Учение о биосфере. Основные биогеохимические циклы

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Л.В. Тринеева

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ

ОСНОВНЫЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ

Учебное пособие

Воронеж 2013

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Воронежская государственная лесотехническая академия»

Л.В. Тринеева

УЧЕНИЕ О БИОСФЕРЕ

ОСНОВНЫЕ БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ

Учебное пособие 

Воронеж 2013

УДК 550.4

Т67

Печатается по решению учебно-методического совета
ФГБОУ ВПО «ВГЛТА» (протокол № 4 от 22 марта 2013 г.)

Рецензенты: директор ФГУП «НИИЛГиС» канд. биол. наук, 

доц.  О.М. Корчагин;
канд. с-х. наук, доц. Э.В. Харьковская 

Тринеева, Л. В.

Т67
Учение о биосфере. Основные биогеохимические циклы [Текст] : 

учебное пособие / Л. В. Тринеева ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ 
ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2013. – 47 с.

ISBN 978-5-7994-0560-1 (в обл.)

В учебном пособии излагаются основные закономерности биогеохимических 

превращений основных биогенных элементов. 

Учебное 
пособие 
предназначено 
для 
студентов 
лесного 
факультета 
по 

направлению 
подготовки 
022000
–
Экология 
и 
природопользование, 
профиль 

Природопользование.

УДК 550.4

Тринеева, Л.В., 2013

ISBN 978-5-7994-0560-1
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная
лесотехническая академия», 2013

Введение

Возникновение на Земле живой материи обусловило возможность 

беспрерывной циркуляции в биосфере химических элементов, перехода их из 
внешней среды в организмы и обратно. Эта циркуляция химических 
элементов 
и 
получила 
название 
биогеохимических 
круговоротов. 

Биогеохимический круговорот представляет собой часть биотического 
круговорота, 
включающую 
обменные 
циклы 
химических 
элементов 

абиотического происхождения, без которых не может существовать живое 
вещество (углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера и многие другие). 
Биогеохимические циклы можно подразделить на два основных типа: 
1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или 
гидросфере (циклы углерода, кислорода, азота, серы); 2) осадочный цикл с 
резервным фондом в земной коре (циклы кальция, фосфора, кремния).
С ростом масштабов использования природных ресурсов, обусловленных 
промышленной революцией, антропогенное влияние на биосферу и ее 
компоненты объективно увеличилось. Закономерный и многосторонний 
процесс роста производительных сил расширил спектр воздействия человека 
на природу (в том числе и негативного). Вернадский отмечал, что 
производственная деятельность человека приобретает масштабы, сравнимые 
с геологическими преобразованиями. Так, к сведению лесов, распашке 
целинных земель, эрозии и засолению почв, снижению биоразнообразия 
добавились новые постоянно действующие механические и физикохимические 
факторы, 
усугубляющие 
экологический 
риск.                                                                      

Человек эксплуатирует уже более 55 % суши, использует около 13 % речных 
вод, 
скорость 
сведения 
лесов 
достигает 
18 
млн 
га 
в 
год.

Биогеохимические циклы биогенных элементов, участвующих в природных 
круговоротах, отработаны эволюционно и не приводят к накоплению 
отходов. Человек же использует вещество планеты крайне неэффективно; 
при этом образуется огромное количество отходов, многие из которых 
переводятся из пассивной формы, в которой они находились в природной 
среде, в активную, токсичную форму. В результате биосфера «обогащается» 
несвойственными 
ей 
соединениями, 
т.е. 
нарушается 
естественное 

соотношение химических элементов и веществ.

Биогеохимические циклы элементов, поступивших в биосферу

в результате дегазации

Миграция и распределение масс химических элементов, образующих 

газы, отражает связь биосферы с глубинными слоями планеты. Эти элементы 
непрерывно, на протяжении всей геологической истории выделялись из 
вещества Земли в виде газов и образовали газовую оболочку. Их непрерывное 
поступление балансировалось столь же непрерывным удалением из 
атмосферы в гидросферу или осадочную оболочку. В то же время эти 
элементы имеют определяющее значение для живых организмов океана и 
суши, из них состоят их ткани. Само существование жизни было бы 
невозможно без постоянного поступления в окружающую среду газов. Жизнь 
и процессы, протекающие в недрах Земли, тесно связаны. Живое вещество, 
благодаря своему свойству – стремление к возможно наиболее полному 
использованию энергии для биологических процессов, – играет ведущую 
роль в циклической миграции элементов, поступающих в биосферу в 
результате дегазации. Благодаря этому свойству и быстрой изменчивости 
организмов, живое вещество обусловило определенную эволюцию циклов 
массообмена 
дегазированных 
химических 
элементов 
на
протяжении 

геологической истории Земли.

Биогеохимический цикл углерода

Распределение 
масс 
этого 
элемента 
следующее: 
наименьшее 

количество углерода находится в атмосфере – 668*109 т углерода, несколько 
большее количество углерода в живом веществе – 863* 109 т, еще больше – в 
неживом органическом веществе педосферы –
1600*109
т углерода. 

Наибольшая масса углерода содержится в океане в составе гидрокарбонатов 
– 196000*109 т. Главным резервуаром углерода является осадочная толща 
земной коры. Концентрированные скопления органического углерода в виде 
залежей нефти и каменных углей имеют подчиненное значение. В 
месторождениях нефти (по Ханту, 1965) находится 0,2*1012 т углерода. 

Закономерности распределения углерода в земной коре показывают, 

что существует две формы нахождения углерода: карбонатные соединения  и 
органические соединения, и те и другие имеют биогенное происхождение. 
Связующим звеном между карбонатами и органическими соединениями