ბიოსფეროს ერთ ერთ უმნიშვნელოვანეს ფუნქციას წარმოადგენს ქიმიური ელემენტების ბრუნვა გარემოსა და ცოცხალ ორგანიზმებს შორის. განასხვავებენ ორ „ფონდს“:

1. სარეზერვო ფონდი, რომელშიც ქიმიური ელემენტები არაორგანული ფორმითაა წარმოდგენილი და

2. მოძრავი, ან გაცვლითი ფონდი, რომელიც ცოცხალ ორგანიზმებს შორის და აბიოტურ გარემოსა და ცოცხალ ორგანიზმებს შორის ნივთიერებათა მიმოცვლას გულისმობს.

ნახშირბადის ციკლი

ნახშირბადი ბუნებაში დიდი რაოდენობითაა და მრავალი ნაერთის სახით გვხვდება. თუმცა ცოცხალი ორგანიზმები მას თხევადი ან გაზისებრი ფორმით ითვისებენ. მცენარეებში ნახშირბადი შედის ფოტოსინთეზის დროს ნახშირორჟანგის სახით და რთული ბიოქიმიური რეაქციების შედეგად ორგანულ პროდუქტად – შაქრებად გარდაიქმნება. შემდგომი რეაქციები მას რთულ ნახშირწყლებად, ცილებად და ცხიმებად გარდაქმნიან. ეს ნივითერებები წარმოადგენენ ნახშირბადის წყაროს ცხოველების, სოკოების და არამწვანე მცენარეებისათვის. ნახშირბადი ბუნებას სუნთქვის დროს ნახშირორჟნგის სახით უბრუნდება. ასევე მკვდარი ორგანული მასის ხრწნის და ლპობის პროცესების დროს ხდება ნახშირბადის გამოთავისუფლება უმეტესად ისევ ნახშირორჟანგის სახით. საპროფიტული ორგანიზმები ნიადაგზე დაგროვილ ნარჩენებს ჰუმუსად გარდაქმნიან.

აზოტის ციკლი

აზოტი წარმოდგენილია ექვსი ფორმით და შვიდი პროცესით. ექვსი ფორმაა: ორგანული ფორმით ცხოველებში ან მცენარეებში, ორგანული ფორმით ნიადაგის მიკროორგანიზმებში, ორგანული ფორმით ნიადაგის ორგანულ მასაში (ჰუმუსი), ამიაკი (NH4 +), ნიტრატები (NO3^–) და მოლეკულური აზოტი (N2)  ჰაერში. შვიდი ფუნქცია კი არის ფიქსაცია, სიკვდილი, დეკომპოზიცია (დაშლა), მინერალიზაცია, ნიტრიფიკაცია, დენიტრიფიკაცია და აბსორბცია.

            ატმოსფერული აზოტის ფიქსაციას ახორციელებენ მცენარეების სიმბიონტი ბაქტერიები, რომლებიც არაორგანულ აზოტს ორგანულ აზოტად გარდაქმნიან. ესაა Rhyzobiumგვარის ბაქტერიები, რომლებიც სიმბიოზურად ცხოვრობენ პარკოსნების ფესვებზე. რიზობიუმის მცენარის ფესვში შეჭრისას იქ კოჟრები წარმოიქმნება. ბაქტერიას აქვს უნარი ატმოსფერული აზოტი გარდაქმნას ამიაკად, რომელიც ამინომჟავებად და შემდგომში ცილებად გარდაიქმნება. 

როდესაც კოჟრები კვდება და ხრწნას იწყებს, გარკვეული რაოდენობით ფიქსირებული აზოტი ნიადაგში რჩება ორგანული მასის სახით და ნიადაგს აზოტით ამდიდრებს. ამ შემთხვევაში მნიშვნელობა აქვს, თუ რა რაოდენობით აზოტს ინარჩუნებს მცენარე. მაგალითად, ცნობილია, რომ სოიოს აზოტი თითქმის მთლიანად თესლებშია შენახული მარაგის სახით, ხოლო ლობიო ამ მხრივ ნაკლებად ეფექტურია და აზოტი ფესვებიდან ნიადაგში „იჟონება“.

            აზოტის ფიქსაციას თავისუფლად მცხოვრები ბაქტერიებიც ახორციელებენ. მათ შორის გამოირჩევიან Azotobacterდა Clostridium გვარის ბაქტერიები.

            ნიტრიფიკატორი ბაქტერიები ამიაკის სახით ფიქსირებულ აზოტს ნიტრიტებად (Nitromonas), შემდეგ კი ნიტრატებად (Nitrobacter) გარდაქმნიან. ორივე მათგანი აერობულ ბაქტერიებს მიეკუთვნება. რეაქციის დროს გამოყოფილი ენერგიით ბაქტერიებს წყლისა და ნახშირორჟანგის გარდაქმნა შეუძლია გლუკოზად. ვინაიდან ამ შემთხვევაში ორგანული ნივთიერებები ქიმიური რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება, ამ ბაქტერიებს ქემოავტოტროფები ეწოდებათ. 

            აზოტი ატმოსფეროს უბრუნდება დენიტრიფიკატორი ბაქტერიების საშუალებით. ცოცხალი ორგანიზმების სიკვდილის შემდეგ სხეულის ხრწნის შედეგად ბატერიები ორგანულ ნივთიერებებს ჯერ ნიტრატებად გარდაქმნიან, ხოლო შემდეგ გამოათავისუფლებენ აზოტს ქსოვილებიდან. ანაერობულ, ან მცირედ ჟანგბადიან გარემოში დენიტრიფიკაციას Pseudomonas denitrificans ახორციელებს. მოხვნის საშუალებით ნიადაგის აერაციით ფერმერებს შეუძლიათ გააძლიერონ ნიტრიფიკატორი ბაქტერიების აქტივობა და შეამცირონ დენიტრიფიკატორი ბაქტერიების აქტივობა. 

ფოსფორის ციკლი

ცოცხალი ორგანიზმებისთვის ფოსფორის აუცილებლობა გამოიხატება იმით, რომ ის გვხვდება

• ნუკლეინის მჟავებში (დნმ, რნმ, ატფ)
• უჯრედული რესპირაციის და ფოტოსინთეზში მონაწილე კოენზიმების შემადგენლობაში
• უჯრედის მემბრანაში არსებულ ფოსფოლიპიდებში
• ხერხემლიანების ჩონჩხში

იმის გამო, რომ ფოსფორი ბუნებაში გაზის სახით არ არის წარმოდგენილი, მისი წრებრუნვა ნაკლებად მასშტაბურია აზოტის ციკლთან შედარებით. ფოსფორი უმეტესად ქანების შემადგენლობაში გვხვდება და მისი მოპოვება მინერალის სახით საბადოების საშუალებით ხდება. ბუნებრივი გზით ფოსფორი ქანებიდან ეროზიის დროს თავისუფლდება.

ფოსფორი მცირე რაოდენობითაა წარმოდგენილი ნიადაგებში მცენარეებისათვის მისაწვდომი არაორგანული ფორმით. მცენარეები მას არაორგანული ან მცირე ზომის მოლეკულური ორგანული სახით იწოვენ და რთულ ორგანულ ნაერთებად გარდაქმნიან. ტროპიკული რეგიონების მჟავე ნიადაგებში ფოსფორი H2PO4 იონების სახითაა წარმოდგენილი, ხოლო ტუტე ნიადაგებში – PO4 იონების სახით. ფოსფატები შედარებით ხელმისაწვდიმია მცენარეებისთვის როდესაც მჟავიანობა 4.5-დან 7.5-მდე მერყეობს. ზოგიერთ ბაქტერიას (Pseudomonas, Bradyrhizobium, Rhizobium, Bacillus) და სოკოს (Aspergillus niger) აქვს ფოსფორის სტაბილურ მდგომარეობაში გადაყვანის უნარი, თუმცა ამ პროცესის მექანიზმები ჯერჯერობით უცნობია.

წყარო:

შათირიშვილი ა., ცაგარელი ს., ცარციძე მ., ზოგადი ბიოლოგია-1998 წელი.