12. Круговорот веществ в природе. Биохимические циклы.

Все вещества на нашей планете находятся в процессе круговорота. Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ:

1)Большой (геологический или абиотический);

2)Малый (биотический, биогенный или биологический).

Круговорот твердого вещества и воды, происходящий в результате действия абиотических факторов (неживой природы), называют большим геологическим круговоротом. При большом геологическом круговороте (протекает миллионы лет) горные породы разрушаются, выветриваются, вещества растворяются и попадают в Мировой океан; протекают геотектонические изменения, опускание материков, поднятие морского дна.

Большой, геологический круговорот в биосфере характеризуется двумя важными моментами:

а) осуществляется на протяжении всего геологического развития Земли;

б) представляет собой современный планетарный процесс, принимающий ведущее участие в дальнейшем развитии биосферы

Малый, биогенный или биологический круговорот веществ происходит в твердой, жидкой и газообразных фазах при участии живых организмов. Биологический круговорот в противоположность геологическому требует меньших затрат энергии. Малый круговорот является частью большого, происходит на уровне биогеоценозов (внутри экосистем) и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела. Продукты распада органического вещества разлагаются до минеральных компонентов. Малый круговорот незамкнут, что связано с поступлением веществ и энергии в экосистему извне и с выходом части их в биосферный круговорот.

В отличие от большого круговорота малый имеет разную продолжительность: различают сезонные, годовые, многолетние и вековые малые круговороты. Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительность и животных обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии химических реакций называется биогеохимическим циклом.

13. Структура биосферы, роль живого вещества в ее развитии.

В буквальном переводе термин “биосфера” обозначает сферу жизни, и в таком смысле он впервые был введен в науку в 1875 г. австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914)

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

Атмосфера имеет несколько слоев:

• тропосфера – нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;

• стратосфера;

• ноносфера – там “живое вещество” отсутствует.

Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).

Гидросфера – водная оболочка Земли. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.

Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.

Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

Функция	Характеристика происходящих процессов
Энергетическая	Поглощение солнечной энергии при фотосинтезе, а химической энергии – путем преобразования активных веществ
Деструктивная	Разложение вещества, минерализация органических соединений, вовлечение химических элементов в биогеохимический круговорот атомов
Концентрационная	Избирательное накопление в ходе жизнедеятельности определенных химических элементов
Транспортная	Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении
Средообразующая	Преобразование физико-химических параметров среды
Биохимическая	Размножение и рост живых организмов

Настоящее и будущее нашей планеты зависит от участия живых организмов в функционировании биосферы. В круговороте веществ живое вещество, или биомасса, выполняет биогеохимические функции: газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную и биохимическую.

Биологический круговорот происходит при участии живых организмов и заключается в воспроизводстве органического вещества из неорганического и разложении этого органического до неорганического посредством пищевой трофической цепи. Интенсивность продукционных и деструкционных процессов в биологическом круговороте зависит от количества тепла и влаги. Например, низкая скорость разложения органического вещества полярных районов зависит от дефицита тепла.

14. Природные ресурсы – лимитирующий фактор выживания человека.

Природные ресурсы — это естественные объекты и явления (тела и силы природы), которые человек использует для создания материальных благ, обеспечивающих не только поддержание его существования, но и постепенное повышение качества жизни. Организмы, кроме человека и в значительной степени домашних животных, черпают живые ресурсы непосредственно из окружающей природной среды, являясь частью биогеохимических циклов. Эти ресурсы по своему действию являются как экологическими, так и лимитирующими факторами.

Человек вследствие своих возрастающих материальных потребностей не может довольствоваться дарами природы только в той мере, при которой не должен нарушать ее равновесие, т. е. около 1% от ресурсов природной экосистемы. Поэтому ему приходится использовать и те природные ресурсы, которые накоплены за миллиарды и миллионы лет в недрах Земли: металлы, неметаллическое сырье, лесную продукцию и многое другое.

По источникам происхождения ресурсы подразделяются на биологические, минеральные и энергетические. Биологические ресурсы — это все живые средообразующие компоненты биосферы — продуценты, консументы и редуценты с заключенным в них генетическим материалом. К ним относятся растительные ресурсы, ресурсы животного мира и др. Минеральные ресурсы — это все пригодные для употребления вещественные составляющие литосферы, используемые в хозяйстве как минеральное сырье или источники энергии. Минеральное сырье может быть рудным, ест из него извлекаются металлы, и нерудным, если из него извлекаются неметаллические компоненты (фосфор и др.). Если же минеральное сырье используется как топливо (уголь, нефть, газ, горючие сланцы, торф, древесина, атомная энергия) и одновременно как источник энергии в двигателях для получения пара и электричества, то его называют топливно-энергетическим ресурсом. Энергетическими ресурсами называется совокупность энергии Солнца и Космоса, атомно-энергетических, топливно-энергетических, термальных и других источников энергии.

По своему назначению природные ресурсы разделяются на следующие виды:

земельный фонд, включающий все земли, входящие в категории сельскохозяйственного и несельскохозяйственного назначения, а также населенных пунктов;

лесной фонд, на землях которого произрастает или может произрастать лес;

водные ресурсы, включающие подземные и поверхностные воды, которые могут быть использованы для различных целей;

гидроэнергетическиересурсы, включающие потенциальную и динамическую энергию рек, приливно-отливную деятельность океана и т. п.;

ресурсы фауны—обитатели вод, лесов, отмелей, которые могут быть использованы человеком без нарушения экологического равновесия;

полезные ископаемые — природные скопления минералов в земной коре, которые могут быть использованы.