КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Круговорот элементов в экосистемеСовместная деятельность различных категорий организмов, особенно продуцентов и редуцентов, обеспечивает круговорот отдельных элементов и химических соединений в природе. Этот круговорот называется биогеохимическим циклом. Биогеохимический цикл состоит из двух незамкнутых циклов: биологического и геологического. В биологическом цикле вращается 95-98% всей массы химических элементов. 2-5% элементов ежегодно переходит в геологический цикл. Примерно столько же возвращается в биологический цикл, главным образом за счет сжигания ископаемого топлива. Круговорот отдельных элементов можно рассмотреть на примере углерода, азота и фосфора. Круговорот углерода Углерод – строительный материал для углеводов, белков, нуклеиновых кислот. Большинство наземных растений получают углерод путем поглощения углекислого газа из атмосферы. Водные растения поглощают углекислый газ, растворенный в воде. Растения-продуценты осуществляют фотосинтез (или хемосинтез) по следующей схеме: nСО2 + nН2О + cолнечная энергия CnH2nOn + nО2 (энергия хим. связей) углевод Углерод органических соединений растений используется животными. В клетках растений и животных происходит процесс окисления органических веществ (дыхание), биологический смысл которого состоит в высвобождении энергии: CnH2nOn + n О2 n СО2 + n Н2О + энергия углевод При этом атомы углерода в составе углекислого газа поступают в атмосферу. Отмирающие части растений и ткани трупов животных служат источником углерода для синтеза органических веществ детритофагами. Другая часть их под действием редуцентов превращается в неорганические вещества в виде углекислого газа и солей угольной кислоты (карбонатов). Углекислый газ возвращается в атмосферу. Карбонаты усваиваются растениями из почвы через корневую систему. В некоторых случаях (при недостатке кислорода, повышенной кислотности почвы) деятельность редуцентов может подавляться. В таких случаях процесс разложения органического вещества оказывается неполным, и органические остатки накапливаются в виде торфа, каменного угля, нефти. При этом углерод не высвобождается, и круговорот его приостанавливается; он переходит в геологический цикл. При сжигании ископаемого топлива (торфа, угля, нефти) углерод соединяется с кислородом. Образуется углекислый газ и выделяется энергия (в виде тепла): С+О2 СО2 + энергия. Углекислый газ поступает в атмосферу и, таким образом, возвращается в биологический цикл (рис 1). Рис.1. Круговорот углерода (по Б.Болину) Круговорот азота Азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, его круговорот в биосфере носит весьма своеобразный и замедленный характер. Главный источник азота органических соединений – молекулярный азот в составе атмосферного воздуха. Переход его в доступные живым организмам соединения и усвоение растениями может осуществляться тремя основными путями.
В водной среде фиксацию атмосферного азота осуществляют цианобактерии. Синтезированные белки растений (а в водной среде - бактерий) служат основой азотного питания животных. Экскреты животных и мертвые организмы (детрит) составляют базу азотного питания детритофагов и редуцентов. Детритофаги из органических азотсодержащих веществ синтезируют органические азотсодержащие вещества своего тела. Редуценты разлагают органические азотсодержащие соединения с постепенным превращением в неорганические вещества. Конечным звеном этой редукционной цепи являются аммонифицирующие организмы, образующие аммиак (NH3). Этот аммиак затем может войти в цикл нитрификации, в котором нитрифицирующие бактерии окисляют его в нитриты и затем в нитраты. Часть этих нитратов и нитритов усваивается растениями через корневую систему. Вторая часть под действием бактерий – денитрификаторов разлагается с образованием азота (N2), который возвращается в атмосферу (рис.2). Рис.2. Круговорота азота в биосфере (по П.Дювиньо, и М.Тангу) Важнейшим антропогенным потоком в цикле азота является использование азотных удобрений. Современное земледелие изменило общее направление потока азота: не от почвы в атмосферу, а наоборот. Рост численности населения и опережающей его потребности в белковом питании заставил человека ускорить азотный цикл, чтобы производить больше белка. Однако это привело к загрязнению окружающей среды, накоплению соединений азота в атмосфере и гидросфере. Следует отметить, что также при сжигании нефти и ее продуктов, угля, торфа увеличивается поступление в компоненты окружающей среды соединений азота. Круговорот фосфора
Фосфор также один из важнейших химических элементов, поскольку он играет огромную роль в биологических и биогеохимических процессах. Фосфор - необходимый компонент нуклеиновых кислот, молекул клеточных мембран, ферментов, костной ткани, дентина. Наряду с азотом, фосфор контролирует биологическую продуктивность наземных и морских экосистем вследствие невысокого содержания этих элементов в экосистемах. Основные резервуары фосфора - экосистемы суши, океаны и отложения наносов в водоемах. Газообразные формы фосфора практически не существуют, и поэтому в атмосфере его нет. В литосфере подавляющая часть фосфора кристаллических пород содержится в апатитах (95%). Первоначально почти весь фосфор на суше образовался вследствие выветривания апатитов. Осадочные отложения вторичного характера - фосфориты, дающие около 80% всей мировой добычи фосфора. Биогеохимический цикл фосфора отличается от биогеохимических циклов других элементов (углерода, кислорода, азота, серы). Это связано с тем, что в отличие от других элементов, фосфор практически не встречается в газообразной форме, что создает однонаправленный поток фосфора вниз по уклону под действием силы тяжести. Таким образом, происходит транспорт этого элемента реками в системы с замедленным водообменом (озера, водохранилища, моря и пр.), где и отлагаются наносы, относительно богатые фосфором. Механизмы возвращения фосфора в круговорот в природе недостаточно эффективны, что создает реальную опасность значительного обеднения фосфором экосистем суши (в том числе и сельскохозяйственным) с соответствующим снижением их биологической продуктивности (рис.3). Вынос фосфора на сушу осуществляется в основном рыбой и морскими птицами. Деятельность человека на круговорот фосфора ведет к его потерям и захоронению на дне океана, что делает цикл менее замкнутым. Большая часть фосфора попадает в море:
Следовательно, антропогенная деятельность человека приводит к потерям фосфора из круговорота, которые происходят в следствии его избыточного поступления в водоемы из антропогенных источников и последующего захоронения в глубоководных океанических осадках.
Рис. 3. Круговорот фосфора в биосфере
Дата добавления: 2014-12-08; Просмотров: 1097; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |