28. Круговорот азота в природе.

Азот — одно из самых распространенных веществ в биосфере. 80% воздуха состоит из этого элемента. Основная часть атмосферного азота находится в свободной форме, при которой два атома азота соединены вместе, образуя молекулу азота — N₂. Из-за того, что связи между двумя атомами очень прочные, живые организмы не способны напрямую использовать молекулярный азот — его сначала необходимо перевести в «связанное» состояние. В процессе связывания молекулы азота расщепляются, давая возможность отдельным атомам азота участвовать в химических реакциях с другими атомами, например с кислородом. Связь между атомами азота и другими атомами достаточно слабая, что позволяет живым организмам усваивать атомы азота. Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH₃) или ионов аммония (NH₄⁺). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO₃^–). Поступая в растения, этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности денитрифицирующих бактерий. Главный поставщик связанного азота в природе — бактерии. Самые известные бактерии, связывающие азот, находятся в клубеньках бобовых растений. Некоторое количество азота переводится в связанное состояние во время грозы. В ходе человеческой деятельности происходит связывание азота и перенос его в биосферу (например, засевание полей бобовыми культурами). Но больше всего связанного азота человек производит в виде минеральных удобрений. Каждая экосистема способна усвоить определенное количество азота. При насыщении экосистемы азот начнет вымываться в реки. Эвтрофикация (загрязнение водоемов водорослями) озер — экологическая проблема, связанная с азотом.

29. Круговорот серы и фосфора.

Круговорот фосфора. Фосфор – один из основных компонентов (в виде и ) живого вещества и входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), клеточных мембран, аденозинтрифосфата (АТФ) и аденозиндифосфата (АДФ), жиров. Круговорот фосфора совершается по большому и малому циклам. Запасы фосфора, доступные живым существам, полностью сосредоточены в литосфере. Основные источники неорганического фосфора – изверженные или осадочные породы. В земной коре содержание фосфора не превышает 1%, что лимитирует продуктивность экосистем. Из пород земной коры неорганический фосфор вовлекается в циркуляцию континентальными водами. Он поглощается растениями, которые при его участии синтезируют различные органические соединения и таким образом включаются в трофические цепи. Затем органические фосфаты вместе отходами и выделениями живых существ возвращаются в землю, где снова подвергаются воздействию микроорганизмов и превращаются в минеральные формы, употребляемые зелёными растениями. В экосистеме океана фосфор приносится текучими водами, что способствует развитию фитопланктона и живых организмов. В наземных системах круговорот фосфора проходит в оптимальных естественных условиях с минимумом потерь. В океане осевший на небольшой глубине органический фосфор возвращается в круговорот. Фосфаты, отложенные на больших морских глубинах не участвуют в малом круговороте. Однако тектонические движения способствуют подъёму осадочных пород к поверхности. Фосфор медленно перемещается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океанических осадков к живым организмам и обратно. Круговорот фосфора полностью не замкнут. Запасы фосфора на земле малы. Фосфор – главный регулятор всех других биогеохимических циклов. Антропогенное влияние на круговорот фосфора состоит в следующем: 1. добыча больших количеств фосфатных руд для минеральных удобрений и моющих средств приводит к уменьшению количества фосфора в биотическом круговороте; 2. стоки приводят к увеличению фосфат-ионов в водоёмах, к резкому росту водных растений и нарушению равновесия в водных экосистемах.

Круговорот серы.

Обширный резервный фонд серы находится в почве и отложениях и мень­ший — в атмосфере. Ключевую роль в быстро обменивающемся фонде играют специализированные микроорга­низмы, каждый из которых выполняет определенную реакцию окисления или восстанов­ления. Сульфат (SO4) — основная доступная форма серы, которая восстанавливается автотрофами и включается в белки (сера входит в состав ряда аминокислот). Сера реже бывает фактором, лимитирующим рост растений и жи­вотных. Круговорот серы является ключевым в общем процессе продукции и разло­жения биомассы. Когда в осадках образуются сульфиды железа, фосфор из нерастворимой переводится в растворимую форму и становится до­ступным для организмов.