Luați în considerare circulațiile care joacă cel mai important rol în biosferă, inclusiv ciclurile biogeochimice de carbon, azot, oxigen, sulf, fosfor.
Ciclul carbonului. Sursele de carbon din natură sunt la fel de numeroase și diverse. Între timp, numai dioxidul de carbon, fie în stare gazoasă în atmosferă, fie într-o stare dizolvată în apă, este sursa de carbon care servește drept bază pentru procesare
în substanța organică a ființelor vii. Absorbită de plante în timpul fotosintezei, se transformă în zahăr și alte procese biosintetice convertite la proteine, lipide etc. Aceste substanțe diferite servesc drept nutriție pentru carbohidrați pentru animale și plante care nu sunt verzi. saprophagous și microorganisme care trăiesc în sol de animale, este convertit plante moarte și animale rămâne în noua formare a materiei organice, mai mult sau mai puțin gros strat de mase sau maro negru - humus. Impactul vitezei humus descompunându organisme nu este același lucru, și circuite pentru fungi și bacterii, care duc la o mineralizare de carbon finale sunt de lungimi diferite. Uneori lanțul poate fi scurt și incomplet: reziduurile organice se acumulează sub formă de turbă și formează turbării. În unele mlaștini cu un capac gros de sphagnum mușchi de turbă pat poate ajunge la 20 de metri și mai mult. Aici, ciclul de carbon este suspendat. depozite fosile de compuși organici ca cărbune și circulația uleiului indică o stagnare în scara de timp geologic (Fig. 3).
Fig. 3. Ciclul de carbon (J.Smith, 1971)
Ciclul de azot este un proces complex. Deși compoziția atmosferei reprezintă 70% din azot, este necesar să se fixeze,
astfel încât este sub forma anumitor compuși chimici. Modalitățile de fixare a azotului sunt foarte diverse (Figura 4). Azot de legătură are loc în timpul activităților vulcanice prin descărcări electrice în atmosferă, atunci când are loc ionizarea la momentul meteoriților de ardere. Cu toate acestea, un rol incomparabil mai important în procesul de fixare a azotului aparține microorganismelor, atât de viață liberă, cât și de a trăi pe rădăcini în noduli specifici și, uneori, pe frunzele anumitor plante.
Rezervorul vast de azot molecular liber al atmosferei nu este utilizat direct de plantele superioare, deoarece distrugerea legăturilor puternice dintre atomii din molecula de N2 necesită multă energie. Doar 0,001 # 37; Azotul din biosferă este legat de biomasă și de metaboliții organismelor. Traducerea azotului molecular în starea legată apare în natură microorganisme care formează acestuia cu un compus amino NH2 fixatoare de azot - principalul produs al fixării azotului, care este inclusă în ciclul biogen toate celelalte organisme: microbi, plante, fungi, animale. In continuare compuși bogate în azot (amoniac, ioni de amoniu, aminoacizi) sunt oxidate în apă și în solurile și bacteriile nitratoobrazuyuschimi nitrito- NO2 și azot NO3 oxizi. iar în ultima etapă a ciclului, acești oxizi sunt transformați din nou prin bacterii denitrificatoare în azot molecular care intră în atmosferă. Anual bacterii transferate la forma legată de cel puțin 1 miliard de tone de azot, în timp ce cantitatea de azot legat în îngrășămintele minerale nu depășește 90 de milioane de tone pe an.
Organismele care fixează azotul pe rădăcinile plantelor sunt reprezentate de bacterii, mai puțin de ciuperci. Nodulele cu organisme de fixare a azotului se dezvoltă pe baza rădăcinilor reprezentanților familiei de leguminoase și a altor plante cu diverse accesorii sistematice. Randamentul azotului fixat pentru bacteriile de noduli, care trăiește pe rădăcinile legumelor, este adesea de 350 kg / ha pe an, i. E. aproximativ 100 de ori mai mare decât pentru organismele care fixează azotul liber.
Probabil cea mai importantă intervenție a omului în ciclul de substanțe din natură este fixarea industrială a azotului. Potrivit lui K. Delvich (1972), industria fixează anual azot la fel de mult cum a fost stabilită de organismele vii înainte de introducerea tehnologiei agricole moderne.
Circulația oxigenului. Fără îndoială, cele mai multe din atmosfera de oxigen are o origine biogen, doar o mică parte din ea a apărut ca rezultat al fotoliza (descompunerea apei în hidrogen și oxigen cu fascicul de energie). Rolul ființelor vii și al materiei organice în producerea dioxidului de carbon atmosferic este, de asemenea, indiscutabil. Se poate spune cu certitudine că viața care a apărut
Fig. 4. Evaluarea cantității de azot fix pierdut de biosferă și achiziționate în diverse procese (P.Dyuvino, M.Tang, 1968). Pe parcursul anului biosfera intră aproape 92 de milioane de tone de azot fix (bare non-hașurate), a revenit în atmosferă ca urmare a denitrificării de aproximativ 83 de milioane de tone (bare hașurate). „Dispărut“, aproximativ 9 milioane de tone, aparent depuse anual în biosferă în sol, ape subterane, lacuri, râuri și oceanul
pe Pământ, a condus treptat la apariția unei compoziții moderne a atmosferei, care este susținută de activitatea ființelor vii. În termeni cantitativi, oxigenul este componenta principală a materiei vii. Dacă luăm în considerare apa conținută în țesuturi, atunci, spre exemplu, corpul uman conține 62,8 # 37; oxigen și 19,4 # 37; carbon. Dacă luăm în considerare biosfera ca întreg, acest element este principalul dintre substanțele simple în comparație cu carbonul și hidrogenul.
Ciclul oxigenului este foarte complicat de capacitatea elementului de a forma numeroși compuși chimici reprezentați în diverse forme. Drept rezultat, un număr de epicicluri apar între litosferă și atmosferă sau între hidrosfere și cele două medii.
Oxigenul, conținut în atmosferă și numeroasele minerale de suprafață (calcitele sedimentare, minereurile de fier), are o origine biogenică. Marile depozite post-cambriene de oxizi de fier indică o activitate mare a organismelor primitive, care uneori legau tot oxigenul liber din hidroșfer în biomasa și metaboliții lor. Formarea în atmosferă a unui ecran de ozon capabil să amâne cele mai periculoase radiații ultraviolete a început din momentul în care concentrația de oxigen a atins aproximativ 1 # 37; conținutul său modern. După aceea organismele autotrofe, eucariotele au putut să crească în straturile superioare ale apei (unde fluxul solar a fost cel mai puternic), care a crescut rata de fotosinteză și, în consecință, producția de oxigen.
Consumul de oxigen atmosferic și înlocuirea acestuia cu producătorii primari este destul de rapidă. Se estimează că 2000 de ani sunt necesari pentru actualizarea completă a tuturor oxigenului atmosferic. Dar este nevoie de 2 milioane de ani pentru ca toate moleculele de apă ale hidrosferei să fie fotolizate și sintetizate recent de organisme vii. În ceea ce privește dioxidul de carbon atmosferic, ciclul său complet este foarte rapid, deoarece durează doar 300 de ani pentru ao relua complet. Cea mai mare parte a oxigenului generat în timpul erele geologice, nu rămâne în atmosferă, și a fost înregistrată în litosferă ca carbonați, sulfați, oxizi de fier, etc. Această masă este de 590 · 10 14 tone față de 39 · 10 14 tone de oxigen care circulă în biosferă sub formă de gaz sau sulfați dizolvați în apele oceanice și continentale.
Ciclul de sulf. Partea predominantă a ciclului acestui element este de natură sedimentară și are loc în sol și apă cu existența a numeroși compuși gazoși de sulf cum ar fi hidrogen sulfurat și dioxid de sulf.
Principala sursă de sulf, disponibilă creaturilor vii, este tot felul de sulfați. Solubilitate bună în apă a multor sulfați
facilitează accesul sulfului anorganic la ecosisteme. Sulfații absorbanți, plantele le restaurează și produc aminoacizi conținând sulf (metionină, cisteină, cistină).
Toate tipurile de reziduuri organice din biocenoză sunt descompuse de bacterii heterotrofice, care în cele din urmă formează hidrogen sulfurat din sulfoproteinele conținute în sol.
nămol negru, care apar în mod natural în partea de jos a unor mări (de exemplu, negru), lacuri, precum și într-o varietate de ape interioare corpurile de apă, după poluarea de către om, organisme serorazlagayuschimi bogate care operează în condiții anaerobe. Unele soiuri de bacterii, cum ar fi Beggiatoa, pot restabili hidrogenul sulfurat la sulful elementar. Cu toate acestea, există bacterii capabile să oxideze hidrogen sulfurat din nou la sulfați, ceea ce crește din nou alimentarea cu sulf producători disponibile.
Ultima fază a ciclului de sulf este complet sedimentară. Aceasta constă în precipitarea acestui element în condiții anaerobe în prezența fierului. Diferitele etape ale acestui proces, în special reversibile, permit în consecință utilizarea rezervelor de roci sedimentare.
Astfel, ultima fază a ciclului de sulf se termină prin acumularea lentă și treptată a acestuia în rocile sedimentare adânci.
Circulația fosforului. Acest element este unul dintre principalele componente ale materiei vii, în care este conținut într-o cantitate destul de mare.
În ecosistemele de apă, fosforul este adus de apa curgătoare. Râurile îmbogățesc continuu oceanele cu fosfați, ceea ce contribuie la dezvoltarea fitoplanctonului și a organismelor vii localizate la niveluri diferite de lanțuri alimentare de apă dulce sau marine
În toate ecosistemele acvatice, ca și cele continentale, fosforul se găsește în patru forme, respectiv insolubile sau solubile
Urmărirea toate conversia fosforului în nivelul biosferă, veți observa că tirajul nu este închisă (Figura 5) în ciclul ecosisteme de fosfor terestre are loc în cele mai bune condiții naturale, cu pierderi minime filtr (schelete petrificare de vertebrate pe teren - un fenomen rar, așa că influența sa asupra ciclul de fosfor nu este demn) în ocean, situația este departe de caz Acest lucru se datorează sedimentarea neîncetata a materiei organice, în particular bogat în resturi de fosfor de pește, fragmente de care, n e folosit în detritus alimentară și destructori, în mod constant se acumulează pe fosfor organic pe fundul mării depozitate în banda intertidale și în apele de mică adâncime pot
Fig. 5. Ciclul fosforului (F. Ramade, 1981)
pentru a fi returnate în circulație după mineralizare, dar acest lucru nu se aplică sedimentelor de pe fundul zonelor de adâncime, care ocupă 85 # 37; din suprafața totală a oceanelor. Fosfații depozitați la adâncimi mari ale mării sunt tăiați din biosferă și nu mai pot participa la ciclu. Desigur, după cum a remarcat VA. Kovda (1968), elementele circulației sedimentare biogeochemice nu se pot acumula până la infinit pe podeaua oceanului. Miscările tectonice promovează creșterea lentă a rocilor sedimentare acumulate la baza geosinclinelor la suprafață. Astfel, ciclul închis al elementelor sedimentare are o durată măsurată prin perioade geologice, adică zeci și sute de milioane de ani.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: