Круговорот веществ в природе

Введение

С первых этапов существования планеты Земля, непрерывно протекают разнообразные процессы взаимообмена энергией живых организмов и окружающей их среды. В этих процессах энергия претерпевает преобразования, переходя в другие формы, связывается и вновь рассеивается. То же самое происходит и с любым веществом, составляющим основу жизни. Каждое из них проходит через несколько инстанций, претерпевая множество изменений и в результате возвращается. Эти процессы позволяют дать определение процессам круговорота веществ в природе. Эти процессы позволяют отследить движение не только соединений, но и отдельных элементов.
Цель работы – изучить процесс круговорота веществ в природе.
Задачи:
- изучить литературу по теме работы;
- дать понятие круговорота веществ;
- охарактеризовать процессы круговорота веществ в природе.


1. Круговорот веществ в природе
Деятельность живых организмов сопровождает извлечение из неживой природы, которая их окружает, большого количества минеральных веществ. Когда живые организмы погибают, химические элементы, входящие в их состав, вновь попадают в окружающую среду. Таким образом происходит формирование биогенного круговорота веществ в природной среде, то есть вещества циркулируют между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами.
Круговорот воды. Под воздействием солнечной энергии, с поверхности водоемов испаряется вода, переносясь на большие расстояния посредством воздушных течений. В виде осадков она выпадает на поверхность суши, способствуя разрушению горных пород и переводя минералы, составляющие их в доступную для растений, животных и микроорганизмов форму. Размывая верхний слой почв, вода уходит в моря и океаны, унося растворенные химические соединения и взвешенные органические и неорганические частицы. Циркуляция воды между сушей и океаном является важнейшим звеном в поддержании жизни на Земле.
Растения принимают участие в круговороте воды двояким способом: они извлекают ее из почвы и испаряют в атмосферу; расщепляют часть воды внутри клеток при протекании процесса фотосинтеза. Водород при этом фиксируется в форме органических соединений, а кислород поступает в атмосферу Земли.
Животными вода потребляется с целью поддержания осмотического и солевого равновесия в организме, а также выделяется ими во внешнюю среду, как продукт обмена веществ.
Круговорот углерода. Углерод попадает в биосферу после фиксации его при протекании фотосинтеза. Количество углерода, которое связывается растениями за год, примерно равно 46 млрд. т. Частично он поступает в организмы животных, высвобождаясь при дыхательных процессах как СО2, поступающий снова в атмосферу. Помимо этого, углеродные запасы в атмосфере пополняются посредством работы вулканов и сжигания горючих ископаемых людьми. Несмотря на поглощение основной части углерода, поступающего в атмосферу, океаном или отложение его в виде карбонатов, идет процесс неуклонного повышения в воздухе концентрации СО2.
Круговорот азота. Азот является одним из основных биогенных элементов, он в огромном количестве содержится в атмосфере, составляя 80% общей массы составляющих ее газов. При этом, молекулярная его форма не может быть использована растениями или животными. Атмосферных азот переводится в доступную для использования живыми организмами форму, электрическими разрядами, в результате которых образуются оксиды азота, которые смешиваясь с водой дают азотистую и азотную кислоты, а также работа азотфиксирующих бактерий и синезеленых водорослей

. Одновременно с этим идет процесс образования аммиака, который переводится хемосинтезирующими бактериями в нитраты и нитриты. Нитраты наиболее хорошо усваиваются растениями. Биологическая фиксация азота составляет около 1 г/м2, а в плодородных областях может составить 20 г/м2.
Когда организм отмирает, гнилостными бактериями разлагается азотсодержащее соединение до аммиака. Частично он уходит в атмосферу, а частично восстанавливается посредством работы динитрифицирующих бактерий до молекулярного азота, при этом основная его масса окисляется до использующихся вновь нитритов и нитратов. Небольшое количество азотистых соединений оседает в виде глубоководных отложений и может на миллионы лет выключиться из круговорота. Такие потери компенсирует поступление азота в атмосферу в составе вулканических газов.
Круговорот серы. Сера является составляющим элементом белков, представляя собой жизненно важный элемент. В виде сульфидов – соединений с металлами, сера способа на суше в виде руд залегать на некоторой глубине, а также входить в состав глубоководных отложений. Растворимой формой, доступной для усвоения, эти соединения становятся после обработки их хемосинтезирующими бактериями, которые получают энергию при окислении восстановленных серных соединений. Результатом является образование сульфатов, используемых растениями. Глубоко залегающие сульфаты вовлечены другими группами микроорганизмов, способных восстанавливать сульфаты до сероводорода, в круговорот.
Круговорот фосфора. Резервуар фосфора – залежи горных пород, содержащие его соединения. В связи с вымыванием, фосфор попадает в речную систему и частично используется растительными организмами, а частично уносится в море, оседая в виде глубоководных отложений. Помимо этого, ежегодно в мире добывается 1 – 2 млн. т. пород, содержащих фосфор. Большая часть этого фосфора тоже вымывается и выходит из круговорота. В связи с выловом рыбы, частично фосфор возвращается на сушу в некотором объеме – примерно 60 тыс. т. элементарного фосфора в год.
Приведенные примеры демонстрируют значительную роль живых организмов в эволюции неживой природы. Их деятельность оказывает существенное влияние на формирование атмосферного состава и земной коры. Вернадский В.И. – выдающийся советский ученый, внес громадный вклад в понимание взаимосвязи неживой и живой природы. Им была выявлена геологическая роль живых организмов, и продемонстрировано влияние их деятельности на процесс преобразования минеральных оболочек планеты.
Другими словами, все живые организмы испытывают на себе влияние факторов окружающей неживой среды, и собственной деятельностью изменяют условия окружающей среды, то есть среды обитания. Это вызывает изменения структуры целого сообщества – биоценоза.
Выявлено, что азотом, фосфором и калием оказывается наиболее положительное влияние на урожайность культурных растений, что объясняет внесение именно этих элементов с удобрениями в наибольшем количестве, применяя их в сельскохозяйственных работах. Это вызвало накопление азота и фосфора в излишнем количестве, что ускорило процессы эвтрофизации озер в странах, где интенсивно иду земледельческие работы. Эвтрофизацией называют процесс обогащения водоемов питательными веществами. Она является естественным процессом в озерах, так как реками питательные вещества приносятся с окружающих дренажных площадей