Круговорот веществ и элементов — основа устойчивости экосистем

Все химические элементы в природе циркулируют одновременно в биотическом и геологическом абиотическом циклах, которые называются биогеохимическими циклами. Так происходит глобальный круговорот веществ, в котором участвуют жизненно важные для организмов биогенные элементы — кислород, азот, углерод, сера, фосфор, металлы (кальций, магний, цинк, медь и др.). В биогеохимические циклы включаются также техногенные вещества органического и неорганического происхождения (см. подпараграф 2.1.1).

Наиболее важные биогеохимические циклы можно разделить на две группы:

• • круговорот газов, в которых атмосфера служит главным резервуаром элементов углерода С, азота N и воды Н₂0;
• • круговорот осадочных элементов (осадочный цикл), входящих в состав осадочной породы — фосфора Р, серы S.

Эти круговороты отличаются природой и скоростью протекающих процессов, так как в транзитной среде атмосферы быстрее протекают массообменные процессы и практически отсутствуют биологические.

Круговорот осадочных элементов происходит в результате следующих процессов: эрозии и осадкообразования, вулканической деятельности и горообразования, а также биологических процессов. Интенсивность этих процессов может быть различной и зависит от климатических условий, в первую очередь от температуры и влажности. Например, в тропических лесах особенно интенсивен биологический круговорот, на севере круговорот элементов питания тормозится физическими факторами и роль биотических факторов сравнительно невелика. Поскольку осадочные циклы протекают в основном в жидких и твердых средах, то роль живых организмов в биогеохимических циклах наиболее велика в круговоротах углерода С и серы S. Особенности этих циклов будут рассмотрены далее.

Для выполнения задач охраны и защиты окружающей среды необходимо также учитывать особенности биогеохимических циклов металлов и их соединений: ртути Hg, свинца РЬ, стронция ⁹⁰Sr (аналог Са) и цезия ¹³⁷Cs (аналог К), а также биоцидов, циркулирующих по пищевым цепям и способных к кумуляции тканями и органами живых организмов (см. подпараграф 2.1.2, табл. 2.1).