В биосфере, как и в каждой экосистеме, постоянно осуществляется круговорот воды, углерода, азота, водорода, кислорода, фосфора, серы и других веществ. В результате этого круговорота веществ происходит непрерывная биогенная миграция элементов: необходимые для жизни растений и животных химические элементы из среды обитания переходят в организм, а затем при разложении организмов эти элементы снова возвращаются в среду, откуда вновь поступают в организм.
Круговорот азота
Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере. Из него состоит около 80 % воздуха, которым мы дышим.
Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в аммиак, который окисляется в азотную кислоту. Последняя образует нитраты — основные азотистые вещества почвы, используемые растениями в процессе роста.
Некоторая часть азота при гниении, сжигании дров, каменного угля, торфа выделяется в атмосферу. Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву. Часть его постепенно выделяется в свободном виде. Потери азота возмещаются за счет молний, при которых образуется некоторое количество оксидов азота, а они в соединении с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты.
Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотфиксирующих бактерий, способных усваивать атмосферный азот. Усваивая азот, бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества. Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота.
Круговорот углерода
Углерод является основным элементом жизни на нашей планете. Он входит в состав растительных и животных организмов, а также содержится в океане, атмосфере и земной коре.
Вся земная жизнь основана на углероде. Каждая молекула живого организма построена на основе углеродного скелета. Атомы углерода постоянно мигрируют из одной части биосферы в другую. На примере круговорота углерода в природе можно проследить в динамике картину жизни на нашей планете.
Основные запасы углерода на Земле находятся в виде содержащегося в атмосфере и растворенного в Мировом океане диоксида углерода, то есть углекислого газа СO2.
Растения поглощают углерод из атмосферы путем фотосинтеза. Животные поедают растения, передавая углерод вверх по пищевой цепи. Когда растения и животные умирают, то они передают углерод обратно земле.
В океане круговорот углерода происходит через физические и биологические процессы. Попадая на поверхность океана, двуокись углерода из атмосферы растворяется в воде. Крошечные морские растения (фитопланктон), используют углекислый газ для фотосинтеза. Фитопланктон является основой морской пищевой цепи. После того как животные поедают растения, они выдыхают в атмосферу углерод и передают его вверх по пищевой цепи. После гибели фитопланктона он может перерабатываться в поверхностных водах или оседать на дно океана. За продолжительное время этот процесс превратил дно океана в богатый резервуар запаса углерода. Холодные течения переносят углерод к поверхности. При нагревании воды углерод освобождается в качестве газа и попадает в атмосферу, продолжая круг.