Біосфера 5

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

ЗМІСТ
Введення
Глава 1. Поняття про біосферу ............................................... ........................... 3
1.1. Межі біосфери ................................................ .................................. 4
1.2. Склад і властивості біосфери .............................................. ...................... 6
Глава 2. Жива речовина біосфери ............................................... ................ 9
2.1. Властивості живої речовини ............................................... ........................ 9
2.2. Функції живої речовини ............................................... ...................... 11
Глава 3. Геохімічні цикли, кругообіг кисню, вуглекислого газу, азоту 13
3.1. Кругообіг вуглекислого газу ............................................... ................. 14
3.2. Кругообіг азоту ................................................ ................................... 17
3.3 Кругообіг кисню і водню ............................................. .......... 20
Глава 4. Глобальні проблеми компонентів біосфери
Висновок
Література

Глава 1. Поняття про біосферу
Це будинок, створений на Землі життям і для життя
Б. Колілонера
Вперше поняття біосфера, як «область життя», було введено в науку ж.б. Ламарном на початку 19 століття, а в геологію Е. Зюсом в 1875 р. Він розумів під цим терміном сукупність всіх організмів. Це визначення близько до сучасного поняття біота.
Вернадський пішов значно далі. Його «біосфера не є тільки так звана область життя». Ця єдність живої і косної речовини планети. Але не тільки. Це ще і зв'язок з космосом, з космічними випромінюваннями, прийнятими нашою планетою, що будують її біосферу.
Біосфера становить верхню оболонку або геосферу, однією з великих концентричних областей нашої планети Землі.
Якщо з поняттям «біосфери» за Зюссу пов'язувалося тільки наявність у трьох сферах земної оболонки (твердої, рідкої, газоподібної) живих організмів, то по В.І. Вернадському, їм відводиться роль найголовнішою геохімічної сили.
У такому випадку під поняттям біосфери розуміється весь простір, де існує або коли-небудь існувало життя, тобто, де зустрічаються живі організми або продукти їх життєдіяльності.
Біосфера охоплює частину атмосфери, верхню частину літосфери і гідросферу. Верхня межа біосфери проходить на висоті приблизно 20 км над поверхнею Землі, а нижня на 6-7-кілометровій глибині. Біосфера принципово відрізняється від інших земних оболонок оскільки є «комплексної». Вона не тільки «покрив» з живої речовини, але і середовище проживання мільйонів видів живих істот, у тому числі і людини.
Вернадський не тільки сконкретізіровал та окреслив межі життя в біосфері, роль живих організмів у процесах планетарного масштабу. Він показав, що в природі немає потужної геологічної средообразующей) сили, ніж живі організми та продукти їх життєдіяльності. Ту частину біосфери, де живі організми зустрічаються в даний час зазвичай називають сучасною біосферою, або необіосферой, а стародавні біосфери відносять до палеобіосферам, або до білих біосфера.
1.1. Межі біосфери
Біосфера в атмосфері тягнеться приблизно д озонового екрану (біля полюсів - 8-10 км, у екватора - 17-18 км, над іншими територіями - 20-25 км).
Гідросфера практично вся, в тому числі і найглибша западина (Маріанська) Світового океану (11022 м) зайнята життям. До необіосфере слід відносити також і донні відкладення, де можливе існування живих організмів.
У літосферу життя проникає на кілька кілометрів, але в основному обмежується грунтовим шаром, але по окремих тріщин і печер вона поширюється на сотні метрів.
Межі палеобіосфери в атмосфері приблизно збігаються з необіосферой, під водами до палеобіосфере слід відносити і осадові породи, які практично повністю зазнали переробку живими організмами. Це товща від сотень метрів до десятків кілометрів. Це можна застосовувати й до літосфері, що пережила водну стадію функціонування.
Таким чином, межі біосфери визначаються наявністю живих організмів або «слідами» їх життєдіяльності.
Жива речовина утворило мізерно тонкий шар в загальній масі геосфер Землі. Його маса складає 2420 млрд. тонн, що більш ніж в 2 тисячі разів менша за масу найлегшою оболонки Землі - атмосфери. Але ця незначна маса живої речовини зустрічається практично всюди - в даний час живі істоти відсутні лише в областях великого зледеніння та у кратерах діючих вулканів.
«Повсюдністю життя» в біосфері зобов'язана потенційним можливостям і масштабом пріспомобляемості організмів, які поступово, захопивши моря і океани, вийшли на сушу і захопили її. В.І. Вернадський вважав, що це захоплення триває.
На рис. 4. наочно показані межі біосфери від висот атмосфери, де панують холод і низький тиск, до глибин океану, де тиск досягає 12 тисяч атмосфер. Це стало можливим, тому що межі толерантності температур у різних організмів - від абсолютного 0 до +180 ° С, а деякі бактерії можуть існувати у вакуумі. Широкий діапазон хімічних умов середовища для ряду організмів - від життя в оцті до життя під дією іонізуючої радіації (бактерії в котлах ядерних реакторів). Більш того, витривалість деяких живих істот стосовно до окремих факторів виходить навіть за межі біосфери, тобто в них є ще певний «запас міцності» і потенційні можливості до поширення. Проте всі організми виживають ще й тому, що скрізь, де б не було їх місце проживання, існує біогенний струм атомів. Цей струм не зміг би мати місця, в усякому разі, в наземних умовах, якщо б не було грунту.
У цілому екологічний діапазон поширення живої речовини дуже великий.
1 У 1977 р. в океані на глибині кількох кілометрів були виявлені гарячі вулканічні зони, в яких при температурі 350 ° С існують численні термофільні бактерії.
2 В експериментах американського дослідника Камерона синьо-зелені водорості протягом кількох місяців не втрачали життєздатності в умовах, які відповідали Маріанським.
3 Живе речовина не гине в рідкому азоті.
4 Деякі види, наприклад, ті ж синьо-зелені водорості, не гинуть під дією потужного іоніщірующего випромінювання і поселяються в епіцентрі ядерного вибуху вже після кількох днів його дії.
5 Жива речовина може зберігатися навіть в умовах відкритого космосу. Так, третя експедиція американських астронавтів забула на Місяці телекамеру. Коли через півроку її повернули на Землю, на внутрішній стороні кришки були виявлені земні бактерії, які без будь-яких шкідливих наслідків пережили тривале перебування за межами рідної планети.
1.2. Склад і властивості біосфери
Біосфера, будучи глобальною екосистемою (екосфери), як і будь-яка екосистема, складається з абіотичної та біотичної частини.
Абіотичних частина представлена:
1. Грунтом і підстилаючих її породами до глибини, де ще є живі організми, що вступають в обмін з речовиною цих порід і фізичним середовищем порового простору.
2. Атмосферним повітрям до висот, на яких можливі ще прояви життя.
3. Водним середовищем - океани, річки, озера і т.п.
Біотична частина складається з живих організмів всіх таксонів, що здійснюють найважливішу функцію біосфери, без яких не може існувати саме життя: біогенний струм атомів. Живі організми здійснюють цей струм атомів завдяки своєму диханню, харчуванню та розмноження, забезпечуючи обмін речовиною між усіма частинами біосфери.
В основі біогенної міграції атомів в біосфері лежать два біохімічних принципу:
6 прагнути до максимального прояву, до «повсюдністю» життя;
7 забезпечити виживання організмів, що збільшує саму біогенну міграцію.
Ці закономірності виявляються насамперед у прагненні живих організмів «захопити» всі більш-менш пристосовані до їхнього життя простору, створювала екосистему або її частину. Але будь-яка екосистема має межі, має свої межі в планетарному масштабі і біосфера.
При загальному розгляді біосфери, як планетарної екосистеми, особливого значення набуває уявлення про її живу речовину, як про якусь загальної живої маси планети.
Під живою речовиною В.І. Вернадський розуміє всю кількість живих організмів планети як єдине ціле.
Його хімічний склад підтверджує єдність природи - він складається з тих самих елементів, що й нежива природа, тільки співвідношення цих елементів різне і будова молекул інше.
Властивості біосфери
Біосфері, як і складових її іншим екосистемам більш низького рангу, властива система властивостей, які забезпечують її функціонування, саморегулювання, стійкість і інші параметри. Розглянемо основні з них.
1. Біосфера - централізована система.
Центральною ланкою її виступають живі організми (живу речовину).
2. Біосфера - відкрита система. Її існування немислиме без надходження енергії із зовні.
Вона відчуває вплив космічних сил, перш за все сонячної активності.
3. Біосфера - саморегулююча система, для якої, як зазначав Вернадський, характерна організованість. В даний час це властивість називається гомеостазом, розуміючи під ним здатність повертатися в початковий стан, гасити виникаючі обурення включенням ряду механізмів. Біосфера за свою історію пережила ряд таких збурень, справляючись про *** (виверження вулканів, зустрічі з астероїдами, землетрусу, горотворення тощо), завдяки дії гомеостатичних механізмів і, зокрема, принципу Ле-Гіателье-Брауна при дії на систему сил, що виводять її зі стану стійкої рівноваги, останнє зміщується в тому напрямку, при якому ефект цього впливу послаблюється.
Небезпека сучасної екологічної ситуації пов'язана насамперед з тим, що порушується лінія механічного гомеостазу і принцип Ле-Гіателье-Брауна, якщо не в планетарних, то у великих регіональних масштабах. Результат - розпад екосистем, або поява нестійких, практично позбавлених властивостей гомеостазу систем типу агроценозу або урбанізованих комплексів.
4. Біосфера - система, що характеризується великою різноманітністю.
Різноманітність - найважливіша властивість всіх екосистем. Біосфера як глобальна екосистема, що характеризується максимальним серед інших систем різноманітністю. Різноманітність розглядається як основна умова стійкості будь екосистеми і біосфери в цілому. Це умова так універсально, що сформувалося в якості закону.
5. Найважливіша властивість біосфери - наявність у ній механізмів, що забезпечують кругообіг речовини і пов'язаного з ним невичерпність окремих хімічних елементів і їх сполук.

Глава 2. Жива речовина біосфери
«На земній поверхні немає хімічної сили, могутнішим за своїми кінцевим наслідків, ніж живі організми, взяті в цілому».
Що принципово відрізняє нашу планету від будь-якої іншої планети Сонячної системи? Наявність життя. «Якби на Землі не було життя, обличчя її було б точно також незмінним і хімічним інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил».
Жива речовина біосфери є сукупність всіх її живих організмів. Як учений В.І. Вернадський розуміє, що об'єкт його досліджень потребує деяких характеристик, а тому зазначає: «Я буду називати сукупність організмів, зведених до маси, хімічного складу і енергії, живою речовиною». Жива речовина в його розумінні - це форма активної матерії, і її енергія тим більше, чим більше маса живої речовини. Поняття «жива речовина» ввів у науку В.І. Вернадський і розумів над ним сукупність всіх живих організмів планети.
Які ж властивості живої речовини?
2.1. Властивості живої речовини
1. Жива речовина біосфери характеризується величезною вільною енергією, яку можна було б порівняти хіба що з вогненним потоком лави, але енергія лави не довготривала.
2. У живу речовину, завдяки присутності ферментів, хімічні реакції відбуваються в тисячі, а іноді і в мільйони разів швидше, ніж у неживий. Для життєвих процесів характерне те, що отримані організмом речовини і енергія переробляються і віддаються в значно більших кількостях. Наприклад, маса комах, яких з'їдає синиця за день, дорівнює її власній масі, а деякі гусениці вживають і переробляють за добу в 200 разів більше їжі, ніж важать самі.
3. Індивідуальні хімічні елементи (білки, ферменти, а іноді й окремі мінеральні сполуки синтезуються тільки в живих організмах).
4. Жива речовина прагне заповнити собою весь можливий простір. В.І. Вернадський називає дві специфічні форми руху живої речовини:
а) пасивну, яка здійснюється розмноженням, і властива як тваринам, так і рослинним організмам;
б) активну, яка здійснюється за рахунок спрямованого руху організмів (меншою мірою характеру для рослин).
5. Жива речовина проявляє значно більшу морфологічне та хімічна різноманітність, ніж неживе. У природі відомо понад 2 млн. органічних сполук, які входять до складу живої речовини, тоді коли кількість мінералів неживої речовини становить близько 2 тис., тобто на три порядки нижче.
6. Живе речовина представлено дисперсними тілами - індивідуальними організмами, кожен з яких має свій власний генезис, свій генетичний склад. розміри індивідуальних організмів коливається від 2 нм у найменших до 100 м (діапазон більш 109). Найбільшими з рослин вважаються секвої, а з тварин - кити. На думку Вернадського, мінімальні і максимальні розміри організмів визначаються граничними можливостями їх газового обміну з середовищем.
7. Будучи дисперсним, жива речовина ніколи не потрапляє на Землі в морфологічно чистій формі, наприклад у вигляді популяційного виду. Вона може існувати тільки у вигляді біоценозу: «... навіть простенький біоценоз якогось сухого соснячка на пісочку є угруповання, яке складається приблизно з тисячі видів живих організмів».
8. Принцип Реді (флорентійський академік, лікар і натураліст, 1626-1697: «все живе з живого» - є відмінною особливістю живої речовини, яка існує на Землі у формі безперервного чергування поколінь і характеризується генетичної зв'язком з живою речовиною всіх минулих геологічних епох. Неживі абіогенним речовини, як відомо, надходять в біосферу з космосу, ним же виносяться порціями з оболонки земної кулі. Вони можуть бути аналогічними по складу, але генетичного зв'язку в загальному випадку у них немає. "Принцип Реді ... не вказує на неможливість абіогенез поза біосфери або при встановлення наявності в біосфері (тепер або раніше) фізико-хімічних явищ, не прийнятих при науковому визначенні цієї форми організованості земної оболонки »[8].
9. Жива речовина в особі конкретних організмів, на відміну від неживого, здійснює протягом свого історичного життя грандіозну роботу. По суті, тільки біогенні речовини метабіосфери - це інтеграл маси живої речовини, тоді як маса неживого речовини земного походження є величиною постійною в геологічній історії: 1 г архейського граніту і сьогодні залишається 1 г того ж речовини, а та ж маса живої речовини, тобто 1 г, протягом мільярдів років існувала за рахунок зміни поколінь і весь цей час виконувала геологічну роботу.
2.2. Функції живої речовини
Які ж функції живої речовини в біосфері?
В.І. Вернадський називає такі: а) газова; б) киснева; в) описова; г) кальціонная; д) відновна; е) концентраційна; ж) руйнування органічних речовин; з) відновного розпаду; і) метаболізму та дихання організмів.
А.В. Лапо перегрупував названі Вернадським функції (табл. 1).
Таблиця 1.
Основні функції живої речовини в біосфері
Функції
Коротка характеристика процесів
Енергетична
Поглинання сонячної енергії в процесі фотосинтезу, а хімічної енергії шляхом розпаду енергонасичених речовин; передача енергії харчовими ланцюгами різнорідного живої речовини
Концентраційна
Вибіркове накопичення в ході життєдіяльності окремих видів речовини: а) використаної для створення тіла організму; б) виділеної з нього в процесі метаболізму
Деструкционная
Мінералізація небіогенного органічної речовини (1); розкладання неживого неорганічної речовини (2); всмоктування створених речовин в біохімічний круговорот (3)
Средообразующая
Перетворення фізико-хімічних параметрів середовища (головним чином за рахунок небіогенного речовини)
Транспортна
Перенесення речовини проти сили тяжіння і в горизонтальному напрямку
Першою названа енергетична функція. «Тільки життя з його морфологічним ускладненням може утримувати сонячне випромінювання на Землі мільйони років, як ми побачимо на прикладі кам'яного вугілля. Дійсно, тільки завдяки «зеленому екрану» біосфери - фотоавтотрофам - сонячна енергія не просто відбивається від поверхні планети, нагріваючи лише поверхневий шар, а глибоко проникає в товщі земної кори і є енергетичним джерелом, по суті, для всіх екзогенних процесів »[9].

Глава 3. Геохімічні цикли, кругообіг кисню, вуглекислого газу, азоту
На відміну від енергії, що надходить від Сонця, додатковій кількості дефіцитного речовини взяти його нема звідки. Єдиний можливий варіант - використовувати речовина багаторазово, інакше кажучи, включити його в кругообіг. Звичайно, ні одна окремо взята група організмів не може сама «організувати» кругообіг потрібного елемента. Обов'язково потрібно декілька організмів, що виконують зовсім різні операції, але завжди витягають для себе користь. «Життя є спосіб існування баінових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з навколишнім їх зовнішнім середовищем, причому з припиненням цього обміну речовин, припиняється і життя» [10].
Приміром є організми, які не використовують сонячну енергію для побудови складних органічних речовин з води і вуглекислого газу - фотоавтотрофи. Після їх відмирання утворюється запас органічної речовини, що представляє чималу енергетичну цінність. Таким чином створюються умови для появи істот, які могли б жити за рахунок даного запасу (хемогетеротрофов). Те, що в результаті життєдіяльності останньої групи організмів виходять прості мінеральні речовини (в першу чергу вуглекислий газ), що використовуються фотоавтотрофамі в якості будівельних блоків, швидше щаслива випадковість. Однак саме ця випадковість забезпечила замикання циклу міграції хімічних елементів.
Сучасні кругообіги тих чи інших елементів, що протікають з активною участю організмів, народилася не на порожньому місці. Кругообіг речовини існував на Землі і до виникнення життя, і визначався він виключно фізико-хімічними процесами. Живі ж речовини незалежно від того, як і коли вони з'явилися, повинні були вбудовуватися у вже існуючий кругообіг. При цьому рух хімічних елементів ставало більш інтенсивним і складним.
Правда, іноді організми, покликані розкладати органічна речовина до простих компонентів, не могли з цим впоратися з яких-небудь причин (наприклад, було занадто холодно для обміну речовини). У такому випадку частина речовини надовго випадала з кругообігу. Вугілля, нафта і газ - продукти подібних збоїв.
3.1. Кругообіг вуглекислого газу
Вуглекислий газ входить до складу всіх органічних речовин, а тому його кругообіг найбільш поширений в природі (мал.). Він здійснюється за допомогою трьох груп організмів: продуцентів, консументів, редуцентів. Органічне речовина синтезується зеленими рослинами в процесі фотосинтезу з вуглекислого газу атмосфери, зміст якого одно лише 0,03-0,04%.
Якби вуглекислий газ поповнювався за рахунок надходження із Землі, то його запаси вичерпалися б за 4-35 років.
У найближчі 50-60 років завдяки збільшенню згоряння горючих речовин вміст вуглекислого газу в атмосфері подвоїться. Такі швидкі зміни вмісту вуглекислого газу в атмосфері, внаслідок якого відбувається так званий парниковий ефект (нагрівання атмосфери інфрачервоним промінням, завдяки вмісту в ній СО2), може призвести до перегріву географічної оболонки. Частина СО2 з'являється при виверженні вулканів і поступає з збагачених або водних джерел. Головний споживач СО2 - фотосинтетичний апарат рослин (мал.).
Слід нагадати, що прояв фотосинтезу, яке є головним компонентом руху речовини та енергії в біосфері, стало відомо лише в другій половині 18 століття. У 1772-1782 рр.. Д. Прістлі, Я. Інгенхауз і Ж. Сеісбье, доповнюючи один одного, описали процес повітряного вуглецевого поглинання, або фотосинтезу. Через століття К. А. Тімірязєв ​​(1843-1920) розкрив енергетичну закономірність фотосинтезу як процесу використання світла для утворення органічної речовини в рослинах. Механізм фотосинтезу був розкритий американським біохіміком Кальвіном, за що йому була привласнена Нобелівська премія. Сьогодні під фотосинтезом розуміють перетворення зеленими рослинами і фотосинтезуючими організмами променистої енергії Сонця. Процес фотосинтезу відбувається за участю поглинаючих світло пігментів (кисень та ін.)
Потрапляючи в клітину зеленого листа вуглекислий газ приєднується до акцептору, з яким продовжує подальші руху і перетворення. Завдяки ферменту альдолязи утворюється простий цукор - глюкоза, а з нього - сахароза та крохмаль. Частина синтезованого речовини в цьому процесі переходить знову в акцептор - так утворюється саморегульованої циклічний процес. Далі з участю інших ферментів цукру перетворюються у білки, жири та інші органічні речовини, необхідні для життя рослин.
Основа реакції фотосинтезу має такий вигляд: 6СО2 +6 Н2О + С6Н12О6 +6 О2 +, СО2 + Н2О + СН2О + О2.
За рік рослини суші і океану засвоюють майже 5  1010 т вуглецю, розкладають 1,3  1011 т води, виділяють 1,2  1011 т молекулярного кисню і запасають 4  1017 ккал енергії продуктів фотосинтезу, що в 100 разів перевищує виробництво енергії всіма електростанціями світу.
Річний кругообіг маси СО2 на суші визначається як масою складаються його ланок біосфери, так і кількістю, яку захоплює кожна ланка (т / рік):
Сумарний захоплення фотосинтезом 60  109
Повернення від дихання 48  109
Надходження до гумосферу і консервація в багаторічних
фітоценозах 10  109
Поховання в осадовій товщі літосфери, включаючи реакцію СО2 1  109
Надходження від згоряння пального 9  109
У гідросфері кругообіг СО2 значно складніше, ніж на суші. Рішучу роль тут відіграє Світовий океан, який акумулює винесений ріками з суші вуглець у формі карбонатних і органічних сполук. Повернення вуглецю з океану чи суші відбувається з великим дефіцитом, головним чином, повітряними потоками у вигляді СО2. Наявність вуглекислого газу в гідросфері залежить від надходження кисню у верхні шари як із атмосфери, так і з нижніх шарів води. У загальному вираженні річний круговорот маси вуглецю у Світовому океані майже удвічі менше, ніж на суші:
Сумарний захоплення в процесі фотосинтезу 30  109
Повернення у водне середовище від дихання і розпаду
органічної речовини 26  109
Випадання в донний осад 1,5  109
Надходження з атмосфери від згоряння палива 1  109
Те саме з річковим стоком 0,6  109
Перехід в розчині органічної сполуки 10,9  109
Багато вуглецю вилучається з біологічного кругообігу речовини і потрапляє в океан у вигляді вуглекислих солей. Ці солі, особливо СаСО3, витрачаються на побудову панцирів тварин, дуже багато їх і в морській воді. Якщо в атмосфері зростає вміст СО2, частина його розчиняється у воді, вступає в реакцію з карбонатом кальцію, утворюючи розчинений у воді бікарбонат кальцію. І, навпаки, при зниженні вмісту вуглекислого газу в атмосфері бікарбонати, які завжди утримуватися в морській воді, перетворюються в карбонати кальцію, які випадають з розчину, використовуються організмами для побудови скелетів або панцирів, осідають на морське дно. Реакція має такий вигляд: Са (НСО3) 2 = СаСО3 + Н2О + СО2.
Сумарна кількість вуглекислого газу на планеті становить не менше 2,3  1012 т, тоді як вміст його в Світовому океані оцінює в 1,3  1012 т. У літосфері у зв'язаному стані перебуває 2  1017 т вуглекислого газу. У живу речовину біосфери міститься близько 1,5  1017 т (майже стільки, скільки у всій атмосфері). Вуглекислий газ атмосфери і гідросфери обмінюється і обробляється живими організмами за 300 років (рис.)
3 .2. Кругообіг азоту
Азот, який є уособленням білкового життя у біосфері в основному зосереджений в атмосфері, де його частина становить близько 78%. Тобто на 1 га поверхні Землі припадає товща повітря з приблизно 80 тис. т азоту. Однак у такому вигляді він недоступний рослинам. У круговерті сполук азоту дуже велике значення відводиться мікроорганізмам і азотофіксаторами. Тільки завдяки їм елементарний азот з повітря надходить у грунт.
Найбільшу роль у цих процесах відіграють пухирчаті бактерії, які тісно співпрацюють з бобовими рослинами. При високому врожаї цих рослин можна збагатити грунт близько 400 кг азоту на 1 га. Якщо навіть урожай цих рослин буде вивезений з поля, значна частина азоту залишиться з корінням у грунті.
Кількість азоту, свзанного біологічним кругообігом, є неоднаковим у різних екосистемах. Наприклад, на проораних землі - 7-28 кг / га за рік, на сінокосах з участю злакових трав і бобових - 73-865, а в лісах - 58-594 кг / га за рік. Подібним чином деякі лишайники фіксують азот за допомогою симбіотичних синьо-зелених водоростей.
Відомо, що Ю. Лібіх (1843) сформулював твердження, згідно з яким рослини можуть повністю забезпечити свої потреби азотом, який надходить в землю разом з атмосфренимі опадами (27 кг / га). Проте вже через кілька років В.І. Лавеса і І.Г. Гільберт, вивчивши баланс азоту в плодоношенні, довели, що додатковий внесок азоту в грунт є необхідним, що визнав і сам Ю. Лібіх.
Виникнення в атмосфері окисів азоту пов'язано з газовими електричними розрядами. Окису азоту утворюють з водою азотну і азотисту кислоту: N2 + O2  2NO, 2NO + O2  2NO2, 2NO2 + H2O  HNO2 + HNO3.
Ці кислоти разом з атмосферними опадами потрапляють у грунт. Кількість азоту, яке вона отримує, є дуже різним і залежить, перш за все, від кліматичних умов, особливо від кількості і частоти опадів, пори року, температури та ін У помірному кліматі ця кількість становить декілька кілограмів за рік, а в тропічному, де спостерігається часті бурі, його значно більше, але в середньому не більше 10 кг.
В атмосферу азот в певних кількостях надходить з грунтів. Це відбувається з участю мікроорганізмів під час мінералізації органічної матерії, коли в процесі амоніфікація виділяється аміак. Біологічна фіксація молекулярного азоту мікроорганізмами, як тими, що вільно пересуваються, так і симбіонтом (пухирчаста), відбувається в автотрофні й гетеротрофні блоках біогеоценозів. Для кругообігу азоту необхідними є молібден, який в окремих випадках виступає як лімітуючий фактор. Незважаючи на величезні запаси цього елемента в атмосфері і в осадовій оболонці літосфери, у кругообігу бере участь лише фіксований мікроорганізмами азот.
До цієї категорії азоту обмінного фонду входять: а) азот річної продукції біомаси; б) азот біологічної фіксації бактеріями й іншими організмами; в) вулканічний азот; г) атмосферний (фіксований у момент грозового розряду); д) техногенний.
У великій кругообіг в се час надходить частина азоту у вигляді різних сполук, які річками виносяться в моря. Вміст сполук азоту найбільшою в районах, де в океан впадають великі річки, найменший - в центральних частинах океанів. Азотовмісні сполуки використовуються водоростями для синтезу органічних речовин і надходить у кругообіг океану, частина поступово осідає на дно. Тобто винос азоту на суші не збільшує його концентрації у морській воді.
Кордон азоту, зв'язаного в біомасі суші, становить 14020 млн. т, а в зольних елементах - 34062 млн. т азоту та 2762 млн. т зольних елементів. У біомасі Світового океану цих елементів в 1000 разів менше. Однак, завдяки багаторазовому відтворенню організмів планктону через них протягом року проходить азоту і зольних елементів більше, ніж на суші: азоту - 2762 млн. т, зольних елементів - 12274 млн. т.
Якщо розглядати кругообіг азоту в масштабах біосфери, то завдяки саморегулюючим механізмам і зворотному зв'язку він вважається досить ідеальним (мал.). Частина азоту, який виробляється в густонаселених районах, в прісній воді і мілководних морях, виноситься у глибоководні океанічні відклади і залишається там, виключити на мільйони років з кругообігу. Ці втрати компенсуються надходженням азоту в повітря з вулканічними газами.
3.3 Кругообіг кисню і водню
Кисень і водень входять до складу всіх органічних сполук. Вони поглинаються продуцентами у складі води і вуглекислого газу в процесі фотосинтезу, усіма іншими організмами, з органічною речовиною, створеним продуцентами, під час дихання (з атмосфери або водного розчину) і споживання питної води. як кінцеві продукти біологічного кругообігу, водень і частина кисню повертається в неживу середу так само у вигляді води, а кисень, крім того, виділяється в молекулярній формі в атмосферу рослинами-продуцентами як один з кінцевих продуктів фотосинтезу.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Екологія та охорона природи | Курсова
62.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Біосфера та її межі Поняття біосфера від грец Біос - життя запропонував у 1875 році австрійський
Біосфера 6
Біосфера 4
Біосфера
Біосфера і людина
Біосфера та еволюція
Людина і біосфера 2
Біосфера і людина
© Усі права захищені
написати до нас