Круговорот веществ в биосфере

Круговорот веществ в биосфере — это непрерывное движение и превращение химических элементов между живыми организмами и компонентами неживой природы: атмосферой, гидросферой и литосферой. В ходе этих процессов вещества многократно используются живыми организмами, не исчезая и не создаваясь заново, а переходя из одной формы в другую.

Идея ведущей роли живых организмов в круговороте веществ была обоснована выдающимся учёным Владимир Вернадский, который показал, что жизнь является мощной геологической силой, изменяющей облик Земли.

Участники круговорота веществ

В круговороте веществ участвуют все живые организмы, которые условно делят на три группы:

• Продуценты — зелёные растения, водоросли и цианобактерии. Они создают органические вещества из неорганических (CO₂, воды, минеральных солей) в процессе фотосинтеза.

• Консументы — животные и человек, потребляющие готовые органические вещества.

• Редуценты — бактерии и грибы, разлагающие мёртвые остатки организмов и отходы жизнедеятельности до простых неорганических соединений.

Редуценты играют ключевую роль, так как замыкают круговорот, возвращая вещества в окружающую среду.

Круговорот углерода

Углерод — основной элемент органических веществ. Его круговорот начинается с поглощения углекислого газа растениями при фотосинтезе. Далее углерод по цепям питания переходит к животным. При дыхании, разложении органических остатков и сжигании топлива углерод снова возвращается в атмосферу в виде CO₂. Часть углерода накапливается в осадочных породах и ископаемом топливе, но со временем также вовлекается в круговорот.

Круговорот азота

Азот необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот. Большая его часть находится в атмосфере, но в недоступной для растений форме.

• Азотфиксирующие бактерии связывают атмосферный азот.

• Растения усваивают соединения азота из почвы.

• Животные получают азот с пищей.

• После отмирания организмов бактерии возвращают азот в почву и атмосферу.

Таким образом, микроорганизмы обеспечивают непрерывность азотного круговорота.

Круговорот воды

Круговорот воды объединяет все оболочки Земли. Вода испаряется с поверхности океанов, водоёмов и растений, затем выпадает в виде осадков. Часть воды поглощается живыми организмами, часть стекает в реки и океаны, а часть просачивается в почву. Без этого круговорота жизнь на планете была бы невозможна.

Связь круговорота веществ и энергии

Вещества в биосфере совершают замкнутые циклы, а энергия движется в одном направлении — от Солнца к продуцентам, затем к консументам и редуцентам, постепенно рассеиваясь в виде тепла. Поэтому постоянный приток солнечной энергии является необходимым условием существования биосферы.

Значение круговорота веществ

Круговороты веществ:

• поддерживают устойчивость биосферы;

• обеспечивают постоянство химического состава среды;

• связывают живую и неживую природу;

• делают возможным существование жизни на Земле в течение миллиардов лет.

Влияние человека

Деятельность человека способна нарушать естественные круговороты: вырубка лесов, промышленное загрязнение, сжигание ископаемого топлива изменяют содержание углерода, азота и воды в биосфере. Поэтому важной задачей современного общества является сохранение природных процессов и разумное природопользование.

Вывод: круговорот веществ — фундаментальный процесс биосферы, обеспечивающий её целостность и устойчивость. Понимание этих процессов помогает осознать ответственность человека за сохранение жизни на Земле.