Круговорот важнейших химических элементов в биосфере

 

Круговорот  азота в биосфере

Значение азота для живых  организмов определяется в основном его содержанием в белках и  нуклеиновых кислотах. Азот, как  и углерод, входит в состав органических соединений, круговороты этих элементов  тесно связаны. Главный источник азота — атмосферный воздух. Благодаря  фиксации живыми организмами азот поступает  из воздуха в почву и воду. Ежегодно сине-зеленые связывают около 25 кг/га азота. Эффективно фиксируют азот и клубеньковые бактерии. Растения поглощают соединения азота из почвы и синтезируют органические вещества. Органика распространяется по цепям питания вплоть до редуцентов, разлагающих белки с выделением аммиака, преобразующегося далее другими бактериями до нитритов и нитратов.

Аналогичная циркуляция азота происходит между организмами бентоса и  планктона. Денитрифицирующие бактерии восстанавливают азот до свободных  молекул, возвращающихся в атмосферу. Небольшое количество азота фиксируется  в виде оксидов молниевыми разрядами  и попадает в почву с атмосферными осадками, а также поступает от вулканической деятельности, компенсируя  убыль в глубоководные отложения. Азот поступает в почву также  в виде удобрений после промышленной фиксации из воздуха атмосферы.

Круговорот азота — более  замкнутый цикл, нежели круговорот углерода. Лишь незначительное его  количество вымывается реками или уходит в атмосферу, покидая границы  экосистем.

Круговорот  фосфора в биосфере

Фосфор — необходимый компонент нуклеиновых кислот, белков, АТФ и ряда других жизненно важных органических веществ. Кроме того, фосфат входит в состав зубной эмали и фосфолипидов мембран.

В отличие от азота резервным  фондом этого элемента служат горные породы, главным образом — апатиты, встречающиеся во всех магматических породах. В превращениях фосфора большую роль играет живое вещество. Организмы усваивают фосфор из почв, водных растворов.

По структуре круговорот фосфора проще, чем круговорот азота. Он циркулирует, постепенно переходя из органических соединений в фосфаты, которые снова могут использоваться растениями.

Горные породы подвергаются воздействию выветривания, в результате чего фосфор высвобождается и становится доступным для растений. Форма, в которой элемент поглощается растениями: фосфат РО4 и ортофосфат Н2РО4- .

Неорганический фосфор из пород земной коры вовлекается в  циркуляцию выщелачиванием и растворением в континентальных водах. Он попадает в экосистемы суши и поглощается  растениями, которые при его участии  синтезируют различные органические соединения, и таким образом включается в трофические цепи. Затем органические фосфаты вместе с трупами, отходами и выделениями живых существ  возвращаются в землю, где снова  подвергаются воздействию микроорганизмов  и превращаются в минеральные  ортофосфаты, готовые к употреблению растениями и другими автотрофами.

В водные экосистемы фосфор приносится текучими водами. Реки непрерывно обогащают океаны фосфатами, что  способствует развитию фитопланктона  и живых организмов, расположенных  на различных уровнях пищевых  цепей пресноводных или морских  водоёмов. Если проследить все превращения фосфора в масштабе биосферы, то заметим, что его круговорот не замыкается.

Действительно, если в наземных экосистемах круговорот фосфора  проходит в оптимальных естественных условиях с минимумом потерь на выщелачивание.

Органический фосфор, осевший  на небольшой глубине приливно — отливных и неритических зон, может быть возвращен в круговорот после минерализации, однако это не распространяется на отложения на дне глубоководных зон, которые занимают 85 % общей площади океанов.

Фосфаты, отложенные на больших  морских глубинах, выключаются из биосферы и не могут больше участвовать  в круговороте. Конечно, как заметил  Ковда (1968 г.), элементы биогеохимического  осадочного круговорота не могут  накапливаться до бесконечности  на дне океана.

Рассматривая круговорот фосфора в масштабе биосферы за сравнительно короткий период, можно отметить, что  он полностью не замкнут. Действительно, происходит частичное поступление  фосфора из океана на сушу, которое  осуществляется главным образом  птицами, питающимися рыбой. Перуанские залежи гуано свидетельствуют о  крупномасштабности этого явления  в некоторых районах земного  шара. Вылавливая морских животных, человек тоже участвует в этом процессе. Однако количество фосфора, ежегодно поступающее на сушу благодаря рыболовству, довольно незначительно, около 60 000 т (Hutchinson, 1957 г.), и явно уступает выносу фосфора в гидросферу при выщелачивании растворимых фосфатных удобрений, вносимых в агроэкосистемы, который достигает многих миллионов тонн в год.

Таким образом, в естественных условиях механизм возвращения фосфора  из океанов на сушу совершенно не способен компенсировать потери этого элемента на седиментацию.

Рассматривая круговорот фосфора в масштабе биосферы за сравнительно короткий период, можно сделать вывод, что он полностью не замкнут. Запасы фосфора на земле малы. Поэтому  считают, что фосфор — основной фактор, лимитирующий рост первичной продукции биосферы. Полагают даже, что фосфор — главный регулятор всех других биогеохимических циклов, это — наиболее слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает существование человека.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы:

1. Еремин В. М., Бавтуто Г. А.  Экология: Учеб. пособ. для 10—11 кл. общеобразоват. шк. — Мн.: Ураджай, 1998. — 206 с: ил
2. Чистик О.В. Экология: Учеб. пособие / О.В. Чистик. — 2-е изд. — Мн.: Новое знание, 2001. — 248 с.
3. Экологические программы ООН 2000 г. Бесплатно скачать реферат "Влияние человека на круговорот веществ в биосфере" в полном объеме