Hvilken rolle spiller den biologiske syklusen? Biologisk syklus. Levende organismers rolle i den biologiske syklusen. Hovedbegrepet økologi
Biologisk syklus. Hver gruppe organismer spiller en spesifikk rolle i biosfæren. Planter er mellomledd mellom solen og jorden. De skaper primært organisk materiale gjennom fotosyntese under påvirkning av sollys.
Derfor produserer planter organismer. Dyr lever av planter eller andre dyr, dvs. ferdiglagde organiske stoffer; Dette er forbrukerorganismer. Ved å spise organisk materiale flytter dyr dem rundt jordens overflate. Underveis sprer de sporer og frø og bidrar dermed til spredning av planter og sopp.
Sopp og bakterier bryter ned restene av døde organismer. De omdanner organiske stoffer til uorganiske, som igjen konsumeres av planter. Dermed er bakterier og sopp ødeleggende organismer. Når organisk materiale brytes ned, frigjøres varme, det vil si energi som en gang ble absorbert fra solen av planter. Hvis ødeleggerorganismer forsvant, ville biosfæren bli forgiftet, siden mange forfallsprodukter av organiske stoffer er giftige.
Dermed overfører levende organismer materie og energi fra en del av biosfæren til en annen. Denne overføringen av stoffer og energi danner et biologisk kretsløp (fig. 157). I likhet med vannets kretsløp forbinder den alle deler av naturen til en enkelt helhet. Forstyrrelse av den biologiske syklusen av mennesker truer med katastrofale konsekvenser.
Ris. 157. Diagram over den biologiske syklusen ved å bruke eksempelet med løvskog
Biosfæren og jordens liv. Levende organismers rolle som kraftige naturkrefter har lenge vært undervurdert. Dette forklares av det faktum at, sammenlignet med andre skjell, virker massen av levende materie ubetydelig. Hvis jordskorpen forestill deg i form av en steinskål som veier 13 kg, så vil hele hydrosfæren plassert i denne bollen veie 1 kg, atmosfæren vil tilsvare vekten av en kobbermynt, og levende materie- vekten av frimerket.
Men i milliarder av år, fra generasjon til generasjon, behandlet levende organismer stoffet i jordskjellene. Den totale mengden stoff de transformerte var mange ganger større enn massen til organismene selv. Samspillet mellom levende vesener med hverandre og med livløse kropper danner en enkelt "organisme" av naturen (fig. 158).
Ris. 158. Biosfærens betydning
Analyser tegningen. Fortell oss om sammenhengen mellom biosfæren og andre lag på jorden.
Læren om biosfæren som et spesielt skall bebodd av levende organismer og endret seg under deres påvirkning ble utviklet av den strålende russiske forskeren V.I. Det var han som viste at biosfæren er et veldig aktivt skall. De kombinerte aktivitetene til levende organismer, inkludert mennesker, former og transformerer det geografiske miljøet.
Fordeling av levende stoffer i biosfæren. Livet er svært ujevnt fordelt i biosfæren. Hovedtyngden av levende organismer er konsentrert ved kontaktgrensene mellom luft, vann og steiner. Derfor er overflaten av landet og de øvre lagene av vannet i hav og hav tettere befolket. Dette skyldes det faktum at forholdene her er de mest gunstige: mye oksygen, fuktighet, lys og næringsstoffer. Tykkelsen på laget som er mest mettet med organismer er bare noen få titalls meter. Jo lenger opp og ned fra det, jo sjeldnere og mer monotont er livet. Den største konsentrasjonen av liv er observert i jorda - en spesiell naturlig kropp av biosfæren.
Ris. 159. Massen av levende organismer på land og i havet
Levende stoffer er ujevnt fordelt ikke bare vertikalt, men også over hele området. De fleste organismer er konsentrert på land. Massen deres er 750 ganger større enn massen til innbyggerne i hydrosfæren (fig. 159). Når det gjelder mengden levende stoff per arealenhet, er havet nær kontinentale ørkener.
Spørsmål og oppgaver
- Fortell oss om rollen i naturen til hver gruppe levende organismer: planter, dyr, bakterier, sopp.
- Hvilken rolle spiller den biologiske syklusen i naturen?
- Er organismer jevnt fordelt i biosfæren?
- Hvilke områder i biosfæren er tettest befolket av levende organismer?
Hvilke energikilder er levende organismer avhengige av?
Levende autotrofe organismer eksisterer pga solenergi. Heterotrofer eksisterer på grunn av energien i organiske stoffer.
Hva er fotosyntese?
Fotosyntese - dannelse av levende ting planteceller organiske stoffer, som sukker og stivelse, fra uorganiske stoffer - fra CO2 og vann - ved bruk av lysenergi absorbert av plantepigmenter.
P analysere tegningen. Fortell oss om sammenhengen mellom biosfæren og andre lag på jorden.
Biosfæren er forbundet med andre skjell på jorden, siden levende organismer påvirker dem. Planter og dyr gir mat til mennesker. Ved å produsere oksygen opprettholder planter gasssammensetningen i atmosfæren. Levende organismer påvirker relieffet og gir mangfold til landskap. Mange sedimentære bergarter (kull, olje, kritt) er dannet fra døde levende organismer. Levende organismer kan også ødelegge bergarter gjennom biologisk forvitring.
Spørsmål og oppgaver
1. Fortell oss om rollen i naturen til hver gruppe levende organismer: planter, dyr, bakterier, sopp.
Planter skaper primært organisk materiale gjennom fotosyntese under påvirkning av sollys. Derfor produserer planter organismer. Dyr lever av planter eller andre dyr, det vil si ferdige organiske stoffer; Dette er forbrukerorganismer. Ved å spise organisk materiale flytter dyr dem langs jordoverflaten. Underveis sprer de sporer og frø og bidrar dermed til spredning av planter og sopp. Sopp og bakterier bryter ned restene av døde organismer. De omdanner organiske stoffer til uorganiske, som igjen konsumeres av planter. Dermed er bakterier og sopp ødeleggende organismer. Når organisk materiale brytes ned, frigjøres varme, det vil si energi som en gang ble absorbert fra solen av planter.
2. Hvilken rolle spiller det biologiske kretsløpet i naturen?
I likhet med vannets kretsløp forbinder den alle deler av naturen til en enkelt helhet.
3. Påvirker biosfæren atmosfæren, hydrosfæren, litosfæren? Støtt dette med eksempler.
Levende organismer påvirker alle lag av jorden. Når levende organismer respirerer, produseres karbondioksid og oksygen absorberes. Planter produserer oksygen under fotosyntesen. Dermed påvirker levende organismer gasssammensetningen i atmosfæren. Mange sedimentære bergarter er dannet av levende organismer. De deltar i biologisk forvitring. Slik påvirker det litosfæren. Mange organismer bidrar til selvrensing av vannforekomster. Oksygenmetningen til vann avhenger av levende organismer.
4. Er organismer jevnt fordelt i biosfæren?
Levende organismer er ujevnt fordelt i biosfæren.
5. Hvilke områder i biosfæren er tettest befolket av levende organismer?
Hovedtyngden av levende organismer er konsentrert ved kontaktgrensene mellom luft, vann og bergarter. Derfor er overflaten av landet og de øvre lagene av vannet i hav og hav tettere befolket. Dette skyldes det faktum at forholdene her er de mest gunstige: mye oksygen, fuktighet, lys og næringsstoffer.
6. Hvordan er levende stoff fordelt mellom land og hav?
De fleste organismer er konsentrert på land. Massen deres er 750 ganger større enn massen til innbyggerne i hydrosfæren.
I dag forvandles planter og dyr naturlige omgivelser. Eksempler på dette er korallrev i havet, torvavsetninger i sumper, spredning av lav, spredning av alger som ødelegger fjell og mikroorganismer. Nesten alle kjemiske elementer deltar i den biologiske syklusen periodiske tabell D.I. Mendeleev, men blant dem skiller de viktigste, vitale seg ut.
Karbon. Kilder til karbon i naturen er like mange som de er forskjellige. I mellomtiden er det bare karbondioksid, som enten er i gassform i atmosfæren eller i oppløst tilstand i vann, som er kilden til karbon som tjener som grunnlag for dets prosessering til organisk materiale fra levende vesener. Karbondioksid fanget av planter omdannes til sukker under fotosyntesen, og omdannes til proteiner, lipider osv. ved andre biosyntetiske prosesser. ulike stoffer Server som karbohydratmat for dyr og ikke-grønne planter. På den annen side respirerer alle organismer og frigjør karbon til atmosfæren i form av karbondioksid. Når døden inntreffer, brytes saprofagene ned og mineraliserer lik, og danner næringskjeder, på slutten av hvilke karbon ofte kommer inn i syklusen igjen i form av karbondioksid (den såkalte "jordrespirasjonen"). Akkumulering av døde plante- og dyrerester bremser karbonsyklusen: saprofage dyr og saprofytiske mikroorganismer som lever i jorda, omdanner restene som er akkumulert på overflaten til humus. Graden av påvirkning av organismer på humus er langt fra den samme, og kjedene av sopp og bakterier som fører til den endelige mineraliseringen av karbon er av ulik lengde. Som regel brytes humus raskt ned.
Noen ganger kan kjeden være kort og ufullstendig. I dette tilfellet er forbrukerkjeden ikke i stand til å handle på grunn av mangel på luft eller for høy surhet, som et resultat av at organiske rester samler seg i form av torv og danner torvmyrer. I noen torvmyrer med frodig dekke av spagnummoser når torvlaget 20 m eller mer. Det er her syklusen stopper. Ansamlinger av fossile organiske forbindelser i form av petroleum indikerer at syklusen har avtatt på geologiske tidsskalaer.
Karbonsyklusen avtar også i vann ettersom karbondioksid samler seg i form av kritt, kalkstein, dolomitt eller korall. Ofte forblir disse karbonmassene utenfor syklusen i hele geologiske perioder til de stiger over havet. Fra dette øyeblikket, som et resultat av oppløsning av kalkstein og eller under påvirkning av lav, så vel som røttene til blomstrende planter, begynner inkluderingen av karbon og kalsium i syklusen.
NITROGEN. Nitrogensyklusen er ganske kompleks. inneholder 78 % nitrogen, men for at det skal kunne brukes av de aller fleste levende organismer, må det fikseres i form av visse kjemiske forbindelser. Nitrogenfiksering skjer under vulkansk aktivitet, under lynutladninger i atmosfæren og under forbrenning av meteoritter. Mikroorganismer, både frittlevende og levende på røttene og noen ganger på bladene til enkelte planter, er imidlertid av uforlignelig større betydning i prosessen med nitrogenfiksering. Av de frittlevende bakteriene er nitrogen fiksert av aerobe organismer (dvs. de som lever med tilgang til oksygen), samt anaerobe organismer (dvs. lever uten tilgang til oksygen). Mengden nitrogen fiksert av slike frittlevende bakterier varierer fra 2 - 3 kg til 5 - 6 kg per 1 ha per år. Blågrønnalger som lever i jorda spiller tilsynelatende en viss rolle i nitrogenfikseringen.
Når de kommer inn i jorda med stoffskifteprodukter og rester av planter og dyr, brytes organiske stoffer ned til mineralske stoffer, mens bakterier omdanner nitrogenet til organiske stoffer til ammoniumsalter.
Nitrogens evne til å endre valensen over et bredt spekter bestemmer dens spesifikke rolle i dannelsen av forskjellige organiske forbindelser.
Stor på overflaten kloden Velkjente. Fordampning fra vannforekomster forårsaket av solenergi skaper atmosfærisk fuktighet. Denne fuktigheten kondenserer til skyer som bæres av vinden. Når skyene avkjøles, faller det nedbør i form av regn og snø. Nedbør absorberes av jorda eller flyter over overflaten. Vann går tilbake til hav og hav. Mengden vann som fordampes av planter er vanligvis stor. Hvis det er mye fuktighet og vann til planter, øker fordampningen. Ett bjørketre fordamper 75 liter vann per dag, bøk - 100 liter, lind - 200 liter og 1 hektar skog - fra 20 til 50 tusen liter. En bjørkeskog, massen av løvverk per 1 ha er bare 4940 kg, fordamper 47 tusen liter vann per dag, mens en granskog, massen av nåler per 1 ha er 31 tusen kg. - bare 43 tusen liter okser i latskap. Hvete bruker 3750 tonn vann per 1 hektar i utbyggingsperioden, noe som tilsvarer 375 mm nedbør.
Oksygen inn kvantitativt- hovedkomponenten i levende materie. Hvis vi tar hensyn til vannet i vevene, så inneholder for eksempel menneskekroppen 62,8% oksygen og 19,4% karbon. Betraktet som en helhet er oksygen, sammenlignet med karbon og hydrogen, dets hovedelement.
Oksygensyklusen er komplisert av det faktum at dette elementet kan danne mange kjemiske forbindelser. Som et resultat oppstår mange mellomliggende sykluser mellom og atmosfæren eller mellom og disse to miljøene.
Oksygen, fra en viss konsentrasjon, er svært giftig for celler og vev, selv i aerobe organismer. Den franske forskeren Louis Pasteur (1822 - 1895) beviste at ingen levende anaerob organisme tåler oksygenkonsentrasjoner som overstiger atmosfærisk oksygen med 1 % (Pasteur-effekt).
Oksygensyklusen skjer hovedsakelig mellom atmosfæren og levende organismer. Prosessen med å produsere og frigjøre oksygen som en gass under fotosyntese er det motsatte av prosessen med å konsumere det under respirasjon. I dette tilfellet blir organiske stoffer ødelagt og oksygen interagerer med hydrogen. I noen henseender ligner oksygensyklusen omvendt syklus karbondioksid: Bevegelsen til den ene skjer i motsatt retning av bevegelsen til den andre.
Svovel. Den dominerende delen av syklusen til dette elementet er av sedimentær natur og forekommer i jord og vann. Hovedkilden til svovel tilgjengelig for levende vesener er alle slags sulfater. Den gode løseligheten til mange sulfater i vann letter tilgangen til uorganisk svovel til økosystemer. Ved å absorbere sulfater gjenoppretter planter dem og produserer svovelholdige aminosyrer.
Ulike organiske avfall fra biocenosen brytes ned av bakterier, som til slutt produserer hydrogensulfid fra sulfoproteiner som finnes i jorda. Noen bakterier kan også produsere hydrogensulfid fra sulfater, som de reduserer under anaerobe forhold. Disse bakteriene, ved å bruke sulfater, får den energien som er nødvendig for deres metabolisme.
På den annen side er det bakterier som igjen kan oksidere hydrogensulfid til sulfater, noe som igjen øker tilførselen av svovel tilgjengelig for produsentene. Slike bakterier kalles kjemosyntetiske, siden de kan produsere cellulær energi uten deltakelse av lys, bare gjennom oksidasjon av enkle kjemiske substanser. Så i biosfæren inneholder sedimentære bergarter hovedreservene av svovel, som hovedsakelig finnes i form av pyritt, så vel som sulfater, for eksempel gips.
Fosfor. Fosforsyklusen er relativt enkel og svært ufullstendig. Fosfor er en av hovedbestanddelene i levende materie, der den er inneholdt i ganske store mengder. Fosforreserver tilgjengelig for levende vesener er helt konsentrert i litosfæren. De viktigste kildene til uorganisk fosfor er magmatiske bergarter (for eksempel apatitter) eller sedimentære bergarter (for eksempel fosforitter). Mineralfosfor er et sjeldent element i biosfæren; i jordskorpen er det ikke mer enn 1% av det, som er hovedfaktoren som begrenser produktiviteten til mange økosystemer. Uorganisk fosfor fra bergarter i jordskorpen er involvert i sirkulasjon ved utvasking og oppløsning i kontinentalt farvann. Den går inn i terrestriske økosystemer og blir absorbert av planter, som med sin deltakelse syntetiserer forskjellige organiske forbindelser, og er dermed inkludert i trofiske forbindelser. Deretter blir organiske fosfater, sammen med lik, avfall og sekreter fra levende vesener, returnert til bakken, hvor de igjen blir utsatt for mikroorganismer og omdannet til mineralortofosfater, klare til konsum av grønne planter og andre autotrofer (fra de greske autos - seg selv og trofe - mat, ernæring).
Fosfor blir brakt inn i akvatiske økosystemer av rennende vann. Elver beriker kontinuerlig havene med fosfater, noe som fremmer utviklingen av planteplankton og levende organismer lokalisert på ulike nivåer av næringskjedene i ferskvann eller hav. Historien til ethvert kjemisk element i landskapet består av utallige sykluser, varierende i skala og varighet. Motsatte prosesser - biogen akkumulering og mineralisering - danner en enkelt biologisk syklus av atomer.
Tundralandskap dannes under kalde forhold med kort sommerperiode og er derfor uproduktive. Lav jordsmonn er årsaken til mange av tundraens trekk. "Livsbølger" er også assosiert med varmemangel: i år med varmere somre øker produksjonen av levende stoffer. Noen planter blomstrer i tundraen bare i gunstige år (for eksempel ildgress i den arktiske tundraen). Planter i tundraen vokser sakte. Lav vokser med 1 - 10 mm per år; einer med en stammediameter på 83 mm kan ha opptil 544 årringer. Ikke bare påvirkes påvirkningen av lave temperaturer, men også mangelen på tilstrekkelige næringsstoffer.
I mange tundraer spiller moser og lav en viktig rolle. Det er landskap der de dominerer.
I tundraen er plantebiomassen 170,3 u/ha, hvorav 72 % er i den underjordiske delen. Årlig økning i biomasse er 23,5 c/ha, og årlig forsøpling er 21,9 c/ha. Dermed er den sanne økningen, lik forskjellen mellom vekst og søppel, veldig liten - 1,6 c/ha (i den nordlige taigaen - 10 c/ha, i den sørlige taigaen - 30 c/ha, i de fuktige tropene - 75 c/ha).
På grunn av den lave temperaturen går nedbrytningen av rester av organismer i tundraen sakte mange grupper av mikroorganismer fungerer ikke eller virker veldig svakt (bakterier som bryter ned fiber osv.). Dette fører til akkumulering av organisk materiale på overflaten og i jorda.
Løvskoger i Russland er fordelt i den europeiske delen, på,. Disse er alle regioner i et fuktig temperert-varmt klima. Biomassen her er ikke mye mindre enn i de fuktige tropene (3000-5000 c/ha), men den årlige produksjonen og den grønne assimilerende massen er flere ganger mindre. Produktene varierer fra 80 til 150 c/ha (i de fuktige tropene - 300 - 500 c/ha), grønn assimilerende masse i eikeskog utgjør 1 % av biomassen og når 40 c/ha (8 % og 400 c/ha) i de fuktige tropene).
Bredbladede trær er relativt rike på aske, spesielt blader (opptil 5%). Det er mye Ca i asken av blader – opptil 20 % eller 0,6 – 3,8 % pr. tørrstoff, mindre K (0,15 - 2,0%) og Si (0,4 - 2,8%), enda mindre Mg, A1, P, samt Fe, Mn, Na, C1.
I taigaen er ikke biomassen mye dårligere enn de fuktige tropene og løvskogene. I den sørlige taigaen overstiger biomassen 3000 c/ha og bare i den nordlige taigaen synker den til 500 - 1500 c/ha. Zoomassen i taigaen er ubetydelig (i den sørlige taigaen - 0,01 % av biomassen).
Mer enn 60% av biomassen er representert av tre, bestående av fiber (ca. 50%), lignin (20 - 30%), hemicellulose (mer enn 10%).
Årsproduksjonen i den sørlige taigaen er nesten den samme som i løvskog (85 c/ha mot 90 c/ha i eikeskog), i den nordlige taigaen er den mye mindre (40 - 60 c/ha). Plantestrø i den sørlige taigaen er mindre enn i eikeskog og er lik 55 c/ha (i eikeskog 65 c/ha); i den nordlige taigaen er det enda mindre - 35 c/ha.
De fuktige tropene okkuperer store områder i de ekvatoriale, sørlige og sør-sentrale regionene. De var enda mer utbredt tidligere geologiske epoker(fra slutten av devon). Overfloden av varme er her kombinert med en overflod av nedbør, begrenser ikke den enkelte biologiske syklus av atomer. atomer forekommer med samme intensitet gjennom året, periodisiteten av migrasjon er svakt uttrykt.
Overfloden av varme og fuktighet bestemmer den store årlige produksjonen av levende stoffer i de fuktige tropene. Produksjonsmengden her er 2 - 3 ganger større enn i løvskog og taiga, og når 300 - 500 c/ha. Når det gjelder forholdet mellom biomasse og produksjon, overjordisk og underjordisk, grønn og ikke-grønn biomasse, og mange andre indikatorer, skiller de fuktige tropene seg heller ikke nevneverdig fra andre fuktige skoglandskap. Men når det gjelder mengden kalium i biomasse, skiller de fuktige tropene seg fra løvskog. Biomassen til dyr i de fuktige tropene er omtrent 1 % av biomassen (45 c/ha). Dette er hovedsakelig termitter, maur og andre laverestående dyr. I følge denne indikatoren skiller de fuktige tropene seg kraftig fra taigaen, der bare 3,6 c/ha zoom akkumuleres (0,01% av biomassen). Nedbrytningen av en stor masse organisk materiale metter vannet med karbondioksid og organiske syrer. Hovedelementene som kommer inn i vannet i løpet av den biologiske syklusen er Si og Ca, K. Mg, Al, Fe, Mn, S. Bladene til tropiske trær har et høyt Si-innhold. I løpet av den biologiske syklusen vaskes regnvann ut av bladene. et stort nummer av N, P, K, Ca, Mg, Na, CI, S og andre grunnstoffer.
Stepper og ørkener er like i mange eiendommer. Biomassen i steppene er en størrelsesorden mindre enn i skogslandskap – fra 100 til 350 c/ha. Det meste av det, i motsetning til skog, er konsentrert i røttene (70 - 90%). Biomassen til dyr i steppene er omtrent 6 %. Årlig produksjon er 13 - 50 c/ha, dvs. 30 - 50 % av biomassen.
Hvert år er hundrevis av kilo vannløselige stoffer (per 1 ha) involvert i den biologiske syklusen av atomer i steppene, det vil si betydelig mer enn i taigaen (eng-stepper - 700 kg/ha; sørlige taiga - 155 kg/ ha). I engstepper returneres 700 kg/ha vannløselige stoffer årlig med søppel, og i tørre - 150 kg/ha (i granskogene i den sørlige taigaen - 120 kg/ha). I søppel spiller baser en viktig rolle, og nøytraliserer organiske syrer fullstendig.
I motsetning til skogslandskap, akkumuleres steppejord 20 - 30 ganger mer organisk materiale enn i biomasse (i engstepper - opptil 8000 c/ha humus; i tørre stepper - 1000 - 1500 c/ha). For stepper og ørkener er de mest karakteristiske elementene Ca, Na og Mg, som akkumuleres under salinisering i vann, jord og forvitringsprodukter.
Basert på deres mineralsammensetning er alle steppegress delt inn i tre grupper: gress med høyt Si-innhold og lavt N-innhold; belgfrukter med betydelig akkumulering av K, Ca og N; forbyr å innta en mellomstilling.
Biologisk syklus. Hver gruppe organismer spiller en spesifikk rolle i biosfæren. Planter er mellomledd mellom solen og jorden. De skaper primært organisk materiale gjennom fotosyntese under påvirkning av sollys. Derfor produserer planter organismer. Dyr lever av planter eller andre dyr, det vil si ferdige organiske stoffer; Dette er forbrukerorganismer. Ved å spise organisk materiale flytter dyr dem langs jordoverflaten. Underveis sprer de sporer og frø og bidrar dermed til spredning av planter og sopp.
Sopp og bakterier bryter ned restene av døde organismer. De omdanner organiske stoffer til uorganiske, som igjen konsumeres av planter. Dermed er bakterier og sopp ødeleggende organismer. Når organisk materiale brytes ned, frigjøres varme, det vil si energi som en gang ble absorbert fra solen av planter. Hvis ødeleggerorganismer forsvant, ville biosfæren bli forgiftet, siden mange forfallsprodukter av organiske stoffer er giftige.
Dermed overfører levende organismer materie og energi fra en del av biosfæren til en annen. Denne overføringen av stoffer og energi danner en biologisk syklus. I likhet med vannets kretsløp forbinder den alle deler av naturen til en enkelt helhet. Forstyrrelse av den biologiske syklusen av mennesker truer med katastrofale konsekvenser.
Biosfæren og jordens liv. Levende organismers rolle som kraftige naturkrefter har lenge vært undervurdert. Dette forklares av det faktum at, sammenlignet med andre skjell, virker massen av levende materie ubetydelig. Hvis jordskorpen er forestilt som en steinskål som veier 13 kg, vil hele hydrosfæren som er plassert i denne bollen veie 1 kg, atmosfæren vil tilsvare vekten av en kobbermynt, og levende stoffer vil tilsvare vekten av en porto stemple.
Men i milliarder av år, fra generasjon til generasjon, behandlet levende organismer stoffet i jordskjellene. Den totale mengden stoff de transformerte var mange ganger større enn massen til organismene selv. Samspillet mellom levende vesener med hverandre og med livløse kropper danner en enkelt "organisme" av naturen.
Læren om biosfæren som et spesielt skall bebodd av levende organismer og endret seg under deres påvirkning ble utviklet av den strålende russiske forskeren V.I. Det var han som viste at biosfæren er et veldig aktivt skall. De kombinerte aktivitetene til levende organismer, inkludert mennesker, former og transformerer det geografiske miljøet.
Fordeling av levende stoffer i biosfæren. Livet er svært ujevnt fordelt i biosfæren. Hovedtyngden av levende organismer er konsentrert ved kontaktgrensene mellom luft, vann og bergarter. Derfor er overflaten av landet og de øvre lagene av vannet i hav og hav tettere befolket. Dette skyldes det faktum at forholdene her er de mest gunstige: mye oksygen, fuktighet, lys og næringsstoffer. Tykkelsen på laget som er mest mettet med organismer er bare noen få titalls meter. Jo lenger opp og ned fra det, jo sjeldnere og mer monotont er livet. Den største konsentrasjonen av liv er observert i jorda - en spesiell naturlig kropp av biosfæren.
Levende stoffer er ujevnt fordelt ikke bare vertikalt, men også over hele området. De fleste organismer er konsentrert på land. Massen deres er 750 ganger større enn massen til innbyggerne i hydrosfæren. Når det gjelder mengden levende stoff per arealenhet, er havet nær kontinentale ørkener.
Utdanningsdepartementet i den russiske føderasjonen
Filial av Baikal State University of Economics og
førerkort i Bratsk
Fakultet for finans og kreditt
om miljøledelse
TEMA: Stoffers syklus, menneskets rolle og plass i biosfæren.
Fullført: st-ka gr. N-02
Ponomareva A.E.
Vitenskapelig leder:
Epifantseva E.I.
Bratsk-2004
INNHOLD:
Introduksjon………………………………………………………………………..3
1. Stoffers kretsløp: konsept, typer…………………………..…..4
1.1 Karbonsyklus………………………………………………………………6
1.2 Nitrogensyklus…………………………………………………..7
2. Begrepet forurensning miljø…………………..13
3. Noosfæren som et nytt stadium i utviklingen av biosfæren…………15
Konklusjon………………………………………………………………..19
Liste over referanser………………………………….20
Introduksjon
Biosfæren er den delen av kloden der liv eksisterer. For dette spesielle jordskallet er tre forhold viktigst. For det første inneholder den mye flytende vann, noe som automatisk innebærer tilstedeværelsen av en ganske tett atmosfære og et visst temperaturområde. For det andre faller en kraftig strøm av strålende energi fra solen på den. For det tredje inneholder den uttalte grensesnitt mellom materie i forskjellige fasetilstander - gassformig, flytende og fast.
Det skal bemerkes at mennesket (med sin vitenskapelige og teknologiske fremgang) inntar den viktigste, grunnleggende plassen i syklusen av stoffer i biosfæren. For ikke å nevne dens dominerende plass i naturmiljøet. Utviklingen av vitenskap og teknologi har resultert i forurensning av atmosfæren, vannet og jordsmonnet på planeten vår. Siden menneskets fremkomst har biosfæren blitt tvunget til å tilpasse seg alle menneskehetens nye og nye behov. Miljøvern er et komplekst problem som bare kan løses gjennom felles innsats fra spesialister fra ulike felt innen vitenskap og teknologi. Den mest effektive formen for å beskytte miljøet mot de skadelige effektene av industribedrifter er overgangen til lavavfalls- og ikke-avfallsteknologier, og i landbruksproduksjon til biologiske metoder for ugras- og skadedyrbekjempelse. Dette vil kreve å løse et helt kompleks av komplekse teknologiske, design- og organisatoriske problemer.
1.Syklus av stoffer: konsept, typer.
Akademikeren V.R Williams skrev at den eneste måten å gi noe endelig egenskapene til det uendelige er å tvinge det endelige til å rotere langs en lukket kurve, det vil si å involvere det i en syklus.
Alle stoffer på planeten Jorden er i ferd med biokjemisk sirkulasjon. Det er to hovedsykluser: stor(geologisk) og liten(biotisk).
Den store syklusen varer i millioner av år. Bergarter blir ødelagt, forvitret og ført av vannstrømmer inn i verdenshavet, hvor de danner kraftige marine lag. Noen kjemiske forbindelser løses opp i vann eller forbrukes av biocenosen. Store langsomme geotektoniske endringer, prosesser knyttet til nedsynkning av kontinenter og stigning av havbunnen, bevegelse av hav og hav over lang tid fører til at disse lagene kommer tilbake til land og prosessen starter på nytt.
Den lille syklusen, som er en del av den store, skjer på nivå med biogeocenose og består i det faktum at næringsstoffer fra jord, vann og luft samler seg i planter og brukes på å skape deres masse og livsprosesser i dem. Nedbrytningsproduktene av organisk materiale under påvirkning av bakterier spaltes igjen til mineralkomponenter som er tilgjengelige for planter, og trekkes inn i strømmen av materie av dem.
Retur av kjemikalier fra det uorganiske miljøet gjennom plante- og dyreorganismer tilbake til det uorganiske miljøet ved bruk av solenergi og kjemiske reaksjoner kalles biokjemisk syklus.
Tre grupper av organismer deltar i syklusen av stoffer:
Produsenter(produsenter) - autotrofe organismer og grønne planter som ved hjelp av solenergi skaper primærproduksjonen av levende stoffer. De forbruker karbondioksid, vann, salter og frigjør oksygen. Noen kjemoseptiske bakterier som er i stand til å lage organisk materiale tilhører denne gruppen.
Nedbrytere(reduksjonsmidler) - organismer som lever av organismer, bakterier og sopp. Her er mikroorganismers rolle spesielt stor, og ødelegger organiske rester fullstendig og gjør dem til sluttprodukter: mineralsalter, karbondioksid, vann, enkle organiske stoffer som kommer inn i jorda og gjenkonsumeres av planter.
Som et resultat av fotosyntese på land skapes det årlig 1,5 * 10 10 -5,5 * 10 10 tonn plantebiomasse, som inneholder ca. 3 * 10 18 KJ energi. Hele økningen i levende stoff er 8.8.10 11 t/år. Total vekt levende materie på jorden inkluderer rundt 500 tusen arter av planter og rundt 2 millioner arter av dyr.
Hastigheten for dannelse av et biologisk stoff (biomasse), dvs. dannelsen av en masse stoff per tidsenhet, kalles økosystemproduktivitet.
På land er det totale volumet av biomasse 6,6 * 10 12 tonn, som er ca 4,5 * 10 18 kJ solenergi. Havets biomasse er betydelig mindre enn på land, dvs. 3 * 10 10 tonn I havet er massen av dyr 30 ganger større enn massen av planter, og på land er massen av planter 98-99% av. den totale biomassen. Den biologiske produktiviteten til land og hav er omtrent lik, siden havbiomassen hovedsakelig består av encellede alger, som fornyes daglig. Landbiomasse fornyes innen 15 år.
1.1 Karbonsyklus
Energisyklusen er forbundet med sirkulasjonen av stoffer. Mest mer Karakteristisk for prosesser som skjer i biosfæren er karbonsyklusen. Karbonforbindelser dannes, forandres og ødelegges. Hovedveien for karbon er fra karbondioksid til levende stoffer og tilbake. En del av karbonet forlater syklusen, blir avsatt i sedimentære bergarter i havet eller i fossile brennbare stoffer av organisk opprinnelse (torv, kull, olje, brennbare gasser), hvor hoveddelen av det allerede er akkumulert. Dette karbonet tar del i den langsomme geologiske syklusen.
Utvekslingen av karbondioksid skjer også mellom atmosfæren og havet. I de øvre lagene av havet er det en stor mengde oppløst co mengden karbondioksid i likevekt med atmosfæren. Totalt inneholder hydrosfæren ca. 13*10 13 tonn oppløst karbondioksid, og atmosfæren inneholder 60 ganger mindre. Livet på jorden og gassbalansen i atmosfæren støttes av relativt små mengder karbon som deltar i den lille syklusen og finnes i plantevev (5 * 10 11 t), i dyrevev (5 * 10 9 t).
1.2 Nitrogenkretsløp
Nitrogenkretsløpet spiller en viktig rolle i biosfæreprosesser. De involverer bare nitrogen, som er en del av visse kjemiske forbindelser.
Dens fiksering i kjemiske forbindelser skjer under vulkansk aktivitet, under lynutladninger i atmosfæren under ioniseringsprosessen og under forbrenning av materialer. Mikroorganismer spiller en avgjørende rolle i nitrogenfiksering.
Nitrogenforbindelser (nitrater, nitritter) i løsninger kommer inn i planteorganismer, og deltar i dannelsen av organisk materiale (aminosyrer, komplekse proteiner). En del av forbindelsene
nitrogen føres inn i elver, hav og trenger inn i grunnvannet. Fra forbindelser oppløst i sjøvann absorberes nitrogen av vannlevende organismer, og etter at de dør, beveger det seg ned i havets dyp. Derfor øker konsentrasjonen av nitrogen i de øvre lagene av havet markant.
Et av de viktigste elementene i biosfæren er fosfor, som er en del av nukleinsyrer, cellemembraner og beinvev. Fosfor deltar også i de små og store syklusene og tas opp av planter. Natrium- og kalsiumfosfater er lite løselige i vann, og i et alkalisk miljø er de praktisk talt uløselige.
Nøkkelelementet i biosfæren er vann. Vannkretsløpet oppstår ved at det fordamper fra overflaten av vannforekomster og land til atmosfæren, og deretter transporteres det av luftmasser, kondenserer og faller ned som nedbør.
Gjennomsnittlig varighet av den generelle syklusen for utveksling av karbon, nitrogen og vann involvert i den biologiske syklusen er 300-400 år. I henhold til denne hastigheten frigjøres mineralforbindelsene bundet i biomassen. Jordhumusstoffer frigjøres og mineraliseres.
Ulike stoffer har forskjellig hastighet utveksling i biosfæren. Mobile forbindelser inkluderer: klor, svovel, bor, brom, fluor. Passive inkluderer silisium, kalium, fosfor, kobber, nikkel, aluminium og jern. Sirkulasjonen av alle biogene elementer skjer på nivået av biogeocenose. Hvor regelmessig og fullstendig sirkulasjonen oppstår kjemiske elementer, avhenger produktiviteten til biogeocenosen.
Menneskelig inngripen påvirker sirkulasjonsprosessene negativt. For eksempel fører avskoging eller forstyrrelse av prosessene for assimilering av stoffer av planter som følge av forurensning til en reduksjon i intensiteten av karbonassimilering. Et overskudd av organiske elementer i vann under påvirkning av industrielt avløpsvann forårsaker råtning av reservoarer og overdreven forbruk av oksygen oppløst i vann, noe som forhindrer utviklingen av aerobe (oksygenforbrukende) bakterier. Ved å brenne fossilt brensel, fikse atmosfærisk nitrogen i industriprodukter og binde fosfor i vaskemidler (syntetiske vaskemidler), forstyrrer mennesket kretsløpet av grunnstoffer.
Hastigheten av sykluser av næringsstoffer er ganske høy. Omsetningstiden for atmosfærisk karbon er omtrent 8 år. Hvert år resirkuleres omtrent 12 % av karbondioksidet i luften til syklusen i terrestriske økosystemer. Den totale syklustiden for nitrogen er beregnet til mer enn 110 år, for oksygen til 2500 år.
Sirkulasjonen av stoffer i naturen innebærer en generell konsistens av sted, tid og hastighet på prosesser på nivåer fra befolkningen til biosfæren. Denne konsistensen av naturfenomener kalles økologisk balanse, men denne balansen er mobil og dynamisk.
