Круговорот веществ в природе

Вопрос 1. В чём заключается главная функция биосферы?

Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами.

Вопрос 2. Расскажите о круговороте воды в природе. Составьте логическую схему круговорота воды (работа в малых группах).

Вода испаряется и воздушными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делает их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворёнными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими частицами в моря и океаны. Сами живые организмы содержат в своём составе до 90 % воды. Циркуляция воды между океанами и сушей представляет собой важнейший этап в поддержании жизни на Земле.

Вопрос 3. Какие организмы поглощают углекислый газ из атмосферы? Составьте логическую схему круговорота углерода (работа в малых группах).

Растения поглощают углекислый газ из атмосферы. Углерод входит в состав разнообразных органических веществ, из которых состоит всё живое. В процессе фотосинтеза зелёные растения используют углерод углекислого газа и водород воды для синтеза органических соединений, а освободившийся из воды кислород поступает в атмосферу. Им дышат различные животные и растения, а конечный продукт дыхания – СО2 – выделяется в атмосферу.

Вопрос 4. Опишите круговорот азота в природе. В какие химические вещества входит азот на разных этапах круговорота? Составьте логическую схему круговорота азота (работа в малых группах).

Атмосферный азот включается в круговорот благодаря деятельности азотфиксирующих бактерий и водорослей, синтезирующих нитраты, пригодные для использования растениями.

Соединения азота из почвы поступают в растения и используются для построения белков. После отмирания живых организмов гнилостные бактерии разлагают органические остатки до аммиака. Хемосинтезирующие бактерии превращают аммиак в азотистую, затем в азотную кислоту. Некоторое количество азота, благодаря деятельности денитрифицирующих бактерий, поступает обратно в воздух. Часть азота оседает в глубоководных отложениях и на длительный срок выключается из круговорота; эта потеря компенсируется поступлением азота в атмосферу с вулканическими газами.

Вопрос 5. Какую роль играют микроорганизмы в круговороте серы? Составьте логическую схему круговорота серы (работа в малых группах).

Сера входит в состав ряда аминокислот и представляет собой жизненно важный элемент. Находящиеся глубоко в почве и в морских осадочных породах соединения серы с металлами – сульфиды – переводятся микроорганизмами в доступную форму – сульфаты, которые и поглощаются растениями. С помощью бактерий осуществляются отдельные реакции окисления-восстановления. Глубокозалегающие сульфаты восстанавливаются до H2S, который поднимается вверх и окисляется аэробными бактериями до сульфатов. Разложение трупов животных или растений обеспечивает возврат серы в круговорот.

В результате деятельности человека движение многих веществ резко ускоряется, при этом в одних местах возникает недостаток, а в других – избыток каких-то веществ. Примером может служить повышенный выброс SO2 в атмосферу при сжигании топлива. В окрестностях медеплавильных заводов избыток SО2 в воздухе вызывает гибель растительности вследствие нарушения процесса фотосинтеза.

Вопрос 6. Как вы думаете, почему круговорот веществ в природе является главной функцией биосферы?

В круговороте веществ принимают участие все живые организмы, поглощающие из внешней среды одни вещества и выделяющие в нее другие. Так, растения потребляют из внешней среды углекислый газ, воду и минеральные соли и выделяют в нее кислород. Животные вдыхают кислород, выделенный растениями, а поедая их, усваивают синтезированные из воды и углекислого газа органические вещества и выделяют углекислый газ, воду и вещества непереваренной части пищи. При разложении бактериями и грибами отмерших растений и животных образуется дополнительное количество углекислого газа, а органические вещества превращаются в минеральные, которые попадают в почву и снова усваиваются растениями. Таким образом, атомы основных химических элементов постоянно совершают миграцию из одного организма в другой, из почвы, атмосферы и гидросферы — в живые организмы, а из них — в окружающую среду, пополняя таким образом неживое вещество биосферы. Эти процессы повторяются бесконечное число раз. Так, например, весь атмосферный кислород проходит через живое вещество за 2 тыс. лет, весь углекислый газ — за 200—300 лет.

Непрерывная циркуляция химических элементов в биосфере по более или менее замкнутым путям называется биогеохимическим циклом. Необходимость такой циркуляции объясняется ограниченностью их запасов на планете. Чтобы обеспечить бесконечность жизни, химические элементы должны совершать движение по кругу. Круговорот каждого химического элемента является частью общего грандиозного круговорота веществ на Земле, т. е. все круговороты тесно связаны между собой.