8. Воздействие разложения органических веществ на состав атмосферы.
Существенно на уровне почвенного и грунтового воздуха, в небольшой мере – на уровне приземных слоёв атмосферы. Обогащение СО2 и Н2О, иногда метаном (СН4) и другими газами.
9. Почвообразование.
Вопрос 2. Малый и большой геохимические циклы. Их структура и взаимообусловленность.
Геохимический цикл - совокупность последовательно происходящих геохимических процессов, в которых элементы после ряда миграций возвращаются в исходное состояние. Впервые термин «Геохимический цикл» был предложен 1922г. А. Е. Ферсманом.
Атмосферный азот является очень инертным веществом. Вовлечение его в биологическую систему (“фиксация азота”) в природных условиях проводится сине-зелёными водорослями и некоторыми азотфиксирующими бактериями в почвах. Условно круговорот азота в природе может быть записан следующими схемами
N2 2N; (фиксация)
2N + 3H2 2NH3.
Синтезированный в указанных условиях аммиак подвергается в природе двухступенчатой нитрификации бактериями
2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O;
2HNO2 + O2 = 2HNO3.
Полученный нитрат-ион используется при построении аминокислот, нуклеиновых кислот и других органических соединений. При гибели организмов другие типы бактерий и, в том числе, бактерии-денитрификаторы преобразуют связанный в организмах азот в молекулярный азот.
Азотный цикл показывает, каким образом атмосферный азот преобразуется в полезные соединения, которые претерпевают дальнейшие превращения. В конце концов, элемент возвращается в атмосферу.
Атмосферный азот аммиак удобрения: соли аммония и нитраты
Растения перегной
Животные и люди Соли аммония
Нитраты в почве
Рисунок 3. Большой геохимический цикл.
Большой геохимический цикл объединяет в единый циклический процесс многочисленные процессы миграции и дифференциации химических элементов в земной поверхности. Развитие земной коры происходит по циклоидальному пути. Как видно из рисунка, циклы не замыкаются, каждый новый цикл начинается с веществами и состояниями, являющимися результатом предыдущего цикла, внёсшего изменения в систему. Углерод и водород биосферы, входящие в состав СО2 и Н2О, в каждом цикле “захватывают” значительное количество солнечной энергии. Возможно, не только углерод и водород являются геохимическими аккумуляторами солнечной энергии.
Вопрос 3. Биогенная аккумуляция химических элементов.
Растения состоят не только из углевода, кислорода и водорода, но также из азота, фосфора, калия, кальция и некоторых других элементов, которые они получают из почвенных вод. В природе эти элементы входят в состав растворимых минеральных соединений, содержащихся в почвах. Попадая в растения, они входят в состав сложных, богатых энергией органических соединений (например, азот и сера - в белки, фосфор - в нуклеопротеиды). Этот процесс называется биогенной аккумуляцией минеральных соединений. Благодаря этой аккумуляции элементы переходят в менее подвижное состояние.
Геохимическая сущность почвообразования заключается в разложении органических веществ микроорганизмами. Разлагая остатки растений и животных, микроорганизмы поставляют в почвенные растворы углекислый газ, органические кислоты и другие, химически высокоактивные соединения. Чем больше разлагается органического вещества, тем богаче почва химически работоспособной энергией.
Поглощение химических элементов корнями происходит из всей массы почвы, в том числе и из горизонтов, в которых располагаются наиболее тонкие и разветвленные корни. Поэтому после минерализации остатков растений в верхнем горизонте почв аккумулируются те элементы, коэффициент биологического поглощения которых превышает единицу. Таким образом, растение как своеобразный насос перекачивает химические элементы из нижних горизонтов почвы в верхние. Накапливая биогенным путем фосфор, сера, кальций и другие жизненно важные элементы, растения улучшают условия своего существования и создают наиболее благоприятную для себя среду.
Наряду с биогенной аккумуляцией, направленной снизу вверх в элювиальных почвах, наблюдается и нисходящая миграция водных растворов. Поэтому реальное распределение элементов в почвах водоразделов и склонов определяется не только биогенной аккумуляцией, но и выщелачиванием.
В подзолистых, черноземных и других почвах биогенная аккумуляция и выщелачивание протекают с различной интенсивностью. В верхней части почвы может преобладать или концентрация элементов, или вынос. В результате почва расчленяется на горизонты с особыми физико-химическими условиями. Самой характерной особенностью большинства почв является именно биогенная аккумуляция и поэтому почву можно определить как верхний горизонт литосферы, в котором развита биогенная аккумуляция элементов, обязанная деятельности организмов.