Кругообіг речовин в природі

1. Вони такі різні
2. Биогеохимический круговорот речовин
3. Великий та маленький
4. найрухоміший
5. найактивніший
6. необхідний азот
7. незамінна сірка
8. біосфера
9. екосистеми
10. луг
11. озеро
12. болото
13. Техногенний круговорот речовин
14. висновок

З часу утворення Землі на планеті відбуваються процеси переходу хімічних сполук і елементів з одного стану в інший. Це круговорот речовин в природі. Як він відбувається і для чого потрібен розберемо в цій статті.

Швидка навігація по статті

Вони такі різні

Кругообіг речовин насправді, по суті, є нескінченно повторюваними циклами. Причому завдяки взаємодії хімічних елементів і різноманітності хімічних сполук вони ніколи не повторюються в точності. Розглянемо різні види циклів, а також те, як замкнутий кругообіг речовин впливає на розвиток і існування нашої планети.

Биогеохимический круговорот речовин

Яка роль енергії в круговороті? Первинний джерело енергії для круговороту речовин в більшості випадків - Сонце. Ця енергія залучається з космосу.

Кругообіг речовин і енергії

Енергія, що виробляється організмами, перетворюється в тепло і втрачається для екосистеми. На відміну від неї рух речовин відбувається за допомогою саморегулюючих процесів за участю всіх складових різних екосистем. З понад 95 елементів, що зустрічаються в природі, для життя живих організмів потрібні всього 40. У їх числі найважливіші і необхідні у величезних кількостях чотири основних елементи:

1. кисень;
2. водень;
3. вуглець;
4. азот.

Звідки ж вони беруться в необхідному розмірі? Наприклад, азот забирається з атмосфери за допомогою діючих азотфіксуючих бактерій, потім повертається іншими бактеріями. Кисень, який використовується різними організмами для дихання, приходить в атмосферу завдяки фотосинтезу. Рослини засвоюють вуглекислий газ, залучаючи його в круговорот речовин. В важливих процесах також беруть участь вуглець і водень.

У природі нічого не відбувається просто так. Подивимося на вулкани. Під час їх виверження в атмосферу надходять різні гази, в тому числі і азот. Це круговорот газоподібних речовин.

У діяльності еволюції в біосфері з кожним циклом збільшується число біологічних компонентів. Останнім часом важливу роль в цих процесах грає людина. Своєю діяльністю він підсилює сформований тисячоліттями круговорот речовин і потік енергії в екосистемі. Це діє руйнівним чином на біосферу, що склалася на даний момент.

Раніше, коли на Землі тільки зароджувалася життя, в атмосфері було більше вуглецю, кисню ж майже не було. Тому перші живі організми були анаеробними. З плином тривалого проміжку часу накопичувався кисень, зменшувався відсоток вуглецю. Зараз кількість вуглекислого газу збільшується. Цьому сприяє використання горючих копалин і зменшення «легких планети» - джунглів, лісів. Антропогенний кругообіг речовин втрачає свою замкнутість.

Досліджуючи, в яких поясах Землі найбільш активні кругообіг речовин і енергії, вчені прийшли до висновку, що більш консервативні в цьому плані тропічні екосистеми. Вивчаючи вплив людини на ці процеси, потрібно говорити не про те, що люди своєю діяльністю змінюють те, що не повинно змінюватися, а про те, що ця діяльність впливає на швидкість змін.

В описі кругообігу речовин іноді виділяють висхідну частину і спадну. У процесі кругообігу речовин міститься в органічних речовинах енергія, переходячи з одного стану в інше, поступово втрачається. Це спадна частина. Коли речовини вже не можуть служити джерелом енергії, вони стають матеріалом для нових клітин. Це висхідна частина кругообігу.

Великий та маленький

Є два основних кругообігу. Великий геологічний кругообіг речовин почався з моменту утворення планети. Цикл в ньому може тривати тисячі років. Під впливом зовнішніх факторів руйнуються гірські породи, їх найдрібніші частинки залишаються на суші, деяка їх частка з водою потрапляє в Світовий океан, де, в свою чергу, утворюються нові нашарування. Завдяки геотектонічного процесам, руху і зміни рельєфу дна ці нашарування знову опиняються на суші і все починається спочатку. Геологічний кругообіг речовин обумовлений взаємодією двох енергій: Землі і Сонця. Він можливий тільки при присутності всіх складових.

Геологічний кругообіг речовин

Малий кругообіг речовин в природі - це завжди частина великого. Він називається биогеохимический круговорот речовин і проявляється тільки в межах біосфери, коли вони присутні у всіх екосистемах. Під час нього поживні речовини, вуглець і вода накопичуються в рослинах, потім витрачаються на зростання не тільки самих рослин, а й на життєдіяльність інших організмів. Як правило, це тварини, які з'їдають рослини - консументи. Продукти життєдіяльності і розпаду цих тварин під дією мікроорганізмів знову розкладаються на мінеральні компоненти і за допомогою рослин знову залучаються до оборот. В таких циклах беруть участь всі хімічні елементи, в першу чергу потрібні для побудови живих клітин.

найрухоміший

Вода ніколи не стоїть на місці. Випаровуючись з різних поверхонь, вона накопичується в атмосфері для того, що б випасти на землю у вигляді опадів. При цьому вона постійно змінює свою форму. Тому кількість води не змінюється - йде її постійне оновлення. Це кругообіг води в природі. Він пов'язує між собою геологічний і біотичний кругообіг речовин.

Кругообіг води в природі

У біосфері вода, змінюючи свій стан, проходить малий і великий кругообігу. Випаровування з поверхні океану, конденсація в атмосфері і випадання у вигляді опадів назад в океан - це малий оборот. Коли частина водяної пари повітряними потоками переноситься з океану на сушу, то ця вода бере участь у великому кругообігу. Якась її частина випаровується і залишається в атмосфері, інша з струмками, річками і ґрунтовими водами потрапляє назад в океан. На цьому великий цикл завершується і починається з початку.

найактивніший

У межах біосфери безперервно відбувається миттєвий обмін кисню з повітря з живими організмами, що служить головним джерелом життя. Він дуже складний, що вступає в різні комбінації мінеральних і органічних речовин. На даний момент розвитку біосфери настав період, коли кількість виробленого кисню практично дорівнює поглинається кількості. Вуглець в круговорот речовин включається завдяки, в тому числі, і фотосинтезу. Синтез і його складові - основа поновлення повітря в біосфері.

Кругообіг кисню в природі

необхідний азот

Під час загнивання органічних речовин частина знаходиться в них азоту перетворюється в амоніаку, що переробляється мешкають в грунті рослинами назад в азотну кислоту. Вона вступає в мікрореакцію з полягають в землі організмами і перетворюється в нітрати. Це - доступна для рослин форма. Так утворюється малий кругообіг азоту.

кругообіг азоту

Однак деяка кількість азоту при гнитті виділяється в атмосферу і утворює вільний азот. Крім цього така форма з'являється внаслідок горіння органічних речовин, спалювання вугілля, дров.

Не дають порушитися природному балансу азотобактерии. Деякі з них живуть на коренях рослин сімейства бобових, утворюючи невеликі бульби. Виділяючи з повітря атмосферне азот, вони перетворять його в азотні сполуки, які переходять в рослини. Пізніше рослини трансформують їх в білки, жири, вуглеводи та інші речовини. Так відбувається кругообіг азоту.

Використовуючи рослини, не даючи їм пройти стадію гниття, люди створюють дефіцит азоту. Щоб уникнути цього людина навчилася вносити в грунт азотні добрива, тим самим відшкодовуючи природі втрачений баланс.

незамінна сірка

Її значення в круговороті неоціненне. Сірка служить джерелом енергії для серобактерий, без яких неможлива очищення вод. У природі ці бактерії широко поширені. Це важливий компонент будівництва багатьох видів білків. Кругообіг речовин в земній корі також не обходиться без сірки. Внеском сірки у великій круговорот речовин є харчуються нею мікроорганізми, що перетворюють амінокислоти. Основними антропогенними постачальниками сірки у великій круговорот речовин виступають розкладаються рослини і тварини організми. Вони виділяють сірчаний газ. Тим самим відбувається кругообіг сірки.

кругообіг сірки

біосфера

Всі представники живої природи, в тому числі і людина, утворюють біомасу. Вона постійно змінюється, беручи участь в процесах, що відбуваються в навколишньому середовищі.

Рослини називають продуцентами, тварин - консументами. Найпростіші і інші мікроорганізми, які розкладають органіку в неорганіки, називаються редуценти. Їх ще називають руйнівниками.

Процес разлаганія - це деструкція органічної речовини.

Розберемо, яку роль відіграють в круговороті речовин представники різних груп і яка роль продуцентів:

• синьо-зелені бактерії і рослини перетворять сонячне світло в енергію хімічних зв'язків. Таким чином відбувається народження органічної речовини з неорганічних елементів;
• всеїдні істоти, здатні харчуватися рослинами. До них відноситься і людина. Вони споживають рослини (органіку), переробляючи всередині себе, на виході даючи неорганіки;
• м'ясоїдні тварини поїдають рослиноїдних, органіка також потрапляє в них, але не рослинами, а в іншій формі;
• вищі хижаки, здатні харчуватися м'ясоїдними тваринами. Це останнє переміщення органіки усередині живих організмів;
• найпростіші, грибки і мікроорганізми, які розкладають останки живих істот. В ході цього процесу вони переробляють органіку в неорганічний вигляд - солі, воду, мінерали і вуглекислий газ;
• всі ці елементи знову використовуються рослинами.

В круговороті речовин найбільшу роль відіграють мікроорганізми, руйнівників вважають початковою ланкою явища.

Як видно з цієї схеми, консументи в процесі кругообігу речовин в біосфері використовують харчові зв'язку, важливий компонент ланцюжка. Однак все починається з рослин і закінчується ними ж.

Різноманітність рослин у природі

Крім замкнутого існує і та незамкнений круговорот речовин.

екосистеми

Коротко, екосистеми - це природні комплекси, утворені місцем існування і сукупністю організмів (біоценозів), що живуть в ній. Вони є компонентом, що забезпечує круговорот речовин в біосфері . Їх вивченням займається наука, що одержала назву екологія.

У цій сфері працюють люди різних професій. В даний час глобальний кругообіг речовин порушується діями людини, за рахунок руйнує діяльності антропогенного впливу.

Екосистеми в процесі свого розвитку проходять безліч біохімічних циклів. Причому, якщо цикл не замкнутий, то одна екосистема з часом може перетворитися в іншу. На цю ситуацію впливає кругообіг речовин в біоценозі.

Розглянемо, як заснований круговорот речовин і перетворення енергії в екосистемах різного виду.

луг

Різна рослинність: трава, квіти, рослини невеликого розміру є продуцентами. Літаючі і плазують комахи харчуються травою, пилком. Цими комахами харчуються птахи. Після їх смерті останками займаються редуценти, і продукти їх діяльності стають складовими елементами нових продуцентів, рослин. Виходить, консументи в екосистемі луки беруть участь в круговороті речовин і перетвореннях органіки в неорганічне речовина.

озеро

Кожне озеро має свою екосистему. Продуцентом тут виступає планктон і ряска, які крім функції переробки органіки наповнюють воду киснем. Консументів або споживачів дуже багато. Це риби, що харчуються рослинами, ракоподібні, пуголовки і личинки. За ними йдуть хижі риби і водоплавні птахи. Рано чи пізно частина з них виявляються на дні у вигляді останків і тут за них беруться дрібні безхребетні і бактерії, редуценти. Так як консументов в озерах значно більше редуцентов, вони не можуть переробити все останки, що опиняються на дні. Виходить незамкнений круговорот речовин і потік енергії в екосистемі. Якщо кругообіг замкнутий в повному обсязі, то умови в екосистемі поступово змінюються. Саме тому невеликі озера з часом перетворюються в болота.

Кругообіг речовин в екосистемі озера

Кругообіг речовин в акваріумі характерний такий же схемою.

болото

Коли озеро починає заростати, біля берегів з'являється мох - сфагнум. З його появою починається круговорот речовин в болоті. Так як сфагнум плаває на поверхні, під ним утворюється дуже холодний шар води без кисню, в якому не можуть існувати мікроорганізми. Гілочки моху, відмираючи, опускаються на дно, утворюючи торф. Товщина торф'яної подушки досягає 5 метрів - саме на ній живуть мешканці боліт. Так як круговорот речовин в болоті також не є замкнутим, через багато-багато років болото перетворюється в ліс, чим і пояснюється постійне освіту, а потім заростання Болотін. Але поки цього не сталося, болото підтримує рівень грунтових вод і є необхідним компонентом в кругообігу речовин в біосфері.

Техногенний круговорот речовин

Відмінність техногенного кругообігу від біотичного в тому, що він завжди незамкнений. Це, скоріше, ресурсний цикл. На рівні життя різних організмів в межах біосфери це позначається не кращим чином. Наприклад, швидкість зменшення обсягу води в такому циклі набагато більше, ніж в биотическом. Те ж можна сказати і про інших витрачаються в процесі елементах. Ці дані залежать від рівня організації.

висновок

Сонце - джерело енергії, що забезпечує кругообіг речовин. Воно забезпечує планету відновлюваною енергією, яка, в свою чергу, постійно перетвориться. Є безліч циклів, які вивчаються вченими вперше. Навіть знаючи принципи циклів кругооборотов, фахівці приходять до все нових висновків і відкриттів. Складається враження що людина, не знає і десятої частки тих таємниць природи, які приховані від його погляду. Від того, наскільки швидко ми зможемо ці таємниці розгадати, залежить якість життя майбутніх поколінь. Головний висновок один: круговорот речовин і перетворення енергії в екосистемі є запорукою життя на планеті. Життя на Землі неможлива без круговороту.

Без кругообігу, життя на землі неможлива

Зі статті видно, яку роль виконують кругообіг речовин і енергії в географічній оболонці і в біосфері. Тому, думаємо, зрозуміло, що організації живої природи потребують захисту людини.