Глава 11
Циклы основных элементов в биосфере
К основным элементам, активно участвующим в построении и функционирова-
нии живых организмов относят углерод, азот, фосфор, калий, кальций, серу. Их рас-
пределение в почвах и организмах рассмотрено в главе 10. В данной главе обсужда-
ются вопросы круговорота, циклов этих элементов в биосфере. В общем виде циклы
характеризуются потреблением элементов растениями из окружающей среды, дви-
жением этих элементов по трофической цепи, освобождением элементов из органи-
ческих соединений. Поэтому выделяют продуценты, создающие органическое веще-
ство, органическую массу и редуценты, разлагающие эту массу до воды и углекисло-
го газа. Но при этом разложении образуются промежуточные продукты, типа гумуса,
торфа, отложений угля и пр. Углерод — главный по массе (и по значению для жизни
живых организмов) элемент. Его содержание в земной коре составляет 0,02%. В из-
верженных породах и метеоритах оно также порядка п:10`%. В осадочных породах
(глины и сланцы) содержание С возрастает до 1%. В углистых хондритах содержит-
ся 3,4% С, в лунных грунтах 64—700 г/тонну, или 0,006-0,07%. В трофическую цепь
С поступает с помощью продуцентов. Продуценты — это автотрофы: растения, циа-
нобактерии и хемобактерии. Редуценты — другие микроорганизмы, животные, гри-
бы, все те организмы, которые относят к гетеротрофам.
Поскольку любой процесс характеризуется коэффициентом полезного дейст-
вия, то и функционирование трофической цепи идет с большими энергетически-
ми потерями. Так, растения усваивают лишь 3—7% солнечной энергии. Для суще-
ствования травоядных животных нужна масса растений, в несколько раз превос-
ходящая массу самих животных. Аналогичное соотношение наблюдается между
массой травоядных животных и хищников. Масса последних в несколько раз
меньше массы травоядных животных. Это соотношение получило название эко-
логической, или трофической пирамиды и широко обсуждается во всех учебни-
ках по экологии. По трофической цепи (трофическим сетям) осуществляется
цикл углерода. Его содержание в атмосфере измеряется 0,03% от объема атмо-
сферы или 0,0233.10”° г. Запас его почти равен массе С живых существ
(0,024232.10° г). Как видно, запасы углерода в атмосфере и в живых организмах
близки. В почвах запасы углерода также достигают значительной величины. По
разным оценкам, эти запасы достигают 2: 10° г, т.е. на два порядка больше, чем в
атмосфере и в живых организмах. Значительные запасы углерода исключены из
круговорота в геологических породах, как это было показано в предыдущих гла-
вах. Закрепление углерода в углях, горючих сланцах, нефти и газах, доломитах и
известняках — геологический процесс, идущий под влиянием живых организмов
и приводящий к исключению углерода из биосферных циклов. Можно согла-
ситься с Е.А. Дмитриевым, что исключение углерода из ежегодного цикла в на-
земных отложениях — геологический процесс. В то же время цикл углерода, свя-
занный с фотосинтезом, ростом растений, питанием животных, поступлением
углерода с опадом в почву, закреплением его в почве при постоянном обновле-
146