2.2.1.2. Малий біологічний кругообіг
Малий біологічний кругообіг протилежний геологічному. Рослинні організми, засвоюючи елементи живлення, вивільняють їх з великого геологічного кругообігу, переводять у форму органічних сполук тіла, звідки вони не можуть бути вимитими. Таким чином, деякі елементи надовго виключаються з глобального геохімічного потоку, неодноразово беручи участь в безперервних перетвореннях речовин земної поверхні.
Малий кругообіг забезпечує циклічну динаміку біогеохімії ґрунтоутворення. Після відмирання рослин та тварин їх рештки розкладаються мікроорганізмами, елементи живлення накопичуються в ґрунті, в клітинах мікроорганізмів. Цикли зольних елементів прості. Більш складними є цикли вуглецю та азоту, які відбуваються через атмосферу. Малий біологічний кругообіг речовин обумовлений насамперед життєдіяльністю мікроорганізмів та вищих земних рослин. Складовими частинами його є такі процеси:
вилучення з материнської гірської породи (а в подальшому і з грунту) елементів живлення;
синтез біомаси і включення елементів живлення до складу нерозчинних у воді органічних сполук;
повернення в грунт, який формується, вищевказаних сполук з щорічним опадом відмираючої біомаси у вигляді надземного опаду чи кореневих решток.
Основним результатом біологічного кругообігу є біологічна акумуляція елементів живлення в кореневмісному шарі ґрунту та їх консервація у цьому шарі, що і зумовлює поступовий розвиток родючості. Слід зазначити, що інтенсивність біологічного кругообігу дуже залежить від фізико-географічних умов, характеру рослинності. Відомі класичні дослідження Л.Ю.Родіна та Н.І.Базилевич (1965), що дають змогу зробити порівняльну оцінку інтенсивності біологічного кругообігу під рослинними асоціаціями різних природних зон (табл. 1).
В ґрунті утворюються вторинні мінерали, головним чином внаслідок ізоморфного заміщення основ в кристалічних ґратках, гідролізу, гідратації, окислення - відновлення та розчинення частини продуктів ґрунтотворення з утворенням як істинних так і колоїдних розчинів. В ґрунті накопичуються глинисті мінерали, несилікатні оксиди заліза, алюмінію, мінерали простих солей, які досить легко мігрують по профілю ґрунту.
Інтенсивність руйнування і трансформації мінералів залежить від природних умов. Тому на земній кулі формуються різні типи ґрунтів. Під впливом господарської діяльності людини змінюється хід біологічного кругообігу речовин в результаті спільної дії низки факторів:
знищення природної біоти, заміна її на:
культурну біоту польових культур;
нову біоту пасовищ і тварин, що випасаються;
нову біоту при лісорозробках, як правило менш продуктивну;
відчуження і споживання біологічної продукції за межами тієї екосистеми, де її було одержано;
внесення добрив та інших хімічних речовин;
зміна ґрунтових режимів, циклів біогеохімічних елементів (реакції, аерації, умов зволоження та ін.).
Органічні рештки, що накопичуються в біологічному кругообізі підлягають розкладу, гуміфікації та мінералізації. В перегній або гумус трансформується 10-30% від їх сухої маси. У ґрунті утворюється горизонт акумуляції органічних речовин (наприклад, гумусово-акумулятивний у чорноземах).
В процесі мінералізації органічних решток вивільняються азот і зольні (Р, К, Mg, Ca та ін.) елементи живлення рослин, які знову використовуються в біологічному кругообізі. Інтенсивність цих процесів залежить від природних умов (факторів) ґрунтоутворення.
Мінеральні, органічні та органо-мінеральні речовини, що утворюються в процесі формування ґрунту, мають різну рухомість (розчинність). Деякі з них при так званому промивному типі водного режиму здатні переміщатися з потоком вологи з верхньої частини ґрунту до нижньої.
Розвиток біологічного кругообігу призводить до зростаючого нагромадження в ґрунті життєво важливих елементів. Це є результатом властивої рослинним та тваринним організмам вибірковості в споживанні елементів. Із навколишнього середовища живі організми засвоюють лише ті елементи, які необхідні для їх життєдіяльності. Тому в природному ґрунті накопичуються елементи живлення, а також органічні речовини, які консервуються у формі перегною, або гумусу.