Круговорот веществ и поток энергии

Круговорот веществ – это многократное участие веществ в процессах, которые протекают в атмосфере, гидросфере и литосфере.

Круговорот осуществляется при непрерывном поступлении на Землю внешней энергии солнца и внутренней энергии Земли. Круговорот бывает:

1. Геологический

2. Биологический

Геологический не протекает без участия живых организмов и заключается в перераспределении вещества между биосферой и более глубокими слоями Земли.

Биогеохимический круговорот характеризуется тем, что главной движущей силой являются живые организмы. таким образом химические элементы могут мигрировать из внешней среды в организмы и наоборот. Такая миграция называется биогенной, и она осуществляется за счёт роста, размножения и обмена веществ и состоит из двух этапов:

1) Аккумуляция

Или накопление в живых организмах элементов. (связано с концентрационной функцией) на первом этапе у продуцентов энергия аккумулируется, но начиная с продуцентов на каждом этапе энергия расходуется, поэтому энергия движется через систему потоком.

2) Минерализация

Или освобождение веществ, которое освобождается за счёт редуцентов, при этом существует обменный фонд, т.е. вещества, которыми неживые организмы обмениваются с непосредственным окружением. Резервный фонд – это вещества не связанные с живыми организмами, при этом с точки зрения резервного фонда выделяют два типа круговоротов:

а) круговорот газового типа с резервным фондом в атмосфере и литосфере

б) круговороты осадочного типа с резервом в земной коре (P, Fe, Ca), причём газовые круговороты более совершены и вещества в них легко доступны, такие круговороты способны к быстрой, Саморегуляции. Осадочные круговороты менее совершены и более инертны. Скорость круговорота в первую очередь определяется температурой окружающей среды и количеством воды, поэтому в троп. лесах круговороты проходят интенсивнее, чем в тундре.

Круговорот углерода

Это основной элемент, который входит в состав всех органических соединений и элемент, который входит в состав земной коры, большое количество углерода содержат полезные ископаемые: нефть, газ торф, горючие сланцы, большой резервуар углерода в виде углекислого газа находится в водной среде, в т.ч. и в виде угольной кислоты. СО2 из атмосферы фиксируется фотосинтетиками и идёт на образование органики, а после процесса окисления и в животных и в растениях СО2 возвращается в атмосферу. Кроме того СО2 выделяется за счёт редуцентов при минерализации органических остатков. В анаэробных условиях существует дополнительный путь разложения, причём сначала брожение происходит с выделение СО2, а дальнейшее разложение с образование и выделение метана(болотного газа). Углерод может уходить в резервные фонды, т.к. в результате неполной минерализации образуются иловые отложения или сапропень, либо формируется торф и в результате наблюдается стагнация определённой части углерода. Возможна ситуация выключения углерода и образование различных карбоновых кислот за счёт минерализации остатков различных животных, причём это самая глубокая консервация углерода. СО2 выводится в атмосферу за счёт вулканов, а также за счёт сжигания различных видов топлива.

Круговорот азота
это фиксация небольшого количества азота в солях аммония, нитратов, нитритов, которые доступны для питания растений и высвобождение азота в свободном виде в атмосферу. В круговороте азота выделяют 3-и составляющие:
1) азотфиксация
2) нитрификация
3) денитрификация

Азотфиксация осуществляется за счёт специальных клубеньковых или азотфиксирующих бактерий, которые переводят азот в аммоний. Нитрифицирующие бактерии превращаю аммоний в нитриты, причём соли аммония и нитриты всасываются в растения. Денитрифицирующие бактерии разлагают детрит, мочевую кислоту, креатинин, аммиак и свободный азот поступает в атмосферу. Кроме того азот в атмосферу поступает за счёт вулкан. Деятельности и за счёт антропогенной деятельности(выхлопные газы, азотфиксирующие удобрения, выбросы пром. предприятий).

Круговорот фосфора

Характеризуется в особенностях, которые заключаются в след-ем:
1) резервуарный фонд полностью сосредоточен в литосфере и представлен магматическими породами
2) фосфор переходит из неорганической связи в органическую и не меняет своей степени окисления. При этом фосфор достаточно редкий элемент, его содержание в коре не превышает 1%

Фосфор вовлекается в циркуляцию в результате эрозии горных пород, а затем стоками и дождевыми водами он попадает в почву, гидроэкосистемы, а затем в растения и в фитопланктон. по пищевым цепям фосфор переходит от растений и фитопланктона к другим живым организмам, а обратно возвращается за счёт деятельности редуцентов. Связь наземных и водных экосистем осуществляются благодаря наличию рыбоядных наземных животных, а также за счёт экскрементов рыбоядных птиц. Фосфор попадает в атмосферу с составе удобрений, пром. Стоков, отходом горнодобывающей пром-ти. Фосфор может исключаться из круговорота за счёт осаждения различных морских организмов

Круговорот серы

Это активный химический элемент, который мигрируя в круговороте, может менять своё валентное состояние. Круговорот серы охватывает всю биосферу. Выделение серы в атмосферу происходит за счёт горячих источников, вулканов, а также выделение сероводорода болотами, газовыми месторождениями и т.д. в почву сера переносится за счёт кислотных остатков. Сульфаты- это хорошо растворимые соединения, которые поступают в организм, а затем за счёт серобактерий мертвая органика расщепляется до сероводорода и оксида сера (4). Антропогенный источник топливо, минеральные удобрения.
железобактерии-участвуют в процессе рудообразования

Метанобразующие бактерии-способны сбраживать орган. Кислоты и спирты до метана. Обитают в почве, в болотах, иле

Водородные бактерии

Очищают атмосферу от СО2, являются хемосинтетиками, участвуют в очистке сточных вод, способствуют накоплению в почве мин. Соедин. И увеличения плодородия почвы.