2. Колообіг речовини

Речовина, необхідна для життя може використовуватися багато разів. Ці процеси називаються колообігами речовин або біогеохімічними циклами. Енергія практично для будь-якого колообігу поставляється від Сонця. Механізми, що забезпечують повернення речовин в колообіг, засновані головним чином на біологічних процесах.

У кожному колообізі зручно розрізняти два фонди: резервний фонд - велика маса речовин, які повільно рухаються, в основному в небіологічної сфері; обмінний фонд - менший, але більш активний, для якого характерний швидкий обмін між організмами і оточенням.

Резервний фонд зберігається зазвичай у відносно розсіяному та рухомого вигляді, доступному більшості живих організмів, де б вони не знаходились. Найкращим чином для цих цілей підходить атмосфера и гідросфера, що виконують роль своєрідних буферних зон, які з'єднують між собою різні форми життя. Менш рухомою буферної зоною є ґрунт. Саме з буферних зон отримують багато організмів поживні речовини, ретельно відбираючи їх з усього розмаїття речовин, присутніх в резервному фонді. Продукти життєдіяльності організмів також скидаються в буферні зони, де вони потім більш-менш ретельно перемішуються: ті, що є «відходами» для однієї форми життя, можуть слугувати їжею для іншої форми життя. У першу черга це стосується рослин, які не тільки отримують все, що їм потрібно з атмосфери, ґрунту та води (у випадку водних рослин), але й скидають туди ж тепло, вологу, продукти дихання, відмерлі листя и гілля тощо. У меншій мірі з резервним фондом пов'язані тварини, які в основній своїй масі не здатні синтезувати біоорганіку з розсіяних компонентів резервного фонду й існують за рахунок обмінного фонду, зосередженого головним чином в живій речовині.

Внаслідок сказаного все біогеохімічні цикли прийнято ділити на два основних типи: колообіг газоподібних речовин із резервним фондом в атмосфері або гідросфері (океані) і осадовий цикл із резервним фондом у земній корі.

Частина речовини йде з кругообігу в захоронення (насамперед у безкисневому середовищі), тобто за словами В.І.Вернадського "йдуть в геологію" у вигляді вугілля, торфу, нафти, осадових порід і т.п.

Ми розглянемо тільки колообіг найбільш важливих для життя речовин.

2.1. Колообіг води

Близько третини енергії Сонця. яка надходить на Землю витрачається на приведення в рух колообігу води. Море втрачає через випаровування води більше, ніж отримує з опадами. На суші ситу­ація протилежна. Тобто значна частина опадів, що підтримують екосистеми суші, прихо­дить до нас з моря. Проте чималий внесок у колообіг води вносить і рослинність даної конкретної місце­вості, особливо в областях, що знаходяться в глибині континенту, або ж "екранованих" від моря грядою гір. Справа в тому, що вода, яка надходить у рослини з ґрунту, майже пов­ністю (97-99%) випаровується через листя. Це називається транспірацією. Випаровування охолоджує листя и сприяє руху в рослина біогенних елементів. Одночасного це підтримує локальні колообіги води (згадайте грибні дощі), що дозволяють рослинному світові успіш­но існувати навіть якщо "дощі з моря" досить рідкісні.

Внаслідок діяльності людини кількість лісів на континентах катастрофічно зменшу­ється. Правда ліс не обов'язково втрачає більше вологи в результаті транспірації, ніж трав'я­на рослинність. Проблема в тому, що ліси сприяють утриманню вологи на даній тери­торії. Для агроценозів, що прийшли на зміну лісів, характерно ущільнення і ерозія ґрунтів і збільшення стоку води. Це призвело навіть до того, що в деяких областях з достат­ньою кількістю опадів виникли місцеві пустелі. Особливо великі втрати для ґрунто­вих вод в сильно урбанізованих районах, де великий відсоток водонепроникних покриттів. Все це порушує локальні колообіги води, призводячи до засух і одночасно до повеней в низи­нах річок у періоди дощів, принесених з моря.