Екзаменаційний білет №18

1.Абіотичний і біотичний кругообіг речовин у природі. Кругообіг основних біогенних елементів у біосфері.

Залежно від того, чи беруть участь у кругообігах живі організми чи ні, розрізняють абіотичний табіотичний кругообіги.

Абіотичний (великий, або геологічний) кругообіг речовин існує в межах геологічних оболонок Землі і здійснюється за рахунок безпосереднього впливу сонячної енергії та енергії Землі на речовини. Нерівномірний розподіл енергії в оболонках Землі спричиняє перенесення речовин, їхню циркуляцію. Розтріскування гірських порід внаслідок нагрівання та охолодження, течії повітря та води, перенесення цими течіями різних речовин, вивітрювання, вимивання водою різних хімічних елементів - усе це складові частини великого кругообігу речовин у природі. Найяскравішим прикладом абіотичного кругообігу є циркуляція води в природі (випаровування води, перенесення повітряними течіями водяної пари, конденсація її та атмосферні опади). Зрозуміло, що абіотичний кругообіг існував задовго до виникнення життя на нашій планеті та утворення біосфери.

Біотичний кругообіг - це явище безперервного, циклічного, але нерівномірного в часі та просторі закономірного перерозподілу речовини, енергії та інформації в межах екологічних систем різного рівня організації - від біогеоценозу до біосфери.

Біотичний кругообіг речовин називають ще біосферним, або малим, через те що він відбувається ще в меншому просторі, ніж абіотичний, - у біосфері. Час, необхідний для проходження повного циклу обігу речовин у біотичному кругообігу, набагато менший, ніж в абіотичному.Живі організми в біотичному кругообігу виступають своєрідними каталізаторами, які швидко синтезують нові, трансформують та руйнують наявні органічні сполуки.

Через біотичний кругообіг проходить велика кількість речовин та хімічних елементів. Але найбільш важливими є біогенні елементи (вуглець, азот , водень ,фосфор,), з яких синтезуються органічні сполуки. Кругообіги СО2 та Н2О в глобальному масштабі є, мабуть, чи не найбільш важливими для людства. Для обох кругообігів характерним є наявність невеликої, але рухомої частки цих речовин в атмосфері, зміна вмісту яких впливає на погоду та атмосферу, їхній вміст може змінюватися і в результаті діяльності людини. Зараз у світі створено мережу станцій з метою контролю зміни частки СО2 та Н2О, від яких залежить майбутня доля людства.Характеризуючи кругообіги окремих речовин та хімічних елементів у природі, необхідно визначити основне депо (місце найбільшого утримання) цих речовин та елементів, основні шляхи їхньої трансформації, переміщення та повернення до депо, а також визначити баланс (співвідношення між вилученням з депо та поверненням до нього).

2.Антропогенний вплив на кругообіг основних біогенних елементів. Тепличний ефект. Кислотні дощі. Евтрофікація. Поняття ноосфери.

Антропогенне природокористування вносить у біогеохімічні цикли чимало перешкод. Так, поширеність процесів спалювання палива, в т.ч. і для потреб сільськогосподарського виробництва, призводить до надходження до атмосфери близько 20 млрд. тонн вуглекислого газу та 700 млн. тонн інших газів і твердих часток. Самі вирубки лісу призводили тільки на території СРСР до винесення з екосистем лісу до 1,2 - 5 тисяч тонн фосфору, 6-20 тисяч тонн азоту та 1,2-6 тисяч тонн кремнію. Перенесені в урбанізовані райони або в агроекосистеми, ці речовини виявляються або зовсім, або тимчасово виключеними з природного їх кругообігу. Ці процеси, по суті, ведуть до появи нового техногенного типу кругообігу хімічних елементів.Антропогенне природокористування вносить у біогеохімічні цикли чимало перешкод. Так, поширеність процесів спалювання палива, в т.ч. і для потреб сільськогосподарського виробництва, призводить до надходження до атмосфери близько 20 млрд. тонн вуглекислого газу та 700 млн. тонн інших газів і твердих часток. Біогеохімічний цикл азоту. Це один із найбільш швидких кругообігів речовин Реалізується він в основному за рахунок діяльності різних груп живих організмів і, в першу чергу, при активній участі мікробів. В антропогенну епоху на кругообіг азоту великий вплив має виробництво синтетичних азотних добрив. Воно полягає у зв'язуванні азоту повітря та поетапного його перетворення спочатку в аміак, потім в азотну кислоту, необхідну для отримання нітратів. Цей процес став широкомасштабним та залучив у біогеохімічний цикл азоту з атмосферного депо велику його кількість. Введення антропогенного азоту в його біогеохімічний цикл дорівнює 6,4х107 тонн азоту в рік.З усіх синтетичних мінеральних добрив азотні добрива вимагають найбільш енергетичних витрат при їх виробництві і тому є найдорожчими. Однак у сільському господарстві не розроблені технології безвідходного застосування азотних добрив. Нітрати не цілком використовуються культурними рослинами і суттєво забруднюють ґрунтові води та водойми. Проблема нітратного забруднення навколишнього середовища в наш час стала однією з найбільш актуальних. Біогеохімічний цикл фосфору. Цей цикл має найбільш простий характер.Основний запас фосфору зосереджений на планеті у вигляді гірських порід та мінералів. При їх вивітрюванні утворюються фосфати, які використовуються рослинами для побудови органічних речовин свого тіла. Після відмирання рослин фосфор мінералізують мікроорганізми-редуценти. Втрати фосфору з біогеохімічного циклу пов'язані в основному з винесенням фосфору в моря та океани. Звідти назад на суходіл він може потрапити тільки через рибу або гуано. Фосфорні добрива виробляють в основному з гірських порід. Таке переведення фосфору з депо в активну частину біогеохімічного циклу так само, як у випадку з азотом, має негативні наслідки. Не використаний культурними рослинами фосфор у результаті ерозії надходить до водойм, що призводить до евтрофікації.

ПАРНИКОВИЙ ЕФЕКТ, тепличний ефект – нагрівання нижніх шарів атмосфери внаслідок того, що порівняно короткохвильове випромінювання сонячне видимого діапазону проникає в атмосферу й поглинається в основному тільки на поверхні Землі, нагріваючи її. Вторинне теплове випромінювання, що йде від Землі, поглинається компонентами атмосфери (вуглекислий газ, водяна пара) значно більшою мірою, ніж те, що надходить. Тому збільшення конц. в повітрі зазначених компонентів перешкоджає тепловому випромінюванню Землі вночі, проте не впливає на поглинання енергії сонячної її поверхнею вдень. У результаті порушується баланс тепловий, що проявляється в підвищенні температури поверхні Землі та приземного шару повітря. Цей феномен і називають «П. є.» за аналогією з парником, скляний дах якого пропускає всередину більше сонячних променів видимого діапазону, ніж назовні довгохвильового випромінювання з парника. Збільшення конц. вуглекислого газу в атмосфері (внаслідок спалювання вугілля, торфу, нафти, газу природного, знищення лісів) може призвести до підсилення П. є. з наступним глобальним підвищенням температури Землі. Так, за останні 200 років уміст вуглекислого газу в атмосфері зріс майже на 25%, а температура підвищилася на 0,5°С. Якщо цей процес триватиме, то вже до середини XXI ст. температура на Землі може зрости ще на 5°С. Це спричинить танення льодовиків і полярних шапок, підйом рівня Світового океану на 1...2 м, затоплення низовин, а ураганний суховій перетворить значну частину суходолу на пустелі. З'ясувалося також, що, крім вуглекислого газу, П. є. спричиняють ще й ін. гази – метан, оксиди азоту, фреони, вміст яких в атмосфері через людську діяльність стрімко зростає.

кисло́тний дощ — всі види метеорологічних опадів: дощ,сніг,град, туман, дощ зі снігом, — кислотність яких вища від нормальної. Мірою кислотності є значеннярН (водневий показник). Нормальне pH у чистих дощах — 5,6.

Джерела кислото-створюючих викидів: теплові електростанції, автотранспорт, металургійні і хімічні підприємства, авіація.Однією з причин кислотних опадів є також тваринництво. Справа у великій кількості відходів, що залишають тварини. У гною міститься аміак, який переробляють бактерії у кислоту, яка, випаровуючись, з'єднується з окисом азоту, що є в добривах, а це сприяє випаданню кислотних дощів.Об'єкти впливу: люди, тваринний і рослинний світ, водоймища, ґрунт, будівлі, пам'ятки культури, вироби з металуУ водяних екосистемах кислотні опади викликають загибель рибта інших водяних мешканців. Підкислення води рік іозерсерйозно впливає і на тварин суходолу, тому що багато звірів іптахіввходять до складу харчових ланцюгів, що починаються у водяних екосистемах. Разом із загибеллю озер стає очевидною ідеградаціялісів. Кислоти порушують захиснийвосковийпокрив листя, роблячи рослини уразливішими длякомах,грибіві інших патогеннихмікроорганізмів. Під часпосухичерез ушкоджені листи випаровується більше вологи. Вилуджування біогенів ізґрунтуі вивільнення токсичних елементів сприяє уповільненню росту і загибелі дерев. Можна припустити, що відбувається і з дикими видами тварин, коли гинуть ліси. Якщо руйнується лісова екосистема, починається ерозія ґрунту, засмічення водоймищ, повінь і погіршення запасів води стають катастрофічними

Евтрофікація — збагачення водойм біогенними елементами, що супроводжується підвищенням продуктивності водойми. Евтрофікація може бути наслідком природного старіння водойми, внесеннядобривабо забруднення стічними водами. За рівнем евтрофікації водойми поділяються наоліготрофні(слабко евтрофіковані),мезотрофні(середньоевтрофіковані) та евтрофні (сильно евтрофіковані). Іноді також в окрему категорію виділяють гіперевтрофні (над-сильно евтрофіковані) водойми — такі, де евтрофікація спричинює масове відмирання біоти та різку зміну параметрівекосистеми.Для евтрофних водойм характерні багаті та різноманітні літоральна та субліторальна рослинність, велика кількістьпланктону. Розбалансована евтрофікація може призводити до вибухового розвитку одноклітинних водоростей («цвітіння води»), дефіцитукиснюта, як наслідок, загибелі вищої рослинності,рибта іншихтварин.

Ноосфера - сфера взаємодії суспільства й природи, у границях якої розумна людська діяльність стає визначальним фактором розвитку (ця сфера позначається також термінами «антропосфера», «соціосфера»,«біотехносфера»). Ноосфера — нова, вища стадія еволюції біосфери, становлення якої пов'язане з розвитком людського суспільства, що робить глибокий вплив на природні процеси. Відповідно до Вернадського, «у біосфері існує велика геологічна, бути може, космічна сила, планетна дія якої звичайно не приймається в увагу в поданнях про космос…Ця сила є розум людини, спрямована й організована воля його як істоти суспільного». Ноосфера як наука вивчає закономірності виникнення, існування й розвитку людини, людського суспільства, закономірності взаємини людини з біосферою. Суть ноосфери полягає в тім, що людина, людське суспільство є об'єктивна, закономірна частина миру й необхідно осягати й знати ці закономірності. У навколишньому нас світі ноосфера є тією частиною біосфери, що займає людина.