Круговорот углерода в природе.

Углерод по распространенности на Земле занимает шестнадцатое место

среди всех элементов и составляет приблизительно 0,027% массы земной коры.

В несвязанном состоянии он встречается в виде алмазов. Каменный уголь содержит до 90% углерода. В связанном состоянии углерод входит также в разные горючие ископаемые, в карбонатные минералы, например кальцит и доломит, а также в состав всех биологических веществ. В форме доксида углерода он входит в состав земной атмосферы, в которой на его долю приходится 0,046% массы.

Углерод имеет исключительное значение для живого вещества (живым веществом в геологии называют совокупность всех организмов, населяющих Землю). Из углерода в биосфере создаются миллионы органических соединений.

Углекислота из атмосферы в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями, ассимилируется и превращается в разнообразные органические соединения растений. Растительные организмы, особенно низшие микроорганизмы, морской фитопланктон, благодаря исключительной скорости размножения, продуцируют в год около 1,5*1011m углерода в виде органической массы. Растения частично поедаются животными (при этом образуются пищевые цепи). В конечном счете, органическая масса в результате дыхания, гниения и горения превращается в углекислый газ или отлагается в виде сапропеля, гумуса, торфа, которые, в свою очередь, дают начало многим другим соединениям – каменным углям, нефти. В процессах распада органических веществ, их минерализации, огромную роль играют бактерии (например, гнилостные), а также многие грибы (например, плесневые). В активном круговороте углекислый газ (живое вещество участвует очень небольшая часть всей массы углерода. Огромное количество углекислоты законсервировано в виде ископаемых известняков и других пород.

Между углекислым газом атмосферы и водой океана существует подвижное равновесие. Организмы поглощают углекислый кальций, создают свои скелеты, а затем из них образуются пласты известняков. Атмосфера пополняется углекислым газом благодаря процессам разложения органических веществ, карбонатов и т.д. Особенно мощным источником являются вулканы, газы которых состоят главным образом из паров воды и углекислого газа.

Кругооборот углерода, как и любого другого элемента, совершается как по большому, так и по малому циклам. Биотический кругооборот углерода – составная часть большого кругооборота, он связан с жизнедеятельностью организмов

 

 

10.Круговорот кислорода в природе.

Кислород является наиболее распространенным элементом на Земле. В морской воде содержится 85,82% кислорода, в атмосферном воздухе 23,15% по весу или 20,93% по объему, а в земной коре 47,2% по весу. Такая концентрация кислорода в атмосфере поддерживается постоянной благодаря процессу фотосинтеза. В этом процессе зеленые растения под действием солнечного света превращают диоксид углерода и воду в углеводы и кислород.

Кислород и его соединения незаменимы для поддержания жизни. Они играют важнейшую роль в процессах обмена веществ и дыхании. Кислород входит в состав белков, жиров, углеводов, из которых «построены» организмы; в человеческом организме, например, содержится около 65% кислорода. Большинство организмов получают энергию, необходимую для выполнения их жизненных функций, за счет окисления тех или иных веществ с помощью кислорода.

Убыль кислорода в атмосфере в результате процессов дыхания, гниения и горения возмещается кислородом, выделяющимся при фотосинтезе. Вырубка лесов, эрозия почв, различные горные выработки на поверхности уменьшают общую массу фотосинтеза и снижают круговорот на значительных территориях. Наряду с этим, мощным источником кислорода является, по-видимому, фотохимическое разложение водяного пара в верхних слоях атмосферы под влиянием ультрафиолетовых лучей солнца. Таким образом, в природе непрерывно совершается круговорот кислорода, поддерживающий постоянство состава атмосферного воздуха.

О₃ = О + О₂

Кроме описанного выше круговорота кислорода в несвязанном виде, этот элемент совершает еще и важнейший круговорот, входя в состав воды.

Круговорот воды (H2O) заключается в испарении воды с поверхности суши и моря, переносе ее воздушными массами и ветрами, конденсации паров и последующее выпадение осадков в виде дождя, снега, града, тумана.

Кислород существует в 3-х формах:

Атомарный – О

Двухатомный – О₂

Озон – О₃

Кислород в свободной форме – есть продукт жизнедеятельности (растения) и элемент, поддерживающий жизнь (животные).

Процесс фотосинтеза продуцирует кислород, а процесс разложения его связывает.

Если в воздухе находится …% О₂, то:

21% - нориальное состояние

18% головокружение

16% тухнут свечи

13%умирают

Круговорот азота в природе.

Приблизительно 78% всего объема атмосферы приходится на долю азота.

Движение N отличается от движения других биогенных веществ, т.к. включают:

Газообразную фазу

Минеральную фазу

Однако высшие растения могут усваивать N лишь после того, как он образует легкорастворимые соли с водородом и кислородом.

Растения усваивают ионы аммония NH₄⁺ и нитраты NO₃^-

Для того чтобы N преобразовался в легкорастворимые соли, необходимо участие азотфиксирующих бактерий или сине-зеленых водорослей (цианобактерии).

Азотфиксацией называется превращение газообразного азота в аммонийную форму

Азот, после потребления его растениями участвует в синтезе протеинов, которые сосредоточиваясь в листьях растений, обеспечивают азотное питание фитофагов.

Мертвые организмы и отходы жизнедеятельности (экскременты) являются средой обитания и служат пищей для сапрофагов, которые разлагают органические азотсодержащие соединения до неорганических.

Последним звеном в круговороте являются аммонифицирующие организмы, образующие аммиак NН₃, который может быть вовлечен в цикл нитрификации.

Параллельно происходит постоянное возвращение N в атмосферу за счет деятельности бактерий денитрификатов, способных разлагать нитраты в азот.

N образуется и при разрядах молнии грозы.

Азот содержится в атмосфере, где его около 80%. Азот содержится в воде и почве в виде неорганических соединений: аммонитных, нитритных и нитратных. Кроме того, азот содержится в живых организмах. Прежде всего в белках и нуклеиновых кислотах.

Поступление азота в атмосферу:

- Денитрификация

- С вулканическими газами

- С выхлопными газами дыма

Поглощение азота из воздуха:

- в процессе азот фиксации, за счет сине-зеленых водорослей

- естественные физические процессы(разряд грозы)

- процесс промышленного синтеза аммиака