Ciclul de substanțe în ecosisteme 1

1.4 Fosforul de circulație

ciclu 1.5 sulf

1.6 Ciclul apei

2. impactul uman asupra mediului

Spre deosebire de energie, care odată utilizat de organism este transformată în căldură și se pierde ecosistemul, substanțele care circulă în biosferă, care se numește ciclurile biogeochimice.

Dintre elementele de 90 de ciudat se găsesc în natură, aproximativ 40 sunt necesare pentru organismele vii. Cel mai important pentru ei și este necesar în cantități mari: carbon, hidrogen, oxigen, azot. Oxigenul intră în atmosferă ca rezultat al fotosintezei și este consumată în timpul respirației organismelor. Azotul este îndepărtat din atmosferă datorită activității bacteriilor fixatoare de azot și a revenit la alte bacterii ei.

elemente și substanțe Cicluri realizate datorită proceselor autoreglabile care implica toate componentele ecosistemului. Aceste procese sunt wasteless.

În natură, nimic nu este inutil sau dăunător, chiar și erupții vulcanice, există un avantaj, la fel ca gazele vulcanice intră elementele dorite în aer, cum ar fi azotul. Există o lege a circuitului mondial ciclu biogeochimic în biosferă, acționând în toate etapele sale de dezvoltare, precum și creșterea în general, izolarea ciclului biogeochimic în cursul succesiunii.

În evoluția biosferei este creșterea rolului componentei biologice în închiderea ciclului biogeochimic. rol și mai mare în ciclism biogeochimica omului are. Dar rolul său este realizată în direcția opusă. Un om încalcă ciclul stabilit de substanțe, iar acest lucru arată forța sa geologică, distructivă a biosferei astăzi.

Acesta din urmă este un rezultat al reducerii numărului de plante verzi în sine, dar, de asemenea, datorită faptului că praful și contaminanți din atmosferă reflectă razele care intră în atmosferă.

Ca rezultat al activității umane grad de închidere a ciclurilor biogeochimice scade. Deși este destul de mare (pentru diferite elemente și substanțe nu este același lucru), dar cu toate acestea nu este absolut și că prezintă un exemplu de apariție a atmosferei de oxigen. În caz contrar, ar fi fost imposibil de evoluție (cel mai înalt grad de închidere a ciclurilor biogeochimice observate în ecosistemele tropicale - cel mai vechi și mai conservatoare).

Astfel, ar trebui să vorbească nu despre schimbarea unei persoane care nu ar trebui să fie schimbat, ci mai degrabă impactul uman asupra ratei și direcția de schimbare și extinderea limitelor lor, încalcă acțiunea de regulă pentru a transforma natura. Acesta din urmă este formulat după cum urmează: în cursul exploatării sistemelor naturale nu poate depăși anumite limite, permițând ca aceste sisteme să mențină proprietățile de auto-reînnoire. Măsurile de încălcare atât în ​​sus și în jos conduce la rezultate negative.

De exemplu, un exces de îngrășământ este la fel de dăunătoare ca este un dezavantaj. Acest simț al proporției este pierdut de omul modern, crede că încă permis în biosferă. Speră să depășească provocările de mediu legate, în special, la dezvoltarea și punerea în funcțiune a ciclurilor închise.

Creat de om cicluri de conversie materiale se consideră de dorit să se aranjeze, astfel încât acestea au fost similare cu ciclurile naturale ale ciclului materiei. Apoi, s-ar rezolva simultan problemele de furnizarea de resurse de neînlocuit omenirii și problema protejării mediului împotriva poluării, pentru că acum doar 1-2% din greutatea resurselor naturale utilizate în produsul final.

Teoretic cicluri închise substanță de conversie posibilă. Cu toate acestea, restructurarea completă și definitivă a industriei pe baza ciclului de materie în natură nu este real. Cel puțin o încălcare temporară a unui ciclu tehnologic închis aproape inevitabil, de exemplu, atunci când se creează un material sintetic cu natura nouă, necunoscută a proprietăților. O astfel de substanță este testată inițial exhaustiv în practică, și numai atunci pot fi dezvoltate modalități de expansiune în vederea punerii în aplicare a componentelor în ciclul natural.

1. Circulația substanțelor din biosferă

Procesele de fotosinteza a materiei organice din componente anorganice continuă timp de milioane de ani, iar în acest timp elementele chimice au fost de a trece de la o formă la alta. Cu toate acestea, acest lucru nu se întâmplă din cauza circulației lor în biosferă.

Anual organisme fotosintetice metabolizeze aproximativ 350 miliarde. M. de dioxid de carbon eliberat în atmosferă la aproximativ 250 miliarde. M. Și oxigen despica 140 miliarde. M. de apă, formând un 230 miliarde. M. materiei organice (în ceea ce privește greutatea uscată).

Cantități uriașe de apă trec prin plante și alge în procesul de evaporare și funcția de transport. Aceasta conduce la faptul că apa a stratului de suprafață a oceanului este filtrat plancton timp de 40 de zile, iar restul apei oceanului - aproximativ un an.

Toată atmosfera de dioxid de carbon este actualizat de câteva sute de ani, și oxigen, timp de mai multe mii de ani.

Anual, în ciclul de fotosinteză a inclus 6 miliarde. Ie. Nitrogen, 210 miliarde. M. De fosfor și un mare număr de alte elemente (potasiu, sodiu, calciu, magneziu, sulf, fier etc.). existența acestor cicluri conferă o anumită stabilitate a ecosistemului. Există două principale de circulație: mare (geologice) și mici (biotici).

mare ciclu, care dureaza de milioane de ani, este faptul că rocile sunt distruse, iar produsele de alterare (inclusiv nutrienți solubili în apă) sunt transportate de fluxuri de apă în oceane, în cazul în care acestea formează un așternut mare și doar parțial întors în țara de ploaie .

schimbarea geotectonice, coborârea și ridicarea proceselor continente mișcarea pe fundul mării a mărilor și oceanelor în timp duce la faptul că aceste straturi sunt returnate la suprafață, iar procesul începe din nou.

Ciclul mic (o parte mare) are loc la nivelul ecosistemului și faptul că substanțele nutritive, apa si carbon sunt acumulate în materie de plante, este cheltuit pe construcția corpului și procesele vitale ale ambelor acestor plante și a altor organisme (cum ar fi animale în general) care mănâncă aceste plante (consuments). Produsele de descompunere a materiei organice prin acțiunea decomposers și microorganisme (bacterii, fungi, viermi) se descompun din nou la componente minerale disponibile pentru plante și le implică în esență fluxuri.

Circulația substanțelor chimice anorganice din mediu prin plante și animale organisme înapoi în mediu anorganic cu energie solară, energie chimica numita cicluri biogeochimice. În astfel de cicluri implicate aproape toate elementele chimice, și mai presus de toate cei care sunt implicați în construirea unei celule vii. Astfel, corpul uman constă dintr-un atom de oxigen (62,8%), carbon (19,37%), hidrogen (9,31%), azot (5,14%), calciu (1,38%), fosfor (0, 64%) și încă de aproximativ 30 de elemente.

Ciclul 1.1 Carbon

Cea mai mare parte a carbonaților acumulate pe fundul oceanului (10 m.) In roca cristalina (10 m.), Cărbune și petrol (10 m.) Și este implicat într-un ciclu de buclă mare. Link-ul principal al ciclului carbonului mare - relația de fotosinteză și respirație aerobă.

Alte ciclu legătură majoră ciclul carbonului reprezintă respirația anaerobă (fără oxigen), diferite tipuri de bacterii anaerobe transforma compușii organici în metan și alte substanțe (de exemplu, în ecosistemele umede în halde). În micul carbon implicat ciclu bucla conținut în țesuturile vegetale (aproximativ 10 m.) Și țesuturile animale (aproximativ 10 m.).

1.2 Circulația oxigenului

Cantitativ, principalul constituent al materiei vii este oxigen, din care ciclul este complicată de capacitatea sa de a se angaja în diferite reacții chimice, în principal, reacții de oxidare. Rezultatul este un set de cicluri locale care au loc între atmosferă, hidrosferă și litosferă. Oxigenul conținut în atmosferă și în mineralele de suprafață (sedimentară calcit, minereu de fier) ​​este de origine biogene și trebuie tratate ca un produs al fotosintezei.

Acest proces este opusul procesului consumului de oxigen în timpul respirației, care este însoțită de distrugerea moleculelor organice reacționând oxigen cu hidrogen (otscheplonnym din substrat) și sub formă de apă.

În unele privințe se aseamănă cu ciclul de oxigen inversă circulație a dioxidului de carbon. El are loc în principal între atmosferă și organismele vii. Consumul de oxigen atmosferic și rambursarea acesteia de către plante în timpul fotosintezei se realizează destul de repede. Calculele arată că pentru o renovare completă a tuturor oxigenul atmosferic necesar de aproape două mii de ani. Pe de altă parte, pentru a se asigura că toate moleculele de apă hidrosfera au fost supuse fotoliză și re-sintetizate de către organismele vii, trebuie să fie vechi de două milioane de ani. Cea mai mare parte a oxigenului generat în timpul erele geologice, nu rămâne în atmosferă și a fost fixat lithosphere sub formă de carbonați, sulfați, oxid de fier, iar greutatea sa este de 5,9 * 1016 t.

oxigen în masă care circulă în biosferă ca gaz sau sulfati, dizolvate în apele oceanice și continentale, de câteva ori mai mici decât (0,4 * 1016 r.). De notat că, pornind de la o anumită concentrație, oxigen este foarte toxic pentru celule și țesuturi (chiar și în organismele aerobe). Un organism viu anaerob nu poate suporta (a fost dovedit în secolul trecut Louis Pasteur), concentrația oxigenului atmosferic peste 1%.

Ciclul 1.3 Azot

Azotul gazos este rezultatul oxidării amoniacului format în timpul erupțiilor vulcanice, precum și extinderea biodeșeurilor:

4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O

Azotul gazos se alimentează continuu în atmosferă ca urmare a unor bacterii, în timp ce alte bacterii - clemele (inclusiv algele albastre-verzi) este absorbi în mod constant prin transformarea în nitrați. Nitratii anorganici sunt formate prin și în atmosferă, ca urmare a descărcărilor electrice în timpul furtunilor.

Majoritatea consumatorilor de azot activi - bacterii pe sistemul de rădăcină de leguminoase. Fiecare tip de instalație are propriile sale bacterii specifice care transformă azotul în nitrați. In timpul ciclului de viață al ionilor de azotat (NO3) și ioni de amoniu (NH4 +), plante absorbtivate de umiditate a solului, sunt transformate în proteine, acizi nucleici și așa mai departe. D.

genera în continuare deșeuri sub formă de organisme moarte, care sunt obiectele de activitate vitală a bacteriilor și a altor fungi, transformându-le în amoniac. Deci, există un nou ciclu de circulație. Există organisme capabile de a converti amoniac la nitrit și nitrat la azot gazos.

Activitatea biologică a organismelor suplimentate metode industriale de preparare a substanțelor azotate organice și anorganice, dintre care multe sunt utilizate ca îngrășăminte pentru a stimula creșterea plantelor și a productivității. Arderea combustibililor determină formarea de oxid de azot și apoi reacțiile:

4NO2 + 2H2O + O2 4HNO3

Ceea ce contribuie la ploi acide.

1.4 Fosforul de circulație

Fosforul - o componentă majoră a materiei vii și o parte a acizilor nucleici (ADN și ARN), membrane celulare, adenozin trifosfat (ATP) și adenozin difosfat (ADP), seu, oase si dinti. Circulația fosforului, precum și alte elemente nutritive, se face din cicluri mari și mici.

Ecosistemul oceanului este adus apă curgătoare de fosfor, care contribuie la dezvoltarea fitoplanctonului și a organismelor vii.

In sistemele terestre ciclu de fosfor are loc in vivo optimă cu un minim de pierderi.

Oceanul nu este cazul. Acest lucru se datorează sedimentare permanentă (sedimentare) a substanțelor organice. Depozitate pe fosfor organic superficial înapoi în ciclul.

Fosfații, amânate la mare adâncime nu participă la o mică circulație. Cu toate acestea, mișcările tectonice contribuie la ridicarea suprafeței sedimentelor. Astfel de fosfor se deplasează lent din zăcămintele de fosfați asupra sedimentele terestre și oceanice superficial pentru organismele vii și înapoi.

Luând în considerare amploarea ciclului de fosfor în biosferă într-o perioadă relativ scurtă, se poate concluziona că nu este complet închis. Rezervele de fosfor de pe pământ sunt mici. Prin urmare, a considerat că fosforul - principalul factor care limitează creșterea produselor primare ale biosferei. Chiar credea că fosforul - principalul regulator al tuturor celorlalte cicluri biogeochimice, este - cea mai slabă verigă în lanțul de viață care asigură existența omului.

interferența antropică cu ciclul de fosfor este după cum urmează:

1. Producerea de cantități mari de minereuri de fosfat pentru îngrășăminte minerale și detergenți reduce cantitatea de fosfor în circulație biotic;

2. deversării de ciorchinilor de câmp și plumb deșeuri municipale la o creștere a ionilor fosfat în rezervoare, la o creștere bruscă a plantelor acvatice și dezechilibru în ecosistemele acvatice.

ciclu 1.5 sulf

Din surse naturale de sulf în atmosferă sub formă de hidrogen sulfurat, dioxid de sulf și particulele de săruri sulfat.

Aproximativ o treime din compușii cu sulf și 99% din dioxidul de sulf - origine umană. Atmosfera de reacție are loc, conducând la precipitarea acidă:

1.6 Ciclul apei

Pe mecanismul ciclului hidrogeologic menționat mai sus - în secțiunea referitoare la descrierea caracteristicilor hidrosfera. Apa este lăsat pe uscat, și apoi consumate de infiltrație (sau infiltrare), evaporarea și scurgerile. Exfiltrație este deosebit de important pentru ecosistemele terestre, deoarece contribuie la alimentarea cu apă a solului. În procesul de infiltrare a apei pătrunde acvifere și râuri subterane. Evaporarea de la suprafața solului joacă, de asemenea, un rol important în regimul de apă al zonei, dar o cantitate semnificativă de apă plantele se emit frunzele lor. Și cantitatea de apă generate de plante, cu atât mai mult, cu atât mai bine acestea sunt furnizate cu ea. Plantele produc o tonă de material de cultură pentru a absorbi cel puțin 100 m. Apa.

rol major în ciclul apei pe continente joacă evapotranspirație (copaci și sol).

Ultima componentă a ciclului apei pe uscat - scurgerea. Șiroire și resursele subterane straturi furnizează fluxuri de alimentare apoase. Cu toate acestea, cu o scădere a densității de scurgere a vegetației devine o cauza majora a eroziunii solului.

După cum sa menționat deja, apa este implicată în ciclul biologic, ca sursă de oxigen și hidrogen. Cu toate acestea, fotoliză în fotosinteza joacă un rol esențial în ciclul.

2. impactul uman asupra mediului

Probleme ale populației și a resurselor biosferei este strâns legată de reacțiile mediului asupra impactului uman. condițiile de mediu echilibrat ecologic natural denumit în mod obișnuit ca de obicei.

Această stare, în care grupurile individuale organisme biosferă interacționează unele cu altele și cu mediu abiotic fără a perturba ciclurile de echilibru ale materiei și energiei fluxurilor într-o anumită perioadă geologică, datorită apariției proceselor normale în toate geospheres naturale.

procese naturale pot avea un caracter catastrofal, cum ar fi erupții vulcanice, cutremure, inundații, care, cu toate acestea, așa cum este „norma“ naturii. Acestea și alte procese naturale, treptat, rata geologically evoluează și în același timp de mii de ani (pentru o perioadă geologică) rămân în stare de echilibru cvasi-statice. Astfel quasistatically mici de curgere (biologică) și cicluri mari (geologice) substanțele și bilanțuri energetice sunt stabilite quasistatic între geospheres și spațiu care încorporează natura împreună. Cicluri de materie și energie în biosferă caracterizat parametrii cantitativi bine definite, care sunt cvasi-statice și specifice unei perioade geologice dat și suprafața pământului pentru fiecare element potrivit geografiei sale. De obicei, parametrii de bază ce caracterizează starea mediului, sunt următoarele:

E0 - energia stocată în sistem în momentul t0;

E - echilibrul energetic al sistemului de timp t, adică, în perioada de la t = t0 ...

W0 - alimentarea cu apă în sistem la momentul t0;