Живые организмы построены из большого количества химических элементов (рис. 11). Круговорот веществ – многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидро- и литосфере. В зависимости от движущей силы условно выделяют круговороты: геологический (большой) круговорот веществ, биологический (геохимический или малый) круговорот веществ и антропогенный круговорот (обмен) веществ [19,28,30].
Геологический (большой) круговорот веществ – процессы образования и разрушения различных форм рельефа в результате геологических процессов при участии энергии Солнца (горообразование, выветривание горных пород, подъем новых материков). Геологический круговорот протекает без участия живых организмов и охватывает обширные области за пределами биосферы.
Биологический (геохимический или малый) круговорот веществ совершается в пределах биосферы. Его движущей силой является деятельность живых организмов, а главным источником энергии круговорота является солнечная радиация. Интенсивность биологического круговорота, в первую очередь, определяется температурой окружающей среды и количеством воды (в тропиках скорость круговорота выше, чем в тундре).
Движущей силой антропогенного круговорота (обмена) веществ является человеческая деятельность. Хозяйственная деятельность человека приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению природной среды, что обусловливает незамкнутость антропогенного круговорота (обмена) веществ.
Таблица 4. Биогенные элементы и их роль для живых организмов [12]
Элемент | Символ | Роль в клетке |
Углерод | С | Входит в состав органических веществ |
Водород | Н | Входят в состав воды и органических веществ |
Кислород | О | Входят в состав воды и органических веществ |
Азот | N | Входят в состав белков и нуклеиновых кислот |
Фтор | F | Входит в состав эмали зубов |
Фосфор | Р | Входит в состав липидов, АТФ, нуклеиновых кислот |
Сера | S | Входит в состав белков и многих других биологически активных веществ |
Натрий | Na | Главный внеклеточный положительный ион |
Магний | Mg | Активизирует работу многих ферментов; входит в состав хлорофилла |
Хлор | Cl | Cl- – преобладающий отрицательный ион в организме |
Бор | В | Необходим некоторым растениям |
Калий | К | Преобладающий внутриклеточный положительный ион |
Кальций | Са | Основной компонент костей; активизирует сокращение мышечных волокон, проведение импульса и т.д. |
Йод | I | Входит в состав гормонов щитовидной железы |
Железо | Fe | Входит в состав многих органических веществ (гемоглобин, цитохромы) |
Кобальт | Со | Входит в состав витамина B-I2 |
Медь | Сu | Входит в состав некоторых ферментов |
Цинк | Zn | Входит в состав некоторых ферментов |
Марганец | Мn | Входит в состав некоторых ферментов |