Чтение онлайн

Круговорот фосфора несколько проще, чем азота, т. к. он встречается лишь в немногих химических формах. В гидросфере фосфор встречается почти исключительно в окисленном состоянии (Константинов, 1979, с. 339). Естественный круговорот фосфора в биосфере вследствие нелетучести его соединений не сбалансирован. Резервуарами фосфора являются горные породы и другие отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи.

Этот элемент является наиболее дефицитным, определяющим развитие жизни. Его недостаток в большей степени ограничивает продуктивность в том или ином районе, чем недостаток любого другого вещества, за исключением воды. Речной сток ежегодно выносит в Мировой океан около 2 млн т фосфора. Обратное движение фосфора из Мирового океана на сушу и в наземные водоемы ограничено. Оно не компенсирует вынос элемента с суши. Там, где есть фосфор в воде, почти всегда имеется избыток восстановленного железа. При окислении они вместе выпадают в нерастворимый осадок. В анаэробных условиях может протекать обратный процесс.

Большую роль в процессах извлечения фосфора из грунта играют гидробионты. С помощью корневой системы макрофиты способны изымать фосфор из слоев грунта, удаленных от его поверхности до метра и более (Константинов, 1979, с. 339–340). Как свидетельствуют результаты исследований ученых, способность водных растений к изъятию фосфора и других биогенных элементов может быть с успехом использована при создании экосистем, улучшающих питьевые качества воды.

Какая же доля минеральных элементов содержится в растениях, почве и воде? В табл. 5 приведены сравнительные данные по набору основных биогенных элементов.

Как видно из табл. 5, практически все живые организмы накапливают биогенных элементов намного больше, чем их имеется во внешней среде. Поэтому, высокоточная биологическая регуляция обмена веществ и энергии, а следовательно, и основных параметров окружающей среды является важнейшим свойством биосферы как динамической системы, поддерживающей на протяжении многих лет свое стационарное состояние.

Таблица 5

Среднее содержание минеральных биогенов в растениях, почве (г на 1 кг сухого вещества) и морской воде (г на 1 л) (по Лархер, 1978, с. 177)

Здесь становятся понятными отрицательные последствия, оказываемые человеком на биосферу. За счет неразумного вторжения в ее законы он способен нарушить ее уникальную саморегуляцию.

По В. И. Вернадскому, работа живого вещества в биосфере может проявляться в двух основных формах:

химической (биохимической) – I род геологической деятельности;

механической – II род такой деятельности.

Геологическая деятельность I рода – построение тела организмов и переваривание пищи, конечно, является более значительной.

Следует напомнить, что в зависимости от использования источников энергии все организмы делятся на три группы:

1) хемотрофы – главным образом бактерии, которые получают энергию за счет неорганической реакции (окисление железа, серы и др.);

2) фототрофы используют солнечный свет для фотосинтеза;

3) гетеротрофы окисляют имеющиеся органические соединения разной степени сложности (Проссер, 1977, с. 242).

Несомненно, что для каждой эпохи и ее периодов, начиная с архейской эры, у существующих тогда организмов преобладал тот или иной тип питания – фактора, осуществляющего потоки атомов от неживой природы к живой и обратно через выделение и гибель организмов.

Согласно современным представлениям, первичные организмы были в основном гетеротрофами, которые потребляли готовые органические соединения. После появились фототрофы и, наконец, те гетеротрофы, которые мы называем животными. Появление автотрофов обусловило накопления в атмосфере планеты кислорода, вследствие чего восстановительная атмосфера, после достижения точки Пастера (это когда концентрация О2 в атмосфере достигла 1/100 части современной, примерно 1,5 млрд лет назад), стала окислительной. Как следствие, многие организмы приобрели аэробный тип обмена, что ускорило процесс видообразования. В этой связи, приведем третий биохимический принцип, сформулированный В. И. Вернадским:

Можно полагать, что на каждом этапе эволюционного процесса существующие и вновь появившиеся тогда организмы стремились максимально использовать энергетические ресурсы за счет все возрастающего увеличения скорости обмена веществ в экосистемах. Об этом свидетельствуют данные В. А. Ковды, который на обширном фактическом материале показал, что зольность растений возрастает от представителей древних таксонов к более молодым (лидирую травы) (цит. по: Зимов и Чупрынин, 1991, с. 62–63).

Большое значение имеет также количество пропускаемого через организм вещества. В этом отношении максимальный геохимический эффект на суше имеют грунтоеды, а в океане – илоеды и фильтраторы. Еще Чарльз Дарвин подсчитал, что слой экскрементов, выделяемых дождевыми червями на плодородных почвах Англии, составляет около 5 мм в год. Таким образом, почвенный пласт мощностью в 1 м дождевые черви полностью пропускают через свой кишечник за 200 лет. В океане с дождевыми червями по «пропускной способности» могут конкурировать их близкие родственники, представители того же типа кольчатых червей – поли-хеты, а также ракообразные. Достаточно 40 экземпляров полихет на 1 м2, чтобы поверхностный слой донных осадков мощностью в 20–30 см ежегодно проходил через их кишечник. Субстрат при этом существенно обогащается кальцием, железом, магнием, калием и фосфором по сравнению с исходными илами (цит. по: Елисеев, 2002, с. 257).

Копролиты (ископаемые остатки экскрементов) известны в геологических отложениях, начиная с ордовика, однако бесспорно, что большинство их при геологических описаниях не учитывается. Происходит это из-за слабой изученности вопроса и из-за отсутствия диагностических признаков для определения копролитов.

Между тем, в донных отложениях современных водоемов фекальные комочки беспозвоночных распространены очень широко и нередко являются основной частью осадка. В южной Атлантике, например, илы почти нацело слагаются фекалиями планктонных ракообразных, а по берегам Северного моря донные осадки, образованные фекалиями мидий, имеют мощность до 8 м.