Всемирный круговорот в природе

Круговороты в природе

Все живые существа и растения обитают на поверхности планеты или в непосредственной близости от нее. Кроме солнечной энергии, они потребляют небольшое количество природных ресурсов, содержащихся там. Если бы вода, кислород и другие элементы, жизненно необходимые для всего живого, не возобновлялись постоянно, они бы вскоре полностью исчерпались. Поэтому многие процессы в природе носят характер круговорота. Круговорот — это постоянный обмен элементами между воздухом, водой, землей, растениями и животными. Все эти процессы дают возможность всему живому на Земле жить и развиваться. Один из самых важных химических элементов — кислород. Он существует в атмосфере в форме газа (21%) и входит в одну из составных частей круговорота воды и углерода. Столь же важны для всего живого углерод и азот. К важнейшим элементам относятся еще и фосфор, сера и кальций, а также железо и цинк, потребность в которых гораздо меньше. Все эти элементы необходимы для передачи энергии и чрезвычайно важны для роста и обновления всего живого на Земле.

Круговорот воды в природе

Вода — необходимый элемент живой природы. Все живые существа на 75% состоят из воды. Вода постоянно совершает круговорот между морями, атмосферой и сушей, создавая условия, в которых может существовать и развиваться жизнь. Облака встречаются с массами холодного воздуха — например, над горами. Образуются крупные капли воды, выпадающие на землю дождем и снегом. Часть воды возвращается в моря из рек и ручьев. Водяной пар охлаждается и конденсируется, превращаясь в крошечные капли воды, образующие облака. Значительные запасы воды накапливаются в озерах л подземных водоносных пластах. Растения и животные также содержат немало воды, которая возвращается. В круговорот после их гибели и разложения. Солнце нагревает сушу, реки, озера и моря, вызывая испарение воды в атмосферу. Растений получают воду из почвы. Большая часть воды испаряется с их листьев.

Модель круговорота воды в природе

Вы можете сами устроить крошечную модель круговорота воды. Для этого вам потребуются: большой пластмассовый сосуд, банка поменьше и полиэтиленовая пленка. Налейте в сосуд немного воды и поставьте его на солнце, накрыв пленкой. Солнце нагреет воду, она начнет испаряться и, поднимаясь, конденсироваться на прохладной пленке, а затем капать с нее в банку.

Парниковый эффект

Углекислый газ играет в атмосфере очень важную роль: он удерживает солнечные лучи, отраженные от земной поверхности, и нагревает Землю. Это явление называют парниковым эффектом. С тех пор как началась эпоха индустриализации, люди стали сжигать громадное количество топлива. Это резко увеличило содержание в атмосфере углекислого газа. О будущих последствиях этого процесса и о его влиянии на погодные условия Земли можно только гадать. Некоторые ученые полагают, что повышение температуры повлечет за собой таяние льдов, а это, в свою очередь, — поднятие уровня океана и затопление прибрежных районов суши, а также крупномасштабные изменения климата и окружающей среды во всем мире. Чтобы не допустить дальнейшего увеличения в атмосфере углекислого газа, человечество должно активнее переходить на возобновляемые, экологически чистые источники топлива.

Круговорот азота

Всем живым организмам для роста и развития нужен азот. Получают они его самыми разными путями. На долю азота приходится около 78% воздуха, но в газообразном состоянии растения и животные его не усваивают. Чтобы они могли усвоить азот, он должен сначала превратиться в нитриты, а затем в. нитраты.

Круговорот минеральных веществ

Минеральные вещества находятся и на поверхности Земли, и в ее недрах. На поверхность они поднимаются в результате вулканической деятельности. Многие из этих элементов, например фосфор и железо, необходимы для жизнедеятельности растений и животных.

Природное равновесие

Круговороты в природе относительно стабильны. Любые изменения укладываются в определенные рамки, поэтому круговороты, лишь слегка изменяясь, повторяются вновь и вновь — и жизнь на Земле продолжается. Однако деятельность человека вносит в окружающую среду необратимые изменения и нарушает извечные природные круговороты. Мы невольно разрушаем хрупкое равновесие в природе, и результаты этого могут оказаться гибельными для всего человечества.

Источник

40. Глобальный круговорот вещества (большой круговорот).

С точки зрения переноса вещества Землю можно назвать закрытой системой, т.к. источниками чужеродного вещества являются лишь метеориты (мало поступлений, всего 40 000 тонн/год, что в 2 тыс. раз меньше, чем переносится с суши в море), а отток вещества происходит только в виде ионов Н + с верхней границы атмосферы при диссоциации молекул Н2О.

Глобальный круговорот вещества – многократный процесс участия вещества в процессах, протекающих в атмосфере(АС), гидросфере(ГС), литосфере(ЛС) и биосфере(БС).

Глобальный круговорот = большой био-гео-химический круговорот.

Существует так же малый биохимический круговорот и биохимические циклы различных элементов.

Схема глобального круговорота с пояснениями:

1) Глобальный круговорот (ГК) начинается с поступления магмы из астеносферы: в зонах спрединга, районах СОХов, в вулканических зонах Беньофа,

2) В процессе кристаллизации магмы из нее образуется г/п, формирующие земную кору, газы, поступающие АС, воды и соли, поступающие в ГС.

3) Биогенные элементы в процессе миграции из изверженных пород АС и ГС поступают в БС и включаются в биохимический круговорот вещества.

4) При биохимическом метаболизме образуются биогенные осадки.

5) При выветривании и эрозии всех трех типов пород образуются терригенные осадки.

6) При диагенезе рыхлые осадки под влиянием давления и температуры преобразуются в осадочные породы.

7) Осадочные породы в процессе метаморфизма преобразуются в метаморфические.

8) Метаморфические породы расплавляются в магму в зонах субдукции и геосинклинальных областях Земли.

41. Общая схема биохимического круговорота вещества (малый круговорот).

1) Круговорот начинается с первичных продуцентов, которые в процессе фотосинтетического и минерального питания при участии солнечной энергии из воды H2O и биогенных веществ (СО2, N, P) формируют валовую первичную продукцию.

2) Органические вещества первичных продуцентов ассимилируют консументы, образующие трофические цепи (фитофаги, зоофаги различных уровней).

3) В процессах экологического метаболизма (естественная смертность, экскреция, линька, опад, внутриклеточные выделения) ОВ переходит в детрит.

4) Детрит разлагается деструкторами до растворенного органического вещества (РОВ) и биогенных элементов (БЭ).

5) Труднорастворимое ОВ образует гумус почв и водный гумус.

6) Захороненное терригенными осадками ОВ на геологических интервалах времени образует углеводородное топливо.

7) Образовавшиеся при минеральном разложении биогенные элементы вновь поступают к растениям на нужды биосинтеза (фотосинтеза и минерального питания).

8) Недостатки БЭ пополняются из резервов АС, ГС и БС.

42. Круговорот углерода в природе.

Углерод относится к категории биогенных элементов, тесно связанных с жизнью.

Углерод входит в состав минеральных и органических соединений.

Преобладают 2 минеральные формы углерода: углекислый газ CO2 и карбонаты известняков.

Угарный газ имеет небольшое распространение (загрязнитель атмосферы).

Углерод входит в состав органических соединений, образующих живые клетки и составляет до 50% сухого веса клеток.

(С) содержится во всех геосферах. В АС: в минеральной форме в виде СО2, в педосфере в виде РОВ и гумуса, определяющего плодородие почв, в ЛС: в виде углеводородсодержащих неорганических соединений – СО2, карбонаты, известняки, органическое топливо и т.д. Основной резервуар – мировой океан. В МО углерод содержится в виде: а) Растворенный в воде СО2, б) карбонатные и гидрогордонатные ионы, в) на дне в нерастворенном виде – водный гумус, г) РОВ, д) в виде ЖО и продуктов метаболизма (детрит).

Углекислый газ АС и МО является единственным источником неогранического С, из которого в процессе фотосинтеза вырабатываются все биохимические субстанции, составляющие живую клетку.

Растения и животные постоянно совершают электрическую, химическую, механическую работу, необходимую для их существования, роста и размножения. На выполнение этой работы затрачивается энергия, которая называется энергией трат на обмен.

Основная часть энергии составляет траты на дыхание (процесс, обратный фотосинтезу).

Во время дыхания атмосферный O2 вступает в реакцию с CH2 и отщепляется от органического вещества.

В процессе сложных биохимических реакций при разложении высвобождается CO2, который вновь поступает в окружающую среду.

Т.О., 2 основных биологических процесса: фотосинтез и дыхание обуславливают циркуляцию углерода в биосфере.

В природных экосистемах созданная автотрофами первичная продукция ассимилируется гетеротрофами и движется по трофическим цепям.

Утилизация продукции происходит не только в процессе дыхания, но и в результате ассимиляции, выделениях животных и трупов.

В аэробных условиях выделения и трупы подвергаются минерализации и разложению бактериями-деструкторами. В среду выделяется CO2.

В природе встречается и другой вид органики – ферментация. В ходе этого процесса органика разлагается в анаэробных условиях, и в среду также выделяется CO2.

Если органическое вещество не полностью минерализовано, то она накапливается в осадочных породах – блокирование круговорота С.

Углерод с суши попадает в МО в виде карбонатных и органических соединений.

Биокруговороты (С) на суше и в МО аналогичны биохимическому круговороту.

Недостаток СО2 для для фотосинтеза пополняется из резервного фонда АС и ГС, куда он поступает в процессе дыхания ЖО, вулканической деятельности, из трещин земной коры, при сжигании топлива (оно, кстати, ведет к парниковому эффекту → глобальное изменение климата)

Источник