Кругообіг речовин в природі

Кругообіг речовин в природі являє собою сукупність повторюваних процесів перетворення або переміщення речовин, що має більш-менш виражений циклічний характер.

Почнемо з круговороту води. Це складний геофізичний процес, основними ланками якого є: випаровування води, перенесення її парів повітряними потоками, утворення хмар і випадання опадів, поверхневий і підземний стік вод в океан.

У цей геологічний круговорот води вбудовується біологічний (або биотический) круговорот. Рослини всмоктують воду з грунту, а потім випаровують її. Частина поглиненої рослинами води йде на побудову органічних речовин, які, окислюючись, знову утворюють воду. Будь-який живий організм поглинає і виділяє воду, використовуючи при цьому енергію, отриману зеленими рослинами від сонячного світла. Таким чином, саме яку випромінює у вигляді світла енергія Сонця "обертає колесо" кругообігу води, і не тільки води, а й усіх інших речовин.

Розглянемо кругообіг азоту. Азот Землі знаходиться в основному в її атмосфері. Деякі мікроорганізми, як вільноживучі (наприклад, ціанобактерії, азотобактер), так і симбіотичні (наприклад, бульбочкові бактерії бобових), здатні поглинати азот з повітря і фіксувати його в своєму тілі у вигляді азотовмісних органічних сполук, перетворювати молекулярний азот в аміак, добре засвоюваний рослинами . З рослин азот у складі органічних сполук надходить в організми тварин та інших гетеротрофів.

У кінцевих ланках харчових ланцюгів органічні речовини, що потрапили в грунт при розкладанні трупів і з виділеннями організмів, служать їжею для бактерій і грибів. Певні групи ґрунтових мікроорганізмів (деструктори) розкладають органічні речовини до неорганічних, які можуть засвоюватися зеленими рослинами. Так, органічні сполуки азоту перетворюються в грунті в аміак, який знову може бути засвоєний рослинами. Грунтові бактерії-хемосинтетики окислюють аміак до нітритів і нітратів, які надходять з водою в рослини і там відновлюються до аміаку. Є в грунті і мікроорганізми, що перетворюють аміак в молекулярний азот, який надходить в атмосферу.

У місцях, де випадає мало опадів, нітрати, що утворюються з гуано - посліду колоніальних птахів, що харчуються живе в океані рибою, накопичуються у вигляді покладів селітри (наприклад, в Чилі). Знову в круговорот азоту її повертає людина, використовуючи селітру для удобрення полів.

Людина все активніше втручається в кругообіг речовин. Наприклад, здійснюється синтез сотень мільйонів тонн азотних добрив, але за своєю інтенсивністю промислова фіксація азоту атмосфери поступається біологічної і пов`язана з отруєнням навколишнього середовища: надлишки азотних добрив атмосферні опади змивають з полів в річки.

Так вони потрапляють у воду, споживану людиною. Виявилося, що нітрати не безпечні для людини - їх надлишок сприяє утворенню злоякісних пухлин. Крім того, синтез азотних добрив вимагає великих витрат енергії. Тому вчені інтенсивно вивчають механізм біологічної фіксації атмосферного азоту, щоб розробити більш ефективні шляхи забезпечення рослин азотом.

Джерелом фосфору біосфери є в основному апатити, зустрічаються в багатьох гірських породах. Організми витягають його з грунтів і водних розчинів, включаючи в численні фосфорсодержащие органічні сполуки. Із загибеллю організмів він повертається в грунт і мули морів, де може концентруватися у вигляді відкладень (гуано, відкладення кісток риб і т. Д.). Оскільки більшість грунтів містить недостатню кількість фосфору, внесення фосфорних добрив дуже важливо для отримання високих врожаїв сільськогосподарських культур.

Так само можна описати круговорот багатьох інших елементів. Кожен з них має свої особливості, але важливо підкреслити, що енергія для будь-якого кругообігу, в кінцевому рахунку, надходить від Сонця.

Кругообіг речовин складний, і елемент "тече" від з`єднання до з`єднання не по одному руслу, а по декількох, які розгалужуються і знову зливаються, причому кругообіг різних елементів взаємопов`язані.

Біологічний круговорот лише частина геологічного, але його швидкість в сотні тисяч і мільйони разів більше, оскільки все біологічні перетворення катализируются ферментами, які в сотні тисяч і мільйони разів активніше неорганічних каталізаторів.

Інша особливість біологічного кругообігу - це дуже сильне концентрування біологічно важливих хімічних елементів, наприклад фосфору, а іноді навіть рідкоземельних (наприклад, ітрію в хвощах).

Біологічний круговорот циклічний, тому що харчові ланцюги мають замкнутий характер. Це забезпечило можливість тривалого існування життя на Землі, оскільки в іншому випадку найбагатші запаси будь-якої речовини були б швидко вичерпані.

Через активного втручання людини в процеси, що відбуваються в природі, виникла проблема її охорони.

Джерело: Енциклопедичний словник юного біолога. Укладач Аспиз М. Е. Видавництво "Педагогіка", Москва, 1985