Основные процессы, субстраты и продукты:
1. Выветривание фосфорсодержащих минералов
● Процесс: физическое и химическое разрушение горных пород с высвобождением фосфатов.
● Субстрат: апатиты и другие фосфорсодержащие минералы ● Продукт: неорганические фосфаты (PO ³ )
● Участие организмов: косвенно, через корневые выделения растений и микроорганизмов
2. Ассимиляция (усвоение)
● Процесс: поглощение фосфатов из почвы или воды живыми организмами. ● Субстрат: неорганический фосфат (PO ³ )
● Продукт: органические соединения фосфора — АТФ, ДНК, РНК,
фосфолипиды ● Организмы: растения, водоросли (первичные продуценты), далее —
потребители
3. Трофические связи (передача фосфора по пищевой цепи)
● Процесс: переход органического фосфора от одного организма к другому через пищевые цепи.
● Субстрат: органические соединения фосфора в организме жертвы ● Продукт: те же соединения в организме хищника/потребителя
● Организмы: все живые существа (гетеротрофы)
4. Минерализация (разложение органического фосфора)
● Процесс: разложение мертвых организмов с возвращением фосфора в неорганическую форму.
● Субстрат: органические фосфорные соединения ● Продукт: неорганический фосфат (PO ³ )
● Организмы: сапротрофы — бактерии, грибы, детритофаги
5. Осаждение и седиментация
● Процесс: вымывание фосфатов из почвы в водоемы, где они оседают в осадочные породы.
● Субстрат: растворённые фосфаты ● Продукт: нерастворимые соединения фосфора в иле
● Организмы: участвуют опосредованно (через экскременты, отмершие тела)
12. Биотический круговорот кальция. Основные процессы, субстраты, продукты.
Биотический круговорот кальция — это часть общего круговорота кальция в
природе, включающая его перемещение через живые организмы. В отличие от углерода или азота, кальций не участвует в газообразных формах, а циркулирует в основном в литосфере, гидросфере и биосфере.
Основные процессы, субстраты и продукты:
1. Выветривание пород (поступление кальция в почву и воду)
•Процесс: разрушение известняков и других кальцийсодержащих пород.
•Субстрат: кальцит (CaCO ), доломит, гипс
•Продукт: ионы кальция (Ca² )
•Участники: абиотический процесс, но может усиливаться органическими кислотами от корней растений
2. Ассимиляция организмами
•Процесс: поглощение кальция из почвы растениями, а из воды — водорослями
иживотными.
•Субстрат: ионы кальция (Ca² )
•Продукт: биологически важные соединения — клеточные стенки, хлоропласты у растений; у животных — кости, раковины, панцири
•Организмы: растения, моллюски, кораллы, позвоночные животные
3. Трофическая передача
•Процесс: передача кальция по пищевой цепи — от растений к травоядным, затем к хищникам.
•Субстрат: кальций в органических структурах
•Продукт: тот же кальций, усвоенный потребителем
•Организмы: все уровни пищевой цепи
4. Минерализация (разложение органических остатков)
• Процесс: разложение останков организмов с высвобождением кальция обратно в почву или воду.
• Субстрат: органические и неорганические кальцийсодержащие структуры
• Продукт: ионы кальция (Ca² )
• Организмы: сапротрофные бактерии, грибы
5. Осаждение и отложение в осадочных породах
•Процесс: формирование новых известняков и морских отложений.
•Субстрат: Ca² , HCO
•Продукт: CaCO (карбонат кальция)
•Организмы: кораллы, фораминиферы, планктон (участвуют в биогенном осаждении)
13. Биотический круговорот серы. Основные процессы, субстраты, продукты.
В земной коре содержится в виде сульфидов FeS2, PbS, ZnS .
На поверхности Земли сульфиды реагируют с O2, окисляясь до сульфатов - SO42
До появления кислорода в атмосфере (800 млн. лет назад) сульфатов не было! В океане растворено огромное количество серы в виде SO42- (катионы Mg2+, К+, Na+) .
На поверхности Земли в виде труднорастворимых сульфатов кальция: гипс CaSO4·2H2O, При высоких концентрациях сульфата и натрия выпадает выпадает
в осадок в виде мирабилита Na2SO4·10H2O
Сера участвует в реакциях катаболизма прокариот, микробный круговорот серы широко представлен в водоемах
Стадии круговорота серы :
1. Деструкция органики с использованием сульфата (сульфат-редукция) в качестве окислителя
Процесс является строго анаэробным, широко распространен в анаэробных
зонах соленых водоемов и океана, в глубинах горных пород продуктом
является сероводород Осуществляется сульфат-редуцирующими бактериями
2. Фотосинтез с использованием сероводорода
Осуществляется пурпурными и зелеными серными бактериями
3. Хемоавтотрофный биосинтез: Окисление восстановленных соединений серы:
Протекают в верхних слоях донных отложений и в хемоклине стратифицированных водоемов
Основа бессветовой экосистемы на подводных гидротермальных источниках, cодержащих H2S: «черные курильщики» – единственная известная экосистема на Земле, поддерживающая круговорот без света .
Тем не менее, окислитель поставляется фотосинтезом!
Сера участвует в процессах рудообразования: Многие нерастворимые сульфиды металлов : PbS, MoS2, ZnS, CuS образованы смешением поверхностных вод, несущих ионы этих металлов, с глубинными сероводородными водами (откуда?). Следовательно эти соединения – имеют биогенное происхождение, аккумулируя солнечную энергию (почему?) Биогенная сера более изотопно-легкая, чем геологического происхождения
14. Биотический круговорот железа. Основные процессы, субстраты, продукты.
1. Основные процессы биотического круговорота железа
(1) Поглощение железа организмами (ассимиляция)
● Растения и микроорганизмы: ○ Субстраты:
■ Fe³ (в форме оксидов и гидроксидов, плохо растворим),
■ Fe² (более доступная форма, образуется при
восстановлении).
○ Продукты:
■ Комплексы с сидерофорами (у бактерий и грибов), ■ Органические соединения (ферритин, гемовые группы в
растениях). ● Животные:
○ Получают железо с пищей (гемовое Fe² в мясе, негемовое Fe³
врастениях).
(2)Окисление железа (химическое и бактериальное)
● Хемолитотрофные бактерии (например, Acidithiobacillus ferrooxidans):
○ Субстраты:
■ Fe² (в кислой среде, например, в шахтных водах). ○ Продукты:
■ Fe³ (в форме Fe(OH) , Fe O ),
■ Энергия для бактериального метаболизма.
● Абиотическое окисление:
○ Fe² + O → Fe³ (в нейтральных и щелочных условиях).
(3) Восстановление железа (микробное и химическое)
● Анаэробные бактерии (например, Geobacter, Shewanella): ○ Субстраты:
■ Fe³ (в оксидах и глинах), органические вещества. ○ Продукты:
■ Fe² (растворимая форма), CO или другие продукты
разложения.
● Химическое восстановление:
○ Под действием H S: Fe³ + H S → Fe² + S .
(4) Осаждение железа (биогенное и абиогенное)
● Биогенное:
○ Железобактерии (например, Leptothrix, Gallionella) образуют
Fe(OH) .
● Абиогенное: