Круговорот биогенных элементов в природе схема. Доклад: Биогеохимические круговороты основных химических элементов. Круговороты веществ в биосфере
1. Круговорот веществ в биосфере Деятельность живых организмов в биосфере сопровождается извлечением из окружающей среды больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы 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...
5126 Слова | 21 Стр.
Природа
тему: «Круговорот веществ в природe. Круговорот веществ в природе . Деятельность живых организмов сопровождается извлечением из окружающей их неживой природы больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный круговорот веществ в природе , т.е. циркуляция веществ между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами. Приведём некоторые примеры. Круговорот воды. Под...
1522 Слова | 7 Стр.
Круговорот фосфора
RКруговорот фосфора, азота, углерода в природе Круговорот веществ в природе Важным свойством биосферы является наличие в ней механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов , а также непрерывность биосферных процессов. Круговоротами называются повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ в природе , имеющие более или менее выраженный циклический характер. Круговороты веществ и элементов отражают неразрывную связь геологических...
2810 Слова | 12 Стр.
Круговорот воды
Тема: Круговороты веществ Солнечная энергия на Земле вызывает два круговорота веществ: большой, или геологический, наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции атмосферы, и малый, биологический (биотический), развивающийся на основе большого и состоящий в непрерывном, циклическом, но неравномерном во времени и пространстве, и сопровождающийся более или менее значительными потерями закономерного перераспределения вещества, энергии и информации в пределах экологических систем различного...
1353 Слова | 6 Стр.
Основные представления о круговороте веществ в биосфере. Влияние человеческой деятельности на круговорот веществ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА Кафедра инженерной экологии РЕФЕРАТ на тему: «Основные представления о круговороте веществ в биосфере. Влияние человеческой деятельности на круговорот веществ» Выполнила студентка гр. ПГС-21/з Романова Юлия Вячеславовна зач.книжка...
6165 Слова | 25 Стр.
Биогеохимический круговорот веществ в природе
химических элементов , перехода их из внешней среды в организмы и обратно. Эта циркуляция химических элементов и получила название биогеохимических круговоротов . Биогеохимический круговорот представляет собой часть биотического круговорота , включающую обменные циклы химических элементов абиотического происхождения, без которых не может существовать живое вещество (углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера и многие другие).Обычно выделяют три основных типа биогеохимических круговоротов : круговорот воды...
2584 Слова | 11 Стр.
Круговорот серы
циклы. Круговорот серы Выполнил: студент 1-ого курса гр. ФКС-61 Кожакин И.С. Принял: Профессор кафедры биологии и химии доктор биологических наук Смирнов Андрей Анатольевич Магадан 2016 Содержание - Введение - 1. Круговорот серы...
1514 Слова | 7 Стр.
Реферат по экологии на тему: «Круговорот веществ в биосфере» Выполнил: ст. группы НЗД-216 Шадрин Ю.В. Проверил: Златоуст 2010 г. СОДЕРЖАНИЕ: |Вода и ее круговорот |3 | |Естественные циклы основных биогенных веществ...
2366 Слова | 10 Стр.
Ноосфера,Заповедование, Горная промышленность, Круговорот веществ в природе
Ноосфера Огромное влияние человека на природу и масштабные последствия его деятельности послужили основой для создания учения о ноосфере. Термин «ноосфера» переводится буквально как сфера разума. Впервые его ввел в научный оборот в 1927 г. Французский ученый Э. Леруа. Вместе с Тейяром де Шарденом он рассматривал ноосферу как некое идеальное образование, вне биосферную оболочку мысли, окружающую Землю. Следует отметить, что учение о ноосфере не носит пока законченного канонического характера...
3199 Слова | 13 Стр.
Значение экологического образования. Круговороты веществ и их нарушение человеком.
Содержание 1.Введение 2.Значение экологического образования 3.Круговороты веществ и их нарушение человеком 4.Платежи за вредные выбросы и сбросы загрязняющих веществ в окружающую природную среду 5.Заключение 6. Список используемой литературы 1.Введение Что такое экология? Экология – это наука о взаимодействиях организмов друг с другом и с окружающей средой. Я считаю, что экология – это очень серьезное и многозначащее понятие. В наше время это понятие стало на одну ступень с...
2565 Слова | 11 Стр.
Модель круговорота азота в куйбышевском водохранилище
аппарата, а именно - математического моделирования. Круговорот биогенных элементов представляет собой ключевой механизм формирования качества воды. В числе биогенных элементов азот занимает главенствующее положение, и зачастую от количества и характера его соединений зависит общая продуктивность водоема. Отсюда вытекает насущная потребность в изучении круговорота азота с помощью математических методов. Сложность процессов круговорота приводит по необходимости к созданию сложных многокомпонентных...
2343 Слова | 10 Стр.
Геологический и биотический круговорот фосфора
биотический круговорот фосфора». Вариант № 5 Студент: Пинжакова Е. В. Группа: ЭА - 12 – З Преподаватель: Котенко О.В. Бронницы 2014 Оглавление Введение 3 1.Круговорот фосфора. 4 2.Геологический круговорот фосфора. 6 3.Биотический (биологический) круговорот фосфора. 14 Заключение 22 Список литературы: 24 Введение Солнечная энергия на Земле вызывает два круговорота веществ: большой, или геологический круговорот веществ, наиболее ярко проявляющийся в круговороте воды и циркуляции...
3913 Слова | 16 Стр.
Круговорот веществ в природе
Содержание Введение 1. Биогеохимические круговороты 2. Круговорот веществ в биосфере 3. Круговорот углерода 4. Круговорот кислорода 5. Круговорот азота 6. Круговорот фосфора 7. Круговорот серы 8. Круговорот воды 9. Антропогенные воздействия на окружающую среду Заключение Использованная литература Введение Все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического кругооборота веществ. Выделяют 2 основных кругооборота большой или геологический и малый или химический. ...
4566 Слова | 19 Стр.
Круговорот воды в природе
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА На тему: «Круговорот воды в природе » СОДЕРЖАНИЕ Введение 3 1. Состояния воды 4 2. Круговорот воды в природе 5 3. Круговорот других веществ 9 Заключение 16 Список литературы 17 Введение Известно, что человеческий организм почти на 65% состоит из воды. Вода входит в состав тканей, без нее невозможно нормальное функционирование организма, осуществление процесса обмена, поддержание теплового баланса, удаление продуктов метаболизма и т.д. Потеря организмом...
2888 Слова | 12 Стр.
Круговороты веществ в биосфере
Круговороты веществ в биосфере Известно, что из более 90 химических элементов , встречающихся в природе , 30 – 40 необходимы живым организмам. Закон сохранения вещества: « атомы в химических реакциях никогда не исчезают, не образуются и не превращаются друг в друга; они только перегруппировываются с образованием различных молекул и соединений и выделением или поглощением энергии ». В силу этого атомы могут использоваться в самых различных соединениях и запас их никогда не истощается. Так происходит...
1537 Слова | 7 Стр.
Природа
Природа как объект философского осмысления История человеческого общества в определённом смысле являет картину его изменяющегося взаимодействия с природой . Но общество не существовало изначально. Являясь частью природы , человек в процессе труда и общения формировался как социальное существо. Этот процесс имеет своим началом выделение человека из животного мира. В силу вступает естественный и социальный отбор. Выживали те, кот подчинялись определённым социально значимым требованиям: сплоченности...
1605 Слова | 7 Стр.
Круговорот веществ и превращение энергии в биосфере
КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В БИОСФЕРЕ. БИОГЕННАЯ МИГРАЦИЯ АТОМОВ. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов , который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. В природе существует теснейшая взаимосвязь между всеми живыми организмами: зелеными растениями, животными, бактериями, грибами. Эта взаимосвязь реализуется через потоки вещества и энергии и может быть представлена в виде схемы: Потоки...
625 Слова | 3 Стр.
Круговорот фосфора
Реферат на тему: КРУГОВОРОТ ФОСФОРА В ПРИРОДЕ Кемерово 2011 СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Фосфорсодержащие соединения 2. Круговорот фосфора 3. Вмешательство человека в круговорот фосфора Заключение Список литературы ВВЕДЕНИЕ В настоящее время стихийное развитие взаимоотношений с природой представляет опасность для существования не...
3022 Слова | 13 Стр.
Человек является разумной частью живой природы
Человек является разумной частью живой природы , и поэтому именно ему необходимо заботиться о ней: сохранять и приумножать ее богатства (воду, почву, полезные ископаемые), а также заботиться о флоре и фауне. Но сейчас, в основном, человеческая деятельность направлена на потребление и разрушение того, что у нас есть. Современная молодежь не сажает деревья, а только их ломает, мусор бросает там, где им хочется, а природный запас воды, плодородной земли и других ресурсов используют очень расточительно...
11167 Слова | 45 Стр.
Анализ схем кругооборота основных веществ в природе на прелмет изменения их цели антропогенной деятельности
веществ в природе на предмет изменения их цепи антропогенной деятельности» Содержание 1. Вступление………………………………………………………..3 стр. 2. Биогеохимические круговороты …………………………….......4 стр. 3. Круговорот веществ в биосфере...……….………………….......5 стр. 4. Круговорот углерода……………………………………………..6 стр. 5. Круговорот кислорода……………………………………………6 стр. 6. Круговорот азота………………………………………………….7 стр. 7. Круговорот фосфора……………………………………………...8 стр. 8. Круговорот серы…………………………………………………..9 стр. 9. Круговорот воды………………………………………………...
2883 Слова | 12 Стр.
Круговорот фосфора в природе
Круговорот фосфора в природе История «путешествий» фосфора на Земле, или, как говорят ученые-геохимики, его миграция, очень интересна и поучительна. Атомы фосфора, как и всех других элементов , постоянно участвуют в великом природном круговороте веществ. Фосфор – относительно редкий элемент . По данным академика А.Е.Ферсмана, его весовой кларк (процентное содержание элемента в земле) равен всего 0,12%. Фосфор – элемент , редко накапливающийся в больших количествах, и потому его относят к числу рассеянных...
1211 Слова | 5 Стр.
Философия природы. Коэволюционный императив и экологические ценности современной цивилизации
Введение Природа – материальный мир Вселенной, в сущности - основной объект изучения естественных наук. В быту слово «природа » часто употребляется в значении естественная среда обитания (всё, что не создано человеком). В предельно широком смысле оно обозначает весь мир в целом как бесконечное многообразие его конкретных проявлений. Очевидно, что в этом смысле понятие природы совпадает в своем содержании с такими научными и философскими категориями как "бытие", "Универсум", "реальность", "Вселенная"...
3296 Слова | 14 Стр.
Круговорот ахота в природе
Профессиональное Общеобразовательное Учреждение «Колледж Подмосковья». Реферат По дисциплине «Экология и природопользование» На тему: «Круговорот азота в природе .» Выполнил студент Группы ТОР-30 Сахаров А.О. 2016 Содержание Введение 1. Круговорот азота 2. Влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот азота Введение Азот – газ, молекула которого состоит из двух атомов. Он содержится в атмосфере – на его долю...
3322 Слова | 14 Стр.
Круговорот веществ в биосфере
Глава I. Круговороты веществ в биосфере. Ключевымzобъектомzизученияzэкологииzявляется биосфера. Создателем современного учения о биосфере является выдающийся русский ученый академик В.И. Вернадский. Биосфера - сложная наружная оболочка Земли, в которой содержится вся совокупность живых организмов и та часть вещества планеты, которая находится в процессе непрерывного обмена с этими организмами. Это одна из важнейших геосфер Земли, являющаяся основным компонентом природной среды, окружающей...
5655 Слова | 23 Стр.
Круговорот воды
государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет «Горный» Кафедра геоэкологии реферат По дисциплине – Экология мегаполисов и промышленных агломераций Тема: «Круговорот воды» Выполнила: 11 1 (подпись) (Ф.И.О) Проверил: 1 ...
3454 Слова | 14 Стр.
Круговорот азота
(технический университет) Кафедра геоэкологии Реферат По дисциплине: Экология мегаполисов и промагломераций Тема: «Круговорот азота» Выполнила: студентка гр. ИЗ-07-1 /Муравьева А.А./ Проверил: доцент /Исаков А.Е./ Санкт-Петербург 2009 г. Содержание Введение1. Круговорот азота2. Влияние хозяйственной деятельности человека на круговорот азотаСписок литературы Введение Азот – газ, молекула которого состоит из двух атомов. Он содержится в атмосфере...
3410 Слова | 14 Стр.
круговорот азота
ОГБПОУ «Рязанский медицинский колледж» Реферат По дисциплине: Биология Тема: «Круговорот азота» Выполнила студентка группы с/д 6201 Расторгуева Наталья Проверила: Пчелинцева Наталья Михайловна Рязань 2015 Содержание: Введение…………………………………………………………………………………………………………………3 1. Круговорот азота……………………………………………………………………………………….4-7 1.1 Азот и растения………………………………………………………………………………………..8-9...
4460 Слова | 18 Стр.
Философия природы
Минск 2011 Тема №24 Философия природы . Коэволюционный императив и экологические ценности современной цивилизации. План 1. Введение. 2. Понятие природы . Эволюция представлений о природе в философии и науке. Понятие естественной и искусственной среды обитания. 3. Самоорганизация и развитие природы . Понятие биосферы и ноосферы (В. И. Вернадский). 4. Коэволюционный...
4912 Слова | 20 Стр.
роль природы в становлении и развитии человечества
План: Введение Роль природы в жизни человека и общества Роль природы в развитии человека с исторической точки зрения Периоды взаимодействия природы и человека Отношение человека к природе в разные этапы его развития Современное осознание проблем взаимоотношений человека и природы Ошибочные тенденции в природопользовании Гармонизация отношений природы и человека. Ноосфера Заключение Список использованной литературы Введение...
2888 Слова | 12 Стр.
углерод в природе
существования живых организмов и взаимосвязи между организмами и средой, в которой они обитают. В настоящее время стихийное развитие взаимоотношений с природой представляет опасность для существования не только отдельных объектов, территорий, стран и т. п., но и для всего человечества. Это объясняется тем, что человек тесно связан с живой природой происхождением, материальными и духовными потребностями, но, в отличие от других организмов, эти связи приняли такие масштабы и формы, что это может привести...
3030 Слова | 13 Стр.
Сообщение о взаимодействии человека и природы
Природа – целостная система с множеством сбалансированных связей. Нарушение этих связей приводит к изменению установившихся в природе круговоротов веществ и энергии. Современным обществом в производство и потребление вовлекается такое количество вещества и энергии, которое в сотни раз превосходит биологические потребности человека, что и является основной причиной современного экологического кризиса (высокий уровень и быстрое нарастание антропогенной нагрузки на окружающую природную среду). Сегодня...
512 Слова | 3 Стр.
Философия природы
5. Сущность учения о ноосфере и его создатель. 6. “Глобальные проблемы” человечества. 7. Общие подходы к решению экологических проблем. Гармония между обществом и природой . 8. Список литературы 1. Определение культуры...
3129 Слова | 13 Стр.
Химический состав. Основные формы нахождения химических элементов в земной коре.
Западно-Казахстанский государственный университет им. М.Утемисова Реферат Химический состав. Основные формы нахождения химических элементов в земной коре. Подготовила: Студентка группы Эко-22 Кучкина А.А. Проверил: Чекалин С.Г. г. Уральск, 2016 год Содержание: Введение 1. Относительное содержание химических элементов в земной коре 2. Формы нахождения химических элементов в земной коре Выводы Литература Введение Земная кора – внешняя оболочка литосферы. Ее плотность примерно в два раза меньше...
2685 Слова | 11 Стр.
Роль животных в круговороте веществ в природе и жизни человека
животных в круговороте веществ в природе и жизни человека 2. Причины исчезновения видов Oхрана вымирающих видов. Законодательное обеспечение 3. природопользования и охраны окружающей среды в Приднестровской Молдавской Республике Список литературы 1. Роль животных в круговороте веществ в природе и жизни человека Животный мир представляет собой важную часть биосферы нашей планеты. Вместе с растениями животные играют исключительную роль в миграции химических элементов , которая...
3317 Слова | 14 Стр.
Вода в природе
на Земле, поэтому без воды не может существовать ни один из их видов. Велико значение воды и в повседневной практической деятельности человека. Важная роль воды всецело связана с её способностью растворять различные вещества, встречающиеся в природе , и образовывать сложные растворы солей, газов и органических веществ с разными свойствами. Перенос растворенных водой веществ ведет к образованию отложений в морях и бессточных бассейнах, способствует перераспределению солей на поверхности Земли....
739 Слова | 3 Стр.
Практическое значение биосферы и ее элементов
тему: Практичне значення біосфери та її елементів Виконала: Студентка гр. МУЕ-52 Бондаренко Світлана Перевірив: Попова М. О. Одеса, 2012 р. План Введение 3 1. Сущность биосферы и ее эволюция 5 2. Составляющие элементы биосферы 8 2.1 Атмосфера 8 2.2 Гидросфера 10 2.3 Литосфера 13 2.4 Живые организмы (живое вещество) 14 3. Процесс развития биосферы 18 4. Переход к ноосфере 20 Заключение 24 Список литературы 25 ...
4123 Слова | 17 Стр.
Виды и особенности антропогенных воздействий на природу.
МОСКОВСКИЙ ЭКОНОМИКО-ФИНАНСОВЫЙ ИНСТИТУТ Факультет: Банковское дело Дисциплина: Экология Курсовая работа Тема: Виды и особенности антропогенных воздействий на природу . Студент: Жучков Михаил Юрьевич Москва 2006 План 1. Введение. 2. Современное состояние природной среды. 3. Атмосфера – внешняя оболочка биосферы. Загрязнение атмосферы. 4. Почва – важная составляющая часть биосферы. Загрязнение почвы. 5. Вода – основа жизненных процессов в биосфере. Загрязнение...
6219 Слова | 25 Стр.
Экология природы
1. Действие абиотических факторов на уровне экосистемы. Природная среда включает в себя все элементы живой и неживой природы , в которой существуют организмы, популяции и природные сообщества. Отдельные факторы среды, оказывающие на их свойства и состояние прямое или косвенное влияние, называют экологическими факторами. В природе каждый вид в процессе эволюции приспосабливается к определённым изменениям экологических факторов и сам воздействует на окружающую...
2979 Слова | 12 Стр.
Основы экологии и охраны природы
ГБОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения РФ» Кафедра гигиены Контрольная работа по ОСНОВАМ ЭКОЛОГИИ И ОХРАНЫ ПРИРОДЫ Среда обитания как фактор риска здоровью населения Выполнила: Студентка IV курса гр.43-з фармацевтического факультета Чертаганова (Лобанова) Н.Н. Н.Новгород 2015 ПЛАН: Введение………………………………………………………………………………..3 1. Экологический кризис, причины, характерные особенности……………... 3 2. Эколого-гигиеническая характеристика...
2982 Слова | 12 Стр.
Сохранение экологического равновесия в природе – важнейшая задача человечества.
области. Институт пищевых технологий и дизайна - ГБОУ ВПО Нижегородский государственный инженерно-экономический институт. Кафедра Математических и Естественно-научных дисциплин. Реферат на тему: Сохранение экологического равновесия в природе – важнейшая задача человечества. Выполнил: Студент группы ТВ-13 Палицына Дарья Владимировна. Проверил: Жадаев А.Ю., Преподаватель. Нижний Новгород 2013 Оглавление: стр. ...
4407 Слова | 18 Стр.
«Гидросфера как элемент биосферы и природный ресурс. Экологические проблемы мирового океана. Негативные последствия создания крупных
Университет Курс общей гигиены и экологии СРС На тему: «Гидросфера как элемент биосферы и природный ресурс. Экологические проблемы мирового океана. Негативные последствия создания крупных водохранилищ». Выполнила: ст.гр.1-076 ОМ Искакова Алия Проверила: доцент Коваленко Л. М. Караганда 2013 г. Содержание 1. Введение…………………………………………………………………….3 2. Характеристика гидросферы как одного из элементов биосферы...........4 3. Основные экологические проблемы гидросферы........
2814 Слова | 12 Стр.
Организация и самоорганизация в живой природе
совокупности действий, ведущих к созданию устойчивых, производственных и межличностных отношений в коллективе на основе свободного выбора принятых правил и процедур. Как явление самоорганизация представляет собой набор элементов , служащих для реализации программы или цели. К таким элементам относятся неформальные структуры управления, участники этого процесса, ресурсы и т.д. Самоорганизация может быть личной и коллективной. Личная самоорганизация реализуется: в планировании организации рабочего дня...
4058 Слова | 17 Стр.
Человек в гармонии с природой
Введение………………………………………………………………...................3 Глава 1.Природа – источник жизни, материального и духовного……………. 6 Глава 2.Концепции отношения общества к природе … ……..………..……9 Глава 3. Пути решения экологических проблем………………..………………9 Глава 4. Законы развития природы ………………………….………..…….17 Заключение…………………………………………………………………….....26 Список литературы………………………..……………………..........................28 Введение Я выбрала тему своего реферата: человек в гармонии с природой , для того чтобы выявить как люди должны...
5833 Слова | 24 Стр.
Современные проблемы экологического состояния природы
экологического состояния природы 2. Виды загрязнения окружающей среды 3. Мероприятия по защите окружающей среды 4. Правовые основы охраны окружающей среды Заключение Список литературы Введение Проблема охраны окружающей среды в конце XX столетия стала одной из острейших во всех государствах и достигла максимального пика в наиболее развитых странах, где прямое и косвенное воздействие на природу приобрело довольно широкие масштабы. Последствия вмешательства человека во все сферы природы нельзя игнорировать...
4092 Слова | 17 Стр.
Живые индикаторы загрязнения природы
Живые индикаторы загрязнений природы . Защита окружающей среды от промышленных загрязнений - «тема века». Этот вопрос не волнует сейчас разве только тех, кто не представляет, насколько загрязнения опасны для здоровья планеты. Чтобы поставить им надежный заслон, необходим чёткий контроль за состоянием окружающей среды, нужны приборы, которые вовремя подскажут нам о сдвигах экологического равновесия в природе . Физики и химики создали сейчас самые совершенные аналитические приборы. Многие из них...
Между литосферой, гидросферой, атмосферой и живыми организмами Земли постоянно происходит обмен химическими элементами. Этот процесс имеет циклический характер: переместившись из одной сферы в другую, элементы вновь возвращаются в первоначальное состояние. Круговорот элементов имел место в течение всей истории Земли, насчитывающей 4,5 млрд. лет.
Огромные массы химических веществ переносятся водами Мирового океана. В первую очередь это относится к растворенным газам – диоксиду углерода, кислороду, азоту. Холодная вода высоких широт растворяет газы атмосферы. Поступая с океаническими течениями в тропический пояс, она их выделяет, так как растворимость газов при нагревании уменьшается. Поглощение и выделение газов происходит также при смене теплых и холодных сезонов года.
Огромное влияние на природные циклы некоторых элементов оказало появление жизни на планете. Это, в первую очередь, относится к круговороту главных элементов органического вещества – углерода, водорода и кислорода, а также таких жизненно важных элементов как азот, сера и фосфор. Живые организмы оказывают влияние и на круговорот многих металлических элементов. Несмотря на то, что суммарная масса живых организмов Земли меньше массы земной коры в миллионы раз, растения и животные играют важнейшую роль в перемещении химических элементов.
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.
Во всех природных водах в растворенном состоянии содержатся различные газы, главным образом азот, кислород и углекислый газ. Количество газов, которое способна растворить морская вода, зависит от ее солености, гидростатического давления, но главным образом от температуры. Чем больше соленость и чем выше температура, тем меньше газов может растворить морская вода, и наоборот.
Морская вода участвует во множестве химических и биохимических преобразований веществ, которые находятся в ней в растворенном, коллоидном и взвешенном виде, в свободном состоянии и в различных соединениях. Гидросфера в целом служит средой и могучим транспортным средством в сложных изменениях и перемещениях химических элементов, происходящих в биосфере и литосфере.
В Мировой океан реками ежегодно выносится около 10 миллионов тонн азота в ионной форме и примерно 20 миллионов тонн в виде органических соединений. Поскольку в осадочные породы азота уходит мало, можно считать, что в ходе естественных процессов денитрификация в Мировом океане уравновешивает фиксацию азота и его вынос в сушу. В связи с применением удобрений резко возросло его количество, поступающее в водоёмы, ухудшая качество воды.
Фосфор – важнейший биогенный элемент, чаще всего лимитирующий развитие продуктивности водоемов. Поэтому поступление избытка соединений фосфора с водосбора с поверхностным стоком с полей, со стоками с ферм, с неочищенными бытовыми сточными водами, а также с некоторыми производственными отходами приводит к резкому неконтролируемому приросту растительной биомассы водного объекта (это особенно характерно для непроточных и малопроточных водоемов). Деятельность человека нарушила природный круговорот фосфора. Соединения фосфора используются для производства удобрений и моющих средств. Это приводит к загрязнению водоемов соединениями фосфора. В таких условиях фосфор перестает быть элементом, ограничивающим рост массы живых существ, особенно водорослей и других водных растений.
Сера содержится в атмосфере в небольших количествах, в основном, в виде сероводорода и диоксида серы. Довольно много этого элемента (в виде сульфат-ионов) находится в гидросфере. В литосфере сера встречается в виде простого вещества (самородная сера) и в составе многочисленных минералов – сульфидов и сульфатов металлов. Кроме того, соединения серы есть в углях, сланцах, нефти, природном газе. Сера входит в состав многих белков, поэтому она всегда содержится в организмах животных и растений. Человеческая деятельность существенно изменила круговорот серы между атмосферой, океанами и поверхностью суши. Эти изменения сильнее, чем воздействие человека на цикл углерода. Как и в случае глобального цикла углерода, техногенные выбросы серы в окружающую среду мало влияют на распределение масс этого элемента на поверхности Земли. Однако повышенное содержание серы в промышленных и бытовых отходах создают опасность для жизни на обширных территориях. Массированный выброс диоксида серы в атмосферу порождает кислотные дожди, которые могут выпадать далеко за пределами индустриальных районов. Загрязнение природных вод растворимыми соединениями серы несет угрозу живым организмам внутренних водоемов и прибрежных областей морей.
Углерод – основной элемент жизни. Он содержится в атмосфере в виде диоксида углерода. В океане и пресных водах Земли углерод находится в двух главных формах: в составе органического вещества и в составе взаимосвязанных неорганических частиц: гидрокарбонат - иона, карбонат иона и растворенного диоксида углерода. Основная масса аккумулирована в карбонатах на дне океана (1016 т), в кристаллических породах (1016 т), каменном угле и нефти (1016 т) и участвует в большом цикле круговорота. В последнее столетие в углеродный цикл существенные изменения внесла хозяйственная деятельность человека. Сжигание ископаемого топлива – угля, нефти и газа – привело к увеличению поступления диоксида углерода в атмосферу. Это не очень сильно влияет на распределение масс углерода между оболочками Земли, но может иметь серьезные последствия из-за усиления парникового эффекта.
Кремний является вторым по распространенности (после кислорода) химическим элементом в земной коре. Его кларки в земной коре – 29,5, в почве – 33, в океане – 5х10 -5 . Однако, несмотря на огромную распространенность кремния и его соединений в природе (кварц и силикаты составляют 87% литосферы), биогеохимические циклы кремния (особенно на суше) изучены еще недостаточно. Марганец и железо являются постоянными компонентами природных пресных вод, и их содержание зачастую превышает уровни основных макроэлементов.
Содержание статьи
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ПРИРОДЕ – КРУГОВОРОТ И МИГРАЦИЯ. Между литосферой , гидросферой, атмосферой и живыми организмами Земли постоянно происходит обмен химическими элементами. Этот процесс имеет циклический характер: переместившись из одной сферы в другую, элементы вновь возвращаются в первоначальное состояние. Круговорот элементов имел место в течение всей истории Земли, насчитывающей 4,5 млрд. лет.
Гигантские массы химических веществ переносятся водами Мирового океана. В первую очередь это относится к растворенным газам – диоксиду углерода, кислороду, азоту. Холодная вода высоких широт растворяет газы атмосферы. Поступая с океаническими течениями в тропический пояс, она их выделяет, так как растворимость газов при нагревании уменьшается. Поглощение и выделение газов происходит также при смене теплых и холодных сезонов года.
Огромное влияние на природные циклы некоторых элементов оказало появление жизни на планете. Это, в первую очередь, относится к круговороту главных элементов органического вещества – углерода, водорода и кислорода, а также таких жизненно важных элементов как азот , сера и фосфор . Живые организмы оказывают влияние и на круговорот многих металлических элементов. Несмотря на то, что суммарная масса живых организмов Земли меньше массы земной коры в миллионы раз, растения и животные играют важнейшую роль в перемещении химических элементов.
Деятельность человека также оказывает влияние на круговорот элементов. Особенно заметным оно стало в последнее столетие. При рассмотрении химических аспектов глобальных изменений в круговоротах химических элементов следует учитывать не только изменения в природных круговоротах за счет добавления или удаления присутствующих в них химических веществ в результате обычных циклических и/или вызванных человеком воздействий, но и поступление в окружающую среду химических веществ, ранее не существовавших в природе. Рассмотрим несколько наиболее важных примеров циклического перемещения и миграции химических элементов.
Углерод
– основной элемент жизни – содержится в атмосфере в виде диоксида углерода. В океане и пресных водах Земли углерод находится в двух главных формах: в составе органического вещества и в составе взаимосвязанных неорганических частиц: гидрокарбонат-иона НСО 3 – , карбонат иона СО 3 2– и растворенного диоксида углерода СО 2 . Большое количество углерода сосредоточено в виде органических соединений в животных и растениях. Много «неживого» органического вещества имеется в почве. Углерод литосферы содержится также в карбонатных минералах (известняк, доломит, мел, мрамор). Часть углерода входит в состав нефти, каменного угля и природного газа.
Связующим звеном в природном круговороте углерода является диоксид углерода (рис. 1).
Рис. 1. УПРОЩЕННАЯ СХЕМА глобального цикла углерода. Числа в рамках отражают размеры резервуаров в миллиардах тонн – гигатоннах (Гт). Стрелки показывают потоки, а связанные с ними числа выражены в Гт/год.
Самыми крупными резервуарами углерода являются морские отложения и осадочные породы на суше. Однако бoльшая часть этого вещества не взаимодействует с атмосферой, а подвергается круговороту через твердую часть Земли в геологических временных масштабах. Поэтому эти резервуары играют лишь второстепенную роль в сравнительно быстром цикле углерода, протекающем с участием атмосферы. Следующим по величине резервуаром является морская вода. Но и здесь глубинная часть океанов, где содержится основное количество углерода, не взаимодействует с атмосферой так быстро, как их поверхность. Самыми маленькими резервуарами являются биосфера суши и атмосфера. Именно небольшой размер последнего резервуара делает его чувствительным даже к незначительным изменениям процентного содержания углерода в других (больших) резервуарах, например, при сжигании ископаемых топлив.
Современный глобальный цикл углерода состоит из двух меньших циклов. Первый из них заключается в связывании диоксида углерода в ходе фотосинтеза и новом образовании его в процессе жизнедеятельности растений и животных, а также при разложении органических остатков. Второй цикл обусловлен взаимодействием диоксида углерода атмосферы и природных вод:
СО 2 + Н 2 О Н 2 СО 3
Н 2 СО 3 НСО 3 – + Н +
НСО 3 – СО 3 2– + Н +
СО 3 2– + Са 2+ = СаСО 3 Ї
В последнее столетие в углеродный цикл существенные изменения внесла хозяйственная деятельность человека. Сжигание ископаемого топлива – угля, нефти и газа – привело к увеличению поступления диоксида углерода в атмосферу. Это не очень сильно влияет на распределение масс углерода между оболочками Земли, но может иметь серьезные последствия из-за усиления парникового эффекта.
Кислород
на Земле содержится, в основном, в литосфере в виде диоксида кремния и силикатов. Кроме того, кислород есть в составе воды, образующей гидросферу. В атмосфере кислород находится в молекулярном виде. Он является продуктом процессов жизнедеятельности растений и в то же время одним из основных условий существования жизни на Земле. Образование свободного кислорода связано со световой энергией Солнца. Исходным сырьем для образования кислорода служит вода. Почти весь свободный кислород на Земле – это результат реакции фотосинтеза органического вещества из воды и диоксида углерода. Некоторое количество кислорода образуется при разложении воды в верхних слоях атмосферы. Кислород входит в состав многих органических соединений. Между живыми организмами и атмосферой происходит постоянный обмен кислородом.
Несмотря на выделение кислорода зелеными растениями, его содержание в атмосфере не увеличивается. Одновременно с фотосинтезом происходит разложение органического вещества, при этом поглощается практически весь выделившийся кислород. Часть кислорода расходуется на окисление неорганических веществ. Незначительное количество атмосферного кислорода участвует в цикле образования и разрушения озона.
Водород
на Земле находится, преимущественно, в гидросфере в составе воды. Содержание его в литосфере и атмосфере сравнительно невелико. Он входит также в состав органических веществ. Огромные массы водорода, наряду с кислородом, участвуют в круговороте воды – одном из наиболее мощных циклических процессов на планете.
Особенностью водорода является его способность (наряду с гелием) уходить из поля тяготения Земли благодаря своей малой атомной массе. Эти потери компенсируются выделением водорода из мантии. Молекулярный водород поступает в атмосферу Земли в результате вулканической деятельности, его выделяют также некоторые бактерии. После появления на нашей планете живых организмов водород стал связываться в органическом веществе.
Азот,
вследствие исключительной прочности молекулы N 2 , почти полностью сосредоточен в атмосфере. Часть газообразного азота растворена в природных водах, которые содержат и растворенные азотсодержащие органические вещества и неорганические ионы: катион аммония, нитрит-ион и нитрат-ион. Поскольку азот не образует нерастворимых солей, он только в редких случаях накапливается в литосфере. Так, в южноамериканской пустыне Атакама есть скопления нитрата натрия, который, несмотря на высокую растворимость в воде, сохраняется благодаря исключительно сухому климату.
Слово «азот» буквально означает «безжизненный», поскольку он не поддерживает дыхание. Однако этот элемент является обязательной составной частью белков. Поэтому азот в значительном количестве содержится в живых организмах и «мертвом» органическом веществе. Азот непрерывно перемещается между атмосферой, океаном, живыми организмами и почвой.
В атмосфере под действием электрических разрядов азот переходит сначала в монооксид азота, а затем в диоксид азота. Влага воздуха и кислород превращают диоксид азота в азотную кислоту
4NO 2 + 2H 2 O + O 2 = 4HNO 3
Соединения азота легко растворяются в атмосферных осадках и попадают на поверхность Земли.
Большое значение в связывании атмосферного азота имеет жизнедеятельность клубеньковых бактерий, обитающих на корнях бобовых растений. Ферменты этих бактерий превращают молекулярный азот в соединения, которые затем усваиваются растениями. Из растений связанный азот поступает в организмы животных, в основном, в виде аминокислот и белков. После гибели живых организмов органические вещества превращаются в неорганические соединения, снова усваиваемые растениями. Часть азота в почвах превращается в молекулярный азот и переходит в атмосферу. Молекулярный азот образуется также при полном окислении органических веществ.
Соединения азота попадают в атмосферу с выбросами промышленных предприятий и транспорта, а в природные воды – с бытовыми и промышленными отходами.
Слишком большое количество растворимых соединений азота в почве приводит к росту их содержания в продуктах питания и питьевой воде, это может стать причиной серьезных заболеваний. Соединения азота накапливаются в водоемах и вызывают зарастание озер и водохранилищ. Пока подобные явления наблюдаются лишь в отдельных районах, где в окружающую среду попадает много соединений азота. В целом же природа пока справляется с тем количеством связанного азота, которое производится человеком.
Сера
содержится в атмосфере в небольших количествах, в основном, в виде сероводорода и диоксида серы. Довольно много этого элемента (в виде сульфат-ионов) находится в гидросфере. В литосфере сера встречается в виде простого вещества (самородная сера) и в составе многочисленных минералов – сульфидов и сульфатов металлов. Кроме того, соединения серы есть в углях, сланцах, нефти, природном газе. Сера входит в состав многих белков, поэтому она всегда содержится в организмах животных и растений.
Выделяясь из глубин Земли, газообразные соединения серы (преимущественно диоксид серы и сероводород) растворяются в подземных водах. Здесь они образуют малорастворимые сульфиды (главным образом пирит – дисульфид железа FeS 2) и сульфаты (в частности, сульфат кальция CaSO 4). Образуется также самородная сера:
2H 2 S + SO 2 = 3S + 2H 2 O
Газообразные соединения серы попадают в почву, атмосферу и Мировой океан, где их поглощают серные бактерии. Поглощение соединений серы бактериями происходит и в почве.
Малорастворимые сульфиды, содержащиеся в горных породах, в результате жизнедеятельности некоторых бактерий частично окисляются, превращаясь в легко растворимые сульфаты:
FeS + 2O 2 = FeSO 4
Водорастворимые сульфаты выносятся с поверхности суши с речным стоком, поставляя сульфат-ионы в Мировой океан.
В результате активного связывания серы в земной коре, гидросфере и живых организмах, содержание сероводорода и диоксида серы в атмосфере мало и непостоянно. Под действием кислорода и озона эти вещества постепенно превращаются в серную кислоту:
2SO 2 + О 2 2SО 3
SO 2 + О 3 = SО 3 + О 2
SО 3 + H 2 О = H 2 SO 4
H 2 S + 2О 3 = H 2 SO 4 + О 2
Серная кислота возвращается на землю с атмосферными осадками
Хозяйственная деятельность людей приводит к увеличению содержания соединений серы в атмосфере и гидросфере. В результате изменений в методах животноводства и земледелия (выпас, вспашка, мелиорация) увеличились выбросы серосодержащих соединений в виде пыли. Еще больше серы попадает в атмосферу в форме диоксида серы при обжиге сульфидных руд. Это, в свою очередь, вызывает увеличение потока серы, попадающей из атмосферы в океаны и на поверхность суши. Природные воды загрязняются также удобрениями с полей и стоками промышленных предприятий.
Таким образом, человеческая деятельность существенно изменила круговорот серы между атмосферой, океанами и поверхностью суши. Эти изменения сильнее, чем воздействие человека на цикл углерода. Как и в случае глобального цикла углерода, техногенные выбросы серы в окружающую среду мало влияют на распределение масс этого элемента на поверхности Земли. Однако повышенное содержание серы в промышленных и бытовых отходах создают опасность для жизни на обширных территориях. Массированный выброс диоксида серы в атмосферу порождает кислотные дожди, которые могут выпадать далеко за пределами индустриальных районов. Загрязнение природных вод растворимыми соединениями серы несет угрозу живым организмам внутренних водоемов и прибрежных областей морей.
Фосфор
содержится в земной коре и живых организмах в небольших количествах; тем не менее, он имеет очень большое значение для растений и животных. Без этого элемента невозможен синтез белков. Кроме того, фосфор входит в состав костей и зубов. Именно недостаточное количество фосфора чаще всего ограничивает рост массы живого вещества. Значительная часть фосфора содержится в почвах. Фосфор образует многочисленные минералы (например, фосфориты), однако они не часто встречаются в горных породах в больших количествах. В атмосфере фосфор практически отсутствует.
В природных водах фосфор присутствует в составе органических соединений и взвешенных твердых частиц. Лишь небольшая его часть находится в растворе в виде ортофосфат-иона РО 4 3– и гидроортофосфат-иона НРО 4 2– .
В океане «органический» фосфор многократно переходит от одного живого организма к другому и медленно накапливается в донных отложениях в виде малорастворимых фосфатов. Эти потери фосфора компенсируются только из одного источника – выветривающихся горных пород суши, куда они попадают со дна океанов в результате длительных геологических процессов.
Деятельность человека нарушила природный круговорот фосфора. Соединения фосфора используются для производства удобрений и моющих средств. Это приводит к загрязнению водоемов соединениями фосфора. В таких условиях фосфор перестает быть элементом, ограничивающим рост массы живых существ, особенно водорослей и других водных растений.
Натрий
– один из главных элементов, аккумулированных в земной коре в процессе ее выплавления. Он легко освобождается из структур силикатов при выветривании кристаллических пород. Катион Na + переносится с континентальным стоком в океан. С «солеными ветрами» натрий частично возвращается на сушу. Существенно меньшее количество элемента выносится с поверхности суши в океан с ветровой пылью.
Натрий постоянно присутствует в почвах. Он принимает активное участие в засолении почв, в которых образует соли с хлорид- и сульфат-ионами.
В организмах соли натрия играют существенную роль. Хлорид натрия является обязательным компонентом жидких тканей животных и клеточного сока растений, поэтому он в больших количествах поглощается растительными и особенно животными организмами. Из растительных остатков соли натрия легко выщелачиваются. Натрий активно адсорбируется осадками морей, поэтому большая его масса содержится в осадочной оболочке.
Хлор,
в отличие от натрия, содержится в гранитном слое в небольших количествах. Он вовлекается в круговорот не за счет разрушения горных пород, а благодаря процессам дегазации мантии и выносу вулканических газов.
Этот элемент перемещается между оболочками Земли параллельно с натрием. Он аккумулируется в океанской воде в форме хлорид-ионов. Значительные массы хлора, так же как и натрия, многие миллионы лет мигрируют с поверхности суши в Мировой океан. Вторая особенность глобального геохимического цикла хлора, выраженная еще более сильно, чем в цикле натрия – активная миграция в атмосфере в составе аэрозолей и возврат значительных масс этого элемента на сушу. На территориях, где отсутствуют стоки, хлор вместе с натрием накапливается в почве и замкнутых водоемах.
Хлор имеет важное физиологическое значение. Он содержится в живых организмах в виде хлороводородной кислоты, ее солей (преимущественно хлорида натрия). Поэтому значительные массы хлора, наряду с натрием, участвуют в биологическом круговороте.
Кальций
относится к главным элементам земной коры. Содержание этого элемента уменьшается от глубин Земли к гранитному слою литосферы. Кальций в земной коре образует многочисленные минералы. При выветривании силикатов освобождается большое количество этого элемента. Его водорастворимые соединения, главным образом гидрокарбонат, поступают в природные воды и мигрируют с ними в океан. Хотя этот процесс развивается на протяжении более 2 млрд. лет, концентрация элемента в океанической воде всего лишь в 30 раз больше, чем в речных водах. Это обусловлено низкой растворимостью карбоната кальция, а главное – активным поглощением элемента планктонными организмами и выведением его в осадок. Данные процессы способствуют накоплению кальция в составе мощных толщ известняков, доломитов, известковых глин.
Кальций играет важную роль в физиологии организмов. В растениях он участвует в углеводном и азотном обмене, животным он необходим для построения костного скелета. Кальций участвует и во многих других биохимических процессах.
Таким образом, для процессов глобального массообмена кальция главное значение имеют биологический круговорот и водная миграция иона в системе суша – океан.
Калий
вместе с другими щелочными и щелочно-земельными химическими элементами аккумулировался в земной коре в процессе ее выплавления. Калий входит в состав наиболее распространенных силикатов. При их разрушении этот элемент, в основном, переходит в глинистые минералы. В то же время он частично высвобождается и вовлекается в водную миграцию. Ионы калия активно абсорбируются дисперсным минеральным веществом, а также поглощаются высшими растениями, поэтому калий более прочно удерживается в пределах суши, чем кальций и натрий. В океан некоторое количество калия выносится в виде ионов, однако большая масса элемента переносится в форме взвесей глинистых частиц. Калий активно мигрирует в системе поверхность океана – атмосфера – поверхность океана в составе аэрозолей.
Этот элемент играет важную роль в жизни растений и животных. Он принимает участие в фотосинтезе, влияет на обмен веществ, частично сохраняется в мертвом органическом веществе.
Широкое использование минеральных удобрений пока не оказывает заметного влияние на круговорот калия, однако миграция его сильно возросла в результате эрозии почв.
Кремний
– второй (после кислорода) по массе элемент земной коры. Он интенсивно накапливался в веществе литосферы в процессах его выплавления. Кремний в виде высокодисперсного кремнезема (SiO 2) повсеместно содержится в природных водах и используется многими морскими организмами для построения скелета. Биологический круговорот кремния в океане обусловлен преимущественно жизнедеятельностью диатомовых и радиоляриевых планктонных водорослей и последующим растворением их скелетов.
Для водной миграции кремния характерно преобладающее движение от суши к океану, которое не компенсируется в обратном направлении. Значительное количество кремния перемещается в виде растворимых соединений, однако в составе обломочного материала его выносится во много раз больше. .
Свинец
накапливается в земной коре не только за счет выплавления его из вещества мантии, но и в результате радиоактивного распада изотопов урана (238 U, 235 U) и тория (232 Th). При выветривании горных пород катионы свинца высвобождаются, большая часть их сорбируется высокодисперсными глинистыми частицами и гидроксидами железа, а меньшая поступает в грунтовые воды. В составе взвесей, а также в виде органических соединений, простых и комплексных ионов свинец выносится с речным стоком и осаждается преимущественно в дельтах и узкой прибрежной полосе шельфа. Небольшое количество свинца, попадающее в океан, выпадает в осадок благодаря биофильтрации морской воды организмами планктона. Таким образом, Мировой океан – глобальный аккумулятор растворимых форм свинца.
На суше свинец поглощается растениями. Во время лесных пожаров значительные массы элемента поступают в атмосферу (в виде дыма). Кроме того, свинец содержится в высокодисперсной минеральной пыли. «Время жизни» свинецсодержащих аэрозолей составляет около 7 суток.
Годовая добыча свинца значительно превышает и вынос растворимых форм, и годовой захват растительностью этого элемента. Техногенное рассеяние свинца, в отличие от рассеяния газообразных веществ, не распространяется на большие пространства, а сосредотачивается, в основном, вдоль автомагистралей, это связано с использованием тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора автомобильных бензинов.
Цинк
обычно сопутствует свинцу в земной коре, однако биосферная геохимия этих элементов существенно различается. В отличие от свинца, цинк – один из главных микроэлементов, он входит в состав многих ферментов, участвует в синтезе рибонуклеиновых кислот и хлорофилла. Большая часть цинка в растениях связана с легко разрушающимися тканями и быстро удаляется из растительных остатков (в отличие от свинца, который прочно фиксирован в растительных остатках). Водорастворимые формы цинка составляют очень небольшую часть от общей массы металла, однако они активно вовлекаются в водную миграцию. Цинк активно участвует в массообмене между сушей и атмосферой. С атмосферными осадками на поверхность суши водорорастворимых форм цинка выпадает значительно больше, чем захватывается ветром в атмосферу в виде минеральной пыли.
Из приведенных примеров круговоротов и миграции различных элементов видно, что глобальная система циклической миграции химических элементов обладает высокой способностью к саморегуляции, при этом огромную роль в круговороте химических элементов играет биосфера.
В то же время хозяйственная деятельность человека вызывает деформацию природных циклов массообмена и, следовательно, изменение состава окружающей среды. Эти изменения происходят значительно быстрее, чем совершаются процессы генетической адаптации организмов и видообразования. Зачастую хозяйственные действия настолько непродуманны или несовершенны, что создают острую экологическую опасность. Изучение процессов массообмена, связывающих в единое целое все оболочки Земли, должно помочь в создании системы контроля за эколого-геохимическим состоянием окружающей среды и разработке научно обоснованного прогноза экологических последствий хозяйственных действий и новых технологий.
Елена Савинкина
Слайд 2
Цель и задачи проекта. Цель: Задачи: Рассмотреть круговороты веществ и взаимодействие их между собой. 1) Изучить литературу по данной теме. 2) Изучить круговороты химических элеиентов и их взаимосвязь. 3) Рассмотреть антропогенное влияние на круговороты веществ в природе.
Слайд 3
Слайд 4
Введение. Круговорот веществ в природе - важнейшее экологическое понятие, отражающее природную закономерность распределения и превращения веществ в биосфере. С помощью этого понятия формируются представления о циклических процессах в природе, механизмах их протекания и значимости существования жизни на Земле.
Слайд 5
Глава I. Круговороты химических элементов в природе. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.
Слайд 6
1.1. Круговорот азота. Основное хранилище азота-атмосфера, где он существует в виде простого вещества N2, которое химически инертно. Лишь во время гроз или в результате деятельности нитрифицирующих бактерий свободны азот превращается в связанный. В связанной форме (NH4+) он попадает в почву или океан, где его немедленно поглащают растения. Когда они отмирают, азот возвращается в почву или океан, после чего снова довольно быстро поглащается растениями.
Слайд 7
Схема круговорота азота в природе.
Слайд 8
1.2. Круговорот углерода. Подобно другим элементам, атомы углерода в природе не удерживаются постоянно в одном и том же соединении, а переходят из одних веществ в другие. В результате процесса жизнедеятельности зелёных растений – фотосинтеза – углерод из атмосферы, в которой он содержится в составе оксида углерода (IV), переходит в растения. Так образуются в природе кислород в свободном состоянии и органические вещества растений, которые служат пищей животным. Углерод при этом переходит в организм животных, в нём вновь превращается в оксид углерода (IV) и возвращается через органы дыхания в атмосферу. Связывается оксид углерода (IV) также в процессе выветривания минералов и горных пород, а возвращается в атмосферу вулканическими и минеральными источниками.
Слайд 9
Схема круговорота углерода в природе.
Слайд 10
Круговорот фосфора. 1.3. Круговорот фосфора несколько проще круговорота азота, поскольку фосфор встречается лишь в немногих химических формах: этот элемент циркулирует,постепенно переходя из органических соединений в фосфат которые могут усваиваться растениями. Но, в отличае от азота, резервным фондом фосфора служит не атмосфера, а горные породы и другие отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эпохи. Эти породы постепенно подвергаются эрозии, высвобождая фосфаты в экосистемы. Большое количество фосфора попадает в море и там отлагается. Именно поэтому возвращение фосфора в круговорот не возмещает его потерь. Круговорот фосфора так же важен для живых организмов, как и круговорот азота.Этот элемент-один из главных компонентов нуклеиновых кислот,клеточных мембран, систем переноса энергии, костной ткани и дентина.
Слайд 11
Схема круговорота фосфора в природе.
Слайд 12
Глава II. Антропогенное влияние на круговороты химических элементов в природе. Производственная деятельность человека вносит в круговороты веществ дополнительные потоки токсичных элементов. Миграция этих элементов в почву и реки повышает вероятность их контакта с живыми организмами. Так, во многих круговоротах участвуют микроорганизмы. В одних случаях они превращают нерастворимые химические соединения в растворимые, многие из которых ядовиты. В других их деятельность подавляется (иногда полностью) из-за загрязнения природной среды. И то и другое нарушает стабильность биохимических циклов. Циклы кислорода, углерода, азота легко восстанавливаются за счёт механизма саморегуляции (благодаря наличию крупных атмосферных или океанических фондов они быстро восполняют потери веществ). Ко второму типу относят осадочные циклы (круговороты серы, фосфора, железа). Они легко нарушаются и с трудом восстанавливаются, потому что основная масса вещества сосредоточенна в относительно малоактивном и малоподвижном фонде в земной коре. Антропогенное влияние на круговороты заключается в том, что человек, используя в своей деятельности почти все имеющиеся в природе элементы, в значительной степени ускоряет движение многих веществ и тем самым нарушает цикличность круговоротов. Таким образом, круговороты веществ выходят из равновесия в том случае, если химические элементы либо накапливаются в экосистеме, либо удаляются из неё. Потому природоохранные мероприятия должны способствовать возвращению веществ в их круговороты.
Слайд 13
Заключение. В данной работе мы дали понятие круговорота химических элементов в природе. С помощью этого понятия сформировали представление о циклических процессах в природе, механизмах их протекания и значимости для существования жизни на Земле. Круговороты химических элементов представляют особое значение для формирования и развития жизни. Также дали оценку влиянию человека на различные круговороты. Таким образом, вмешательство человека неблаготворно влияет на круговороты химических элементов в природе. В наше время существует множество природоохранных законов. Все они направлены на защиту природы от вредного вмешательства человека, т.е на сохранение круговоротов химических элементов в природе.
Слайд 14
Спасибо за внимание!
Посмотреть все слайды
В пределах биосферы практически каждый химический элемент проходит через цепочку живых организмов, включается в систему биогеохимических превращений. Так, весь кислород планеты - продукт фотосинтеза – обновляется через каждые 2000 лет, а весь углекислый газ – за 6,3 года. Процесс полной смены вод на Земле (в гидросфере) осуществляется за 2800 лет. Обновление живого вещества биосферы происходит в среднем за 8 лет, при этом фитомассы суши (биомассы наземных растений) – 14 лет, а для океана, где преобладают организмы с коротким периодом жизни (например, планктон) – 33 дня.
Для синтеза живого вещества необходимо примерно 40 элементов. Наиболее жизненно важными считаются вещества, из которых состоят белковые молекулы – углерод, азот, кислород, фосфор и сера. Другие элементы требуются в меньших количествах, но они также необходимы. Это кальций, железо, калий, магний и др. Все элементы попеременно переходят из живой материи в материю косную (неживую), участвуя в сложных биогеохимических циклах. Последние можно разделить на две группы: круговорот газов, в котором главным резервуаром элементов служит атмосфера (круговорот углерода, азота, кислорода и воды), круговорот осадочный, элементы которого в твердом состоянии находятся в составе осадочных пород (круговорот фосфора, железа, серы). Циклы элементов существенно отличаются от простого физического преобразования энергии, которая, в конце концов, выделяется в виде тепла и никогда потом не используется снова.
3.2.1. Круговорот углерода
Углерод (С) встречается на нашей планете в разнообразных соединениях, начиная с нахождения в виде чистого углерода (уголь, графит и т.д.), вплоть до высокомолекулярных органических соединений. Основой биогенного круговорота этого элемента является неорганическое соединение – диоксид углерода (углекислый газ СО 2), образующееся при разложении угольной кислоты (рис. 3.2).
Единственным источником углерода, используемого растениями для синтеза органических веществ, служит углекислота, входящая в состав атмосферы или находящаяся в растворенном состоянии в воде.
В результате фотосинтеза из диоксида углерода и воды образуются углеводы, и высвобождается кислород, поступающий в атмосферу. Часть образовавшихся углеводов используется самим фотосинтезирующем организмом (зеленым растением) для получения энергии, идущей на рост и развитие, а часть потребляется животными при применении фотосинтетиков в пищу. При этом диоксид углерода уходит в окружающую среду через корни, листья, а также выделяется животными в процессе дыхания. Мертвые животные и растения постепенно разлагаются микроорганизмами почвы, углерод их тканей окисляется снова до углекислоты и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит в океане.
Благодаря фотосинтезу в атмосфере накопилось достаточное количество для процветания белковой жизни свободного кислорода. Фотосинтезирующие зеленые растения и карбонатная система моря эффективно удаляют избыток СО 2 из атмосферы, который может привести к перегреву планеты. Однако возросшее потребление ископаемого топлива, газовые выбросы промышленности, а также снижение поглотительной способности зеленых растений в связи со значительным сокращением лесов и влияние химических загрязнителей на сам процесс фотосинтеза начинают заметно изменять атмосферный фонд круговорота углерода. Продолжительность круговорота углерода равна ~ 300…1000 лет. В настоящее время содержание углекислого газа не уменьшается, т.к. его запасы постоянно пополняются за счет дыхания, брожения и сгорания. Существует реальная опасность того, что в результате развития промышленного производства и нарушения равновесного состояния биосферы содержание СО 2 в атмосфере может вырасти, что приведет к увеличению парникового эффекта и глобальному изменению климата.