Презентация по биологии: "Круговорот веществ и энергии"

Круговорот веществ в Биосфере

• Круговорот вещества в биосфере осуществляется под действием солнечной энергии и внутренней энергии Земли.
• В большом круговороте участвуют главные элементы биосферы :
• O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K

• Схема глобального круговорота :
• Магма магматическая порода осадочная порода метаморфическая порода (метаморфизм) переплавление (ультраметаморфизм) магма
• Наиболее интенсивно круговороту подвергаются газы и природные воды.
• Более медленный круговорот – материал континентов

• Благодаря глобальному круговороту осуществляется вековой процесс поднятия земной коры в континентальный полушариях.
• Образование всех осадочных пород совершается под влияние живого вещества биосферы

«Гранитная оболочка планеты есть область былых биосфер»

В.И.Вернадский.

Круговорот воды

• Малый круговорот – испарение с поверхности океана, конденсация, выпадение осадков.
• Большой круговорот – испарение с поверхности океана, перенос на сушу, конденсация, выпадение осадков

• Круговорот воды охватывает гидросферу, литосферу, атмосферу, живое вещество.
• Биологическим звеном круговорота воды является транспирация.
• 1 га елового леса транспирирует в год

4000 м 3 воды – 378 мм осадков.

Годовой водный баланс Земли

Элементы водного баланса

Периферийная часть суши (116800 тыс. км 2 )

Объем, км 3

Слой, мм

Осадки

Речной сток

Испарения

106000

44230

61770

Замкнутая (бессточная) часть суши (32100 тыс. км 2 )

910

380

530

Осадки

Испарения

7500

7500

Мировой океан (361100 тыс. км 2 )

Осадки

Приток речных вод

Испарения

238

238

Земной шар (510000 тыс. км 2 )

411600

44230

455830

1140

120

1260

Осадки (приход)

Испарения (расход)

525100

525100

1030

1030

• Активность водообмена :

• Полярные ледники - 8 000 лет
• Подземные воды - 5 000 лет
• Океан - 3 000 лет
• Речные воды - 0,03 лет
• Атмосферная влага - 0,027 лет

• С круговоротом воды связаны процессы выветривания и снос продуктов выветривания.
• Типы выветривания :

- физическое.

- химическое.

- биологическое

• Зональность процессов выветривания

- Нивальный, аридный климат – физическое

- Гумидный климат – химическое и биологическое

Биогеохимический круговорот

• Происходит с участием организмов.
• Важнейшее звено – фотосинтез. :

nCO 2 + nH 2 O жизнь n(CH 2 O) + nO 2

Смерть

Вовлекаются - N, P, S, K, Ca, Mg, Na, Al

Ежегодно

• N – 1 млрд. т
• P – 260 млн.т
• S – 200 млн.т

Круговорот

углерода

• Два пути миграции СО 2 :
• 1 – поглощение при фотосинтезе с образованием органических веществ, часть которых захороняется в восстановительных условиях в литосфере (торф, уголь, горючие сланцы, нефть).
• 2 –создание карбонатной системы в гидросфере.

Круговорот кислорода

• Наиболее распространенный элемент на Земле :
• 30% земного шара
• 47% земной коры
• 85.7% гидросферы
• 70% живого вещества
• В настоящее время содержание свободного кислорода в в атмосфере сбалансировано.

Основным

источником

кислорода в

биосфере

является

фотосинтез.

Круговорот азота

• В свободном виде в атмосфере – N 2 (78%)
• Из атмосферы азот поглощается при деятельности азотфиксирующих бактерий и некоторых водорослей (синтез нитратов).
• В почве биологически связывается некоторыми бактериями в симбиозе с высшими растениями.

• В воде фиксируется некоторыми микроорганизмами морского планктона.

NO 2 - - NO 3 - Денитрификация : NO 3 - - NO 2 - NO 3 - - N 2 " width="640"

В почвах при участии микроорганизмов

• Нитрификация :

NH 4 + - NO 2 - - NO 3 -

• Денитрификация :

NO 3 - - NO 2 - NO 3 - - N 2

Круговорот серы

0.47% земной коры

• 420 минералов
• Изверженные породы :

Пирит FeS

Пирротин Fe 7 S 8

халькопирит FeCuS 2

• Осадочные породы :

Гипс CuSO 4 .2H 2 O

• Ископаемы угли :

Пирит FeS

• Почвы :

Сульфаты MeSO 4

• Нефть :

Органические соединения серы

Превращения соединений серы

• В море :

SO 4 2- H+ H 2 S + H 2 0

H 2 S [0] S + H 2 O

• На суше :

RS микроорганизмы ( H+ ) H 2 S S

RS микроорганизмы [O] SO 4 2-

Круговорот фосфора

Состоит из двух частей : морской и наземный

Морской – в процессе выветривания и денудации сносится в Мировой океан, переходит в состав фитопланктона и по цепи питания в другие организмы с последующим накоплением в тканях морских животных.

• Наземный – Из почв и пород в растворенном виде извлекается растениями, перерабатывается в фосфорорганические соединения, по цепи питания поступает в организмы животных. С остатками растений и животных поступает в почву.
• В результате хозяйственной деятельности человека цикл фосфора существенно разомкнут

Частичный возврат фосфора на сушу связан с :

• поднятием земной коры выше уровня моря,
• переносом морскими птицами (гуано),
• рыболовством.

500 минералов: кварц SiO 2 горный хрусталь SiO 2 оливин (Mg,Fe) 2 SiO 4 каолинит Al 4 Si 4 O 19 (OH) 3 Скрытно-кристаллические формы: халцедон агат яшма кремень " width="640"

Круговорот кремния

Кристаллические формы 500 минералов:

кварц SiO 2

горный хрусталь SiO 2

оливин (Mg,Fe) 2 SiO 4

каолинит Al 4 Si 4 O 19 (OH) 3

Скрытно-кристаллические формы:

халцедон

агат

яшма

кремень

Аморфные формы кремнезема:

опал (SiO 2 . n H 2 O)

гейзерит

ортокремниевая кислота H 4 SiO 4

Из морской воды растворенный кремний удаляют :

диатомовые водоросли, радиолярии, силикофлягелляты, кремневые губки.

Ежегодный речной сток кремнезема –

4,3 ∙ 10 14 г

Круговорот железа

более 300 видов минералов:

• оксиды,
• сульфиды,
• силикаты,
• карбонаты,
• фосфаты,
• сульфаты,
• арсенаты.

наиболее распространенные оксиды Fe :

• магнетит Fe 3 O 4
• гематит Fe 2 O 3
• пирит FeS
• пирротин Fe 7 S 8

8] – растворение в воде. " width="640"

В магматических породах железо сосредоточено в силикатах:

• оливин, пироксен, амфибол.

Миграция железа подчиняется окислительно-восстановительным условиям среды:

1. Окислительные [ pH

2. восстановительные [ pH 8] – растворение в воде.

Круговорот кальция

более 400 минералов:

• силикаты,
• окислы,
• карбонаты,
• сульфаты,
• вольфраматы,
• бораты,
• галогениды.

Максимальные накопления кальция в базальтовом слое.

Р астворение известняков:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca ( HCO 3 ) 2 →

Ca 2+ + HCO 3 -

(карсты)

O тложение в Мировом океане:

CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 → 2H + + CO 3 2 - →

CaCO3↓

Биологическое осаждение – арагонит, кальцит (панцири, скелеты).

Химическое осаждение (в замкнутых и полузамкнутых водоемах) –

доломит CaMg ( CO 3),

ангидрит,

гипс CaSO 4 ∙2 H 2 O

В зоне метаморфизма доломит, кальцит с силикатами образуют новые минералы.

Освобождение CO 2 идет в глубинах земной коры.

•