Г л а в а 3. Биогеохимические циклы

В экосистемах практически все химические элементы (не только биогенные) циркулируют из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду (рис. 10). В. И. Вернадский назвал эти круговороты биогеохимическими циклами. Их особенности следующее.

– Важнейшими являются круговороты: СО₂, Н₂О, О₂. N и P.

– Большое значение имеют круговороты железа и серы. В современной биосфере их роль уменьшилась, но в эпоху древней жизни оно было велико.

– Биота участвует в круговороте воды, перехватывая влагу корнями и тканями, далее часть воды участвует в биохимических процессах, а большая часть испаряется и возвращается в атмосферу. Круговорот воды объединяет составные части биосферы: биоту, океан, реки, подземные воды, атмосферу и почвы.

– Многие элементы участвуют в процессах метаболизма клетки. Нейтральные или вредные вещества, которые попадают в организм, должны выводиться из него.

Говоря о биогеохимических циклах, следует иметь в виду, что существование биоты возможно только при определенных концентрациях элементов или их соединений. Учитывая стабильность биосферы в течение продолжительного времени, можно предположить, что биогеохимические циклы более или менее замкнуты. Определенный дисбаланс циклов, однако, существует. Огромные массы органического вещества были выведены из оборота и образовали толщи осадочных пород. Это является одной из причини изменения биосферы.

Геохимические процессы, в которых биота не участвует, так же влияют на внешние геосферы. Именно действие геологических факторов компенсирует потерю углекислого газа атмосферой, связанную с захоронением органического вещества в толщах осадочных пород. Таким образом, биогеохимические циклы оказываются тесно связанными с геологическими процессами Земли.

Степень уязвимости циклов определяет скоростью круговорота веществ в биосфере. Биогенное вещество обновляется в среднем за 8 лет. В атмосфере смена углекислого газа происходит примерно за 10 лет, кислорода – более 100 лет. Период фотосинтетического разложения всей воды гидросферы исчисляется в 5–6 млн лет. Отсюда следует, что существование биосферы возможно только при замкнутом круговороте биогенов.

Здесь уместно привести слова Оскорио де Альмейра, главы делегацииБразилии на Генеральной Ассамблее ООН, посвященной окружающей среде (1968 г.):

«Слушая эти ужасные пророчества, разумно задать вопрос: Сколь велика их вероятность и как скоро все это может произойти? …если речь идет о ближайшем десятилетии, необходимо предпринимать какие-либо действия. Если же, однако, мы имеем сто лет, то у нас есть время расширить и углубить наши знания, а значит, сократить риск возможных ошибок при решении данной проблемы. Если же это сотни тысяч или миллионы лет, то давайте забудем об этом».

Следует подчеркнуть, что представление о создании биотой исходной среды обитания заведомо неточно, поскольку среда изначально предшествует обитанию. Однако биота компенсирует неблагоприятные изменения окружающей среды, меняя концентрации в ней биогенов согласно принципу Ле Шателье – Брауна.