Головна

Циркуляція елементів в біосфері

  1.  Адресація елементів за допомогою векторів Айліфф
  2.  Армування решт попередньо напружених елементів
  3.  Армування решт попередньо напружених елементів
  4.  Б. Довіра - один з головних елементів страхових відносин
  5.  Базова система елементів комп'ютерних систем
  6.  В) За кількістю охоплених елементовпроцесса управління і аспектів діяльності керованого об'єкта розрізняють лінійні і функціональні вертикальні зв'язки.
  7.  Взаємозв'язок першоелементів з предметами і явищами з теорії У-Сін

Вище була розглянута циркуляція енергії і речовини в екосистемах. Біосфера являє собою унікальну планетарну екосистему зі сформованими биогеохимическими циклами циркуляції найбільш важливих для життя елементів. Масштаби господарської діяльності людини стали настільки великі, що за певних умов вони здатні порушити цю налагоджену за сотні мільйонів років систему регуляції природного середовища (досить згадати руйнування озонового екрану і підвищення вмісту в атмосфері СО2). Для профілактики таких надзвичайно небезпечних для життя в цілому порушень необхідно знати основні біогеохімічні цикли біосфери.

Однією з особливостей біосфери є наявність потужних буферних систем (в атмосферному повітрі, гідросфері і літосфері), здатних нейтралізувати навіть суттєві порушення в сталому круговороті речовин і енергії. Надійність функціонування цих систем забезпечується, зокрема, тим, що на кожен квадратний метр Землі припадає 1260 м3 повітря і 8300 м3 води океанів (морів) і 2,4 м2 розділу між повітрям і водою.

Біогеохімічні цикли біосфери забезпечують живі організми 30 ... 40 хімічними елементами, необхідними для них. Розглянемо найважливіші кругообіг біосфери - води, вуглецю, кисню, азоту, фосфору і сірки.

Вода - найважливіша для живих організмів неорганічне речовина Її запаси в біосфері 1,386 млрд.км3, З них 35 млн.км прісних вод. Основна маса води - 96,5% знаходиться в


океані, 1,73% - в льодовиках, 1,7% - в підземних водах. Решта вода міститься в льодах вічної мерзлоти (0,02%), атмосфері (0,001%), в озерах, болотах і річках (0,023%). Розрізняють великий і малий кругообіг води. Малий кругообіг починається випаровуванням води з океану, потім слід конденсація водяної пари в атмосфері і повернення у вигляді опадів в океан. Великій кругообіг включає випадання опадів на суходіл. Частина з них випаровується з поверхні грунту, частина надходить в рослини і в результаті транспірації (випаровування листям рослин) переходить у вигляді водяної пари в атмосферне повітря. Решта опади через річки і підземні води потрапляють в океан, завершуючи великий круговорот води.

Вуглець міститься в вигляді CO2 в атмосфері (23,5 * 1011 т). У процесі фотосинтезу він асимілюється рослинами і по харчових ланцюгах споживається консументами різних порядків. При диханні живих організмів виділяється CО2 , Що надходить в атмосферу. Частина вуглецю накопичується у вигляді мертвої органіки, переходячи в горючі копалини. Спалюючи викопне паливо, людина інтенсивно вивільняє СО2, Створюючи свій біолого-технічний кругообіг вуглецю. Основна маса вуглецю міститься в карбонатних відкладеннях на дні океану і кристалічних породах земної кори (всього 2,3 * 106 т), в кам'яному вугіллі та нафті (3.4 * 1015 т).

У биогеохимический круговорот включений і вуглець тканин рослин і тварин (відповідно 5 * 1011 і 5 * 109 т),

Вільний кисень в біосфері є в основному продуктом фотосинтезу (щорічне виділення O2 рослинами становить 2,8 * 1011 млн.т). надходжень Про2 в атмосферу за рахунок фітопланктону і водоростей майже в 5 разів менше (0,6 * 1011 млн.т в рік). Відносно невелика кількість O2 виділяється при розкладанні органіки в океані і на суші. Витрачання вільного 02 забезпечується процесами дихання, спалюванням горючих матеріалів і окисленням органіки. Повне окислення органічної речовини на планеті призвело б до зниження концентрації Про2 до 1% і підвищенню концентрації СО2 до 10%. На круговорот Про2 істотно впливає господарська діяльність людини (10% усієї кількості зв'язується Про2 забезпечується спалюванням палива).

Величезний резервний фонд азоту міститься в атмосфері (до 80% її маси), атмосферне азот перекладається в доступну для рослин форму шляхом атмосферної фіксації при грозової діяльності і фіксації биоценозами суші і океану. Істотну частину фіксації азоту забезпечують промислові установки. Асимільовані живими організмами сполуки азоту в реакціях з


використанням енергії сонячного світла або органічної речовини послідовно перетворюються з нітритів в нітрати, аміак і амінокислоти, які є одними з найважливіших компонентів протоплазми живих клітин.

Процес руйнування живої речовини від протоплазми до більш простим з'єднанням і молекулярному азоту йде за участю денітрифікуючими бактерій. Схема кругообігу азоту представлена ??на рис. 2.2.


рис 2.2

Важливу роль в кругообігу азоту в наш час відіграє викиди промисловості і транспорту, антропогенні викиди складають близько 53 млн.т NO2 в рік або приблизно 65% всіх надходжень NO2 атмосферу.

В круговороті фосфору резервний фонд знаходиться в гірських породах і відкладеннях, що утворилися в минулі геологічні епохи. У процесах ерозії фосфор у формі фосфатів надходить в океан і відкладається в опадах. У мілководних відкладеннях на континентальному шельфі і на донних відкладеннях озер фосфатредуцірующіе бактерії перетворюють фосфати в розчинні форми, які засвоюються живими організмами. Фосфати глибоководних опадів вибувають з кругообігу фосфору. З мертвими організмами, екскреція тварин сполуки фосфору потрапляють в грунт, розкладаються до розчинних фосфатів і знову асимілюються живими організмами. Частина сполук фосфору з океану разом з


рибою також повертається в грунт. У минулі геологічні епохи таке повернення був більш інтенсивним за рахунок перенесення фосфору птахами (про це, зокрема, свідчать колосальні відкладення гуано, тобто розклалася посліду морських птахів, в Південній Америці). Людство компенсує зменшення вмісту фосфору в грунті внесенням великої кількості фосфорних добрив.

В круговороті сірки основний резервний фонд знаходиться в грунті і донних відкладеннях океанів і озер, а менший - в атмосфері. Ключову роль в круговороті сірки грають спеціалізовані мікроорганізми, що забезпечують окислення і відновлення сірки. У глибоководних відкладеннях в результаті їх діяльності утворюється сірководень. Разом з геохімічними і метеорологічними процесами мікроорганізми забезпечують кругообіг сірки в повітрі, ґрунті та воді. Все більшу роль в зазначених процесах відіграють забруднення атмосфери викидами оксиду сірки промислових підприємств і транспорту. Їх маса становить близько 100 млн.т на рік або близько 15,5% всіх надходжень даної речовини в атмосферу.

На завершення аналізу біогеохімічних циклів біосфери слід підкреслити їх основні особливості:

1. Всі кругообіг склалися як ідеально налагоджена послідовність процесів асиміляції і дисиміляції речовин, що забезпечують динамічну стабільність середовища проживання живих організмів і перш за все складів газів атмосфери, солей океану та біогенних елементів грунту.

2. Всі кругообіг мають потужні буферні і обмінні фонди, легко компенсують навіть істотні зміни біогенної міграції елементів внаслідок багаторічних коливань клімату і розширення економічної діяльності людини.

3. Для кожного газового та водного кругообігів характерно свого часу обороту біогенних елементів і речовин через живі організми (для N2 - 100 років, СО2 - 200 ... 300 років, Про2 - 2000 ... 2500 років, Н2Про - 2 млн. Років).

4. У наш час зміни, що вносяться економічною діяльністю людини в біосферні кругообіг, стали цілком порівнянні з масштабами відповідних природних процесів (наприклад, надходження CO2 в атмосферу за рахунок спалювання палива людиною збільшилася більш ніж в 2 рази; 65% надходжень NO2 в атмосферу становлять антропогенні викиди; промислова фіксація N2 становить 2/3 від біологічної).




 ВСТУП 4 сторінка |  ВСТУП 5 сторінка |  ВСТУП 6 сторінка |  Вихідні теоретичні концепції екології |  Взаємини організму і середовища |  Екологія популяцій і співтовариств |  Загальна характеристика. |  Перетворення енергії в екосистемах. |  Класифікація екосистем. |  Еволюція і стійкість екосистем. |

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