Виды основных круговоротов веществ в природе

Пр - Простирание

Пг

ВкПр Y Пр

Пд

Вс

Схема к разъяснению элементов залегания пласта.

Z ВкН

Кровля (висячий бок)

m

Почва (лежачий бок)

a

Х

Пг – Горизонтальная плоскость

Вс – Восстание

Пд – Падение

ВкПр – Вкрест простирания

ВкН – Вкрест напластования

m – Мощность

a - Угол падения

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. После поднятия магматических пород на земную поверхность и действия процессов выветривания вновь происходит трансформация их в новые осадочные породы. Круговорот веществ осуществляется по спирали, а не по кругу. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.

Большой круговорот − это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Круговорот воды происходит по схеме: испарение влаги с поверхности океана − конденсация водяного пара − выпадение осадков на эту же водную поверхность океана.

В целом он играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. Весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн лет.

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохимический), в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его заключается 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.

Главным источником энергии круговорота является солнечная энергия, которая неравномерно распределяется по поверхности земного шара.

Например, на экваторе количество тепла, приходящееся на единицу площади в 3 раза больше, чем на архипелаге Шпицберген (80 с.ш.). Кроме того, она теряется путем отражения, поглощается почвой, расходуется на транспирацию воды и т.д., а как мы уже отмечали, на фотосинтез тратится не более 5% от всей энергии, но чаще всего 2-3%.

В ряде экосистем перенос вещества и энергии осуществляется преимущественно по средствам трофических цепей.

Такой круговорот обычно называют биологическим. Он предполагает замкнутый цикл веществ, многократно используемой трофической цепью. Безусловно, он может иметь место в водных экосистемах, особенно в планктоне с его интенсивным метаболизмом, но не в наземных экосистемах, за исключением дождевых тропических лесов, где может быть обеспечена передача питательных веществ «от растения к растению», корни которых на поверхности почвы.

Однако в масштабах всей биосферы такой круговорот невозможен. Здесь действует биогеохимический круговорот, представляющий собой обмен макро- и микроэлементов и простых неорганических веществ (CO , H O) с веществом атмосферы, гидросферы и литосферы. Круговорот отдельных веществ В. И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами. Суть цикла в следующем: химические элементы, поглощенные организмом, впоследствии уходят в абиотическую среду, затем снова попадают в живой организм и т.д. Такие элементы называются биофильными. Этими циклами и круговоротом в целом обеспечиваются важнейшие функции живого вещества в биосфере. В. И. Вернадский выделяет пять таких функций:

· первая функция − газовая − основные газы атмосферы Земли, азот и кислород, биогенного происхождения, как и все подземные газы − продукт разложения отмершей органики;

· вторая функция − концентрационная − организмы накапливают в своих телах многие химические элементы, среди которых на первом месте стоит углерод, среди металлов − первый кальций, концентраторами кремния являются диатомовые водоросли, йода − водоросли (ламинария), фосфора − скелеты позвоночных животных;

· третья функция − окислительно − восстановительная − организмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осаждения ряда металлов (V, Mn, Fe) и неметаллов (S) с переменной валентностью;

· четвертая функция − биохимическая − размножение, рост и перемещение в пространстве живого вещества;

· пятая функция − биогеохимическая деятельность человека − охватывает все разрастающееся количество веществ земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и др., для хозяйственных и бытовых нужд человека.

В биогеохимических круговоротах следует различать две части, или как бы два среза: 1) резервный фонд − это огромная масса движущихся веществ, не связанных с организмами; 2) обменный фонд − значительно меньший, но весьма активный, обусловленный прямым обменом биогенным веществом между организмами и их непосредственным окружением. Если же рассматривать биосферу в целом, то в ней можно выделить: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан); 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (в геологическом круговороте).

Основная планетарная функция живого вещества на Земле заключается в связывании и запасании солнечной энергии.

Дата добавления: 2015-07-13