Головна

Кругообіг вуглекислого газу, азоту, кисню і водню

  1. Біологічна ОТРИМАННЯ ВОДНЮ
  2. Великій кругообіг.
  3. Види запірної арматури на трубопроводах газу, пара, води, рідкого палива.
  4. Вплив зниженого вмісту кисню на стан людини.
  5. Внутрішнім тертям називається тертя між частинами одного і того ж тіла, наприклад між різними верствами рідини або газу, швидкості яких змінюються
  6. Де rг - щільність газу, кг / м3, W - швидкість газового потоку, м / с.

Вуглекислий газ входить до складу всіх органічних речовин, а тому його кругообіг найбільш поширений в природі. Він здійснюється за допомогою трьох груп організмів: продуцентів, консументів, редуцентов. Органічне речовина синтезується зеленими рослинами в процесі фотосинтезу з вуглекислого газу атмосфери, вміст якого дорівнює лише 0,03-0,04%. У гідросфері СО2 розчинений у воді, і загальне його зміст набагато перевищує атмосферний. Океан служить потужним буфером регуляції СО2 в атмосфері: при підвищенні в повітрі його концентрації збільшується поглинання вуглекислого газу водою. Вуглекислий газ атмосфери і гідросфери є обмінний фонд у кругообігу вуглецю, звідки його черпають наземні рослини і водорості. Фотосинтез лежить в основі всіх біологічних кругообігів на Землі. Вивільнення фіксованого вуглецю відбувається в ході дихальної активності самих фотосинтезирующих організмів і всіх гетеротрофів - бактерій, грибів, тварин, що включаються в ланцюзі харчування за рахунок живого або мертвого органічної речовини.

Рис.3 Кругообіг вуглецю в біосфері (по Б. Боліну, 1972)

Особливо активно відбувається повернення в атмосферу СО2 з грунту, де зосереджена діяльність численних груп деструкторов і редуцентов і здійснюється дихання кореневих систем рослин. Цей інтегральний процес позначається як «грунтову дихання» і вносить істотний внесок в поповнення обмінного фонду СО2 в повітрі. Паралельно з процесами мінералізації органічної речовини в грунтах утворюється гумус - багатий вуглецем складний і стійкий молекулярний комплекс. Гумус є носієм ґрунтової родючості, оскільки руйнується певними групами мікроорганізмів повільно і поступово, забезпечуючи рівномірне живлення рослин. Гумус грунтів є одним з важливих резервуарів вуглецю на суші. У тих умовах, де діяльність деструкторів гальмується факторами зовнішнього середовища (наприклад, при виникненні анаеробного режиму в грунтах і на дні водойм), органічна речовина, накопичене рослинністю, не розкладається, перетворюючись з часом в такі породи, як кам'яний або буре вугілля, торф, сапропелі, горючі сланці та інші, багаті накопиченої сонячною енергією. Вони поповнюють собою резервний фонд вуглецю. У біологічному кругообігу беруть участь лише частки відсотка вуглецю від загального його кількості на Землі. Вуглець атмосфери та гідросфери багаторазово проходить через живі організми. Рослини суші здатні вичерпати його запаси в повітрі за 4-5 років, запаси в грунтовому гумусі - за 300-400 років. Основний повернення вуглецю в обмінний фонд відбувається за рахунок діяльності живих організмів, і лише невелика частина його (тисячні частки відсотка) компенсується виділенням з надр Землі в складі вулканічних газів. В даний час потужним фактором перекладу вуглецю з резервного в обмінний фонд біосфери стає видобуток і спалювання величезних запасів горючих копалин. Завдяки збільшенню згоряння горючих речовин вміст вуглекислого газу в атмосфері подвоїться. Такі швидкі зміни вмісту вуглекислого газу в атмосфері, внаслідок якого відбувається так званий парниковий ефект (нагрівання атмосфери інфрачервоними променями, завдяки вмісту в ній СО2), Може привести до перегріву географічної оболонки. Наслідки чого для долі людського суспільства посилено обговорюються і вимагають науково обґрунтованого прогнозування.

Азот, який є уособленням білкового життя в біосфері в основному зосереджений в атмосфері, де його частина становить близько 78%. Тобто на 1 га поверхні Землі припадає товща повітря з приблизно 80 тис. Т азоту. Однак в такому вигляді він недоступний рослинам. У вирі сполук азоту дуже велике значення відводиться мікроорганізмам і азотофіксаторів. Тільки завдяки їм елементарний азот з повітря надходить в грунт. Найбільшу роль в цих процесах відіграють пухирчасті бактерії, які тісно співпрацюють з бобовими рослинами. При високому врожаї цих рослин можна збагатити грунт близько 400 кг азоту на 1 га. Якщо навіть урожай цих рослин буде вивезено з поля, значна частина азоту залишиться з корінням в грунті. Кількість азоту, пов'язаного біологічнимкруговоротом, є неоднаковим у різних екосистемах. Наприклад, на проораних землі - 7-28 кг / га за рік, на сінокосах з участю злакових трав і бобових - 73-865, а в лісах - 58-594 кг / га за рік. Подібним чином деякі лишайники фіксують азот за допомогою симбіотичних синьо-зелених водоростей.

Рис.4 Кругообіг азоту в біосфері (по К. Делвічу, 1972)

Відомо, що Ю. Лібіх (1843) сформулював твердження, згідно з яким рослини можуть повністю забезпечити свої потреби азотом, який надходить в землю разом з атмосферними опадами (27 кг / га). Однак уже через кілька років В. І. Лавеса і І. Г. Гільберт, вивчивши баланс азоту в плодоношенні, довели, що додатковий внесок азоту в грунт є необхідним, що визнав і сам Ю. Лібіх. Виникнення в атмосфері окисів азоту пов'язано з газовими електричними розрядами. Ці кислоти разом з атмосферними опадами потрапляють у грунт. Кількість азоту, яке вона отримує, є дуже різним і залежить, перш за все, від кліматичних умов, особливо від кількості і частоти опадів, пори року, температури і ін. У помірному кліматі ця кількість становить кілька кілограмів за рік, а в тропічному, де спостерігається часті бурі, його значно більше, але в середньому не більше 10 кг. В атмосферу азот в певних кількостях надходить з грунтів. Це відбувається за участю мікроорганізмів під час мінералізації органічної матерії, коли в процесі аммонификации виділяється аміак. Біологічна фіксація молекулярного азоту мікроорганізмами, як тими, що вільно пересуваються, так і симбионтами (пузирчастими), відбувається в автотрофних і гетеротрофних блоках біогеоценозів. Для кругообігу азоту необхідними є молібден, який в окремих випадках виступає як фактор, що лімітує. Незважаючи на величезні запаси цього елемента в атмосфері і в осадової оболонці літосфери, в круговерті бере участь тільки фіксований мікроорганізмами азот. У великій круговорот весь час надходить частина азоту у вигляді різних сполук, які річками виносяться в моря. Азотовмісні сполуки використовуються водоростями для синтезу органічних речовин і надходить в кругообіг океану, частина поступово осідає на дно. Тобто винос азоту на суші не збільшує його концентрації в морській воді. У біомасі Світового океану цих елементів в 1000 разів менше. Якщо розглядати кругообіг азоту в масштабах біосфери, то завдяки саморегулюючим механізмам і зворотного зв'язку він вважається досить ідеальним. Частина азоту, який виробляється в густонаселених районах, в прісній воді і мілководних морях, виноситься в глибоководні океанічні відкладення і залишається там, виключити на мільйони років з кругообігу. Ці втрати компенсуються надходженням азоту в повітря з вулканічними газами.

Сучасна промисловість добрив фіксує азот атмосфери в розмірах, що перевищують природну азотфіксацию з метою збільшення продукції сільськогосподарських рослин. Високі дози азотних добрив призводять, однак, до вимивання нітратів в грунтові води, водойми і в кінцевому рахунку - питну воду, а також до надлишку їх в продуктах харчування, що є небезпечним для людини. Таким же джерелом забруднень служать стічні води з високим вмістом амонію. На його окислення до нітратів витрачається розчинений у воді кисень, що часто буває згубно для гідробіонтів. Таким чином, діяльність людини все сильніше впливає на кругообіг азоту, в основному в бік перевищення перекладу його в пов'язані форми над процесами повернення в молекулярне стан.

Кисень і водень входять до складу всіх органічних сполук. Вони поглинаються продуцентами в складі води і вуглекислого газу в процесі фотосинтезу, всіма іншими організмами, з органічною речовиною, створеним продуцентами, під час дихання (з атмосфери або водного розчину) і споживання питної води. як кінцеві продукти біологічного кругообігу, водень і частина кисню повертається в неживу середу так само у вигляді води, а кисень, крім того, виділяється в молекулярній формі в атмосферу рослинами-продуцентами як один з кінцевих продуктів фотосинтезу. Накопичення кисню в атмосфері і гідросфері відбувається в геологічній історії в результаті неповної замкнутості циклу вуглецю. На повне розкладання органічної речовини, створюваного рослинами, потрібно точно така ж кількість кисню, яка виділилася при фотосинтезі. Поховання органіки в осадових породах, вугіллі, торфу послужило основою підтримки обмінного фонду кисню в атмосфері. Весь наявний в ній кисень проходить повний цикл через живі організми приблизно за 2000 років.

В даний час значна частина кисню атмосфери зв'язується в результаті роботи транспорту, промисловості та інших форм антропогенної діяльності. За розрахунками, людство витрачає вже більше 10 млрд. Т вільного кисню із загальної кількості в 430-470 млрд. Т поставляються процесами фотосинтезу. Якщо врахувати, що в обмінний фонд надходить лише невелика частина фотосинтетичного кисню, діяльність людей в цьому відношенні починає набувати загрозливих масштабів.

Поняття про біосферу | Еволюція біосфери в ноосферу


Вступ | Поняття і склад географічної оболонки | Етапи формування географічної оболонки | Етапи перетворення біосфери в техносферу | Концепція становлення ноогенеза і техногенеза. |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати