Круговороты веществ в биосфере. Большой (геологический) и малый (биологический) круговороты их роль в почвообразовании

. Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический). ) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму — источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы (рис. 6.7). Символом круговорота веществ является спираль, а не круг.

Солнечная энергия

Магматические породы

Магматические породы

Выветривание, перенос, отложение, окаменение

Кристаллизация

Осадочные породы

Магма

Метаморфизм

Переплавление

Метаморфические породы

. Энергия радиоактивного распада

Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.

Большой круговорот — это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана (на что затрачивается почти половина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана — конденсация водяного пара — выпадение осадков на эту же водную поверхность океана.

Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км3 воды.

Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транс-пирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле, весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн лет (см. рис. 6.10).

Биологический круговорот — ведущий процесс почвообразования. С поселением на горных породах низших растений (микроорганизмов, водорослей, грибов и лишайников) усиливаются процессы выветривания (биологическое выветривание), увеличивается количество водорастворимых соединений, часть которых организм использует для построения своего тела, часть вымывается водой, попадая в большой геологический круговорот веществ.

Из различных водорастворимых соединений, образующихся первоначально, растения усваивают не все элементы, а лишь те, которые нужны им для роста, т. е. избирательно. После отмирания растений на поверхности и в верхней части материнских пород откладываются мертвые органические вещества, которые постепенно накапливаются вместе с содержащимися в них наиболее важными элементами питания, необходимыми для растений.

При разложении и минерализации органических веществ, протекающих одновременно с выветриванием, освобождаются и снова становятся доступными для растений элементы питания, которые целиком или частично усваиваются следующими поколениями живых организмов.

Таким образом, благодаря жизнедеятельности живых организмов на фоне большого геологического круговорота веществ возникает малый биологический круговорот, а вместе с ним — первичное изменение рыхлых горных пород, или первичный процесс почвообразования. При увеличении числа организмов на единице площади все большее количество элементов питания перехватывается ими из геологического круговорота и удерживается в форме живого органического вещества.

Разложение и минерализация органических веществ производятся многочисленными и разнообразными по составу микроорганизмами, освобождающими значительное количество элементов питания. Одновременно под влиянием микроорганизмов происходит синтез новых, свойственных только почвам гумусовых кислот и органических соединений, которые вместе с разложившимися органическими остатками окрашивают верх-пне слои почв в серый, темно-серый, а иногда в черный цвет.

Под воздействием живых организмов и органических кислот происходят глубокие изменения и в минеральной части материнской породы, которая с течением времени разделяется на слои — горизонты, отличающиеся друг от друга как по своим свойствам, так и по внешнему виду. В конечном итоге формируется совершенно новое естественноисторическое тело— почва.

Таким образом, в результате биологического круговорота веществ происходит обмен веществ и энергии между растительными и животными организмами и рыхлой материнской породой, на поверхности и в толще которой при участии микроорганизмов накапливаются, разрушаются и образуются новые органические вещества, происходят глубокие изменения в минеральном составе и свойствах почв, вызывающие в свою очередь изменения условий снабжения растений водой и пищей — в этом сущность почвообразовательного процесса.