Круговоротом веществ на Земле называются повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ в природе, имеющие более или менее выраженный циклический характер.

Поступление солнечной энергии привело к тому, что на Земле сформировались два круговорота веществ:

• большой (биосферный),
• малый (внутриэкосистемный).

Первый круговорот имеет планетарный характер, а второй реализуется на биогеоценотическом уровне. Оба круговорота взаимосвязаны и представляют собой как бы единый процесс. Фактически, малый (биологический) круговорот веществ базируется на фоне большого – геологического. Суть биологического круговорота – создание и разрушение органического вещества. Химические элементы, в том числе все основные элементы протоплазмы, обычно циркулируют в биосфере по характерным путям из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. Эти замкнутые пути называют биогеохимическими циклами. Движение необходимых для жизни элементов и неорганических соединений можно назвать круговоротом элементов питания.

Если иметь в виду биосферу в целом, то биогеохимические циклы можно подразделить на два основных типа:

• круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере;
• осадочные циклы с резервным фондом в земной коре.

Резервный фонд – это большие массы медленно движущихся веществ в основном небиологического состава. Разделение биогеохимических циклов на круговороты газообразных веществ и осадочные циклы основано на том, что некоторые круговороты, например те, в которых участвуют углерод, азот, кислород и водород, благодаря наличию крупных атмосферных или океанических фондов довольно быстро восполняют их дефицит в других системах и компенсируют различные нарушения. Например, избыток СО2, накопившийся в каком-либо месте в связи с усилением окислительных процессов или горением ждет следующая «судьба»: он быстро рассеивается воздушными массами, активно используется растениями и поглощается океаном.

Круговороты газообразных веществ с их большим атмосферным фондом можно считать в глобальном масштабе хорошо забуференными, поскольку их способность приспосабливаться к изменениям велика. Но способность к саморегуляции при таком большом резервном фонде, каким является атмосфера, имеет свои пределы.

Осадочные циклы, в которых участвуют железо, фосфор и другие вещества, обычно гораздо менее подвержены самоконтролю и легче нарушаются в результате каких-либо местных преобразований. Это обусловлено малоподвижностью и малой активностью земной коры, в которой находятся эти вещества.

Выдвинутые В. И. Вернадским два принципа роли биогеохимических функций являются основополагающими. Это касается той роли, которую играют на каждом трофическом уровне организмы.

Первый принцип состоит в следующем: биогенная миграция химических элементов в биосфере стремится к максимальному своему проявлению. «Всюдность жизни» – яркое подтверждение этому.

Второй принцип – эволюция видов, приводящая к созданию форм жизни, устойчивых в биосфере, должна сопровождаться усилением биогенной миграции атомов в биосфере.

Почвой называется рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате сложного взаимодействия горных пород, воды, живых организмов, климата, рельефа, хозяйственной деятельности человека и обладающий плодородием. В почве постоянно происходят:

• разложения и накопление органических и минеральных веществ,
• изменяется численность и видовой состав микроорганизмов,
• с почвенным раствором перемещаются питательные элементы,
• изменяется количество почвенного воздуха.

Чтобы из горных пород образовалась почва, потребовались миллионы лет. Почвообразующая порода, на которой и из которой образуется почва, называется материнской. Чем богаче по химическому составу материнская порода, тем лучшего качества сформированная на ней почва. Материнские породы образуются из горных пород в результате выветривания. Выветривание – это процесс разрушения и изменения горных пород под влиянием колебаний температуры, воды, кислорода, углекислого газа, растительных и животных организмов.

Важнейшим почвообразующим фактором является растительность. Различные виды растений по-разному влияют на почвообразовательные процессы. Под пологом сомкнутого хвойного леса – подзолистый тип почвообразования. Моховой покров впитывает огромное количество воды и препятствует проникновению воздуха в почву – в результате образуются глеево-подзолистые почвы. В степях сильно разветвленная корневая система трав пронизывают толщу почвы, и после отмирания растения и разложения корней микроорганизмами в почве накапливается большое количество перегноя, там образуются черноземы.

Большое влияние на почвообразовательные процессы оказывает климат. Обилие тепла и света при достатке влаги создает благоприятный для развития растений режим, благодаря чему формируются более плодородные почвы. В условиях недостатка тепла и влаги развитие растений и почвообразовательные процессы замедляются, в почве накапливается мало перегноя, т.е. образуются малоплодородные почвы.

Рельеф также влияет на почвообразующие процессы. На возвышенных местах почвы обычно менее влажные, с более глубоким залеганием грунтовых вод. На пониженных участках рельефа, наоборот, почвы влажные, грунтовые воды расположены ближе к поверхности, возможно заболачивание. Разные участки рельефа отличаются видовым составом растений. Южные и юго-западные склоны быстрее прогреваются солнцем. Рельеф во многом определяет степень эродированности почв: на возвышенных местах они сильнее подвергаются разрушению.

Образуются почвы очень медленно: слой толщиной 1см формируется в различных природных условиях за 100-300 лет. В южных районах земля раньше освободилась от ледникового покрова, и почвообразовательный процесс начался раньше, там почва старше, чем северных районах, где почвообразовательный процесс начался позже.

С началом окультуривания целинных земель на формирование почв и их плодородие огромное влияние оказывает деятельность человека. Осушение болот, вырубка лесов или создание новых насаждений – все это влияет на почвообразование и плодородие почв. При этом природные факторы продолжают воздействовать на почву, но их значение уже не является доминирующем. При грамотном хозяйствовании на земле свойства почвы прогрессивно улучшаться.