Ciclism pe bază de nutrienți. În afară de activitatea organismelor, alte procese afectează suprafața Pământului. Datorită activității vulcanice, cantități semnificative de gaze diferite și particule de căldură vulcanică intră în atmosferă. Ca urmare a proceselor tectonice din zonele de defecte medii oceanice, se formează o nouă crustă tânără și în apropierea marginii continentale scoarța oceanică este scufundată sub plăcile continentale. Aceste și alte procese afectează clima, compoziția rocilor, asigură existența unui număr de comunități. O importanță deosebită pentru biosferă și pentru viața umană este ciclul apei, care se realizează datorită energiei radiației solare.
Cu toate acestea, în mișcările și transformările multor elemente de pe suprafața Pământului, rolul de bază îl joacă organismele vii. Aceste elemente fac parte din substanțele organice: carbon, oxigen, azot, fosfor, sulf, precum și unele metale (fier, calciu etc.). Elementele circulă în biosferă, trecând prin corpurile organismelor vii și revenind din nou la mediul extern. Aceste ciclism nutrienți, și ciclurile biogeochimice, poate fi privit ca într-o singură comunitate și la nivel global, în întreaga biosferă. Deseori, diferite stadii ale acestor cicluri apar în diferite comunități. Procesele biologice (acumularea substanțelor organisme, sinteza și descompunerea substanțelor organice, oxidare biologică și reducere) în ciclurile biogeochimice învecina strâns cu diferite procese abiotice (reacții chimice sau proceduri fără participarea organismelor vii, circulația atmosferică, transportul substanțelor în râuri și curenții oceanici, etc. ). Ca exemple de cicluri biogeochimice, luați în considerare ciclurile de apă, carbon și azot.
Ciclul apei se desfășoară în principal în mod direct datorită energiei soarelui, dar organismele exercită o influență importantă de reglementare asupra acestuia. Prezența ciclului se bazează pe faptul că mai multă apă se evaporă de pe suprafața oceanelor decât precipită peste oceane. Apa evaporată "în exces" este transportată sub formă de abur cu curenți atmosferici, precipită peste pământ și se întoarce în oceane cu scurgerea fluviului de suprafață și prin apele subterane.
Disponibil pentru organismele terestre, apa este o parte nesemnificativă din totalul acesteia - doar aproximativ 0,01%. oceane de apă ar putea acoperi întregul strat glob de 2700 m, apa râurilor și lacurilor - 0,4 m, vaporii de apă atmosferică. - 3 cm de apă conținute în corpurile organismelor vii, ar fi suficient pentru a acoperi stratul de pământ de 1 mm .O mică parte a apei care trece prin corpurile plantelor este descompusă de acestea ca rezultat al fotolizării oxigenului eliberat în atmosferă și a hidrogenului inclus în compoziția substanțelor organice. În mod semnificativ mai multe plante de apă sunt utilizate pentru transpirație, adică sunt absorbite din sol și evaporate în atmosferă.
Calculele arată că cea mai mare parte a apei se evaporă de pe suprafața plantelor. Redând rolul "evaporatoarelor", plantele reduc scurgerile de suprafață și astfel împiedică eroziunea solului. La tăierea pădurii, debitul de apă crește de mai multe ori, ceea ce provoacă eroziunea și scăderea fertilității solului. În plus, după cum sa menționat deja, vegetația forestieră poate afecta cantitatea de precipitații dintr-o zonă dată.
Deși ideea pădurilor umede tropicale ca "planetă ușoară" este incorectă, rolul lor în viața biosferei nu poate fi subliniat. În particular, aceste păduri joacă rolul unui "burete de apă" uriaș: prin reținerea și evaporarea apei, ele atenuează climatul regiunilor ecuatoriale ale continentelor. Reducerea zonei pădurilor ecuatoriale poate duce la schimbările climatice și secetele catastrofale din zonele înconjurătoare.Ciclul global al apei are trei fluxuri principale: precipitarea, evaporarea și transferul de umiditate. Precipitațiile (de exemplu ploaia sau zăpada) se prăbușesc în mare parte în oceane; apa se întoarce în atmosferă în timpul evaporării. De la pământ la debitul oceanului și fluxul de apă subterană sunt îndreptate; Vaporii de apă sunt transportați prin fluxurile atmosferice de la ocean spre pământ. (Cifrele sunt date în mii de kilometri cubi pe an.)
Ciclul carbonului. Ciclul de carbon este mult mai mult decât ciclul apei, depinde de activitățile organismelor vii. Dioxid de carbon (CO2), în forma pe care carbonul conținut în atmosferă macinate asimilat de plante în timpul fotosintezei și este inclus în compoziția materiei organice. În procesul de respirație a plantelor, a animalelor și a microorganismelor, carbonul conținut în organice trece din nou în atmosferă sub formă de CO2. Aceste două procese sunt aproape complet echilibrate: doar aproximativ 1% din carbon, asimilat de plante, este depozitat sub formă de turbă, evitând din ciclu. În doar 7-8 ani, organismele vii trec prin corpul lor tot carbonul conținut în atmosferă. O cantitate mult mai mare de carbon decât în atmosferă este conținută în formă dizolvată în mări și oceane (sub formă de CO2 carbonic acid H2SO3 și ionii săi). Acest carbon este, de asemenea, disponibil pentru utilizarea de către organismele vii și este consumat atât în procesul de fotosinteză, deci. și formarea de schelete constând din carbonat de calciu. Datorită diferitelor procese chimice și biologice între ocean și atmosferă, un schimb intensiv de carbon și o cantitate semnificativă de carbon (3 miliarde. M) au fost scoase anual din ciclul, depunerea unui carbonat greu solubil (sare a acidului carbonic) în oceane.Datorită depunerilor de turbă și carbonat de calciu din atmosferă, cantitatea de carbon eliminată din atmosferă cu 3-4 miliarde de tone pe an este mai mare decât cantitatea furnizată.
Cota de leu a carbonului se găsește în rocile sedimentare - șisturi (sub formă de reziduuri de plante fosile - kerogen) și roci carbonatate (sub formă de carbonat de calciu și carbonat de magneziu). Circulația de carbon între aceste active fixe și atmosferă depinde de procesele geochimice ale intemperiilor, metamorfismului de rocă și activității vulcanice.
Deci, ciclul biologic al carbonului este doar o parte a unui ciclu geochimic mai general. În general, fluctuațiile nivelului de CO2 atmosferic din atmosferă, care au o perioadă cuprinsă între sute și zeci de mii de ani, depind de activitatea organismelor vii și de activitatea economică umană. Modificările mai lentă, dar nu mai puțin importante, care durează milioane de ani, depind de viteza de intemperii a rocilor și de procesele tectonice.
Ciclul azotului. Acest ciclu este, în multe privințe, ciudat. Atmosfera conține o cantitate mare de azot (azotul reprezintă 80% din masa atmosferei). Cu toate acestea, azotul atmosferic sub formă de N2 nu poate fi utilizat de majoritatea organismelor vii. În ciclul biotic azotul atmosferic este în principal atras de fixarea biologică și, recent, ca rezultat al fixării industriale, producția de îngrășăminte azotate de către om. În atmosferă, azotul se întoarce din cauza denitrificării, care are loc atât cu participarea bacteriilor cât și în timpul reacțiilor chimice fără participarea organismelor. Alte etape ale ciclului depind în mare măsură de activitatea bacteriilor care transferă azotul de la o formă la alta. Cea mai importantă dintre etape este descompunerea cadavrelor de plante și animale, ca rezultat al refacerii unui fond de compuși anorganici de azot disponibil pentru utilizare de către plante.Ciclul de azot din majoritatea comunităților este închis, doar cantități mici din acest element sunt realizate din comunitățile terestre cu scurgere. Cu toate acestea, pe scara întregii biosfere, râurile transportă în ocean aproximativ 30 de milioane de tone de azot pe an.