Круговороты веществ в биосфере

Образование живого вещества и ее расписание - это две стороны единого процесса, который называется биологическим круговорот химических элементов. Жизнь - это круговорот элементов между организмами и средой.

Причина кругооборота - ограниченность элементов, из которых строится тело организмов. Биологический круговорот - это многократная участие химических элементов в процессах, протекающих в биосфере. В связи с этим биосферу определяют как часть Земли, где протекают три основных процесса: круговорот углерода, азота, серы, в которых принимают участие пять элементов (Н, 02, С, г4, Б), которые движутся через атмосферу, гидросферу, литосферу. В природе круговорот осуществляют не вещества, а химические элементы. Эти 5 элементов двигаются и отдельно, и в таких соединениях как вода, нитраты, двуокись углерода, двуокись серы.

Круговорот углерода. В биосфере углерода более 12000 млрд т. Это объясняется тем, что соединения углерода непрерывно возникают, изменяются и разлагаются. Круговорот углерода происходит фактически между живым веществом и двуокисью углерода. В процессе фотосинтеза, осуществляемого растениями, двуокисью углерода, углекислый газ и вода с помощью энергии солнечного света превращаются в различные органические соединения. Ежегодно высшие растения и водоросли при фотосинтезе поглощают 200 млрд т углерода. Если бы углерод не возвращался в атмосферу, его запас в ней (700 млрд т) быстро бы иссяк. Отмершие растения и животные организмы разлагаются грибами и микроорганизмами на С02, который тоже возвращается в атмосферу. Полный цикл обмена атмосферного углерода осуществляется за 300 лет. Но часть углерода изымается в виде торфа, нефти, угля, известняка, мрамора, ископаемых отложений и осадочных пород.

Круговорот кислорода. Ежегодно лесные массивы производят 55 млрд т кислорода. Он используется живыми организмами для дыхания и участвует в окислительных реакциях в атмосфере, литосфере и гидросфере. Циркулируя через биосферу, кислород превращается то органическое вещество, то на воду, то на молекулярный кислород. Весь кислород атмосферы каждые 2 тыс. лет проходит через живое вещество биосферы. За время своего существования человечество безвозвратно потеряло около 273 млрд т кислорода. В наше время ежегодно на сжигание угля, нефтепродуктов и газа расходуется огромное количество кислорода. Интенсивность этого процесса увеличивается ежегодно.

Круговорот азота, фосфора, серы. Деятельность человека ускоряет круговорот этих элементов. Главная причина ускорения - использование фосфора в удобрениях, что приводит к еутрифікації - надудобрення. При еутрифікації происходит бурное размножение водорослей - "цветение" воды. Это приводит к уменьшению количества растворенного в воде кислорода. Продукты обмена водорослей уничтожают рыбу и другие организмы. Сложившиеся экосистемы при этом разрушаются. Индустрия и двигатели внутреннего сгорания выбрасывают в атмосферу ежегодно много нитратов и сульфатов. Попадая на землю вместе с дождями, они усваиваются растениями.

Круговорот воды. Вода покрывает 3/4 поверхности Земли. За одну минуту под действием солнечного тепла с поверхности водоемов Земли испаряется 1 млрд т воды. После охлаждения пары образуются облака, выпадает дождь и снег. Осадки частично проникают в почву. Грунтовые воды возвращаются на поверхность земли через корни растений, источники, насосы и т.д. Диапазон скоростей циркуляции воды очень большой: вода океанов возобновляется за 2 млн лет, грунтовая вода - за год, речная - за 12 суток, пара в атмосфере - за 10 суток. Двигателем круговорота является энергия Солнца.

Ежегодно для создания первичной продукции биосферы используют при фотосинтезе 1% воды, попадающей в виде осадков. Человек только для бытовых и промышленных нужд использует 20 мм осадков - 2,5% общего их количества за год. Безвозвратный ежегодный водозабор теперь составляет 5,5 куб. м. Ежегодно он увеличивается на 4-5%.

А с другой стороны, живые организмы приспосабливаются к различного химического состава среды, могут переносить большую концентрацию тех элементов, которые здесь конечно есть в больших количествах. Элементы, которые редко встречаются в природе и в малых концентрациях, при накоплении становятся ядовитыми для живых существ.

5. Экосистема: состав, структура, разнообразие

Экосистема — основная функциональная единица в экологии, поскольку в нее входят и организмы, и неживая среда — компоненты, взаимно влияющие на свойства друг друга и необходимые для поддержания жизни в той ее форме, которая существует на Земле.