Круговорот веществ в природе

Мы можем говорить о круговороте любого вещества. Вещества, пройдя по пищевой цепи, с помощью редуцентов вновь возвращаются в окружающую среду. Существуют круговороты воды, углекислого газа, азота, калия, кислорода и многих других химических соединений, заимствованных продуцентами из почвы, воды и воздуха.

В экосистемах, образованных сельскохозяйственными культурами, происходит постоянный вынос минеральных веществ, усвоенных растениями. Поэтому почва постепенно истощается, экосистемы уже не в состоянии обеспечить питанием растения. Необходимо искусственное восполнение потерь. Для этого вносятся удобрения.

Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малый (биогеохимический).

Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубинной энергией Земли и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонтами Земли.

Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и давлений. Там они переплавляются и образуют магму — источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы (см. слайд).

Большой круговорот — это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с поверхности Мирового океана (на что затрачивается почти половина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана — конденсация водяного пара — выпадение осадков на эту же водную поверхность океана. Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км³ воды. Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле, весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн. лет (см. рис.).

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический), в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы — главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ. Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энергия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара. Например, на экваторе количество тепла, приходящееся на единицу площади, в три раза больше, чем на архипелаге Шпицберген (80° северной широты). Кроме того, она теряется путем отражения, поглощается почвой, расходуется на транспирацию воды и т. д.

Круговорот веществ и энергии в природе складывается из нескольких взаимосвязанных процессов:

1. Регулярно повторяющийся или непрерывный приток энергии, а также образование и синтез новых соединений.

2. Постоянный или периодический перенос и перераспределение энергии, вынос и направленное перемещение синтезированных соединений под влиянием физических, химических и биологических агентов.

3. Направленное ритмическое или периодическое последовательное преобразование, разложение и деструкция (разрушение) синтезированных ранее соединений под влиянием биогенных или абиогенных воздействий среды.

4. Постоянное или периодическое образование простейших минеральных и органоминеральных компонентов в газообразном, жидком или твердом состоянии, которые играют роль составных компонентов для новых — очередных — синтетических циклов круговорота веществ.

Биологические циклы обусловлены жизнедеятельностью организмов в самом широком смысле: питание, пищевые связи, размножение, рост, передвижение, выделение метаболитов, смерть, разложение, минерализация. Разумеется, абиогенные циклы сложились намного раньше биологических; они включают в себя весь комплекс геологических, геохимических, гидрологических и атмосферных процессов. В условиях развитой биосферы круговорот веществ в природе направляется совместным действием биологических, геохимических и геофизических факторов.

Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.

К главным циклам можно отнести круговороты углерода, кислорода, азота, фосфора, серы и биогенных катионов. Далее рассмотрим в качестве примера основные черты круговорота типичных биофильных элементов (углерода, фосфора и азота), играющих существенную роль в жизни биосферы.

Дата добавления: 2014-01-20