Круговорот веществ и поток энергии в биосфере (основные закономерности).

Биологическое разнообразие – основа формирования устойчивых биогеохимических циклов вещества и энергии в биосфере Земли.

Круговорот углерода. Существует в составе органических соединений, неорганических, где СО₂ в основе биогенного круговорота. СО₂ входит в состав атмосферы и гидросферы, в процессе фотосинтеза СО₂ +Н₂О образуют сахара, затем из этих углеводов образуются крахмал, гликоген и др. Эти соединения служат источником органических веществ для животных и незеленых растений. В процессе дыхания все организмы окисляют сложные органические вещества, а конечный продукт - СО₂ выводится во внешнюю среду, кот. может опять вовлекаться в фотосинтез. Органические соединения тканей живых организмов подвергаются разложению редуцентами и СО₂ поступает в круговорот. Это сущность почвенного дыхания. Разложение (сапрофагами - микроорганизмами) в почве при определенных условиях может идти замедленным темпом и образуется гумус. При недостатке кислорода или повышении кислотности, органические остатки накапливаются в виде торфа. С этим связано образование каменного угля и нефти. В гидросфере приостановка круговорота углерода связана с включением СО₂ в состав СаСО₃ в виде известняков, мела, кораллов.

Круговорот азота. Переход его из атмосферы в доступную форму м. б. 1) химическим способом: при грозах, где из азота и кислорода синтезируются оксиды азота, ионы NH₄ или NO₃ кот. попадают в почву с осадками; при извержении вулканов; 2) биологическим способом: деятельностью азотфиксирующих микроорганизмов. Эффективно это осуществляется бактериями-симбионтами с бобовыми растениями, которые усваивают его и накапливают. В воде это осуществляют цианобактерии. Во всех случаях азот попадает в растения в форме нитратов, через корни попадает в листья и там используется для синтеза протеинов. Сапрофаги разлагают мертвую органику, и органические азотсодержащие вещества превращаются в неорганические. Это включаются процессы: аммонификация – разложение азотсодержащих соединений до NH₃. Нитрификация – окисляют аммиак до нитрита (NO₂), а его до нитрата (NO₃). Денитрификация – восстановление нитратов и нитритов до газообразных азотисты продуктов. Азот может выключаться из круговорота путем аккумуляции в осадках океана.

Круговорот Н₂О. Основная масса в гидросфере, при испарении формируется атмосферная влага, кот. выпадает в виде осадков – большой круговорот. В экосистемах происходит усложнение большого круга, Н₂О перехватывается растениями и испаряется, она может просачиваться в почву или образовывать почвенную влагу, может попасть в грунтовые воды, а затем связаться с гидросферой. Отличие от др. Н₂О не накапливается и не связывается в живых организмах.

Круговорот фосфора. Содержится в горных породах, может попасть в наземные экосистемы или выщелачиваться осадками, а потом попадает в гидросферу. Редуценты минерализуют орган. в-ва, содержащие фосфор, в неорганические фосфаты, а они используются растениями. В океане фосфаты с отмершими остатками попадают на дно и накапливаются там, выключаясь из круговорота. Естественный круговорот нарушается при использовании удобрений.

Круговорот серы. Попадает в почву путем разложения горных пород и органических веществ. Через корни в растения, где синтезируются цистин, цистеин, метионин.При разложении сера может быть восстановлена в H₂S, минеральную серу или окислена в сульфаты и опять в круговорот через растения. Сера промышленного происхождения (дымы) также вовлекается могут выпадать кислотные дожди.

Круговорот катионов. Макроэлементы: Na, K, Ca, Mg и микроэлементы: Fe, Zn, Cu, Mn и др. Источником является почва, в кот. попадают при разрушении горных пород. Сначала попадают в растения, а затем в высшие цепи пищевых цепей. Отмирание живых существ возвращает элементы на место, цикл может нарушаться выносом биогенных элементов с поверхностным стоком в реки, моря или при уборки урожая.

Дата добавления: 2015-07-19