Біогеохімічні кругообіги речовини в біосфері

Для постійного існування біосфери, для запобігання припи-нення розвитку життя на Землі у природі повинні постійно від-буватись безперервні процеси перетворення її живої речовини.

Біологічний кругообіг, як було розглянуто вже раніше (§11) - це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які проті-кають у біосфері. Причина кругообігу - обмеженість елементів, з яких будується тіло організмів.

У біосфері відбувається постійний кругообіг активних елемен-тів, які переходять від організму до організму, у неживу природу

і знову до організму. Елементи, які вивільняються мікроорганіз-мами при гнитті, надходять у ґрунт і атмосферу, знову включа-ються в кругообіг речовин біосфери, поглинаючись живими орга­нізмами. Весь цей процес і буде біогенною міграцією атомів. Для біогенної міграції характерним є накопичення хімічних елементів у живих організмах, а також їх вивільнення у результаті розкладу мертвих організмів. Біогенна міграція викликається трьома проце­сами: обміном речовин в організмах; ростом; розмноженням.

Визначення біогенної міграції хімічних елементів, яка викли-кана силами життя, дав B.I. Вернадський (Закон біогенної міграції атомів). Біогенна міграція є частиною загальної мігра-ції хімічних елементів біосфери. Головною геохімічною особ-ливістю живої речовини є те, що вона пропускаючи через себе атоми хімічних елементів земної кори, гідросфери та атмосфери, здійснює у процесі життєдіяльності їх закономірну диференці-ацію. Завершуючи свій життєвий цикл, організми повертають природі все, що взяли в неї протягом життя.

В.І.Вернадський підрахував, що за час існування на Землі біос­фери було створено 3,5∙10i9 т біомаси, що майже в 2 рази переви-щує масу всієї земної кори, яка становить 2,1∙10i9 т. Робота, що виконується живою речовиною, за Вернадським, може бути оці-нена за формулою:

Е = PV2 / 2,

де Р - маса організмів,

V - швидкість розтікання біомаси (розмноження організмів).

ЦІКАВО

Жива речовина значно прискорила й змінила кругообіги різних речовин - води, кисню, азоту, вуглекислого газу тощо. Сучасний склад атмосфери створений завдяки діяльності живої речо-вини. Обмін повітря між всіма широтами й півкулями Землі відбувається в середньому за 2 роки. Активно переміщується течіями океанічна вода. Вся прісна вода стікає в океан за 14 діб, у льодовиках вода оновлюється за 15 ООО років.

Жива речовина активно регулює геохімічну міграцію атомів. Завдяки йому зберігається стабільність біосфери і здійс­нюється еволюція як живих організмів, так і всієї біосфери в цілому. Цей особливий вид стану рівноваги, що постійно змі­нюється, В.І. Вернадський називав динамічною рівновагою (гомеостаз). Для геосфер, не охоплених життям, характерна стійка динамічна рівновага. В біосфері динамічна рівновага не стійка. Це означає, що біосфера розвивається в процесі діяльності, самовдосконалюється, все більш повно, активно і в більшому масштабі накопичує, трансформує енергію, ускладнює свою організацію, збагачується інформацією.

Великий (геологічний) кругообіг. Вивержені глибинні породи мантійного походження (базальти) тектонічними про-цесами виводяться з надр Землі в біосферу. Під впливом соняч-ної енергії й живої речовини вони вивітрюються, переносяться, відкладаються, перетворюючись у різноманітні осадові породи, де запасається сонячна енергія (з вивержених мінералів утворю-ються глини, а вулканічні гази - СО, NH3 - переходять у вугілля та нафту).

Потім за рахунок тектонічних рухів осадові породи потрапля-ють у зони високих тисків та температур (а також радіоактив-ного розпаду й гравітаційної диференціації) і перетворюються в гранітні породи з більш високим рівнем енергії, ніж в осадо-вих порід. Кристалізовані вивержені породи знову за рахунок висхідних тектонічних рухів потрапляють у біосферу. Таким чином, цикл завершується, але вже на новому рівні, бо з вихід-них базальтів утворилися вивержені породи гранітного складу.

В порівнянні з тривалістю існування біосфери людина існує надзвичайно короткий час. Проте, за цей короткий промі-жок часу кругообіг речовин у біосфері змінився радикально. В.І. Вернадський підрахував, що в античні часи люди використо-вували лише 18 хімічних елементів, у XVIII ст. - 29, у XIX ст. - 62,

а тепер використовуються 89 елементів, що є в земній корі, крім того одержані такі, яких у природі зовсім немає (плутоній, техне-цій тощо).

14.4.