Круговорот веществ и энергии

Круговорот веществ и энергии

Вещества способны циркулировать в разных блоках биосферы, использоваться повторно и образовывать круговороты. Энергия ведёт себя иначе: она представляет собой постоянный однонаправленный поток. В таких потоках энергия переходит из одной формы в другую до тех пор, пока окончательно не рассеется в космическом пространстве в виде тепла.

Всю биосферу можно рассматривать как единое пространственное образование. Оно поглощает энергию из космоса и направляет её на внутреннюю работу.

Основными потребителями и преобразователями энергии в биосфере выступают живые организмы. Так, продуценты превращают свободную лучистую энергию в химически связанную, а та затем переходит от одних биосферных структур к другим. Каждый такой переход сопровождается превращением энергии в тепло и её рассеиванием в окружающей среде. При передаче от продуцентов к консументам первого порядка эффективность переноса составляет всего 10%.

Перенос энергии от консументов первого порядка ко второму идёт результативнее — около 20%. Завершается поток на редуцентах: благодаря им энергия либо окончательно рассеивается в виде тепла, либо аккумулируется в мёртвой органике.

Круговороты веществ в биосфере

В биосфере выделяют несколько типов круговоротов веществ:

• большой биологический — его отличает преимущественно горизонтальное направление. Происходит он исключительно между сушей и морем (характерный пример — круговорот воды);
• малый биологический — миграция веществ в нём идёт преимущественно по вертикали, между растениями и почвой;
• химический — миграцию веществ здесь определяют два тесно связанных и противостоящих друг другу процесса. С одной стороны, зелёные растения синтезируют живое вещество из элементов неживой природы за счёт солнечной энергии. С другой — происходит минерализация детрита, при которой энергия выделяется.

Биосферные геохимические процессы

Земная кора насчитывает более 100 химических элементов. Однако в атмосфере взаимодействуют лишь шесть из них: водород (H), кислород (O), азот (N), углерод (C), фосфор (P) и сера (S). Получается, что в биосферных геохимических процессах участвуют самые реакционноспособные элементы. Первые четыре из них формируют практически всю массу наземных растений, а это около 99% всего живого вещества на Земле.

Биосферные биохимические процессы

Биохимические циклы ежегодно приводят в движение порядка 500 млрд тонн вещества. Главной движущей силой здесь служат процессы фотосинтеза. Помимо C, H, O и N, организмы используют зольные элементы (Ca, K и другие), а также макроэлементы (Zn, Mo и прочие). Их круговорот на планете обеспечивается циклическим превращением веществ и изменением потоков энергии — за счёт совместного действия биотической и абиотической трансформации живого вещества.

Вывод

Итак, круговорот веществ в биосфере осуществляют не сами вещества, а лишь определённые элементы. Именно они участвуют в процессах, которые протекают в различных слоях атмо-, гидро- и литосферы.