Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ѕиогеохимические циклы наиболее важных дл€ жизни организмов биогенных веществ




Ќаиболее жизненно важными можно считать вещества, из которых, в основном, состо€т белковые молекулы.   ним относ€тс€ углерод, азот, кислород, фосфор, сера.

Ѕиогеохимические циклы углерода, азота и кислорода (рис. 6.9) наиболее совершенны. Ѕлагодар€ большим атмосферным резервам, они способны к быстрой саморегул€ции. ¬ круговороте углерода, а точнее ¾ наиболее подвижной его формы ¾ CO2, четко прослеживаетс€ трофическа€ цепь: продуценты ¾ улавливающие углерод из атмосферы при фотосинтезе, консументы ¾ поглощающие углерод вместе с телами продуцентов и консументов низших пор€дков, редуцентов ¾ возвращающих углерод вновь в круговорот. —корость оборота CO2 составл€ет пор€дка 300 лет (полна€ его замена в атмосфере и других элементов цикла (рис.6.10).

–ис. 6.9. —хема биогеохимического круговорота веществ на суше (по –.  ашанову, 1984)

–ис. 6.10. “емпы циркул€ции веществ ( лауд и ƒжибор, 1972)

¬ ћировом океане трофическа€ цепь: продуценты (фитопланктон) ¾ консументы (зоопланктон, рыбы) ¾ редуценты (микроорганизмы) ¾ осложн€етс€ тем, что некотора€ часть углерода мертвого организма, опуска€сь на дно, Ђуходитї в осадочные породы и участвует уже не в биологическом, а в геологическом круговороте вещества.

√лавным резервуаром биологически св€занного углерода €вл€ютс€ леса, они содержат до 500 млрд т этого элемента, что составл€ет 2/3 его запаса в атмосфере. ¬мешательство человека в круговорот углерода приводит к возрастанию содержани€ CO2 в атмосфере.

—корость круговорота кислорода ¾ 2000 лет (рис. 6.10), именно за это врем€ весь кислород атмосферы проходит через живое вещество. ќсновной поставщик кислорода на «емле ¾ зеленые растени€. ≈жегодно они производ€т на суше 53 × 109 т кислорода, а в океанах ¾ 414 × 109 т.

√лавный потребитель кислорода ¾ животные, почвенные организмы и растени€, использующие его в процессе дыхани€. ѕроцесс круговорота кислорода в биосфере весьма сложен, так как он содержитс€ в очень многих химических соединени€х.

ѕодсчитано, что на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуетс€ 23% кислорода, который освобождаетс€ в процессе фотосинтеза.

ѕредполагаетс€, что ближайшее врем€ весь продуцированный кислород будет сгорать в топках, а следовательно, необходимо значительное усиление фотосинтеза и другие радикальные меры.

Ѕиогеохимический круговорот азота не менее сложен, чем углерода и кислорода, и охватывает все области биосферы. ѕоглощение его растени€ми ограничено, так как они усваивают азот только в форме соединени€ его с водородом и кислородом. » это при том, что запасы азота в атмосфере неисчерпаемы (78% от ее объема). –едуценты (деструкторы), а конкретно почвенные бактерии, постепенно разлагают белковые вещества отмерших организмов и превращают их в аммонийные соединени€, нитраты и нитриты. „асть нитратов попадает в процессе круговорота в подземные воды и загр€зн€ет их.

ќпасность заключаетс€ также и в том, что азот в виде нитратов и нитритов усваиваетс€ растени€ми и может передаватьс€ по пищевым (трофическим) цеп€м.

јзот возвращаетс€ в атмосферу вновь с выделенными при гниении газами. –оль бактерий в цикле азота такова, что если будет уничтожено только 12 их видов, участвующих в круговороте азота, жизнь на «емле прекратитс€. “ак считают американские ученые.

Ѕиогеохимический круговорот в биосфере помимо кислорода, углерода и азота совершают и многие другие элементы, вход€щие в состав органических веществ ¾ сера, фосфор, железо и др.

Ѕиогеохимические циклы фосфора и серы, важнейших биогенных элементов, значительно менее совершенны, так как основна€ их масса содержитс€ в резервном фонде земной коры, в Ђнедоступномї фонде.

 руговорот серы и фосфора ¾ типичный осадочный биогеохимический цикл. “акие циклы легко нарушаютс€ от различного рода воздействий и часть обмениваемого материала выходит из круговорота. ¬озвратитьс€ оп€ть в круговорот она может лишь в результате геологических процессов или путем извлечени€ живым веществом биофильных компонентов.

‘осфор содержитс€ в горных породах, образовавшихс€ в прошлые геологические эпохи. ¬ биогеохимический круговорот (рис. 6.11) он может попасть в случае подъема этих пород из глубины земной коры на поверхность суши, в зону выветривани€. Ёрозионными процессами он выноситс€ в море в виде широко известного минерала ¾ апатита.

–ис. 6.11.  руговорот фосфора в биосфере (по ѕ. ƒювиньо, ћ. “ангу, 1973; с изменени€ми)

ќбщий круговорот фосфора можно разделить на две части ¾ водную и наземную. ¬ водных экосистемах он усваиваетс€ фитопланктоном и передаетс€ по трофической цепи вплоть до консументов третьего пор€дка ¾ морских птиц. »х экскременты (гуано) снова попадают в море и вступают в круговорот, либо накапливаютс€ на берегу и смываютс€ в море.

»з отмирающих морских животных, особенно рыб, фосфор снова попадает в море и в круговорот, но часть скелетов рыб достигает больших глубин и заключенный в них фосфор снова попадает в осадочные породы.

¬ наземных экосистемах фосфор извлекаетс€ растени€ми из почв и далее он распростран€етс€ по трофической сети. ¬озвращаетс€ в почву после отмирани€ животных и растений и с их экскрементами. “ер€етс€ фосфор из почв в результате их водной эрозии. ѕовышенное содержащие фосфора на водных пут€х его переноса вызывает бурное увеличение биомассы водных растений, Ђцветениеї водоемов и их эвтрофикацию. Ѕольша€ же часть фосфора уноситс€ в море и там тер€етс€ безвозвратно.

ѕоследнее обсто€тельство может привести к истощению запасов фосфорсодержащих руд (фосфоритов, апатитов и др.). —ледовательно, надо стремитьс€ избежать этих потерь и не ожидать того времени, когда «емл€ вернет на сушу Ђпотер€нные отложени€ї.

—ера также имеет основной резервный фонд в отложени€х и почве, но, в отличие от фосфора, имеет резервный фонд и в атмосфере (рис. 6.12). ¬ обменном фонде главна€ роль принадлежит микроорганизмам. ќдни из них ¾ восстановители, другие ¾ окислители.

–ис. 6.12.  руговорот серы (по ё. ќдуму, 1975):

Ђ ольцої в центре схемы иллюстрирует процессы окислени€ (ќ) и восстановлени€ (R),
благодар€ которым происходит обмен серы между фондом доступного сульфата (SO4)
и фондом сульфидов железа, наход€щихс€ глубоко в почве и в осадках

¬ горных породах сера встречаетс€ в виде сульфидов (FeS2 и др.), в растворах ¾ в форме иона (SO4)2, в газообразной фазе в виде сероводорода (H2S) или сернистого газа (SO2). ¬ некоторых организмах сера накапливаетс€ в чистом виде (S2) и при их отмирании на дне морей образуютс€ залежи самородной серы.

¬ морской среде сульфат-ион занимает второе место по содержанию после хлора и €вл€етс€ основной доступной формой серы, котора€ восстанавливаетс€ автотрофами и включаетс€ в состав аминокислот.

 руговорот серы, хот€ ее требуетс€ организмам в небольших количествах, €вл€етс€ ключевым в общем процессе продуцировани€ и разложени€ (ё. ќдум, 1986). Ќапример, при образовании сульфидов железа, фосфор переходит в растворимую форму, доступную дл€ организмов.

¬ наземных экосистемах сера возвращаетс€ в почву при отмирании растений, захватываетс€ микроорганизмами, которые восстанавливают ее до H2S. ƒругие организмы и воздействие самого кислорода привод€т к окислению этих продуктов. ќбразовавшиес€ сульфаты раствор€ютс€ и поглощаютс€ растени€ми из поровых растворов почвы ¾ так продолжаетс€ круговорот.

ќднако круговорот серы, так же как и азота, может быть нарушен вмешательством человека (см. рис. 6.12). ¬иной тому прежде всего сжигание ископаемого топлива, а особенно угл€. —ернистый газ (SO2≠) нарушает процессы фотосинтеза и приводит к гибели растительности.

Ѕиогеохимические циклы легко нарушаютс€ человеком. “ак, добыва€ минеральные удобрени€, он загр€зн€ет воду и воздушную среду. ¬ воду попадает фосфор, вызыва€ эвтрофикацию, азотистые высокотоксичные соединени€ и др. »ными словами, круговорот становитс€ не циклическим, а ациклическим. ќхрана природных ресурсов должна быть направлена на то, чтобы ациклические процессы превратить в циклические.

“аким образом, всеобщий гомеостаз биосферы зависит от стабильности биогеохимического круговорота веществ в природе. Ќо €вл€€сь планетарной экосистемой, она состоит из экосистем всех уровней, первоочередное значение дл€ ее гомеостаза имеют целостность ее и устойчивость природных экосистем.

 онтрольные вопросы

1.  акое место биосфера занимает среди оболочек «емли и в чем ее коренное отличие от других оболочек?

2. »з чего состо€т абиотическа€ и биотическа€ части биосферы как глобальной экосистемы?

3. „то понимал ¬. ». ¬ернадский под живым веществом планеты?

4.  акие биохимические принципы лежат в основе биогенной миграции?

5.  ак осуществл€етс€ большой круговорот веществ, в том числе большой круговорот воды, в природе?

6.  акие важнейшие функции живого вещества обеспечиваютс€ посредством малого круговорота веществ в природе?

7.  акова роль резервного и обменного фондов в биогеохимическом круговороте веществ?

8. ¬ чем особенности биогеохимических циклов основных биогенных элементов?






ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-02-12; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1925 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

80% успеха - это по€витьс€ в нужном месте в нужное врем€. © ¬уди јллен
==> читать все изречени€...

304 - | 321 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.011 с.