Круговорот веществ.

Круговорот веществ – естественные циклические процессы превращения и перемещения химических элементов. Бывает воздушный и водный. В воздушный круговорот вовлечено 98,3% (О_2, Н₂, С, N₂₎,

в водный 1,7% (Na, Mg,CI, K,S и др). Круговороты бывают разные, в том числе, биологический.

Биологический круговорот – биогенная миграция атомов, представляет 2 противоположных процесса – аккумуляцию элементов в живых организмах и минерализацию в результате разложения мертвых остатков. Образование идет на суше, минерализация в почве и в глубинах морей.

Круговорот воды в природе

Солнечные лучи нагревают водоемы → вода испаряется → поднимается вверх, охлаждается, конденсируется → переносится воздушными массами → выпадают атмосферные осадки → они просачиваются в почву → подземным стоком возвращаются в реки, моря, океаны. Таким образом, вода появляется из океана и туда же возвращается.

Часть воды испаряется растениями, попадая вновь в атмосферу. Часть воды в процессе фотосинтеза расщепляется на водород (идет на синтез органических веществ) и кислород (выделяется в атмосферу). Таким образом, вода появляется из океана и туда же возвращается.

Круговорот углерода

Поглощение СО₂ растениями в процессе фотосинтеза → в темновой фазе ими создается глюкоза → животные поедают растения → СО₂ выделяется в процессе дыхания у всех организмов → поступает в атмосферу в процессе сжигания органического топлива и вулканической деятельности→ часть СО₂ конденсируется в виде угля и торфа, часть растворяется в воде и используется моллюсками для построения раковин → после их гибели образуется известняк, который при разрушении выделяет СО₂ в атмосферу. Основная часть поступающего СО₂ в атмосферу поглощается океаном и откладывается в виде карбонатов, содержание СО₂ в воздухе медленно, но неуклонно повышается.

Круговорот азота

Азот один из основных биогенных элементов в больших количествах содержится в атмосфере (78%), но в молекулярной форме он не может использоваться ни растениями, ни животными.

В пригодный для использования, атмосферный азот переводят азотфиксирующие бактерии и синезелёные водоросли. Образуется аммиак, который хемосинтезирующие бактерии переводят в нитриты и нитраты. Их поглощают растения. Биологическая фиксация азота на суше составляет 1 г/м²_.

После отмирания организмов бактерии гниения разлагают азотсодержащие соединения до аммиака. Часть его уходит в атмосферу, часть восстанавливается денитрифицирующими бактериями до молекулярного азота, но основная масса окисляется до нитритов и нитратов и вновь используется. Часть соединений азота оседает в глубоководных отложениях и надолго (миллионы лет) выключается из круговорота. Потери компенсируются поступлением азота в атмосферу с вулканическими газами.

Круговорот серы

Сера входит в состав белков, представляет собой жизненно важный элемент. В виде соединений с металлами сульфидов она залегает в виде руд на суше и входит в состав глубоководных отложений. В доступную для усвоения растворимую форму эти соединения переводятся серобактериями - хемосинтезирующими бактериями, способными получать энергию путём окисления восстановленных соединений серы. В результате образуются сульфаты, которые используются растениями. Глубоко залегающие сульфаты вовлекаются в круговорот другой группой микроорганизмов, восстанавливающих сульфаты до сероводорода.

Круговорот фосфора

Резервуаром фосфора служат залежи его соединений в горных породах. Вследствие вымывания он попадает в речные системы и частью используется растениями, а частью уносится в море, где оседает в глубоководных отложениях. Кроме того, в мире ежегодно добывается до 2 млн. т. фосфорсодержащих пород. Большая часть этого фосфора также вымывается и исключается из круговорота. Благодаря лову рыбы часть фосфора возвращается на сушу в небольших размерах (около 60 тыс. т. фосфора в год).

Круговорот кислорода

Круговорот кислорода поддерживает и сохраняет возможность жизнедеятельности живых организмов. Люди и животные в процессе дыхания поглощают кислород, выдыхая СО₂. Промышленные предприятия, автомобильный транспорт выделяют в атмосферу огромное количество вредных веществ и примесей, сжигают тонны кислорода и уменьшают его количество в окружающей среде.

Восстановление жизненно важного элемента происходит благодаря такому процессу, как фотосинтез. Преобразование углекислого газа в кислород осуществляется растениями, поглощением из окружающей среды углекислого газа с последующим выделением в нее кислорода. Наземные растения получают его из атмосферы и земли через корни и листья, а водоросли используют газ, растворенный в воде.

Круговорот энергии

Превращение энергии – трансформация поступающей на Землю солнечной радиации в энергию химических связей. Осуществляется зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Расходуется на процессы жизнедеятельности всех организмов, либо выделяется в виде теплоты, либо консервируется в земной коре в виде залежей угля, нефти, торфа.

Закон сохранения энергии (И.Майер, Д.Джоуль) Энергия не создается и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую. Солнечная энергия →химическая →механическая →электрическая