Круговорот веществ в биосфере. Большой и малый круговорот.

Круговорот веществ в биосфере - повторяющиеся процессы превращений и пространственных перемещений веществ, имеющие определенное поступательное движение, выражающееся в качественных и количественных различиях отдельных циклов.

Выделяют два вида круговорота:

– большой (геологический) (круговорот веществ протекает от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет, включая в себя такие процессы, как круговорот воды и денудация суши. Денудация суши складывается из общего изъятия вещества суши (52990 млн.т/год), общего привноса вещества на сушу (4043 млн.т/год) и составляет 48947 млн.т/год. Антропогенное вмешательство ведет к ускорению денудации, приводя, например, к землетрясениям в зонах водохранилищ, построенных в сейсмоактивных районах)

– малый (биотический) (круговорот вещества происходит на уровне биогеоценоза или биогеохимического цикла)

4. Круговорот важнейших элементов в биосфере: углерода, азота, фосфора, кислорода.

Наиболее жизненно важными можно считать в-ва, из кот-х в осн сост белковые молекулы. К ним относятся углерод, азот, кислород, фосфор, сера.

Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой – C02. Источником является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних слоев земной коры. В круговороте С четко прослеживается трофич цепь: продуценты, улавливающие С из атмосферы при фотосинтезе, консуенты – поглощающие С вместе с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуцентов – возвращающих С вновь в круговорот. Скорость оборота СО2 – ок 300 лет. Главный резервуар биологически связанного С – леса. Вмешательство чвка в круговорот С приводит к возрастанию содержания СО2 в атмосфере.

Азот.

При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в NH4, который под влиянием живущих в почве нитрифицирующих бактерий окисляется в азотную кислоту. Она вступая в реакцию с находящимся в почве карбонатами (например с СаСО3), образует нитраты:

2HN03 + СаСО3  Са(NО3)2 + СО2 + Н20

Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигание дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при недостаточном доступе воздуха могут отнимать O2 от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих денитрифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) переходит в недоступную (свободный азот). Т.о., далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде. В природе существуют процессы возмещения потери азота: происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных образом, в природе совершается усваивать атмосферный азот. Таким непрерывный круговорот азота.

Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. Общий круговорот Р можно разделить на 2 части: водную и наземную. В различных минералах P содержится в виде неорганического фосфатиона (PO43-). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают PO43- из водного раствора и включают фосфор в состав различных органических соединений, где он выступает в форме т.н. органического фосфата. По пищевым цепям P переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы. При каждом переходе велика вероятность окисления содержащегося P соединения в процессе клеточного дыхания для получения органической энергии. Когда это происходит, фосфат в составе мочи или ее аналога вновь поступает в окружающую среду, после чего снова может поглощаться растениями и начинать новый цикл. В отличие, например, от CO2, который, где бы он ни выделялся в атмосферу, свободно переносится в ней воздушными потоками, пока снова не усвоится растениями, у фосфора нет газовой фазы и, следовательно, нет «свободного возврата» в атмосферу. Попадая в водоемы, фосфор насыщает, а иногда и перенасыщает экосистемы. Обратного пути нет. Океанические отложения фосфата со временем поднимаются над поверхностью воды в результате геологических процессов, но это происходит в течение миллионов лет.

Кислород. Кислород - наиболее активный газ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода среды с живыми организмами или их остатками после гибели.

В составе земной атмосферы кислород занимает второе место после азота. Господствующей формой нахождения кислорода в атмосфере является молекула О2. Круговорот кислорода в биосфере весьма сложен, поскольку он вступает во множество химических соединений минерального и органического миров.

Скорость круговорота кислорода – 2 тыс. лет, именно за это время весь кислород атмосферы проходит через живое вещ-во. Основной поставщик кислорода на Земле – зеленые растения. Главный потребитель кислорода – животные, почвенные орг-мы и растения, использующие его в процессе дыхания.

В истории биосферы Земли наступило такое время, когда кол-во выделяемого кислорода стало равным количеству поглощаемого кислорода.