Материал: 1679

обусловлено большей подвижностью воздушных масс и большей скоростью обмена веществ в атмосфере.

2. Осадочные циклы с резервным фондом в литосфере (в основном в

иперейти в более глубокие отложения, недоступные живым организмам.

Вотличие от резервного обменный фонд представляет собой сравнительно небольшое количество вещества, для которого характерен быстрый обмен между живыми организмами и окружающей средой. В обменном фонде находятся в основном биогенные элементы, входящие в состав живых организмов.

Круговороты веществ, находящихся в обменном фонде, обеспечиваются живыми организмами, или живым веществом, по определению В.И. Вернадского. Он выделил пять функций живого вещества, обеспечивающих его вовлечение в малый круговорот:

1) газовая функция – образование различных газов при разложении органического вещества; именно таким путем образованы основные газы современной атмосферы;

2) концентрационная функция – заключается в том, что живые организмы накапливают (концентрируют) в своих телах многие химические элементы (углерод, кальций, водоросли − кремний и йод, позвоночные – фосфор);

3) окислительно-восстановительная функция – изменение степени окисления организмов и переход их из одной формы в другую;

4)биохимическая функция – увеличение количества живого вещества

иперемещение его по планете;

5) биогеохимическая деятельность человека – изменяет круговороты большинства элементов.

Круговороты веществ являются обязательным условием саморегуляции природных экосистем. Чем лучше организованы круговороты химических элементов в системе, тем она стабильнее. Стабильные экосистемы обладают способностью поглощать элементы из окружающей среды и сохранять их в обменном фонде.

Основным источником энергии для осуществления круговоротов всех элементов служит Солнце. Каждый элемент движется в биосфере по своему особому пути, но круговороты всех веществ взаимосвязаны и часто пересекаются. Круговорот веществ на Земле связан с космическим круговоротом. Образующиеся на Земле легкие газы (водород, гелий) попадают в космическое пространство. С другой стороны, из космоса с космической пылью, метеоритами, солнечным ветром на Землю поступает большое количество химических элементов.

В настоящее время человек оказывает сильное влияние на круговороты многих элементов. При добыче природных ресурсов истощаются резервные фонды элементов в литосфере. При этом большая часть вещества выходит из круговорота. В результате деятельности человека круговороты многих элементов теряют цикличность, что ведет к снижению устойчивости всей биосферы в целом. Сам человек, являясь компонентом биосферы, также ощущает негативное последствие своей деятельности: в одних местах возникает нехватка природных ресурсов, а в других – избыток продуктов их переработки, ведущий к загрязнению среды.

Одной из основных задач охраны природы является возвращение веществ в круговорот и возвращение цикличности природным процессам.

2.2.Биогеохимические циклы биогенных элементов

ивоздействие на них человека

Биогенными элементами, то есть элементами, играющими важную роль в жизнедеятельности практически всех живых организмов, являются азот, кислород, углерод, фосфор, сера и некоторые другие.

Круговороты азота, кислорода и углерода имеют резервные фонды в атмосфере (круговороты газообразных веществ). Круговороты фосфора и серы относятся к осадочным циклам.

2.2.1.Биогеохимический цикл азота

Азот является основным газом атмосферы, где его объемная доля составляет 78 %. Биосферный круговорот азота хорошо отрегулирован и носит замедленный характер.

Большинство живых организмов может использовать азот только в виде сложных соединений с другими элементами. Азот входит в состав белков и других важных органических соединений, составляющих живые клетки.

Перевод азота из одних неорганических соединений (оксидов азота, аммиака, нитратов, нитритов, солей аммония) в другие происходит при

органических соединений азота образуются неорганические вещества. Важную роль в этом процессе играют аммонифицирующие бактерии, которые получают необходимую им энергию в процессе восстановления органических азотсодержащих веществ до аммиака и солей аммония.

Обитающие в почве нитратные и нитритные бактерии осуществляют сложный процесс нитрификации, включающий ряд последовательных реакций преобразования ионов аммония (NH4+) до нитрат-ионов (NO3−), которые могут опять использоваться растениями-продуцентами. Таким образом, почвенные бактерии, продуценты и консументы образуют малый (биологический) круговорот азота – важную часть его биогеохимического цикла.

В почве также происходит процесс денитрификации: под действием денитрифицирующих бактерий из растворимых соединений азота образуются газообразные вещества – происходит возвращение азота в атмосферу.

Определенное количество азота на сотни тысяч лет выключается из круговорота, переходя в глубинные отложения литосферы. Эти потери отчасти компенсируются поступлением азота в атмосферу с вулканическими газами при извержении вулканов. Газообразные соединения азота выделяются также при сжигании каменного угля, торфа, при горении различных органических веществ.

Человек оказывает существенное влияние на перемещение азота в биосфере. В результате деятельности человека в растворимые соединения азота (нитраты, нитриты, соли аммония) переводится азота на 60 % больше, чем в процессе жизнедеятельности всех других организмов. Но, благодаря большому резервному фонду в атмосфере, недостаток азота быстро восполняется за счет перемещения газообразных веществ. Поэтому круговорот азота в настоящее время сохраняет цикличность и относится к числу наиболее отлаженных природных круговоротов.

2.2.2. Биогеохимический цикл кислорода

Круговорот кислорода играет важную роль в функционировании всей биосферы. Наличие свободного кислорода является обязательным условием жизнедеятельности большинства живых организмов. С другой стороны, живые организмы обуславливают появление кислорода в атмосфере. В биосфере кислород вступает во множество химических реакций и входит в состав тканей всех живых организмов.

На рис.9 приведена схема круговорота кислорода в атмосфере. Содержание кислорода в атмосфере относительно постоянно и

составляет около 23 %. В верхних слоях атмосферы под действием жесткого ультрафиолетового излучения образуется озон (О3). На образо-