Круговорот веществ в природе (на примере углерода, азота и фосфора)

Основные понятия и термины общей экологии.

Экология – наука о взаимоотношениях организмов и образованных ими сообществ между собой и окружающей средой.

Биосфера – все живые существа в совокупности со средой обитания, в том числе и человек.

Экосистема – совокупность различных видов растений, животных и микроорганизмов, взаимодействующие друг с другом и окружающей их неживой природой долгое время.

Биоценоз – закономерности сочетания различных организмов обитающих на одной территории.

Биотоп – совокупность условий среды, в которой обитает биоценоз.

Популяция – это совокупность особей одного вида, способная к самовоспроизведению, более или менее изолированная в пространстве и во времени от других аналогичных совокупностей того же вида.

 

Биосфера и ее эволюция

Все живые существа в совокупности со средой обитания, в том числе и человек, представляют собой биосферу.

Биосфера возникла 3-4 млрд лет назад. Нижняя граница опускается на 2-3км на суше, и на 1-2км ниже дна океана. Верхняя граница – защитные озоновый слой – это экран выше которого УФ исключают существование жизни.

Понятие биосферы, как сферы обитания живых организмов, было предложено австрийским ученым Э.Зюколь в 1875г. Позднее русский ученый Вернадский создал учение о биосфере, согласно которому биосфера, есть результат длительного процесса взаимодействия живой и неживой материи, которые длятся с момента возникновения жизни на земле.

 

В чем смысл учения Вернадского о биосфере

В отличие от других ученых которые рассматривают биосферу, как совокупность живых организмов и принципы из жизнедеятельности, Вернадский считал, что живое в-во является ф-ей биосферы в биохимическом понимании. Посредством живого вещества происходит превращение космической энергии и органических условий существования планеты в особом проявлении термодинамических, физических и химических условиях. Вернадский видел в изучении земных атомов путь к познанию космоса и выдвинул идею о материальном обмене и энергетическом взаимодействии между нашей планетом и космосом. Вернадский с геохимической позиции выявил функциональную роль живого вещества, как биологическую силу планетарного масштаба. В состав живого вещества, геохим. меняющего процессы в земной коре, ученый включил и человечество.

 

Основные законы функционирования биосферы

· закон необратимости эволюции живого: эволюция биосферы, как и эволюция всего живого на планете, может идти лишь в одном направлении.

· закон однонаправленности потока энергии: энергия, получаемая экосистемой и усваиваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой передается консументам первого, второго и т.д. порядков.

· принцип комплементарности: вещество и энергия для функционирования и развития экосистемы могут поступать лишь из окружающей среды.

· закон физико – химического единства живого вещества.

· закон оптимальности: хозяйственная деятельность человека должна соотноситься с возможностями окружающей среды, т.е. должна быть оптимальной и не нарушать функционирование экосистем.

· закон незаменимости биосферы: если изменения, происходящие в экосистеме, превышают порог изменения функциональной целостности, то экосистема теряет свойство надежности.

· закон ограниченности природных ресурсов

· закон ноосферы: биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет играть доминирующую роль в развитии системы человек - природа.

 

Круговорот веществ в природе (на примере углерода, азота и фосфора)

Круговорот веществ – многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере.

Круговорот углерода. В результате фотосинтеза атомы углерода, находящиеся в виде углекислоты в атмосферном воздухе, включаются в состав глюкозы и др. органических веществ, из которых построены все растительные ткани. Затем они переносятся по пищевым цепям и образуют ткани всех остальных живых веществ экосистемы. При переходе с одного трофического уровня на другой часть углесодержащих молекул расширяются а процессе клеточного дыхания. При этом атомы углерода вновь поступают в окружающую среду в составе углекислого газа, совершив один цикл.

Круговорот азота. Преобразование азота осуществляется некоторыми видами микроорганизмов. Среди них сине-зеленые водоросли, симбиотические бактерии бобовых, фиксирующие азот в виде ионов аммония или нитрата. Так он усваивается зелеными растениями. Затем органический азот переносится по пищевым цепям. В анаэробных условиях происходит денитрификация органических соединений до газообразного азота денитрифицирующими бактериями.

Круговорот фосфора. Основным источником фосфора служат породы, извлеченные из недр Земли или осадочные породы. Неорганический фосфор поглощается растениями и переводится в состав живого вещества. Органический фосфор вместе с телами мертвых животных, отходами и выделениями живых существ возвращаются в почву, перерабатываются микроорганизмами и снова возвращаются в круговорот.