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
Алаш қайраткерлері және қазіргі тіл мәселесі
Готическая культура Франции
БАСТАУЫШ СЫНЫП МҰҒАЛІМДЕРІНІҢ КӘСІБИ БІЛІКТІЛІГІНІҢ ОҚУШЫЛАРҒА САПАЛЫ БІЛІМ БЕРУДЕГІ РӨЛІ
Жер экожүйесіндегі адамзат


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ