11. Биотический круговорот фосфора. Основные процессы, субстраты, продукты.

Биотический круговорот фосфора — это часть общего фосфорного цикла, охватывающая превращения фосфора внутри живых организмов и между ними. В отличие от азота и углерода, фосфор не имеет газообразной фазы, а его круговорот в природе происходит в основном через почву, воду и живые организмы.

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 (PO₄³⁻)

• Участие организмов: косвенно, через корневые выделения растений и микроорганизмов

2. Ассимиляция (усвоение)

• Процесс: поглощение фосфатов из почвы или воды живыми организмами.

• Субстрат: неорганический фосфат (PO₄³⁻)

• 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 (PO₄³⁻)

• 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 (CaCO₃), 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 и животными.

• 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⁺, HCO₃⁻

• Продукт: CaCO₃ (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.