Занятие 20. Круговороты фосфора и серы

Вопросы к занятию.

1. Биологическое значение фосфора и серы.

2. Основные механизмы круговоротов фосфора и серы в наземных и водных экосистемах. Особенности круговоротов.

3. Трансформация круговоротов результате деятельность человека.

Круговорот фосфора (рис. 1). Геохимический цикл фосфора существенно отличается от циклов углерода и азота. Кларк этого элемента в земной коре равен 0,093 %, что в несколько десятков раз больше кларка азота (кларк — числовая оценка среднего содержа­ния химического элемента в земной коре, раз­личных породах, гидросфере, в атмосфере, на Земле в целом или отдельной территории). Однако в отличие от последнего фосфор не играет роли одного из главных элементов оболочек Земли. Тем не менее геохимический цикл фосфора включает разнообразные пути миграции в земной коре, интенсивный биологический круговорот и миграцию в гидросфере. Фосфор — один из главных органогенных элементов. Его органические соединения играют важную роль в процессах жизнедеятельности всех растений и жи­вотных, входят в состав нуклеиновых кислот, сложных белков, фосфолипидов мембран, являются основой био­энергетических процессов. Фосфор концентрируется живым веществом, где его содержание почти в 10 раз выше, чем в земной коре. На суше протекает интенсивный круговорот фосфора в си­стеме почва—растения—животные—по­чва. Поскольку минеральные соедине­ния фосфора труднорастворимы и со­держащийся в них элемент почти недо­ступен растениям, последние исполь­зуют преимущественно его легкораство­римые формы, образующиеся при раз­ложении органических остатков. Круго­ворот фосфора происходит и в системе суша—Мировой океан. Фосфаты выно­сятся с речным стоком, взаимодейству­ют с кальцием; образуются фосфориты, залежи которых со временем выходят на поверхность и снова включаются в миг­рационные процессы. Считается, что в Мировой океан ежегодно выносится 1,4∙10⁷ т фосфора, а возвращается об­ратно на сушу (в основном с продукта­ми морского промысла) порядка 10⁵ т. Очевидно, проблема дефицита фосфор­ного питания – это проблема как есте­ственных экосистем, так и агроценозов.

Рис. 1. Круговорот фосфора в биосфере (Дювиньо, Танг, 1968)

Круговорот серы (рис. 2). В био­сфере сформировался достаточно раз­витый процесс циклических преобразо­ваний серы и ее соединений. Выделяют­ся резервные фонды этого элемента в почве и отложениях (довольно обшир­ные), а также в атмосфере (небольшие). В обменном фонде серы основная роль принадлежит специализированным микроорганизмам, одни виды которых выполняют реакцию окисления, дру­гие — восстановления. Обращает на себя внимание также микробная реге­нерация серы из глубоководных отло­жений. В результате к поверхности пе­ремещается сероводород (Н₂S). Схема дает представление о взаимодействии геохимических и метеорологических процессов (эрозия, осадкообразование, выщелачивание, дождь, адсорбция, де­сорбция и др.), о биологических про­цессах (продукция биомассы и ее разло­жение), о взаимосвязи воздуха, воды и почвы в регуляции глобального круго­ворота серы. Аналогично нитрату и фосфору сульфат (SO ) является основ­ной доступной формой серы, восста­навливаемой автотрофами и включаю­щейся в белки, поскольку сера входит в состав некоторых аминокислот.

На круговоротах азота и серы все больше сказывается промышленное заг­рязнение воздуха. Сжигание ископае­мого топлива существенно увеличивает поступление в атмосферу (и, разумеет­ся, содержание в ней) летучих окислов азота (NO и NО₂) и серы (SО₂), особен­но в городах. Нынешняя концентрация этих ингредиентов уже становится опас­ной для биотических компонентов эко­систем.

 

Рис. 2. Круговорот серы в биосфере (Рамад, 1981)

Дата добавления: 2015-10-31