Биологический круговорот веществ и поток энергии в биосфере напоминают
вращение мельничного колеса в струе быстротекущей воды.
В биологическом круговороте веществ биосферы выделяют несколько циклов
обращения химических элементов, т.е. путей циркуляции веществ из внешней
среды в организмы и опять во внешнюю среду. В циклах прослеживают
движение жизненно важных – биогенных – элементов например: С, О, Н, N,
P. Биогенные элементы разными путями попеременно переходят из живого
вещества в неорганическую материю, а из нее вновь поступают в живое
вещество и таким образом постоянно входят в состав организмов, участвуя
в их жизнедеятельности.
Все биохимические циклы биосферы не замкнуты. При этом каждый новый цикл
не является точным повторением предыдущего, так как природа не остается
неизменной. Вещества и солнечная энергия вовлекаются в круговорот, но
вместе с тем энергия в виде тепла уходит, рассеиваясь в пространстве,
нередко и органические вещества выходят из круговорота в окружающую
среду, накапливаясь в виде залежей. Поэтому и в отдельных биогеоценозах
и во всей биосфере круговороты не замкнуты, а сама биосфера является
открытой биосистемой
Круговорот углерода в биосфере.
Углерод – один из распространенных элементов на Земле (11-е место);
определяющий все многообразие органических соединений. Источником
углерода служит углекислый газ, находящийся в атмосфере и растворенный в
воде. Захваченный фотосинтезом углерод превращается в сахара, а другими
процессами биосинтеза преобразуется в белки и липиды. Но в процессе
дыхания и при разложении мертвых тел с помощью редуцентов углерод вновь
вступает в круговорот в форме углекислоты. Углерод входит в состав
атмосферы в виде CO2, мела, известняков, мрамора CaCO3, магнезита MgCO3,
доломита, малахита, ископаемых углей, нефти, природного газа и других
полезных ископаемых надолго оставаясь вне круговорота. Но под
воздействием корней растений, животных и деятельности человека
(отопление, промышленность) углерод может быть освобожден и тогда вновь
окажется в круговороте. Простое вещество углерода может существовать в
форме алмаза, графита, карбина, аморфного углерода («древесный уголь»,
«активированный уголь») и фуллерена.
Парниковый эффект
Круговорот углерода совершается по двум циклам: по большому
(геологическому) круговороту, происходящему в течение миллионов лет, и
по малому, биологическому круговороту, связанному с жизнедеятельностью
организмов. Углерод содержится в атмосфере около 23,5 . 1011 т и служит
питанием для растений в процессе фотосинтеза; затем в составе
органического вещества (биомассы) проходит по пищевым цепям. При дыхании
растений, животных и других живых организмов выделяется CO2; таким
образом углерод возвращается в атмосферу.
Часть углерода в мертвой органике переходит в ископаемое топливо
(каменный уголь, торф); в процессе горения углерод в виде CO2
возвращается в атмосферу.