Движение на вещества в биосферата

Процесите на фотосинтеза на органични вещества от неорганични компоненти продължава в продължение на милиони години, а през това време химическите елементи бяха да се премине от една форма в друга. Все пак, това не се случи, защото на тяхната обращение в биосферата (Фигура 1).

Фиг.1. Движение на вещества в биосферата

Годишно около фотосинтезиращи организми метаболизма 350mlrd тона въглероден двуокис, изпускани в атмосферата около 250mlrd тона кислород и смила 140mlrd тона вода, образувайки T 230mlrd органично вещество (по отношение на сухо тегло).

Големи количества вода преминават през растения и водорасли в процеса на изпаряване и транспорт функция. Това води до факта, че водата на повърхностния слой на океана се филтрира планктон в продължение на 40 дни, а останалата част от водата на океана - около една година. Всички атмосферата на въглероден двуокис се актуализира на няколко стотин години и кислород в продължение на няколко хиляди години. Годишно в фотосинтеза цикъл включва голям брой елементи като калий, натрий, калций, магнезий, сяра, желязо и др Съществуването на тези цикли дава известна стабилност на екосистемата ..

Има два основни обращение: голям (геоложки) и малка (биотични).

Big цикъл, който трае милиони години, е, че скалите са разрушени, а продуктите от атмосферни влияния (включително водоразтворими хранителни вещества) се извършват при потоци води в океаните, където те образуват море легла и само частично се върнаха в земята на дъжд , Геотектонски промяна, спускане и процеси повишаване на морското дъно континенти движение на моретата и океаните с течение на времето води до факта, че тези слоеве се връщат към повърхността и процесът започва отново.

Малък цикъл (част голям) се появява на нивото на екосистемата и на факта, че хранителните вещества, вода и въглероден са натрупани в среда, растения, похарчени за изграждането на тялото и на жизнените процеси, като в рамките на тези растения и други организми (обикновено животно ), които се хранят тези растения (consuments). Продуктите на разлагане на органични вещества от действието на разлагащи и микроорганизми (бактерии, гъбички, червеи) отново се разлагат до минералните компоненти на разположение на растенията и да се включат в потока вещество.

Движение на неорганични химикали от околната среда чрез растителни и животински организми обратно в неорганична среда със слънчева енергия, и химическа енергия, наречена биогеохимичните цикли. В такива цикли участват почти всички химични елементи, както и най-вече онези, които участват в изграждането на живата клетка. По този начин, в човешкото тяло се състои от кислород (62,8%), въглерод (19.37%), водород (9,31%), азот (5,14%), калций (1.38%), фосфор (0, 64%) и все още около 30 елементи.

Продължителността на един цикъл на пожара може да се оцени на приблизително от времето, което би било необходимо, че цялата маса на материала може да доведе до момент, в света в определен процес (вж. Таблица. 1).

Време, достатъчно, за да завършите революция вещество

Голям (геоложки) въглероден цикъл може да бъде представен от схемата (фиг. 2).

Фиг. 2. Трансформация и използването на СО2 в природата

Biotic въглероден колоездене и е част от голям обръщение във връзка с жизнените функции на организми. Въглероден диоксид, или СО2. разположен в атмосферата (23.5 х 10 11т), или в разтворено състояние във вода е суровина за растителна фотосинтеза и въглерод в обработката органичен материал на живи същества, т.е. по време на фотосинтеза се превръща в захари, след това се превръща до протеини, липиди и т.н. Тези вещества са въглехидрати храна за животни и растения на земята, т.е. поставени на разположение на потребителите на различни нива, както и повече - разлагащи.

Когато дишането организми CO2 се връща в атмосферата. Определена част от натрупаната въглерода във формата на мъртва органична материя и става изкопаеми състояние. Когато настъпи смъртта, saprophagous и bioredutsenty два вида разлагат и минерализирани тела, образуващи мощност верига, след което въглеродът често влиза в кръвообращението под формата на въглероден диоксид ( "почва дишане").

Животните и saprophagous saprofaticheskie микроорганизми, живеещи в почвата, тя се превръща в натрупани остатъци в образуването на нови органични вещества, повече или по-малко дебел слой от кафяви или черни маси - хумус.

Понякога поради липса на въздух или висока киселинност верига е непълно или кратко, т.е. органичните остатъци се натрупват под формата на торф, образувайки торфени блата. В някои торфени блата слой мощност достига 20 m или повече. Ето и окачен естествени (биологични) цикъл. Депозити на въглища или торф - процеса на фотосинтезата при растенията продукт от минали геологични епохи.

Въпреки това, слънчева енергия, акумулирана в изкопаемо гориво, лицето, освобождава интензивно изгаряне на горивото, на CO2, отделян в атмосферата.

По-голямата част от въглерода, натрупани в биосферата океан етаж утайки карбонат (варовик и корали): 1.3 10 16 т, кристални скали - 1.0 10 16 тона на въглища и нефт - 3,4 10 15 Т е .. този въглерод е замесен в бавен геоложки цикъл. Животът на Земята и атмосфера на газ се поддържа баланса на размера на въглерода, съдържащ се в растението (5 · 10 11 тона) и животните (5 х 10 9 м) тъканите (Таблица 2).

В момента, обаче, лицето бързо се затваря цикълът на вещества, включително въглерод. Например, смята се, че общата биомаса на всички домашни любимци надхвърля биомасата на всички диви сухоземни животни. Square реколта по-близо до райони с естествена biogeocenosis, а много от културното екосистемата на растения в естествената им ефективност далеч по-добър.

Атмосферата се забави около половината от общия CO2 "човешки". останалата част се абсорбира от океаните. Смята се, че екосистеми (земни) асимилират около 12% СО2. общото време на неговия превод - 8 години.

натрупване на СО2 в атмосферата по света сега са свързани с така наречените "парниковия ефект" (това също допринася за натрупване на СН4. SFCl2. В N2 О). Въглероден диоксид не поглъща видими и почти UV област на слънчевата радиация и от друга страна, инфрачервеното излъчване от земята в атмосферата на СО2 абсорбира, не преминава в пространството.

Запазване на топлина в близост до земната повърхност - процесът е много важна за живота на Земята, или средната температура ще бъде 33 ° C по-ниска от съществуващата. Но перспективите за бързо повишаване на тон C на Земята е много опасно, тъй като те водят до увеличаване на морското равнище. Мнозина смятат дългосрочния климатичните характеристики на топлина през 1988 г. в Северното полукълбо, последствията от "парников ефект".

Кислородът е най-разпространеният елемент на Земята. Морската вода съдържа 85,82% кислород във въздуха, 23.15% по тегло или 20.93% от обема, както и в кората на 47.2% тегловни. Тази концентрация на кислород в атмосферата се поддържа постоянна чрез процеса на фотосинтеза. В този процес, зелените растения под действието на слънчевата светлина превърнати до въглероден диоксид и вода и кислород в въглехидрати.

Начало кислород маса е в свързано състояние; количеството на молекулен кислород в атмосферата е само 0.01% от общото съдържание на кислород в земната кора. В живота, естеството на кислород е от първостепенно значение. Кислородът и неговите съединения са необходими за поддържане на живота. Те играят важна роля в обмяната на веществата и дишането процеси. Кислородът е част от белтъчини, мазнини, въглехидрати, от които "построени" организми. В човешкото тяло, например, съдържа около 65% кислород.

Повечето от организмите придобиват енергия, необходима за изпълнение на техните жизнени функции се дължи на окислението на различни вещества с помощта на кислород. Намаляването на кислород в атмосферата в резултат на дишането процеси на гниене и горене компенсира кислород освободен по време на фотосинтеза. Обезлесяването, ерозия на почвата, различни минни изработки на повърхността намаляване на общия дял на фотосинтеза и намаляване колоездене големи площи. В същото време, мощен източник

Получаване на кислород е очевидно фотохимично разграждане на водна пара в горната част на атмосферата под въздействието на ултравиолетови лъчи на слънцето. Така, в естеството на кислород се осъществява непрекъснато велосипед подкрепа постоянството Извън състав (Фигура 3).

Освен описаните по-горе циркулацията на кислород в несвързаната формата на този елемент прави основен цикъл, водата въвеждане на състава. Circulation вода (H2O) е изпаряването на вода от повърхността на земята и морето, прехвърляне на своите въздушни маси и ветрове, кондензиране на парите, последвано от утаяване като дъжд дъжд, сняг, градушка, мъгла.

Фиг. 3. циркулация на кислород

Азотът е елемент, необходимо за съществуването на животни и растения, е включен в състава на протеини, аминокиселини, нуклеинови киселини, хлорофил, хем и др. Във връзка с това, значителен брой на свързания азот, съдържаща се в живите организми "мъртва органична материя" и прахови частици морета и океани.

Въпреки най-голяма сложност, азотния цикъл се извършва бързо и гладко. Въздухът, съдържащ 78% азот и едновременно служи като голяма система предпазен клапан съд и. Той непрекъснато и в различни форми на азот се храни на цикъла.

азотен цикъл е както следва. Основната му роля е, че тя е част от жизненоважните структури на тялото - протеин аминокиселини и нуклеинови киселини. В живите организми, съдържащи около 3% от активното фонд азот. Растения консумират 1% азот; по време на своя цикъл от 100 години.

От производство на растенията се прехвърлят в азот-съдържащо съединение на потребителя, който след разцепване от аминния азот от органични съединения, освободени под формата на амоняк или урея и карбамид след това също се превръща в амоняк (поради хидролиза).

Впоследствие нитрати способен усвояват от корените на растенията са оформени в окисляването на амоняк (нитрификация). Част от нитрити и нитрати в процеса на денитрификация се редуцира до влизане в атмосфера на молекулярен азот. Всички тези химични трансформации са възможни в резултат на жизнената дейност на почвата микроорганизми. Тези невероятни бактерии - азотни брави - могат да използват енергията на дъха си за прякото усвояване на азота и синтезира протеини. По този начин годишно въвежда в почвата около 25 кг азот на 1 хектар.

Но най-ефективните бактериите живеят в симбиоза с бобовите растения в коленцата, които се развиват върху корените на растенията. В присъствието на молибден, който служи като катализатор и специфичната форма на хемоглобин (уникалния случай на растения), тези бактерии (Rhizobium) асимилират огромното количество азот. Създадена (свързан), азот преминава непрекъснато в ризосферната (на почвата), когато възлите счупят. Но по-азот влиза в надземната част на растението. Благодарение на този изключително бобови растения са богати на протеини и силно питателна за тревопасните животни. натрупаната Годишен наличност по този начин в култури детелина и люцерна е 150-140 кг / ха.

Отделно от бобови растения такива бактерии, живеещи на листата на растенията (в тропиците) от семейството Rublaceae и актиномицети - на елхови корени, фиксира азот. Във водна среда - синя водорасли.

По този начин, азот от различни източници се подава към корените под формата на нитрат, се абсорбира от корените и листата се трансформират в синтеза на протеини. Протеините са в основата на азот хранене на животни и храни от някои бактерии (паразити). Организми разпадащи органична материя след смъртта, изчислена от органични азотни съединения, в минерала. Всяка група bioredutsentov специализирана в която и да е връзка в този процес. Верига завършва активност aminoobrazuyuschih организми, които амоняк (NH3), които допълнително се включва в цикъла нитрификация: Nitrosomonas го окислява до нитрити и Nitrobarter окислява нитрит до нитрат.

От друга страна, denitrifiers-бактерии разлагат нитрати, свободен N2. който се изпарява в атмосферата. Но този процес е много опасно, защото се разлага около 20% от общия азот, и то само в почви, много наторяват с тор (около 50-60 кг N ха 1). Обща схема азотен цикъл е показан на risunke4.

Фигура 4. Схема азотен цикъл.

Важно е да се учат и да следи цикъла азот, особено в човека биоценоза, защото една малка бъг във всяка част на цикъла може да доведе до сериозни последици: силно химическо замърсяване на почвите, еутрофикацията и замърсяването на продукти на разлагането на мъртва органична материя (амоняк, амини и др. ), високо съдържание на разтворими азотни съединения в питейна вода.

Цикълът на азот е в процес на силно влияние от човека.

Първо, потокът на азотни оксиди в атмосферата чрез изгаряне на гориво в ТЕЦ, транспорт, растения ( "лисича опашка"). В промишлените зони, концентрацията им във въздуха става много опасно. Под влияние на радиация, реакции на органичен (въглеводород) с азотни оксиди да образуват силно токсични и канцерогенни съединения. И също така да възникне киселина дъжд - явление, което се наблюдава при рН понижаване на дъжд и сняг поради оксиди замърсяването на въздуха киселина (например, азотни оксиди). Химията на това явление е както следва. За изгарянето на изкопаеми горива в двигатели и котли с вътрешно горене са снабдени с въздух или смес от гориво и въздух. Почти 4/5 въздух се състои от азотен газ и 1/5 - от кислород. При високи температури, генерирани вътре в оборудването неизбежно възниква реакция на азот с кислород и азотен оксид се образува:

Тази реакция е ендотермична и случва ин виво от заустванията мълнии, но също придружава други подобни магнитни ефекти върху атмосферата. Днес хора в резултат на неговата активност значително увеличава натрупването на азот (II) оксид на планетата. Азотният оксид (II) лесно се окислява до азотен оксид (IV) имат при нормални условия:

След това азотния оксид реагира с атмосферно вода до образуване на киселини:

образува азотна и азотиста киселина. капчици атмосферни водни, тези киселини са дисоциирани да образува, съответно, нитрати и нитрити йони и йони попадат киселина дъжд в почвата.

Второ, масово производство на азотен тор (амониев нитрат) и тяхното използване води до прекомерно натрупване на нитрати. Азот се подава към областта като тор, се губи поради извличане и денитрификация.

И накрая, изхвърлянето на отпадъчни води, недостатъчност санитарни стандарти (куче ходене, неконтролираното изхвърляне на органични отпадъци, лошо функциониране на канализационни системи и др.) Да доведе до повишаване на нивото на биологично замърсяване. В резултат на почвата е замърсена с амоняк, амониеви соли, карбамид, индол, меркаптани и други органични продукти на разпадане. Почвата се образува допълнително количество амоняк, който след това се обработва от бактерии нитрат.