Круговорот веществ в природе. Биохимические круговороты
Круговорот веществ в природе. Биохимические круговороты - раздел Экология, Экология Круговорот Веществ И Энергии В Природе Складывается Из Нескольких Взаимосвяза...
Круговорот веществ и энергии в природе складывается из нескольких взаимосвязанных процессов:
1. Регулярно повторяющийся или непрерывный приток энергии, а также образование и синтез новых соединений.
2. Постоянный или периодический перенос и перераспределение энергии, вынос и направленное перемещение синтезированных соединений под влиянием физических, химических и биологических агентов.
3. Направленное ритмическое или периодическое последовательное преобразование, разложение и деструкция (разрушение) синтезированных ранее соединений под влиянием биогенных и абиогенных воздействий среды.
4. Постоянное или периодическое образование простейших минеральных или органоминеральных компонентов в газообразном, жидком или твердом состоянии, которые играют роль составных компонентов для новых – очередных – синтетических циклов круговорота веществ.
Биологические циклы обусловлены жизнедеятельностью организмов в самом широком смысле: питание, пищевые связи, размножение, рост, передвижение, выделение метаболитов, смерть, разложение, минерализация.
Символом круговорота веществ является спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое, что со временем приводит к весьма значительным изменениям.
К главным циклам можно отнести биохимические круговороты, круговороты углерода, кислорода, азота, фосфора, серы и биогенных катионов.
Круговорот биогенов.Из почти 100 химических элементов, которые встречаются в природной среде, почти 40 необходимы для функционирования живых организмов. Из этих химических элементов N (азот), С(углерод), Н (водород), О (кислород), Р (фосфор), S (сера) относятся к главным биогенам, которые требуются в значимых объемах. Химические элементы циркулируют в биосфере по различным путям биологического круговорота: поглощаются живым веществом, «заряжаются » энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопительную энергию во внешнюю среду.
Биогеохимические циклы и круговоротные принципы функционирования в геосферах Земли подразделяются на два основных типа: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере и 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре.
Круговорот углерода.В круговороте углерода четко прослеживается трофическая цепь: продуценты, улавливающие углерод из атмосферы при фотосинтезе, консументы, поглощающие углерод вместе с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуцентов, возвращающие углерод вновь в круговорот. (скорость оборота СО2 составляет 300 лет).
Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат 500 млрд т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. (вмешательство человека в круговорот этого элемента приводит к возрастанию содержания СО2 в атмосфере.)
Рис.1. Круговорот углерода в природе
Круговорот фосфора.Фосфор, главным образом в виде фосфат-ионов (PO43- и HPO42-), является важным питательным элементом как для растений, так и для животных. Он входит в состав молекул ДНК, несущих генетическую информацию; молекул АТФ и АДФ, в которых запасается необходимая для организмов химическая энергия, используемая при клеточном дыхании; молекул жиров, образующих клеточные мембраны в растительных и животных клетках; а также веществ, входящих в состав костей и зубов. Общий круговорот фосфора можно разделить на две части – водную и наземную.
Фосфор медленно перемещается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океанических осадков к живым организмам и затем обратно. Фосфор, высвобождаемый при медленном разрушении (или выветривании) фосфатных руд, растворяется почвенной влагой и поглощается корнями растений.
Животные получают необходимый им фосфор, поедая растения или других растительноядных животных. Значительная часть этого фосфора в виде экскрементов животных и продуктов разложения мертвых животных и растений возвращается в почву, в реки и в конце концов на дно океана в виде нерастворимых фосфатных осадочных пород.
Рис.2. Круговорот фосфора
Круговорот азота.Круговорот азота охватывает все области биосферы
Поглощение его растениями ограничено, так как они усваивают азот только в форме соединения его с водородом и кислородом (NO3 иNH4). И это при том, что запасы азота в атмосфере неисчерпаемы (78%). Почвенные бактерии постепенно разлагают белковые вещества отмерших организмов и превращают их в аммонийные соединения, нитраты и нитриты. Часть нитратов попадает в процессе круговорота в подземные воды и загрязняет их.
Азот возвращается в атмосферу вновь с выделенными при гниении газами. Правда, часть его окисляется в воздухе – во время грозовых разрядов – и поступает в почву с дождевой водой, но таким способом его фиксируется в 10 раз меньше, чем с помощью бактерий.
Рис.3. Круговорот азота
Круговорот кислорода. Биохимический цикл – планетарный процесс, который является объединяющим элементом для атмосферы, гидросферы и литосферы. В атмосфере преобладающей формой кислорода является молекула О2, но так как отмечали мы уже выше имеется еще озон О3 и О-атомарный кислород . Кислород в свободной форме является как продуктом жизнедеятельности, так и элементом, поддерживающим жизнь. Круговорот кислорода в биосфере представляет собой сумму весьма сложных процессов, так как кислород входит в состав многих органических и неорганических соединений. Однако главным является обмен между атмосферой и живыми организмами.
Круговорот воды.Круговорот воды представляет собой процесс непрерывного, взаимосвязанного перемещения воды в глобальных масштабах. Круговорот воды осуществляется под влиянием солнечной энергии, гравитации, жизнедеятельности организмов. Круговорот воды можно выделить малый и большой круговороты.
При малом круговороте воды, испарившаяся с поверхности океана, вновь возвращается в него в виде атмосферных осадков. При большом круговороте часть испарившейся с водной поверхности влаги выпадает не только на океан, но и на сушу, где питает реки и другие водоемы, но в конечном счете с подземным или поверхностным стоком возвращается в океан.
Значимую роль в процессе круговорота воды играет эвапотрансипация, которая представляет собой количество влаги, переходящее в атмосферу в результате транспирации зеленых растений и испарения с поверхности почвы. Транспирацией именуют испарение воды зелеными частями растений, причем она испаряется со всей наружной и всех внутренних поверхностей растений, соприкасающихся с воздухом. Общая транспирация зависит от многих экологических факторов (освещенность, сухость воздуха, ветер, рельеф и др.)
Федеральное государственное бюджетное образовательное... Учреждение высшего профессионального образования... Волгоградский государственный архитектурно строительный...
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
В методических указаниях приведен курс лекций по дисциплине «Экология » в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования.
Д
Структура современной экологии
С научной точки зрения вполне обоснованно деление экологии на теоретическую и прикладную:
теоретическая экология вскрывает общие закономерности организации жизни;
Популяционная экология
Популяция- группа организмов одного вида, проживающих в определенном районе. Примерами популяций являются все окуни в пруду, белки обыкновенные или дубы белые в лесах, население
Биосфера и человек, структура биосферы
Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) – внутренних и внешних. К внутренним относятся ядро, мантия, а к внешним – литосфера (земная кора), гидросфе
Экологические факторы.
Все организмы живут в среде обитания, или окружающей среде, которая является совокупностью элементов, способных оказывать прямое или косвенное воздействие на организмы. Элементы окружающей среды, о
Экосистемы. Структура и основные компоненты экосистемы
Основополагающим объектом изучения экологии является взаимодействие пяти уровней организации материи: живые организмы, популяции, сообщества, экосистемы и экосфера.
Элементарные ча
Энергия в экосистемах, трофические цепи и уровни
Каждый биогеоценоз характеризуется видовым разнообразием, численностью и плотностью популяции каждого вида, биомассой и продуктивностью.
Взаимоотношения между организмами в экосистеме в пр
Воздействие человека на экосистемы
Научно-техническая революция, огромный рост индустрии и возросшая производительная активность человека меняют облик нашей планеты. В истории человечества сейчас наступил период, когда общество выну
Взаимоотношения организма и среды.
Окружающая человека среда состоит из четырех взаимосвязанных компонентов-подсистем:
а) собственно природной среды; б) порожденной агротехнической среды – «второй природы», в) искусственной
Антропогенное воздействие на природу
В последние 100 лет человечество стало оказывать заметное воздействие на функционирование биосферы.
В предисторической фазе люди жили в условиях энергетической недостаточности и вынуждены
Загрязнение воды.
Загрязнители воды - это все химические вещества, так или иначе загрязняющие воду, делающие ее непригодной для питья или же вредной для гидробионтов. Среди загрязнителей водной сред
Загрязнение и иные воздействия на литосферу.
В настоящее время плоды деятельности человека становятся не только одним из ведущих геологических факторов по своим масштабам, но и качественно отличаются от всех доантропогенных видов экзогенного
Деградация и эрозия почв
Деградация почв.В тесной, точнее непосредственной связи и взаимодействии с приповерхностной частью литосферы находятся почвы.
Экологические функции почвы весьма изменчивы,
Экологические проблемы сельского хозяйства
Некоторые экологические проблемы сельского хозяйства.Взначительной степени экологические проблемы, характерные для почв имеют отношение к агроэкологии.
Сущность экологичес
Загрязнение атмосферы
Атмосферный воздух - один из важнейших жизнеобеспечивающих природных компонентов на Земле - представляет собой смесь газов и аэрозолей приземной части атмосферы, сложившуюся в ходе
Воздействие на гидросферу
Вода представляет собой один из наиболее важных компонентов, обеспечивающих жизнь на нашей планете. Обладая рядом аномальных свойств, она влияет на протекающие в экосистемах сложнейшие физико-химич
Влияние природно-экологических факторов на здоровье человека
Изначально Homo sapiens жил в окружающей среде, как и все консументы экосистемы, и был практически незащищен от действия ее лимитирующих экологических факторов. Первобытный человек
Генетические факторы и здоровье человека
При всей значимости влияния внешней среды роль наследственных факторов для здоровья человека часто оказывается определяющей. Если других факторов риска человек может избежать, то на
Состояние окружающей среды и здоровье человека
К факторам внешней среды, оказывающим влияние на организм, следует отнести: характер пищи, энергетические воздействия (включая физические поля), динамический и химический характер а
Качество медицинского обеспечения и здоровье человека
На первый взгляд, доля ответственности здравоохранения за обеспечение здоровья (10 - 15 %) кажется неожиданно низкой. А ведь именно с ним большинство людей связывает свои надежды на
Проблема народонаселения
Последние 150 лет население Земли росло и продолжает расти феноменальными, взрывообразными темпами.
Приблизительно до начала XVIII века человечество увеличивалось медленно, со средней скор
Типы природных ресурсов и их использование
Человечество всегда в той или иной мере использовало даримые природой богатства. Но постепенно размеры изымаемых природных ресурсов увеличивались, становились все более весомыми и о
Энергосбережение
Прогресс цивилизации представляет собой процесс замены человеческого труда другими источниками энергии.
К настоящему времени для получения 1 т зерна, кроме человеческих рук и солнечной эне
Развитие альтернативных источников энергии
Снизить потребление сырой нефти и других традиционных видов топлива можно, заменив их другими источниками энергии.
1)Ядерная энергия. После чернобыльской к
Экономика природопользования и ее основные задачи
Экономика природопользования - раздел экономики, изучающий главным образом вопросы экономической (в ряде случаев и внеэкономической) оценки природных ресурсов и ущербов от загрязнен
Кадастры природных ресурсов
Система мер по восстановлению и оздоровлению окружающей среды, денежная оценка природного ресурса определяются на основе кадастров природных ресурсов.
Кадастры природных р
Особо охраняемые природные территории (ООПТ)
Особо охраняемые природные территории (ООПТ) - территории или акватории, в пределах которых запрещено их хозяйственное использование и поддерживается их естественное состояние в целях сохранения эк
Лицензия, договор и лимиты на природопользование
Порядок пользования природной средой и природными ресурсами основывается на принципах охраны природной среды и неистощимости использования природных ресурсов, создания нормальных эк
Понятие о концепции устойчивого развития
Концепция устойчивого развития вошла в природоохранный лексикон после Конференции ООН по окружающей среде и развитию (Рио-де-Жанейро, 1992 г.).
По первоначальному определен
Методы очистки воды
Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Существенно отличается очистка воды для питьевых нужд, в технологических целях (ка
Основные загрязнители атмосферы.
Основными мерами борьбы с .загрязнением атмосферы являются: грамотное применение экономических санкций (порядок платы за загрязнение предусматривает кратное повышение выплат при пре
Пылеуловители
Наиболее отработаны в настоящее время очистители от пыли, золы и других твердых частиц. Причем, чем мельче частицы, тем труднее обеспечивается очистка. Класс пылеуловителей для частиц диаметром бол
Газо- и пароочистители
Эти аппараты по принципу действия можно подразделить на пять групп.
Наиболее распространены скрубберные газоочистители, которые практически не отличаются от скрубберных пылеуловителей (зач
Об улучшении экологических характеристик топлива
Определяющее влияние транспорта на состояние окружающей среды требует особого внимания к применению новых экологически чистых видов топлива. К ним относится, прежде всего, сжиженн
Основы экологического права
Экологическое право — совокупность эколого-правовых норм (правил поведения), регулирующих общественные (экологические) отношения в сфере взаимодействия общества и природы с целью
Общие законопроекты.
1.Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10.01.2002 № 7-ФЗ.
2. Федеральный закон «Об экологической экспертизе» от 23.11.95 174-ФЗ (с изменениями от 15.04.98).
3. Федера
Государственные органы охраны окружающей среды
Государственные органы управления и контроля в области охраны окружающей среды подразделяются на две категории: органы общей и специальной компетенции.
К государственным органам о
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СТАНДАРТИЗАЦИЯ И ПАСПОРТИЗАЦИЯ
Общие положения экологического законодательства России конкретизируются в государственных стандартах (ГОСТ), которые, так же как постановления, инструкции и решения, относятся к
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА
В соответствии с Федеральным законом «Об экологической экспертизе» от 23.11.1995 г. термин «экологическая экспертиза» определяется следующим образом:
Экологическа
ЮРИДИЧЕСКАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРАВОНАРУШЕНИЯ
Юридическая ответственность — это обязательство юридических и физических лиц перед обществом и государством относительно соблюдения действующих законов по охране окружающей сред
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА
Экологическая безопасность обычно определяется как состояние защищенности человека от воздействия негативных факторов окружающей среды.
Человечество находится уже в таком п
Новости и инфо для студентов