У цьому вирі чітко виражені активна геохимическая діяльність живої речовини і його першочергова роль в цьому процесі. Биогеохимический цикл кисню є планетарним процесом, пов'язує атмосферу і гідросферу із земною корою. Він відбувається в такій послідовності:
- Освіта вільного кисню в процесі фотосинтезу в зелених рослинах;
- Споживання утвореного кисню для виконання дихальних функцій усіма живими організмами, а також в реакціях окислення органічних залишків і неорганічних речовин;
- Інші хімічні перетворення, що призводять до утворення таких окислених сполук, як двоокис вуглецю і вода, і послідовного їх залучення в новий цикл фотосинтетических перетворень.
Щорічно зелена рослинність нашої планети виробляє приблизно 300 * 109 т кисню. Близько 75% цієї кількості виділяється рослинами суші і не більш 25% - фотосинтезуючі організми Світового океану. З кругообігом кисню тісно пов'язане утворення озону. У високих шарах атмосфери під впливом ультрафіолетової частини сонячного спектра відбувається іонізація частини молекул кисню і утворюється атомарний кисень, який негайно приєднується до порушених молекул кисню, утворюючи озон - трьохатомний кисень. Поглинаючи в процесі освіти значну частину жорсткого ультрафіолетового випромінювання, озон відіграє величезну захисну роль для всієї біосфери, оскільки багато хто з молекулярних структур живих організмів руйнуються під дією жорсткого ультрафіолету.
Отже, джерелом азоту в біосфері є сполуки азоту (нітрати і нітрити), які поглинаються рослинами з грунту і води. У вирі сполук азоту головне значення мають мікроорганізми: азот-фіксатори, нитрификаторов і денітрифікатори. Щорічно азотфіксуючих організми суші вловлюють приблизно 4,4 * 109 т, а у водному середовищі щорічна біологічна фіксація складає 1 * 109 т, тобто всього в 4,4 рази менше в порівнянні із сушею. Сучасні порушення в циклі азоту в біосфері є наслідком антропогенної діяльності - спалювання мінерального палива (на транспорті, в теплоенергетиці) і виробництва азотних добрив.
Мал. 4.3. Биогеохимический цикл азоту в біосфері
Биогеохимический цикл фосфору істотно відрізняється від циклів вуглецю та азоту. По-перше, джерелом фосфору є не атмосфера, а земна кора; по-друге, фосфор грає ролі одного з головних елементів земних оболонок. Але органічні сполуки фосфору мають дуже важливе значення в процесах життєдіяльності всіх рослин і тварин, оскільки входять до складу нуклеїнових кислот, складних білків і є основою біоенергетичних процесів. Джерелом фосфору служить літосфера, зокрема гірські породи, які містять фосфор, - фосфорити, апатити тощо. В процесі вивітрювання гірських порід фосфор переходить в грунтовий розчин і стає доступним для рослин.
На суші відбувається інтенсивний круговорот фосфору в системі грунт - рослини - тварини - грунт. Редуценти мінералізують органічні сполуки фосфору в неорганічні форми - фосфати, знову споживаються коренями рослин. Фосфати виносяться з річковим стоком, взаємодіють з кальцієм; утворюються фосфати, поклади яких з часом виходять на поверхню і за допомогою тварин знову включаються в міграційних процесів (рис. 4.4). Також круговорот фосфору відбувається і в системі суша - Світовий океан. За підрахунками, щорічно в Світовий океан виноситься 1,4 * 107 т фосфору, а повертається назад на сушу (в основному з продуктами морського промислу) десь приблизно 10Б т. Тому проблема дефіциту фосфорного харчування є проблемою практично всіх екосистем.
У природі найчастіше саме нестача фосфору стримує розвиток біоти. З одного боку, фосфорні сполуки швидко вимиваються в Світовий океан в результаті процесів ерозії ґрунту. Багато фосфору виноситься в океан і з неочищеними стічними водами. В океані цей фосфор частково використовується водоростями, а потім споживається морськими консументами і редуцентами. Деяка частина фосфору може перевідкладатіся на суші. Наприклад, послід морських рибоядних птахів, який містить багато фосфору, накопичується в пташиних колоніях і на пташиних базарах, утворюючи так зване гуано - корисна копалина, інтенсивно добувається в деяких країнах (в Чилі) і використовується для виробництва фосфатних мінеральних добрив. Але більша частина фосфору накопичується на дні з відмерлими залишками морської біоти. Цей фосфор може знову стати доступним для біоти тільки з часом в геологічному вимірі, наприклад, після підняття певних ділянок морського дна (правда, сьогодні людина вже почала розробляти і морські родовища фосфоритів). З іншого боку, на суші значна частина мінерального фосфору утворює нерозчинні комплекси з ґрунтовими частинками і стає недоступною для продуцентів, а отже, і для інших ланок трофічних ланцюгів. Тільки деякі грунтові гриби здатні видаляти фосфорні сполуки з цих комплексів.
На відміну від циклів вуглецю, кисню та азоту цикл фосфору в біосфері істотно розімкнути, оскільки значна частина кін
Мал. 4.4. Кругообіг фосфору в біосфері
континентальні стоку фосфатів потрапляє в глибинні океанічні опади і накопичується там, виходячи з кругообігу. У грунті і природних водах фосфор постійно знаходиться в дефіциті. Крім того, в результаті господарської діяльності людини (особливо виробництва фосфорних добрив) ланцюг кругообігу фосфору в біосфері порушений. Тому фосфор вважається найслабшою ланкою біотичного кругообігу біосфери.