Колообіг речовин в природі – це взаємопов’язані біологічні, хімічні, фізіологічні процеси руху і видозміни сполук, які мають повторюваний характер.
Зміст статті
Біогенні елементи
Для сприятливого функціонування всієї біосфери і безперервності її процесів, всередині неї повинні постійно здійснюватися обміни біогенних речовин, всі елементи яких важливі для життя як такої. В організми живих істот входять ті ж складові, що і в повітря, воду, грунт і мінерали. Відмінність тільки в тому, що молекули неживої природи прості і однотипні, а живі організми складаються з безлічі атомів різних типів.
До біогенних відносяться всі елементи з таблиці Менделєєва, але особливо важливі наступні:
- водень
- кисень
- сірка
- фосфор
- вуглець
- азот
- залізо
Важливо! Всі процеси на планеті взаємопов’язані, і основною умовою існування життя на планеті є безперервний оборот біогеохімічних речовин.
Виникнення колообіг
Активність живої речовини і енергетичні потоки Сонця виступають рушійними силами цього процесу. Вони перерозподіляють, концентрують і переміщують величезну кількість життєво необхідних речовин між рослинами, їх кореневими системами і всіма істотами на планеті.
Важливо! Енергія укладена в хімічних зв’язках органічних речовин, яка поглинена продуцентом, внаслідок чого вона циркулює в круговороті.
Виникає циклічний оборот енергії тому, що діє закон її збереження. Вона не зникає безслідно, а витрачається для життя біосфери Землі, переходячи з одного стану в інший.
Всі хімічні складові навколишнього середовища проходять багаторазово приблизно такий шлях:
- Переходять у вигляді їжі від організму до організму;
- Виділяються в навколишній світ;
- Знову долучаються автотрофами в процеси життєдіяльності організмів.
З’являється колообіг, і так речовини рухаються багаторазово. Всі біологічні процеси нагадують безперервне циклічне обертання лопатей вітряка, де лопаті – це колообіг речовин, а вітер – потік енергії, який проходить через всю екосистему.
Структура природного циклу
Все життя на планеті підпорядковується законам одного глобального колообіг, який можна розділити на дві основні складові. Вони відрізняються структурами і характером протікають в них процесах. Розрізняють такі основні цикли:
- Великий або геологічний
- Малий або біологічний
Геологічний
Цей вид ще зветься колообіг води в природі, де рідина постійно циркулює між сушею і океаном. Це – складний геологічний процес і основними його елементами є:
- Випаровування вологи;
- Її пересування з повітряними потоками в стані пари;
- Формування хмар;
- Опади;
- Підземний і поверхневий стік води в Світовий океан.
Всі ланки колообіг мають однотипний характер, за винятком опадів. Випадаючи, вони розподіляються за трьома категоріями:
По поверхні земної кори. Стік наповнює материкові водойми, чиї води стікаються в океани. Ця вода містить в собі розчинені хімічні елементи, частинки грунту і гумусу.
Важливо! Унаслідок неконтрольованої вирубки лісів і безвідповідальної діяльності людини щодо ресурсів Землі, кількість вод поверхневого стоку зростає з кожним роком. Це стало причиною багатьох екологічних відхилень.
Осідає у верхніх шарах земної кори. Вода вбирається і зберігається на деякий час в грунтах для живлення рослин. Через деякий час, перероблена в процесі фотосинтезу, вона переходить в атмосферу в пароподібному стані.
Проникає в більш глибокі шари кори і утворює підземні води. Потрапляючи в глибини Землі і заповнюючи її тріщини, вода вимиває розчинені мінеральні речовини і доставляє їх в океан.
Материки на даний момент знаходяться значно вище рівня моря, тому рано чи пізно вся волога з території суші потрапляє в його води. При цьому, в літосфері Землі відбувається перетворення і винос речовин, які, осідаючи в океані, наповнюють його осадовими породами. Здійснюючи повний цикл, вода проробляє певну роботу по шляху:
- Руйнує тверді породи;
- Розчиняє мінеральні речовини;
- Доставляє видозмінені частинки в океан.
Кора Землі перебуває в постійному русі. Одні ділянки материкових плит, опускаючись, заливаються водами океанів. Інші – піднімаються, і ті речовини, що утворилися і накопичилися в водоймах за довгі роки, виявляються на поверхні. Є припущення, що через сотні тисяч років кора рушить у зворотному напрямку. Це буде свідченням того, що великий геологічний цикл завершено і почався новий.
Важливо! Великий цикл колообіг ніколи не повторюється в точності, як попередній, і проходить по спіралі, а не по колу.
Малий
Він являє собою обмін корисними речовинами в межах всієї біосфери Землі з компонентами речовин з літосфери, атмосфери і гідросфери. Цей цикл вміщує в себе такі складові:
- Продуценти
- Консументи
- Запас енергії і корисних речовин
- Редуценти
Продуценти перетворять прості неорганічні речовини в складні органічні сполуки. Консументи модифікують більш складні речовини. Редуценти виділяють хімічні елементи, які утворюють складну органіку і звільнені нею речовини знову включаються в оборот.
Біологічний колообіг – це циркуляція хімічних елементів і корисних речовин між живими організмами і неживою природою. Весь процес можна розділити на такі складові:
- Всі організми вбирають в себе атоми біогенних речовин з гідросфери, літосфери і атмосфери;
- У тілах організмів проходять хімічні реакції за участю цих речовин;
- Після переробки мікроелементи виділяються у вигляді продуктів розпаду в навколишнє середовище;
- Навколишній світ і всі живі організми планети, черпаючи з нього поживні речовини і виділяючи їх назад у вигляді продуктів життєдіяльності, створюють загальну екосистему.
Важливо! Організоване таким чином життя на Землі триває вже мільйони років. Якщо внести навіть незначні зміни в структуру, масу і в вихідний хімічний склад живої речовини, можна незворотно вплинути на весь характер біологічного циклу.
На стійкість екосистеми впливає і колообіг низхідного і Висхідного потоків, де:
Висхідний потік утворюється, завдяки взаємодії навколишнього середовища з рослинами. На цьому етапі створюється первинний продукт.
Спадний потік генерується всіма рівнями екосистеми, які перетворять синтезовану продукцію в неорганічні речовини.
Таким чином, кожна жива субстанція підтримує життя на землі, створюючи колообіг.
Основні відмінності колообігу
Все в світі пов’язано між собою і це забезпечує злагоджену роботу всіх рівнів на планеті. Великий і малий обороти в цьому процесі зливаються і функціонують спільно для підтримки життя на планеті. Однак у них різна структура, і фахівці виділяють характерні особливості:
- Складовими компонентами. У геологічному колообігу беруть участь хімічні речовини з усіх рівнів земної кори. Біологічний – відрізняється взаємодією тільки між біогенними елементами.
- Тривалість. Цикл Малого обороту триває від року до сотні років. Період Великого – тягнеться до сотень тисяч років.
- Рушійна сила. Імпульсом для геологічного колообігу виступає вода, яка “подорожує” між сушею і водоймами. У малому колообіг в цій ролі виступають живі організми, їх продукти життєдіяльності та харчування.
Ось така злагоджена взаємодія всіх елементів на Землі забезпечує гармонійне і збалансоване існування всіх структур на планеті.
Вплив людини
Людина, як істота біологічна, безпосередньо втягнутий в колообіг речовин. Однак йому все важче дотримуватися балансу і кодекс невтручання в основні природні процеси.
Безконтрольно споживаючи ресурси планети, заповнюючи неперероблюваними відходами її атмосферу і біосферу, людина несприятливо впливає на природний колообіг. Таким чином він завдає шкоди собі в першу чергу. Так, надлишки азотних добрив, якими люди щедро посипають грунту, вбираються в глибокі шари грунту і змиваються дощами з полів, потрапляючи у воду.
Так чи інакше, нітрати потрапляють в організм людини через їжу і воду, викликаючи рак і інші збої в процесах життєдіяльності. Необхідно пам’ятати, що все на Землі взаємопов’язано. Для гармонійного і тривалого життя потрібно підтримувати баланс речовин в природі, враховуючи особливості природного колообіг..