Основные биосферные циклы элементов.

1) Большой круговорот веществ.

2) Малый круговорот веществ.

Биогеохимический круговорот.

·Круговорот газового типа.

·Круговорот осадочного типа.

Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительные и животные организмы обратно в неорганическую среду с использованием солнечной энергии и энергии химических реакций называется биогеохимическим циклом.

Круговорот веществ.

Экосистема может обеспечить круговорот веществ только в том случае, если включает четыре необходимые для этого части: 1) запасы биогенных элементов; 2) продуценты; 3) консументы; 4) редуценты.

На их сложном и постоянном взаимодействии основан первый (основной) принцип функционирования экосистем: получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.

Биологический круговорот не совершается исключительно за счет вещества, поскольку он – результат деятельности организмов, для обеспечения жизнедеятельности которых требуются постоянные энергетические затраты, поставляемые Солнцем. Энергия солнечных лучей, поглощаемая зелеными растениями, в отличие от химических элементов, не может использоваться организмами бесконечно. Энергия при превращении из одной формы в другую, т.е. при совершении работы, частично переходит в тепловую форму и рассеивается в окружающей среде.

Второй основной принцип функционирования экосистем: они существуют за счет не загрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

Атмосфера Земли.

Атмосфера – газовая оболочка, окружающая Землю и вращающаяся вместе с ней как единое целое. Это составная часть биогеоценоза (слой воздуха в почве и над ней, в пределах которой выполняется взаимодействие с компонентами биосферы).

Функции атмосферы.

1) Среда для дыхания живых организмов.

2) Защитная оболочка Земли.

· защита от различных космических тел;

· защита от жёсткого ультрафиолетового излучения (озоновый слой);

· защитная оболочка для сохранения тепла.

Состав атмосферы.

N₂ ≈ 70-78%; O₂ ≈ 18-20%; CO₂ ≈ 0,03-0,3%; H₂O (пар).

Гидросфера Земли. Круговорот воды.

Гидросфера – водная оболочка Земли.

Состав гидросферы.

1) моря и океаны ≈ 96,4%;

2) пресные водоёмы (реки, озёра, болота итд) ≈ 1,72%;

3) ледники и постоянные снега ≈ 1,86%;

4) водяной пар ≈ 0,02%.

Функции гидросферы.

1) Растворитель веществ.

2) Среда обитания водных организмов.

3) Стабилизация температуры на Земле.

Круговорот воды – постоянный перенос воды происходит с одного места в другое в масштабе всей планеты, главным образом между океаном и сушей. Он осуществляется в основном непосредственно за счет энергии Солнца, однако живые организмы оказывают на него важное регулирующее воздействие. В процессе переноса воды часто происходит изменение агрегатного состояния последней (превращение жидкой воды в твердую, парообразную, и наоборот), что позволяет поддерживать равновесие между суммарным испарением и выпадением осадков на планете.

Циркуляция воды между Мировым океаном и сушей – важнейшее звено в поддержании жизни земных организмов и основное условие взаимодействия растений и животных с неживой материей. Одновременно, вода в геологическом круговороте – величайшая трансформирующая сила, которая способствует постепенному разрушению литосферы, переносу ее составных частей в глубины морей и океанов.

Самоочищение водоемов.

Механизмы самоочищения – химические окислительно-восстановительные реакции:

1) за счёт солнечных лучей;

2) биохимическое окисление;

3) за счёт различных гидрологических условий.

У каждого процесса самоочищения водоёма существует пороговое значение, выше которого естественная водная среда с загрязнением справиться не в состоянии.

Эвтрофикация.

Эвтрофикация — повышение уровня первичной продуктивности водоемов из-за повышения в них концентрации биогенных веществ, в основном азота и фосфора; часто приводит к цветению вод.

Попав в природные водоемы (например, соединений фосфора и азота), биогенные элементы становятся питательной средой для микроорганизмов, в том числе - сине-зеленых водорослей. Продукты жизнедеятельности сине-зеленых - аллергены, токсины, уже на прямую воздействуют на человека. Особенно интенсивно водоросли размножаются в хорошо прогретой воде, то есть летом. Именно поэтому некоторые из нас обнаруживают после купания в заливе на своем теле красные пятна. А если выпить такой воды, даже при условии, что она кипяченая, можно сильно отравиться. Процесс антропогенного эвтрофирования, вызывая быстрые и подчас необратимые нарушения функциональных связей экосистемы, приводит к ухудшению качества воды, подрыву полезной продуктивности, а иногда и к полной утрате природных ресурсов озера. Основные отрицательные последствия этого процесса - массовое развитие планктонных водорослей, появление неприятного запаха и вкуса воды, увеличение содержания органических веществ, снижение прозрачности и увеличение цветности воды. Перенасыщение воды органическим веществом стимулирует развитие сапрофитных бактерий, в том числе болезнетворных, а также водных грибов. В результате жизнедеятельности некоторых водорослей, особенно сине-зеленых, возникают токсические эффекты, приводящие к заболеваниям животных, а в отдельных случаях и человека («гаффская» и «сартландская» болезни).

На окисление огромного количества новообразованного органического вещества расходуется значительная часть содержащегося в озерной воде растворенного кислорода. В результате ценные в промысловом отношении породы рыб (лососевые, сиговые), требовательные к высокому качеству воды, вытесняются низкосортными видами, менее в этом отношении чувствительными.

Почва как элемент биосферы.

Почва - особое природное образование, сформировавшееся в результате преобразования горных пород растениями и животными, т.е. в результате почвообразовательного процесса. Почва обладает особым свойством - плодородием, она служит основой с/х всех стран. Почва при правильной эксплуатации не только не теряет своих свойств, но и улучшает их, становится плодороднее. Почва - колоссальное природное богатство, обеспечивающее человека продуктами питания, животных - кормами, а промышленность сырьем. Почва образовывалась из выхода на поверхность земли горных пород под действием ветра, атмосферной влаги, в связи с изменением климата и температурными колебаниями горные породы, под действием микроорганизмов, а позднее лишайников и мхов. Микроорганизмы разлагали остатки растений, образуя гумус - основное органическое вещество почвы, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям. Животные и растения окончательно разрушали горную породу, превращая верхний ее слой в почву.

Почва состоит из твёрдой, жидкой, газообразной и животной частей. Твердая часть - это минеральные и органические частицы. Они составляют от 80-98 % почвенной массы и состоят из песка, глины, илистых частиц, оставшихся от материнской породы в результате почвообразовательного процесса. Соотношение этих частиц характеризует механический состав почвы. Жидкая часть почвы, или почвенный раствор, вода с растворенными в ней органическими и минеральными соединениями. Воды в почве содержится от долей процента до 40-60 %. Жидкая часть участвует в снабжении растений водой и растворёнными элементами питания. Газообразная часть, почвенный воздух, заполняет поры, не занятые водой. Почвенный воздух содержит больше CO2 и меньше O2, чем атмосферный воздух, а также метан, летучие органические соединения и др. Живая часть почвы состоит из почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, водоросли, актиномицеты и др.), представителей беспозвоночных (простейших, червей, моллюсков, насекомых и их личинок), роющих позвоночных. Они обитают в основном в верхних слоях почвы, около корней растений, где добывают себе пищу.

Функции почвы.

1) Среда обитания для живых организмов и микроорганизмов.

2) Защитный слой для низлежащих слоёв земли.

3) Обеспечение нормального стока воды (поддержание круговорота воды).

4) Место для получения сельскохозяйственной продукции.

Поскольку почва является условновосстанавливаемым природным ресурсом, её восстановление происходит в течение длительного времени.

Деградация почвы.

Причины деградации почвы.

1) Технологическая (эксплуатационная) деградация почв:

а) нарушение почвенного покрова при добыче полезных ископаемых;

б) механическое разрушение.

2) Эрозия почв – механический перенос частиц почвы с одного места на другое в результате воздействия ветра и воды.

а) выветривание;

б) вымывание.

3) Засоление почв – накопление на отдельно взятом участке почвы водорастворимых солей.

4) Заболачивание – изменение гидрологического режима участка земли, приводящее к возникновению избыточной влаги.

5) Опустынивание – процесс, приводящий к потере природной экосистемой сплошного растительного покрова с дальнейшей невозможностью его восстановления без участия человека. Происходит главным образом в аридных районах в результате естественных и преимущественно антропогенных факторов

(сведение лесов, неумеренная эксплуатация пастбищ, нерациональное использование водных ресурсов при орошении земель и др.).