Малий біологічний кругообіг речовин

Для ґрунтоутворення особливе значення має малий біологічний кругообіг речовин. Він забезпечує цикли біогеохімії. При цьому зольні елементи поглинаються рослинами з грунту. В подальшому вони беруть участь у біохімічних процесах рослин, повертаються знову в грунт після їх відмирання. Частина забирається тваринними організмами і повертається після їх відмирання. Цикли вуглецю, азоту більш складні, вони зачіпають також атмосферу. Частина елементів звільняється, після відмирання повертається у великий геологічний кругообіг через атмосферу і гідросферу.

Антропогенна діяльність змінює хід біологічного кругообігу речовин за рахунок:

- зниження природної біоти і заміни її на культуру сільськогосподарських полів;

- внесення добрив;

- зміни грунтових режимів, тощо.

Інтенсивність біологічного кругообігу речовин (елементів) або його швидкість – це час (вегетаційний період, декілька місяців, діб, хвилин) упродовж якого елемент поглинається живим організмом, трансформується і повертається в середовище.

У формуванні МБК речовин велику роль відіграють живі організми. В першу чергу – мікробні популяції, оскільки біомаса мікробів практично така ж, як біомаса рослин. Але головне не в кількості, а в тій роботі, яку мікроорганізми проводять з мінералізації речовин, особливо у процесах перетворення азоту, сірки, заліза, марганцю. Відмираючи вони звільняють 6-7% від своєї біомаси різних зольних елементів.

Безхребетні організми переробляють органічні рештки у грунтах і трансформують хімічні елементи у водоймищах. Наземні біогеоценози (лісовий, трав’яний) – найважливіший фактор формування біологічного кругообігу речовин. Щорічно на суходолі в процесі фотосинтезу зеленими рослинами залучається 35 млрд. тонн СО₂ з атмосфери; 10 млрд. тонн повертається в атмосферу в результаті дихання; 25 млрд. тонн після відмирання рослин надходить у грунт і використовується для утворення гумусу та його акумуляції.

Біологічний кругообіг речовин складається з циклів окремих елементів.

Цикли азоту. 75% азоту зосереджено в атмосфері в молекулярній формі (N₂). Живі організми (рослини) поглинають азот у вигляді , за участю якого утворюються білки. Після відмирання рослин йде трансформація азотовмісних сполук. Частина азоту використовується рослинами для своєї життєдіяльності, частина іде на утворення гумусу, решта азоту вимивається з грунту. У гумусі азот складає 3-10%. Втрата азоту з грунту веде до забруднення водоймищ.

Цикли вуглецю. СО₂ в атмосфері міститься до 0.03%, найбільше вуглецю в живій речовині до 18%. Він є основою життя. У процесі дихання рослин частина вуглецю повертається в атмосферу. Після відмирання рослин частина вуглецю закріплюється в гумусі, в осадових породах (карбонати), частина повертається в атмосферу. Викиди вуглецю під час спалюваннянафти, газу, вугілля складають від 6 до 10% об’єму біогеохімічного циклу.

Антропогенний вплив веде до зменшення об’єму фотосинтезу і збільшення надходження СО₂ в атмосферу. Існують суттєві відмінності між біологічними кругообігами в природних і антропогенних екосистемах. Встановлено, що за останні сто років чорноземи втратили одну третину своїх гумусових запасів. Головні причини цього:

- інтенсивні прийоми землеробства (меліорація, хімізація, механізація);

- ерозія грунтів.

Живі організми утворюють інтенсивні потоки хімічних елементів,

вони проводять велику геохімічну роботу, беруть участь у процесах вивітрювання і ґрунтоутворення. Грунти є компонентами біосфери і об’єктами дії живої речовини. В гумусному горизонті жива речовина складає 40% маси грунту. Жива речовина в грунті виконує наступні функції:

- газообміну: метаболізм, дихання, обмін СО₂, NH₃, H₂O;

- окиснення: процес вивітрювання суттєво змінює сполуки таких елементів як Mn, C, N, S, P;

- відновлення: денітрифікація, десульфофікація;

- концентрації і акумуляції хімічних елементів із розсіяного стану: карбонати, фосфати;

- синтезу і мінералізації гумусу, гумінових і фульвокислот грунту, грунтового покриву.