Живые организмы построены из большого количества химических элементов (рис. 5.1).
Круговорот веществ – многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидро- и литосфере. В зависимости от движущей силы условно выделяют круговороты: геологический (большой) круговорот веществ, биологический (геохимический или малый) круговорот веществ и антропогенный круговорот (обмен) веществ.
Геологический (большой) круговорот веществ – процессы образования и разрушения различных форм рельефа в результате геологических процессов при участии
энергии Солнца (горообразование, выветривание горных пород, подъем новых материков). Геологический круговорот протекает без участия живых организмов и охватывает обширные области за пределами биосферы.
Биологический (геохимический или малый) круговорот веществ совершается в пределах биосферы. Его движущей силой является деятельность живых организмов, а главным источником энергии круговорота является солнечная радиация. Интенсивность биологического круговорота, в первую очередь, определяется температурой окружающей среды и количеством воды (в тропиках скорость круговорота выше, чем в тундре).
Движущей силой антропогенного круговорота (обмена) веществ является человеческая деятельность. Хозяйственная деятельность человека приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению природной среды, что обусловливает незамкнутость антропогенного круговорота (обмена) веществ.
Живое вещество стремится так преобразовать среду обитания, чтобы необходимые жизни элементы (биогенные = жизнеродные) всегда были в доступной (растворимой) форме в нужном месте и нужном количестве. Эти элементы должны как можно дольше циркулировать в экосистемных циклах, не возвращаясь в исходное геохимическое состояние. При этом живое вещество постоянно накапливает, перемещает и видоизменяет различные химические вещества в огромных масштабах. Из всех химических элементов наиболее важными для организмов являются (табл. 5.2): C, O, H, N, S, P.
Таблица 5.2 Биогенные элементы и их роль для живых организмов /6/
Элемент |
Символ |
Роль в клетке |
Углерод |
С |
Входит в состав органических веществ |
Водород |
Н |
Входят в состав воды и органических веществ |
Кислород |
О |
Входят в состав воды и органических веществ |
Азот |
N |
Входят в состав белков и нуклеиновых кислот |
Фтор |
F |
Входит в состав эмали зубов |
Фосфор |
Р |
Входит в состав липидов, АТФ, нуклеиновых кислот |
Сера |
S |
Входит в состав белков и многих других биологически активных веществ |
Натрий |
Na |
Главный внеклеточный положительный ион |
Магний |
Mg |
Активизирует работу многих ферментов; входит в состав хлорофилла |
Хлор |
Cl |
Cl- – преобладающий отрицательный ион в организме |
Бор |
В |
Необходим некоторым растениям |
Калий |
К |
Преобладающий внутриклеточный положительный ион |
Кальций |
Са |
Основной компонент костей; активизирует сокращение мышечных волокон, проведение импульса и т.д. |
Йод |
I |
Входит в состав гормонов щитовидной железы |
Железо |
Fe |
Входит в состав многих органических веществ (гемоглобин, цитохромы) |
Кобальт |
Со |
Входит в состав витамина B-I2 |
Медь |
Сu |
Входит в состав некоторых ферментов |
Цинк |
Zn |
Входит в состав некоторых ферментов |
Марганец |
Мn |
Входит в состав некоторых ферментов |