Оценка влияния хозяйственной деятельности человека на круговороты азота, углерода, серы, фосфора и кислорода в биосфере

 

Цель работы: сформировать у обучающихся навыки анализа процессов происходящих в окружающей среде и оценки влияния хозяйственной деятельности человека на них.

 

Теоретическая часть

Основой существования биосферы является осуществление в ее рамках круговоротов веществ и превращение энергии.

Под круговоротом веществ понимается циклически повторяющийся процесс трансформации, перемещения и перераспределения вещества в природной среде. Во время осуществления круговорота вещество, вовлеченное в него, претерпевает ряд изменений, в том числе меняет физическое и химическое состояние.

В зависимости от движущей силы круговороты можно разделить на три группы:

1.Большой геологический круговорот, движущей силой которого являются экзогенные и эндогенные процессы Земли. К эндогенным процессам относятся землетрясения, магматизм, метаморфизм, тектонические движения. К экзогенным – процессы дефляции, водной и ветровой эрозии и т.д. Отличительными особенностями большого геологического круговорота является отсутствие участия живых организмов в его осуществлении; перераспределение и перемещение веществ между биосферой и глубинными слоями Земли. В значительной степени замкнут.

2. Малый, биогеохимический или биологический круговорот, движущей силой которого являются живые организмы. Осуществляется в границах биосферы и является частью большого круговорота. На интенсивность биологического круговорота влияют такие факторы, как температура окружающей среды, влажность. В значительной степени замкнут.

3. Антропогенный круговорот, движущей силой которого является деятельность человека. Выделяют две составляющие круговорота: биологическую, связанную с функционированием человека как живого организма, и техническую, связанную с хозяйственной деятельностью людей (техногенный круговорот). В отличие от большого и малого не замкнут.

Длительность полного цикла круговоротов веществ приведена в табл. 3.

 

 

Таблица 3. Длительность цикла круговоротов веществ

Название круговорота	Полный цикл, годы
Большой геологический	>100 тыс.
Круговорот воды	2000
Круговорот кислорода	2000
Круговорот углерода	300
Круговорот азота
Круговорот серы
Круговорот фосфора

 

Биогеохимический круговорот состоит из двух частей:

1. резервного фонда, включающего в себя вещества, не связанные с живыми организмами;

2. обменного фонда, включающего небольшую часть вещества, непосредственно связанного обменными процессами между организмами и окружающей средой.

В зависимости от того, в какой среде располагается резервный фонд, различают:

1. круговороты газового типа – резервный фонд располагается в атмосфере и/или гидросфере (круговороты азота, кислорода, углерода)

2. круговороты осадочного типа – резервный фонд находится в земной коре (круговороты железа, фосфора и т.д.)

Круговороты газового типа способны к быстрой саморегуляции, в отличие от круговоротов осадочного типа, которые инертны из-за того, что большая часть вещества находится в связанном недоступном для живых организмов виде.

Необходимо также отметить, что биогеохимические круговороты более подвержены влиянию деятельности человека, чем геологические. В результате чего нарушается их замкнутость, и формируются глобальные экологические проблемы, такие как кислотные дожди, эвтрофикация водоемов, парниковый эффект.

 

Практическая часть

Задание 1.

Подготовьте небольшие доклады по темам, приведенным ниже. Сообщение может сопровождаться презентацией или демонстрацией наглядных материалов.

1. Круговорот азота в природе. Причины нарушения круговорота.

2. Круговорот углерода в природе. Причины нарушения круговорота.

3. Круговорот серы в природе. Причины нарушения круговорота.

4. Круговорот фосфора в природе. Причины нарушения круговорота.

5. Круговорот кислорода в природе. Причины нарушения круговорота.

6. Антропогенный круговорот. Отличительные особенности.

 

Задание 2.

Используя учебную и научную литературу, а также рисунки 4-7 проанализируйте круговороты важнейших химических элементов в биосфере согласно приведенной ниже структуре.

1. опишите значение характеризуемого химического элемента в биосфере;

2. перечислите основные химические соединения, при помощи которых осуществляется круговорот анализируемого элемента;

3. дайте характеристику содержания анализируемого элемента в природной среде (тканях животных, растений и т.д.);

4. укажите основные среды, в которых осуществляется круговорот анализируемого элемента;

5. в зависимости от того, в какой среде располагается резервный фонд рассматриваемого круговорота, определите его тип.

6. назовите основные источники поступления элемента в круговорот, в том числе антропогенные;

7. перечислите основные способы фиксации (поглощения) элемента из круговорота;

8. выделите основные стадии круговорота анализируемого элемента.

 

Задание 3.

Опираясь на литературные источники, проанализируйте влияние хозяйственной деятельности человека на круговороты веществ. Результаты анализа представьте в виде таблицы.

Таблица 3. Влияние хозяйственной деятельности человека на круговороты веществ

Химический элемент	Причины нарушения круговорота	Влияние на баланс (+/–)	Последствия нарушения круговорота
С (углерод)
N (азот)
S (сера)
Р (фосфор)
О (кислород)

 

Рис. 4. Круговорот азота в природе	Рис. 5. Круговорот углерода в природе
Рис. 6. Круговорот серы в природе	Рис. 7. Круговорот фосфора в природе

 

Лабораторная работа №5