Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Поток энергии и круговорот веществ в биосфере



 

В биосфере, как и во всех экологи­ческих системах более низшего ран­га, происходит постоянный круговорот веществ и осуществляется движение тесно связанного с ним потока энергии (рис. 20.3). Обмен веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий циклический характер, называется биогеохимическим циклом. Движу­щей силой биогеохимических цик­лов служит энергия Солнца.

 

 

Солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, составляет в среднем 5 х 106 кДж/м в год. Лишь около 1% ее ассимилируется растениями и некоторыми микроорганиз­мами для создания органического ве­щества. По пищевым сетям синтезированные органические вещества с заключенной в них энергией пере­даются с одного трофического уровня на другой. На каждом трофиче­ском уровне органическое вещество использованной или отмершей биомассы через цепи питания редуцен­тов превращается в минеральные хи­мические соединения и возвращается во внешнюю среду, откуда вновь поглощается первичными продуцен­тами — растениями. Таким образом, круговорот веществ замыкается.

Поток же энергии через экосистемы не имеет замкнутого характера, так как большая часть ее на каждом трофическом уровне расходуется в процессе дыхания и рассеивается в виде тепла. Поэтому для существова­ния биосферы необходим постоянный приток энергии Солнца.

В биосфере непрерывно протекают взаимосвязанные геохимические циклы многих элементов, благодаря чему создается ее устойчивая организация. Особо важное значение имеют циклические круговороты биоген­ных элементов — С, О, N, S, Р, Са, К и др. За всю историю биосферы они проходили через живое вещество бес­численное число раз. Так, например, весь кислород атмосферы оборачива­ется через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ — за 200 (300) лет, а вся вода — за 2 млн лет. Нормальные биогеохимические циклы замкнуты не полностью. Сте­пень обратимости важнейших био­генных элементов достигает 95— 98%. За счет доли веществ, выходя­щих из биосферных циклов за время развития жизни на Земле, произошло биогенное накопление кислорода и азота в атмосфере, каменного угля, нефти, горючих сланцев, природного газа, кальция, кремния и других ве­ществ в литосфере. Этому благопри­ятствовала способность многих орга­низмов аккумулировать из среды оби­тания различные элементы.

Круговорот углерода.

Углерод, содержащийся в атмосфере в виде СО2, включается в органическое ве­щество растений в процессе фотосин­теза и передается по цепям питания (рис. 20.4). Высвобождение углерода обратно в атмосферу происходит во время дыхания организмов. Основ­ная же масса углерода высвобожда­ется из мертвого органического ве­щества при его переработке редуцен­тами. Небольшая часть углерода выключается из круговорота, накап­ливаясь в виде торфа, угля, нефти, газа. Кроме того, в океане некоторая часть углерода в составе мертвого ор­ганического вещества (раковины планктона, моллюсков) отлагается в осадочных породах (известняки и пр.) и также в дальнейшем кругово­роте не участвуют.

 

Круговорот азота.

Несмотря на большое содержание азота в атмосфе­ре (78%), его количество в доступной для растений форме, в виде соедине­ний с водородом и кислородом (глав­ным образом, нитратов и нитритов) в природе довольно ограниченно (рис. 20.5). Аммиак и ионы аммония образуются, в основном, в результате жизнедеятельности бактерий, назы­ваемых азотофиксаторами. К ним относятся клубеньковые бактерии, живущие в симбиозе с некоторыми высшими растениями, например с бобовыми, и свободноживущие азотофиксирующие бактерии (азотобак­тер и др.), а также сине-зеленые водо­росли (цианобактерии). Кроме того, азот в доступной для растений форме образуется при разложении отмер­ших организмов особой группой бак­терий — аммонификаторов. Образу­ющийся при этом аммиак в результате деятельности бактерий — нитрификаторов — преобразуется в нитри­ты (NO2-), а затем — в нитраты (NO3-). Часть атмосферного азота превращается в нитраты под воздействием атмосферного электричества во время грозовых разрядов и при фотохимических реакциях в атмосфере. Возвращение азота в атмосферу происходит в результате деятельности почвенных бактерий — денитрификаторов, восстанавливающих ни­траты до свободного азота. В природный круговорот азота в настоящее время включены получаемые промышленным способом аммиак, нитриты и нитраты, которые в виде удобрений ши­роко применяются в сельском хозяйстве, а также в бытовой химии.

Круговорот фосфора.

В кругово­роте фосфора отсутствует газообразная фаза, так как его соединения не летучи. Круговорот фосфора со­вершается в почвенно-наземном слое (рис. 20.6). В почвах, особенно щелочных и хорошо аэрированных, большая часть фосфора находится в виде нерастворимых соединений с кальцием и железом. Растения же усваивают его из водных растворов в виде неорганических фосфат-ионов (РО4-3) преимущественно в кислой, бедной кислородом среде. Поэтому фосфора в доступной для растений растворимой форме в почвах почти всегда не хватает. Ассимилированный растениями фосфор распространяется по всем консументам экосистемы и возвращается в почву с их экскрементами или в процессе раз­ложения редуцентами отмершей ор­ганической массы. Часть фосфора выносится поверхностными и грун­товыми водами в водные бассейны. Здесь совершается второй круг циркуляции фосфорных соединений сре­ди водных сообществ, в процессе которого, часть фосфора уходит в состав донных отложений. Верти­кальными подводными течениями они могут выноситься на поверхность и вновь вступать в круговорот. Большая же часть фосфора все же остается на дне. Поэтому его количество в круговороте веществ постоян­но убывает. Пополнение фосфора происходит за счет выветривания горных пород, а также при поднятии участков морского дна на поверх­ность во время геологических процессов. Дефицит фосфора в почве в значительной мере восполняется человеком путем внесения минеральных удобрений, которые являются, в основном, продуктами переработки морских осадочных пород.

 

 

 

 

 


 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.