Круговорот и биогеохимические циклы веществ

План дистанционного обучения по химии

Дата	Тема	Задание
15.04.2020	л	Проработать §34. Опираясь на материалы параграфа и мини-лекции (смотри ниже), ответить на следующие вопросы: 1.Объясните смысл геологического круговорота на при­мере круговорота воды. 2.Как происходит биологический круговорот? 3.Что называется биогеохимическим циклом и биогенной миграцией вещества? 4.В чем заключается закон биогенной миграции атомов В.И. Вернадского? 5.Что такое резервный и обменный фонды природного круговорота? В чем различие между ними?

Прислать мне личным сообщением в соц. cети VK фото выполненного задания. Срок –до 17.04.2020

Круговорот и биогеохимические циклы веществ

Чтобы биосфера могла существовать и развиваться, на Земле постоянно должен происходить круговорот биологически важных веществ, т. е. после использования они должны вновь переходить в усвояемую для других организмов форму. Этот переход биоло­гически важных веществ может осуществляться только при опре­деленных затратах энергии, источником которой является Солнце.

Ученый В. Р. Вильямс считает, что солнечная энергия обес­печивает на Земле два круговорота веществ - геологический, или большой круговорот, и биологический, малый круговорот.

Геологический круговорот наиболее четко проявляется в круговороте воды. На Землю от Солнца ежегодно поступает 5,24-1024 Дж излучаемой энергии. Около половины ее расходует­ся на испарение воды. При этом из океана испаряется воды боль­ше, чем возвращается с осадками. На суше, наоборот, больше вы падает осадков, чем испаряется воды. Излишки ее стекают в реки и озера, а оттуда - снова в океан (перенося при этом определенное количество минеральных соединений). Это и обусловливает боль­шой круговорот в биосфере, основанный на том, что суммарное испарение воды с Земли компенсируется выпадением осадков.

С появлением живого вещества на основе геологического круговорота возник круговорот органического вещества, биоло­гический (малый) круговорот.

По мере развития живой материи из геологического кругово­рота постоянно извлекается все больше элементов, которые всту­пают в новый, биологический круговорот. В отличие от простого переноса минеральных веществ в большом круговороте, как в виде растворов, так и в виде механических осадков, в малом кру­говороте самыми важными моментами являются синтез и разру­шение органических соединений. В противоположность геоло­гическому, биологический круговорот обладает ничтожной энергией. На создание органического вещества, как известно, затрачивается всего 0,1-0,2% всей поступающей на Землю солнечной энергии (на геологический круговорот - до 50%). Несмотря на это, энергия, вовлеченная в биологический круго­ворот, производит огромную работу по созданию первичной продукции.

С появлением на Земле живой материи химические элементы непрерывно циркулируют в биосфере, переходя из внешней сре­ды в организмы и опять во внешнюю среду. Такая циркуляция веществ по более или менее замкнутым путям называется биогео- химическим циклом.

Основными биогеохимическими циклами являются кругово­роты кислорода, углерода, воды, азота, фосфора, серы и других биогенных элементов.

Биогенная миграция вещества - одна из форм всеобщей миграции элементов в природе. Под биогенной геохимической миграцией следует понимать миграцию органического и косно­го вещества, участвующего в росте и развитии живых организ­мов и производимого последними в результате сложных био­химических и биогеохимических процессов. В. И. Вернадский сформулировал закон биогенной миграции атомов в следую­щем виде.

Миграция химических элементов в биосфере осуществляет­ся или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же протекает в среде, геохимические особенности которой (Ог, СО2, Н2 и т. д.) обусловлены живым веществом (тем, которое населяет биосферу в настоящее время, и тем, которое действовало на Земле в течение всей геологиче­ской истории).

Человек воздействует прежде всего на биосферу и ее живое население, поэтому он тем самым изменяет условия биогенной миграции атомов, создавая предпосылки для глубоких химиче­ских перемен. Таким образом, процесс может стать саморазвивающимся, не зависящим от'желания человека, и при глобальном масштабе практически неуправляемым.

С точки зрения планетарного круговорота вещества, наиболее важным являются почвенно-ландшафтный, гидросферный и глу­бинный (внутриземной) циклы. В первом из них осуществляется извлечение химических элементов из горных пород, воды, возду­ха, разложение органического вещества, поглощение и синтез различных органических и органо-минеральных соединений. В гидросферном цикле главную роль играют состав воды и биоло­гическая активность живых организмов. Биопродуцирование ве­щества здесь осуществляется при господствующем участии фито- и зоопланктона. В глубинном цикле биогенной миграции наибо­лее важная роль принадлежит деятельности анаэробных микроор­ганизмов.

Процессы, происходящие в различных оболочках Земли, находятся в состоянии динамического равновесия, и измене­ние хода какого-либо из них влечет за собой бесконечные цепочки подчас необратимых явлений. В каждом природном круговороте целесообразно различать две части, или два «фонда»:

резервный фонд - большая масса медленно движущихся веществ, в основном неорганической природы;

подвижный, или обменный, фонд - меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между орга­низмами и окружающей средой.

Обменный фонд образуется за счет веществ, которые воз­вращаются в круговорот либо за счет первичной экскреции (от лат. ехсгешт - выделенное) животными, либо при разложении детрита микроорганизмами.

Если иметь в виду биосферу в целом, то биогеохимические циклы можно подразделить на два основных типа:

круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере или гидросфере;

осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.