Найбільшу роль, як зазначалося, у цих процесах відіграють бульбашкові бактерії, які тісно співпрацюють з бобовими рослинами. При високими урожаї цих рослин можна збагатити ґрунт близько 400 кг азоту на 1 га. Якщо навіть урожай цих рослин буде вивезений із поля, значна частина азоту залишиться з корінням у ґрунті.

Кількість азоту, зв'язаного біологічним кругообігом, є неоднаковою в різних екосистемах. Наприклад, на орних землях — 7-28 кг/га за рік, на сінокосах з участю злакових трав і бобових — 73-865, а в лісах

Рис. 2.8.. Кругообіг азоту.

58-594 кг/га за рік. Подібним чином деякі лишайники фіксують азот за допомогою симбіотичних синьо-зелених водоростей.

Відомо, що Ю.Лібіх (1843) сформулював твердження, згідно з яким рослини можуть повністю забезпечувати свої потреби азотом, що над-ходить у землю разом із атмосферними опадами (27 кг/га). Однак уже через декілька років В.І.Лавес та І.Г.Гільберт, вивчивши баланс азоту в плодоношенні, довели, що додаткове внесення азоту до ґрунту є необхідне, що визнав і сам Ю.Лібіх.

Поява в атмосфері окислів азоту пов'язана із грозовими електрич-ними розрядами. Окисли азоту утворюють з водою азотну і азотисті кислоти:

N2+O2 -> 2NO, 2NO+O2 -^ 2NO2, 2NO2+H2O -> HNO2+HNO3.

Ці кислоти разом із атмосферними опадами потрапляють у ґрунт. Кількість азоту, яку він одержує, є дуже різною і залежить передусім від кліматичних умов, зокрема, кількості і частоти опадів, пори року, темпе-ратури тощо. У помірному кліматі ця кількість становить декілька кіло-грамів на рік, а в тропічному, де спостерігаються часті бурі, його значно більше, але в середньому не більше 10 кг.

В атмосферу азот в певних кількостях потрапляє з ґрунту. Це відбувається з участю мікроорганізмів під час мінералізації органічної матерії, коли в процесі амоніфікації виділяється аміак. Біологічна фіксація молекулярного азоту мікроорганізмами, як тими, що вільно пересуваються, так і симбіонтами (бульбашковими), відбувається в автотрофному і ге-теротрофному блоках біогеоценозів. Для кругообігу азоту необхідним є молібден, який в окремих випадках виступає як лімітую чий фактор. Незважаючи на величезні запаси цього елемента в атмосфері й осадовій оболонці літосфери, у кругообізі бере участь лише фіксований мікро-організмами азот.

До цієї категорії азоту обмінного фонду входять: а) азот річної продукції біомаси; б) азот біологічної фіксації бактеріями й іншими ор-ганізмами; в) ювенільний (вулканічний) азот; г) атмосферний (фіксо-ваний у момент грозового розряду); д) техногенний.

У великий кругообіг весь час надходить частина азоту у вигляді різних сполук, які ріки виносять у моря. Вміст сполук азоту найбільший у районах, де в океан впадають великі ріки, найменший -- в централь-них частинах океанів. Азотомісткі сполуки використовуються водорос-тями для синтезу органічних речовин і надходять у кругообіг океану, частина поступово осідає на дно. Отже, винесення азоту з суші не збільшує його концентрації у морській воді.

Межа азоту, зв'язаного в біомасі суші, становить 14020 млн. т, а в зольних елементах — 34062 млн. т азоту і 2762 млн. т зольних елементів. У біомасі Світового океану цих елементів в 1000 разів менше. Однак завдяки багаторазовому відтворенню організмів планктону через них протягом року проходить азоту і зольних елементів більше, ніж на суші: азоту — 2762 млн. т, зольних елементів — 12274 млн. т.

Якщо розглядати кругообіг азоту в масштабах біосфери, то завдя-

Рис.2.9. Глобальний кругообіг азоту. Цифри відповідають 10 г азоту за рік. Представлені тільки чисті потоки азоту.

ки саморегулюючим механізмам і зворотному зв'язку він вважається досить досконалим (рис.2.9.). Частина азоту, який "виробляється" в густозаселених районах, у прісних водах і мілководних морях, виносить-ся у глибоководні океанічні відклади і залишається там, виключаючись на мільйони років із кругообігу. Ці втрати компенсуються надходжен-ням азоту в повітря з вулканічними газами.

2.4. Кругообіг сірки

Геохімічний цикл сірки відзначається різноманітністю процесів, передусім тих, які відбуваються в ґрунті та відкладах, де сконцентрований досить великий резервний фонд, меншою мірою — в атмосфері (рис.2.10., 2.11.).

Як відомо, близько 50% сірки потрапляє в атмосферу за рахунок її біологічних перетворень у ґрунті і воді, в яких провідну роль відіграють мікроорганізми. Причому кожний їх вид виконує певну реакцію — окис-лення або відновлення. Вважають, що внаслідок цих мікробіологічних процесів сірка вивітрюється у вигляді сірководню.

Фактична кількість сірководню, яку утворюють природні екосистеми, хоч традиційно і вважається значною, безпосередньо не вимірювалася і розраховувалась приблизно за балансом глобального кругообігу сірки. За розрахунками вона становить 58-Н0-106 т сірки щорічно. Для кругообігу сірки характерним є те, що в надходженні сірчаних сполук до атмосфери природні екосистеми відіграють більш важ лившу роль, ніж антропогенна діяльність (табл.2.3).

Рис. 2.10. Кругообіг сірки в біосфері.

Рис. 2.11.Сполуки сірки »і шляхи їх переносу в атмосфері та біоті.

Таблиця 2.3.Швидкість надходження сірки в атмосферу Землі

Джерело | Сірка, К^т/рік

Наземні | Морські | Всього

Діяльність людини | 50— | 50

Сульфати, розчинені в морській воді— | 43 | 43

Біогенний H2S | 90 | - | 90

Разом | 183

Для кругообігу атмосферної сірки характерним є окислення сірководню до двоокису сірки, а останнього — до сульфатів. Двоокис сірки може бути окисленим у реакції з ОН і Н2О. В реакції з ОН утво-рюється H2SO3. Сульфати надходять безпосередньо в атмосферу і ра-зом з частинками морської солі в краплях морської води.

У.Х.Сміт пропонує альтернативну гіпотезу надходження сірки в атмосферу. Вона полягає в тому, що більша частина сірки, вивільненої із ґрунту, завдяки діяльності мікроорганізмів знаходиться у формі органіч-них сполук, таких, як сірчистий карбоном, диметилсульфід, диметилсуль-фід і