Незамкнутость биологического круговорота. Под функционированием биологического круговорота понимают Титлянова, Тесаржова, 1991 изменение состояния во времени его параметров.
Функционирование - жизнь круговорота, его движение. Именно благодаря функционированию возможен круговорот, а его незамкнутость, разница между входом и выходом, некоторое несовпадения параметров на входе у каждого нового цикла приводит к развитию, преобразованию экосистем.
Если часть химических элементов непрерывно обращается в живом веществе, захватываясь через пищевые цепи или после минерализации новыми организмами, то существенная часть этих же элементов непрерывно выключается из биологических круговоротов, увлекаясь геохимическими потоками в океан или внутриконтинентальные депрессии.
Это особенно заметно в отношении тех элементов, которые играют подчиненную роль в жизни организмов и которые проходят транзитом через живое вещество полностью или частично. Таковы Cl, Na, значительная часть C, S, Mg, Ca. Ограниченное использование организмами этих элементов приводит к тому, что, проходя циклическим путем через живое вещество, элементы, в общем, остаются подчиненными геологическому круговороту веществ и уходят в виде растворов и взвесей с геохимическими потоками в реки, моря, океаны, внутриконтинентальные бессточные низменности.
Именно этим объясняется признанное всеми положение о том, что концентрация солей в Мировом океане за время его существования непрерывно возрастала Ковда, 1973 . В масштабе геологического и педологического десятки, сотни и тысячи лет времени последствия непрерывно протекающего под действием однонаправленного потока солнечной энергии биогеохимического круговорота подвижных, в том числе и связанных с живым веществом, форм элементов становятся очень существенными.
В конечном итоге геохимические особенности зрелого ландшафта как системы приобретают свойства историко- геохимической эмерджентности, когда каждый период развития ландшафта обладает геохимическими свойствами, отличными от свойств конечной, более зрелой геосистемы, в которой сосредоточены вторичные продукты миграции, образовавшиеся в онтогенетическое время ландшафтообразования. Таким образом, происходит суммирование малых геохимических доз подвижных веществ, которые затем закрепляются во вторичных продуктах - сегрегационных горизонтах, конкрециях, скоплениях органического вещества и др. Эта особенность формирования геохимических свойств ландшафтов а в равной мере и педосистем названа Касимовым 2006 правилом суммирования малых геохимических доз принцип историко-геохимической эмерджентности. В книге Лизиметры в почвенных исследованиях Шишов, Кауричев и др 1998 обобщен обширный фактический материал и приведены результаты собственных исследований авторов, из которых видно, что баланс биологического круговорота веществ не равен нулю. В гумидной зоне идёт вынос вещества.
Наиболее активными компонентами, образующимися в ходе биологического круговорота и вовлекающего в миграционные потоки элементы из косной и биокосной среды в таежной зоне являются водорастворимые органические вещества ВОВ Яшин, Шишов, 2001 Так в подзоне южной тайги в составе ВОВ преобладают специфические органические продукты, в частности ФК. Высокая миграционная способность выражена у низкомолекулярных органических и уроновых кислот.
Аминокислоты присутствуют в почвенных растворах и лизиметрических водах в весьма малых концентрациях от 3-5 до 18-20 мг л углерода, вследствие, очевидно, их быстрой утилизации микрофлорой.
Из подстилки выщелачиваются вещества полифенольной природы, отличающиеся высокой комплексообразующей способностью Шишов, Кауричев, 1998 . Концентрация Mn, Zn и Cu в растворах прямо коррелирует с общей кислотностью растворов, содержанием слабых и сильных кислотных компонентов и содержанием ВОВ, содержание Fe прямо пропорционально содержанию ВОВ и обратно пропорционально рН. Установлено, что гравитационная влага органогенных горизонтов почв, являющаяся потенциальным источником формирования бокового внутрипочвенного стока, сохраняет основные геохимические черты состава почвенных растворов.
Соотношения средних концентраций элементов в составе различных форм вод показывают, что органогенные горизонты почв являются наиболее вероятным источником поступления в поверхностные воды соединений ВОВ, К, Mn, Al и Fe Белянина, 2007 . Обогащение вод Mg, Na и Ca может происходить за счет выноса не только из органогенных, но и нижних горизонтов почвы и породы.
Но в целом поступление этих веществ в миграционные потоки, так или иначе, обязано биологическому круговороту. Закладка лизиметрических опытов на Почвенном стационаре МГУ им. М. В. Ломоносова привела к появлению новых сведений об особенностях протекания биологического круговорота.
Так через 33 года после заселения растительностью покровного суглинка стали заметны достоверные различия в содержании в лизиметрических водах кальция и магния под разными типами растительности еловый лес и многолетние травы. Увеличилась концентрация железа в 3-5 раз по сравнению со среднемноголетними данными, что может свидетельствовать о разрушении легко выветриваемых железосодержащих минералов, таких как хлориты и биотиты Чижикова, Верховец, 2006 . Таким образом, приведенные данные могут служить подтверждением правила суммирования малых геохимических доз и положения о незамкнутости биологического круговорота.
В результате функционирования круговорота в таежной зоне часть вещества выходит из сферы его действия и в силу высокой активности ВОВ , захватывает элементы из косной и биокосной части экосистемы, выводя его за её пределы и, в конечном счете, за пределы ландшафтов. 1. 4.