Особливості кругообігу речовин в екосистемах

Кількість хімічних елементів у періодичній системі Д.І. Менделєєва - 111, а природно існуючих у БС складає 92 (в т.ч. 286 стабільних довгоживучих ізотопів). Розповсюдженість їх в живій речовині, атмосфері, гідросфері й літосфері неоднакова. Як вже зазначалось, у живій речовині основну роль відіграють О (70%), С (18%), Н (10,5%) та інші біогенні елементи. У атмосфері домінують N, О, Аr, С, тобто елементи, утворюючі основні інгредієнти атмосферного повітря. Природно, що основними компонентами гідросфери, включаючи її підземну частину (гідрогеосферу), є водень та кисень, але Н₂О є лише природним розчинником великого комплексу мінеральних і органічних компонентів. Найбільш складний елементний склад має літосферна частина БС. Для кількісної оцінки величини розповсюдження використовуються кларки, тобто середні концентрації хімічних елементів в земній корі (термін «кларк» запропонований О.Є. Ферсманом на честь американського геохіміка Ф.У. Кларка, який вперше оцінив середні значення елементів у земній корі).

За даними О.П. Виноградова, найбільш високі кларки (% від ваги) характерні для таких елементів; О - 47%, Si - 29,5%, Аl - 8,05%, Fе -4,65%, Са - 2,96%, Na - 2,50%, К- 2,50%, Мg - 1,87%, Ті - 0,45%, інші елементи в сумі - 0,52%. Слід зазначити, що кисень зберігає свою головну або, щонайменше, значну роль в усіх біосферних середовищах, що вказує на значну роль цього елемента («геохімічного диктатора») у геохімічних процесах планетарного масштабу.

В.І. Вєрнадським виділено шість груп хімічних елементів:

1) благородні гази - Не, Nе, Аr, Кr, Хе - до складу живої речовини вони не входять;

2) благородні метали - Аи, Рt, Rи, Rh, Рd, Оs, Іr;

3) циклічні або органогенні елементи, які беруть участь у складних процесах кругообігу і більшість з них входить до складу живої речовини (Н, С, О, S, N, Р і інші - усього 44 елемента);

4) розсіяні елементи - Lі, J, Вr, Rb і інші (усього 11 елементів);

5) сильно радіоактивні елементи - Po, Re, Rа, Тh, U і інші (усього 8 елементів;

6) рідкісноземельні елементи - Іл та інші (усього 13 елементів).

Із цих шести груп особливе значення для БС мають циклічні хімічні елементи, які беруть участь в біогеохімічних кругообігах (циклах). Стосовно до біосфери під ^біогеохімічним кругообігом» мається на увазі обмін елементами між живою речовиною й неорганічним середовищем.

Розрізняють такі основні типи біогеохімічних кругообігів: 1) кругообіг води (О, Н та інші водорозчинні елементи); 2) кругообіг елементів переважно в газовій фазі (С, О, H); 3) кругообіг елементів переважно в осадочній фазі (Р, S та інші біогенні елементи). Перший тип включає рух складної природної речовини - води; в інших - рух здійснюють прості речовини, які знаходяться у різних хімічних видах під впливом біологічного і геологічного факторів [2].

З 1944 року людина почала вводити до біогеохімічного кругообігу радіоактивні елементи.