Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Круговороты веществ в биосфере(углерод, азот, фосфор, вода,сера)

Читайте также:
  1. Cпектральный анализ - способ определения химического состава вещества по его спектру.
  2. D_Так какие же вещества входят в состав вакцин?
  3. II Круговорот веществ в природе.
  4. III. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА
  5. V. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
  6. А1.19 Обмен веществ характерен для
  7. Аварийно химически опасные вещества.
  8. Акустические свойства горных пород. Основные параметры. Связь с вещественным и фазовым составом, структурой пород и термобарическими условиями.
  9. АНТИВЕЩЕСТВО
  10. Антропогенные экосистемы. Источники химического загрязнения биосферы опасными и вредными веществами, их трансформация, вторичные явления.

качестве примеров биотического круговорота рассмотрим круговороты углерода и
азота в биосфере (рис. 24.3; 24.4). Круговорот углерода начинается с
фиксации атмосферного диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Часть
образовавшихся при фотосинтезе углеводов используют сами растения для получения
энергии, часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе
дыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод
их тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит
и в океане.

Так, азот, углекислый газ, пары воды
образовались в процессе эволюции планеты благодаря (в значительной мере)
вулканической активности, а кислород — в
результате фотосинтеза.

Круговорот азота
также охватывает все области биосферы (рис. 24.4).
Хотя его запасы в атмосфере практически неисчерпаемы, высшие растения могут
использовать азот только после соединения его с водородом или кислородом.
Исключительно важную роль в этом процессе играют азотфиксирующие бактерии. При
распаде белков этих микроорганизмов азот снова возвращается в атмосферу.

Фосфор - один из основных компонентов живого вещества и входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), клеточных мембран, аденозинтрифосфата (АТФ) и аденозиндифосфата (АДФ), жиров, костей и зубов. Круговорот фосфора, как и других биогенных элементов, происходит по большому и малому циклам.

Запасы фосфора, доступные живым существам, полностью сосредоточены в литосфере. Основные источники неорганического фосфора - изверженные или осадочные породы. В земной коре содержание фосфора не превышает 1%, что лимитирует продуктивность экосистем. Из пород земной коры неорганический фосфор вовлекается в циркуляцию континентальными водами. Он поглощается растениями, которые при его участии синтезируют различные органические соединения и таким образом включаются в трофические цепи. Затем органические фосфаты вместе с трупами, отходами и выделениями живых существ возвращаются в землю, где вновь подвергаются воздействию микроорганизмов и превращаются в минеральные формы, используемые зелеными растениями.

В экосистеме океана фосфор приносится текучими водами, что способствует развитию фитопланктона и живых организмов.

В наземных системах круговорот фосфора проходит в оптимальных естественных условиях с минимумом потерь. В океане дело обстоит иначе. Это связано с постоянным оседанием (седиментацией) органических веществ. Осевший на небольшой глубине органический фосфор возвращается в круговорот. Фосфаты, отложенные на больших морских глубинах, не участвуют в малом круговороте. Однако тектонические движения способствуют подъему осадочных пород на поверхность.

Таким образом, фосфор медленно перемещается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океанических осадков к живым организмам и обратно.

Запасы фосфора на земле малы. Поэтому считается, что фосфор – основной фактор, лимитирующий рост первичной продукции биосферы. Считают даже, что фосфор - главный регулятор всех других биогеохимических циклов, что это - наиболее слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает существование человека.

Антропогенное воздействие на круговорот фосфора состоит в следующем:

· Добыча больших количеств фосфатных руд для минеральных удобрений и моющих средств, приводит к уменьшению количества фосфора в биотическом кругообороте;

· Стоки с полей, ферм и коммунальные отходы приводят к увеличению количества фосфат-ионов в водоемах, к резкому росту водных растений и нарушению равновесия в водных экосистемах.

Сера играет важную роль в круговороте веществ в биосфере. Соединения серы участвуют в формировании химического состава почв и подземных вод и биохимических процессах, которые происходят в клетке. Этот биоген попадает в почву после естественного разложения некоторых органических веществ и горных пород. Из почвы сера поступает в растения, где синтезируются серосодержащие аминокислоты – цистеин, цистин, метионин.

 

В природной среде сера образует сульфиды. Их много в изверженных горных породах. Затем после окисления сера со стоком воды попадает в Мировой океан, где и поглощается морскими обитателями. Особенно много серы накапливается в моллюсках.

Круговорот серы в морях происходит благодаря сульфатредуцирующим бактериям. Некоторые из них накапливают серу в своих организмах, а после гибели бактерии вся сера остается на дне океана.

На континентах круговорот серы происходит благодаря растениям. Они отмирают, а сера переходит в почву, где первые организмы восстанавливают органическую серу до минеральной, а вторые уже окисляют ее до сульфатов, которые вновь поглощаются корнями растений.

Круговорот серы – ключевой в общем процессе синтеза и разложения биомассы. Техногенные выбросы серы в атмосферу (в основном в виде окислов SOх при сгорании органического топлива) составляют 75…100 млн. т в год.

Длительное существование жизни на Земле, которое невозможно без непрерывного использования минеральных веществ, обязано описанному выше процессу круговорота вещества и энергии. Если бы в биосфере не было этого биотического круговорота и минеральные продукты только бы расходовались на восполнение и поддержание жизни, то в силу их конечности рано или поздно они бы исчерпались, и жизнь бы прекратилась как планетарное явление. Биогеохимические явления круговорота вещества и энергии свидетельствуют об огромной роли зеленых растений – основных продуцентов органического вещества и организмов-деструкторов, или биоредуцентов.

Принципиально важно, что интенсивность жизнедеятельности всех трех основных слагаемых органического мира – продуцентов (производителей), консументов (потребителей) и редуцентов (разрушителей) – обязательно находится во взаимном равновесии, которое устанавливалось миллионами лет эволюции биосферы. Это основное свойство биосферы и неизменное условие ее существования.

Биосфера является саморегулирующейся системой, если она не подвергается несбалансированному и эволюционно не закрепленному воздействию иных факторов и прежде всего антропогенного происхождения.

Гидрологический цикл (а именно так по-научному называется круговорот воды в природе) – это непрерывное движение воды из гидросферы и с земной поверхности в атмосферу, и обратно. Движение обеспечивается четырьмя процессами: испарением, конденсацией, выпадением осадков и стоком вод. Выпавшие осадки частично снова испаряются и конденсируются, частично пополняют водоемы (или создают новые), а частично уходят под землю, образуя грунтовые воды.

Существует Большой круговорот воды в природе и еще два малых – океанический и континентальный. Большой круговорот воды в природе иначе называют Мировым. Над океаном собираются осадки, ветры несут их на континенты, там они выпадают и со стоком вновь возвращаются в океан. Так природа превращает соленую воду в пресную. Малый океанический круговорот происходит над океаном – он заключается в непрерывном испарении воды, конденсации, образовании осадков и выпадении их обратно в океан. Континентальный круговорот воды происходит точно так же, только над поверхностью суши. Кстати, океан теряет в процессе круговорота больше воды, нежели получает с осадками. А на суше ситуация обратная – воды выпадает намного больше, чем испаряется. Вся вода, когда-либо выпавшая на сушу в виде осадков, рано или поздно вернется в океан.

Как известно, наша Земля на три четверти покрыта водой. И большая часть этой воды – соленая. Существует три агрегатных состояния, в которых может находиться вода: жидкое, твердое и газообразное. От того, в каком из состояний пребывает вода, зависит скорость ее движения, а, следовательно, время, через которое совершается круговорот воды в природе. Пар быстро переносится ветром, конденсируется и выпадает в виде осадков. Вода, чтобы проделать этот путь, должна сначала испариться. А лед – еще и растаять.

Поэтому круговорот воды в природе в разных местах происходит с разной скоростью. Быстрее всего вода обновляется внутри живых организмов. Чтобы восстановить запас чистой воды внутри себя, человеку понадобится всего несколько часов. Печень и почки оперативно справляются с этой задачей. Поэтому можно сказать, что самый быстрый круговорот воды в природе происходит внутри ее ходящий, летающих и плавающих составляющих. А вот ледники полярных стран полностью обновляются лишь один раз в 9700 лет. Вода, содержащаяся в почве, очищается каждый год, а та, что в облаках – раз в восемь дней. Горный ледник полностью обновит свой состав за 1600 лет. Весь Мировой океан способен полностью очиститься за 2700 лет. Это очень долго. Поэтому следует понимать – чем больше мы загрязняем воду промышленными стоками, тем скорее рискуем столкнуться с тотальным дефицитом чистой пресной воды. Круговорот воды в природе сам не может справиться с темпами загрязнения планеты.




Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 175 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.009 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав