биогеохимические циклы

биогеохими́ческие ци́клы, биогеохимические круговороты веществ, обмен веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий цикличный характер. Основы представлений о биогеохимической цикличности заложены В. И. Вернадским в учении о биосфере и трудах по биогеохимии. В земледелии круговороты важнейших элементов питания растений (кальций, фосфор, калий и др.) изучены Д. Н. Прянишниковым и его школой. Установлено, что Б. ц. незамкнуты. Часть вещества всегда выходит из современного биосферного цикла длительностью от десятков и сотен до нескольких тысяч лет в геологический цикл, продолжительность которого миллионы лет. За всю историю развития биосферы (3,5—3,8 млрд. лет) в результате неполной (95—98%) обратимости Б. ц. образовались кислород и азот в атмосфере, месторождения углей, горючих сланцев, известняков (цикл углерода), диатомитов, трепелов, опок (цикл кремния), фосфоритов (цикл фосфора), бокситов (цикл алюминия) и других полезных ископаемых в земной коре. Движущей силой Б. ц. служат потоки энергии солнца (более широко — космоса) и деятельность живого вещества (всей совокупности организмов), приводящие к перемещению огромных масс химических элементов, концентрированию и перераспределению аккумулированной в процессе фотосинтеза энергии. Сложившаяся в ходе развития биосферы направленность планетарных и региональных Б. ц. привела к созданию устойчивого биогеохимического так называемого «нормального фона», характерного для той или иной местности. Этот фон различается для определенных регионов биосферы, в пределах которых по недостатку или избытку определенных химических элементов выделяются естественные геохимические аномалии — биогеохимические провинции, с которыми связаны эндемические болезни сельскохозяйственных животных. С биогеохимической цикличностью углерода, кислорода, водорода, натрия, фосфора, серы, кальция, магния, калия и других биогенных элементов связано формирование биомассы культурных растений и гумусового горизонта почвы. Для восполнения выносимых с урожаем элементов питания и поддержания нормального функционирования биосферы, особенно её почвенного покрова на сельскохозяйственных угодьях, необходимо систематическое научно обоснованное внесение минеральных и органических удобрений. Неправильное, несвоевременное или чрезмерное внесение удобрений становится одним из мощных факторов загрязнения окружающей среды. Особую опасность для сельскохозяйственных животных и человека представляют нарушения Б. ц. азота, фосфора и тяжёлых металлов (свинец, цинк, кадмий, ртуть и др.). Так, при высоких дозах внесения азотных удобрений (100—250 кг/га) возможны тяжёлые и даже смертельные заболевания метгемоглобинемией («синюшностью»), связанной с токсической концентрацией нитратного азота (свыше 95 мг/л NО₃) в воде. Выбросы окислов азота промышленными предприятиями и сверхзвуковыми самолётами могут стать причиной разрушения озонового экрана, предохраняющего всё живое от губительного действия ультрафиолетовой радиации. Неправильное применение и хранение фосфорных удобрений приводят к увеличению содержания фосфатов в почвах, их вымыванию и загрязнению и эвтрофированию водоёмов, последующему накоплению фосфора в продуктах питания. Для восстановления и поддержания сбалансированной цикличности важнейших биогенных элементов рекомендуется система агромелиоративных мероприятий и малоотходных технологий промышленного производства (см. Охрана природы).

Литература:
Вернадский В. И., Биосфера, М., 1967;
Ковда В. А., Биогеохимические циклы в природе м их нарушение человеком, М., 1976.