Биогеохимические и ресурсные циклы веществ

Целостность прир.систем проявляется при рассмотрении циркулирующих в них потоков вещества и энергии. Вещество передается по замкнутым циклам многократно циркулируя между организмами и ОС. Энергия не может передаваться по замкнутому циклу: для живых организмов энергия доступна в форме солнечной радиации, связанной в процессе фотосинтеза, расходуясь затем в виде хим.энергии, она теряется в форме низкокачественной тепловой энергии.

Круговорот веществ – многократное участие веществ в процессах, протекающих в гидросфере, литосфере, атмосфере, в том числе в тех их слоях, которые входят в биосферу планеты.

Биогеохимический цикл – круговые движения хим.элементов.

Биогенные элементы – необходимые для жизни элементы и растворимые соли, включают две группы: макротрофные вещества (составляют хим.основу тканей всех живых организмов: С, Н₂, О₂, Р, К, N, Ca, Mg, S, Cl, Na); микротрофные вещества (элементы и их соединения, необходимые для существования живых организмов, но в малых кол-вах (≤ 10^-3 мг): Fe, Mn, Cu, Zn, Br, Co, Md. Их недостаток может привести к снижению продуктивности и летальному исходу). Необходимые для существования живых организмов хим.элементы в кол-вах 10^-6 мг относятся к ультромикроэлементам.

Циркуляция биогенных элементов сопровождается их хим.превращениями.

Биогеохимический круговорот – часть биологического круговорота, составленная обменными циклами биогенных хим.веществ, связанных с существованием живых организмов. К таким веществам относятся: С, Н₂О, S, P, N и биогенные катионы (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺ и др.)

Биологический круговорот веществ – поступление хим.элементов из почвы и атмосферы в живые организмы, превращения их в новые сложные соединения, возвращение их в почву, атмосферу и воду в процессе жизнедеятельности с опадом части органического вещества или с полностью отмершими организмами, входящими в состав биогеоценоза.

Биологический (биотический) круговорот – непрерывное циклическое явление, но не равномерное во времени и пространстве, сопровождающееся более или менее значительными потерями естественного перераспределения вещества, энергии и информации в пределах экологических систем различного иерархического уровня организации от биоценоза до биосферы.

В биосфере в целом потери вещества минимальные, энергетические циклы очень слабы, преобладает однонаправленный поток энергии от растений продуцентов через консументы к редуцентам с последующим выносов ее в околоземное и космическое пространство. Информация теряется с гибелью видов и необратимыми генетическими перераспределениями.

Биогенные элементы могут быть использованы многократно, круговорот – их характерная черта. Запасы биогенных элементов не постоянны. Процесс связывания некоторой их части в виде живой массы снижает кол-во их в абиотической среде экосистем. Если бы растения и др.организмы не разлагались, то запас биогенных элементов быстро бы исчерпался и жизнь на Земле прекратилась. Поэтому активность гетеротрофов (организмов, функционирующих в детритных цепях – в первую очередь) являются решающим фактором сохранения круговорота биогенных элементов и образования продукции.

Биогеохимический круговорот и связанные с ними превращения энергии, являются основой динамического равновесия и устойчивости биосферы. Ненарушенные биогеохимические циклы имеют практически замкнутый характер, это определяет постоянство и равновесность состава, кол-ва и концентрации компонентов в биосфере. Это постоянство в свою очередь обуславливает генетическую и физиологическую приспособленность живых организмов к существованию на Земле.

Неполная замкнутость циклов в биологическом масштабе времени приводит к концентрированию или рассеиванию отдельных элементов (концентрирование азота, кислорода в атмосфере; воды в океанах, морях; образование залежей железных руд, ископаемых и т.д.).

Все биогеохимические циклы существуют в биосфере, складываясь в геологическом масштабе времени (длительно и медленно).

Выделяют три основных типа биогеохимических круговорота: воды; элементов, преимущественно в газовой фазе; элементов, преимущественно в твердой, жидкой фазах.

Особое значение в системе жизнеобеспечения имеют круговорот воды и биогенных элементов (С, S, N, P).

Дата добавления: 2015-07-14