Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Косп.Лекц.Гидрол(03.09.11).doc
Скачиваний:
25
Добавлен:
11.11.2019
Размер:
5.21 Mб
Скачать

1. 4. Біогеохімічні цикли деяких хімічних елементів

До формування на нашій планеті біосфери вуглець знаходився основному у вигляді графіту і алмазу у затверділій магмі і частково у вигляді легких вуглеводнів, карбіду і діоксиду вуглецю. В атмосфері переважав СО2 (91 %).

Формування біосфери різко змінило розподіл вуглецю. У наш час в атмосфері вуглець знаходиться теж у вигляді діоксиду вуглецю, вміст його не перевищує 0,03 %. У земній корі вуглецю міститься 0,35 %, і знаходиться він в основному у вигляді карбонатів і частково у вигляді графіту і алмазу. Найбільша кількість вуглецю сконцентрована у живій речовині – близько 18 % (див. табл. 1), Біофільність вуглецю (за Перельманом) складає 7800.

Таблиця 1

Розподіл кисню і вуглецю у природі

ОБ’ЄКТИ

О2 (КІСЕНЬ)

С (ВУГЛЕЦЬ)

Літосфера

47/1

(0,1 – 0,02)/1

Жива речовина

70/1/5

18/(180 – 900)

Грунт

(50 - 60)/(1 – 1,3)

(2 - 3)/(20 – 150)

Атмосфера

23/0,5

1,01/ (0,1 – 0,05)

Примітка: У числівнику – проценти, у знаменнику – «коефіцієнт концентрації» (відношення вмісту елемента в об’єкті, що вивчається, до вмісту в літосфері).

Нагадаємо, що вуглець, як і азот, складає основу всіх форм життя. Вуглець атмосфери і гідросфери за період існування біосфери неодноразово пройшов через живі організми. Розраховано, що рослинний покрив суші засвоює весь вуглець атмосфери за 3 – 4 роки. За цей період відбувається повне оновлення вуглецю в атмосфері, тобто одиниця ритмічності біогеохімічного циклу вуглецю для атмосфери складає 3 – 4 роки, тоді як для гумусосфери (гумусовї оболонки Землі) вона дорівнює 300 – 400 рокам. Різниця в тривалості біогеохімічного циклу для атмосфери і гумусосфери пояснюється тим, що вуглець, який бере участь у фотосинтезі, надовго залишається в живих організмах і в органічних залишках, що надходять на поверхню ґрунту, де він включається в біогеохімічний цикл гумусосфери. Вміст вуглецю в гумусосфері складає 2 – 3 % від її маси, або (4,8 – 7,2) 1010 т.

1. 5. Біогеохімічні цикли азоту

Азот такий же суттєво важливий елемент, як і вуглець. Біофільність азоту (за Перельманом) дорівнює 160. Основна маса азоту (75 % від його загальної маси) зосереджена в атмосфері, де він здебільшого зустрічається в молекулярній формі (N2). У цьому полягає головна особливість біогеохімічний цикл кругообігу азоту – накопичуватися в атмосфері в молекулярній формі.

Живі організми, зокрема рослини, споживають з ґрунту азот у вигляді аміаку і солей азотної кислоти, тобто у вигляді сполук, а не у формі N2. Це друга особливість біогеохімічний кругообігу – запобігати накопиченню молекулярного азоту в атмосфері.

Зв’язування молекулярного азоту в сполуки здійснюється деякими мікроорганізмами, водоростями і лишайниками. Після їхнього відмирання відбуваються процеси мінералізації – амоніфікації і денітрифікації. Частина нітратів, що утворилася, захоплюється рослинами, частина закріплюється в гумусі (рис. 4). Решта азоту вимивається з ґрунтів, бо солі амонію і азотної кислоти легко розчинити. Тому ґрунти завжди збіднені азотом. У ґрунтовому гумусі азоту міститься звичайно 3 – 5, рідко 19 %.

За час існування біосфери на поверхні Землі, тобто у біосфері, накопичилося більше 150 109 т. зв’язаного азоту, однак розподілений він по компонентах біосфери нерівномірно. Найбільша кількість його (в тонах) зосереджена в органічних сполуках ґрунтів (1,5 1011), а менша в рослинах (1,1 109) і найменша в біомасі тварин (6,1 107).

За розрахунками В. Н. Кудеярова (1974 ) річна норма споживання азоту однією людиною становить 5 кг. Сумарне споживання азоту людством у 2000 році складало 32,5 109 т. Задовільнення потреб людей у азоті можна тільки шляхом збільшення урожайності сільськогосподарських культур, особливо багатих білком (пшениця, соя) та шляхом розвитку тваринництва. Вирішення цієї проблеми потребує внесення до ґрунту високих мінеральних добрив, особливо азотних.

2

Рис. 4. Схема біогеохімічного циклу азоту

Лекція № 2. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ ПРО РЕЖИМ ВОД СУШІ