Процессы, происходящие в биосфере

понятие биосфера человек процесс.

Биогеохимические циклы. Это циркуляция химических элементов абиотического происхождения, которые попадают из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Неорганические элементы вносятся в ткани растений и животных в процессе их роста и развития и входят в состав органических веществ. После смерти организма эти элементы подвергаются сложным реакциям, после чего попадают в новые организмы. К главным циклам относятся биохимические циклы углерода, воды, азота, фосфора и серы.

Круговорот углерода и кислорода.

Углерод высвобождается в процессе дыхания в виде СО₂; а СО₂; затем снова превращается в процессе фотосинтеза в органические соединения. Круговорот кислорода тесно связан с круговоротом углерода См рис. 1., на котором показан круговорот углерода. Жирными стрелками показан преобладающий путь (из двух возможных). По некоторым приблизительным оценкам действительное количество углерода составляет:

В океане: (в основном в составе фитопланктона): 40* 10¹² кг углерода в год фиксируется в процессе фотосинтеза в виде СО₂ Большая часть его затем высвобождается при дыхании.

На суше: 35* 10¹² кг углерода в год фиксируется при фотосинтезе в виде СО₂; 10 * 10¹² кг углерода в год выделяется при дыхании растений и животных; 25* 10¹² кг углерода выделяется при дыхании редуцентов; 5 * 10¹² кг углерода в год высвобождается при сжигании ископаемого топлива; этого количества вполне достаточно для постепенного увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере и в океанах.

Рисунок 1. Круговорот углерода.

Круговорот азота. (см. рис 2)

Атмосфера содержит 79% азота. Это довольно инертный элемент, и поэтому он сравнительно редко встречается в связанном состоянии. Азот — необходимый компонент аминокислот и белков. Никакой другой элемент так не ограничивает ресурсы питательных веществ в экосистемах, как азот. Он может стать доступным для живых организмов только в связанной форме, т. е. в результате азот-фиксации.

Рисунок 2. Круговорот азота.

Круговорот серы (Рис 3).

Круговорот серы в природе показан на рис. 3. В земной коре очень много серы, и растения получают ее в основном в виде сульфатов. Сера — необходимый компонент почти всех белков.

Потребности животных в соединениях серы так же, как и в азоте, могут удовлетворяться только за счет растений. На рисунке 3 представлен естественный круговорот серы, однако не следует забывать и о том, что в результате сжигания ископаемого топлива и плавки серных руд в атмосферу в возрастающем количестве поступают окислы серы, например, сернистый газ (SO;). Эти загрязнители атмосферы растворяются в каплях дождя и превращаются в кислоты. Появляется все больше данных о том, что кислотные дожди приводят к далеко идущим экологическим последствиям.

Рисунок 3. Круговорот серы.

Круговорот фосфора. (Рис 4)

Фосфор — необходимый компонент нуклеиновых кислот, белков, АТФ и ряда других жизненно важных органических веществ. Это сравнительно мало распространенный элемент, и, подобно азоту и калию, он часто бывает фактором, лимитирующим продуктивность экосистем. Круговорот фосфора показан на рис. 4; он несложен, так как в природе нет газообразных соединений этого элемента. Значительная часть фосфора рано или поздно попадает в океан и откладывается в осадочных породах.

Рисунок 4. Круговорот фосфора.

Круговорот воды.

Источником водорода служит вода (Н₂0), в которой водород химически связан с кислородом. Вода важна не только как источник водорода (при фотосинтезе), но и сама по себе — как составная часть живых клеток, как климатический фактор и как среда для водных организмов. Круговорот воды называется гидрологическим циклом. В этом цикле вода может находится в газообразном, жидком и твердом состоянии.

Функции биомассы в круговороте веществ

• 1) Газовая: растения при фотосинтезе выделяют О₂, растения и животные при дыхании выделяют СО₂;.
• 2) Концентрационная: накопление живым организмом химических элементов.
• 3) Окислительно-восстановительная функция: окисление и восстановление веществ живыми организмами.

Превращение энергии в биосфере

Поток солнечной энергии, воспринимаясь молекулами живых клеток преобразуется в энергию химических связей. Химические вещества переходят от одних организмов к другим. При этом живой организм извлекает энергию из пищи, используя упорядоченность ее химических связей. Часть энергии теряется на поддержание жизненных процессов, часть 5−20% передается организмам последующих пищевых уровней.