Біогеофізичні круговороти речовин, у природі

План:

1. Круговорот воды.

2. Круговорот углерода.

3. Круговорот кислорода.

4. Круговорот азота.

5. Круговорот фосфора.

6. Круговорот серы.

Круговорот води. Вода перебуває у постійному русі. Випаровуючись з поверхні водойм, грунту, рослин, вода накопичується у атмосфері і, рано чи пізно, випадає як опадів, поповнюючи запаси в океанах, річках, озерах тощо. Отже, кількість води Землі не змінюється, вона лише змінює свої форми — і є круговорот води у природі. З усіх випадаючих опадів 80% потрапляє у океан. Нам ж найбільше зацікавлення представляють решта 20%, які суші, оскільки більшість використовуваних людиною джерел води поповнюється за рахунок цієї виду опадів. Спрощено кажучи, у води, яка випала суші, є двома способами. Або вона, збираючись у струмочки, річечки і річки, потрапляє у результаті озера і водосховища — звані відкриті (чи поверхневі) джерела водозабору. Або вода, просочуючись через грунт, і підгрунтові верстви, поповнює запаси грунтових вод. Поверхневі і грунтових вод і вони становлять дві основні джерела водопостачання. Обидва ці водних ресурсу взаємозв'язані й мають як свої переваги, і вади на ролі джерела питної воды.

Круговорот води одна із грандіозних процесів лежить на поверхні земної кулі. Його головну роль зв’язуванні геологічного і біотичного круговоротів. У біосфері вода, безупинно переходячи вже з стану до іншого, робить малий і великий круговороти. Випаровування води з поверхні океану, конденсація водяної пари у атмосфері і випадання опадів на поверхню океану утворюють малий круговорот. Якщо ж водяний пар переноситься повітряними течіями на суходіл, круговорот стає виявляється значно складнішим. І тут частина опадів випаровується і робить знову на атмосферу, інша — живить річки й водойми, але знову повертається у океан річковим і підземним стоком, завершуючи цим великий круговорот. Важливе властивість круговороту води у тому, що він, взаємодіючи з літосферою, атмосферою і живою речовиною, пов’язує докупи всі частини гідросфери: океан, річки, почвенную вологу, підземні води і атмосферную вологу. Вода — найважливіший компонент всього живого. Ґрунтові води, проникаючи крізь тканини рослини у процесі транспірацію, привносять мінеральні солі, необхідних життєдіяльності самих растений.

Найбільш уповільненій частиною круговороту води є діяльність полярних льодовиків, що відбивають повільний поступ і якнайшвидше танення льодовикових мас. Найбільшою активністю обміну після атмосферної вологи відрізняються річкові води, які змінюються загалом кожні 11 днів. Надзвичайно швидка возобновляемость основні джерела прісних вод і опріснення вод у процесі круговороту є відбитком глобального процесу динаміки вод, на земній шаре.

Круговорот вуглецю. Вуглець в біосфері часто представлений найбільш рухомий формою — вуглекислим газом. Джерелом первинної вуглекислоти біосфери є вулканічна діяльність, що з вікової дегазацией мантії і нижніх горизонтів земної коры.

Міграція вуглекислого газу біосфері Землі протікає двома шляхами. Перший шлях залежить від поглинанні їх у процесі фотосинтезу з освітою органічних речовин і надалі похованні в літосфері як торфу, вугілля, гірських сланців, розсіяною органіки, осадових гірських порід. Так було в далекі геологічні епохи сотні мільйонів років тому я значної частини фотосинтезируемого органічного речовини не використовувалася ні консументами, ні редуцентами, а накопичувалася і поступово погребалась під різними мінеральними опадами. Знаходячись у породах мільйони, цей детрит під впливом високих температур і тиску (процес метаморфизации) перетворювалася на нафту, природного газу і вугілля, у що став саме — чого залежало від вихідний матеріал, тривалості і умов перебування у породах. Нині ми у величезних кількостях видобуваємо це копалину паливо задля забезпечення потреб у енергії, а спалюючи його, в певному сенсі завершуємо круговорот вуглецю. Якби ні той процес історія планети, мабуть, людство було б зараз це зовсім інші джерела, і може бути завершений і зовсім інше напрям розвитку цивілізації. За другим шляху міграція вуглецю здійснюється створенням карбонатної системи у різних водоймах, де CO2 перетворюється на H2CO3, HCO31-, CO32-. Потім із допомогою розчиненої у питній воді кальцію (рідше магнію) відбувається осадження карбонатів CaCO3 біогенним і абиогенным шляхами. Виникають потужні товщі вапняків. Поруч із великим круговоротом вуглецю існує і інших малих його круговоротів лежить на поверхні суші та в океане.

У межах суші, де є рослинність, вуглекислий газ атмосфери поглинається у процесі фотосинтезу вдень. У нічний час частина його виділяється рослинами в навколишнє середовище. З загибеллю рослин та тварин лежить на поверхні відбувається окислювання органічних речовин із заснуванням CO2. Особливе місце у сучасному круговерті речовин займає масове спалювання органічних речовин і зростання змісту вуглекислого газу атмосфері, що з зростанням промислового виробництва і транспорта.

Круговорот кисню. Кисень — найактивніший газ. У межах біосфери відбувається швидкий обмін кисню середовища з живими організмами чи його залишками після гибели.

У складі земної атмосфери кисень посідає друге місце після азоту. Панівною формою перебування кисню у атмосфері є молекула О2. Круговорот кисню в біосфері дуже складний, оскільки вона входить у безліч хімічних сполук мінерального і органічного миров.

Вільний кисень сучасної земної атмосфери є побічним продуктом процесу фотосинтезу зелених рослин i його загальна кількість відбиває баланс між продукуванням кисню і процесами окислення і гниття різних речовин. У історії біосфери Землі настало час, коли кількість вільного кисню досягло певного рівня життя та виявилося збалансованим в такий спосіб, що його який виділяється кисню досяг кількості поглощаемого кислорода.

Круговорот азоту.. При гнитті органічних речовин значна частина що міститься у яких азоту перетворюється на аміак, що під впливом що у грунті трифицирующих бактерій окислюється потім у азотну кислоту. Остання, беручи реакцію з які у грунті карбонатами, приміром, із карбонатом кальцію СаСОз, утворює нитраты:

2HN0з + СаСОз = Са (NОз)2 + SOS + Н0Н.

Деяка ж його частина азоту завжди виділяється при гнитті у вільному вигляді у атмосферу. Вільний азот виділяється також за горінні органічних речовин, під час спалювання дров, кам’яного вугілля, торфу. З іншого боку, існують бактерії, які за. недостатньому доступі повітря можуть забирати кисень від нітратів, руйнуючи його з виділенням вільного азоту. Діяльність цих де ні трифицирующих бактерій призводить до того, що коли частина азоту з доступною для зелених рослин форми (нітрати) перетворюється на недоступну (вільний азот). Отже, далеко ще не весь азот, що входив у складі загиблих рослин, повертається знову на грунт; частину його поступово виділяється у вільному виде.

Безперервна спад мінеральних азотних сполук давно мусила призвести до повного припинення життя Землі, щоб у природі не існували процеси, возмещающие втрати азоту. До таких процесам ставляться, передусім які у атмосфері електричні розряди, при яких завжди утворюється певна кількість оксидів азоту; воно з водою дають азотну кислоту, превращающуюся у грунті в нітрати. Іншим джерелом поповнення азотних сполук грунту є життєдіяльність про азотобактерий, здатних засвоювати атмосферне азот. Деякі з цих бактерій поселяються на коренях рослин з сімейства бобових, викликаючи освіту характерних здуттів — «клубеньков», чого вони й одержали назва клубеньковых бактерій. Опановуючи атмосферне азот, клубеньковые бактерії переробляють їх у азотні сполуки, а рослини, своєю чергою, перетворюють їх у білки, й інші складні вещества.

Отже, у природі відбувається безперервний круговорот азоту. Проте що-річно з врожаєм з полів прибираються найбагатші білками частини рослин, наприклад зерно. Тож у грунт необхідно вносити добрива, возмещающие спад у ній найважливіших елементів харчування растений.

Круговорот фосфору. Фосфор входить до складу генів і молекул, що переносять енергію всередину клітин. У різних мінералах фосфор міститься у вигляді неорганічної фосфатиона (PO43-). Фосфати розчиняються у воді, але з летучі. Рослини поглинають PO43- з водного розчину і включають фосфор в склад різних органічних сполук, де зараз його виступає у вигляді так званого органічного фосфату. По харчових ланцюгах фосфор переходить від рослин до всіх інших організмам екосистеми. При кожному переході велика ймовірність окислення що містить фосфор з'єднання перетворені на процесі клітинного дихання щоб одержати організмом енергії. Коли це відбувається, фосфат в складі сечі чи його аналога знову вступає у довкілля, після чого знову може поглинатися рослинами та починати новий цикл.

На відміну, наприклад, від вуглекислого газу, який, де б ні виділявся у повітря, вільно перенесено у ній повітряними потоками поки знову засвоїться рослинами, у фосфору немає газової фази і, отже, немає «вільного повернення «у повітря. Потрапляючи в водойми, фосфор насичує, котрий іноді перенасыщает екосистеми. Зворотного шляху, щодо справи, немає. Щовона може повернутися в суходіл з допомогою рыбоядных птахів, але це невеличка частину загальної кількості, оказывающаяся при цьому поблизу узбережжя. Океанічні відкладення фосфату згодом піднімаються від поверхні води внаслідок геологічних процесів, але ці надається протягом мільйонів лет.

Отже, фосфат та інші мінеральні биогены грунту циркулюють в екосистемі лише тому випадку, якщо містять їх «відходи «життєдіяльності відкладаються у місцях поглинання даного елемента. У природничих екосистемах це у основному й відбувається. Коли ж функціонування втручається людина, порушує природний круговорот, перевозячи, наприклад, врожай разом із нагромадженими з грунту биогенами великі відстані до потребителям.

Круговорот сірки. Сірка є важливим складовим елементом живого речовини. Більша частина живими організмах перебуває у вигляді органічних сполук. З іншого боку, сірка входить до складу деяких біологічно активних речовин: вітамінів, і навіть низки речовин, які у ролі каталізаторів окисно-відновних процесів в організмі й активизирующих деякі ферменты.

Сірка є виключно активний хімічний елемент біосфери і мігрує у різних валентных станах залежно від окисно-відновних умов середовища. Середній вміст сірки в земної корі становить 0,047%. У природі цей елемент утворює понад 420 мінералів. У вивержених породах сірка перебуває переважно у вигляді сульфідних мінералів: піриту, пирронита, халькопирита, в осадових породах міститься у глинах як гіпсів, в копалин вугіллі - як домішок сірчаного колчедана і рідше як сульфатів. Сірка у грунті перебуває переважно у формі сульфатів; не в нафті зустрічаються її органічні соединения.

У зв’язку з окисленням сульфідних мінералів, у процесі вивітрювання сірка як сульфатиона переноситься природними водами в Світовий океан. Сірка поглинається морськими організмами, багатших її неорганічними сполуками, ніж прісноводні і наземные.

———————————- [pic].

Фотосинтез, органічна речовина растений.

Органічне речовина животных.

Органічне речовина почв Свет.

Углерод.

Вулканічна деятельность.

Океан.

Вапняки, коралові рифи і др.

Захоронение (перехід у геологию) Высвобождение вуглецю человеком.

[pic].

Органічний азот рослин та тварин (NH2).

Аммонификация.

Мочевина.

CO (NH2)2.

Аммиак.

(NH3).

Іон аммония.

(NH4).

Закис азота.

(N2O).

Нитрификация.

Нитриты.

(NO2).

Вільний азот.

Нитрификация.

Нитраты.

(NO3).

Азотофиксирующие организмы.

Продукція рослин i животных.

Фосфат — ионы.

(PO4).

Фосфор в организмах.

Ассимиляция.

Мінералізація органічних веществ.

Фосфаты.

Фосфатредуцирующие бактерии.

Водні экосистемы.

Тіла организмов.

Опади (перехід у геологию).

Вивільнення людиною (добрива), винесення животными.