5.2.   КРУГОВОРОТ БИОГЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В БИОСФЕРЕ

Живые организмы построены из большого количества химических элементов (рис. 5.1).

Подпись:  

Рис. 5.1. Средний состав живого вещества, % от сырой массы /6/
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