Табиғатта заттар (биогеохимиялық) айналым

Экожүйедегі органикалық заттектердің синтезі мен ыдырауына сүйенген биогенді элементтердің айналымын заттектердің биоталык, айналымы деп атайды. Биогенді элементтерден басқа биоталық айналымға биотаға өте қажетті минералды және әртүрлі көптеген қосылыстар да тартылады. Сондықтан, тіршілікпен тығыз байланысты, негізінен көміртек, су, азот, фосфор, күкірт және биогенді катиондар сияқты химиялық заттектердің алмасу циклдерінен тұратын биологиялық (биоталық) айналымның бөлігін биогеохимиялык, айналым деп атайды.

Биосферадағы тепе-теңдік жағдайдың сақталуында биоталық айналымның ғаламшарлық дәрежедегі тұйықтылығы өте маңызды рөл атқарады. Биосфераның үздіксіз жаңарып отыратын экологиялық жүйелеріне қайталанып кіретін заттардың, энергиялар мен ақпараттардың уақыт пен кеңістікте әркелкі болып заңды циклдық қайта бөлінуі үздіксіз жүретін процесс. Тікелей жөне керісінше жүретін процестердің заттектер өнімі Σ q_1-2 • Σ q_2-1 тең болса, онда айналым толық тұйықталған болып саналады. Егерде қандай бір процестерде жанама өсуі немесе кемуі («тұйықтылықтың ақаулығы») Δq бақыланса, онда айналымның тұйықтылығы б келесі қатынаспен көрсетіледі:

б = (q – Δ q) / q

Ал айналымның тұйықсыздану шамасы төменгі формула арқылы анықталады:

б = 1 – б = Δ q / q.

Бұл шамаларды басқаша жолмен де табуға болады, ол үшін тепе-теңдіктің сақталатын мерзімі (Т) мен қалпына келу процесі толық тоқталғанда заттек массаларының сарқылатын уақытын салыстыру арқылы (Δ Т) бағалау қолданылады.

Көміртек айналымы. Көмірсулардың, майлардың, белоктардың, нуклеин қышқылдарының (ДНҚ, РНҚ) және тіршілікке қажет басқа да органикалық қосылыстардың негізгі «құрылыс материалдарына» жататын көміртек биоталық айналымның негізгі қатысушысы болып табылады. Көміртектің ғаламшарлық айналымы 1 суретте көрсетілген.

Осы кезеңде биосферадағы көміртектің жалпы массасы шамамен 4000 Гт. Оның 1000 Гт биомасса үлесіне жатады. Биосферадағы жылдық нетто-биоөнімнің мөлшері көміртекпен есептегенде 90-100 Гт. Осы мөлшерде көміртек дем алу және ыдырау (деструкция) процестерінде де бөлініп отырады. Сонымен, көміртекпен есептегенде биосфера биомассасынын жаңару мерзімі 10 жылды құрайды.