Биогеохимические циклы

1.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ
Из геосфер биота получает необходимые вещества и и
возвращает туда продукты жизнедеятельности
1

2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦИКЛОВ ЭКОСИСТЕМ

Существование биоты возможно только при определенных
концентрациях потребляемых элементов и их соединений.
Поэтому необходим круговорот основных элементов, входящих в
состав биополимеров: кислород, углерод, водород, азот, фосфор.
Дисбаланс циклов, однако, существует. Огромные массы
органического вещества были выведены из оборота и образовали толщи
осадочных пород. Это приводило к эволюции биосферы. Временные
масштабы этих процессов соответствовали многим миллионам лет.
Вектором, определявшим направление эволюции, являлись условия
обитания организмов, прежде всего, содержание веществ O2, CO2, H2O .
Геологические процессы так же влияют на биогеохимические
циклы. Например, поступление углекислого газа из недр компенсирует
его потерю атмосферой, связанную с образованием биогенных пород.

3. БАЛАНС ЦИКЛОВ

Можно выделить:
оборот вещества
внутри экосистемы связан с синтезом и
разложением вещества ;
обмен веществом
между экосистемой и
внешней средой захоронение остатков
организмов в осадочных
отложениях и
поступление из
окружающей среды.

4. РЕЗЕРВУАРЫ ОБМЕНА И ТИПЫ ЦИЛОВ

Внешнему и внутреннему циклам соответствуют резервуары обмена:
резервный фонд за пределами экосистемы;
обменный фонд внутри экосистемы с быстрым обменом между
организмами и их непосредственным окружением.
По особенностям резервуаров обмена различают циклы:
содержащие газообразную составляющую;
газообразная составляющая отсутствует.
Устойчивость циклов в высокой степени зависит от присутствия в
нем газообразной составляющей. Дело в том, что газ поступает в
атмосферу, а потому сток вещества в водоемы и далее в донные отложения
не замедлен. Таковы циклы углерода, азота и кислорода.
Если газовая составляющая отсутствует, циркуляция затруднена,
так как вещество вымывается из экосистемы, и его возврат
малоэффективен. Так происходит при циркуляции фосфора.

5. ОСОБЕННОСТИ БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ

• Существование биоты возможно только при определенных концентрациях
необходимых ей элементов, причем в форме определенных химических
соединений
• Особое значение имеет круговорот СО2, Н2О, О2. N и P .
• Важны круговороты железа и серы. В современной биосфере их значение
уменьшилось, но в эпоху древней жизни оно было велико.
• Биота участвует в круговороте воды, перехватывая влагу корнями и
тканями, далее часть воды участвует в биохимических процессах, а
большая часть испаряется и возвращается в атмосферу.
• Многие элементы участвуют в процессах метаболизма клетки.
Нейтральные или вредные вещества, которые попадают в организм,
должны выводиться из него.
Наиболее уязвимым представляется цикл СО2 , т.к. его
содержание в атмосфере и гидросфере невелико.

6. ЦИКЛ УГЛЕРОДА Резервуары обмена

Объемы резервуаров
доступных биоте
Название
Масса в т
Мировой океан
1,3∙1014
Атмосфера
2,4∙1012
Запас углерода в горных породах на
несколько порядков превышает запасы
обменного фонда, но он недоступны
биоте.
Время пребывания углекислого газа в системе:
атмосфера – биосфера – океан – земная кора
составляет около 105 лет и определяется временем пребывания НСО3– в
океанах.
С геологической точки зрения это исключительно короткий период, т.е.
цикл углерода уязвим.

7. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГООБОРОТ УГЛЕРОДА

А – выветривание
осадочных породы,
образование новых
осадков и их
преобразование;
В – метаморфизм
осадочных пород,
выветривание
метаморфических
пород и их
преобразование в
осадочные породы;
С –субдукция
океанической коры и
образование
изверженных пород.

8. СООТНОШЕНИЕ ЦИКЛОВ А, В и С. СТОК УГЛЕРОДА

• Соотношение осадочных, метаморфических и изверженных пород,
вероятно, менялось. На раннем этапе преобладали изверженные породы.
Начиная с архея, возрастала доля осадочных пород, разрушавшихся при
выветривании, т. е. доля цикла А увеличивалась.
• Сток СО2 из атмосферы и гидросферы был связан с образованием
карбонатов (известняк, мел, доломит) в мелких водоемах. Накопление
Скарб за период плиоцена было порядка 2∙108 т/год и в пять раз
превышало накопление Сорг.

9. ВЛИЯНИЕ РИФТОГЕНЕЗА НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ БИОСФЕРЫ

В фанерозое увеличение накопления Сорг и Скарб (более чем в 3 и в
2 раза соответственно) приурочено к активным фазам вулканических циклов:
герцинского с максимумом в ордовик, каледонского, приходящегося на
карбон, и альпийского, охватывающего мезозой и кайнозой (сл. 10).
Эпохи активизации рифтогнеза сопровождаются повышением
выноса глубинного CO2 и уровня Мирового океана. Последние приводит к
увеличению площади мелких морей и создает благоприятные условия для
накопления карбонатов, а также активизации фотосинтеза .
Таким образом, производительность биосферы контролировалась
процессами рифтогенеза по схеме
рифтогенез→дегазация Земли + увеличение площади
морей→продуктивность биосферы→накопление Сорг в
литосфере

10. ИЗМЕНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ МАССЫ УГЛЕРОДА

1 – вулканогенные породы;
2 – СО2 в карбонатных породах и карбонатных примесях к другим породам;
3 – органический углерод (Сорг), погребенный в осадочных толщах континентов

11. Формулировка закономерностей (А. Б. Ронов)

«Масса карбонатных пород, отлагавшихся в осадочной оболочке
Земли, была пропорциональна: а – интенсивности вулканической
деятельности; б – площади внутриконтинентальных морей. Первая
определяла ресурсы карбонатного углерода, а вторая – среду
благоприятную для накопления карбонатов».
Она является общей для всех форм углерода (Скарб и Сорг),
Основываясь на связи между массой органического вещества и
рифтогенезом, А. Б. Ронов, пришел к выводу:
«Жизнь на Земле и других планетах возможна до тех пор, пока
планеты активны и между их недрами и поверхностью происходит
обмен энергией. С энергетической смертью планет прекращается
жизнь».

12. БАЛАНСА ЦИКЛА УГЛЕРОДА

Баланс цикла можно оценить косвенно по изменению концентрации
углекислого газа в атмосфере.
Таблица 1. Концентрация углекислого газа в атмосфере
Эпоха
Границы, млн. лет
Концентрация СО2 млн-1
Палеоцен
67-78
760
Эоцен
58-37
1200
Олигоцен
37-25
320
Миоцен
25-9
760
Плиоцен
9-2
450
Плейстоцен
2-0,01
200-300
Голоцен
0,01
280
Последние 80 млн. лет содержание СО2 снижается, т.е. происходит его
сток. Общая закономерность неоднократно нарушалась. Основной
причиной мог быть рифтогенез.

13.

БАЛАНСА ЦИКЛА УГЛЕРОДА
(период последних десятков тысяч лет)
Для этого периода баланс определялся по концентрации СО2 в пузырьках
воздуха в ледниках Гренландии и Антарктиды, возраст которого достигал 105
лет. Концентрация СО2 в этот интервал времени была примерно постоянной.
Следовательно, осредненный за последние 105 лет баланс можно считать
равным
Δ = 0±1·104.

14.

СТОК УГЛЕРОДА В ОСАДОЧНЫЕ ПОРОДЫ
И ЕГО ВЫНОС ИЗ НЕДР ЗЕМЛИ
Прямые оценки величин синтеза и деструкции органического вещества, а
также стока и выноса углерода из недр Земли весьма грубы. Эти задачи пока
приходиться оставить. Но сток Сорг в осадочные породы можно оценить
косвенно за длительные промежутки времени.
Последние 1 млрд. лет суммарный сток Сорг в осадочные породы
составляет примерно 8 1016 млрд. т или 8∙107 т/год. За рассмотренный ранее
интервал времени 105 лет это должно было привести к истощению запасов СО2 в
атмосфере, но это не происходило
ВЫВОД
Дегазация Земли компенсировала сток органического углерода.

15.

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА
КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА И ЕГО ПОСЛЕДСТВИЯ
Основные формы влияния :
1. сжигание топлива: угля, нефти, газа и др. (ежегодно
выбрасывает в атмосферу более 22 млрд. т CO2);
2. вырубка лесов и отчуждение земель под строительство,
сокращающие продуктивность биосферы;
3. уменьшение запасов органического вещества в почвах,
которое вызвано эрозией земель и изъятием с/х продуктов:
4. снижение продуктивности Мирового океана и морей,
связанное с загрязнением вод.
Последствия
В период 1980 - 1990 г. рост концентрации СО2 в
атмосфере от ~0,03 до 0,04%.
15

16.

ДАННЫЕ ОБ ИЗМЕНЕНИИ ВЫБРОСОВ СОРГ
Для определений доли углекислого газа, поступившего в атмосферу
при сжигании топлива можно использовать 12C/13C
Оценки потоков углерода по его изотопному составу :
скорость накопления в атмосфере – 3,5·109 т/год,
поглощения в океане – 4·109 т/год;
выбросы при сжигании топлива – более 5·109 т/год.
Вывод. Суммарные запасы в атмосфере и гидросфере
увеличиваются на 7,5∙109 т/год, из них. 5·109 т обусловлено
сжиганием топлива, остальное связано с деструкцией органики.
Следствие
Структура биосферы нарушена. Она не повышает
продуктивность в ответ на рост содержания CO2, как это
неоднократно наблюдалось в геологической истории Земли.
Биосфера - источник выбросов CO2 в размере 2,5·109 т/год. 16

17.

ПОСЛЕДСТВИЯ СНИЖЕНИЯ БИОРЕСУРСОВ
МИРОВОГО ОКЕАНА
Деятельность фитопланктона в воде приводит к повышению
содержания кислорода на малых глубинах. После гибели организмы
погружаются и постепенно разлагаются на неорганические составляющие.
Поэтому с глубиной концентрация кислорода снижается, а содержание СО2 и
соединений азота и фосфора возрастает.
Допустим концентрация СО2 в атмосфере возросла.
Соответственно увеличится и содержание СО2 в поверхностных водах. Это
ускорит процессы фотосинтеза и приведет к стоку газа из атмосферы в океан.
Так деятельность биоты океана стабилизирует концентрацию СО2 в
атмосфере, а потому является фактором стабилизации климата.
Представим, что жизнь в водах океанов прекратилась. Разность
концентраций в поверхностных и глубинных водах океана вызовет диффузию
кислорода в глубины океана и диффузию углерода, азота, фосфора в обратном
направлении. Т.к. концентрация СО2 на границе вода–атмосфера должна
находиться в равновесии, СО2 начнет поступать в атмосферу и климат может
17
измениться.

18.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В АРКТИКЕ
Над Арктикой/Субарктикой наблюдаются повышенные концентрации CO2 и
CH4. В этом регионе антропогенная активность невелика (между 60° и 70° с.
ш. сжигается менее 5% топлива).
Источники поступления CO2 и CH4:
подозерные талики и прибрежные зон тундры и тайги, где в анаэробных
условиях происходит деструкции органического вещества, являются
круглогодичным источником CH4;
почвенная респирация – основная причина выделения CO2.
Повышение эмиссии связывают с потеплением
климата, которое в Арктике выше, чем в среднем для
планеты.
Две цепочки событий ускоряют рост концентрации CO2 :
1. Выбросы CO2 → изменение климата → ускорение
разложения органики → дополнительные выбросы CO2;
2. Снижение продуктивности биосферы → уменьшение
стока СО2 → увеличение содержания СО2 в атмосфере.
18

19.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ КИСЛОРОДА
Критические для биосферы уровня концентрации О2 в атмосфере:
0,1% от современного уровня (точка Юри);
1% от современного уровня (точка Пастера);
10% от современного уровня (точка Беркера- Маршала).
До развития жизни источником кислорода была диссоциация воды
излучением Солнца. Концентрация кислорода не превышала точки Юрии.
На рубеже архея и протерозоя появляется фотосинтез и начинается
накопление кислорода, но долгое время его концентрация не превышала точки
Пастера. Возможна была только анаэробная жизнь.
Типичное для нижнего протерозоя чередование слоев железистых
кварцитов со сланцами слюдяно-амфиболового состава указывает на частую
смену окислительных и восстановительных условий.
В фанерозое уровень достигает точка Беркера-Маршала - это условие
формирования в атмосфере озонового слоя, экранирующее ультрафиолетовое
излучение Солнца. Становится возможной жизнь на суше, появляются
19
растения, поступление кислорода возрастает и достигает современного уровня.

20.

ПОТОКИ О2 В АТМОСФЕРУ И РАСХОДА НА
ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЗА НЕОГЕЙ
Поступило за 1,6 млрд. лет около 314∙1020 г О2.
Расход на окисления серы и железа. достигал 180∙1020 г.
Остальная часть участвовала в окислении газов (СО, CH4, H2 и др.) и в
малой степени элементов пород.
Лишь небольшая часть кислорода осталась в атмосфере.
20

21.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ АЗОТА
Большинство организмов не способно использовать атмосферный азот изза прочно связи атомов. Им необходим связанный азот (аммиак, ионы
аммония, нитрат- и нитрит-ионы).
Поставщики связанного азота – азотфиксирующие бактерии, грозовые
разряды, при которых образуются оксиды азота, дыхание Земли. Природный
поток азота в биосферу составляет порядка 14·1010 т/г.
Обратный процесс – восстановление нитрат-ионов выполняю бактерии:
аммонифицирующие - разлагают азотистые органические соединения,
образуя аммиак (NH3) или ионы аммония (NH4+);
нитрификаторы - окисляют аммиак в азотистую кислоту – NO2–. (нитриты);
нитратные - переводят азотистую кислоту в азотную – NO3– (нитраты) и цикл
начинается снова.
21

22.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ АЗОТА
22

23.

АНТРОПОГЕННЫЕ ПОТОКИ АЗОТА БИОСФЕРЕ
Антропогенный и природный потоки примерно равны:
основной вклад - применение азотных удобрений (8·1010 т/г);
источником оксидов азота (2·1010 т/г) являются многие
металлургические процессы, транспорт и сжигание топлива.
Экосистем усваивают определенное количество азота. Его
избыток вымывается и накапливается в водоемах
Процесс увеличения в воде биогенных элементов (не только
соединений азота) называется эвтрофикацией. Это явление
охватило 90% озер мира.
23

24.

ЭВТРОФИКАЦИЯ
Отрицательные последствия связаны с бурным развитием
водорослей (особенно сине-зеленых), остатки которых не успевают
разложиться, стимулируя рост сапрофитных бактерий, в том числе
болезнетворных и водных грибов. Возникают токсические эффекты,
приводящие к заболеваниям и гибели животных.
Кроме того, на окисление органического вещества расходуется
значительная часть кислорода. В придонных слоях окислительные
условия постепенно меняются на восстановительные. В результате
может происходить мобилизация органических и загрязняющих
веществ из донных отложений, а также перестройка всей озерной
системы – анаэробные формы жизни начинают вытеснять аэробные.
Основные меры снижения эвтрофикации: очистка стоков
24
и контроль за использование удобрений.

25.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ФОСФОРА
Особенности и значение фосфора
отсутствие естественных токсичных соединений;
растения могут усваивать фосфор лишь в виде ионов ортофосфорной
кислоты (РО4-3)
в органических соединениях выступает в форме фосфата, для которого
характерна связь P-O-P. В клетках эти соединения являются источниками
энергии, так как при гидролизе выделяют 29 кДж/моль, что значительно больше,
чем при гидролизе любой другой молекулы.
В годичной продукции океана и суши содержится, соответственно, ~0,4 и
~0,2 млрд т. Более мощный поток океанов обусловлен высоким содержанием
фосфора в гидробиоте,
Резервуар иона ортофосфорной кислоты в океане значителен – около 100
млрд т, но распределение неравномерно. В глубинах фосфора в 8–20 раз больше,
чем в поверхностных водах. Поэтому в зоне фотосинтеза он часто дефицитен.
В минералах содержится в виде фосфатов, которые растворимы в кислых
25
растворах, и растения поглощают фосфат-ионы из раствора.

26.

ПРИРОДНЫЕ ПОТОКИ ФОСФОРА В БИОСФЕРЕ
Цифры в
прямоугольниках –
содержание
фосфора в 1012 г.
Цифры около
стрелок – потоки
фосфора в 1012
г/год.
Резервуары:
«поверхность
океана» принят
глубиной 300 м,
«глубины океанов»
принят глубиной
3000 м
26

27.

СОВРЕМЕННЫЙ ЦИКЛ ФОСФОРА
27

28.

ЦИКЛ ФОСФОРА
Это простой осадочный цикл с несовершенной регуляцией.
В круговорот фосфор включается при выветривании
пород. По пищевым цепям поступает от растений к другим
организмам. При каждом переходе возможно окисление или
гидролиз его соединений для получения организмом энергии.
Далее фосфаты поступают в окружающую среду, после чего
могут снова поглощаться растениями.
Растения перехватывают только часть фосфатов, а потому
они постепенно вымываются и накапливаются в водоемах. Рано
или поздно фосфор поступает в воды Мирового океана и, в
конце концов, его следы теряются в глубинных отложениях.
Суммарное поступление органического фосфора в океан
28
почти на два порядка меньше, чем его минеральных форм.

29.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА
Поступление фосфора:
С удобрениями в биосферу поступает около 20 млн. т/г фосфора,
что соизмеримо с естественным выносом его в океан.
При сжигании топлива эквивалентного 6 млрд т углерода
выбрасывается около 15 млн. т фосфора.
Поступление с городскими и животноводческими стоками. .З
Последствия
Значительная часть антропогенного потока транзитом поступает в
водоемы и является основной причиной их эвтрофирования.
К началу 80-х годов проблема имела уже глобальный характер, так
как антропогенный поток в 4 раза превысил природный.
29

30.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ СЕРЫ
Сера проявляет валентность: –2, +4 и +6. Отличается многообразием
форм перехода от одной валентности к другой в зависимости от наличия
кислорода, а потому круговорот серы включает восстановительные и
окислительные звенья, а также превращения без изменения валентности.
Восстановленные (сульфидные ) соединения плохо растворимы, в
отличие от окисленных соединений (сульфиты и сульфаты), в которых сера имеет
отрицательную валентность.
Геологический круговорот серы
В земной коре сера существует, главным образом, в сульфидной (соли
сероводородной кислоты) и сульфатной (соли серной кислоты) формах. Редко
встречается самородная сера, которая неустойчива.
Глубинными по происхождению являются плохо растворимые сульфиды,
которые поступают с термальными водами, а также газы H2S и SO2.
В кислородной среде они образуют растворимые сульфаты, которые
вымываются из атмосферы и осаждается в виде гипса (CaSО4). Эти процессы
начали играть заметную роль по мере накопления свободного кислорода (сл.30).
30
При повышенных температурах сера может восстанавливаться по схеме
CaSО4 + CH4 → CaS + CO2 + 2H2О → CaCO3+ H2S + H2O.

31.

ЭВОЛЮЦИИ НАКОПЛЕНИЯ СЕРЫ В
ОСАДОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ

32.

ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДНОГО БИОГЕОХИМИЧЕСКОГО
ЦИКЛА СЕРЫ
Сера биологически значимый элемент – ее содержание в организмах
составляет 0,8–2,4%. Она участвует в строении молекул аминокислот (миотин,
цистин) и других соединений.
Основным резервуаром серы является литосфера. Содержание серы в
современной атмосфере невелико, что связано с быстрой ее миграцией. Как
отмечалось выше, круговорот серы включает восстановительные и окислительные
звенья, а также превращения без изменения валентности
Биогеохимический цикл начинается с ассимиляции сульфатов.
Важнейшим звеном цикла является биогенное образование сероводорода.
Сероводород или усваивается бактериями, или выделяется в атмосферу,
окисляется до сульфатов и возвращается в биосферу. После гибели
организма вновь образуются сульфаты.
Таким образом, цикл содержит газовую составляющую, но
сероводород в современной атмосфере быстро окисляется с образование
серного ангидрида, далее он, соединяясь с водой, образует серую кислоту,
вымывается из атмосферы и становится доступным растениям. Часть
сульфатов выносится из биосферы в водоемы. Убыль восполняется при
поступлением глубинной серы.

33.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ СЕРЫ
33

34.

ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Эти процессы могут приводить как к ассимиляции серы
организмами, так и к ее минерализации.
Ассимиляция. Растениям доступны растворимые сульфаты. При
ассимиляции они восстанавливаются, образуя сульфгидрильные (-SH) и
дисульфидные (–S–S–) органические соединения.
Минерализация. Серосодержащие белки разлагаются
микроорганизмами с образованием двуокиси углерода, мочевины, органических
кислот, аминов и, что важно для цикла серы, H2S. Этот процесс связывают с
сульфатредуцирующими бактериями, способными к анаэробному дыханию в
присутствии сульфатов. Их деятельность заметна в иле на дне прудов и ручьев,
в болотах. Признаками служат запах сероводорода и черный как смоль ил, в
котором протекает процесс.
Сероводород образуется и при восстановлении элементарной серы. Для
прокариот, обитающих в гидротермах, элементная сера наиболее значимый
элемент.

35.

ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
Окисление является составной частью геологического цикла
неорганических соединений серы. В биосфере окислительная фаза
включает и органические формы серы.
Под влиянием серобактерий сероводород окисляется до свободной серы,
а при избытке кислорода процесс продолжается до образования серной кислоты:
2H2S + О2 = 2H2О + 2S и 2S+ 3O2 + 2H2О = 2H2SО4.
Далее возможно вторичное использование серы растениями или ее вынос
в осадочные породы
CaCO3 + H2SО4 = CaSО4 + CO2 + H2О.
При низких концентрациях более эффективно биохимическое окисление
серы. Так, анаэробы используют при синтезе сероводород, а многие гетеротрофы
способны окислять неорганические соединения серы.

36.

ОСОБЕННОСТИ СОВРЕМЕННОГО ЦИКЛА СЕРЫ
По данным Дж. П. Френд (1976 г.) поступление серы в биосферу определяют:
дегазация Земли – 12•1012 г/год;
выветривание осадочных пород – 42•1012 г/год;
выбросы сернистого газа промышленностью – 65•1012 г/год.
Сток серы из биосферы оценивается в 100•1012 г/год. Подсчет баланса
показывает, что постепенно сера накапливается
12 + 42 + 65 – 100 = 19•1012 г/год.
Нарушение баланса является одной из причин кислотных дождей.

37.

БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ЖЕЛЕЗА
Железо по распространенности занимает четвертое место. Оно может
выступать в 2-х и 3-х валентной форме. По этой причине железо входит в
составе гемоглобина, переносящего кислород от легких к тканям тела.
Геологический цикл
Особенность - постепенный сток железа в недра. На ранней стадии развития
гравитационная дифференциация вещества привела к образованию
«железного» ядра.
В докембрийскую эпоху шло окисление закисного железа (FeO). При переходе
из растворимой формы (FeO) – нерастворимой формы – Fe2O3 железо
выпадало в осадок, образуя отложения джеспилитов . Определенную роль в
этом сыграли бактерии, окислявшие железо.

38.

ПОВЕДЕНИЕ ЖЕЛЕЗА В СОВРЕМЕННОЙ БИОСФЕРЕ
В решающей степени зависит от увлажнения, окислительновосстановительной реакции среды, степени аэрации почвы.
В кислых средах железо активно мигрирует с боковым
внутрипочвенным стоком, образуя скопления конкреций в болотах, луговых и
глеевых почвах, мелководных озерах и лагунах. В аккумулятивных
ландшафтах – осаждается в виде карбонатов, окислов разной степени
гидратированности, а также фосфатов и гуматов.
В условиях щелочной среды мигрирует слабо. Влияние бактерий в
круговороте этого элемента проявляется в образовании железо-марганцевых
конкреций на дне водоемов.
Железо активно вовлекается в биологический круговорот, так как
входит в состав многих ферментов и гемоглобина крови. Железобактерии
окисляют двухвалентное железо с образованием лимонита. Диатомовые
водоросли способны усваивать железо из коллоидов. После отмирания
организмов и их минерализации часть железа закрепляется в почве и вновь
может включаться в биологический круговорот. Растворимые формы
выносятся в океаны.