• Uvodna lekcija je besplatno;
• Veliki broj iskusnih nastavnika (maternji i ruski);
• Kursevi NISU za određeni period (mjesec, šest mjeseci, godina), već za određeni broj časova (5, 10, 20, 50);
• Više od 10.000 zadovoljnih kupaca.
• Cijena jedne lekcije sa nastavnikom koji govori ruski - od 600 rubalja, sa izvornim govornikom - od 1500 rubalja

Krug supstanci u biosferi

Osnova za samoodržavanje života na Zemlji je biogeohemijski ciklusi... Svi hemijski elementi koji se koriste u životnim procesima organizama vrše stalna kretanja, prelazeći od živih tela do spojeva nežive prirode i nazad. Mogućnost višestruke upotrebe istih atoma čini život na Zemlji praktično vječnim, pod uslovom konstantnog protoka potrebne količine energije.

Vrste ciklusa tvari. Biosferu Zemlje na izvestan način karakteriše preovlađujući ciklus supstanci i protok energije. Krug supstanci – višestruko učešće tvari u procesima koji se odvijaju u atmosferi, hidrosferi i litosferi, uključujući i one slojeve koji su dio Zemljine biosfere. Kruženje supstanci odvija se kontinuiranim protokom (protokom) vanjske energije Sunca i unutrašnje energije Zemlje.

U zavisnosti od pokretačke sile, sa određenim stepenom konvencije, unutar ciklusa supstanci mogu se razlikovati geološki, biološki i antropogeni ciklusi. Prije pojave čovjeka na Zemlji, izvršena su samo prva dva.

Geološka cirkulacija (velika cirkulacija tvari u prirodi) – kruženje supstanci, čija su pokretačka snaga egzogeni i endogeni geološki procesi.

Endogeni procesi(procesi unutrašnje dinamike) nastaju pod uticajem unutrašnje energije Zemlje. To je energija koja se oslobađa kao rezultat radioaktivnog raspada, hemijskih reakcija formiranja minerala, kristalizacije stijena, itd. Endogeni procesi uključuju: tektonska kretanja, zemljotrese, magmatizam, metamorfizam. Egzogeni procesi(procesi spoljašnje dinamike) odvijaju se pod uticajem spoljašnje energije Sunca. Egzogeni procesi uključuju trošenje stijena i minerala, uklanjanje produkata destrukcije iz nekih dijelova zemljine kore i njihovo prenošenje u nova područja, taloženje i akumulaciju produkata razaranja uz formiranje sedimentnih stijena. Egzogeni procesi obuhvataju geološku aktivnost atmosfere, hidrosfere (rijeke, privremeni potoci, podzemne vode, mora i okeani, jezera i močvare, led), kao i živih organizama i ljudi.

Najveći oblici reljefa (kontinenti i okeanske depresije) i veliki oblici (planine i ravnice) nastali su endogenim procesima, a srednji i mali oblici reljefa (rečne doline, brda, jaruge, dine, itd.), nadređeni većim oblicima, - zbog na egzogene procese. Dakle, endogeni i egzogeni procesi su suprotni po svom djelovanju. Prvi dovode do stvaranja velikih reljefnih oblika, a drugi do njihovog zaglađivanja.

Kao rezultat vremenskih utjecaja, magmatske stijene se pretvaraju u sedimentne stijene. U pokretnim zonama zemljine kore, oni tonu duboko u Zemlju. Tamo se pod utjecajem visokih temperatura i pritisaka pretapaju i formiraju magmu koja, izdižući se na površinu i stvrdnjavajući, formira magmatske stijene.

Dakle, geološka cirkulacija tvari odvija se bez sudjelovanja živih organizama i ostvaruje preraspodjelu materije između biosfere i dubljih slojeva Zemlje.

Biološki (biogeohemijski) ciklus (mali ciklus supstanci u biosferi) – kruženje supstanci, čija je pokretačka snaga aktivnost živih organizama. Za razliku od velike geološke, mala biogeohemijska cirkulacija supstanci odvija se unutar biosfere. Glavni izvor energije ciklusa je sunčevo zračenje, koje dovodi do fotosinteze. U ekosistemu, organske tvari sintetiziraju autotrofi iz neorganskih tvari. Zatim ih konzumiraju heterotrofi. Kao rezultat oslobađanja u procesu vitalne aktivnosti ili nakon smrti organizama (i autotrofa i heterotrofa), organske tvari prolaze kroz mineralizaciju, odnosno transformaciju u anorganske tvari. Ove anorganske supstance mogu se ponovo koristiti za sintezu organskih supstanci od strane autotrofa.

U biogeohemijskim ciklusima treba razlikovati dva dela:

1) rezervni fond - dio je tvari koja nije povezana sa živim organizmima;

2) fond za razmenu - mnogo manji dio tvari, koji je povezan s direktnom razmjenom između organizama i njihove neposredne okoline. Ovisno o lokaciji rezervnog fonda, biogeohemijski ciklusi se mogu podijeliti u dvije vrste:

1) Krugovi gasnog tipa sa rezervnim fondom tvari u atmosferi i hidrosferi (kruženja ugljika, kisika, dušika).

2) Krugovi sedimentnog tipa sa rezervnim fondom u zemljinoj kori (ciklusi fosfora, kalcijuma, gvožđa itd.).

Ciklusi plinskog tipa su savršeniji, jer imaju veliki fond za razmjenu, pa su stoga sposobni za brzu samoregulaciju. Ciklusi sedimentnog tipa su manje savršeni, oni su inertniji, budući da je većina tvari sadržana u rezervnom fondu zemljine kore u obliku "nepristupačnom" živim organizmima. Takvi ciklusi se lako poremete raznim vrstama utjecaja, a dio razmijenjenog materijala napušta ciklus. Može se ponovo vratiti u cirkulaciju samo kao rezultat geoloških procesa ili ekstrakcijom sa živom materijom. Međutim, mnogo je teže izdvojiti tvari neophodne za žive organizme iz zemljine kore nego iz atmosfere.

Intenzitet biološkog ciklusa prvenstveno je određen temperaturom okoline i količinom vode. Na primjer, biološki ciklus je intenzivniji u tropskim prašumama nego u tundri.

Pojavom čovjeka nastala je antropogena cirkulacija, odnosno metabolizam tvari. Antropogena cirkulacija (razmjena) – cirkulacija (metabolizam) supstanci, čija je pokretačka snaga ljudska aktivnost. Može se podijeliti na dvije komponente: biološki, povezana s funkcioniranjem osobe kao živog organizma, i tehnički, vezano za ekonomske aktivnosti ljudi (tehnogena cirkulacija).

Geološki i biološki ciklusi su uglavnom zatvoreni, što se ne može reći za antropogeni ciklus. Stoga se često ne govori o antropogenoj cirkulaciji, već o antropogenom metabolizmu. Otvorenost antropogenog kruženja supstanci dovodi do iscrpljivanje prirodnih resursa i zagađivanje prirodne sredine - glavni uzroci svih ekoloških problema čovječanstva.

Ciklusi osnovnih nutrijenata i elemenata. Razmotrimo cikluse supstanci i elemenata koji su najvažniji za žive organizme. Krug vode spada u velike geološke, a ciklusi biogenih elemenata (ugljenik, kiseonik, azot, fosfor, sumpor i drugi biogeni elementi) - u male biogeohemijske.

Krug vode između kopna i okeana kroz atmosferu pripada velikom geološkom ciklusu. Voda isparava s površine Svjetskog okeana i ili se prenosi na kopno, gdje pada u obliku padavina, koje se ponovo vraćaju u okean u obliku površinskog i podzemnog oticanja, ili pada u obliku padavina na površinu okeana. Više od 500 hiljada km3 vode godišnje učestvuje u kruženju vode na Zemlji. Vodeni ciklus u cjelini igra veliku ulogu u formiranju prirodnih uslova na našoj planeti. Uzimajući u obzir transpiraciju vode od strane biljaka i njenu apsorpciju u biogeohemijskom ciklusu, cjelokupna zaliha vode na Zemlji se raspada i obnavlja za 2 miliona godina.

Ciklus ugljenika. Proizvođači hvataju ugljični dioksid iz atmosfere i pretvaraju ga u organsku tvar, potrošači apsorbiraju ugljik u obliku organske tvari sa tijelima proizvođača i potrošača nižeg reda, reduktori mineraliziraju organsku tvar i vraćaju ugljik u atmosferu u obliku ugljičnog dioksida. . U okeanima, ciklus ugljika je komplikovan činjenicom da dio ugljika sadržanog u mrtvim organizmima tone na dno i akumulira se u sedimentnim stijenama. Ovaj dio ugljika je isključen iz biološkog ciklusa i ulazi u geološki ciklus tvari.

Šume su glavni rezervoar biološki vezanog ugljika, sadrže do 500 milijardi tona ovog elementa, što je 2/3 njegove zalihe u atmosferi. Ljudska intervencija u ciklusu ugljenika (sagorevanje uglja, nafte, gasa, dehumifikacija) dovodi do povećanja sadržaja CO2 u atmosferi i razvoja efekta staklene bašte.

Brzina ciklusa CO2, odnosno vrijeme potrebno da sav ugljični dioksid u atmosferi prođe kroz živu tvar, je oko 300 godina.

Ciklus kiseonika. Uglavnom, cirkulacija kiseonika se odvija između atmosfere i živih organizama. U osnovi, slobodni kisik (0 ^) ulazi u atmosferu kao rezultat fotosinteze zelenih biljaka, a troši se u procesu disanja životinja, biljaka i mikroorganizama te prilikom mineralizacije organskih ostataka. Mala količina kisika nastaje iz vode i ozona kada je izložena ultraljubičastom zračenju. Velika količina kiseonika se troši za oksidativne procese u zemljinoj kori, tokom vulkanskih erupcija itd. Najveći dio kisika proizvode kopnene biljke - skoro 3/4, a ostatak - fotosintetski organizmi Svjetskog oceana. Brzina ciklusa je oko 2 hiljade godina.

Utvrđeno je da se 23% kiseonika, koji nastaje u procesu fotosinteze, godišnje potroši za industrijske i domaće potrebe, a ta brojka stalno raste.

Ciklus azota. Zalihe dušika (N2) u atmosferi su ogromne (78% njene zapremine). Međutim, biljke ne mogu apsorbirati slobodni dušik, već samo u vezanom obliku, uglavnom u obliku NH4+ ili NO3–. Slobodni dušik iz atmosfere je vezan bakterijama koje fiksiraju dušik i pretvara se u oblike dostupne biljkama. U biljkama se dušik fiksira u organskoj tvari (u proteinima, nukleinskim kiselinama itd.) i prenosi se duž lanaca ishrane. Nakon smrti živih organizama, razlagači mineraliziraju organske tvari i pretvaraju ih u amonijeva jedinjenja, nitrate, nitrite, kao i slobodni dušik, koji se vraća u atmosferu.

Nitrati i nitriti su vrlo topljivi u vodi i mogu migrirati u podzemne vode i biljke i prenositi se duž lanca ishrane. Ako je njihov broj prevelik, što se često opaža kod nepravilne upotrebe azotnih đubriva, tada su voda i hrana zagađeni i izazivaju bolesti ljudi.

Ciklus fosfora. Najveći dio fosfora nalazi se u stijenama koje su nastale u prošlim geološkim erama. Fosfor je uključen u biogeohemijsku cirkulaciju kao rezultat trošenja stijena. U kopnenim ekosistemima biljke izvlače fosfor iz tla (uglavnom u obliku PO43–) i uključuju ga u organske spojeve (proteine, nukleinske kiseline, fosfolipide itd.) ili ga ostavljaju u neorganskom obliku. Zatim se fosfor prenosi kroz krugove hrane. Nakon smrti živih organizama i njihovim izlučevinama, fosfor se vraća u tlo.

Nepravilnim korištenjem fosfornih gnojiva, vodenom i vjetrom erozije tla, velike količine fosfora se uklanjaju iz tla. S jedne strane, to dovodi do prekomjerne potrošnje fosfornih gnojiva i iscrpljivanja rezervi ruda koje sadrže fosfor (fosforiti, apatiti, itd.). S druge strane, dotok velikih količina biogenih elemenata kao što su fosfor, dušik, sumpor itd. iz tla u vodena tijela uzrokuje brzi razvoj cijanobakterija i drugih vodenih biljaka („cvjetanje“ vode) i eutrofikacija rezervoari. Ali većina fosfora se odnosi u more.

U vodenim ekosistemima, fosfor se asimilira fitoplanktonom i prenosi se duž trofičkog lanca do morskih ptica. Njihov izmet ili završi odmah nazad u more, ili se prvo nakuplja na obali, a zatim se još ispire u more. Iz umirućih morskih životinja, posebno riba, fosfor ponovo ulazi u more i u cirkulaciju, ali neki od ribljih skeleta dosežu velike dubine, a fosfor koji se u njima nalazi ponovo ulazi u sedimentne stijene, odnosno isključuje se iz biogeohemije. cirkulacija.

Ciklus sumpora. Glavni rezervni fond sumpora nalazi se u sedimentima i zemljištu, ali za razliku od fosfora, rezervni fond postoji u atmosferi. Glavna uloga u uključivanju sumpora u biogeohemijski ciklus pripada mikroorganizmima. Neki od njih su redukcioni agensi, drugi su oksidanti.

U stijenama se sumpor nalazi u obliku sulfida (FeS2 itd.), u otopinama - u obliku jona (SO42–), u plinovitoj fazi u obliku sumporovodika (H2S) ili sumpordioksida (SO2 ). U nekim organizmima sumpor se akumulira u svom čistom obliku, a kada odumru, na dnu mora nastaju naslage prirodnog sumpora.

U kopnenim ekosistemima, sumpor ulazi u biljke iz tla uglavnom u obliku sulfata. U živim organizmima sumpor se nalazi u proteinima, u obliku jona itd. Nakon smrti živih organizama, dio sumpora u tlu se reducira mikroorganizmima u N2S, drugi dio se oksidira u sulfate i ponovo uključuje u ciklus. Formirani sumporovodik izlazi u atmosferu, tamo oksidira i s padavinama se vraća u tlo.

Ljudsko sagorijevanje fosilnih goriva (posebno uglja), kao i emisije iz kemijske industrije, dovode do nakupljanja sumpor-dioksida (SO2) u atmosferi, koji reagira s vodenom parom i pada na tlo u obliku kiselih kiša.

Biogeohemijski ciklusi nisu tako velikih razmjera kao geološki i na njih značajno utječu ljudi. Ekonomska aktivnost narušava njihovu izolaciju, oni postaju aciklični.

Nazad napred

Pažnja! Pregledi slajdova služe samo u informativne svrhe i možda ne predstavljaju sve opcije prezentacije. Ako ste zainteresovani za ovaj rad, preuzmite punu verziju.

Svrha lekcije: dati koncept kruženja supstanci, odnos supstanci u biosferi, usklađenost sa jedinstvenim zakonima prirode.

Ciljevi lekcije:

1. Proširiti znanje o kruženju tvari.
2. Pokažite kretanje tvari u biosferi.
3. Pokažite ulogu kruženja tvari u biosferi.

Oprema: tabele „Granice biosfere i gustina života u njoj“, dijagram ciklusa supstanci, računar, projektor, prezentacija.

Plan lekcije.

I. Izjava o problemskom pitanju.

II. Provjera znanja.

III. Novi materijal.

3.1. Problematično pitanje.

3.2. Definicija biosfere prema V.I. Vernadsky.

3.3. Karakteristike biosfere.

3.4. Slajd 4. Uloga živih organizama u biosferi.

3.5. Krug supstanci u ekosistemu.

IV. Slajd 8. Rad sa šemom je uključen u ciklus.

V. Slajd 9. Rad sa dijagramom ciklusa vode.

Vi. Slajd 10. Rad sa ciklusom kiseonika.

Vii. Slajd 12. Rad sa dijagramom ciklusa ugljenika.

VIII. Slajd 13. Ciklus azota.

IX. Slajd 14. Ciklus sumpora.

H. Slajd 15. Ciklus fosfora.

XI. Snimanje rezultata na temu lekcije.

Tokom nastave

I. Organizacioni momenat. Raspoloženje razreda za rad.

II. Provjera znanja.

Izvođenje testa po opcijama. Testovi se štampaju.

Opcija 1

1. Najstalniji faktor koji utiče na atmosferu je:

a) pritisak b) transparentnost c) sastav gasa d) njegova temperatura

2. Funkcije biosfere, uslovljene procesima fotosinteze, uključuju:

a) gas b) redoks c) koncentracija

d) sve navedene funkcije e) gas i redoks

3. Sav kiseonik u atmosferi nastaje usled aktivnosti:

a) cijanobakterije plavo-zelenih algi b) heterotrofni organizmi c) kolonijalne protozoe c) autotrofni organizmi

4. U transformaciji biosfere glavnu ulogu imaju:

a) živi organizmi b) bioritmovi

c) cirkulacija mineralnih materija c) procesi samoregulacije.

Opcija 2

1. Život se može otkriti:

a) bilo koja tačka u biosferi

b) Bilo koja tačka na Zemlji

c) bilo koja tačka u biosferi

d) bilo koju tačku u biosferi, osim Antarktika i Arktika

e) u biosferi se dešava samo geološka evolucija

2. Priliv energije u biosferu izvana je neophodan jer:

a) ugljikohidrati koji nastaju u biljci služe kao izvor energije za druge organizme

b) u organizmima se dešavaju oksidativni procesi

c) organizmi uništavaju ostatke biomase

d) nijedna vrsta organizama ne stvara rezerve energije

3. Odaberite glavne faktore životne sredine koji utiču na prosperitet organizama u okeanu:

a) dostupnost vode b) padavine

c) prozirnost medijuma d) pH medijuma

e) salinitet vode f) brzina isparavanja vode

g) koncentracija ugljičnog dioksida

4. Biosfera je globalni ekosistem čije su strukturne komponente:

a) klase i podjele biljaka b) populacije

c) biogeocenoze d) klase i tipovi.

III. Novi materijal.

3.1. Problematično pitanje

Zapamtite zakon održanja supstanci iz hemije. Kako se ovaj zakon može povezati sa biosferom?

3.2. Definicija biosfere

Biosfera, prema V.I. Vernadsky, je opća planetarna ljuska, ono područje Zemlje gdje život postoji ili je postojao i koje mu je ili je bilo izloženo. Biosfera pokriva čitavu površinu kopna, mora i okeana, kao i onaj dio Zemljine unutrašnjosti gdje se nalaze stijene nastale djelovanjem živih organizama.

V. I. Vernadsky
(1863-1945)

Izvanredan ruski naučnik
Akademik, osnivač nauke geohemije
Stvorio je doktrinu o Zemljinoj biosferi.

3.3. Karakteristike biosfere

Biosfera pokriva čitavu površinu kopna, mora i okeana, kao i onaj dio Zemljine unutrašnjosti gdje se nalaze stijene nastale djelovanjem živih organizama. U atmosferi su određene gornje granice života ozonski ekran - tanak sloj plina ozona na visini od 16-20 km. Blokira štetne sunčeve ultraljubičaste zrake. Okean je pun života u cjelini, do dna najdubljih depresija u 10-11 km. U dubinama čvrstog dijela Zemlje aktivni život prodire na mjestima do 3 km (bakterije u naftnim poljima). Rezultati vitalne aktivnosti organizama u obliku sedimentnih stijena mogu se pratiti još dublje.

Reprodukcija, rast, metabolizam i aktivnost živih organizama u potpunosti su transformisali ovaj dio naše planete tokom milijardi godina.

Cijela masa organizama svih tipova V.I. Vernadsky imenovan živa materija Zemlja.

Hemijski sastav žive tvari uključuje iste atome koji čine neživu prirodu, ali u drugačijem omjeru. U toku metabolizma, živa bića neprestano redistribuiraju hemijske elemente u prirodi. Dakle, hemija biosfere se mijenja.

IN AND. Vernadsky je pisao da ne postoji hemijska sila na zemljinoj površini koja stalno djeluje, a samim tim i moćnija po svojim posljedicama, od živih organizama uzetih u cjelini. Tokom milijardi godina, fotosintetski organizmi (slika 1) su povezali i pretvorili ogromne količine sunčeve energije u hemijski rad. Dio njegovih rezervi tokom geološke istorije akumulirao se u obliku naslaga uglja i drugih fosilnih organskih materija - nafte, treseta itd.

Rice. 1. Prve kopnene biljke (prije 400 miliona godina)

Slajd 4.

3.4. Uloga živih organizama u biosferi

Živi organizmi stvaraju u biosferi cikluse najvažnijih hranljive materije, koji naizmjenično prelaze iz žive tvari u neorgansku materiju. Ovi ciklusi su podijeljeni u dvije glavne grupe: ciklusi plina i ciklusi sedimenta. U prvom slučaju, glavni dobavljač elemenata je atmosfera (ugljik, kisik, dušik), u drugom, sedimentne stijene (fosfor, sumpor, itd.).

Zahvaljujući živim bićima na Zemlji je nastalo mnogo stijena. Organizmi imaju sposobnost da selektivno apsorbuju i akumuliraju pojedinačne elemente u sebi u mnogo većim količinama nego što su u okruženju.

Pravljenje giganta biološka cirkulacija u biosferi život održava stabilne uslove za svoje postojanje i postojanje osobe u njoj.

Živi organizmi igraju važnu ulogu u uništavanju i trošenju stijena na kopnu. Oni su glavni razarači mrtve organske materije.

V. V. Dokuchaev
(1846 - 1903)
Osnivač moderne nauke o tlu,
zasnovano na ideji dubokog odnosa između žive i nežive prirode

Tako je život tokom svog postojanja transformisao Zemljinu atmosferu, sastav okeanskih voda, stvorio ozonski ekran, tlo i mnoge stijene. Uslovi trošenja stijena su se promijenili, mikroklima koju stvara vegetacija počela je igrati važnu ulogu, a promijenila se i klima Zemlje.

3.5. Krug supstanci u ekosistemu

IV. Rad sa shemom je uključen u ciklus

U svakom ekosistemu, ciklus materije nastaje kao rezultat ekofiziološkog odnosa autotrofa i heterotrofa.

Ugljik, vodik, dušik, sumpor, fosfor i 30-ak drugih jednostavnih supstanci neophodnih za stvaranje života stanice kontinuirano se pretvaraju u organske tvari (glicidi, lipidi, aminokiseline...) ili ih autotrofni organizmi apsorbiraju u obliku anorganskih jona, naknadno koje koriste heterotrofni, a zatim - mikroorganizmi-destruktori. Potonji razlažu otpad, životinjske i biljne ostatke u rastvorljive mineralne elemente ili gasovita jedinjenja, koja se vraćaju u tlo, vodu i atmosferu.

V. Rad sa dijagramom ciklusa vode

Rice. 6. Kruženje vode u biosferi

Vi. Rad sa ciklusom kiseonika

Slajd 10

Ciklus kiseonika.

Krug kiseonika na Zemlji traje oko 2000 godina, ciklus vode - oko 2 miliona godina (slika 6). To znači da su atomi ovih supstanci u povijesti Zemlje više puta prolazili kroz živu tvar, posjetivši tijela drevnih bakterija, algi, paprati, dinosaura i mamuta.

Biosfera je prošla kroz dug period razvoja, tokom kojeg je život mijenjao oblike, širio se od vode do kopna, mijenjao sistem ciklusa. Sadržaj kiseonika u atmosferi postepeno se povećavao (vidi sliku 2).

Tokom proteklih 600 miliona godina, brzina i priroda kruženja približili su se modernim. Biosfera funkcioniše kao džinovski dobro koordiniran ekosistem, gde se organizmi ne samo prilagođavaju životnoj sredini, već i stvaraju i održavaju uslove na Zemlji koji su pogodni za život.

Vii. Rad sa ciklusom ugljenika

Pitanja studentima:

1. Sjećate se uloge fotosinteze u prirodi?

2. Koji su uslovi neophodni za fotosintezu?

Ciklus ugljenika(sl. 4). Njegov izvor za fotosinteza služi kao ugljični dioksid (ugljični dioksid) u atmosferi ili otopljen u vodi. Ugljik vezan u stijenama uključen je u ciklus mnogo sporije. Kao dio organskih tvari koje sintetizira biljka, ugljik ulazi, a zatim u strujni krugovi kroz živa ili mrtva biljna tkiva i ponovo se vraća u atmosferu u obliku ugljičnog dioksida kao rezultat disanja, fermentacije ili sagorijevanja goriva (drva, ulja, uglja itd.). Ciklus ugljenika traje tri do četiri veka.

Rice. 4. Krug ugljika u biosferi

VIII. Rad sa shemom Nitrogen Cycle.

Sjećate li se uloge koju igraju u akumulaciji dušika?

Ciklus azota (slika 5). Biljke dobivaju dušik uglavnom iz raspadajuće mrtve organske tvari kroz aktivnost bakterija, koje pretvaraju dušik iz proteina u oblik koji biljke mogu apsorbirati. Drugi izvor - slobodni dušik u atmosferi - nije direktno dostupan biljkama. Ali oni ga vezuju, tj. transformišu se u druge hemijske oblike, neke grupe bakterija i modrozelenih algi, obogaćuju zemljište njime. Mnoge biljke su unutra simbioza s bakterijama koje fiksiraju dušik koje stvaraju kvržice na svom korijenu. Iz mrtvih biljaka ili životinjskih leševa dio dušika, zbog aktivnosti drugih grupa bakterija, prelazi u slobodan oblik i ponovo ulazi u atmosferu.

Rice. 5. Krug azota u biosferi

IX. Ciklus sumpora

Slajd 14

Krug fosfora i sumpora. (sl. 6, 7). Fosfor i sumpor se nalaze u stijenama. Kada se unište i erodiraju, ulaze u tlo, odatle ih koriste biljke. Aktivnost organizama - razlagači ponovo ih vraća u tlo. Neka od jedinjenja azota i fosfora se ispiraju kišama u reke, a odatle u mora i okeane i koriste ih alge. Ali, na kraju, u sastavu mrtve organske materije, oni se talože na dno i ponovo su uključeni u sastav stijena.

X. Ciklus fosfora

Tokom proteklih 600 miliona godina, brzina i priroda kruženja približili su se modernim. Biosfera funkcioniše kao džinovski dobro koordiniran ekosistem, u kojem se organizmi ne samo prilagođavaju okruženju, već i stvaraju i održavaju uslove na Zemlji koji su povoljni za život.

XI. Snimanje rezultata u bilježnicu

1. Biosfera je energetski otvoren sistem

2. Akumulacija supstanci u biosferi je posledica biljaka sposobnih da pretvaraju energiju sunčeve svetlosti.

3. Kruženje supstanci je neophodan uslov za postojanje života na Zemlji.

4. U toku evolucije u biosferi uspostavljena je ravnoteža između organizama.

Pitanja za pregled:

1. Koji organizmi iz biosfere su uključeni u kruženje supstanci?

2. Šta određuje količinu biomase u biosferi?

3. Koja je uloga fotosinteze u ciklusu supstanci?

4. Koja je uloga ciklusa ugljika u biosferi?

5. Koji organizmi su uključeni u ciklus azota?

Domaći zadatak: Naučite paragrafe 76, 77.

Učenje unaprijed: Prikupite materijal o glavnim ekološkim pitanjima našeg vremena.

1. G.I. Lerner Opća biologija: priprema za ispit. Kontrolni i samostalni rad - M.: Eksmo, 2007. - 240 str.
2. E.A. Ekologija rezbara: Udžbenik. 2nd ed. rev. i dodati. - M.: MGIU, 2000. - 96 str.
3. Internet biblioteka: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Ekološka web stranica: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Elektronski časopis "Ekologija i život" .: http://www.ecolife.ru/index.shtml

Krug supstanci u biosferi je "putovanje" određenih hemijskih elemenata duž lanca ishrane živih organizama, zahvaljujući energiji Sunca. Tokom "putovanja" neki element, iz raznih razloga, ispada i ostaje po pravilu u zemlji. Njihovo mjesto zauzimaju isti oni koji obično dolaze iz atmosfere. Ovo je najjednostavniji opis onoga što je garancija života na planeti Zemlji. Ako se iz nekog razloga takvo putovanje prekine, tada će prestati postojanje svih živih bića.

Da bismo ukratko opisali kruženje supstanci u biosferi, potrebno je postaviti nekoliko polaznih tačaka. Prvo, od više od devedeset hemijskih elemenata poznatih i pronađenih u prirodi, živim organizmima je potrebno oko četrdeset. Drugo, količina ovih supstanci je ograničena. Treće, govorimo samo o biosferi, odnosno o ljusci Zemlje koja sadrži život, a samim tim i o interakcijama između živih organizama. Četvrto, energija koja doprinosi cirkulaciji je energija koja dolazi od sunca. Energija koja nastaje u utrobi Zemlje kao rezultat različitih reakcija ne učestvuje u procesu koji se razmatra. I poslednja stvar. Neophodno je prestići početnu tačku ovog "putovanja". To je uslovno, jer ne može biti kraja i početka kruga, ali je to neophodno da bi se odnekud počeo opisivati ​​proces. Počnimo s najnižom karikom u trofičkom lancu - s razlagačima ili grobarima.

Rakovi, crvi, ličinke, mikroorganizmi, bakterije i drugi grobari, trošeći kisik i koristeći energiju, prerađuju anorganske kemijske elemente u organsku supstancu pogodnu za ishranu živih organizama i njegovo dalje kretanje kroz lanac ishrane. Nadalje, ove, već organske tvari, jedu potrošači ili potrošači, što uključuje ne samo životinje, ptice, ribe i slično, već i biljke. Potonji su proizvođači ili proizvođači. Koristeći ove hranjive tvari i energiju, oni proizvode kisik, koji je glavni element pogodan za disanje cijelog života na planeti. Potrošači, proizvođači, pa čak i razlagači nestaju. Njihovi ostaci, zajedno sa organskom materijom u njima, "padaju" na raspolaganje grobarima.

I sve se opet ponavlja. Na primjer, sav kisik koji postoji u biosferi ostvaruje promet za 2000 godina, a ugljični dioksid za 300. Takva cirkulacija se obično naziva biogeohemijski ciklus.

Neke organske supstance tokom svog "putovanja" ulaze u reakcije i interakcije sa drugim supstancama. Kao rezultat, nastaju smjese koje, takve kakve jesu, ne mogu se obraditi razlagačima. Takve mješavine ostaju "pohranjene" u zemlji. Ne mogu se sve organske tvari koje padaju na "stol" grobara njima preraditi. Ne može svako da trune sa bakterijama. Takvi netruli ostaci se skladište. Sve što ostane u skladištu ili rezervi eliminira se iz procesa i ne ulazi u ciklus tvari u biosferi.

Dakle, u biosferi se kruženje tvari, čija je pokretačka snaga aktivnost živih organizama, može podijeliti na dvije komponente. Jedan - rezervni fond - je dio tvari koji nije povezan s aktivnostima živih organizama i ne učestvuje u cirkulaciji do nekog vremena. A drugi je revolving fond. To je samo mali dio tvari koju aktivno koriste živi organizmi.

Koji su atomi osnovnih hemijskih elemenata koji su toliko neophodni za život na Zemlji? To su: kiseonik, ugljenik, azot, fosfor i neki drugi. Od spojeva, glavnog u krugu, može se nazvati voda.

Kiseonik

Ciklus kisika u biosferi trebao bi započeti procesom fotosinteze, uslijed čega se pojavio prije više milijardi godina. Biljke ga oslobađaju iz molekula vode kada su izložene sunčevoj energiji. Kiseonik se takođe formira u gornjim slojevima atmosfere tokom hemijskih reakcija u vodenoj pari, gde se hemijska jedinjenja razlažu elektromagnetnim zračenjem. Ali ovo je zanemariv izvor kiseonika. Glavna stvar je fotosinteza. Kiseonik se takođe nalazi u vodi. Iako ga ima, 21 puta manje nego u atmosferi.

Nastali kiseonik koriste živi organizmi za disanje. Takođe je oksidant za razne mineralne soli.

A osoba je potrošač kiseonika. Ali sa početkom naučne i tehnološke revolucije ova potrošnja se višestruko povećala, jer se kiseonik sagoreva ili vezuje tokom rada brojnih industrijskih industrija, transporta, za podmirenje kućnih i drugih potreba u toku ljudskog života. Ranije postojeći tzv. izmjenjivi kisikov fond u atmosferi u iznosu od 5% njegove ukupne zapremine, odnosno onoliko kisika je proizvedeno u procesu fotosinteze koliko je i potrošeno. Sada ovaj volumen postaje katastrofalno mali. Kiseonik se troši, da tako kažem, iz zalihe za hitne slučajeve. Odatle, gde nema ko da doda.

Ovaj problem je malo ublažen činjenicom da se dio organskog otpada ne prerađuje i ne potpada pod utjecaj truležnih bakterija, već ostaje u sedimentnim stijenama, formirajući treset, ugalj i slične fosile.

Ako je rezultat fotosinteze kisik, onda je njegova sirovina ugljik.

Nitrogen

Krug azota u biosferi povezan je sa stvaranjem tako važnih organskih jedinjenja kao što su: proteini, nukleinske kiseline, lipoproteini, ATP, hlorofil i drugi. Azot, u molekularnom obliku, nalazi se u atmosferi. Zajedno sa živim organizmima, to je samo oko 2% ukupnog dušika na Zemlji. U ovom obliku, mogu ga konzumirati samo bakterije i plavo-zelene alge. Za ostatak biljnog svijeta u molekularnom obliku dušik ne može poslužiti kao hrana, već se može prerađivati ​​samo u obliku neorganskih spojeva. Neke vrste takvih jedinjenja nastaju tokom grmljavine i dospevaju u vodu i tlo sa padavinama.

Najaktivniji "procesori" dušika ili fiksatora dušika su bakterije nodula. Oni se nalaze u ćelijama korena mahunarki i pretvaraju molekularni azot u jedinjenja pogodna za biljke. Nakon što odumru, tlo se takođe obogaćuje dušikom.

Putrefaktivne bakterije razgrađuju organske spojeve koji sadrže dušik do amonijaka. Dio bježi u atmosferu, dok drugi oksidiraju druge vrste bakterija u nitrite i nitrate. Oni se, pak, isporučuju kao hrana za biljke i reduciraju se nitrificirajućim bakterijama u okside i molekularni dušik. Koje ponovo ulaze u atmosferu.

Dakle, može se vidjeti da glavnu ulogu u ciklusu dušika imaju različite vrste bakterija. A ako uništite najmanje 20 ovih vrsta, život na planeti će prestati.

I opet je uspostavljeni krug prekinuo čovjek. U svrhu povećanja prinosa poljoprivrednih kultura, počeo je aktivno koristiti gnojiva koja sadrže dušik.

Karbon

Krug ugljika u biosferi neraskidivo je povezan s ciklusom kisika i dušika.

U biosferi se ciklus ugljika zasniva na vitalnoj aktivnosti zelenih biljaka i njihovoj sposobnosti da pretvore ugljični dioksid u kisik, odnosno fotosintezu.

Ugljik stupa u interakciju s drugim elementima na različite načine i nalazi se u gotovo svim klasama organskih spojeva. Na primjer, dio je ugljičnog dioksida, metana. Rastvara se u vodi, gdje je njegov sadržaj mnogo veći nego u atmosferi.

Iako ugljenik nije među prvih deset po zastupljenosti, u živim organizmima čini od 18 do 45% suhe mase.

Okeani služe kao regulator sadržaja ugljičnog dioksida. Čim se njen udio u zraku poveća, voda se izravnava apsorbirajući ugljični dioksid. Drugi potrošač ugljika u okeanu su morski organizmi, koji ga koriste za izgradnju školjki.

Krug ugljika u biosferi zasniva se na prisutnosti ugljičnog dioksida u atmosferi i hidrosferi, koji je svojevrsni razmjenski fond. Nadopunjuje se disanjem živih organizama. Bakterije, gljive i drugi mikroorganizmi koji učestvuju u procesu razgradnje organskih ostataka u tlu takođe učestvuju u obnavljanju atmosfere ugljen-dioksidom.Ugljenik se „konzervira“ u mineralizovanim, netrulim organskim ostacima. U uglju i mrkom uglju, tresetu, uljnim škriljcima i sličnim nalazištima. Ali glavni rezervni fond za ugljenik su krečnjak i dolomit. Ugljik koji se nalazi u njima je "bezbedno skriven" u dubinama planete i oslobađa se samo tokom tektonskih pomeranja i emisija vulkanskih gasova tokom erupcija.

Zbog činjenice da proces disanja sa oslobađanjem ugljika i proces fotosinteze sa njegovom apsorpcijom prolazi kroz žive organizme vrlo brzo, samo mali dio ukupnog ugljika planete učestvuje u ciklusu. Kada bi ovaj proces bio nerecipročan, onda bi samo suši biljke koristile sav ugljik samo 4-5 godina.

Trenutno, zahvaljujući ljudskim aktivnostima, biljnom svijetu ne nedostaje ugljičnog dioksida. Dopunjava se odmah i istovremeno iz dva izvora. Sagorevanjem kiseonika tokom rada industrije proizvodnje i transporta, kao i u vezi sa upotrebom one „konzerve hrane“ za rad ovih vidova ljudske delatnosti – uglja, treseta, škriljaca i dr. Kao rezultat toga, sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi povećan je za 25%.

Fosfor

Krug fosfora u biosferi neraskidivo je povezan sa sintezom takvih organskih supstanci kao što su: ATP, DNK, RNK i drugi.

Sadržaj fosfora u zemljištu i vodi je veoma nizak. Njegove glavne rezerve su u stijenama formiranim u dalekoj prošlosti. Sa trošenjem ovih stijena počinje ciklus fosfora.

Biljke asimiliraju fosfor samo u obliku jona fosforne kiseline. U osnovi, to je proizvod prerade organskih ostataka od strane grobara. Ali ako tla imaju povećan alkalni ili kiseli faktor, fosfati se u njima praktički ne otapaju.

Fosfor je odličan nutrijent za razne vrste bakterija. Posebno plavo-zelene alge, koje se brzo razvijaju s povećanim sadržajem fosfora.

Ipak, većina fosfora se sa rijekama i drugim vodama odnosi u okean. Tamo ga aktivno jedu fitoplankton, a s njim i morske ptice i druge vrste životinja. Nakon toga, fosfor ulazi u okeansko dno i formira sedimentne stijene. Odnosno, vraća se na tlo, samo ispod sloja morske vode.

Kao što vidite, ciklus fosfora je specifičan. Teško ga je nazvati krugom, jer nije zatvoren.

Sumpor

U biosferi je ciklus sumpora neophodan za stvaranje aminokiselina. On stvara trodimenzionalnu strukturu proteina. Uključuje bakterije i organizme koji troše kisik da bi sintetizirali energiju. Oni oksidiraju sumpor u sulfate, a jednoćelijski prednuklearni živi organizmi reduciraju sulfate u vodonik sulfid. Osim njih, čitave grupe sumpornih bakterija oksidiraju sumporovodik u sumpor i dalje u sulfate. Biljke iz tla mogu konzumirati samo jon sumpora - SO 2 - 4. Dakle, neki mikroorganizmi su oksidanti, dok su drugi redukcioni agensi.

Mesta akumulacije sumpora i njegovih derivata u biosferi su okean i atmosfera. Sumpor ulazi u atmosferu oslobađanjem sumporovodika iz vode. Osim toga, sumpor ulazi u atmosferu u obliku dioksida kada se sagorijeva fosilna goriva u proizvodnji i za domaće potrebe. Prvenstveno ugalj. Tamo se oksidira i, pretvarajući se u sumpornu kiselinu u kišnici, s njom pada na tlo. Kisele kiše same po sebi nanose značajnu štetu cjelokupnoj flori i fauni, a osim toga, s olujnim i otopljenim vodama padaju u rijeke. Rijeke nose ione sumpor sulfata u okean.

Sumpor se također nalazi u stijenama u obliku sulfida, u plinovitom obliku - sumporovodika i sumpordioksida. Na dnu mora nalaze se naslage prirodnog sumpora. Ali ovo je sve "rezerva".

Voda

U biosferi nema veće količine supstance. Njegove rezerve su uglavnom u slano-gorkom obliku voda mora i okeana - oko 97%. Ostatak su slatke vode, glečeri i podzemne i podzemne vode.

Krug vode u biosferi uobičajeno počinje njenim isparavanjem s površine vodenih tijela i listova biljaka i iznosi oko 500.000 kubnih metara. km. Vraća se nazad u obliku padavina, koje padaju ili direktno nazad u vodena tijela, ili prolazeći kroz tlo i podzemne vode.

Uloga vode u biosferi i istorija njene evolucije je takva da je sav život od svog nastanka u potpunosti zavisio od vode. U biosferi voda je mnogo puta prolazila kroz cikluse raspadanja i rađanja kroz žive organizme.

Kruženje vode ima uglavnom fizički proces ispod sebe. Međutim, životinjski, a posebno biljni svijet u tome ima važnu ulogu. Isparavanje vode sa površina lišća drveća je takvo da, na primjer, hektar šume ispari i do 50 tona vode dnevno.

Ako je isparavanje vode sa površina rezervoara prirodno za njenu cirkulaciju, onda je za kontinente sa svojim šumskim zonama takav proces jedini i glavni način njenog očuvanja. Ovdje se krug odvija kao u zatvorenom ciklusu. Padavine nastaju isparavanjem sa tla i biljnih površina.

U procesu fotosinteze, biljke koriste vodik sadržan u molekuli vode za stvaranje novog organskog spoja i oslobađanje kisika. Obrnuto, u procesu disanja živih organizama dolazi do procesa oksidacije i ponovo nastaje voda.

Opisujući kruženje različitih vrsta hemikalija, suočavamo se sa aktivnijim ljudskim uticajem na ove procese. Priroda se trenutno, zbog svoje višemilijardne istorije opstanka, nosi sa regulacijom i uspostavljanjem poremećene ravnoteže. Ali prvi simptomi "bolesti" su već tu. A ovo je "efekat staklene bašte". Kada dvije energije: sunčeva i reflektirana od Zemlje, ne štite žive organizme, već, naprotiv, jačaju jedna drugu. Kao rezultat, temperatura okoline raste. Koje su posljedice takvog povećanja, osim ubrzanog topljenja glečera, isparavanja vode sa površina okeana, kopna i biljaka?

Video - Krug supstanci u biosferi

Pitanje 1. Koja je glavna funkcija biosfere?

Osnovna funkcija biosfere je da obezbedi cirkulaciju hemijskih elemenata, što se izražava u kruženju supstanci između atmosfere, tla, hidrosfere i živih organizama.

Pitanje 2. Recite nam nešto o kruženju vode u prirodi.

Voda isparava i prenosi se na velike udaljenosti vazdušnim strujama. Padajući na površinu kopna u obliku padavina, doprinosi uništavanju stijena, čini ih dostupnim biljkama i mikroorganizmima, erodira gornji sloj tla i zajedno s otopljenim kemijskim spojevima i suspendiranim organskim česticama odlazi u mora i oceane. Kruženje vode između okeana i kopna ključna je karika u održavanju života na Zemlji.

Pitanje 3. Da li živi organizmi učestvuju u ciklusu vode? Ako jeste, onda dopunite shemu prikazanu na slici 113, koja ukazuje na učešće živih organizama u ciklusu.

Biljke učestvuju u ciklusu vode na dva načina: izvlače je iz tla i isparavaju u atmosferu; dio vode u biljnim stanicama se dijeli tokom fotosinteze. U ovom slučaju, vodik je fiksiran u obliku organskih spojeva, a kisik ulazi u atmosferu.

Životinje troše vodu kako bi održale osmotsku i ravnotežu soli u tijelu i izlučuju je u vanjsko okruženje zajedno s produktima metabolizma.

Pitanje 4. Koji organizmi apsorbuju ugljični dioksid iz atmosfere?

U procesu fotosinteze, zelene biljke koriste ugljični dioksid i vodik u vodi za sintetizaciju organskih spojeva, a oslobođeni kisik ulazi u atmosferu.

Pitanje 5. Kako se vezani ugljenik vraća u atmosferu?

Razne životinje i biljke udišu kisik, a krajnji produkt disanja - CO2 - ispušta se u atmosferu.

Pitanje 6. Nacrtajte šematski dijagram ciklusa azota u prirodi.

Pitanje 7. Razmotrite i navedite primjere koji pokazuju da mikroorganizmi igraju važnu ulogu u ciklusu sumpora.

Nalazi se duboko u tlu i u morskim sedimentnim stijenama, spojevi sumpora s metalima - sulfidi - pretvaraju se od strane mikroorganizama u pristupačan oblik - sulfate, koje apsorbiraju biljke. Uz pomoć bakterija provode se odvojene oksidaciono-redukcijske reakcije. Duboko usađeni sulfati se redukuju u H2S, koji se diže i aerobne bakterije ga oksidiraju u sulfate. Razlaganje leševa životinja ili biljaka osigurava povratak sumpora u ciklus.

Pitanje 8. Ishrana svake osobe mora uključivati ​​riblja jela. Objasnite zašto je to važno.

Zajedno sa ulovljenom ribom na kopno se vraća oko 60 hiljada tona elementarnog fosfora. 70% ukupnog fosfora sadržanog u našem tijelu koncentrisano je u kostima i zubima. Zajedno sa kalcijumom formira pravilnu strukturu kostiju i osigurava njihovu mehaničku čvrstoću. Idealnim omjerom količine fosfora i kalcija smatra se 1 prema 2 ili 3 prema 4. A ako ima, recimo, jednakih dijelova, kost će, postepeno gubeći kalcij, postati tvrda, ali lomljiva, poput stakla, na na prvi pogled prilično je tvrd, iako se u isto vrijeme lako slomiti.

Fosfor je glavni nosilac energije, dio je adenozin trifosfata (skraćeno ATP), koji se apsorbira u krv i isporučuje energiju svim stanicama kojima je potrebna.

Pitanje 9. Razgovarajte u razredu kako bi se kruženje supstanci u prirodi promijenilo kada bi svi živi organizmi na planeti nestali.

Svi živi organizmi sudjeluju u kruženju tvari, apsorbirajući neke tvari iz vanjskog okruženja, a druge ispuštajući u njega. Tako biljke troše ugljični dioksid, vodu i mineralne soli iz vanjskog okruženja i oslobađaju kisik u njega. Životinje udišu kisik koji oslobađaju biljke, a jedući ih asimiliraju organske tvari sintetizirane iz vode i ugljičnog dioksida i oslobađaju ugljični dioksid, vodu i tvari iz neprobavljenog dijela hrane. Kada bakterije i gljive razgrađuju mrtve biljke i životinje, stvara se dodatna količina ugljičnog dioksida, a organske tvari se pretvaraju u minerale, koji ulaze u tlo i ponovno ih apsorbiraju biljke. Dakle, atomi glavnih hemijskih elemenata neprestano migriraju iz jednog organizma u drugi, iz tla, atmosfere i hidrosfere u žive organizme, a iz njih u okolinu, nadoknađujući tako neživu materiju biosfere. Ovi procesi se ponavljaju beskonačan broj puta. Tako, na primjer, sav atmosferski kisik prođe kroz živu tvar za 2 hiljade godina, sav ugljični dioksid za 200-300 godina.

Kontinuirano kruženje hemijskih elemenata u biosferi duž više ili manje zatvorenih puteva naziva se biogeohemijski ciklus. Potreba za takvom cirkulacijom objašnjava se ograničenim zalihama njihovih resursa na planeti. Da bi osigurali beskonačnost života, hemijski elementi se moraju kretati u krug. Nestankom živih organizama došlo bi do sloma u cirkulaciji supstanci i energije i, kao posljedica toga, do smrti biosfere.

Biosfera je vanjski omotač naše planete, u njoj se odvijaju najvažniji procesi, jedna od njenih glavnih geosfera. Kruženje supstanci u biosferi je bilo i još uvijek ostaje predmet pomne pažnje naučnika već dugi niz stoljeća. Zahvaljujući kruženju supstanci, formira se globalna hemijska razmena za ceo život na Zemlji, koja podržava vitalnu aktivnost svake vrste, uzete posebno.

Brza navigacija kroz članak

Dva kruga

Postoje dva glavna ciklusa:

1. geološki, koji se nazivaju i velikim,
2. biološki, mali je.

Geološki je od globalnog značaja, jer cirkuliše supstance između vodnih resursa Zemlje i kopna na planeti. Osigurava kruženje vode širom svijeta, što je poznato svakom školarcu: padavine, isparavanje, padavine, odnosno određeni obrazac.

Faktor koji formira sistem je voda u svim svojim agregatnim stanjima. Puni ciklus ove akcije omogućava da se izvrši nastanak organizama, njihov razvoj, reprodukcija i evolucija. Algoritam velikog ciklusa prometa supstanci, osim zasićenja kopnenih površina vlagom, predviđa i formiranje drugih prirodnih fenomena: formiranje sedimentnih stijena, minerala, magmatske lave i minerala.

Biološki ciklus je stalna izmjena tvari između živih organizama i komponenti prirodnih komponenti. To se događa na ovaj način: živi organizmi primaju energetske tokove, a zatim, prolazeći kroz proces razgradnje organske tvari, energija ponovo ulazi u elemente okoliša.

Krug organske tvari je direktno odgovoran za razmjenu tvari između predstavnika flore, faune, mikroorganizama, stijena tla itd. Biološki ciklus je obezbeđen na različitim nivoima ekosistema, formirajući svojevrsni obrt hemijskih reakcija i različitih transformacija energije u biosferi. Takva shema je nastala prije mnogo milenijuma i sve ovo vrijeme radi na isti način.

Glavni elementi

U prirodi postoji mnogo hemijskih elemenata, međutim, nema ih toliko potrebnih za život prirode. Postoje četiri glavna elementa:

1. kiseonik,
2. vodonik,
3. ugljenik,
4. nitrogen.

Količina ovih tvari zauzima više od polovine cjelokupnog biološkog ciklusa tvari u prirodi. Postoje i važni elementi, ali se koriste u mnogo manjim količinama. To su fosfor, sumpor, gvožđe i neki drugi.

Biogeokemijski ciklusi su podijeljeni na tako dvije važne akcije kao što su proizvodnja sunčeve energije od strane Sunca i hlorofila od strane zelenih biljaka. Hemijski elementi, međutim, imaju neizbežne dodirne tačke sa biogeohemijskim i usput dopunjuju ovaj postupak.

Karbon

Ovaj hemijski element je bitna komponenta svake žive ćelije, organizma ili mikroorganizma. Organska jedinjenja ugljika mogu se sa sigurnošću nazvati glavnom komponentom mogućnosti toka i razvoja života.

U prirodi se ovaj plin nalazi u atmosferskim slojevima i, djelimično, u hidrosferi. Iz njih se ugljikom hrane sve biljke, alge i neki mikroorganizmi.

Oslobađanje plina se događa kroz disanje i vitalnu aktivnost živih organizama. Osim toga, količina ugljika u biosferi se također nadoknađuje iz slojeva tla, zahvaljujući razmjeni plinova koju obavljaju korijenski sistemi biljaka, raspadajući ostaci i druge grupe organizama.

Koncept biosfere i biološke cirkulacije ne može se zamisliti bez izmjene ugljika. Na Zemlji postoji znatna zaliha ovog hemijskog elementa i nalazi se u nekim sedimentnim stijenama, neživim organizmima i fosilima.

Unosi ugljika mogući su iz podzemnih krečnjačkih stijena, koje mogu biti izložene tokom rudarenja ili slučajne erozije tla.

Promet ugljika u biosferi odvija se metodom ponovnog prolaska kroz respiratorne sisteme živih organizama i akumulacije u abiotičkim faktorima ekosistema.

Fosfor

Fosfor, kao komponenta biosfere, nije toliko vrijedan u svom čistom obliku kao u mnogim organskim jedinjenjima. Neki od njih su vitalni: prije svega, to su DNK, RKH i ATP ćelije. Shema ciklusa fosfora zasniva se upravo na ortofosfornom spoju, jer se ova vrsta tvari najbolje apsorbira.

Rotacija fosfora u biosferi, grubo govoreći, sastoji se od dva dela:

1. vodeni dio planete - od obrade primitivnim planktonom do taloženja u obliku skeleta morskih riba,
2. kopneno okruženje - ovdje je najviše koncentrisano u obliku elemenata tla.

Fosfor je osnova tako poznatog minerala kao što je apatit. Vrlo je popularan razvoj rudnika s mineralima koji sadrže fosfor, ali ova okolnost uopće ne podržava ciklus fosfora u biosferi, već, naprotiv, iscrpljuje njene rezerve.

Nitrogen

Hemijski element dušik prisutan je na planeti u oskudnim količinama. Njegov približni sadržaj, u bilo kojem živom elementu, iznosi samo oko dva posto. Ali bez toga život na planeti nije moguć.

Određene vrste bakterija igraju odlučujuću ulogu u ciklusu dušika u biosferi. Veliki stepen učešća ovde se pripisuje mikroorganizmima koji fiksiraju azot i amonifikuju. Njihovo učešće u ovom algoritmu je toliko značajno da će, ako neki predstavnici ovih vrsta ne postanu, vjerovatnoća postojanja života na Zemlji biti dovedena u pitanje.

Ovdje se radi o tome da ovaj element u svom molekularnom obliku, kako izgleda u atmosferskim slojevima, biljke ne mogu asimilirati. Kao posljedica toga, da bi se osigurala cirkulacija dušika u biosferi, mora se preraditi u amonijak ili amonijak. Shema obrade dušika stoga u potpunosti ovisi o aktivnosti bakterija.

Šema ciklusa ugljenika u biosferi takođe igra važnu ulogu u ciklusu azota u ekosistemu - oba ova ciklusa su usko povezana.

Savremeni procesi za proizvodnju đubriva i drugi industrijski faktori imaju ogroman uticaj na sadržaj atmosferskog azota - za neka područja njegova količina je višestruko premašena.

Kiseonik

U biosferi postoji stalna cirkulacija supstanci i transformacija energije iz jedne vrste u drugu. Najvažniji ciklus u tom pogledu je funkcija fotosinteze. Upravo fotosinteza osigurava zračni prostor slobodnim kisikom, koji je sposoban ozonizirati određene slojeve atmosfere.

Kiseonik se takođe oslobađa iz molekula vode tokom ciklusa vode u biosferi. Međutim, ovaj abiotički faktor prisustva ovog elementa je zanemariv u odnosu na količinu koju proizvode biljke.

Ciklus kiseonika u biosferi je dug proces, ali veoma intenzivan. Ako uzmemo cijeli volumen ovog kemijskog elementa u atmosferi, onda njegov puni ciklus od razgradnje organske tvari do oslobađanja biljke tokom fotosinteze traje oko dvije hiljade godina! Ovaj ciklus nema prekida, dešava se svakodnevno, godišnje, milenijumima.

Danas se u procesu metabolizma vezuje značajna količina slobodnog kiseonika zbog industrijskih emisija, transportnih izduvnih gasova i drugih faktora koji zagađuju atmosferu.

Voda

Teško je zamisliti koncept biosfere i biološke cirkulacije tvari bez tako važnog kemijskog spoja kao što je voda. Vjerovatno nema potrebe objašnjavati zašto. Obrazac kruženja vode je posvuda: svi živi organizmi su tri četvrtine vode. Biljke ga trebaju za fotosintezu, što rezultira oslobađanjem kisika. Disanje takođe proizvodi vodu. Ako ukratko procijenimo cjelokupnu povijest života i razvoja naše planete, onda je kompletan ciklus vode u biosferi, od raspadanja do neoplazme, prošao hiljade puta.

Budući da u biosferi postoji stalna cirkulacija tvari i transformacija energije iz jedne u drugu, to je transformacija vode koja je neraskidivo povezana s gotovo svim drugim ciklusima i obrtima u prirodi.

Sumpor

Sumpor, kao hemijski element, igra važnu ulogu u izgradnji ispravne strukture proteinskog molekula. Ciklus sumpora je posljedica mnogih vrsta protozoa, odnosno bakterija. Aerobne bakterije oksidiraju sumpor u organskoj tvari u sulfate, a zatim druge vrste bakterija dovršavaju proces oksidacije do elementarnog sumpora. Pojednostavljena shema, koja se može koristiti za opisivanje ciklusa sumpora u biosferi, izgleda kao kontinuirani procesi oksidacije i redukcije.

U procesu kruženja tvari u biosferi dolazi do nakupljanja ostataka sumpora u Svjetskom okeanu. Izvori ovog hemijskog elementa su riječni oticaji koji prenose sumpor tokovima vode iz tla i planinskih padina. Oslobođen iz riječnih i podzemnih voda u obliku sumporovodika, sumpor djelomično ulazi u atmosferu i odatle se, uključen u kruženje tvari, vraća kao dio kišnice.

Sumpor sulfati, neke vrste zapaljivog otpada i slične emisije neminovno dovode do povećanja nivoa sumpor dioksida u atmosferi. Posljedice toga su strašne: kisele kiše, respiratorne bolesti, uništavanje vegetacije i dr. Transformacija sumpora, prvobitno namijenjena normalnom funkcioniranju ekosistema, sada se pretvara u oružje za uništavanje živih organizama.

Iron

Čisto gvožđe je veoma retko u prirodi. U osnovi, na primjer, može se naći u ostacima meteorita. Sam po sebi, ovaj metal je mekan i savitljiv, ali na otvorenom momentalno reagira s kisikom i stvara okside i okside. Stoga je glavna vrsta tvari koja sadrži željezo željezna ruda.

Poznato je da se cirkulacija supstanci u biosferi odvija u obliku različitih jedinjenja, uključujući i gvožđe, takođe ima aktivan ciklus cirkulacije u prirodi. Ferrum dospijeva u slojeve tla ili Svjetski okean iz stijena ili zajedno sa vulkanskim pepelom.

U živoj prirodi željezo igra važnu ulogu, bez njega ne dolazi do procesa fotosinteze i ne formira se hlorofil. U živim organizmima željezo se koristi za formiranje hemoglobina. Nakon što odradi svoj ciklus, ulazi u tlo u obliku organskih ostataka.

U biosferi postoji i morski ciklus gvožđa. Njegov osnovni princip je sličan osnovnom. Neke vrste organizama oksidiraju željezo; ovdje se koristi energija, a nakon završetka životnog ciklusa metal se taloži u dubinama vode u obliku rude.

Bakterije, organizmi koji učestvuju u prirodnim ciklusima ekosistema

Kruženje tvari i energije u biosferi je kontinuirani proces koji svojim neprekidnim radom osigurava život na Zemlji. Osnove ovog ciklusa poznate su čak i školarcima: biljke, hraneći se ugljičnim dioksidom, ispuštaju kisik, životinje i ljudi udišu kisik, ostavljajući ugljični dioksid kao produkt prerade respiratornog procesa. Rad bakterija i gljiva je da prerađuju ostatke živih organizama, pretvarajući ih iz organske tvari u mineralne tvari, koje biljke na kraju asimiliraju.

Koja je funkcija biološke cirkulacije tvari? Odgovor je jednostavan: budući da je zaliha hemijskih elemenata i minerala na planeti, iako ogromna, ipak ograničena. Potreban je upravo ciklični proces transformacije i obrtanja svih bitnih komponenti biosfere. Koncept biosfere i biološkog metabolizma definiše vječno trajanje životnih procesa na Zemlji.

Treba napomenuti da mikroorganizmi igraju veoma važnu ulogu u ovom pitanju. Na primjer, ciklus fosfora je nemoguć bez nitrificirajućih bakterija, oksidativni procesi željeza ne funkcioniraju bez željeznih bakterija. Nodule bakterije igraju važnu ulogu u prirodnom prometu dušika - bez njih bi se takav ciklus jednostavno zaustavio. U kruženju tvari u biosferi, plijesni su svojevrsni urednici koji razlažu organske ostatke do mineralnih sastojaka.

Svaka klasa organizama koji naseljavaju planetu obavlja svoju važnu ulogu u preradi određenih hemijskih elemenata, doprinosi konceptu biosfere i biološke cirkulacije. Najprimitivniji primjer hijerarhije životinjskog svijeta je lanac ishrane, međutim, živi organizmi imaju mnogo više funkcija, a rezultat je globalniji.

Svaki organizam je, zapravo, komponenta biosistema. Da bi cirkulacija tvari u biosferi funkcionirala ciklično i pravilno, važno je održavati ravnotežu između količine materije koja ulazi u biosferu i količine koju mikroorganizmi mogu preraditi. Nažalost, sa svakim narednim ciklusom ciklusa u prirodi, ovaj proces je sve više narušen ljudskom intervencijom. Problemi životne sredine postaju globalni problemi ekosistema, a načini njihovog rješavanja su finansijski skupi, čak i skuplji ako ih procjenjujemo sa strane prolaska prirodnih prirodnih procesa.