• indledende lektion er ledig;
• Et stort antal erfarne lærere (modersmål og russisktalende);
• Kurser IKKE for en bestemt periode (måned, seks måneder, år), men for et bestemt antal lektioner (5, 10, 20, 50);
• Over 10.000 tilfredse kunder.
• Prisen for en lektion med en russisktalende lærer - fra 600 rubler, med en taler som modersmål - fra 1500 rubler

Stoffernes kredsløb i biosfæren

Grundlaget for selvopretholdende liv på Jorden er biogeokemiske kredsløb. Alle kemiske elementer, der bruges i organismers livsprocesser, foretager konstante bevægelser, der bevæger sig fra levende kroppe til forbindelser af livløs natur og omvendt. Muligheden for gentagen brug af de samme atomer gør livet på Jorden praktisk talt evigt, forudsat at den rette mængde energi konstant tilføres.

Typer af kredsløb af stoffer. Jordens biosfære er karakteriseret på en bestemt måde af den eksisterende cirkulation af stoffer og energistrømmen. Cirkulation af stoffer – flere stoffers deltagelse i de processer, der foregår i atmosfæren, hydrosfæren og lithosfæren, herunder de lag, der er en del af jordens biosfære. Cirkulationen af ​​stoffer udføres med en kontinuerlig strøm (flow) af Solens ydre energi og Jordens indre energi.

Afhængigt af drivkraften, med en vis grad af konvention, inden for cirkulationen af ​​stoffer, kan man skelne mellem geologiske, biologiske og menneskeskabte kredsløb. Før menneskets optræden på Jorden blev kun de to første udført.

Geologisk kredsløb (stor cirkulation af stoffer i naturen) – cirkulationen af ​​stoffer, hvis drivkraft er eksogene og endogene geologiske processer.

Endogene processer(processer af indre dynamik) forekommer under indflydelse af Jordens indre energi. Dette er den energi, der frigives som følge af radioaktivt henfald, kemiske reaktioner ved dannelse af mineraler, krystallisation af klipper osv. Endogene processer omfatter: tektoniske bevægelser, jordskælv, magmatisme, metamorfose. Eksogene processer(processer af ekstern dynamik) forløber under påvirkning af Solens ydre energi. Eksogene processer omfatter forvitring af klipper og mineraler, fjernelse af ødelæggelsesprodukter fra nogle områder af jordskorpen og deres overførsel til nye områder, aflejring og ophobning af ødelæggelsesprodukter med dannelse af sedimentære bjergarter. Eksogene processer omfatter den geologiske aktivitet af atmosfæren, hydrosfæren (floder, midlertidige vandløb, grundvand, have og oceaner, søer og sumpe, is) såvel som levende organismer og mennesker.

De største landformer (kontinenter og oceaniske lavninger) og store landformer (bjerge og sletter) blev dannet på grund af endogene processer, mens mellemstore og små landformer (floddale, bakker, kløfter, klitter osv.), overlejret større landformer, - gennem eksogene processer. Endogene og eksogene processer er således modsatte i deres handling. Førstnævnte fører til dannelsen af ​​store landskabsformer, sidstnævnte til deres udjævning.

Magmatiske bjergarter omdannes til sedimentære bjergarter som følge af forvitring. I de mobile zoner af jordskorpen styrter de dybt ned i Jorden. Der omsmeltes de under påvirkning af høje temperaturer og tryk og danner magma, som stiger op til overfladen og størkner danner magmatiske bjergarter.

Således forløber den geologiske cirkulation af stoffer uden deltagelse af levende organismer og omfordeler stof mellem biosfæren og de dybere lag af Jorden.

Biologisk (biogeokemisk) cyklus (lille kredsløb af stoffer i biosfæren) – kredsløbet af stoffer, hvis drivkraft er levende organismers aktivitet. I modsætning til det store geologiske kredsløb foregår det lille biogeokemiske kredsløb af stoffer i biosfæren. Den vigtigste energikilde i kredsløbet er solstråling, som genererer fotosyntese. I et økosystem syntetiseres organiske stoffer af autotrofer fra uorganiske stoffer. De forbruges derefter af heterotrofer. Som et resultat af udskillelse under livsaktivitet eller efter organismers død (både autotrofer og heterotrofer) undergår organiske stoffer mineralisering, det vil sige omdannelse til uorganiske stoffer. Disse uorganiske stoffer kan genbruges til syntese af organiske stoffer ved hjælp af autotrofer.

I biogeokemiske kredsløb skal der skelnes mellem to dele:

1) reservefond - det er en del af et stof, der ikke er forbundet med levende organismer;

2) byttefond - en meget mindre del af stof, der udveksles direkte mellem organismer og deres nærmiljø. Afhængigt af placeringen af ​​reservefonden kan biogeokemiske kredsløb opdeles i to typer:

1) Cykler af gastype med en reservefond af stoffer i atmosfæren og hydrosfæren (kredsløb af kulstof, ilt, nitrogen).

2) Sedimentære gyres med en reservefond i jordskorpen (cirkulation af fosfor, calcium, jern osv.).

Cyklusser af gastypen er mere perfekte, da de har en stor udvekslingsfond, hvilket betyder, at de er i stand til hurtig selvregulering. Sedimentære cyklusser er mindre perfekte, de er mere inerte, da hovedparten af ​​stoffet er indeholdt i reservefonden for jordskorpen i en form "utilgængelig" for levende organismer. Sådanne kredsløb forstyrres let af forskellige slags påvirkninger, og en del af det udvekslede materiale forlader kredsløbet. Det kan kun vende tilbage til cirkulationen som følge af geologiske processer eller ved udvinding af levende stof. Det er dog meget sværere at udvinde de stoffer, der er nødvendige for levende organismer, fra jordskorpen end fra atmosfæren.

Intensiteten af ​​den biologiske cyklus er primært bestemt af den omgivende temperatur og mængden af ​​vand. Så for eksempel forløber den biologiske cyklus mere intensivt i fugtige tropiske skove end i tundraen.

Med menneskets fremkomst opstod en menneskeskabt cirkulation, eller stofskifte, af stoffer. Antropogen cyklus (udveksling) – cirkulation (udveksling) af stoffer, hvis drivkraft er menneskelig aktivitet. Det har to komponenter: biologiske, forbundet med menneskets funktion som en levende organisme, og teknisk, forbundet med menneskers økonomiske aktiviteter (teknologisk cyklus).

De geologiske og biologiske kredsløb er stort set lukkede, hvilket ikke kan siges om det menneskeskabte kredsløb. Derfor taler de ofte ikke om det menneskeskabte kredsløb, men om det menneskeskabte stofskifte. Åbenheden af ​​den menneskeskabte cirkulation af stoffer fører til udtømning af naturressourcer og miljøforurening – hovedårsagerne til alle menneskehedens miljøproblemer.

Cyklusser af de vigtigste biogene stoffer og grundstoffer. Overvej kredsløbene af de vigtigste stoffer og elementer for levende organismer. Vandets kredsløb hører til de store geologiske, og kredsløbene af biogene grundstoffer (kulstof, ilt, nitrogen, fosfor, svovl og andre biogene grundstoffer) - til de små biogeokemikalier.

Vandets kredsløb mellem land og hav gennem atmosfæren refererer til en stor geologisk cyklus. Vand fordamper fra havenes overflade og overføres enten til land, hvor det falder i form af nedbør, som igen vender tilbage til havet i form af overflade- og underjordisk afstrømning, eller falder i form af nedbør til overfladen af havet. Mere end 500 tusinde km3 vand deltager i vandkredsløbet på Jorden hvert år. Vandets kredsløb som helhed spiller en stor rolle i at forme de naturlige forhold på vores planet. Under hensyntagen til planters transpiration af vand og dets absorption i det biogeokemiske kredsløb, forfalder hele vandforsyningen på Jorden og genoprettes på 2 millioner år.

Kulstofkredsløbet. Producenter opfanger kuldioxid fra atmosfæren og omdanner det til organiske stoffer, forbrugere optager kulstof i form af organiske stoffer med organer af producenter og forbrugere af lavere orden, nedbrydere mineraliserer organiske stoffer og returnerer kulstof til atmosfæren i form af kuldioxid . I havene kompliceres kulstofkredsløbet af, at en del af kulstoffet indeholdt i døde organismer synker til bunds og ophobes i sedimentære bjergarter. Denne del af kulstoffet er udelukket fra det biologiske kredsløb og går ind i stoffets geologiske kredsløb.

Skove er det vigtigste reservoir af biologisk bundet kulstof; de indeholder op til 500 milliarder tons af dette grundstof, hvilket er 2/3 af dets reserve i atmosfæren. Menneskelig indgriben i kulstofkredsløbet (afbrænding af kul, olie, gas, affugtning) fører til en stigning i CO2-indholdet i atmosfæren og udvikling af drivhuseffekten.

CO2-kredsløbshastigheden, det vil sige den tid, det tager for al kuldioxid i atmosfæren at passere gennem levende stof, er omkring 300 år.

Iltkredsløbet. Iltkredsløbet er hovedsageligt mellem atmosfæren og levende organismer. Grundlæggende kommer fri ilt (0^) ind i atmosfæren som følge af fotosyntese af grønne planter og forbruges i respirationsprocessen af ​​dyr, planter og mikroorganismer og under mineralisering af organiske rester. En lille mængde ilt dannes fra vand og ozon under påvirkning af ultraviolet stråling. En stor mængde ilt bruges på oxidative processer i jordskorpen, ved vulkanudbrud mv. Den største andel af ilt produceres af landplanter - næsten 3/4, resten - af fotosyntetiske organismer i havene. Cyklushastigheden er omkring 2 tusind år.

Det er blevet fastslået, at 23% af ilt, som dannes i fotosynteseprocessen, forbruges årligt til industrielle og huslige behov, og dette tal er konstant stigende.

Nitrogenkredsløbet. Beholdningen af ​​nitrogen (N2) i atmosfæren er enorm (78 % af dens volumen). Planter kan dog ikke optage frit kvælstof, men kun i bundet form, hovedsageligt i form af NH4+ eller NO3–. Frit kvælstof fra atmosfæren bindes af nitrogenfikserende bakterier og omdannes til former, der er tilgængelige for planter. I planter er nitrogen fikseret i organisk stof (i proteiner, nukleinsyrer osv.) og overføres langs fødekæderne. Efter levende organismers død mineraliserer nedbrydere organiske stoffer og omdanner dem til ammoniumforbindelser, nitrater, nitritter og også til frit nitrogen, som returneres til atmosfæren.

Nitrater og nitritter er meget opløselige i vand og kan migrere til grundvand og planter og overføres gennem fødekæder. Hvis deres mængde er for stor, hvilket ofte observeres ved ukorrekt brug af kvælstofgødning, er vand og mad forurenet og forårsager menneskelige sygdomme.

Fosfor kredsløb. Hovedparten af ​​fosfor er indeholdt i klipper dannet i tidligere geologiske epoker. Fosfor indgår i det biogeokemiske kredsløb som følge af forvitring af bjergarter. I terrestriske økosystemer udvinder planter fosfor fra jorden (hovedsageligt i form af PO43–) og inkluderer det i organiske forbindelser (proteiner, nukleinsyrer, fosfolipider osv.) eller efterlader det i en uorganisk form. Desuden overføres fosfor gennem fødekæderne. Efter levende organismers død og med deres sekreter vender fosfor tilbage til jorden.

Ved forkert brug af fosforgødning, vand- og vinderosion af jord, fjernes store mængder fosfor fra jorden. På den ene side fører dette til et overforbrug af fosforgødning og udtømning af reserver af fosforholdige malme (phosphoritter, apatitter osv.). På den anden side forårsager indtrængen af ​​store mængder af biogene grundstoffer som fosfor, nitrogen, svovl osv. fra jorden til vandområder den hurtige udvikling af cyanobakterier og andre vandplanter (“opblomstring” af vand) og eutrofiering reservoirer. Men det meste af fosforen føres væk til havet.

I akvatiske økosystemer optages fosfor af planteplankton og overføres gennem fødekæden op til havfugle. Deres ekskrementer falder enten straks tilbage i havet eller samler sig først på kysten og skylles derefter ud i havet alligevel. Fra døende havdyr, især fisk, kommer fosfor igen ind i havet og ind i kredsløbet, men nogle af fiskens skeletter når store dybder, og fosforet, der er indeholdt i dem, trænger igen ind i sedimentære bjergarter, det vil sige, at det lukkes fra det biogeokemiske stof. cyklus.

Svovl cyklus. Den vigtigste reservefond for svovl findes i sedimenter og jord, men i modsætning til fosfor er der en reservefond i atmosfæren. Hovedrollen i inddragelsen af ​​svovl i det biogeokemiske kredsløb tilhører mikroorganismer. Nogle af dem er reduktionsmidler, andre er oxidationsmidler.

I bjergarter forekommer svovl i form af sulfider (FeS2 osv.), i opløsninger - i form af en ion (SO42–), i gasfasen i form af svovlbrinte (H2S) eller svovldioxid (SO2) . I nogle organismer ophobes svovl i sin rene form, og når de dør, dannes der aflejringer af naturligt svovl på bunden af ​​havene.

I terrestriske økosystemer kommer svovl hovedsageligt ind i planter fra jorden i form af sulfater. I levende organismer findes svovl i proteiner, i form af ioner mv. Efter levende organismers død bliver en del af svovlet gendannet i jorden af ​​mikroorganismer til H2S, den anden del oxideres til sulfater og indgår igen i kredsløbet. Det resulterende svovlbrinte slipper ud i atmosfæren, oxiderer der og vender tilbage til jorden med nedbør.

Menneskelig forbrænding af fossile brændstoffer (især kul) samt emissioner fra den kemiske industri fører til ophobning af svovldioxid (SO2) i atmosfæren, som reagerer med vanddamp og falder til jorden i form af sur regn .

Biogeokemiske kredsløb er ikke så store som geologiske kredsløb og er i høj grad påvirket af mennesker. Økonomisk aktivitet krænker deres isolation, de bliver acykliske.

Tilbage frem

Opmærksomhed! Forhåndsvisningen af ​​dias er kun til informationsformål og repræsenterer muligvis ikke det fulde omfang af præsentationen. Hvis du er interesseret i dette arbejde, bedes du downloade den fulde version.

Formålet med lektionen: give begrebet stoffers cirkulation, forholdet mellem stoffer i biosfæren, overholdelse af de forenede naturlove.

Lektionens mål:

1. Udvide viden om stoffernes kredsløb.
2. Vis stoffernes bevægelse i biosfæren.
3. Vis hvilken rolle stoffernes cirkulation spiller i biosfæren.

Udstyr: tabeller "Biosfærens grænser og tætheden af ​​liv i den", et diagram over stoffernes cirkulation, en pc, en projektor, en præsentation.

Lektionsplan.

I. Redegørelse for et problemspørgsmål.

II. Tjek af viden.

III. Nyt materiale.

3.1. Problemspørgsmål.

3.2. Definition af biosfæren ifølge V.I. Vernadsky.

3.3. Biosfærens egenskaber.

3.4. Slide 4. Levende organismers rolle i biosfæren.

3.5. Stoffers kredsløb i et økosystem.

IV. Slide 8. Arbejdet med ordningen indgår i cyklussen.

V. Slide 9. Arbejde med vandkredsløbsskemaet.

VI. Slide 10. Arbejder med iltcyklusdiagrammet.

VII. Slide 12. Arbejder med kulstofkredsløbsskemaet.

VIII. Slide 13. Nitrogenkredsløbet.

IX. Slide 14. Svovlens kredsløb.

H. Slide15. Fosfor kredsløb.

XI. Skriv en konklusion om lektionens emne.

Under timerne

I. Organisatorisk øjeblik. Sæt klassen til at arbejde.

II. Tjek af viden.

Udførelse af en varianttest. Prøver udskrives.

Mulighed 1

1. Den mest konstante faktor, der påvirker atmosfæren, er:

a) tryk b) gennemsigtighed c) gassammensætning d) temperatur

2. Biosfærens funktioner, på grund af fotosynteseprocesserne, omfatter:

a) gas b) redox c) koncentration

d) alle de anførte funktioner e) gas og redox

3. Al ilt i atmosfæren dannes på grund af aktiviteten af:

a) cyanobakterier af blågrønalger b) heterotrofe organismer c) koloniale protozoer c) autotrofe organismer

4. I transformationen af ​​biosfæren spilles hovedrollen af:

a) levende organismer b) biorytmer

c) cirkulation af mineralske stoffer c) selvreguleringsprocesser.

Mulighed 2

1. Liv kan opdages:

a) ethvert punkt i biosfæren

b) Ethvert punkt på jorden

c) ethvert punkt i biosfæren

d) ethvert punkt i biosfæren, undtagen Antarktis og Arktis

e) kun geologisk udvikling sker i biosfæren

2. Tilstrømningen af ​​energi til biosfæren udefra er nødvendig, fordi:

a) kulhydrater dannet i planten tjener som energikilde for andre organismer

b) oxidative processer forekommer i organismer

c) organismer ødelægger resterne af biomasse

d) ingen arter af organismer skaber energireserver

3. Vælg de vigtigste miljøfaktorer, som velstanden for organismer i havet afhænger af:

a) vandtilgængelighed b) nedbør

c) mediets gennemsigtighed d) mediets pH

e) vands saltholdighed f) vandfordampningshastighed

g) koncentration af kuldioxid

4. Biosfæren er et globalt økosystem, hvis strukturelle komponenter er:

a) klasser og inddelinger af planter b) populationer

c) biogeocenoser d) klasser og typer.

III. Nyt materiale.

3.1. problemspørgsmål

Husk loven om bevarelse af stoffer fra kemi. Hvordan kan denne lov relateres til biosfæren?

3.2. Definition af biosfæren

Biosfæren ifølge V.I. Vernadsky, er den generelle planetskal, det område af Jorden, hvor liv eksisterer eller eksisterede, og som er eller har været udsat for det. Biosfæren dækker hele overfladen af ​​jorden, havene og oceanerne, såvel som den del af jordens tarme, hvor de klipper, der er skabt af levende organismers aktivitet, befinder sig.

V. I. Vernadsky
(1863-1945)

Fremragende russisk videnskabsmand
Akademiker, grundlægger af videnskaben om geokemi
Skabte doktrinen om Jordens biosfære.

3.3. Biosfærens egenskaber

Biosfære dækker hele overfladen af ​​jorden, havene og oceanerne, samt den del af jordens tarme, hvor de klipper, der er skabt af levende organismers aktivitet, befinder sig. I atmosfæren bestemmes livets øvre grænser ozonskjold – et tyndt lag ozongas i en højde af 16–20 km. Det blokerer for solens skadelige ultraviolette stråler. Havet er fuldstændig mættet med liv, til bunden af ​​de dybeste lavninger 10-11 km. I dybet af den faste del af Jorden trænger aktivt liv ind på steder op til 3 km (bakterier i oliefelter). Resultaterne af organismers vitale aktivitet i form af sedimentære bjergarter kan spores endnu dybere.

Reproduktion, vækst, metabolisme og aktivitet af levende organismer gennem milliarder af år har fuldstændigt transformeret denne del af vores planet.

Hele massen af ​​organismer af alle typer V.I. Vernadsky navngivet levende stof Jorden.

Den kemiske sammensætning af levende stof omfatter de samme atomer, som udgør den livløse natur, men i et andet forhold. I løbet af stofskiftet omfordeler levende væsener konstant kemiske elementer i naturen. Således ændrer biosfærens kemi sig.

I OG. Vernadsky skrev, at der på jordens overflade ikke er nogen kemisk kraft, der virker mere konstant, og derfor mere kraftfuld i sine konsekvenser, end levende organismer taget som helhed. Over milliarder af år har fotosyntetiske organismer (Figur 1) bundet og forvandlet enorme mængder solenergi til kemisk arbejde. En del af dens reserver i løbet af den geologiske historie har akkumuleret i form af forekomster af kul og andre fossile organiske stoffer - olie, tørv osv.

Ris. 1. De første landplanter (for 400 millioner år siden)

slide 4.

3.4. Levende organismers rolle i biosfæren

Levende organismer skaber cyklusser i biosfæren af ​​de vigtigste næringsstoffer, som skiftevis går fra levende stof til uorganisk stof. Disse kredsløb er opdelt i to hovedgrupper: gascykler og sedimentære kredsløb. I det første tilfælde er hovedleverandøren af ​​grundstoffer atmosfæren (kulstof, oxygen, nitrogen), i det andet tilfælde sedimentære bjergarter (fosfor, svovl osv.).

Takket være levende væsener opstod mange sten på Jorden. Organismer har evnen til selektivt at absorbere og akkumulere individuelle elementer i sig selv i meget større mængder, end de er i miljøet.

At lave en kæmpe stoffers biologiske kredsløb i biosfæren opretholder livet stabile betingelser for sin eksistens og eksistensen af ​​en person i den.

Levende organismer spiller en stor rolle i ødelæggelsen og forvitringen af ​​sten på land. De er de vigtigste ødelæggere af dødt organisk materiale.

V. V. Dokuchaev
(1846 - 1903)
Grundlægger af moderne jordbundsvidenskab,
baseret på ideen om et dybt forhold mellem livlig og livløs natur

Således har livet i løbet af dens eksistens forvandlet jordens atmosfære, sammensætningen af ​​havvandene, skabt ozonskærmen, jordbunden og mange sten. Vejrforholdene for klipper har ændret sig, mikroklimaet skabt af vegetation er begyndt at spille en vigtig rolle, og jordens klima har også ændret sig.

3.5. Stoffernes kredsløb i økosystemet

IV. Arbejde med ordningen deltage i cyklussen

I hvert økosystem opstår stofcyklussen som et resultat af det økofysiologiske forhold mellem autotrofer og heterotrofer.

Kulstof, brint, nitrogen, svovl, fosfor og omkring 30 andre simple stoffer, der er nødvendige for at skabe celleliv, omdannes kontinuerligt til organiske stoffer (glycider, lipider, aminosyrer ...) eller absorberes i form af uorganiske ioner af autotrofe organismer , efterfølgende brugt af heterotrofe, og derefter - mikroorganisme-destruktorer. Sidstnævnte nedbryder udskillelser, dyre- og planterester til opløselige mineralske elementer eller gasformige forbindelser, som returneres til jorden, vandet og atmosfæren.

V. Arbejde med vandkredsløbsdiagrammet

Ris. 6. Vandets kredsløb i biosfæren

VI. Arbejde med iltcyklusdiagrammet

Slide 10

ilt cyklus.

Iltkredsløbet tager omkring 2000 år på Jorden, og omkring 2 millioner år for vand (fig. 6). Det betyder, at atomerne af disse stoffer i Jordens historie gentagne gange har passeret gennem levende stof, efter at have været i kroppen af ​​gamle bakterier, alger, træbregner, dinosaurer og mammutter.

Biosfæren gennemgik en lang udviklingsperiode, hvor livet ændrede form, spredte sig fra vand til land og ændrede kredsløbssystemet. Iltindholdet i atmosfæren steg gradvist (se fig. 2).

I løbet af de sidste 600 millioner år har hastigheden og karakteren af ​​cyklusserne nærmet sig moderne. Biosfæren fungerer som et kæmpe harmonisk økosystem, hvor organismer ikke kun tilpasser sig miljøet, men også skaber og vedligeholder forhold på Jorden, der er gunstige for liv.

VII. Arbejde med kulstofkredsløbsdiagrammet

Spørgsmål til studerende:

1. Husk hvilken rolle fotosyntese spiller i naturen?

2. Hvilke betingelser er nødvendige for fotosyntese?

Kulstofkredsløbet(Fig. 4). Dens kilde til fotosyntese er kuldioxid (kuldioxid), som er i atmosfæren eller opløst i vand. Kulstof bundet i klipper trækkes meget langsommere ind i kredsløbet. Som en del af de organiske stoffer, der syntetiseres af planten, trænger kulstof ind og derefter ind strømkredsløb gennem levende eller dødt plantevæv og vender tilbage til atmosfæren igen i form af kuldioxid som følge af respiration, gæring eller forbrænding af brændsel (træ, olie, kul osv.). Varigheden af ​​kulstofkredsløbet er tre til fire århundreder.

Ris. 4. Kulstofkredsløb i biosfæren

VIII. Arbejde med nitrogencyklusdiagrammet.

Husk, hvilken rolle de spiller i akkumuleringen af ​​nitrogen?

Nitrogencyklus (fig. 5). Planter får primært nitrogen fra henfaldende dødt organisk materiale gennem aktiviteten af ​​bakterier, som omdanner proteinkvælstof til en plantetilgængelig form. En anden kilde - fri nitrogen fra atmosfæren - er ikke direkte tilgængelig for planter. Men han er bundet, dvs. omdannet til andre kemiske former, nogle grupper af bakterier og blågrønalger, beriger de jorden med det. Mange planter er inde symbiose med nitrogenfikserende bakterier, der danner knuder på deres rødder. Fra døde planter eller dyrekroppe bliver en del af kvælstoffet, på grund af aktiviteten af ​​andre grupper af bakterier, til en fri form og kommer igen ind i atmosfæren.

Ris. 5. Nitrogenkredsløbet i biosfæren

IX. Svovl cyklus

Slide 14

Cyklus af fosfor og svovl. (fig. 6, 7). Fosfor og svovl findes i bjergarter. Når de ødelægges og eroderes, kommer de i jorden, derfra bruges de af planter. Organismers aktiviteter nedbrydere bringer dem tilbage til jorden. Nogle af kvælstof- og fosforforbindelserne skylles væk af regn i floder, og derfra ud i havene og oceanerne og bruges af alger. Men i sidste ende, som en del af dødt organisk stof, sætter de sig til bunds og indgår igen i klippernes sammensætning.

X. Fosforkredsløbet

I løbet af de sidste 600 millioner år har hastigheden og karakteren af ​​cyklusserne nærmet sig moderne. Biosfæren fungerer som et gigantisk harmonisk økosystem, hvor organismer ikke kun tilpasser sig miljøet, men også skaber og opretholder gunstige betingelser for liv på Jorden.

XI. Optagelse af output i en notesbog

1. Biosfæren er et energisk åbent system

2. Ophobningen af ​​stoffer i biosfæren skyldes planter, der kan omdanne sollysets energi.

3. Stoffers cirkulation er en nødvendig betingelse for, at der kan eksistere liv på Jorden.

4. I evolutionsprocessen i biosfæren er der etableret en balance mellem organismer.

Gennemgå spørgsmål:

1. Hvilke organismer i biosfæren er involveret i stofkredsløbet?

2. Hvad bestemmer mængden af ​​biomasse i biosfæren?

3. Hvilken rolle spiller fotosyntesen i stofkredsløbet?

4. Hvilken rolle spiller kulstofkredsløbet i biosfæren?

5. Hvilke organismer er involveret i nitrogenkredsløbet?

Hjemmearbejde: lær afsnit 76, 77.

Avanceret studie: Saml materiale om vor tids vigtigste miljøproblemer.

1. G.I. Lerner Generel biologi: forberedelse til eksamen. Kontrol og selvstændigt arbejde - M .: Eksmo, 2007. - 240 s.
2. E.A. Carvers Ecology: Lærebog. 2. udg. korrekt og yderligere - M.: MGIU, 2000 - 96 s.
3. Internetbibliotek: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Økologi hjemmeside: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Elektronisk tidsskrift "Ecology and Life".: http://www.ecolife.ru/index.shtml

Stoffernes kredsløb i biosfæren er en "rejse" af visse kemiske elementer gennem fødekæden af ​​levende organismer, takket være Solens energi. I processen med "rejsen" falder nogle elementer af forskellige årsager ud og forbliver som regel i jorden. Deres plads overtages af de samme, som normalt kommer fra atmosfæren. Dette er den mest forenklede beskrivelse af, hvad der er garantien for liv på planeten Jorden. Hvis en sådan rejse afbrydes af en eller anden grund, vil eksistensen af ​​alle levende ting ophøre.

For kort at beskrive stoffernes cirkulation i biosfæren er det nødvendigt at sætte flere udgangspunkter. For det første, ud af mere end halvfems kemiske grundstoffer kendt og fundet i naturen, er omkring fyrre nødvendige for levende organismer. For det andet er mængden af ​​disse stoffer begrænset. For det tredje taler vi kun om biosfæren, det vil sige om jordens livsholdige skal, og derfor om samspillet mellem levende organismer. For det fjerde er den energi, der bidrager til cyklussen, energien, der kommer fra Solen. Den energi, der genereres i jordens tarme som følge af forskellige reaktioner, deltager ikke i den pågældende proces. Og den sidste. Det er nødvendigt at komme foran udgangspunktet for denne "rejse". Det er betinget, da der ikke kan være en ende og en begyndelse for en cirkel, men dette er nødvendigt for at begynde at beskrive processen fra et sted. Lad os starte fra det laveste led i den trofiske kæde – med nedbrydere eller gravere.

Krebsdyr, orme, larver, mikroorganismer, bakterier og andre gravere, som forbruger ilt og bruger energi, bearbejder uorganiske kemiske elementer til et organisk stof, der er egnet til ernæring af levende organismer og dets videre bevægelse langs fødekæden. Desuden spises disse allerede organiske stoffer af forbrugere eller forbrugere, hvilket ikke kun omfatter dyr, fugle, fisk og lignende, men også planter. Sidstnævnte er producenter eller fabrikanter. De, ved hjælp af disse næringsstoffer og energi, producerer ilt, som er det vigtigste element, der er egnet til respiration af alt liv på planeten. Forbrugere, producenter og endda nedbrydere dør. Deres rester "falder" sammen med det organiske stof i dem i hænderne på graverne.

Og alt gentager sig igen. For eksempel gør al den ilt, der findes i biosfæren, sin revolution om 2000 år, og kuldioxid om 300. Sådan en cirkulation kaldes normalt det biogeokemiske kredsløb.

Nogle organiske stoffer i processen med deres "rejse" indgår i reaktioner og interaktioner med andre stoffer. Som følge heraf dannes blandinger, som i den form, de eksisterer i, ikke kan behandles af nedbrydere. Sådanne blandinger forbliver "opbevaret" i jorden. Det er ikke alle organiske stoffer, der falder på gravernes "bord", som ikke kan behandles af dem. Ikke alle kan rådne med bakterier. Sådanne uforfaldne rester falder til opbevaring. Alt, hvad der forbliver på lager eller i reserve, fjernes fra processen og indgår ikke i cirkulationen af ​​stoffer i biosfæren.

I biosfæren kan cirkulationen af ​​stoffer, hvis drivkraft er aktiviteten af ​​levende organismer, således opdeles i to komponenter. Den ene - reservefonden - er en del af stoffet, der ikke er forbundet med levende organismers aktiviteter og deltager ikke i omløb før et bestemt tidspunkt. Og den anden er en revolverende fond. Det er kun en lille del af stoffet, der aktivt bruges af levende organismer.

Atomerne af hvilke grundlæggende kemiske grundstoffer er så nødvendige for liv på Jorden? Disse er: ilt, kulstof, nitrogen, fosfor og nogle andre. Af forbindelserne kan den vigtigste i cirkulationen kaldes vand.

Ilt

Iltcyklussen i biosfæren skulle begynde med fotosynteseprocessen, som et resultat af hvilken den dukkede op for milliarder af år siden. Det frigives af planter fra vandmolekyler under påvirkning af solenergi. Ilt dannes også i den øvre atmosfære under kemiske reaktioner i vanddamp, hvor kemiske forbindelser nedbrydes under påvirkning af elektromagnetisk stråling. Men dette er en mindre kilde til ilt. Den vigtigste er fotosyntese. Ilt findes også i vand. Selvom det er der, 21 gange mindre end i atmosfæren.

Den resulterende ilt bruges af levende organismer til respiration. Det er også et oxidationsmiddel for forskellige mineralsalte.

Og mennesket er et forbruger af ilt. Men med begyndelsen af ​​den videnskabelige og teknologiske revolution er dette forbrug steget mange gange, da ilt forbrændes eller bindes under driften af ​​talrige industrielle produktioner, transport, for at opfylde husholdningernes og andre behov i løbet af menneskets liv. Den såkaldte udvekslingsfond af ilt i atmosfæren, der eksisterede før, var 5 % af dens samlede volumen, det vil sige lige så meget ilt blev produceret i fotosynteseprocessen, som det blev forbrugt. Nu er dette volumen ved at blive katastrofalt lille. Der er et forbrug af ilt så at sige fra en nødreserve. Derfra, hvor der ikke er nogen til at tilføje det.

Dette problem afbødes en smule af det faktum, at noget af det organiske affald ikke behandles og ikke falder under påvirkning af forrådnelsesbakterier, men forbliver i sedimentære bjergarter og danner tørv, kul og lignende fossiler.

Hvis resultatet af fotosyntesen er ilt, så er dets råmateriale kulstof.

Nitrogen

Nitrogencyklussen i biosfæren er forbundet med dannelsen af ​​så vigtige organiske forbindelser som: proteiner, nukleinsyrer, lipoproteiner, ATP, klorofyl og andre. Nitrogen, i molekylær form, findes i atmosfæren. Sammen med levende organismer er dette kun omkring 2 % af alt nitrogen på Jorden. I denne form kan det kun indtages af bakterier og blågrønalger. For resten af ​​planteverdenen kan nitrogen i molekylær form ikke tjene som føde, men kun forarbejdes i form af uorganiske forbindelser. Nogle typer af sådanne forbindelser dannes under tordenvejr og kommer i vand og jord med nedbør.

Knoldebakterier er de mest aktive "genbrugere" af nitrogen eller nitrogenfiksere. De slår sig ned i cellerne i bælgfrugternes rødder og omdanner molekylært nitrogen til dets forbindelser, der er egnede til planter. Efter deres død er jorden også beriget med nitrogen.

Forrådnende bakterier nedbryder nitrogenholdige organiske forbindelser til ammoniak. En del af det går ud i atmosfæren, mens den anden oxideres til nitritter og nitrater af andre typer bakterier. Disse fungerer til gengæld som føde for planter og reduceres ved at nitrificere bakterier til oxider og molekylært nitrogen. som igen kommer ind i atmosfæren.

Det kan således ses, at hovedrollen i nitrogenkredsløbet spilles af forskellige typer bakterier. Og hvis du ødelægger mindst 20 af disse arter, vil livet på planeten ophøre.

Og igen blev den etablerede cyklus brudt af mennesket. Med det formål at øge afgrødeudbyttet begyndte han aktivt at bruge kvælstofholdige gødninger.

Kulstof

Kulstofkredsløbet i biosfæren er uløseligt forbundet med cirkulationen af ​​ilt og nitrogen.

I biosfæren er kulstofkredsløbet baseret på grønne planters vitale aktivitet og deres evne til at omdanne kuldioxid til ilt, det vil sige fotosyntese.

Kulstof interagerer med andre grundstoffer på forskellige måder og er en bestanddel af næsten alle klasser af organiske forbindelser. For eksempel er det en del af kuldioxid, metan. Det er opløst i vand, hvor dets indhold er meget større end i atmosfæren.

Selvom kulstof ikke er blandt de ti bedste i overflod, udgør det i levende organismer fra 18 til 45 % af tørmassen.

Havene fungerer som en regulator af kuldioxidindholdet. Så snart dets andel i luften stiger, udligner vand positionerne ved at absorbere kuldioxid. En anden forbruger af kulstof i havet er marine organismer, som bruger det til at bygge skaller.

Kulstofkredsløbet i biosfæren er baseret på tilstedeværelsen af ​​kuldioxid i atmosfæren og hydrosfæren, som er en slags udvekslingsfond. Det genopbygges af levende organismers respiration. Bakterier, svampe og andre mikroorganismer, der deltager i nedbrydningsprocessen af ​​organiske rester i jorden, er også involveret i at genopbygge atmosfæren med kuldioxid.Kulstof er "konserveret" i mineraliserede, ikke-forfaldne organiske rester. I hård- og brunkul, tørv, olieskifer og lignende aflejringer. Men de vigtigste kulstofreserver er kalksten og dolomitter. Kulstoffet indeholdt i dem er "sikkert skjult" i planetens dybder og frigives kun under tektoniske skift og emissioner af vulkanske gasser under udbrud.

På grund af det faktum, at respirationsprocessen med frigivelse af kulstof og fotosynteseprocessen med dens absorption passerer gennem levende organismer meget hurtigt, er kun en lille brøkdel af planetens samlede kulstof involveret i cirkulationen. Hvis denne proces var ikke-gensidig, ville planter, der kun var på land, opbruge alt kulstof på kun 4-5 år.

På nuværende tidspunkt, takket være menneskelig aktivitet, har planteverdenen ingen mangel på kuldioxid. Det genopfyldes øjeblikkeligt og samtidigt fra to kilder. Ved at brænde ilt under arbejdet i industrien for produktion og transport, såvel som i forbindelse med brugen af ​​disse "dåsemad" - kul, tørv, skifer og så videre - til arbejdet med disse typer af menneskelig aktivitet. Hvorfor indholdet af kuldioxid i atmosfæren steg med 25%.

Fosfor

Fosforcyklussen i biosfæren er uløseligt forbundet med syntesen af ​​sådanne organiske stoffer som: ATP, DNA, RNA og andre.

Fosforindholdet er meget lavt i jord og vand. Dens vigtigste reserver er i klipper dannet i en fjern fortid. Med forvitringen af ​​disse klipper begynder fosforcyklussen.

Planter optager kun fosfor i form af orthophosphorsyre-ioner. Det er hovedsageligt et produkt af bearbejdning af organiske rester af gravere. Men hvis jord har en øget alkalisk eller sur faktor, opløses fosfater praktisk talt ikke i dem.

Fosfor er et fremragende næringsstof til forskellige typer bakterier. Især blågrønalger, som udvikler sig hurtigt med et øget indhold af fosfor.

Ikke desto mindre føres det meste af fosforet bort med floder og andre farvande til havet. Der spises den aktivt af planteplankton, og med den af ​​havfugle og andre dyrearter. Efterfølgende kommer fosfor ind i havbunden og danner sedimentære bjergarter. Det vil sige, at den vender tilbage til jorden, kun under et lag havvand.

Som du kan se, er fosforkredsløbet specifik. Det er svært at kalde det et kredsløb, da det ikke er lukket.

Svovl

I biosfæren er svovlcyklussen nødvendig for dannelsen af ​​aminosyrer. Det skaber den tredimensionelle struktur af proteiner. Det involverer bakterier og organismer, der forbruger ilt til energisyntese. De oxiderer svovl til sulfater, og encellede præ-nukleare levende organismer reducerer sulfater til hydrogensulfid. Ud over dem oxiderer hele grupper af svovlbakterier svovlbrinte til svovl og videre til sulfater. Planter kan kun forbruge svovlion fra jorden - SO 2-4. Således er nogle mikroorganismer oxidationsmidler, mens andre er reduktionsmidler.

Steder for akkumulering af svovl og dets derivater i biosfæren er havet og atmosfæren. Svovl kommer ind i atmosfæren med frigivelse af svovlbrinte fra vand. Desuden kommer svovl ind i atmosfæren i form af dioxid, når fossile brændstoffer afbrændes i industrier og til husholdningsbehov. Først og fremmest kul. Der oxiderer det og bliver til svovlsyre i regnvandet, falder det til jorden med det. Sur regn i sig selv forårsager betydelig skade på hele floraen og faunaen, og desuden falder de ned i floder med storm- og smeltevand. Floder fører svovlsulfat-ioner til havet.

Svovl findes også i klipper i form af sulfider, i gasform - svovlbrinte og svovldioxid. På bunden af ​​havene er der aflejringer af naturligt svovl. Men dette er alt sammen "reserve".

Vand

Der er ikke mere almindeligt stof i biosfæren. Dens reserver er hovedsageligt i den salt-bitre form af vandet i havene og oceanerne - det er omkring 97%. Resten er ferskvand, gletschere og underjordisk og grundvand.

Vandkredsløbet i biosfæren begynder betinget med dets fordampning fra overfladen af ​​vandområder og planteblade og udgør cirka 500.000 kubikmeter. km. Det vender tilbage i form af nedbør, som enten falder direkte tilbage i vandområder eller ved at passere gennem jorden og grundvandet.

Vandets rolle i biosfæren og historien om dets udvikling er sådan, at alt liv, fra det øjeblik det dukkede op, har været fuldstændig afhængigt af vand. I biosfæren passerede vand gentagne gange gennem nedbrydnings- og fødselscyklusser gennem levende organismer.

Vandets kredsløb er i høj grad en fysisk proces. Dyre- og især planteverdenen tager dog en vigtig rolle i dette. Fordampning af vand fra overfladearealerne af træblade er sådan, at f.eks. en hektar skov fordamper op til 50 tons vand om dagen.

Hvis fordampningen af ​​vand fra overfladerne af reservoirer er naturlig for dets cirkulation, så er en sådan proces for kontinenter med deres skovzoner den eneste og vigtigste måde at bevare den på. Her går cirkulationen som i et lukket kredsløb. Nedbør dannes ved fordampning fra jord og planteoverflader.

Under fotosyntesen bruger planter brinten indeholdt i vandmolekylet til at skabe en ny organisk forbindelse og frigive ilt. Omvendt gennemgår levende organismer i respirationsprocessen en oxidationsproces, og der dannes igen vand.

Når vi beskriver cirkulationen af ​​forskellige typer kemikalier, står vi over for en mere aktiv menneskelig indflydelse på disse processer. På nuværende tidspunkt klarer naturen, på grund af sin mange milliarder år lange overlevelseshistorie, reguleringen og genopretningen af ​​forstyrrede balancer. Men de første symptomer på "sygdommen" er der allerede. Og dette er drivhuseffekten. Når to energier: solenergi og reflekteret af Jorden, ikke beskytter levende organismer, men tværtimod forstærker hinanden. Som følge heraf stiger den omgivende temperatur. Hvad er konsekvenserne af en sådan stigning, udover den accelererede smeltning af gletsjere, fordampningen af ​​vand fra overfladerne af havet, jorden og planter?

Video - Stoffernes kredsløb i biosfæren

Spørgsmål 1. Hvad er biosfærens hovedfunktion?

Biosfærens hovedfunktion er at sikre cirkulationen af ​​kemiske grundstoffer, som kommer til udtryk i cirkulationen af ​​stoffer mellem atmosfæren, jordbunden, hydrosfæren og levende organismer.

Spørgsmål 2. Fortæl os om vandets kredsløb i naturen.

Vand fordamper og føres af luftstrømme over lange afstande. Falder på landoverfladen i form af nedbør, bidrager det til ødelæggelsen af ​​sten, gør dem tilgængelige for planter og mikroorganismer, eroderer det øverste jordlag og går sammen med kemiske forbindelser og suspenderede organiske partikler opløst i det i havene og oceanerne . Cirkulationen af ​​vand mellem hav og land er et væsentligt led i opretholdelsen af ​​livet på Jorden.

Spørgsmål 3. Deltager levende organismer i vandets kredsløb? Hvis ja, så udfyld diagrammet vist i figur 113, og på det angiver levende organismers deltagelse i cyklussen.

Planter deltager i vandets kredsløb på to måder: de udvinder det fra jorden og fordamper det til atmosfæren; En del af vandet i planteceller nedbrydes under fotosyntesen. I dette tilfælde er brint fikseret i form af organiske forbindelser, og ilt kommer ind i atmosfæren.

Dyr indtager vand for at opretholde osmotisk og saltbalance i kroppen og frigive det til det ydre miljø sammen med metaboliske produkter.

Spørgsmål 4. Hvilke organismer optager kuldioxid fra atmosfæren?

I processen med fotosyntese bruger grønne planter kuldioxid og brint fra vand til at syntetisere organiske forbindelser, og den frigivne ilt kommer ind i atmosfæren.

Spørgsmål 5. Hvordan returneres fast kulstof til atmosfæren?

Forskellige dyr og planter indånder ilt, og slutproduktet af respirationen, CO2, frigives til atmosfæren.

Spørgsmål 6. Tegn et diagram over kvælstofkredsløbet i naturen.

Spørgsmål 7. Tænk og giv eksempler på, hvordan mikroorganismer spiller en vigtig rolle i svovlkredsløbet.

Svovlforbindelser med metaller placeret dybt i jorden og i marine sedimentære bjergarter - sulfider - omdannes af mikroorganismer til en tilgængelig form - sulfater, som absorberes af planter. Ved hjælp af bakterier udføres separate oxidations-reduktionsreaktioner. Dybtliggende sulfater reduceres til H2S, som stiger og oxideres af aerobe bakterier til sulfater. Nedbrydningen af ​​lig af dyr eller planter sikrer tilbagevenden af ​​svovl ind i kredsløbet.

Spørgsmål 8. Hver persons kost skal omfatte fiskeretter. Forklar hvorfor dette er vigtigt.

Cirka 60.000 tons elementært fosfor returneres til land sammen med de fangede fisk. 70% af al fosfor, som er indeholdt i vores krop, er koncentreret i knogler og tænder. Sammen med calcium danner det den korrekte struktur af knoglerne og sikrer deres mekaniske styrke. Det ideelle forhold mellem fosfor og calcium anses for at være 1 til 2 eller 3 til 4. Og hvis de f.eks. er lige store, vil knoglen, der gradvist mister calcium, blive hård, men skør, som glas, ved første øjekast er ret hårdt, selvom det samtidig er nemt at bryde det.

Fosfor er den vigtigste energibærer, det er en del af adenosintrifosfat (forkortet ATP), som optages i blodet og leverer energi til alle celler, der har brug for det.

Spørgsmål 9. Diskuter i klassen, hvordan kredsløbet af stoffer i naturen ville ændre sig, hvis alle levende organismer forsvandt på planeten.

Alle levende organismer deltager i cirkulationen af ​​stoffer, absorberer nogle stoffer fra det ydre miljø og frigiver andre ind i det. Således forbruger planter kuldioxid, vand og mineralsalte fra det ydre miljø og frigiver ilt til det. Dyr indånder den ilt, planter frigiver, og når de spiser dem, optager de organiske stoffer syntetiseret fra vand og kuldioxid og frigiver kuldioxid, vand og stoffer fra den ufordøjede del af maden. Når døde planter og dyr nedbrydes af bakterier og svampe, dannes der en ekstra mængde kuldioxid, og organiske stoffer omdannes til mineraler, der kommer ned i jorden og igen optages af planter. Således migrerer atomerne i de vigtigste kemiske elementer konstant fra en organisme til en anden, fra jorden, atmosfæren og hydrosfæren til levende organismer og fra dem til miljøet, og genopbygger dermed biosfærens livløse stof. Disse processer gentages et uendeligt antal gange. Så for eksempel passerer alt atmosfærisk ilt gennem levende stof om 2 tusind år, alt kuldioxid - om 200-300 år.

Den kontinuerlige cirkulation af kemiske grundstoffer i biosfæren langs mere eller mindre lukkede stier kaldes det biogeokemiske kredsløb. Behovet for en sådan cirkulation forklares af den begrænsede tilgængelighed af deres reserver på planeten. For at sikre livets uendelighed skal de kemiske grundstoffer bevæge sig i en cirkel. Med forsvinden af ​​levende organismer ville der være en fejl i cirkulationen af ​​stoffer og energi, og som et resultat biosfærens død.

Biosfæren er den ydre skal på vores planet, de vigtigste processer finder sted i den, en af ​​dens vigtigste geosfærer. Cyklussen af ​​stoffer i biosfæren har været og er den dag i dag genstand for videnskabsmænds opmærksomhed i mange århundreder. Takket være cirkulationen af ​​stoffer dannes en global kemisk udveksling for alt liv på Jorden, der understøtter den vitale aktivitet af hver art, taget separat.

Hurtig artikelnavigation

To gyres

Der er to hovedcyklusser:

1. geologisk, det kaldes også stor,
2. biologisk, han er lille.

Geologisk er af global betydning, da det cirkulerer stoffer mellem jordens vandressourcer og jorden på planeten. Det giver en verdensomspændende cirkulation af vand, kendt af ethvert skolebarn: nedbør, fordampning, nedbør, det vil sige et bestemt mønster.

Den systemdannende faktor her er vand i alle dets aggregeringstilstande. Den fulde cyklus af denne handling gør det muligt at udføre oprindelsen af ​​organismer, deres udvikling, reproduktion og evolution. Algoritmen for en stor omsætningscyklus af stoffer sørger udover at mætte landområder med fugt også for dannelsen af ​​andre naturfænomener: dannelsen af ​​sedimentære bjergarter, mineraler, magmatiske lavaer og mineraler.

Det biologiske kredsløb er en konstant udveksling af stoffer mellem levende organismer og komponenter af naturlige komponenter. Det sker på denne måde: levende organismer modtager energistrømme, og derefter, når de går gennem processen med nedbrydning af organisk stof, kommer energien igen ind i miljøets elementer.

Organisk stofs kredsløb er direkte ansvarlig for udvekslingen af ​​stoffer mellem repræsentanter for flora, fauna, mikroorganismer, jordsten og så videre. Det biologiske kredsløb er tilvejebragt på forskellige niveauer af økosystemet og danner en slags omsætning af kemiske reaktioner og forskellige transformationer af energi i biosfæren. En sådan ordning blev dannet for mange årtusinder siden og har fungeret hele tiden i samme tilstand.

Hovedelementer

Der er mange kemiske grundstoffer i naturen, men der er ikke så mange af dem, der er nødvendige for den levende natur. Der er fire hovedelementer:

1. ilt,
2. brint,
3. kulstof,
4. nitrogen.

Mængden af ​​disse stoffer fylder mere end halvdelen af ​​hele det biologiske kredsløb af stoffer i naturen. Der er også vigtige elementer, men brugt i meget mindre mængder. Disse er fosfor, svovl, jern og nogle andre.

Biogeokemiske kredsløb er opdelt i så to vigtige handlinger som solens produktion af solenergi og klorofyl af grønne planter. Kemiske grundstoffer har derimod uundgåelige berøringspunkter med det biogeokemiske og supplerer undervejs denne procedure.

Kulstof

Dette kemiske element er den vigtigste komponent i enhver levende celle, organisme eller mikroorganisme. Organiske kulstofforbindelser kan sikkert kaldes hovedkomponenten i muligheden for livets strømning og udvikling.

I naturen findes denne gas i de atmosfæriske lag og delvist i hydrosfæren. Det er fra dem, der tilføres kulstof til alle planter, alger og nogle mikroorganismer.

Frigivelsen af ​​gas sker gennem levende organismers respiration og vitale aktivitet. Derudover bliver mængden af ​​kulstof i biosfæren også genopfyldt fra jordlagene på grund af den gasudveksling, der udføres af planters rodsystemer, henfaldsrester og andre grupper af organismer.

Begrebet biosfæren og det biologiske kredsløb kan ikke forestilles uden kulstofudveksling. På Jorden er der en solid forsyning af dette kemiske grundstof, og det findes i nogle sedimentære bjergarter, livløse organismer og fossiler.

Kulstoftilførsler er mulige fra underjordiske kalksten, de kan blive udsat under minedrift eller utilsigtet jorderosion.

Omsætningen af ​​kulstof i biosfæren sker ved metoden med multiple passage gennem levende organismers respiratoriske systemer og akkumulering i økosystemets abiotiske faktorer.

Fosfor

Fosfor, som en del af biosfæren, er ikke så værdifuldt i sin rene form, som det er i mange organiske forbindelser. Nogle af dem er vitale: Først og fremmest er disse DNA-, PKN- og ATP-celler. Skemaet for fosforcyklussen er netop baseret på orthophosphorforbindelsen, da det er denne type stof, der absorberes bedst.

Omdrejningen af ​​fosfor i biosfæren består groft sagt af to dele:

1. vanddelen af ​​planeten - fra forarbejdning af primitivt plankton til aflejring i form af marine fiskeskeletter,
2. terrestrisk miljø - her er det mest koncentreret i form af jordbundselementer.

Fosfor er grundlaget for et så velkendt mineral som apatit. Udviklingen af ​​miner med fosforholdige mineraler er meget populær, men denne omstændighed understøtter slet ikke fosforkredsløbet i biosfæren, men udtømmer tværtimod dens reserver.

Nitrogen

Det kemiske grundstof nitrogen er til stede på planeten i sparsomme mængder. Dets omtrentlige indhold, i alle levende elementer, er kun omkring to procent. Men uden det er livet på planeten ikke muligt.

I kvælstofkredsløbet i biosfæren spiller visse typer bakterier en afgørende rolle. En stor grad af deltagelse er her tildelt nitrogenfiksere og ammonificerende mikroorganismer. Deres deltagelse i denne algoritme er så vigtig, at hvis nogle repræsentanter for disse arter er væk, vil sandsynligheden for liv på Jorden være i tvivl.

Pointen her er, at dette grundstof i molekylær form, sådan som det ser ud i de atmosfæriske lag, ikke kan assimileres af planter. For at sikre omsætningen af ​​kvælstof i biosfæren er det derfor nødvendigt at forarbejde det til ammoniak eller ammonium. Ordningen med nitrogengenanvendelse er således fuldstændig afhængig af bakteriers aktivitet.

Også en vigtig del af kvælstofkredsløbet i økosystemet er taget af kulstofkredsløbet i biosfæren - begge disse kredsløb er tæt forbundet.

Moderne gødningsproduktionsprocesser og andre industrielle faktorer har en enorm indflydelse på indholdet af atmosfærisk nitrogen - for nogle områder er mængden mange gange overskredet.

Ilt

I biosfæren foregår der konstant cirkulation af stoffer og omdannelse af energi fra en type til en anden. Den vigtigste cyklus i denne henseende er funktionen af ​​fotosyntese. Det er fotosyntesen, der forsyner luftrummet med fri ilt, som er i stand til at ozonisere bestemte lag af atmosfæren.

Ilt frigives også fra vandmolekyler under vandets kredsløb i biosfæren. Denne abiotiske faktor for tilstedeværelsen af ​​dette element er dog ubetydelig sammenlignet med mængden, som planter producerer.

Iltkredsløbet i biosfæren er en lang, men meget intens proces. Hvis vi tager hele volumen af ​​dette kemiske element i atmosfæren, så varer dets fulde cyklus fra nedbrydning af organisk stof til frigivelse af en plante under fotosyntese omkring to tusinde år! Denne cyklus har ingen pauser, den sker hver dag, hvert år, i mange årtusinder.

I dag bindes en betydelig mængde fri ilt i stofskiftet på grund af industrielle emissioner, transportudstødningsgasser og andre luftforurenende stoffer.

Vand

Begrebet biosfæren og stoffernes biologiske kredsløb er svært at forestille sig uden en så vigtig kemisk forbindelse som vand. Måske er der ingen grund til at forklare hvorfor. Mønstret for vandcirkulation er overalt: alle levende organismer er tre fjerdedele vand. Planter har brug for det til fotosyntese, som frigiver ilt. Vejrtrækning producerer også vand. Hvis vi kort evaluerer hele vores planets liv og udviklingshistorie, så er den komplette cyklus af vand i biosfæren, fra nedbrydning til nydannelse, gået tusindvis af gange.

Da der i biosfæren er en konstant cirkulation af stoffer og omdannelse af energi fra den ene til den anden, er det omdannelsen af ​​vand, der er uløseligt forbundet med næsten alle andre kredsløb og omsætninger i naturen.

Svovl

Svovl, som et kemisk element, tager en vigtig rolle i opbygningen af ​​den korrekte struktur af proteinmolekylet. Svovlkredsløbet skyldes mange typer protozoer, eller rettere sagt, bakterier. Aerobe bakterier oxiderer svovlen indeholdt i det organiske stof til sulfater, og derefter fuldender andre typer bakterier processen med oxidation til elementært svovl. Et forenklet skema, hvorved svovlkredsløbet i biosfæren kan beskrives, ligner en kontinuerlig proces med oxidation og reduktion.

I processen med cirkulation af stoffer i biosfæren sker ophobning af svovlrester i havene. Kilderne til dette kemiske element er afstrømningen af ​​flodvande, som bærer svovl med vandstrømme fra jord og bjergskråninger. Skiller sig ud fra flod- og grundvand i form af svovlbrinte, kommer svovl delvist ind i atmosfæren, og derfra, der indgår i stoffernes kredsløb, vender det tilbage som en del af regnvandet.

Svovlsulfater, nogle typer brændbart affald og lignende emissioner fører uundgåeligt til et øget indhold af svovldioxid i atmosfæren. Konsekvenserne af dette er beklagelige: sur regn, luftvejssygdomme, ødelæggelse af vegetation og andre. Omdannelsen af ​​svovl, der oprindeligt var beregnet til økosystemets normale funktion, bliver i dag til et våben til ødelæggelse af levende organismer.

Jern

Rent jern er meget sjældent i naturen. Grundlæggende kan den for eksempel findes i rester af meteoritter. I sig selv er dette metal blødt og formbart, men i fri luft reagerer det øjeblikkeligt med ilt og danner oxider og oxider. Derfor er hovedtypen af ​​jernholdigt stof jernmalm.

Det er kendt, at cirkulationen af ​​stoffer i biosfæren udføres i form af forskellige forbindelser, herunder jern har også en aktiv cirkulationscyklus i naturen. Ferrum kommer ind i jordlagene eller Verdenshavet fra klipper eller sammen med vulkansk aske.

I dyrelivet spiller jern en afgørende rolle; uden det sker fotosynteseprocessen ikke, og klorofyl dannes ikke. I levende organismer bruges jern til at danne hæmoglobin. Efter at have afsluttet sin cyklus kommer den ind i jorden i form af organiske rester.

Der er også en marin cyklus af jern i biosfæren. Dens grundlæggende princip ligner grundprincippet. Nogle typer organismer oxiderer jern; Her bruges energi, og efter afslutningen af ​​livscyklussen sætter metallet sig i vanddybderne i form af malm.

Bakterier, organismer involveret i økosystemets naturlige kredsløb

Cirkulationen af ​​stoffer og energi i biosfæren er en kontinuerlig proces, der sikrer livet på Jorden med dets uafbrudte drift. Det grundlæggende i denne cyklus er velkendt selv for skolebørn: planter, der spiser kuldioxid, frigiver ilt, dyr og mennesker indånder ilt og efterlader kuldioxid som et produkt af åndedrætsprocessen. Bakterier og svampes arbejde er at bearbejde resterne af levende organismer og omdanne dem fra organisk stof til mineraler, som til sidst absorberes af planter.

Hvad er funktionen af ​​stoffets biologiske kredsløb? Svaret er enkelt: da udbuddet af kemiske elementer og mineraler på planeten, selvom det er omfattende, stadig er begrænset. Det, der er brug for, er en cyklisk proces med transformationer og omsætning af alle vigtige komponenter i biosfæren. Begrebet biosfæren og biologisk stofskifte definerer den evige varighed af livsprocesser på Jorden.

Det skal bemærkes, at mikroorganismer i denne sag spiller en meget vigtig rolle. For eksempel er fosforkredsløbet umuligt uden nitrificerende bakterier; jernets oxidative processer fungerer ikke uden jernbakterier. Knoldebakterier spiller en vigtig rolle i den naturlige omsætning af nitrogen – uden dem ville sådan en cyklus simpelthen stoppe. I cirkulationen af ​​stoffer i biosfæren er skimmelsvampe en slags ordnere, der nedbryder organiske rester til mineralske komponenter.

Hver klasse af organismer, der bor på planeten, udfører sin vigtige rolle i behandlingen af ​​visse kemiske elementer, bidrager til konceptet om biosfæren og den biologiske cyklus. Det mest primitive eksempel på dyreverdenens hierarki er fødekæden, dog er der mange flere funktioner i levende organismer, og resultatet er mere globalt.

Hver organisme er faktisk en del af et biosystem. For at omsætningen af ​​stoffer i biosfæren kan fungere cyklisk og korrekt, er det vigtigt at holde balancen mellem mængden af ​​stof, der kommer ind i biosfæren, og den mængde mikroorganismer kan bearbejde. Desværre, med hver efterfølgende cyklus af cyklussen i naturen, bliver denne proces i stigende grad forstyrret på grund af menneskelig indgriben. Miljøproblemer er ved at blive globale problemer i økosystemet, og måderne at løse dem på er økonomisk dyre, endnu dyrere, når de vurderes fra siden af ​​naturlige processers passage.