Раздел 1. Тема №4

Биологический и геологический круговорот веществ в биосфере

s  Солнечная энергия обеспечивает на земле два круговорота веществ - геологический (круговорот твердого вещества и воды), или большой и малый (биотический) биологический круговорот веществ в твердой, жидкой и газообразных фазах, происходящей при участии живых организмов.

s  Большой геологический круговорот происходит в течение сотни или миллионов лет. Он заключается в следующем: горные породы подвергаются разрушению, выветриванию и в конечном итоге смываются потоками воды в Мировой океан. Здесь они откладываются на дне, образуя осадочные породы, и лишь частично возвращаются на сушу с

организмами, извлеченными из воды человеком или другими животными. Установлено, что в Мировой океан поверхности континентов в среднем снимается слой толщиной около 0,08мм.

s  Геологический круговорот наиболее четко

проявляется в круговороте воды и циркуляции атмосферы.

s  Глобальный круговорот воды самый значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорота на Земле. За год в него втекается все 0,04% массы гидросферы, но это соответствует 16,5млн.м3 воды за секунду и более 40 млрд.лет солнечной энергии. Речной сток составляет только 7%

глобального гидрологического цикла.

s  Круговорот воды, особенно поверхностный, и подземный сток на суше определяют гидрогенную миграцию веществ, которая помимо переноса состоит из множества процессов растворения, ионного обмена, окислительно - восстановительных реакций, кристаллизации, осаждения и т.д.

s  Малый биологический круговорот является частью большого. Скорость протекания процессов здесь значительно выше. В единый биологический круговорот вовлечены все виды живых организмов, населяющих планету.

s  Если рассматривать этот круговорот как единую замкнутую цепь, то любые растения, животные и микроорганизмы составляют отдельные звенья этой цепи.

s  Связь отдельных звеньев выражаются в том, что вещество и энергия приобретенные каждым предшествующим звеном, далее потребляется и перерабатывается в последующем звене. Это происходит до тех пор, пока остатки вещества не возвращаются к исходному звену.

Круговорот углерода

s  На суше он начинается с фиксации углекислого газа растениями в процессе фотосинтеза.

s  Далее из углекислого газа и воды образуются углеводы и высвобождается кислород. При этом углерод частично

выделяется во время дыхания растений в составе углекислого газа

s  Фиксированный в растении углерод в некоторой степени

потребляется животными. Животные при дыхании также выделяют углекислый газ.

s  Отжившие животные и растения разлагаются, в результате

чего углерод мертвого органического вещества окисляется до углекислого газа и снова попадает в атмосферу.

s  Подобный круговорот углерода совершается и в океане.

Круговорот кислорода

s  В отличии от углерода и азота резервуары доступного для биоты кислорода по сравнению с его потоками огромны. Поэтому отпадает проблема глобального дефицита СЬ и замкнутости его круговорота. Биотический круговорот кислорода составляет 160 Гт/год, а общее

количество в пределах экосферы - порядка 1014 т.

s  Кислород на земле - первый по распространенности элемент: его содержание (в весовых процентах) в атмосфере - 23,1; в экосфере (в

составе сухой органике) — 44,8; в литосфере - 47,2; в гидросфере (в составе воды) -86,9. Однако для водных организмов нужен растворенный в воде кислород. Его среднее содержание в фотическом

слое гидросферы составляет 4,5 мг/л и претерпевает значительные колебания.

s  Содержание кислорода в атмосфере во много раз больше - 288 мг/л и

на протяжении длительной геологической эпохи постоянно. Наземные животные довольно чувствительны к отклонениям от этого уровня. Некоторый дефицит кислорода для животных и человека возникает

только в высокогорье, в зонах интенсивного потребления и в искусственных устройствах.

КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

s  Вода – необходимое вещество в составе любых живых организмов. Также как и биогенные элементы, вода в биосфере находится в процессе постоянной циркуляции. Круговорот воды происходит по следующей схеме

s  Вода испаряется в атмосферу с водных поверхностей, из почвы, путем транспирации ( испарения с поверхности листьев растений). Поднимаясь в атмосферу и охлаждаясь, водный пар конденсируется, образуя атмосферную влагу, которая переносится воздушными массами и выпадает вновь на Землю в виде дождя, града и снега. Таким образом, в процессе круговорота вода может переходить из одного состояния в другое.