Биосфера Земли – это подвижная динамическая система, которая постоянно обменивается с другими геологическими оболочками как химическими элементами, так и энергией. Круговорот веществ в биосфере носит непрерывный характер и происходит при участии живых организмов. Его еще называют биогеохимическим циклом.
История открытия
Изучение глобальных природных циклов началось в первой половине XIX века. В 1809 году знаменитый французский естествоиспытатель Ламарк кратко описал концепцию биосферы.
В середине XIX столетия известные химики Буссенго и Либих сформулировали основные принципы круговорота веществ. В 1875 году австрийский геолог Зюсс впервые ввел в научный обиход термин «биосфера».
Основоположником учения о биосфере и биогеохимических циклах считается выдающийся российский ученый Владимир Вернадский. Он первый указал на неразрывную связь между живой и неживой природой и оценил ключевую роль организмов в преобразовании облика планеты.
Ученый предположил, что биологический оборот вещества – это главный фактор миграции химических элементов.
Виды круговоротов
Химические вещества, которые доступны для живых организмов в биосфере, ограничены. Поэтому только цикличность процессов позволяет жизни непрерывно существовать и развиваться на протяжении миллиарда лет.
Различают три круговорота:
- биологический;
- геологический;
- антропогенный.
После появления первых живых организмов на планете запустился биологический круговорот – его еще называют малым. Он представляет собой непрерывный процесс превращения элементов и веществ.
Совокупность биологических и геологических процессов составляет биогеохимический цикл.
Значение и суть циклов
Биогеохимический цикл – это сложный комплекс перемещения различных веществ в биосфере и других геологических оболочках. Такие циклы обеспечивают постоянство биосферы, дают возможность для ее саморегуляции.
Любой подобный цикл не замкнут полностью – обратимость основных химических элементов составляет примерно 95%. Несбалансированный круговорот веществ – одна основных особенностей подобных циклов, которая имеет планетарное значение.
Солнце – главный источник энергии, обеспечивающий круговорот веществ. Это основная движущая сила биогеохимических циклов.
Большой круговорот перераспределяет элементы между биосферой и глубокими слоями планеты. Он связан с вулканической активностью, перемещением огромных воздушных и водных масс, процессами разрушения пород.
Растения-автотрофы, используя энергию фотосинтеза, превращают неорганические соединения в органические, которые затем используют консументы и деструкторы. Биологический круговорот приводит к перемещению и перераспределению огромного количества химических веществ.
За миллиарды лет эволюции живые организмы существенно изменили облик планеты. Они насытили атмосферу кислородом и азотом, создали огромные осадочные отложения, изменили ландшафты, образовали почву.
Резервный и обменный фонды
В биологическом круговороте веществ участвуют 30-40 элементов периодической системы. Некоторые из них, включая углерод, азот, кислород, нужны организмам в значительных количествах, другие – в самых минимальных.
Необходимые вещества практически никогда не бывают распределены в природе равномерно, нередко они находятся в малопригодной форме. Элементы, участвующие в процессе круговорота веществ, могут быть в составе одного из двух фондов:
Первый обладает значительной массой, но практически не связан с биосферой. Второй – имеет меньший объем, но непосредственно связан с живыми организмами и энергично взаимодействует с ними. Газообразные вещества имеют резервный фонд в воде и атмосфере, а элементы осадочного цикла – в коре.
Редуценты и их функции
Обменный фонд элементов, из которого обеспечивают свои потребности большинство организмов, может пополняться двумя путями:
- при первичной экскреции;
- при разложении останков редуцентами.
Второй путь пополнения обменного фонда особенно важен для биоценозов степей, лесов, пастбищ. Поэтому грибы и бактерии, включаясь в круговорот веществ, выполняют важнейшую работу.
Важнейшие циклы
В биогеохимическом цикле участвуют многие химические элементы. Самыми важными из них считаются: круговорот кислорода, азота, углерода, водорода, серы, фосфора, а также некоторых металлов.
Первые четыре элемента требуются в особенно больших количествах – из них строятся большинство биологических молекул.
Не менее важен круговорот серы и круговорот фосфора – эти элементы включены в состав белков, ДНК и АТФ.
Вода
Ежегодно в цикл вовлекается около 500 тыс. куб. км воды. Схема ее круговорота замкнута, в ее состав входит нескольких этапов:
- испарение воды;
- выпадение в виде осадков;
- перенос в реки и другие водоемы.
Вода не только необходима для метаболизма, с ее помощью осуществляется растворение и перенос элементов и соединений. Для круговорота воды характерна высокая скорость обновления.
Углерод
Углерод – настоящая основа жизни на планете. В схему его круговорота в природе вовлечены все биологические объекты.
Основным резервуаром этого элемента является углекислый газ воздуха. В процессе фотосинтеза автотрофы продуцируют из него углеводы, которыми питаются другие организмы. Можно сказать, что растения – это движущая сила данного цикла в биосфере. Автотрофы замыкают круг, возвращая в процессе дыхания CO2 в атмосферу.
Углекислый газ из атмосферы – это обменный фонд углерода для водорослей и наземных растений. Ученые подсчитали, что живые организмы за восемь лет прогоняют через себя весь углерод воздуха.
Значительный запас этого элемента скрыт в виде угля, нефти, газа, осадочных пород. В его круговороте велика роль антропогенного фактора. За последние десятилетия благодаря нашей деятельности в атмосферу попали миллионы тонн углерода.
Азот
Главным резервным фондом свободного азота в биосфере является атмосфера, где он содержится в газообразном состоянии. В таком виде он недоступен для растений, которые могут усваивать его только в виде ионов или сложных соединений. Ключевую роль в круговороте азота в природе играют микроорганизмы, которые улавливают этот элемент из воздуха, а затем нитрифицируют его.
- Растения поглощают нитраты, превращая их в аминокислоты, затем они передаются по пищевой цепочке.
- Без бактерий, улавливающих азот из воздуха, жизнь на планете практически прекратиться.
- В последние время на круговорот азота все большее влияние оказывает человек.
Сера
Резервуаром элемента являются сульфиды горных пород. Ключевую роль в схеме круговорота серы в природе играют микроорганизмы, которые превращают серные соединения в сульфаты. Это единственная форма, пригодная для усвоения растениями. В дальнейшем элемент следуют по пищевой цепи.
Сера скапливается в океанах, куда попадает с речными стоками.
В последние годы на круговорот серы все большее влияние оказывает деятельность человека. Это происходит потому, что выбросы предприятий принимают все более угрожающие масштабы.
Фосфор
Резервуаром этого элемента служат отложения и горные породы. Он может усваиваться растениями исключительно в виде ионов PO34+. Дальше он потребляется животными.
Круговорот фосфора в природе имеет одну особенность. Соединения элемента, попав в океан, опускаются на дно и превращаются в осадочные породы. Следовательно, круговорот фосфора в биосфере постоянно уменьшается.
Кислород
Круговорот кислорода в биосфере начинается с молекул хлорофилла, где он появляется в качестве побочного продукта реакции фотолиза. Затем растения выделяют газ в атмосферу, где он расходуется на процессы дыхания и окисления. Весь кислород воздуха имеет биогенное происхождение. Его природным резервуаром служит вода.
В последние столетия на круговорот кислорода в природе активно влияет человек. Он сжигает большое количество этого газа при использовании ископаемого топлива.
Свинец
Существуют строгие нормы содержания свинца в воде, пище и воздухе. Их превышение грозит серьезным отравлением, в том числе и с летальным исходом. Опасны и многочисленные сложные вещества, содержащие этот металл.
Ртуть
Это тяжелый и очень ядовитый металл, который не относится к биогенным элементам. В земной коре этот элемент встречается довольно редко, хотя и в очень концентрированной форме. В биосферу ртуть может попадать в газообразной форме или в виде растворов.
В небольших количествах этот металл входит в состав нефти.
Из-за высокой токсичности ртути за ее оборотом осуществляется жесткий контроль.
Железо
Железо является одним из самых распространенных химических элементов в природе. В чистом виде оно практически не встречается, чаще всего этот металл находят в виде сульфидов, оксидов или силикатов.
Железо – самый популярный и используемый металл, велико и его биологическое значение. Он входит в состав дыхательных ферментов, которые осуществляют перенос кислорода к тканям. У человека и других животных к ним относится гемоглобин. Он обладает способностью обратимо связываться с кислородом.
Происхождение железа – наглядный пример воздействия живых организмов на неорганическое вещество. Большинство существующих месторождений железа – продукт жизнедеятельности железобактерий. Эти организмы окисляют металл до гидроксида, получая при этом энергию.
Скорость биогеохимических процессов
В природе все круговороты веществ протекают с разной скоростью. На нее влияет множество факторов. Например, форма нахождения элемента, активность его взаимодействия, роль в метаболических процессах и многое другое.
Круговорот кислорода занимает примерно 2 тыс. лет. За этот срок весь газ из атмосферы проходит через живое вещество. Скорость круговорота воды может достигать 2 млн лет, причем время обновления сильно зависит от ее местонахождения (грунт, ледники или атмосфера). Еще больше времени занимают циклы более редких элементов. Например, круговорот фосфора занимает многие миллионы лет.
Круговорот веществ в биосфере
Средняя оценка: 4.5
Всего получено оценок: 834.
Средняя оценка: 4.5
Всего получено оценок: 834.
Чтобы проследить взаимосвязь живой и неживой природы, необходимо понимать, как происходит круговорот веществ в биосфере.
Круговорот веществ – это повторяющееся участие одних и тех же веществ в процессах, происходящих в литосфере, гидросфере и атмосфере.
Выделяют два типа круговорота веществ:
- геологический (большой круговорот);
- биологический (малый круговорот).
Движущей силой геологического круговорота веществ являются внешние (солнечная радиация, гравитация) и внутренние (энергия недр Земли, температура, давление) геологические процессы, биологического – деятельность живых существ.
Большой круговорот происходит без участия живых организмов. Под действием внешних и внутренних факторов формируется и сглаживается рельеф. В результате землетрясений, выветривания, извержения вулканов, движения земной коры образуются долины, горы, реки, холмы, формируются геологические слои.
Рис. 1. Геологический круговорот.
Биологический круговорот веществ в биосфере происходит при участии живых организмов, которые преобразуют и передают энергию по пищевой цепочке. Устойчивая система взаимодействия живого (биотического) и неживого (абиотического) веществ на определенной территории называется биогеоценозом.
Чтобы происходил круговорот веществ, необходимо выполнение нескольких условий:
- наличие примерно 40 химических элементов;
- присутствие солнечной энергии;
- взаимодействие живых организмов.
Рис. 2. Биологический круговорот.
У цикла веществ нет определённой отправной точки. Процесс непрерывный и одна стадия неизменно перетекает в другую. Можно начать рассматривать цикл из любой точки, суть останется прежней.
Общий круговорот веществ включает следующие процессы:
- фотосинтез;
- метаболизм;
- разложение.
Растения, являющиеся продуцентами в пищевой цепочке, преобразуют солнечную энергию в органические вещества, которые поступают с пищей в организм потребителей, то есть консументов, которыми могут быть животные,некоторые грибы и бактерии – . После смерти происходит разложение растений и животных с помощью редуцентов: – бактерий, грибов, червей.
Рис. 3. Пищевая цепочка.
В зависимости от расположения веществ в природе выделяют два типа круговорота:
- газовый – происходит в гидросфере и атмосфере (кислород, азот, углерод);
- осадочный – происходит в земной коре (кальций, железо, фосфор).
Круговорот веществ и энергии в биосфере на примере нескольких элементов описан в таблице.
| Вещество | Цикл | Значение |
| Вода | Большой круговорот. Испаряется с поверхности океана или суши, задерживается в атмосфере, выпадает в виде осадков, возвращаясь в водоёмы и на поверхность Земли | Формирует природные и климатические условия планеты |
| Углерод | На суше – малый круговорот веществ. Получают продуценты, передают редуцентам и консументам. Возвращается в виде углекислого газа. В океане – большой круговорот. Задерживается в виде осадочных пород | Является основой всех органических веществ |
| Азот |
Азотфиксирующие бактерии, находящиеся в корнях бобовых растений, связывают свободный азот из атмосферы и закрепляют в растениях в виде растительного белка, который передаётся дальше по пищевой цепочке. Детрифицирующие бактерии, которые участвуют в процессах детрификации – разложения мочевины и других продуктов жизнедеятельности. |
Входит в состав белков и азотистых оснований |
| Кислород | Малый круговорот – поступает в атмосферу в процессе фотосинтеза, потребляется аэробными организмами. Большой круговорот – образуется из воды и озона под действием ультрафиолета | Участвует в процессах окисления, дыхания |
| Сера | Находится в атмосфере и почве. Усваивают бактерии и растения. Часть оседает на морском дне | Необходима для построения аминокислот |
| Фосфор | Большой и малый круговороты. Содержится в горных породах, потребляется растениями из почвы и передаётся по цепи питания. После разложения организмов возвращается в почву. В водоёме усваивается фитопланктоном и передаётся рыбам. После отмирания рыб часть остаётся в скелете и оседает на дно | Входит в состав белков, нуклеиновых кислот |
Прекращение круговорота веществ в природе означает нарушение хода жизни. Чтобы жизнь продолжалась, необходимо, чтобы энергия проходила цикл за циклом.
Из урока узнали о сущности большого и малого круговорота веществ в биосфере, взаимодействии неживой природы с живыми организмами, а также рассмотрели круговорот воды, углерода, азота, кислорода, серы и фосфора.
Чтобы попасть сюда – пройдите тест.
Средняя оценка: 4.5
Всего получено оценок: 834.
А какая ваша оценка?
Гость завершил
Тест «Отцы и дети»с результатом 5/15
Гость завершил
Тест «Бежин луг»с результатом 11/12
Гость завершил
Тест «Дубровский»с результатом 4/16
Не подошло? Напиши в х, чего не хватает!
Круговорот веществ в природе – Сайт по биологии
круговорот веществ — в природе, относительно повторяющиеся взаимосвязанные физические, химические и биологические процессы превращения и перемещения веществ в природе. До создания В. И. Вернадским учения о биосфере в науке бытовало представление о замкнутых К. в. и… … Сельское хозяйство. Большой энциклопедический словарь
Круговорот веществ в природе
Озоновый слой(озоносфера) — слой атмосферы, отличающийся повышенной концентрацией озона и поглощающий ультрафиолетовое излучение, гибельное для организмов. Наибольшая плотность озоносферы на высоте 20-25 км. Предполагается, что глобальное загрязнение атмосферы некоторыми веществами может нарушить плотность озонового экрана.
Озоновая «дыра» — значительное пространство в озоносфере планеты с пониженным (до 50%) содержанием озона; впервые отмечена в 80-х гг XX в. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение (от выбросов фреонов и сведения лесов как продуцентов кислорода).
- 2Азотфиксация — процесс химического превращения атмосферного газообразного азота в нитраты (NO3) или аммиак(NH3), которые могут использоваться растениями для синтеза аминокислот и других азотсодержащих органических молекул.
- Видео по теме : Круговорот веществ в природе
- Круговорот веществ в природе
Вода находится впостоянном движении. Испаряясь споверхности водоёмов, почвы, растений, воданакапливается в атмосфере и, рано или поздно,выпадает в виде осадков, пополняя запасы вокеанах, реках, озёрах и т.п.
Таким образом,количество воды|воды на Земле не изменяется, онатолько меняет свои формы — это и есть круговоротводы|воды в природе. Из всех выпадающих осадков 80%попадает|попадает непосредственно в океан.
Для нас же наибольшийинтерес представляют оставшиеся 20%,выпадающие на суше, так как большинствоиспользуемых человеком источников воды|водыпополняется именно за счёт этого вида осадков.Упрощённо говоря, у воды|воды, выпавшей на суше, естьдва пути.
Либо она, собираясь в ручейки, речушки|речушки и реки|реки,попадает|попадает в результате в озера и водохранилища -так называемые открытые (или поверхностные)источники водозабора.
Либо вода, просачиваясьчерез почву и подпочвенные слои, пополняетзапасы грунтовых|грунтовых вод. Поверхностные игрунтовые|грунтовые воды|воды и составляют два основныхисточника водоснабжения.
Оба этих водных ресурсавзаимосвязаны и имеют как свои преимущества, таки недостатки в качестве источника питьевой воды|воды.
Круговорот воды|воды является одним из грандиозныхпроцессов на поверхности земного шара. Он играетглавную роль в связывании геологического ибиотического круговоротов. В биосфере вода,непрерывно переходя из одного состояния вдругое, совершает малый и большой круговороты.
Испарение воды|воды с поверхности океана, конденсацияводяного пара в атмосфере и выпадение осадков наповерхность океана образуют малый круговорот.Если же водяной пар переносится воздушнымитечениями на сушу|сушу, круговорот становитсязначительно сложнее.
В этом случае часть осадковиспаряется и поступает обратно в атмосферу,другая — питает реки|реки и водоёмы, но в итоге вновьвозвращается в океан речным и подземным стоком,завершая тем самым большой круговорот.
Важноесвойство круговорота воды|воды заключается в том, чтоон, взаимодействуя с литосферой, атмосферой иживым веществом, связывает воедино всё|все частигидросферы: океан, реки|реки, почвенную влагу,подземные воды|воды и атмосферную влагу. Вода -важнейший компонент всего живого.
Грунтовые|Грунтовыеводы|воды, проникая сквозь ткани растения в процессетранспирации, привносят минеральные соли|соли,необходимые для жизнедеятельности самихрастений.
Наиболее замедленной частьюкруговорота воды|воды является деятельность полярныхледников|ледников, что отражают медленное движение искорейшее таяние ледниковых масс. Наибольшейактивностью обмена после атмосферной влагиотличаются речные воды|воды, которые сменяются всреднем каждые 11 дней. Чрезвычайно быстраявозобновляемость основных источников пресныхвод и опреснение вод в процессе круговоротаявляются отражением глобального процессадинамики вод на земном шаре.
Круговорот углерода
Углеродв биосфере часто представлен наиболееподвижной|подвижной формой — углекислым газом.Источником первичной углекислоты|углекислоты биосферыявляется вулканическая деятельность, связаннаяс вековой дегазацией мантии и нижних горизонтовземной коры. Миграция углекислого газа вбиосфере Земли|Земли протекает двумя путями.
Первыйпуть заключается в поглощении его в процессефотосинтеза с образованием органических веществи в последующем захоронении их в литосфере в видеторфа, угля, горных сланцев, рассеянной органики,осадочных горных пород.
Так, в далёкиегеологические эпохи сотни миллионов лет назадзначительная часть фотосинтезируемогоорганического вещества не использовалась никонсументами, ни редуцентами, а накапливалась ипостепенно погребалась под различнымиминеральными осадками.
Находясь в породахмиллионы лет, этот детрит под действиемвысоких температур и давления (процессметаморфизации) превращался в нефть, природныйгаз и уголь, во что именно — зависело от исходногоматериала, продолжительности и условийпребывания в породах.
Теперь мы в огромныхколичествах добываем это ископаемое топливо дляобеспечения потребностей в энергии, а сжигая его,в определённом смысле завершаем круговоротуглерода. Если бы ни этот процесс в историипланеты, вероятно, человечество имело бы сейчассовсем другие источники энергии, а может быть исовсем другое направление развития цивилизации.
По второму пути миграция углеродаосуществляется созданием карбонатнойсистемы в различных водоёмах, где CO2переходит в H2CO3, HCO31-, CO32-. Затем с помощьюрастворенного|растворённого в воде кальция (реже магния)происходит осаждение карбонатов CaCO3 биогенным иабиогенным путями. Возникают мощные толщиизвестняков.
Наряду с этим большим|большим круговоротомуглерода существует ещё ряд малых егокруговоротов на поверхности суши|суши и в океане. Впределах суши|суши, где имеется растительность,углекислый газ атмосферы поглощается в процессефотосинтеза в дневное время. В ночное время частьего выделяется растениями во внешнюю среду|среду.
Сгибелью растений и животных на поверхностипроисходит окисление органических веществ собразованием CO2.
Особое место в современномкруговороте веществ занимает массовоесжигание органических веществ ипостепенное возрастание содержания углекислогогаза в атмосфере, связанное с ростомпромышленного производства и транспорта.
Круговороткислорода
Кислород — наиболее активный газ. В пределахбиосферы происходит быстрый обмен кислородасреды|среды с живыми организмами или их остаткамипосле гибели. В составе земной атмосферыкислород занимает второе место после азота.Господствующей формой нахождения кислорода ватмосфере является молекула О2.
Круговорот кислорода в биосфере весьма сложен,поскольку он вступает во множество химическихсоединений минерального и органического миров.
Свободный кислород современной земной атмосферыявляется побочным продуктом процессафотосинтеза зелёных растений и его общее|общееколичество отражает баланс междупродуцированием кислорода и процессамиокисления и гниения различных веществ.
В историибиосферы Земли|Земли наступило такое время, когдаколичество свободного кислорода достиглоопределённого уровня и оказалосьсбалансированным таким образом, что количествовыделяемого кислорода стало равным количествупоглощаемого кислорода.
- Круговорот азота
- При гниении органическихвеществ значительная часть содержащегося вних азота превращается в аммиак, который подвлиянием живущих в почве трифицирующих бактерийокисляется затем в азотную кислоту. Последняя,вступая в реакцию с находящимися в почвекарбонатами, например с карбонатом кальцияСаСОз, образует нитраты:
- 2HN0з + СаСОз = Са(NОз)2 + СОС +Н0Н
Некоторая же часть азота всегда выделяется пригниении в свободном виде в атмосферу. Свободныйазот выделяется также при горении органическихвеществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа.Кроме того, существуют бактерии, которые при.
недостаточном доступе воздуха могут отниматькислород от нитратов, разрушая их с выделениемсвободного азота. Деятельность этих де нитрифицирующих бактерий приводит к тому, чточасть азота из доступной для зелёных растенийформы (нитраты) переходит в недоступную(свободный азот).
Таким образом, далеко не весьазот, входивший в состав погибших растений,возвращается обратно в почву; часть егопостепенно выделяется в свободном виде.
Непрерывная убыль минеральных азотныхсоединений давно должна была бы привести кполному прекращению жизни на Земле, если бы вприроде не существовали процессы, возмещающиепотери азота.
К таким процессам относятся,прежде всего происходящие в атмосфереэлектрические разряды, при которых всегдаобразуется некоторое количество оксидов азота;последние с водой дают азотную кислоту,превращающуюся в почве в нитраты.
Что такое биологический круговорот?
Наша планета- окружена тремя оболочками. Та, на которой мы все живем, — твердая и называется литосферой. Реки, озера, моря, океаны образуют жидкую оболочку — гидросферу, а окутывающий ее воздух — газообразную атмосферу. Все три оболочки резко разграничены, хотя и проникают друг в друга.
В XIX в. возникла идея существования совершенно особой оболочки, где зародились и ныне обитают живые существа. А так как они обитают и на суше, и в воде, и в воздухе, то биосфера (сфера жизни) не имеет четко очерченных границ, занимая верхние слои литосферы и гидросферы и нижний слой атмосферы. Согласно учению академика Владимира Ивановича Вернадского (1863-1945), биосфера состоит: 1) из живого вещества, то есть живых организмов; 2) из погибшего живого вещества; 3) из продуктов его переработки живыми организмами и распада горных пород.
Циркуляция веществ в биосфере между почвой, атмосферой, растениями, микроорганизмами и животными называется биологическим круговоротом. На Земле все начинается с растительности — и ею же заканчивается.
Под воздействием солнечной энергии деревья и другие зеленые растения создают путем фотосинтеза органические вещества, которые концентрируются в листьях, стеблях, корнях и плодах. Побочный продукт синтеза органики — кислород: вот так земная флора создает основу существования земной фауны.
Первичная атмосфера нашей планеты была богата аммиаком и углекислым газом, но кислорода в ней не было, и за то, что мы сегодня можем дышать, надо благодарить только зеленые растения.
Животные усваивают кислород в процессе дыхания, а образующийся при этом углекислый газ вновь поступает в атмосферу. Синтезированная растениями органика служит пищей для травоядных, грызунов и многих птиц, а тех, в свою очередь, поедают плотоядные хищники.
Отходы жизнедеятельности животных, их мертвые тела и остатки растений попадают на поверхность почвы, где за дело берутся микроорганизмы. В результате получается гумус. Его разлагают другие пожиратели остатков мертвых организмов, а конечный продукт усваивают живые растения.
Итак, круг замкнулся! Биологический круговорот на Земле непрерывен и участвует в большом геологическом круговороте веществ между Мировым океаном и сушей.
Биологический круговорот в природе происходит благодаря солнцу, нагревающему воздух, почву и растительность. При этом испаряется вода, и ее пары, сгущаясь в облака, в конце концов возвращаются на землю дождем или снегом.
Дождевая вода из почвы всасывается корнями растений, а попавшая на листья сразу испаряется в атмосферу. Вода, проникшая глубоко в почву, вливается в слой грунтовых вод и оттуда попадает в водоемы или по микротрещинкам грунта — капиллярам — просачивается в почву.
Часть солнечной энергии деревья используют для превращения углекислого газа в органические вещества — основу питания всех живых существ. При этом выделяется кислород, необходимый для дыхания животных и человека.
В почве микроорганизмы превращают продукты разложения растений и животных в простые вещества. Они вымываются водой, отчасти растворяясь в ней, и снова попадают в грунтовые воды.
Also in Что такое лес
Биологический круговорот и превращение энергии в биосфере, роль в нем организмов разных царств. Эволюция биосферы
Биологический круговорот и превращение энергии в биосфере, роль в нем организмов разных царств. Эволюция биосферы добавить в закладки
Наша планета окружена тремя оболочками. Круговорот веществ – это многократное участие веществ в процессах, протекающих в различных оболочках Земли.
Этот процесс – явление непрерывное, циклическое. Круговорот веществ сопровождается превращением, потерями, закономерными перераспределениями органических и неорганических веществ.
В процессе круговорота образуется живое вещество из неорганических соединений, впоследствии органика распадается на неорганические компоненты.
Круговорот веществ в биосфере происходит при участии живых организмов, которые преобразуют и передают энергию по пищевой цепочке. Биологический круговорот осуществляется по трофическим цепям (сетям) экосистемы и подчиняется закону Линдемана. В этом круговороте участие принимают все химические элементы, из них выделяют самые необходимые:
- Углерод. Основным его источником является углекислота. Именно она необходима для его переработки в органическое вещество. В процессе фотосинтеза, поглощенная зелеными растениями углекислота перерабатывается в сахар, а благодаря другим процессам биосинтеза преобразуется в липиды, протеиды и тому подобное. Именно эти вещества являются источником питания для растений.
- Азот. В атмосфере содержится около 78% азота, однако он находится в том состоянии, в котором не может использоваться большинством живых организмов. Для того чтобы, организмы смогли им воспользоваться, азот должен быть зафиксирован в виде химических соединений. Фиксация протекает при вулканической активности, грозовых разрядах или же сгорании метеоритов, но основная фиксация происходит за счет микроорганизмов, обитающих на корнях высших растений, реже на листьях.
- Кислород. Главная составляющая живой природы. В тканях живых организмов содержится около 62,8% кислорода и 19%углерода. Круговорот кислорода усложняется тем фактором, что он может образовывать большое количество различных химических соединений. При определенном содержании кислорода, он может быть губителен для клеток аэробных организмов. Луи Пастер доказал, что ни один анаэробный организм не выживет при концентрации кислорода превышающей 1%. Круговорот этого вещества происходит между живыми организмами и атмосферой. Процесс продуцирования и выделения кислорода растениями при фотосинтезе противоположен процессу потребления и выделения углекислого газа при дыхании.
Эволюция биосферы
Биосфера – это весьма сложный комплекс, состоящий из массы элементов, взаимодействующих друг с другом на протяжении миллиардов лет. В планетарной биосфере различают материковую и океаническую биосферы, отличающиеся биологическими, физическими и другими условиями. Целостный характер биосферы определяется совокупностью живого вещества планеты.
В состав биологической оболочки входят лишь самые нижние слои атмосферы. Жизнь в них не может протекать без связи с литосферой и гидросферой. Распространение жизни в атмосфере ограничивается тропосферой.
Основные изменения биосфера претерпела с момента появления человека. Протяженности биосферы составляет порядка 3000 км, теоретически ее размеры могут быть более протяженными.
Возникновение жизни, согласно одной из теорий, происходило в условиях первобытной Земли, под воздействием специфических физико-химических процессов. Проблема происхождения жизни является одним из актуальных вопросов. Снижение температуры способствовало формированию водной оболочки планеты.
Эволюция Земли включает 4 этапа.
- В ходе первого этапа происходило формирование земной коры, атмосферы и гидросферы. Возник первичный круговорот веществ. Первичная атмосфера состояла из метана, аммиака, пара, углекислого газа, сероводорода, практически не содержала кислорода и озона.
- Второй этап – химическая эволюция, в ходе которой происходили процессы синтеза и накопления простых органических соединений.
- Третий этап – возникновение жизни. Ему предшествовало появление первоначальных белковых молекул, из которых, впоследствии строились микроскопические живые организмы. Завоевание суши организмами привело к резкому росту биомассы живой материи.
- Появление человека и преобразование его в биосоциальное существо, изменяющее биосферу.
Возникновению жизни предшествовало накопление в Мировом океане органических веществ, образованных без участия живых организмов. Продуценты синтезировали органические вещества из неорганических молекул.
Появление фотосинтезирующих растений привело к формированию кислородной атмосферы. Органическое вещество стало служить пищей гетеротрофным организмам.
В силурийском периоде палеозойской эры живые организмы начали осваивать сушу. Каждый возникающий вид, занимал определенную нишу в биосфере. Ограничивали область распространения жизни слишком высокие или низкие температуры.
Увеличение численности населения может в ближайшее время привести к обострению продовольственной проблемы. Человек вышел за пределы возможностей биосферы и активно преобразовывает ее.
- В настоящее время, ученые сделали возможной количественную оценку степени воздействия эволюции на строение биосферы, ее массу и продуктивность.
- С появлением человека, как биосоциального существа, возникла ноосфера, которая не может быть охвачена ни одной естественной наукой, здесь имеет место взаимодействие естественных и общественных наук.
- Разумная деятельность человека стала главным фактором, обусловливающим развитие современной биосферы.
- Смотри также:
Биологический круговорот веществ – это… что такое биологический круговорот веществ?
- БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ, или малый К.в. — БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ, или малый К.в. поступление веществ из почвы и атмосферы в живые организмы с соответствующим изменением их химической формы, возвращение их в почву и атмосферу в процессе жизнедеятельности организмов и с… … Экологический словарь
- БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ — круговорот веществ малый, возникший одновременно с появлением жизни на Земле круговорот химических элементов и веществ, осуществляемый жизнедеятельностью организмов. Основную роль в биологическом круговороте играют первичные продуценты (зеленые… … Экологический словарь
- КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — в природе, относительно повторяющиеся взаимосвязанные физические, химические и биологические процессы превращения и перемещения вещества в природе. До создания В. И. Вернадским биогеохимии и учения о биосфере в науке бытовало представление о… … Биологический энциклопедический словарь
- КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В ОКЕАНЕ — многократно повторяющееся участие веществ в природных, процессах, протекающих в океане. Наиболее значителен биологический: повторное использование морскими организмами биогенных хим. компонентов (С, N, P, SiO2, CaCO3, a также Fe, Mn и др.),… … Геологическая энциклопедия
- круговорот веществ в природе — повторяющийся циклический процесс превращения и перемещения отдельных химических элементов и их соединений. Происходил в течение всей истории развития Земли и продолжается в настоящее время. Всегда имеет место определённое отклонение в составе и… … Географическая энциклопедия
- Круговорот веществ биологический — (биотический), биотический круговорот явление непрерывного относительно циклического, но неравномерного во времени и пространстве и сопровождающегося более или менее значительными потерями, закономерного перераспределения веществ, энергии и… … Концепции современного естествознания. Словарь основных терминов
- Круговорот азота — Схематическое представление прохождения азота через биосферу. Ключевым элементом цикла являются разные виды бактерий (англ.) Круговорот азота био … Википедия
- БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ химических элементов — циклические процессы перемещения и трансформации химических элементов в пределах биосферы, происходящие между ее (био)хорологическими подразделениями: биогеоценозами, ландшафтами и т.п. Ср. Биологический круговорот веществ и Геологический… … Экологический словарь
- БИОГЕННЫЙ КРУГОВОРОТ — см. Биологический круговорот веществ. Экологический словарь, 2001 … Экологический словарь
- ЧТО ТАКОЕ РАСТЕНИЕ — Общая площадь планеты Земля составляет 510 млн. км2. На долю суши приходится 149 млн. км2, Мировой океан занимает 361 млн. км2. И суша и океан заселены растениями и животными. Разнообразие и тех и других очень велико. Ныне установлено… … Биологическая энциклопедия
Загрузка...
