Круговорот веществ в природе

Содержание

 

Введение 

     Впервые понятие биосфера, как «область жизни», было введено в науку Ж.Б. Ламарном в начале 19 века, а в геологию Э. Зюссом в 1875 г. Он понимал под этим термином совокупность всех организмов. Это определение близко к современному понятию биота.

     Вернадский  пошел значительно дальше. Его  «биосфера не есть только так называемая область жизни». Это единство живого и косного вещества планеты. Но не только. Это еще и связь с  космосом, с космическими излучениями, принимаемыми нашей планетой, строящими ее биосферу.

     Биосфера  составляет верхнюю оболочку или  геосферу, одной из больших концентрических  областей нашей планеты Земли.

     Если  с понятием «биосферы» по Зюссу связывалось  только наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой, газообразной) живых организмов, то по В.И. Вернадскому, им отводится роль главнейшей геохимической силы.

     В таком случае под понятием биосферы понимается все пространство, где  существует или когда-либо существовала жизнь, то есть, где встречаются живые  организмы или продукты их жизнедеятельности.

 

1 Циклы в биосфере. Круговорот веществ в природе 

    Деятельность  живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды  больших количеств минеральных  веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный (с участием живых организмов) круговорот веществ в природе, т. е. циркуляция веществ между литосферой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Под круговоротом веществ понимают повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ в природе, имеющий более или менее выраженный циклический характер.

    В круговороте веществ принимают  участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды  одни вещества и выделяющие в нее  другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них—в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ — за 200—300 лет.

    Непрерывная циркуляция химических элементов в  биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.

    Круговорот  веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного  притока энергии. Основой биогенного круговорота, обеспечивающего существование жизни, является солнечная энергия. Связанная в органических веществах энергия но ступеням пищевой цепи уменьшается, потому что большая ее часть поступает в окружающую среду в виде тепла или же тратится на осуществление процессов, происходящих в организмах, Поэтому в биосфере наблюдается поток энергии и ее преобразование. Таким образом, биосфера может быть устойчивой только при условии постоянного круговорота веществ и притока солнечной энергии.

    1. Круговорот воды в биосфере происходит по схеме: выпадение атмосферных осадков, поверхностный и внутрипочвенный сток в водоёмы, испарение, перенос водяного пара, конденсация, повторное выпадение осадков и т.д. Вода испаряется не только поверхностью водоёмов и почв, но и живыми организмами, ткани которых на 70% состоят из воды. Большое количество воды испаряется растениями; они используют воду как элемент питания, как среду, в которой протекают жизненные процессы, и как субстанцию, вместе с которой поступают к ним из почвы питательные вещества.

    До  развития цивилизации круговорот воды был равновесным. Однако вмешательство  человека существенно нарушило этот цикл, особенно в последние десятилетия. В частности, уменьшается испарение  воды лесами ввиду сокращения их площади  и, напротив, увеличивается испарение с поверхности почвы при орошении сельскохозяйственных угодий. Испарение с поверхности океана уменьшается вследствие появления на воде тончайшей плёнки нефти. Наконец, на круговорот воды воздействует парниковый эффект- потепление климата под влиянием повышения концентрации углекислого газа в атмосфере. При усилении этих тенденций могут произойти значительные изменения круговорота воды. Это уже проявляется в неравномерности распределения осадков по территории планеты. В результате этого, в одних районах происходят небывалые по масштабам наводнения, а в других- жестокие засухи.

    2.Круговорот  кислорода в биосфере осуществляется  за счёт пополнения атмосферных  запасов кислорода в результате  фотосинтеза растений, его поглощения при дыхании организмов, сжигание топлива в промышленности и на транспорте. В настоящее время поддерживается равновесный круговорот кислорода. Сохранение равновесного круговорота кислорода является одной из глобальных задач охраны природы.

    3.Круговорот углерода - один из самых важных циклов в биосфере, так как углерод составляет основу органических соединений. Особенно велика в круговороте роль углекислого газа, который поступает в атмосферу при дыхании организмов, сжигании органического топлива, осушении болот и дегумификации почв. В то же время общее уменьшение площади, занятой растительностью, в результате строительства и в особенности сведения лесов уменьшает потребление углекислого газа растениями. Итогом нарушения круговорота углерода может быть парниковый эффект.

    4. Круговорот азота - обмен между  инертным азотом атмосферы и  соединениями азота в почвах  и организмах. Круговорот азота  протекает по следующей схеме:  перевод инертного азота в  доступные для растений формы  (образование аммиака при грозовых разрядах, производство азотных удобрений на заводах), усвоение азота растениями, переход части азота растений в ткани животных, разложение отмерших растений и трупов животных микроорганизмами - редуцентами вплоть до восстановления молекулярного азота, который возвращается в атмосферу.

    В настоящее время биологическая  азотфиксация уменьшилась вследствие разрушения естественных экосистем  и сравнялась с промышленной фиксацией  азота. Происходит повсеместное уменьшение содержания органических соединений азота в почве (разрушение гумуса), что ведёт к снижению плодородия почв. Увеличение производства азотных удобрений для компенсации уменьшения биологического азота ведёт к загрязнению среды и расходованию большого количества энергии.

    Экология  ставит задачей восстановление естественного цикла азота за счёт уменьшения производства азотных удобрений и расширения посевов бобовых, которые симбиотически связаны с бактериями- азотфиксаторами.

    5.Круговорот  фосфора. В отличие от циклов  углерода и азота, которые являются закрытыми, этот круговорот – открытый, т.е.часть вещества постоянно теряется. Фосфор содержится в горных породах, откуда выщелачивается в почву и усваивается растениями, а затем по пищевым цепям переходит в тела животных. После разрушения мёртвых животных и растений редуцентами только часть фосфора вовлекается в круговорот и повторно используется растениями. Остальной фосфор вымывается из почвы в водоёмы – реки, озёра, моря, где оседает на дно и либо совсем не возвращается на сушу, либо в небольших количествах возвращается с выловленной человеком рыбой и с экскрементами птиц, питающихся рыбой.

    Отток фосфора с суши в океан усиливается  при сведении лесов, распашке почв и  внесении фосфорных удобрений. Поскольку  запасы фосфора на суше ограниченны, а его рециклинг из океана проблематичен, в перспективе земледелие ожидает кризис фосфора, что вызовет снижение урожаев. Кроме того, фосфорные удобрения содержат примесь тяжёлых металлов, и потому при их использовании возможно загрязнение почв.

 

2. Задачи

 

9. Агроэкосистемы отличаются от естественных экосистем тем, что… 

а) характеризуются  большим количеством разнообразных  популяций;

б) всегда занимают площадь большую, чем естественные;

в) растения в них  плохо растут;

г) требуют дополнительных затрат энергии. 

63. Среди биологических факторов риска наибольшую опасность для жизни и здоровья человека в 21 веке представляет… 

а) малярия;

б) туберкулёз;

в) геморрагическая  лихорадка;

г) вирусная инфекция. 

71. Структура биоценоза, показывающая  распределение организмов разных видов в пространстве (по вертикали и горизонтали) называется… 

а) видовой;

б) зооценотичной;

в) экологической;

г) пространственной.

  
 
 

 

3. Заключение

 

    Биосфера  – тонкая оболочка планеты Земля, в которой обитают живые организмы, преобразующие верхний слой земной коры и океан. Биосфера- дом человека, и человек сохранится в том случае, если сохранит биосферу.

    Правовые  основы государственной политики в  области охраны окружающей среды, обеспечивающее сбалансированное решение социально- экономических задач, сохранение благоприятной окружающей среды, биологического разнообразия и природных ресурсов в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений, укрепления правопорядка в области охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности определяет ФЗ и Российское экологическое право.

 

Список  литературы 

1. Коробкин В.И.  Экология /В.И. Коробкин .Л.В. Передельский.-Ростов-на-Дону: Феникс.2001.

2. Акимова Т.А.  Экология./Т.А. Акимова, Хаскин  В.В.-М: «Юнити»-2006.

3.  Горелов  А.А. «Структура и функции экосистем». Изд-во ООО «Юрайт». 2008.

4. Маврищев В.В.  Основы общей экологии /В.В.Маврищев. –Минск: «Торговый дом Гранд» 2000.