмосферата преминава през живитевещество.
Основният източник на кислород са зелените растения. Всяка година те произвеждат 53 * 109 t кислород на сушата и 414 * 109 t в океаните.
Процесът на обмен на кислород в биосферата е сложен, тъй като той се съдържа в много химични съединения.
Основните консуматори на кислород са животните, почвените организми и растенията, които го използват в процеса на дишане. Понастоящем 23% от кислорода, произведен в процеса на фотосинтеза, се изразходва за промишлени и битови нужди и потреблението на кислород непрекъснато нараства. Това е един от глобалните проблеми.
Обхваща всички области на биосферата. Запасите от азот в атмосферата са неизчерпаеми (78%), но усвояването му от растенията е ограничено, т.к. те усвояват азота само под формата на съединения с въглерод и кислород. Усвояването на азот от въздуха може да бъде азотфиксиращи нодулни бактерии, които са симбионти на бобови растения и живеят в нодули върху корените на последните.
Редуктори (деструктори) - почвени бактерии - постепенно разграждат белтъчните вещества на мъртвите организми и ги превръщат в амониеви съединения, нитрати и нитрити. Част от нитратите попадат в подземните води по време на цикъла, замърсявайки ги. Азотът под формата на нитрати и нитрити може да бъде усвоен от растенията и транспортиран през хранителната верига.
Азотът се връща в атмосферата заедно с газовете, отделени по време на гниенето.
Ролята на бактериите в цикъла на азота е такава, че според някои учени, ако 12-те вида бактерии, участващи в трансформациите на азота, бъдат унищожени, животът на Земята ще спре.
Цикъл на сяра и фосфор.
Не по-малко важни са циклите на сярата и фосфора, но те са по-малко съвършени, т.к. по-голямата част от тези елементи се съдържат в резервния фонд на земната кора, в недостъпен фонд. Това са типични седиментнибиогеохимични цикли. Такива цикли са много зависими от външни влияния и лесно се нарушават, тъй като част от веществото се отстранява от цикъла. Връщането на веществата в циркулацията е възможно само в резултат на геоложки процеси или чрез извличане на биофилни компоненти от живата материя.
Фосфорътсе съдържа в скали, образувани в минали геоложки епохи. Той може да попадне в биогеохимичния кръговрат в случай на издигане на тези скали от дълбините на земната кора до повърхността на земята в зоната на изветряне. Ерозионните процеси го пренасят в морето под формата на апатит.
Общият цикъл на фосфора може да бъде разделен на две части: водна и сухоземна.
Във водните екосистеми се усвоява от планктон и се предава по трофичната верига на консументи от трети ред - морски птици. Техните екскременти (гуано) отново навлизат в морето и влизат в кръвообращението или се натрупват на брега и след това се отмиват в морето с валежи. От умиращите животни фосфорът отчасти влиза в трофичния цикъл в цикъла, а отчасти скелетите достигат големи дълбочини и съдържащият се в тях фосфор отново навлиза в седиментните скали.
Сяратасъщо има основен резервен фонд в утайките и почвата, но за разлика от фосфора, той също има резервен фонд в атмосферата. В обменния фонд се извършват трансформации на сяра по време на живота на организмите, някои от които са окислители, други са редуциращи агенти.
В скалите сярата се среща под формата на сулфиди (FeS2 и др.), В разтвори под формата на йон (SO42-), в газообразна фаза под формата на сероводород (H2S) или серен диоксид (SO2). В някои микроорганизми сярата се натрупва в чиста форма (S2) и когато те умрат, на дъното на моретата се образуват отлагания от чиста естествена сяра.
В морската среда сулфатните йони са основните наличниформата на сярата, която се възстановява от автотрофите и се включва в състава на аминокиселините.
В сухоземните екосистеми сярата се връща в почвата, когато растенията умират, улавяна е от микроорганизми, които я редуцират до сероводород. Други микроорганизми и самото излагане на кислород водят до окисляване на тези продукти. Получените сулфати се разтварят и се абсорбират от растенията от порите на почвата - така цикълът продължава.
Цикълът на сярата може да бъде нарушен от човешка намеса. Това се дължи на изгарянето на изкопаеми горива – въглища. Серният диоксид (SO2) нарушава процесите на фотосинтеза и води до смърт на растителността.
Биогеохимичните цикли се нарушават лесно от хората. В процеса на добив и използване на полезни изкопаеми, замърсяване на природните води в резултат на стопанска дейност, хората влияят върху циклите, превръщайки ги от циклични в ациклични. Защитата на природните ресурси трябва да бъде насочена по-специално към запазване на цикличния характер на биогеохимичните процеси. Това е необходимо условие за поддържане на хомеостазата на планетата.