На головну

Навчальний посібник | ВСТУП | ПРИРОДНІ РЕСУРСИ | біосфера | Живе і неживе речовина | Екологія | біотична структура | Взаємовідносини організмів і середовища | закон толерантності | Практична робота |

біогеохімічні цикли

  1. Великі цикли Н. Д. Кондратьєва та їх роль в інноваційному менеджменті.
  2. Бу к?штері ?ондир?иларини? (БК?) термодінамікали? ціклин есептеу
  3. варіаційні цикли
  4. Ділові цикли та економічне зростання
  5. Життєві цикли бізнесу
  6. ітераційні цикли

Жива речовина складається з безлічі хімічних елементів. З них переважають три: кисень (70%), вуглець (18%) і водень (10%). На частку азоту, натрію, фосфору, магнію, кремнію, сірки, калію, заліза і хлору падає 1,5%. На всі інші елементи системи Менделєєва припадає менше 0,5%.

Всі хімічні елементи, в тому числі і штучно створені, зазвичай циркулюють в біосфері за характерними шляхами.

Більшою чи меншою мірою замкнуті шляху проходження елементів із зовнішнього середовища в організми і знову в зовнішнє середовище називаються биогеохимическими циклами.

Переміщення необхідних для життя елементів і неорганічних сполук можна назвати кругообігом елементів живлення.

Рух в циклах не завжди буває рівномірним, існують пункти зосередження (фонди), в яких елементи затримуються на більш-менш тривалий час. Тому в кожному кругообігу можна виділити:

- резервний фонд - Велика маса повільно рухаються речовин, в основному синтетичний компонент;

- рухливий (обмінний) фонд- Менший, але більш активний, для якого характерний швидкий обмін речовин між організмами та їх безпосереднім оточенням.

Будь-атом, що знаходиться в резервному фонді, не обов'язково весь час недоступний для організмів, так як між резервним і обмінним фондами існує постійний обмін як за рахунок природних процесів (виверження вулканів, пожежі та ін.), Так і за рахунок діяльності людини (спалювання палива , застосування мінеральних добрив, штучне зрошення і ін.). Основними биогеохимическими циклами є цикли води, вуглецю, кисню, водню, азоту, фосфору і сірки. Всі цикли нерозривно пов'язані один з одним і складають в цілому біосферу.

кругообіг води. Вода - найбільш важлива частина тіла живих істот. У тілі людини вона становить 60% за вагою, а в рослинному організмі досягає 95%. У процесі кругообігу відбувається накопичення, очищення і перерозподіл планетарного запасу води. Під дією сонячної енергії і сил земного тяжіння вода безперервно переміщується між океанами, атмосферою, сушею і живими організмами. Найважливішими процесами цього кругообігу є випаровування, конденсація, опади і стік вод назад в море для відновлення циклу. Людина може втручатися в круговорот води двома способами:

- Забираючи велику кількість прісної води з річок, озер і водоносних горизонтів, тим самим, виснажуючи запас ґрунтових вод і відкриваючи доступ океанічної солоній воді в підземні водоносні горизонти;

- Знищуючи рослинний покрив суші в інтересах розвитку сільського господарства, при видобутку корисних копалин, будівництві житла, доріг та інших видах діяльності, що призводить до зменшення просочування поверхневих вод під землю, що, в свою чергу, скорочує поповнення запасів грунтових вод, збільшує ризик повеней , підвищує інтенсивність поверхневого стоку, посилюючи ерозію грунтів.

кругообіг азоту. Азот становить близько 80% атмосферного повітря. Однак більшість організмів не можуть засвоювати азот з повітря. Тим часом азот бере участь в побудові білків і нуклеїнових кислот (ДНК). Більшості зелених рослин потрібно азот у формі нітрат - іонів (NO3-) І іонів амонію (NH4+). Газоподібний азот, що становить 78% обсягу земної атмосфери, не може безпосередньо використовуватися живими організмами. Але він може перетворюватися в розчинні у воді сполуки, що містять іони NO3- і NH4+, Які і засвоюються корінням рослин.

В результаті діяльності людини в кругообігу включається азот, що утворюється при спалюванні палива, що виділяється при видобутку корисних копалин для виробництва мінеральних добрив, що потрапляє в навколишнє середовище зі стоками тваринницьких ферм і при добриві сільськогосподарських полів, що призводить до збільшення нітратів і нітритів у сільськогосподарських культурах і робить їх небезпечними для людини. Потрапляють в водні об'єкти азотні сполуки призводять до їх ефтрофікаціі, тобто бурхливому заростання, знекиснення, появи синьо-зелених водоростей і, надалі - до заболочування.

кругообіг фосфору. Фосфор, головним чином у вигляді фосфат - іонів (РО43 і НРО42), Є важливим поживним елементом, як для рослин, так і для тварин. Він входить до складу молекул ДНК, що несуть генетичну інформацію; молекул АТФ і АДФ, в яких запасається необхідна для організмів хімічна енергія, яка використовується при клітинному диханні; молекул жирів, що утворюють клітинні мембрани в рослинних і тваринних клітинах; а також речовин, що входять до складу кісток і зубів тварин. Фосфор, що вивільняється при повільному руйнуванні (або вивітрювання) фосфатних руд, розчиняється грунтовою вологою і поглинається корінням рослин. Фосфатні сполуки дуже погано розчиняються у воді і зустрічаються лише в певних типах гірських порід. Таким чином, у багатьох грунтах і водних екосистемах вміст фосфору є лімітуючим фактором росту рослин.

Тварини отримують необхідний їм фосфор, поїдаючи рослини або інших рослиноїдних тварин. Значна частина цього фосфору у вигляді екскрементів тварин і продуктів розкладання мертвих тварин і рослин повертається в грунт, в річки і, врешті-решт, на дно океану у вигляді нерозчинних фосфатних осадових порід.

Частина фосфору повертається на поверхню суші у вигляді гуано - збагаченої фосфором органічної маси екскрементів харчуються рибою птахів (пеліканів, олуш, бакланів і т.п.). Однак незрівнянно більшу кількість фосфатів щорічно змивається з поверхні суші в океан в результаті природних процесів і антропогенної діяльності.

Внаслідок геологічних процесів, які тривають мільйони років, можуть підніматися і осушуватися ділянки океанічного дна, утворюючи острови або материки. Подальше вивітрювання обнажившихся гірських порід призводить до вивільнення нових кількостей фосфору і продовження кругообігу.

Втручання людини в кругообіг фосфору зводиться в основному до видобутку великої кількості фосфатних руд для виробництва мінеральних добрив та миючих засобів і надлишку фосфат - іонів у водних екосистемах при попаданні в них забруднених стоків з тваринницьких ферм, змитих з полів фосфатних добрив, а також очищених і неочищених комунально-побутових стоків.

Кругообіг вуглецю. Вуглець є основним будівельним матеріалом молекул білків, жирів, нуклеїнових кислот (ДНК і РНК) та інших важливих для життя органічних сполук. Рослини поглинають вуглекислий газ IV (CO2) З атмосфери і під дією сонячного світла за допомогою хлорофілу здійснюють фотосинтез складних органічних сполук, наприклад цукрів.

В процесі клітинного метаболізму молекули цукру перетворюються в протеїни, ліпіди і т.д. Ці різні речовини служать вуглеводним харчуванням тварин, рослин і людини. Для тварин цей процес ускладнюється необхідністю перетравлення з'їденої їжі, в процесі якого складні молекули, що містять вуглець, розкладаються до простих.

З іншого боку, всі організми здійснюють клітинне дихання - процес зворотний фотосинтезу, тобто викидають в атмосферу CO2.

Коли настає смерть, то детритофаги і біоредуценти розкладають і минерализуют трупи, утворюючи ланцюги харчування, в кінці яких вуглець знову надходить в кругообіг в формі вуглекислоти ( "грунтову дихання"). Детритофаги перетворюють тваринні і рослинні залишки в нові органічні сполуки (гумус). Гриби і бактерії розкладають гумус з виділенням вуглекислого газу. При нестачі повітря, а також, високій кислотності, детритофаги не можуть функціонувати, і органічні залишки накопичуються у вигляді торфу і утворюють торф'яні болота. Це зупиняє круговорот.

У далекі геологічні епохи значна частина фотосінтезіровать органічної речовини, не використана консументами і редуцентами, накопичувалася, поховані під мінеральними опадами. За мільйони років під дією високих температур і тисків ця речовина перетворилося в нафту, газ і вугілля, в залежності від вихідного матеріалу, тривалості та умов перебування в землі. При спалюванні їх в якості палива накопичився вуглець знову перетворюється в CO2. При неповному згорянні палива в атмосферу можуть викидатися окис вуглецю CO (чадний газ), сажа C і інші углеродсодержащие з'єднання (альдегіди, бензапірен та ін.). Вони можуть безпосередньо вступати у взаємодію з живим речовиною, руйнуючи і отруюючи його.

У воді також відбувається уповільнення кругообігу вуглецю, так як вуглець, крім фотосинтезу водоростями, накопичується в складі CaCO3 (Крейда, вапняк, корали) хімічного або біогенного походження. Ці маси вуглецю залишаються поза кругообігу протягом цілих геологічних періодів, поки CaCO3 у вигляді гірських ланцюгів не піднімається над поверхнею моря. З цього моменту починається вилуговування вапняку атмосферними опадами, а також під дією коренів рослин.

CaCO3 + 2HNO3 = Ca (NO3)2 + H2O + CO2

Вуглець гірських порід може бути також вивільнено в результаті людської діяльності (видобутку корисних копалин, розкладанні під дією кислотних дощів і ін.). Так руйнуються мармурові пам'ятники архітектури, які простояли кілька тисячоліть (Акрополь, Колізей і ін.).

Кругообіг другорядних елементів.Другорядні елементи також мігрують між організмами і середовищем. Але в навколишнє середовище часто потрапляють побічні продукти промисловості, що містять важкі метали, радіоактивні елементи, токсичні органічні сполуки та ін. Потрапляючи в біосферу, вони можуть мігрувати з атмосфери в воду, з неї в грунт і через харчові ланцюги потрапляти організми і людину, приводячи до різних захворювань.

Контрольні питання

Цикли яких елементів вам відомі?

За рахунок чого здійснюється круговорот води в атмосфері?

Як і за рахунок чого здійснюється цикл азоту?

Як відбувається кругообіг фосфору? Як в нього втручається людина?

Чи відбувається освіту, перетворення або руйнування атомів хімічних елементів в результаті їх кругообігу?

Чому атоми вуглецю з діоксиду вуглецю не включаються в молекулу цукру в темряві?

Чому не відбувається забруднення природної екосистеми мертвою органічною речовиною. Наведіть приклади, що ілюструють Вашу точку зору.

 



Трофічні групи (автотрофи, гетеротрофи, фотоавтотрофи, хемоавтотрофи, фітофаги, зоофаги, паразити, сімбіотрофи, детритофаги). | ЕКОЛОГІЯ І ЗДОРОВ'Я ЛЮДИНИ
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати