17. Круговорот веществ и поток энергии в биосфере. Биогеохимические циклы

Круговорот в-тв Д-ть живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окр.среды больших кол-тв мин в-тв. После смерти орг-мов составляющие их хим.элементы возвращаются в окр. среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот в-тв в природе, т. е. циркуляция в-тв м/д литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Круговорот в-тв-по­вторяющийся процесс превращения и переме­щения в-тв в природе, имеющий более или менее выраженный циклический хар-р. Круго­ворот в-тв требует постоянного притока Е. Основой биогенного круговорота, обеспечиваю­щего существование жизни, является солнечная Е. Различают2основных круговорота: большой (геологический),малый(биотический).Большой, продол­жающийся млн-ны лет, заключается в том, что горные породы подвергаются разрушению, а продукты выветривания сносятся потоками воды в Мировой океан, где они образуют морские напластования и лишь частично возвращаются на сушу с осадками. Геотектонические измене­ния, процессы опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти на­пластования возвращаются на сушу и процесс начинается вновь. Малый (часть боль­шого) происходит на уровне экосистемы и состоит в том, что пит. в-ва,Н2О и С аккуму­лируются в в-ве растений, расходуются на построение тела и на жизненные процессы как самих этих растений, так и др орг-мов (как правило жи­вотных), кот поедают эти растения. Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии, грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных расте­ниям и вовлекаемых ими в потоки вещества.

Круговорот воды. Самый значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорот на Земле — это планетарный гидрологический цикл — круговорот воды.

В жидком, твердом и парообразном состояниях вода присутствует во всех трех главных составных частях биосферы: атмосфере, гидросфере, литосфере. Все воды объединяются ообщим понятием «гидросферы». Составные части гидросфры связаны между собой постоянным обменом и взаимодействием. Вода, непрерывно переходя из одного состояния в другое, совершает малый и большой круговороты. Биотический (биологический) круговорот веществ между почвой, растениями, животными и микроорганизмами. Это поступление химических элементов из почвы, воды и атмосферы в живые организмы, превращение в них поступающих элементов в новые сложные соединения и возвращение их обратно в процессе жизнедеятельности с ежегодным спадом части органического вещества или с полностью отмершими организмами, входящими в состав экосистемы.

Круговорот углерода. В основе биогенн-го круговорота лежит СО2. Включение С в с-в органич. в-тв происходит в процесссе фото­синтеза, в рез-те кот. на основе СО2 и Н2О образуются сахара. В дальнейшем процессы биосинтеза преобразуют углеводы в крахмал, гликоген липиды и протеиды, кот. Служат ис­точником орган. в-тв для животных и зеленых раст. В процессе дыхания все орган-мы окис­ляют сложные орг. в-ва, конечный продукт этого процесса-СО2, кот. вновь вовлекается в процесс фотос-за. Круговорот азота. главный источник N орг. соединений- молекулярный N в составе ат-ры. переход его в доступные живым ор-мам соединения может осуществляться раз­ными путями: 1) электрич. заряды при грозах синтези­руют из азота и О2 овсиды азота, кот с дождем попадают в почву в формк селитры или азот. к-ты. Газообразный азот возникает в ре­зультате реакции окисления аммиака, обра­зующегося при извержении вулканов и разло­жении биологических отходов. Несмотря на то что азот составляет около 80% атмосферного воздуха, в большинстве случаев он не может быть непосредственно использован расте­ниями, т.к. они не усваивают газообразный азот.2)д-ть азотофиксирующих микро-мов, синтезирующих протеиды. 3)бактерии на кор­невой системе растений семейства бобовых. Каждому виду этих растений присущи свои особые бактерии, кот превращают азот в нит­раты. В процессе биологического цикла нитрат-ионы и ионы аммония поглощаемы раст. из почвенной влаги, преобразуются в Б, НК. Далее образ-тся отходы в виде погибших орг-в, яв­ляющихся объектами жизнедеятельности дру­гих бактерий и грибов, преобразующих в ам­миак. Так возникает новый цикл круговорота. Круговорот кислорода. Кислород (02) играет важную роль в жизни большинства живых организмов на нашей планете. В коли¬чественном отношении это главная составляющая живой материи. В целом в биосфере этот элемент по сравнению с углеродом и водородом является основным среди простых веществ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода с живыми организмами или их остатками после гибели. Растения, как правило, производят свободный кислород, а животные являются его потребителями путем дыхания. Будучи самым распространенным и подвижным элементом на Земле, кислород не лимитирует существование и функции экосферы, хотя доступность кислорода для водных организмов может временно и ограничиться. Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним в реакцию вступает большое количество органических и неорганических веществ. В результате возникает множество эпициклов, происходящих между литосферой и атмосферой или между гидросферой и двумя этими средами. Круговорот кислорода в некотором отношении напоминает обратный круговорот углекислого газа. Движение одного происходит в направлении, противоположном движению другого.