«КОЛОБІГ РЕЧОВИН І ЕНЕРГІЇ ЯК ОСНОВНИЙ СИСТЕМОТВОРЧИЙ ФАКТОР»
ЗАВДАННЯ ТА ВІДПОВІДІ
1. Розгляньте схему колообігу кисню в природі. Вкажіть причини порушення природного колообігу кисню в біосфері в результаті антропогенної діяльності.
Життєдіяльність живих організмів, як відомо, підтримується сучасним співвідношенням в атмосфері кисню і вуглекислого газу. Природні процеси споживання кисню і вуглекислого газу і їх надходження в атмосферу збалансовані. Антропогенна діяльність робить помітний вплив на круговорот кисню в біосфері. З розвитком промисловості і транспорту кисень використовується на процеси горіння. Наприклад, на спалювання різних видів палива потрібне від 10 до 25% кисню, вироблюваного зеленими рослинами. Зменшується надходження кисню в атмосферу через скорочення площ лісів, степів і збільшення пустель. Скорочується число продуцентів кисню і у водних екосистемах. Головна причина - забруднення океанів і морів, річок і озер. Учені вважають, що в найближчі 150-180 років кількість кисню в атмосфері може скоротитися на 1/3 в порівнянні з його змістом в кінці XX в. Особливу тривогу останніми роками викликає часто спостережуване руйнування озонового шару.
2. Розгляньте схему колообігу карбону в природі. Дайте відповіді на питання:
А) з яких джерел живі істоти одержують Карбон, який є основою органічних речовин їхніх клітин?
Тіло живих істот побудоване із органічних речовин, основу яких становить хімічний елемент Карбон. Для багатьох організмів єдиним або принаймні основним джерелом карбону є неорганічна сполука - вуглекислий газ. Такі організми називаються автотрофами. Хоча всі бактерії можуть засвоювати CO2, це дуже енергозатратний процес і багато з них віддають перевагу готовим органічним речовинам. Такої ж стратегії живлення - використання як джерела карбону органічних сполук, синтезованих іншими організмами, або гетеротрофності - дотримуються і тварини та гриби.
Б) яка роль людської діяльності у циркуляції Карбону біосфери?
Людина в результаті своєї господарської діяльності щорічно додає велику кількість вуглецю до атмосфери, видобуваючи та спалюючи викопне паливо (вугілля, торф, нафта, природний газ, горючі сланці тощо).
Часті оранки землі сприяють вивільненню вуглецю з грунту (окислення гумусу, дихання ґрунту). Сільськогосподарські культури, більшість яких активна лише частину року, фіксуючи С02, не можуть компенсувати втрати С02 з ґрунту.
Знищення лісів сприяє вивільненню вуглецю, що накопичився в деревині, особливо якщо вона тут же спалюється.
В) у який спосіб можна уникнути порушення вуглекислотного балансу атмосфери і всіх, що звідси випливають, негативних наслідків?
Є всі підстави вважати теперішній стан біосфери порушеним і неномальным. Такий стан може перейти в кризовий, якщо людство не проведе спеціальні заходи по оздоровленню навколишнього середовища. В нинішній час вся територія нашої планети підвержена різним антропогенним впливам. Серйозний характер набули наслідки руйнування біоценозів і забруднення середовища. Вся біосфера знаходиться під все більш зростаючим тиском діяльності людини.
3. Розгляньте схему колообігу азоту в природі. Дайте відповіді на наступні питання:
А) у результаті діяльності яких організмів в атмосферу надходить найбільша кількість азоту?
Під час грози атмосферний азот сполучається з киснем, утворюючи NО, що окиснюється киснем повітря до NО2 і зрештою перетворюється на нітратну кислоту (кислі дощі), яка потрапляє в ґрунт і там унаслідок взаємодії з мінералами переходить у нітрати.
Зв'язування атмосферного азоту в основному здійснюється в біосфері за рахунок життєдіяльності бульбочкових бактерій, що живуть на корінні деяких бобових рослин (конюшина, люцерна, люпин та ін.).
Існують у природі й зворотні процеси: одночасно відбувається розкладання нітрогеновмісних речовин і виділення вільного азоту в атмосферу (також робота спеціальних бактерій). Перетворення Нітрогену органічних сполук на вільний азот відбувається і під час лісових пожеж.
Б) назвіть основні компоненти колообігу азоту.
З Нітрогену складається азот N2, його багато в повітрі. Проте безпосередньо з повітря Нітроген у вигляді азоту засвоюють лише деякі бактерії, а всі інші організми здатні засвоювати Нітроген тільки у складі сполук.
Рослини засвоюють Нітроген неорганічних сполук, які у ґрунті, у вигляді йонів NH4- і NO3-. У рослинах здійснюється синтез білків. Рослини частково поїдаються травоїдними тваринами, і білкові речовини потрапляють до організму тварин. Під час гниття залишків рослин і тварин під впливом спеціальних бактерій відбуваються складні біохімічні процеси, внаслідок яких органічні сполуки, що містять Нітроген, перетворюються на неорганічні сполуки Нітрогену, які повертаються в ґрунт. Ці сполуки знову засвоюються рослинами, і цикл перетворень замикається.
В) які зміни відбудуться у кругообігу азоту, якщо раптом зникнуть азотфіксувальні бактерії та водорості?
В природі постійно відбуваються процеси утворення сполук з атмосферного азоту і розкладання цих сполук до вільного азоту, тобто відбувається кругообіг Нітрогену.
Збираючи врожай, людина втручається у цей процес, Порушуючи природну рівновагу, збіднюючи ґрунт Нітрогеном. Тому й треба постійно вносити Нітроген у ґрунт у вигляді азотних добрив.
4. Вкажіть причини порушення природного колообігу Сульфуру в біосфері в результаті антропогенної діяльності.
Загальна кількість сірки (сульфуру), залучена в її біогеохімічний цикл, оцінюється наступними цифрами (в рік): з океану в атмосферу поступає 82 млн т, а осідає 96 млн т. З суші в атмосферу поступає 130 млн тонн і повертається 116 млн т. Антропогенні джерела дають 46% надходження сірки з суші в атмосферу, і практично всі її з'єднання, що поступили туди техногенним шляхом у вигляді оксидів і інших з'єднань, повертаються на поверхню землі і надають згубну дію на екосистеми. Одне з основних антропогенних джерел з'єднань сірки, що поступають в біосферу, - це сіра витягнутих з надр нафти і вугілля або сіра, накопичена живою речовиною минулої біосфери протягом величезного часу, що повертається в сучасну біосферу «залпом». За прогнозами, глобальні викиди техногенних оксидів сірки в порівнянні з початком 70-х рр. XX в. до 2000 р. можуть збільшитися в 2-3,5 рази. Таке перенасичення сприятиме значній зміні природного колообігу сірки в природі.
5. Вкажіть причини порушення природного колообігу Фосфору в біосфері в результаті антропогенної діяльності.
Біогеохімічний цикл фосфору має найбільш простий характер. Основний запас фосфору зосереджений на планеті у вигляді гірських порід та мінералів. При їх вивітрюванні утворюються фосфати, які використовуються рослинами для побудови органічних речовин свого тіла. Після відмирання рослин фосфор мінералізують мікроорганізми-редуценти. Втрати фосфору з біогеохімічного циклу пов'язані в основному з винесенням фосфору в моря та океани. Звідти назад на суходіл він може потрапити тільки через рибу або гуано. Втрати фосфору роблять його круговорот менш замкнутим. Ці порушення пов'язані з наступними антропогенними чинниками:
1. Витягання фосфору з руд і шлаків, виробництво і застосування добрив для сільського господарства.
2. Виробництво препаратів, що містять фосфор і що використовуються в індустрії і побуті.
3. Виробництво великої кількості фосфорсодержащих продуктів і кормів, вивіз і споживання їх в зонах концентрації населення.
4. Здобич морепродуктів і споживання їх на суші, яке включає за собою перерозподіл біогенних фосфатів з океану на сушу.