Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Круговорот веществ в природе



 Другие рефераты
Рефинансирование Любимые писатели Серебряного века Льюис Кэрол Риск ликвидности банка

1. Биогеохимические круговороты.



      В отличие  от  энергии,  которая  однажды  использованная  организмом,
превращается в тепло и  теряется  для  экосистемы,  вещества  циркулируют  в
биосфере, что и называется биогеохимическими круговоротами. Из 90  с  лишним
элементов,  встречающихся  в  природе,  около  40  нужны  живым  организмам.
Наиболее важные для  них  и  требующиеся  в  больших  количествах:  углерод,
водород,  кислород,  азот.  Кислород  поступает  в  атмосферу  в  результате
фотосинтеза и расходуется  организмами  при  дыхании.  Азот  извлекается  из
атмосферы благодаря деятельности азотофиксирующих бактерий и возвращается  в
неё другими бактериями.

      Круговороты   элементов   и    веществ    осуществляются    за    счёт
саморегулирующих  процессов,  в  которых  участвуют  все   составные   части
экосистем.  Эти  процессы  являются  безотходными.  В  природе  нет   ничего
бесполезного или вредного, даже от  вулканических  извержений  есть  польза,
так  как  с  вулканическими  газами  в  воздух  поступают  нужные  элементы,
например, азот.

      Существует закон глобального замыкания биогеохимического круговорота в
биосфере, действующий на всех этапах её развития, как и  правило  увеличения
замкнутости биогеохимического  круговорота  в  ходе  сукцессии.  В  процессе
эволюции биосферы увеличивается роль биологического компонента  в  замыкании
биогеохимического  круговорота.  Ещё  большую   роль   на   биогеохимический
круговорот оказывает человек. Но его роль осуществляется  в  противоположном
направлении. Человек нарушает сложившиеся  круговороты  веществ,  и  в  этом
проявляется его геологическая сила, разрушительная по отношению  к  биосфере
на сегодняшний день.

      Когда 2 млрд. лет тому  назад  на  Земле  появилась  жизнь,  атмосфера
состояла из вулканических газов. В ней было много углекислого  газа  и  мало
кислорода (если вообще был), и первые организмы были  анаэробными.  Так  как
продукция  в  среднем  превосходила  дыхание,  за  геологическое   время   в
атмосфере накапливался кислород и уменьшалось содержание  углекислого  газа.
Сейчас содержание углекислого газа в атмосфере  увеличивается  в  результате
сжигания больших количеств горючих ископаемых  и  уменьшения  поглотительной
способности «зелёного  пояса».  Последнее  является  результатом  уменьшения
количества самих зелёных растений,  а  также  связано  с  тем,  что  пыль  и
загрязняющие частицы в атмосфере отражают поступающие в атмосферу лучи.

      В   результате   антропогенной   деятельности   степень    замкнутости
биогеохимических круговоротов уменьшается. Хотя  она  довольно  высока  (для
различных элементов и  веществ  она  не  одинакова),  но  тем  не  менее  не
абсолютна, что и  показывает  пример  возникновения  кислородной  атмосферы.
Иначе  невозможна  была   бы   эволюция   (наивысшая   степень   замкнутости
биогеохимических  круговоротов  наблюдается  в  тропических  экосистемах   –
наиболее древних и консервативных).

      Таким образом, следует говорить не об изменении человеком того, что не
должно меняться, а скорее о  влиянии  человека  на  скорость  и  направление
изменений и на расширение их границ, нарушающее правило меры  преобразования
природы. Последнее формулируется  следующим  образом:  в  ходе  эксплуатации
природных  систем  нельзя  превышать  некоторые  пределы,  позволяющие  этим
системам сохранять свойства самоподдержания. Нарушение меры  как  в  сторону
увеличения,  так  и  в   сторону   уменьшения   приводит   к   отрицательным
результатам. Например, избыток вносимых удобрений столь же вреден,  сколь  и
недостаток. Это чувство меры утеряно современным человеком,  считающим,  что
в биосфере ему всё позволено.

      Надежды  на  преодоление   экологических   трудностей   связывают,   в
частности,   с   разработкой   и   введением   в   эксплуатацию    замкнутых
технологических циклов. Создаваемые человеком циклы  превращения  материалов
считается желательным устраивать так, чтобы они  были  подобны  естественным
циклам  круговорота  веществ.  Тогда  одновременно  решались   бы   проблемы
обеспечения  человечества  невосполнимыми  ресурсами   и   проблема   охраны
природной среды от загрязнения, поскольку ныне только 1 – 2% веса  природных
ресурсов утилизируется в конечном продукте.

      Теоретически замкнутые циклы  превращения  вещества  возможны.  Однако
полная  и  окончательная  перестройка  индустрии  по  принципу   круговорота
вещества в природе не  реальна.  Хотя  бы  временное  нарушение  замкнутости
технологического  цикла  практически  неизбежно,  например,   при   создании
синтетического материала с новыми, неизвестными  природе  свойствами.  Такое
вещество вначале всесторонне апробируется на практике, и только потом  могут
быть разработаны способы его разложения с целью внедрения  составных  частей
в природные круговороты.



                      2. Круговорот веществ в биосфере.



      Процессы  фотосинтеза   органического   вещества   из   неорганических
компонентов продолжается миллионы лет, и за такое время химические  элементы
должны были перейти из одной формы в  другую.  Однако  этого  не  происходит
благодаря их круговороту в биосфере.  Ежегодно  фотосинтезирующие  организмы
усваивают около 350 млрд т углекислого газа, выделяют в атмосферу около  250
млрд т кислорода и расщепляют 140 млрд т воды,  образуя  более  230  млрд  т
органического вещества (в пересчёте на сухой вес).

      Громадные количества  воды  проходят  через  растения  и  водоросли  в
процессе обеспечения транспортной функции и испарения. Это приводит к  тому,
что вода поверхностного слоя океана фильтруется планктоном  за  40  дней,  а
вся остальная вода океана –  приблизительно  за  год.  Весь  углекислый  газ
атмосферы  обновляется за несколько  сотен  лет,  а  кислород  за  несколько
тысяч лет. Ежегодно фотосинтезом в круговорот включается 6  млрд  т   азота,
210 млрд т фосфора и большое количество  других  элементов  (калий,  натрий,
кальций, магний,  сера,  железо  и  др.).  существование  этих  круговоротов
придаёт экосистеме определённую устойчивость.

      Различают два основных круговорота: большой  (геологический)  и  малый
(биотический).

      Большой круговорот, продолжающийся миллионы лет,  заключается  в  том,
что горные породы подвергаются разрушению, а продукты  выветривания  (в  том
числе растворимые в воде питательные  вещества)  сносятся  потоками  воды  в
Мировой океан, где  они  образуют  морские  напластования  и  лишь  частично
возвращаются  на  сушу  с  осадками.  Геотектонические  изменения,  процессы
опускания материков и поднятия морского дна, перемещения морей и  океанов  в
течение  длительного  времени  приводят  к  тому,  что   эти   напластования
возвращаются на сушу и процесс начинается вновь.

      Малый круговорот (часть большого) происходит на  уровне  экосистемы  и
состоит в том, что питательные вещества, вода  и  углерод  аккумулируются  в
веществе растений, расходуются на построение тела и  на  жизненные  процессы
как самих этих растений, так и других  организмов  (как  правило  животных),
которые поедают эти растения (консументы).  Продукты  распада  органического
вещества под действием  деструкторов  и  микроорганизмов  (бактерии,  грибы,
черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных  растениям  и
вовлекаемых ими в потоки вещества.

      Круговорот  химических   веществ   из   неорганической   среды   через
растительные  и  животные  организмы  обратно  в  неорганическую   среду   с
использованием солнечной энергии и  энергии  химических  реакций  называется
биогеохимическим циклом. В такие циклы вовлечены практически все  химические
элементы и прежде всего те, которые участвуют  в  построении  живой  клетки.
Так,  тело  человека  состоит  из  кислорода  (62,8%),  углерода   (19,37%),
водорода (9,31%), азота (5,14%), кальция  (1,38%),  фосфора  (0,64%)  и  ещё
примерно из 30 элементов.



                          3. Круговорот кислорода.



      В количественном отношении главной составляющей живой материи является
кислород,  круговорот  которого  осложнён  его   способностью   вступать   в
различные  химические  реакции,  главным  образом   реакции   окисления.   В
результате  возникает  множество  локальных   циклов,   происходящих   между
атмосферой, гидросферой и литосферой.

      Кислород,  содержащийся  в  атмосфере  и  в  поверхностных   минералах
(осадочные кальциты, железные руды), имеет биогенное происхождение и  должно
рассматриваться  как  продукт  фотосинтеза.  Этот   процесс   противоположен
процессу  потребления  кислорода   при   дыхании,   который   сопровождается
разрушением органических  молекул,  взаимодействием  кислорода  с  водородом
(отщеплённым от  субстрата)  и  образованием  воды.  В  некотором  отношении
круговорот кислорода напоминает  обратный  круговорот  углекислого  газа.  В
основном он происходит между атмосферой и живыми организмами.

      Потребление атмосферного  кислорода  и  его  возмещение  растениями  в
процессе фотосинтеза осуществляется  довольно  быстро.  Расчёты  показывают,
что для полного обновления  всего  атмосферного  кислорода  требуется  около
двух тысяч лет.  С  другой  стороны,  для  того,  чтобы  все  молекулы  воды
гидросферы  были  подвергнуты  фотолизу   и   вновь   синтезированы   живыми
организмами,  необходимо  два  миллиона  лет.   Большая   часть   кислорода,
вырабатываемого в течение геологических эпох, не оставалась в  атмосфере,  а
фиксировалась литосферой в виде карбонатов, сульфатов, оксидов железа, и  её
масса составляет 5,9*1016 т. Масса кислорода, циркулирующего  в  биосфере  в
виде газа или  сульфатов,  растворённых  в  океанических  и  континентальных
водах, в несколько раз меньше (0,4*1016 т).

      Отметим, что, начиная  с  определённой  концентрации,  
12
скачать работу


 Другие рефераты
Экологическая обстановка города
Адамгершілік — рухани тәрбиенің маңыздылығы
Роль термодинамики в современной физике
Измерение количественных и качественных характеристик звезд


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ