7.3. Кругообіг речовин в біосфері

У кругообігу речовин в екосистемах і в біосфері беруть участь практично всі хімічні елементи. Найбільш важливими для біосфери і людини є кругообіг води, кисню, вуглецю, азоту, фосфору.

Кругообіг вуглецю (рис. 10) - один з найважливіших біосферних процесів, оскільки вуглець становить основу органічних речовин.

У кругообігу бере участь приблизно 1/3 загальної кількості вуглецю біосфери. Цей вуглець у формі діоксиду вуглецю щорічно засвоюється організмами в процесі фотосинтезу і повертається назад в атмосферу, причому, внесок океану і суші приблизно подібний. До 50% (за деякими даними - до 90%) вуглецю у формі діоксиду вуглецю повертають в атмосферу мікроорганізми грунту, крім того, вони виділяють метан. Виділення метану з грунту зростає при перезволоженні, коли створюються анаеробні умови, сприятливі для діяльності метанообразующих бактерій. З цієї причини різко збільшується виділення метану лісовим грунтом, якщо древостой вирубаний і внаслідок зменшення транспірації відбувається її заболочування (це має місце в на північному заході РБ). Значна кількість метану виділяється з рисових полів, звалищ твердих побутових відходів, сільськогосподарськими тваринами.

В даний час у зв'язку зі спалюванням значної кількості копалин вуглецевих енергоносіїв відзначається порушення круговороту вуглецю. Збільшується кількість діоксиду вуглецю і при руйнуванні орних грунтів. В цілому вміст діоксиду вуглецю в атмосфері щорічно зростає на 0,6%. Ще швидше - на 1-2% - зростає вміст метану. Ці гази є головними винуватцями посилення парникового ефекту. Однак поки частка техногенного діоксиду вуглецю у кругообігу становить не більше 10%.

Для того щоб повернути круговороту вуглецю рівновагу, необхідно збільшити площу лісів і скоротити викид газів при спалюванні вуглецевих енергоносіїв.

Кругообіг кисню (рис. 11) здійснюється шляхом поповнення його запасів в атмосфері в результаті фотосинтезу рослин і його поглинання при диханні організмів і спалюванні палива в господарстві людини.

В даний час підтримується рівноважний кругообіг кисню, хоча у великих густонаселених містах з промисловими підприємствами і великою кількістю транспорту виникають його локальні порушення.

Кругообіг води протікає за такою схемою (рис. 12):

- випаровування;

- перенесення водяної пари;

- конденсація;

- випадання атмосферних опадів;

- поверхневий і внутріпочвенний стік у водойми.

Вода випаровується не тільки з поверхні водойм і грунтів, а й живими організмами, тканини яких на 70% складаються з води. Велика кількість води випаровується рослинами, особливо деревами.

До розвитку цивілізації круговорот води був рівноважним, проте в останні десятиліття втручання людини порушує його. Зокрема, зменшується випаровування води лісами через скорочення їх площі і, навпаки, збільшується випаровування з поверхні грунту при зрошенні сільськогосподарських угідь. Випаровування води з поверхні океану зменшується внаслідок появи на значній частині його поверхні нафтової плівки. Впливає на круговорот води потепління клімату, викликаного парниковим ефектом (див. розділ 7.5). При посиленні цих тенденцій можуть відбутися істотні зміни кругообігу, небезпечні для біосфери.

Кругообіг азоту протікає за такою схемою (рис. 13):

- переклад інертного азоту атмосфери в доступні для рослин форми (біологічна азотфіксація, утворення аміаку при грозових розрядах, виробництво азотних добрив на заводах);

- засвоєння азоту рослинами;

- перехід частини азоту з рослин в тканини тварин;

- накопичення азоту в детрит;

- розкладання детриту мікроорганізмами-редуцентами до відновлення молекулярного азоту, який повертається в атмосферу.

В даний час внаслідок зменшення частки природних екосистем біологічна азотфіксація стала менше, ніж промислова фіксація азоту, причому до 2020 очікується подальше збільшення промислової азотфіксації в 1,5 рази. До половини азоту, внесеного на поля, вимивається в грунтові води, озера, річки і викликає евтрофікацію водойм.

Значна кількість азоту з викопних його джерел (нафта, газ, вугілля) у формі оксидів азоту надходить в атмосферу в результаті її забруднення промисловістю і транспортом, а з атмосфери з кислотними дощами потрапляє в наземні і водні екосистеми .

Екологічно безпечною вважається величина емісії азоту 10-30 кг / га на рік (в РБ ця норма не перевищується). При більш високих навантаженнях відбуваються значні зміни в екосистемах.

Відновлення природного кругообігу азоту можливо за рахунок зменшення виробництва азотних добрив, різкого скорочення промислових викидів оксидів азоту в атмосферу і розширення площі посівів бобових, які симбиотически пов'язані з бактеріями-азотфиксаторами.

Кругообіг фосфору (рис. 14), на відміну від кругообігів вуглецю та азоту, які є закритими, - відкритий, оскільки фосфор не утворює летючих сполук, які могли б повертатися в атмосферу.

Фосфор міститься в гірських породах, звідки вилуговується в грунт і засвоюється рослинами, а потім по харчових ланцюгах переходить до тварин.

Відтік фосфору з суші в океан посилюється внаслідок зростання поверхневого стоку води при знищенні лісів, розорювання грунтів та внесення фосфорних добрив. Оскільки запаси фосфору на суші обмежені, а його повернення з океану проблематичний, в майбутньому в землеробстві можливий недолік фосфору, що викличе зниження врожаїв (у першу чергу зерна). Тому необхідна економія ресурсів фосфору і використання тих його запасів, експлуатація яких раніше вважалася економічно невигідною (зокрема для сільського господарства РБ велику роль можуть зіграти Ашинская фосфріти). Обговорюється і можливість повернення фосфору з дна океану.

Круговороти речовин характеризуються швидкістю, замкнутістю і типом запасного фонду. Для азоту і кисню фондом є атмосфера, для води - океан, для мінеральних елементів - земна кора. Особливе положення займає вуглець, для якого резервний фонд вуглекислого газу розташований в атмосфері, а резервний фонд твердих (вугілля, вапно), рідких (нафта) та деяких газоподібних (природний газ) речовин - в земній корі.

Тест для самоконтролю до розділу 7.3

1. Головною причиною посилення парникового ефекту є:

А) зміна сонячної активності;

Б) збільшення викидів вуглекислого газу при спалюванні палива;

В) руйнування озонового екрану; Г) кислотні дощі.

2. Основною причиною порушення кругообігу води є:

А) збільшення випаровування води з поверхні грунту при поливі сільськогосподарських угідь;

Б) водозабір для потреб міст і промисловості;

В) танення льодовиків; Г) осушення боліт.

3. Для відновлення природного кругообігу азоту необхідно:

А) зменшити виробництво азотних добрив;

Б) збільшити площу посівів бобових;

В) зменшити промислові викиди в атмосферу оксидів азоту;

Г) вірні всі відповіді.

4. Відтік фосфору суші в океан пов'язаний з:

А) внесенням фосфорних добрив на поля;

Б) із зменшенням кількості морських птахів;

В) із збільшенням твердого стоку при знищенні лісів;

Г) вірні всі відповіді.

Інформація, релевантна " 7.3. Круговороти речовин в біосфері "

1. 6.7. Екологічна рівновага
   кругообіг елементів живлення. Абсолютна екологічну рівновагу неможливо, так як на екосистему постійно впливають змінюються зовнішні екологічні фактори, що викликає флуктуації екосистем з підвищенням і зниженням чисельності популяцій різних видів, їх біологічної продукції. (Приклад - коливання врожаю сіна на одному і тому ж ділянці сінокосу в сухий і вологий роки. У РБ в рік
   
2. Тема Основи вчення про біосферу
   біосфері
   
3. Антропогенний вплив на біосферу та його наслідки
   біосферу і його
   
4. Розділ Глобальні, регіональні та локальні проблеми біосфери
   біосфери
   
5. Розділ Біосфера історія її становлення, розвитку та сучасний стан
   Розділ Біосфера історія її становлення, розвитку і сучасний
   
6. Тема: ПРИРОДА ЯК ОБ'ЄКТ філософське осмислення
   речовиною і енергією їх між собою та ін явищами природи і представляють собою внутрішнє суперечливе єдність, що знаходиться в постійному русі (В.Н. Сукачов). Ноосфера - історична ступінь у розвитку біосфери, «область людської культури і прояв людської думки» - є природне явище історично сформованої організованості біосфери (В.І. Вернадський). Екологія -
   
7. 2.4.2. Розрахунок плати за викиди забруднюючих речовин в атмосферу від стаціонарних джерел
   речовин в розмірах, що не перевищують встановлені природопользователю гранично допустимі нормативи викидів визначається шляхом множення відповідних ставок плати на величину забруднення і підсумовування отриманих творів за видами забруднюючих речовин. f П => С.-М Г руб] при М <М. н.атм / j нл.атм. VrJ Ч ^ г ^. атм-нл, нл.атм i = lf \ атм-н.г.атм V У, (2.25) де i-
   
8. 6.3. Кругообіг речовин і потік енергії в екосистемі
   круговорот речовин. На рис. 6 показана схема кругообігу речовин і потоку енергії в фотоавтотрофної наземної екосистемі. Зелені рослини поглинають вуглекислий газ з атмосфери і елементи мінерального живлення з грунту і продукують органічна речовина, яка далі по харчових ланцюгах передається консументам і повертається редуцентамі в атмосферу і грунт. Харчова ланцюг - це
   
9. 7.2. Еволюція видів і біосфери
   речовині ми спостерігаємо різку зміну самих природних тіл з ходом геологічного часу. Одні організми переходять в інші, вимирають, як ми говоримо, або докорінно змінюються. Жива речовина є пластичним, змінюється, пристосовується до змін середовища, але , можливо, має і свій процес еволюції, що виявляється в залежності від зміни середовища. На це, можливо, вказує
   
10. Збудження
    речовин. Тут ми повинні керуватися одними фізіологічними міркуваннями. § 215. Не можна, мабуть, сумніватися в тому, що з точки зору абсолютної етики прийом яких би то не було збуджуючих речовин предосудителен; принаймні, це слід сказати про щоденному їх споживанні. § 216. Прийняття збуджуючих законно тільки при хворобливому стані і старості, і то тільки в
    
11. 1.4. Гіпотеза В.І. Вернадського «про умови прояви життя на Землі»
    речовини, підкреслюючи свою позицію натураліста , що спирається на об'єктивні факти науки. Термін «жива речовина» вживався ще Бюффоном в сенсі незнищенності «атомів життя, які переходять з організму в орга-нізм» 62. У Вернадського жива речовина - це сукупність організмів, що беруть участь в геохімічних процесах і відповідно розрізняються масою, хімічним складом і енергією. Саме
    
12. 5. Об'єкти винаходу
    речовина, штам мікроорганізму, культури клітин рослин і тварин, а також застосування відомого раніше пристрою, способу, речовини, штаму за новим призначенням (п. 2 ст. 4 Патентного
    
13. 7.2. абіогенних складові біосфери
    кругообігу води (прискорення процесу танення льодовиків, зменшення кількості рідкої прісної води і збільшення парообразной води в результаті випаровування з меліорованих сільськогосподарських земель). Тест для самоконтролю до розділу 7.2 1. В атмосфері Землі переважає: А) вуглекислий газ; Б) кисень; В) аргон; Г) азот. 2. Яка частина площі урбанізованих
    
14. 2.4.4. Розрахунок плати за скиди забруднюючих речовин у поверхневі і підземні водні джерела
    речовин в розмірах, що не перевищують встановлені природопользователю гранично допустимих нормативів викидів, визначається шляхом множення відповідних творів за видами забруднюючих речовин: n Пн ВОД. = 1 Сп л.ВОД.М1.ВОД, [руб] i = 1 (і ^ гж Л (2-35) при М.ВОД. ^ МН.г.ВОД., VJ де i - вид забруднюючої речовини (i = 1,2,3, ... n); ПН ВОД - плата за викиди забруднюючих
    
15. З роботи «Діалектика природи» [т. 20, с. 343-676] 60.
      круговороті рухається згідно з законами, які на певному щаблі - то тут, то там - з необхідністю породжують в органічних істот мислячий дух »[с. 510]. 62. «... Матеріалістичний погляд на природу спочиває тепер на ще більш міцному фундаменті, ніж минулого столітній» [с. 513]. 63. «... Раз ми пізнали форми руху матерії (для чого, правда, нам не вистачає ще дуже багато чого
    
16. 6.5. Акумуляція організмами забруднюючих речовин
      речовин організмами розуміється накопичення в їх тканинах мінеральних елементів і деяких з'єднань, що знаходяться в навколишньому середовищі в низьких концентраціях. Так, наприклад, концентратором свинцю є кульбаба лікарський, який може бути використаний для біологічного очищення грунту від цього важкого металу. Концентраторами ртуті є риби, що може, при використанні їх в їжу, стати
    
17.  2.4 Плата за викиди забруднюючих речовин
      речовин