Характеристика большого и малого круговоротов

Все вещества на нашей планете находятся в процессе круговорота. Солнечная энергия вызывает на Земле два круговорота веществ:

1) Большой (геологический или абиотический);

2) Малый (биотический, биогенный или биологический).

Круговороты веществ и потоки космической энергии создают устойчивость биосферы. Круговорот твердого вещества и воды, происходящий в результате действия абиотических факторов (неживой природы), называют большим геологическим круговоротом. При большом геологическом круговороте (протекает миллионы лет) горные породы разрушаются, выветриваются, вещества растворяются и попадают в Мировой океан; протекают геотектонические изменения, опускание материков, поднятие морского дна. Время круговорота воды в ледниках 8 000 лет, в реках - 11 дней. Именно большой круговорот поставляет живым организмам элементы питания и во многом определяет условия их существования.

Большой, геологический круговорот в биосфере характеризуется двумя важными моментами:

а) осуществляется на протяжении всего геологического развития Земли;

б) представляет собой современный планетарный процесс, принимающий ведущее участие в дальнейшем развитии биосферы.

В результате большого круговорота на большие расстояния переносятся также загрязняющие вещества - оксиды серы и азота, пыль, радиоактивные примеси. Наибольшему загрязнению подверглись территории умеренных широт Северного полушария.

Малый, биогенный или биологический круговорот веществ происходит в твердой, жидкой и газообразных фазах при участии живых организмов. Биологический круговорот в противоположность геологическому требует меньших затрат энергии. Малый круговорот является частью большого, происходит на уровне биогеоценозов (внутри экосистем) и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела. Продукты распада органического вещества разлагаются до минеральных компонентов. Малый круговорот незамкнут, что связано с поступлением веществ и энергии в экосистему извне и с выходом части их в биосферный круговорот.

В большом и малом круговоротах участвует множество химических элементов и их соединений, но важнейшими из них являются те, которые определяют современный этап развития биосферы, связанный с хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся круговороты углерода, серы и азота (их оксиды - главнейшие загрязнители атмосферы), а также фосфора (фосфаты -главный загрязнитель материковых вод). Практически все загрязняющие вещества выступают как вредные, и их относят к группе ксенобиотиков. В отличие от большого круговорота малый имеет разную продолжительность: различают сезонные, годовые, многолетние и вековые малые круговороты.

Биогеохимические циклы углерода, азота и кислорода
С: Основные запасы углерода на Земле находятся в виде содержащегося в атмосфере и растворенного в Мировом океане CO2. Растения поглощают эти молекулы, затем в процессе фотосинтеза атом углерода превращается в разнообразные органические соединения и таким образом включается в структуру растений. Далее возможно несколько вариантов:1)углерод может оставаться в растениях, пока растения не погибнут. Тогда их молекулы пойдут в пищу редуцентам (организмам, которые питаются мертвым органическим веществом и при этом разрушают его до простых неорганических соединений). Углерод вернется в атмосферу в качестве CO2; 2)растения могут быть съедены травоядными животными. В этом случае углерод либо вернется в атмосферу (в процессе дыхания животных и при их разложении после смерти), либо травоядные животные будут съедены плотоядными (и тогда углерод опять же вернется в атмосферу теми же путями); 3)растения могут погибнуть и оказаться под землей. Тогда в конечном итоге они превратятся в ископаемое топливо— например, в уголь.                В связи с влиянием CO2 на парниковый эффект исследование круговорота углерода стало важной задачей для ученых, занимающихся изучением атмосферы. Углекислый газ, находящийся вокруг Земли, сохраняет тепло так же, как стекло в парнике. Это явление называется парниковым эффектом. В парнике солнечные лучи проходят через стекло, согревая все, что находится внутри него. В течение дня накапливается все больше и больше тепла. Солнечные тепловые лучи проходят через стекло. Но, отразившись, они наружу уже не выходят. Солнечные тепловые лучи проходят через атмосферу и, отразившись от Земли, поглощаются углекислым газом атмосферы. Если углекислого газа действительно станет много, то парниковый эффект может увеличиться и Земля потеплеет. Это называется глобальным потеплением.

N: Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–). Поступая в растения, этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности. Земледелие нарушает круговорот азота, потому что сельскохозяйственные растения, такие, как пшеница, получают нитраты из почвы и не возвращают их, поскольку после уборки урожай увозят с поля.

О: Кислород является наиболее  распространенным  элементом  на  Земле.  В

морской воде содержится 85,82% кислорода, в атмосферном  воздухе  23,15%  по весу  или  20,93%  по  объему,  а  в  земной  коре  47,2%  по  весу.   Такая концентрация  кислорода  в  атмосфере  поддерживается  постоянной  благодаря процессу  фотосинтеза.  В  этом  процессе  зеленые  растения  под  действием солнечного света превращают диоксид углерода и воду в углеводы  и  кислород. Главная  масса  кислорода  находится  в  связанном   состоянии.  Кислород  и  его соединения незаменимы для поддержания жизни. Они  играют  важнейшую  роль  в процессах обмена веществ и дыхании. Кислород входит в состав белков,  жиров, углеводов, из  которых  «построены»  организмы;  в  человеческом  организме, например, содержится около 65% кислорода.  Большинство  организмов  получают энергию, необходимую для выполнения их жизненных функций, за счет  окисления тех или иных веществ с помощью кислорода.  Убыль  кислорода  в  атмосфере  в результате процессов дыхания,  гниения  и  горения  возмещается  кислородом, выделяющимся при фотосинтезе.