• Įvadinė pamoka nemokamai;
• Daug patyrusių mokytojų (gimtoji ir rusakalbių);
• Kursai skirti NE konkrečiam laikotarpiui (mėnesiui, šešiems mėnesiams, metams), o tam tikram užsiėmimų skaičiui (5, 10, 20, 50);
• Daugiau nei 10 000 patenkintų klientų.
• Vienos pamokos su rusakalbiu mokytoju kaina - nuo 600 rublių, su gimtąja kalba - nuo 1500 rublių

Medžiagų ciklas biosferoje

Gyvybės Žemėje savarankiškumo pagrindas yra biogeocheminiai ciklai... Visi cheminiai elementai, naudojami organizmų gyvybinės veiklos procesuose, nuolat juda, pereina iš gyvų kūnų į negyvosios gamtos junginius ir atvirkščiai. Galimybė daugkartiniu būdu panaudoti tuos pačius atomus gyvybę Žemėje daro praktiškai amžiną, su sąlyga, kad nuolat tekėtų reikiamas energijos kiekis.

Medžiagų cirkuliacijos tipai.Žemės biosferai tam tikru būdu būdingas vyraujantis medžiagų ciklas ir energijos srautas. Medžiagų ciklas – daugkartinis medžiagų dalyvavimas procesuose, vykstančiuose atmosferoje, hidrosferoje ir litosferoje, įskaitant sluoksnius, kurie yra Žemės biosferos dalis. Medžiagų cirkuliacija vyksta nuolatine išorinės Saulės energijos ir vidinės Žemės energijos srove (tekėjimu).

Priklausomai nuo varomosios jėgos, su tam tikru susitarimo laipsniu medžiagų cikle galima išskirti geologinius, biologinius ir antropogeninius ciklus. Prieš atsirandant žmogui Žemėje, buvo atlikti tik pirmieji du.

Geologinė cirkuliacija (didelė medžiagų cirkuliacija gamtoje) – medžiagų cirkuliacija, kurios varomoji jėga yra egzogeniniai ir endogeniniai geologiniai procesai.

Endogeniniai procesai(vidinės dinamikos procesai) vyksta veikiant vidinei Žemės energijai. Tai energija, išsiskirianti dėl radioaktyvaus skilimo, cheminių mineralų susidarymo reakcijų, uolienų kristalizacijos ir kt. Endogeniniams procesams priskiriami: tektoniniai judėjimai, žemės drebėjimai, magmatizmas, metamorfizmas. Egzogeniniai procesai(išorinės dinamikos procesai) vyksta veikiant išorinei Saulės energijai. Egzogeniniai procesai apima uolienų ir mineralų dūlėjimą, naikinimo produktų pašalinimą iš kai kurių žemės plutos dalių ir jų perkėlimą į naujas sritis, naikinimo produktų nusėdimą ir kaupimąsi, kai susidaro nuosėdinės uolienos. Egzogeniniai procesai apima atmosferos, hidrosferos (upių, laikinų upelių, požeminio vandens, jūrų ir vandenynų, ežerų ir pelkių, ledo), taip pat gyvų organizmų ir žmonių geologinį aktyvumą.

Didžiausios reljefo formos (žemynai ir vandenynų įdubos) ir stambios formos (kalnai ir lygumos) susidarė dėl endogeninių procesų, o vidutinės ir mažos reljefo formos (upių slėniai, kalvos, daubos, kopos ir kt.), išsidėsčiusios ant stambesnių formų, - dėl į egzogeninius procesus. Taigi, endogeniniai ir egzogeniniai procesai savo veikloje yra priešingi. Pirmieji lemia didelių reljefo formų susidarymą, antrieji – jų išlyginimą.

Dėl oro sąlygų magminės uolienos virsta nuosėdinėmis uolienomis. Judriose žemės plutos zonose jie giliai nugrimzta į Žemę. Ten, veikiant aukštai temperatūrai ir slėgiui, jie pertirpsta ir susidaro magma, kuri, iškilusi į paviršių ir kietėjanti, suformuoja magmines uolienas.

Taigi geologinė medžiagų cirkuliacija vyksta nedalyvaujant gyviems organizmams ir realizuoja medžiagos persiskirstymą tarp biosferos ir gilesnių Žemės sluoksnių.

Biologinis (biogeocheminis) ciklas (mažas medžiagų ciklas biosferoje) – medžiagų cirkuliacija, kurios varomoji jėga yra gyvų organizmų veikla. Priešingai nei didelė geologinė, biosferoje vyksta maža biogeocheminė medžiagų cirkuliacija. Pagrindinis ciklo energijos šaltinis yra saulės spinduliuotė, kuri sukelia fotosintezę. Ekosistemoje organines medžiagas sintetina autotrofai iš neorganinių medžiagų. Tada juos sunaudoja heterotrofai. Dėl išsiskyrimo gyvybinės veiklos procese arba po organizmų (tiek autotrofų, tiek heterotrofų) mirties organinės medžiagos mineralizuojasi, tai yra, virsta neorganinėmis medžiagomis. Šios neorganinės medžiagos vėl gali būti panaudotos organinių medžiagų sintezei autotrofais.

Biogeocheminiuose cikluose reikėtų išskirti dvi dalis:

1) rezervinis fondas - tai su gyvais organizmais nesusijusios medžiagos dalis;

2) mainų fondas - daug mažesnė medžiagos dalis, kuri yra susijusi su tiesioginiais mainais tarp organizmų ir jų artimiausios aplinkos. Priklausomai nuo rezervinio fondo vietos, biogeocheminius ciklus galima suskirstyti į du tipus:

1) Dujiniai žiedai su atsarginiu medžiagų fondu atmosferoje ir hidrosferoje (anglies, deguonies, azoto ciklai).

2) Nuosėdų žiedai su rezerviniu fondu žemės plutoje (fosforo, kalcio, geležies ir kt. ciklai).

Dujų tipo ciklai yra tobulesni, nes turi didelį mainų fondą, o tai reiškia, kad jie gali greitai susireguliuoti. Nuosėdinio tipo ciklai yra ne tokie tobuli, jie yra inertiškesni, nes didžioji medžiagos dalis yra žemės plutos rezerviniame fonde gyviems organizmams „neprieinama“ forma. Tokie ciklai lengvai sutrikdomi dėl įvairių įtakų, o dalis apsikeitusios medžiagos palieka ciklą. Jis vėl gali grįžti į apyvartą tik dėl geologinių procesų arba ekstrahuojant gyvąja medžiaga. Tačiau gyviems organizmams reikalingas medžiagas išgauti iš žemės plutos yra daug sunkiau nei iš atmosferos.

Biologinio ciklo intensyvumą pirmiausia lemia aplinkos temperatūra ir vandens kiekis. Pavyzdžiui, atogrąžų miškuose biologinis ciklas yra intensyvesnis nei tundroje.

Atsiradus žmogui, atsirado antropogeninė medžiagų apykaita arba medžiagų apykaita. Antropogeninė cirkuliacija (keitimas) – medžiagų apykaita (medžiagų apykaita), kurios varomoji jėga yra žmogaus veikla. Jį galima suskirstyti į du komponentus: biologinis, susiję su žmogaus, kaip gyvo organizmo, funkcionavimu, ir techninis, susijusių su žmonių ūkine veikla (technogeninė cirkuliacija).

Geologinis ir biologinis ciklai iš esmės yra uždari, ko negalima pasakyti apie antropogeninį ciklą. Todėl jie dažnai kalba ne apie antropogeninę cirkuliaciją, o apie antropogeninę medžiagų apykaitą. Antropogeninės medžiagų apykaitos atvirumas lemia gamtos išteklių išeikvojimas ir gamtinės aplinkos tarša – pagrindinės visų žmonijos aplinkos problemų priežastys.

Pagrindinių maistinių medžiagų ir elementų ciklai. Panagrinėkime gyviems organizmams reikšmingiausius medžiagų ir elementų ciklus. Vandens ciklas priklauso didiesiems geologiniams, o biogeninių elementų (anglies, deguonies, azoto, fosforo, sieros ir kitų biogeninių elementų) ciklai – mažiesiems biogeocheminiams.

Vandens ciklas tarp sausumos ir vandenyno per atmosferą priklauso didžiajam geologiniam ciklui. Vanduo išgaruoja nuo Pasaulio vandenyno paviršiaus ir nunešamas į sausumą, kur iškrenta kritulių pavidalu, kurie vėl grįžta į vandenyną paviršinio ir požeminio nuotėkio pavidalu, arba kritulių pavidalu iškrenta ant paviršiaus. vandenyno. Kasmet vandens cikle Žemėje dalyvauja daugiau nei 500 tūkstančių km3 vandens. Vandens ciklas kaip visuma vaidina svarbų vaidmenį formuojant gamtines sąlygas mūsų planetoje. Atsižvelgiant į augalų vandens transpiraciją ir jo įsisavinimą biogeocheminiame cikle, visas vandens atsargas Žemėje suyra ir atsistato per 2 mln.

Anglies ciklas. Gamintojai surenka anglies dioksidą iš atmosferos ir paverčia jį organine medžiaga, vartotojai sugeria anglį organinės medžiagos pavidalu su gamintojų ir žemesnės eilės vartotojų organizmais, reduktoriai mineralizuoja organines medžiagas ir grąžina anglį į atmosferą anglies dioksido pavidalu. . Vandenynuose anglies ciklą apsunkina tai, kad dalis negyvuose organizmuose esančios anglies nusėda į dugną ir kaupiasi nuosėdinėse uolienose. Ši anglies dalis pašalinama iš biologinio ciklo ir patenka į geologinį medžiagų ciklą.

Miškai yra pagrindinis biologiškai surištos anglies rezervuaras, juose yra iki 500 milijardų tonų šio elemento, o tai sudaro 2/3 jo atsargos atmosferoje. Žmogaus įsikišimas į anglies ciklą (anglies, naftos, dujų deginimas, sausinimas) padidina CO2 kiekį atmosferoje ir sukelia šiltnamio efektą.

CO2 ciklo greitis, ty laikas, per kurį visas atmosferoje esantis anglies dioksidas praeina per gyvąją medžiagą, yra apie 300 metų.

Deguonies ciklas. Daugiausia deguonies cirkuliacija vyksta tarp atmosferos ir gyvų organizmų. Iš esmės laisvasis deguonis (0 ^) patenka į atmosferą dėl žalių augalų fotosintezės ir yra suvartojamas gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų kvėpavimo procese bei organinių likučių mineralizacijos metu. Nedidelis deguonies kiekis susidaro iš vandens ir ozono veikiant ultravioletiniams spinduliams. Didelis deguonies kiekis sunaudojamas oksidaciniams procesams žemės plutoje, ugnikalnių išsiveržimų metu ir kt. Didžiąją dalį deguonies gamina sausumos augalai – beveik 3/4, likusią dalį – Pasaulio vandenyno fotosintetiniai organizmai. Ciklo greitis yra apie 2 tūkstančius metų.

Nustatyta, kad 23% deguonies, susidarančio fotosintezės procese, kasmet suvartojama pramonės ir buities reikmėms, ir šis skaičius nuolat auga.

Azoto ciklas. Azoto (N2) pasiūla atmosferoje yra didžiulė (78% jos tūrio). Tačiau augalai negali absorbuoti laisvo azoto, o tik surišto pavidalo, daugiausia NH4 + arba NO3– pavidalu. Laisvąjį azotą iš atmosferos suriša azotą fiksuojančios bakterijos ir paverčia augalams prieinamomis formomis. Augaluose azotas fiksuojamas organinėse medžiagose (baltymuose, nukleorūgštyse ir kt.) ir perduodamas maisto grandinėmis. Po gyvų organizmų žūties skaidytojai mineralizuoja organines medžiagas ir paverčia jas amonio junginiais, nitratais, nitritais, taip pat laisvuoju azotu, kuris grąžinamas į atmosferą.

Nitratai ir nitritai gerai tirpsta vandenyje ir gali migruoti į požeminį vandenį bei augalus ir būti pernešami maisto grandinėje. Jei jų yra per daug, o tai dažnai pastebima netinkamai naudojant azotines trąšas, vanduo ir maistas užteršiami, sukelia žmonių ligas.

Fosforo ciklas. Didžioji dalis fosforo randama uolienose, susidariusiose praėjusiais geologiniais laikais. Fosforas patenka į biogeocheminę cirkuliaciją dėl uolienų dūlėjimo. Sausumos ekosistemose augalai iš dirvožemio išgauna fosforą (daugiausia PO43– pavidalu) ir įtraukia į organinius junginius (baltymus, nukleorūgštis, fosfolipidus ir kt.) arba palieka neorganiniu pavidalu. Tada fosforas perduodamas maisto grandinėmis. Po gyvų organizmų mirties ir su jų išskyromis fosforas grįžta į dirvą.

Netinkamai naudojant fosforo trąšas, vandens ir vėjo eroziją dirvožemyje, iš dirvos pasišalina dideli fosforo kiekiai. Viena vertus, tai veda prie fosforo trąšų pertekliaus ir išeikvojamos fosforo turinčių rūdų (fosforitų, apatitų ir kt.) atsargos. Kita vertus, iš dirvožemio į vandens telkinius patekę dideli kiekiai biogeninių elementų, tokių kaip fosforas, azotas, siera ir kt., sukelia spartų melsvadumblių ir kitų vandens augalų vystymąsi (vandens „žydėjimą“) ir eutrofikacija rezervuarai. Tačiau didžioji dalis fosforo nunešama į jūrą.

Vandens ekosistemose fosforą pasisavina fitoplanktonas ir trofine grandine perduoda jūros paukščiams. Jų ekskrementai arba iš karto patenka atgal į jūrą, arba pirmiausia susikaupia krante, o paskui vis tiek išplaunami į jūrą. Iš mirštančių jūrų gyvūnų, ypač žuvų, fosforas vėl patenka į jūrą ir į apyvartą, tačiau kai kurie žuvų skeletai pasiekia didelius gylius, o juose esantis fosforas vėl patenka į nuosėdines uolienas, tai yra, jis yra išjungtas nuo biogeochemijos. tiražu.

Sieros ciklas. Pagrindinis sieros rezervinis fondas randamas nuosėdose ir dirvožemyje, tačiau skirtingai nuo fosforo, atmosferoje yra rezervinis fondas. Pagrindinis vaidmuo sieros įtraukime į biogeocheminį ciklą priklauso mikroorganizmams. Vieni iš jų yra reduktoriai, kiti – oksidatoriai.

Uolienose siera randama sulfidų pavidalu (FeS2 ir kt.), tirpaluose - jonų (SO42–), dujinėje fazėje - vandenilio sulfido (H2S) arba sieros dioksido (SO2) pavidalu. ). Kai kuriuose organizmuose siera kaupiasi gryna forma, o kai jie išnyksta, jūrų dugne susidaro vietinės sieros nuosėdos.

Sausumos ekosistemose siera į augalus patenka iš dirvožemio daugiausia sulfatų pavidalu. Gyvuose organizmuose sieros yra baltymuose, jonų pavidalu ir kt. Po gyvų organizmų mirties dalis sieros dirvožemyje mikroorganizmų redukuojama iki Н2S, kita dalis oksiduojama iki sulfatų ir vėl patenka į ciklą. Susidaręs vandenilio sulfidas patenka į atmosferą, ten oksiduojasi ir su krituliais grįžta į dirvą.

Žmonėms deginant iškastinį kurą (ypač anglį), taip pat dėl ​​chemijos pramonės išmetamų teršalų atmosferoje kaupiasi sieros dioksidas (SO2), kuris reaguodamas su vandens garais nukrenta ant žemės rūgštaus lietaus pavidalu.

Biogeocheminiai ciklai nėra tokie dideli kaip geologiniai ir jiems didelę įtaką daro žmogus. Ekonominė veikla pažeidžia jų izoliaciją, jie tampa acikliniai.

Atgal į priekį

Dėmesio! Skaidrių peržiūros yra skirtos tik informaciniams tikslams ir gali neatspindėti visų pristatymo parinkčių. Jei jus domina šis darbas, atsisiųskite pilną versiją.

Pamokos tikslas: pateikti medžiagų cirkuliacijos sampratą, medžiagų ryšį biosferoje, atitikimą vienodiems gamtos dėsniams.

Pamokos tikslai:

1. Išplėskite žinias apie medžiagų ciklą.
2. Parodykite medžiagų judėjimą biosferoje.
3. Parodykite medžiagų apykaitos vaidmenį biosferoje.

Įranga: lentelės „Biosferos ribos ir gyvybės tankis joje“, medžiagų ciklo diagrama, kompiuteris, projektorius, prezentacija.

Pamokos planas.

I. Probleminio klausimo pareiškimas.

II. Žinių patikrinimas.

III. Nauja medžiaga.

3.1. Probleminis klausimas.

3.2. Biosferos apibrėžimas pagal V.I. Vernadskis.

3.3. Biosferos charakteristikos.

3.4. 4 skaidrė. Gyvų organizmų vaidmuo biosferoje.

3.5. Medžiagų ciklas ekosistemoje.

IV. 8 skaidrė. Darbas su schema yra įtrauktas į ciklą.

V. 9 skaidrė. Darbas su vandens ciklo diagrama.

Vi. 10 skaidrė. Darbas su deguonies ciklu.

Vii. 12 skaidrė. Darbas su anglies ciklo diagrama.

VIII. 13 skaidrė. Azoto ciklas.

IX. 14 skaidrė. Sieros ciklas.

H. 15 skaidrė. Fosforo ciklas.

XI. Išvados įrašymas pamokos tema.

Per užsiėmimus

I. Organizacinis momentas. Klasės nuotaika darbui.

II. Žinių patikrinimas.

Testo vykdymas opcionais. Testai spausdinami.

1 variantas

1. Pats pastoviausias veiksnys, turintis įtakos atmosferai:

a) slėgis b) skaidrumas c) dujų sudėtis d) jų temperatūra

2. Dėl fotosintezės procesų biosferos funkcijos apima:

a) dujos b) redoksas c) koncentracija

d) visos išvardytos funkcijos e) dujos ir redoksas

3. Visas atmosferoje esantis deguonis susidaro dėl veiklos:

a) melsvadumblių cianobakterijos b) heterotrofiniai organizmai c) kolonijiniai pirmuonys c) autotrofiniai organizmai

4. Biosferos transformacijoje pagrindinį vaidmenį atlieka:

a) gyvi organizmai b) bioritmai

c) mineralinių medžiagų cirkuliacija c) savireguliacijos procesai.

2 variantas

1. Gyvenimą galima atrasti:

a) bet kuriame biosferos taške

b) Bet kuris Žemės taškas

c) bet kurį biosferos tašką

d) bet kuris biosferos taškas, išskyrus Antarktidą ir Arktį

e) biosferoje vyksta tik geologinė evoliucija

2. Energijos antplūdis į biosferą iš išorės būtinas, nes:

a) augale susidarę angliavandeniai yra energijos šaltinis kitiems organizmams

b) organizmuose vyksta oksidaciniai procesai

c) organizmai sunaikina biomasės liekanas

d) jokia organizmų rūšis nesukuria energijos atsargų

3. Pasirinkite pagrindinius aplinkos veiksnius, turinčius įtakos organizmų klestėjimui vandenyne:

a) vandens prieinamumas b) krituliai

c) terpės skaidrumas d) terpės pH

e) vandens druskingumas f) vandens garavimo greitis

g) anglies dioksido koncentracija

4. Biosfera yra pasaulinė ekosistema, kurios struktūriniai komponentai yra:

a) augalų klasės ir skyriai b) populiacijos

c) biogeocenozės d) klasės ir tipai.

III. Nauja medžiaga.

3.1. Probleminis klausimas

Prisiminkite medžiagų išsaugojimo dėsnį iš chemijos. Kaip šis dėsnis gali būti susijęs su biosfera?

3.2. Biosferos apibrėžimas

Biosfera, pasak V.I. Vernadskis yra bendras planetinis apvalkalas, ta Žemės sritis, kurioje egzistuoja arba egzistavo gyvybė ir kuri yra ar buvo su ja. Biosfera apima visą sausumos, jūrų ir vandenynų paviršių, taip pat tą Žemės vidaus dalį, kurioje yra gyvų organizmų veiklos susidariusios uolienos.

V. I. Vernadskis
(1863-1945)

Nuostabus rusų mokslininkas
Akademikas, geochemijos mokslo pradininkas
Sukūrė Žemės biosferos doktriną.

3.3. Biosferos charakteristikos

Biosfera apima visą sausumos, jūrų ir vandenynų paviršių, taip pat tą Žemės vidaus dalį, kurioje yra gyvų organizmų veiklos susidarančios uolienos. Atmosferoje nustatomos viršutinės gyvybės ribos ozono ekranas - plonas ozono dujų sluoksnis 16–20 km aukštyje. Jis blokuoja žalingus saulės ultravioletinius spindulius. Vandenynas pilnas gyvybės, iki giliausių įdubimų 10–11 km. Kietosios Žemės dalies gelmėse aktyvi gyvybė prasiskverbia vietomis iki 3 km (bakterijos naftos telkiniuose). Gyvybinės organizmų veiklos rezultatus nuosėdinių uolienų pavidalu galima atsekti dar giliau.

Gyvų organizmų dauginimasis, augimas, medžiagų apykaita ir veikla per milijardus metų visiškai pakeitė šią mūsų planetos dalį.

Visa visų tipų organizmų masė V.I. Vernadskis pavadintas gyva materijaŽemė.

Gyvosios medžiagos cheminė sudėtis apima tuos pačius atomus, kurie sudaro negyvąją gamtą, tačiau skirtingu santykiu. Vykstant medžiagų apykaitai, gyvi daiktai nuolat perskirsto cheminius elementus gamtoje. Taigi biosferos chemija keičiasi.

Į IR. Vernadskis rašė, kad žemės paviršiuje nėra cheminės jėgos, kuri veiktų nuolat, taigi ir būtų galingesnė, nei gyvi organizmai kaip visuma. Per milijardus metų fotosintetiniai organizmai (1 pav.) sujungė ir cheminiu darbu pavertė didžiulį saulės energijos kiekį. Dalis jo atsargų geologijos istorijos eigoje susikaupė anglies ir kitų iškastinių organinių medžiagų – naftos, durpių ir kt.

Ryžiai. 1. Pirmieji sausumos augalai (prieš 400 mln. metų)

4 skaidrė.

3.4. Gyvų organizmų vaidmuo biosferoje

Gyvi organizmai biosferoje sukuria svarbiausių organizmų ciklus maistinių medžiagų, kurios pakaitomis iš gyvos medžiagos pereina į neorganinę. Šie ciklai skirstomi į dvi pagrindines grupes: dujų ciklus ir nuosėdų ciklus. Pirmuoju atveju pagrindinis elementų tiekėjas yra atmosfera (anglis, deguonis, azotas), antruoju – nuosėdinės uolienos (fosforas, siera ir kt.).

Gyvų būtybių dėka Žemėje atsirado daug uolų. Organizmai turi savybę selektyviai absorbuoti ir kaupti savyje atskirus elementus daug didesniais kiekiais nei yra aplinkoje.

Padaryti milžiną biologinė cirkuliacija biosferoje gyvybė palaiko stabilias sąlygas savo egzistavimui ir žmogaus egzistavimui joje.

Gyvi organizmai vaidina svarbų vaidmenį sunaikinant ir veikiant uolienas sausumoje. Jie yra pagrindiniai negyvų organinių medžiagų naikintojai.

V. V. Dokučajevas
(1846 - 1903)
Šiuolaikinio dirvožemio mokslo įkūrėjas,
paremta gilaus gyvosios ir negyvosios gamtos santykio idėja

Taigi gyvybė per savo egzistavimo laikotarpį pakeitė Žemės atmosferą, vandenyno vandenų sudėtį, sukūrė ozono ekraną, dirvožemį ir daugybę uolienų. Pasikeitė uolienų dūlėjimo sąlygos, svarbų vaidmenį pradėjo vaidinti augmenijos sukurtas mikroklimatas, keitėsi ir Žemės klimatas.

3.5. Medžiagų ciklas ekosistemoje

IV. Darbas su schema yra įtrauktas į ciklą

Kiekvienoje ekosistemoje medžiagų ciklas vyksta dėl autotrofų ir heterotrofų ekofiziologinio ryšio.

Anglis, vandenilis, azotas, siera, fosforas ir dar apie 30 paprastų medžiagų, reikalingų ląstelių gyvybei sukurti, nuolat virsta organinėmis medžiagomis (glicidais, lipidais, aminorūgštimis...) arba absorbuojama neorganinių jonų pavidalu autotrofinių organizmų, vėliau. naudoja heterotrofiniai, o paskui – mikroorganizmai-destruktoriai. Pastarieji atliekas, gyvūnų ir augalų liekanas skaido į tirpius mineralinius elementus arba dujinius junginius, kurie grąžinami į dirvą, vandenį ir atmosferą.

V. Darbas su vandens ciklo diagrama

Ryžiai. 6. Vandens ciklas biosferoje

Vi. Darbas su deguonies ciklu

10 skaidrė

Deguonies ciklas.

Deguonies ciklas Žemėje trunka apie 2000 metų, vandens ciklas – apie 2 milijonus metų (6 pav.). Tai reiškia, kad šių medžiagų atomai Žemės istorijoje ne kartą yra praėję per gyvąją medžiagą, aplankę senovinių bakterijų, dumblių, medžių paparčių, dinozaurų ir mamutų kūnus.

Biosfera išgyveno ilgą vystymosi laikotarpį, kurio metu gyvybė keitė formas, plito iš vandens į sausumą, keitė ciklų sistemą. Deguonies kiekis atmosferoje palaipsniui didėjo (žr. 2 pav.).

Per pastaruosius 600 milijonų metų žiedų greitis ir pobūdis priartėjo prie šiuolaikinių. Biosfera funkcionuoja kaip milžiniška, gerai koordinuota ekosistema, kurioje organizmai ne tik prisitaiko prie aplinkos, bet ir sukuria bei palaiko Žemėje gyvybei palankias sąlygas.

Vii. Darbas su anglies ciklu

Klausimai studentams:

1. Prisimenate fotosintezės vaidmenį gamtoje?

2. Kokios sąlygos būtinos fotosintezei?

Anglies ciklas(4 pav.). Jo šaltinis fotosintezė tarnauja kaip anglies dioksidas (anglies dioksidas) atmosferoje arba ištirpęs vandenyje. Uolienose surišta anglis cikle dalyvauja daug lėčiau. Kaip augalo sintezuojamų organinių medžiagų dalis, anglis patenka, tada į maitinimo grandinės per gyvus ar negyvus augalų audinius ir vėl grįžta į atmosferą anglies dvideginio pavidalu dėl kvėpavimo, fermentacijos ar kuro (medžio, naftos, anglies ir kt.) degimo. Anglies ciklas trunka nuo trijų iki keturių šimtmečių.

Ryžiai. 4. Anglies ciklas biosferoje

VIII. Darbas su azoto ciklo schema.

Prisiminkite, kokį vaidmenį jie atlieka kaupiant azotą?

Azoto ciklas (5 pav.). Augalai azotą daugiausia gauna skaidydami negyvas organines medžiagas per bakterijų veiklą, kurios baltymų azotą paverčia tokia forma, kurią augalai gali pasisavinti. Kitas šaltinis – laisvasis atmosferos azotas – augalams nėra tiesiogiai prieinamas. Bet jis yra pririšamas, t.y. virsta kitomis cheminėmis formomis, kai kuriomis bakterijų grupėmis ir melsvadumbliais, praturtina juo dirvą. Yra daug augalų simbiozė su azotą fiksuojančiomis bakterijomis, kurios formuoja mazgelius ant jų šaknų. Dalis azoto iš negyvų augalų ar gyvūnų lavonų dėl kitų bakterijų grupių veiklos virsta laisva forma ir vėl patenka į atmosferą.

Ryžiai. 5. Azoto ciklas biosferoje

IX. Sieros ciklas

14 skaidrė

Fosforo ir sieros ciklas. (6, 7 pav.). Fosforo ir sieros randama uolienose. Sunaikintos ir eroduotos jos patenka į dirvą, iš ten jas panaudoja augalai. Organizmų veikla - skaidytojai vėl grąžina juos į dirvą. Dalis azoto ir fosforo junginių lietaus nuplauna į upes, o iš ten į jūras ir vandenynus ir juos naudoja dumbliai. Bet galų gale negyvų organinių medžiagų sudėtyje jie nusėda į dugną ir vėl įtraukiami į uolienų sudėtį.

X. Fosforo ciklas

Per pastaruosius 600 milijonų metų žiedų greitis ir pobūdis priartėjo prie šiuolaikinių. Biosfera funkcionuoja kaip gigantiška gerai koordinuota ekosistema, kurioje organizmai ne tik prisitaiko prie aplinkos, bet ir kuria bei palaiko Žemėje gyvybei palankias sąlygas.

XI. Išvesties įrašymas į užrašų knygelę

1. Biosfera yra energetiškai atvira sistema

2. Biosferoje medžiagos kaupiasi dėl augalų, galinčių paversti saulės šviesos energiją.

3. Medžiagų cirkuliacija yra būtina gyvybės egzistavimo Žemėje sąlyga.

4. Vykstant evoliucijai biosferoje, tarp organizmų nusistovėjo pusiausvyra.

Peržiūros klausimai:

1. Kokie biosferos organizmai dalyvauja medžiagų cikle?

2. Kas lemia biomasės kiekį biosferoje?

3. Kokį vaidmenį medžiagų cikle atlieka fotosintezė?

4. Koks yra anglies ciklo vaidmuo biosferoje?

5. Kokie organizmai dalyvauja azoto cikle?

Namų darbas: išmokite 76, 77 pastraipas.

Išankstinis mokymasis: rinkti medžiagą apie pagrindines mūsų laikų aplinkosaugos problemas.

1. G.I. Lerner Bendroji biologija: pasiruošimas egzaminui. Kontrolinis ir savarankiškas darbas - M .: Eksmo, 2007. - 240 p.
2. E.A. Drožėjų ekologija: vadovėlis. 2-asis leidimas rev. ir pridėkite. - M .: MGIU, 2000 - 96 p.
3. Interneto biblioteka: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Ekologijos svetainė: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Elektroninis žurnalas „Ekologija ir gyvenimas“ .: http://www.ecolife.ru/index.shtml

Medžiagų ciklas biosferoje – tai tam tikrų cheminių elementų „kelionė“ gyvų organizmų mitybos grandinėje Saulės energijos dėka. „Kelionės“ procese koks nors elementas dėl įvairių priežasčių iškrenta ir, kaip taisyklė, lieka žemėje. Jų vietą užima tie patys, kurie dažniausiai ateina iš atmosferos. Tai labiausiai supaprastintas aprašymas, kas yra gyvybės Žemės planetoje garantija. Jei dėl kokių nors priežasčių tokia kelionė nutrūks, tada viskas, kas gyva, nutrūks.

Norint trumpai apibūdinti medžiagų ciklą biosferoje, būtina nustatyti keletą atskaitos taškų. Pirma, iš daugiau nei devyniasdešimties gamtoje žinomų ir aptinkamų cheminių elementų gyviems organizmams reikia maždaug keturiasdešimties. Antra, šių medžiagų kiekis yra ribotas. Trečia, mes kalbame tik apie biosferą, tai yra apie gyvybę, kurioje yra žemės apvalkalas, taigi ir apie gyvų organizmų sąveiką. Ketvirta, energija, kuri prisideda prie cirkuliacijos, yra energija, gaunama iš saulės. Energija, susidaranti Žemės žarnyne dėl įvairių reakcijų, nagrinėjamame procese nedalyvauja. Ir paskutinis dalykas. Būtina aplenkti šios „kelionės“ pradžios tašką. Tai sąlyginė, nes apskritimui negali būti pabaigos ir pradžios, bet tai būtina norint iš kažkur pradėti apibūdinti procesą. Pradėkime nuo žemiausios trofinės grandinės grandies – nuo ​​skaidytojų ar kapų.

Vėžiagyviai, kirminai, lervos, mikroorganizmai, bakterijos ir kiti kapai, vartodami deguonį ir naudodami energiją, perdirba neorganinius cheminius elementus į organinę medžiagą, tinkamą gyviems organizmams maitinti ir tolesniam jos judėjimui mitybos grandine. Be to, šias, jau organines medžiagas, valgo vartotojai arba vartotojai, tarp kurių yra ne tik gyvūnai, paukščiai, žuvys ir panašiai, bet ir augalai. Pastarieji yra gamintojai arba gamintojai. Naudodamos šias maistines medžiagas ir energiją, jie gamina deguonį, kuris yra pagrindinis elementas, tinkamas kvėpuoti visai planetos gyvybei. Žūsta vartotojai, gamintojai ir net skaidytojai. Jų palaikai kartu su juose esančiomis organinėmis medžiagomis „krenta“ į kapų kasėjų žinią.

Ir vėl viskas kartojasi. Pavyzdžiui, visas biosferoje esantis deguonis savo apyvartą padaro per 2000 metų, o anglies dioksidas – per 300. Tokia cirkuliacija paprastai vadinama biogeocheminiu ciklu.

Kai kurios organinės medžiagos savo „kelionės“ metu reaguoja ir sąveikauja su kitomis medžiagomis. Dėl to susidaro mišiniai, kurių, kaip yra, negali apdoroti reduktoriai. Tokie mišiniai lieka „sandėliuoti“ žemėje. Ne visų organinių medžiagų, kurios patenka ant kapų kasėjų „stalo“, jie negali apdoroti. Ne visi gali pūti nuo bakterijų. Tokios nesupuvusios liekanos saugomos. Viskas, kas lieka saugykloje ar rezerve, pašalinama iš proceso ir nepatenka į biosferos medžiagų ciklą.

Taigi biosferoje medžiagų cirkuliaciją, kurios varomoji jėga yra gyvų organizmų veikla, galima suskirstyti į du komponentus. Vienas – rezervinis fondas – tai su gyvų organizmų veikla nesusijusios medžiagos dalis, kuri iki tam tikro laiko nedalyvauja apyvartoje. O antrasis – apyvartinis fondas. Tai tik nedidelė medžiagos dalis, kurią aktyviai naudoja gyvi organizmai.

Kokie yra pagrindinių cheminių elementų atomai, taip reikalingi gyvybei Žemėje? Tai yra: deguonis, anglis, azotas, fosforas ir kai kurie kiti. Iš junginių, pagrindinio grandinėje, galima vadinti vandenį.

Deguonis

Deguonies ciklas biosferoje turėtų prasidėti nuo fotosintezės proceso, dėl kurio jis atsirado prieš milijardus metų. Jį iš vandens molekulių išskiria augalai, veikiami saulės energijos. Deguonis susidaro ir viršutiniuose atmosferos sluoksniuose vykstant cheminėms reakcijoms vandens garuose, kur cheminiai junginiai skaidomi veikiant elektromagnetinei spinduliuotei. Tačiau tai yra nereikšmingas deguonies šaltinis. Svarbiausia yra fotosintezė. Deguonies taip pat yra vandenyje. Nors ten jo yra, 21 kartą mažiau nei atmosferoje.

Gautą deguonį gyvi organizmai naudoja kvėpavimui. Jis taip pat yra įvairių mineralinių druskų oksidatorius.

O žmogus yra deguonies vartotojas. Tačiau prasidėjus mokslo ir technologijų revoliucijai šis suvartojimas išaugo daug kartų, nes deguonis deginamas arba surišamas veikiant daugeliui pramonės pramonės šakų, transporto, tenkinant buitinius ir kitus žmogaus gyvenimo poreikius. Anksčiau atmosferoje buvęs vadinamasis keičiamasis deguonies fondas sudarė 5% viso jo tūrio, tai yra, fotosintezės procese buvo pagaminta tiek deguonies, kiek buvo sunaudota. Dabar ši apimtis katastrofiškai mažėja. Deguonis suvartojamas, taip sakant, iš avarinio tiekimo. Iš ten, kur nėra kam jo pridėti.

Šią problemą šiek tiek sušvelnina tai, kad dalis organinių atliekų nėra apdorojamos ir nepatenka į puvimo bakterijų įtaką, o lieka nuosėdinėse uolienose, sudarydamos durpes, anglis ir panašias fosilijas.

Jei fotosintezės rezultatas yra deguonis, tai jo žaliava yra anglis.

Azotas

Azoto ciklas biosferoje yra susijęs su tokių svarbių organinių junginių susidarymu kaip: baltymai, nukleino rūgštys, lipoproteinai, ATP, chlorofilas ir kt. Molekulinės formos azotas randamas atmosferoje. Kartu su gyvais organizmais tai sudaro tik apie 2% viso Žemėje esančio azoto. Tokia forma jį gali vartoti tik bakterijos ir melsvadumbliai. Likusioje augalų pasaulio dalyje molekulinės formos azotas negali būti maistas, bet gali būti perdirbamas tik neorganinių junginių pavidalu. Kai kurios tokių junginių rūšys susidaro per perkūniją ir su krituliais patenka į vandenį ir dirvą.

Aktyviausi azoto arba azoto fiksatorių „procesoriai“ yra mazginės bakterijos. Jie apsigyvena ankštinių augalų šaknų ląstelėse ir paverčia molekulinį azotą į augalams tinkamus junginius. Po to, kai jie miršta, dirvožemis taip pat praturtinamas azotu.

Puvimo bakterijos skaido azoto turinčius organinius junginius iki amoniako. Dalis jo patenka į atmosferą, o kitą kitų rūšių bakterijos oksiduoja iki nitritų ir nitratų. Jie, savo ruožtu, tiekiami kaip maistas augalams, o nitrifikuojančios bakterijos juos redukuoja iki oksidų ir molekulinio azoto. Kurie vėl patenka į atmosferą.

Taigi, matyti, kad azoto cikle pagrindinį vaidmenį atlieka įvairios bakterijos. Ir jei sunaikinsite bent 20 šių rūšių, gyvenimas planetoje sustos.

Ir vėl nusistovėjusią grandinę nutraukė žmogus. Siekdamas padidinti žemės ūkio augalų produktyvumą, jis pradėjo aktyviai naudoti azoto turinčias trąšas.

Anglies

Anglies ciklas biosferoje yra neatsiejamai susijęs su deguonies ir azoto ciklu.

Biosferoje anglies ciklas grindžiamas gyvybine žaliųjų augalų veikla ir jų gebėjimu anglies dioksidą paversti deguonimi, tai yra fotosinteze.

Anglis įvairiais būdais sąveikauja su kitais elementais ir yra beveik visose organinių junginių klasėse. Pavyzdžiui, tai yra anglies dioksido, metano dalis. Jis ištirpsta vandenyje, kur jo kiekis yra daug didesnis nei atmosferoje.

Nors anglis nepatenka į dešimtuką pagal gausumą, gyvuose organizmuose ji sudaro nuo 18 iki 45 % sausos masės.

Vandenynai tarnauja kaip anglies dioksido kiekio reguliatorius. Kai tik jo dalis ore pakyla, vanduo išsilygina sugerdamas anglies dioksidą. Kitas anglies vartotojas vandenyne yra jūrų organizmai, kurie ją naudoja kriauklėms kurti.

Anglies ciklas biosferoje pagrįstas anglies dioksido buvimu atmosferoje ir hidrosferoje, kuri yra tam tikras mainų fondas. Jį papildo gyvų organizmų kvėpavimas. Atmosferos papildyme anglies dioksidu dalyvauja ir bakterijos, grybai ir kiti mikroorganizmai, kurie dalyvauja skaidant dirvožemyje esančius organinius likučius.Anglis „užkonservuojama“ mineralizuotose, nesupuvusiose organinėse liekanose. Anglies ir rudųjų anglių, durpių, naftingųjų skalūnų ir panašiuose telkiniuose. Tačiau pagrindinis anglies rezervo fondas yra kalkakmenis ir dolomitas. Juose esanti anglis yra „saugiai paslėpta“ planetos gelmėse ir išsiskiria tik tektoninių poslinkių ir ugnikalnių dujų išmetimo metu išsiveržimų metu.

Dėl to, kad kvėpavimo procesas su anglies išsiskyrimu ir fotosintezės procesas su jos absorbcija labai greitai praeina per gyvus organizmus, cikle dalyvauja tik nedidelė dalis visos planetos anglies. Jeigu šis procesas būtų neabipusis, tai tik sušių augalai visą anglį sunaudotų 4-5 metus.

Šiuo metu dėl žmogaus veiklos augalų pasaulyje anglies dvideginio netrūksta. Jis papildomas iš karto ir vienu metu iš dviejų šaltinių. Deginant deguonį veikiant gamybos ir transporto pramonei, taip pat naudojant tuos „konservuotus maisto produktus“ šio tipo žmonių veiklai – anglis, durpės, skalūnai ir pan. Dėl to anglies dioksido kiekis atmosferoje padidėjo 25%.

Fosforas

Fosforo ciklas biosferoje yra neatsiejamai susijęs su tokių organinių medžiagų sinteze kaip: ATP, DNR, RNR ir kt.

Fosforo kiekis dirvožemyje ir vandenyje yra labai mažas. Pagrindinės jo atsargos yra tolimoje praeityje susidariusiose uolienose. Dylant šioms uolienoms, prasideda fosforo ciklas.

Fosforą augalai pasisavina tik fosforo rūgšties jonų pavidalu. Iš esmės tai yra kapų kasėjų atliekamų organinių likučių perdirbimo produktas. Bet jei dirvožemiuose yra padidėjęs šarminis ar rūgštinis faktorius, fosfatai juose praktiškai netirpsta.

Fosforas yra puiki maistinė medžiaga įvairių tipų bakterijoms. Ypač melsvadumbliai, kurie sparčiai vystosi esant padidėjusiam fosforo kiekiui.

Nepaisant to, didžioji dalis fosforo su upėmis ir kitais vandenimis nunešama į vandenyną. Ten jį aktyviai minta fitoplanktonas, o kartu su juo ir jūros paukščiai bei kitos gyvūnų rūšys. Vėliau fosforas patenka į vandenyno dugną ir sudaro nuosėdines uolienas. Tai yra, jis grįžta į žemę, tik po jūros vandens sluoksniu.

Kaip matote, fosforo ciklas yra specifinis. Sunku tai pavadinti grandine, nes ji nėra uždaryta.

Siera

Biosferoje sieros ciklas būtinas aminorūgščių susidarymui. Jis sukuria trimatę baltymų struktūrą. Tai apima bakterijas ir organizmus, kurie naudoja deguonį energijai sintetinti. Jie sierą oksiduoja iki sulfatų, o vienaląsčiai ikibranduoliniai gyvi organizmai sulfatus redukuoja iki vandenilio sulfido. Be jų, ištisos sieros bakterijų grupės oksiduoja sieros vandenilį iki sieros, o toliau į sulfatus. Augalai iš dirvožemio gali suvartoti tik sieros joną – SO 2- 4. Taigi vieni mikroorganizmai yra oksidatoriai, kiti – reduktoriai.

Sieros ir jos darinių kaupimosi biosferoje vietos yra vandenynas ir atmosfera. Siera patenka į atmosferą, kai iš vandens išsiskiria vandenilio sulfidas. Be to, siera į atmosferą patenka dioksido pavidalu, kai pramonėje ir buitinėms reikmėms deginamas degusis iškastinis kuras. Visų pirma anglis. Ten jis oksiduojasi ir, lietaus vandenyje pavirtęs į sieros rūgštį, kartu su ja krenta ant žemės. Rūgštūs lietūs savaime daro didelę žalą visai florai ir faunai, be to, su audros ir tirpsmo vandenimis jie patenka į upes. Upės neša sieros sulfato jonus į vandenyną.

Sieros taip pat yra uolienose sulfidų pavidalu, dujinėje - vandenilio sulfido ir sieros dioksido pavidalu. Jūrų dugne yra vietinės sieros telkinių. Bet visa tai yra „rezervas“.

Vanduo

Biosferoje nėra gausesnės medžiagos. Jo atsargos daugiausia yra sūriai karčios jūrų ir vandenynų vandenų formos - apie 97%. Likusi dalis yra gėlas vanduo, ledynai ir požeminis bei požeminis vanduo.

Vandens ciklas biosferoje tradiciškai prasideda jo išgaravimu nuo vandens telkinių paviršiaus ir augalų lapų ir siekia apie 500 000 kubinių metrų. km. Jis grįžta atgal kaip krituliai, kurie patenka arba tiesiai atgal į vandens telkinius, arba prasiskverbę per dirvožemį ir gruntinius vandenis.

Vandens vaidmuo biosferoje ir jo evoliucijos istorija yra tokia, kad visa gyvybė nuo pat jos atsiradimo buvo visiškai priklausoma nuo vandens. Biosferoje vanduo daug kartų pergyveno gyvų organizmų skilimo ir gimimo ciklus.

Vandens ciklas daugiausia vyksta fiziškai. Tačiau gyvūnų ir ypač augalų pasaulis čia vaidina svarbų vaidmenį. Vanduo iš medžių lapų paviršiaus plotų išgaruoja taip, kad, pavyzdžiui, hektaras miško per parą išgaruoja iki 50 tonų vandens.

Jei vandens garavimas nuo rezervuarų paviršių yra natūralus jo cirkuliacijai, tai žemynams su jų miško zonomis toks procesas yra vienintelis ir pagrindinis būdas jį išsaugoti. Čia cirkuliacija vyksta tarsi uždaru ciklu. Krituliai susidaro išgaruojant nuo dirvožemio ir augalų paviršių.

Fotosintezės procese augalai naudoja vandenilį, esantį vandens molekulėje, kad sukurtų naują organinį junginį ir išleistų deguonį. Ir, atvirkščiai, gyvų organizmų kvėpavimo procese vyksta oksidacijos procesas ir vėl susidaro vanduo.

Apibūdinant įvairių rūšių cheminių medžiagų apyvartą, susiduriame su aktyvesne žmogaus įtaka šiems procesams. Šiuo metu gamta dėl kelių milijardų dolerių vertės išgyvenimo istorijos susidoroja su sutrikusios pusiausvyros reguliavimu ir atkūrimu. Tačiau pirmieji „ligos“ simptomai jau yra. Ir tai yra „šiltnamio efektas“. Kai dvi energijos: saulės ir Žemės atspindimos, neapsaugo gyvų organizmų, o, priešingai, stiprina viena kitą. Dėl to pakyla aplinkos temperatūra. Kokios gali būti tokio padidėjimo pasekmės, be pagreitėjusio ledynų tirpimo, vandens išgaravimo nuo vandenyno, žemės ir augalų paviršių?

Vaizdo įrašas – medžiagų ciklas biosferoje

1 klausimas. Kokia yra pagrindinė biosferos funkcija?

Pagrindinė biosferos funkcija – užtikrinti cheminių elementų cirkuliaciją, kuri išreiškiama medžiagų cirkuliacija tarp atmosferos, dirvožemio, hidrosferos ir gyvų organizmų.

2 klausimas. Papasakokite apie vandens ciklą gamtoje.

Vanduo išgaruoja ir oro srovėmis nunešamas dideliais atstumais. Kritulių pavidalu nukritęs ant žemės paviršiaus, prisideda prie uolienų naikinimo, padaro jas prieinamas augalams ir mikroorganizmams, ardo viršutinį dirvožemio sluoksnį ir kartu su ištirpusiais cheminiais junginiais bei suspenduotomis organinėmis dalelėmis patenka į jūras ir vandenynus. Vandens cirkuliacija tarp vandenyno ir sausumos yra esminė grandis palaikant gyvybę Žemėje.

3 klausimas. Ar gyvi organizmai dalyvauja vandens cikle? Jei taip, papildykite 113 paveiksle pavaizduotą diagramą, nurodydami gyvų organizmų dalyvavimą cikle.

Augalai vandens cikle dalyvauja dviem būdais: išgauna jį iš dirvožemio ir išgarina į atmosferą; dalis vandens augalų ląstelėse suskaidoma vykstant fotosintezei. Šiuo atveju vandenilis fiksuojamas organinių junginių pavidalu, o deguonis patenka į atmosferą.

Gyvūnai vartoja vandenį, kad išlaikytų osmosinį ir druskų balansą organizme ir kartu su medžiagų apykaitos produktais išskiria jį į išorinę aplinką.

4 klausimas. Kokie organizmai sugeria anglies dvideginį iš atmosferos?

Fotosintezės procese žalieji augalai panaudoja vandenyje esančią anglies dvideginio ir vandenilio anglį organiniams junginiams sintetinti, o išlaisvintas deguonis patenka į atmosferą.

5 klausimas. Kaip surišta anglis grąžinama į atmosferą?

Įvairūs gyvūnai ir augalai kvėpuoja deguonimi, o galutinis kvėpavimo produktas – CO2 – išsiskiria į atmosferą.

6 klausimas. Nubraižykite azoto ciklo gamtoje schemą.

7 klausimas. Apsvarstykite ir pateikite pavyzdžių, rodančių, kad mikroorganizmai atlieka svarbų vaidmenį sieros cikle.

Giliai dirvožemyje ir jūrinėse nuosėdinėse uolienose randami sieros junginiai su metalais – sulfidais – mikroorganizmų paverčiami prieinama forma – sulfatais, kuriuos pasisavina augalai. Bakterijų pagalba atliekamos atskiros oksidacijos-redukcijos reakcijos. Giliai įsišakniję sulfatai redukuojami iki H2S, kuris pakyla ir yra oksiduojamas aerobinių bakterijų iki sulfatų. Gyvūnų ar augalų skerdenų irimas užtikrina sieros grįžimą į ciklą.

8 klausimas. Kiekvieno žmogaus racione turi būti žuvies patiekalų. Paaiškinkite, kodėl tai svarbu.

Kartu su sugauta žuvimi į sausumą grąžinama apie 60 tūkstančių tonų elementinio fosforo. 70% viso mūsų organizme esančio fosforo yra susikaupę kauluose ir dantyse. Kartu su kalciu jis formuoja teisingą kaulų struktūrą ir užtikrina jų mechaninį stiprumą. Idealus fosforo ir kalcio kiekio santykis laikomas nuo 1 iki 2 arba 3 su 4. O jei bus, tarkime, lygios dalys, tai kaulas, palaipsniui netekdamas kalcio, taps kietas, bet trapus, kaip stiklas, iš pirmo žvilgsnio gana kietas, nors tuo pačiu ir lengvai sulaužomas.

Fosforas yra pagrindinis energijos nešėjas, jis yra adenozino trifosfato (sutrumpintai ATP) dalis, kuris absorbuojamas į kraują ir tiekia energiją visoms ląstelėms, kurioms jos reikia.

9 klausimas. Klasėje aptarkite, kaip pasikeistų medžiagų apykaita gamtoje, jei planetoje išnyktų visi gyvi organizmai.

Medžiagų cirkuliacijoje dalyvauja visi gyvi organizmai, kai kurias medžiagas pasisavindami iš išorinės aplinkos, kitas išleisdami į ją. Taigi augalai suvartoja anglies dioksidą, vandenį ir mineralines druskas iš išorinės aplinkos ir išskiria į ją deguonį. Gyvūnai įkvepia augalų išskiriamą deguonį, o juos valgydami pasisavina iš vandens ir anglies dvideginio susintetintas organines medžiagas ir iš nesuvirškintos maisto dalies išskiria anglies dvideginį, vandenį bei medžiagas. Bakterijoms ir grybams skaidant negyvus augalus ir gyvūnus, susidaro papildomas anglies dvideginio kiekis, o organinės medžiagos virsta mineralinėmis medžiagomis, kurios patenka į dirvą ir vėl jas pasisavina augalai. Taigi pagrindinių cheminių elementų atomai nuolat migruoja iš vieno organizmo į kitą, iš dirvožemio, atmosferos ir hidrosferos į gyvus organizmus, o iš jų – į aplinką, taip papildydami negyvąją biosferos materiją. Šie procesai kartojami be galo daug kartų. Taigi, pavyzdžiui, visas atmosferos deguonis per gyvąją medžiagą praeina per 2 tūkstančius metų, visas anglies dioksidas – per 200–300 metų.

Nuolatinė cheminių elementų cirkuliacija biosferoje daugiau ar mažiau uždarais keliais vadinama biogeocheminiu ciklu. Tokios apyvartos poreikis kyla dėl riboto jų išteklių pasiūlos planetoje. Kad būtų užtikrinta gyvybės begalybė, cheminiai elementai turi judėti ratu. Išnykus gyviems organizmams, sutriktų medžiagų ir energijos cirkuliacija, o dėl to žūtų biosfera.

Biosfera yra mūsų planetos išorinis apvalkalas, joje, vienoje pagrindinių jos geosferų, vyksta svarbiausi procesai. Medžiagų cirkuliacija biosferoje daugelį amžių buvo ir tebėra mokslininkų dėmesio objektas. Medžiagų cirkuliacijos dėka susiformuoja pasaulinė cheminė apykaita visai gyvybei Žemėje, kuri palaiko kiekvienos rūšies gyvybinę veiklą, imant atskirai.

Greita naršymas per straipsnį

Du žiedai

Yra du pagrindiniai ciklai:

1. geologinis, dar vadinamas dideliu,
2. biologinis, jis mažas.

Geologija turi pasaulinę reikšmę, nes ji cirkuliuoja medžiagas tarp Žemės vandens išteklių ir planetos sausumos. Tai užtikrina pasaulinę vandens cirkuliaciją, kurią žino kiekvienas moksleivis: krituliai, garavimas, krituliai, tai yra tam tikras modelis.

Sistemą formuojantis veiksnys čia yra vanduo visose jo agregacijos būsenose. Visas šio veiksmo ciklas leidžia atlikti organizmų kilmę, jų vystymąsi, dauginimąsi ir evoliuciją. Didelio medžiagų apykaitos ciklo algoritmas, be žemės plotų prisotinimo drėgme, numato ir kitų gamtos reiškinių susidarymą: nuosėdinių uolienų, mineralų, magminių lavų ir mineralų susidarymą.

Biologinis ciklas yra nuolatinis medžiagų apykaita tarp gyvų organizmų ir natūralių komponentų komponentų. Tai vyksta taip: gyvi organizmai gauna energijos srautus, o tada, eidami organinių medžiagų skilimo procesui, energija vėl patenka į aplinkos elementus.

Organinių medžiagų ciklas yra tiesiogiai atsakingas už medžiagų apykaitą tarp floros, faunos, mikroorganizmų, dirvožemio uolienų ir kt. Biologinis ciklas užtikrinamas įvairiuose ekosistemos lygiuose, formuojant savotišką cheminių reakcijų ir įvairių energijos virsmų apyvartą biosferoje. Tokia schema buvo suformuota prieš daugelį tūkstantmečių ir visą tą laiką veikė tuo pačiu režimu.

Pagrindiniai elementai

Gamtoje yra daug cheminių elementų, tačiau jų, reikalingų gyvajai gamtai, nėra tiek daug. Yra keturi pagrindiniai elementai:

1. deguonis,
2. vandenilis,
3. anglis,
4. azoto.

Šių medžiagų kiekis gamtoje užima daugiau nei pusę viso biologinio medžiagų ciklo. Taip pat yra svarbių elementų, tačiau naudojami daug mažesniais kiekiais. Tai fosforas, siera, geležis ir kai kurie kiti.

Biogeocheminiai ciklai skirstomi į tokius du svarbius veiksmus, kaip saulės energijos gamyba, o žalieji augalai – chlorofilą. Tačiau cheminiai elementai turi neišvengiamų sąlyčio taškų su biogeocheminiais ir kartu papildo šią procedūrą.

Anglies

Šis cheminis elementas yra būtinas kiekvienos gyvos ląstelės, organizmo ar mikroorganizmo komponentas. Organinius anglies junginius galima drąsiai vadinti pagrindiniu gyvybės eigos ir vystymosi komponentu.

Gamtoje šios dujos randamos atmosferos sluoksniuose ir iš dalies hidrosferoje. Būtent iš jų anglis tiekiama visiems augalams, dumbliams ir kai kuriems mikroorganizmams.

Dujų išsiskyrimas vyksta gyvų organizmų kvėpavimo ir gyvybinės veiklos metu. Be to, anglies kiekis biosferoje pasipildo ir iš dirvožemio sluoksnių, dėl dujų apykaitos, kurią vykdo augalų šaknų sistemos, irimo liekanos bei kitos organizmų grupės.

Biosferos ir biologinės cirkuliacijos samprata neįsivaizduojama be anglies mainų. Žemėje yra daug šio cheminio elemento, jis randamas kai kuriose nuosėdinėse uolienose, negyvuose organizmuose ir fosilijose.

Anglies patekimas yra įmanomas iš požeminių kalkakmenio uolienų, kurios gali būti atskleistos kasybos arba atsitiktinės dirvožemio erozijos metu.

Anglies apykaita biosferoje vyksta kartotinio praėjimo per gyvų organizmų kvėpavimo sistemas ir kaupimosi abiotiniuose ekosistemos faktoriuose metodu.

Fosforas

Fosforas, kaip biosferos komponentas, gryna forma nėra toks vertingas kaip daugelis organinių junginių. Kai kurios iš jų yra gyvybiškai svarbios: pirmiausia tai yra DNR, RKH ir ATP ląstelės. Fosforo ciklo schema yra pagrįsta būtent ortofosforo junginiu, nes šio tipo medžiaga absorbuojama geriausiai.

Fosforo sukimasis biosferoje, grubiai tariant, susideda iš dviejų dalių:

1. vandens planetos dalis - nuo apdorojimo primityviu planktonu iki nusodinimo jūrinių žuvų skeletų pavidalu,
2. antžeminė aplinka – čia ji labiausiai susitelkusi dirvožemio elementų pavidalu.

Fosforas yra tokio garsaus mineralo kaip apatitas pagrindas. Kasyklų su fosforo turinčiais mineralais kūrimas yra labai populiarus, tačiau ši aplinkybė visai nepalaiko fosforo ciklo biosferoje, o, priešingai, išeikvoja jo atsargas.

Azotas

Cheminio elemento azoto planetoje yra nedaug. Apytikslis jo kiekis bet kuriuose gyvuose elementuose yra tik apie du procentus. Tačiau be jo gyvybė planetoje neįmanoma.

Tam tikros bakterijų rūšys atlieka lemiamą vaidmenį azoto cikle biosferoje. Didelis dalyvavimo laipsnis čia priskiriamas azotą fiksuojantiems ir amonifikuojantiems mikroorganizmams. Jų dalyvavimas šiame algoritme toks reikšmingas, kad jei kai kurie šių rūšių atstovai netaps, kils abejonių dėl gyvybės Žemėje tikimybės.

Esmė ta, kad šio elemento molekulinėje formoje, kaip atrodo atmosferos sluoksniuose, augalai negali pasisavinti. Dėl to, siekiant užtikrinti azoto cirkuliaciją biosferoje, jis turi būti perdirbamas į amoniaką arba amonią. Taigi azoto apdorojimo schema visiškai priklauso nuo bakterijų aktyvumo.

Anglies ciklo biosferoje schema taip pat vaidina svarbų vaidmenį azoto cikle ekosistemoje – abu šie ciklai yra glaudžiai susiję.

Šiuolaikiniai trąšų gamybos procesai ir kiti pramoniniai veiksniai daro didžiulę įtaką atmosferos azoto kiekiui – kai kuriose srityse jo kiekis daug kartų viršijamas.

Deguonis

Biosferoje vyksta nuolatinė medžiagų cirkuliacija ir energijos transformacija iš vienos rūšies į kitą. Svarbiausias ciklas šiuo atžvilgiu yra fotosintezės funkcija. Būtent fotosintezė aprūpina oro erdvę laisvu deguonimi, galinčiu ozonuoti tam tikrus atmosferos sluoksnius.

Deguonis taip pat išsiskiria iš vandens molekulių vandens ciklo metu biosferoje. Tačiau šis abiotinis šio elemento buvimo veiksnys yra nereikšmingas, palyginti su augalų pagamintu kiekiu.

Deguonies ciklas biosferoje yra ilgas, bet labai intensyvus procesas. Jei paimtume visą šio cheminio elemento tūrį atmosferoje, tai visas jo ciklas nuo organinių medžiagų skilimo iki augalo išsiskyrimo fotosintezės metu trunka apie du tūkstančius metų! Šis ciklas neturi pertrūkių, jis vyksta kasdien, kasmet, daugelį tūkstantmečių.

Šiais laikais medžiagų apykaitos procese dėl pramoninių išmetamųjų teršalų, transporto išmetamųjų dujų ir kitų atmosferą teršiančių veiksnių susijungia nemažas kiekis laisvojo deguonies.

Vanduo

Biosferos ir biologinės cirkuliacijos samprata sunkiai įsivaizduojama be tokio svarbaus cheminio junginio kaip vanduo. Turbūt nereikia aiškinti kodėl. Vandens cirkuliacijos schema yra visur: visi gyvi organizmai yra trys ketvirtadaliai vandens. Augalams jo reikia fotosintezei, todėl išsiskiria deguonis. Kvėpuojant taip pat susidaro vanduo. Jei trumpai įvertintume visą mūsų planetos gyvavimo ir vystymosi istoriją, tai visas vandens ciklas biosferoje nuo skilimo iki neoplazmos buvo praėjęs tūkstančius kartų.

Kadangi biosferoje vyksta nuolatinė medžiagų cirkuliacija ir energijos transformacija iš vienos į kitą, tai vandens transformacija yra neatsiejamai susijusi su beveik visais kitais gamtos ciklais ir posūkiais.

Siera

Siera, kaip cheminis elementas, vaidina svarbų vaidmenį kuriant teisingą baltymo molekulės struktūrą. Sieros ciklas vyksta dėl daugelio rūšių pirmuonių, tiksliau, bakterijų. Aerobinės bakterijos oksiduoja sierą organinėje medžiagoje iki sulfatų, o tada kitų tipų bakterijos užbaigia oksidacijos procesą iki elementinės sieros. Supaprastinta schema, kuria galima apibūdinti sieros ciklą biosferoje, atrodo kaip nuolatiniai oksidacijos ir redukcijos procesai.

Medžiagų cirkuliacijos procese biosferoje Pasaulio vandenyne kaupiasi sieros likučiai. Šio cheminio elemento šaltiniai yra upių nuotėkiai, pernešantys sierą vandens srovėmis iš dirvožemio ir kalnų šlaitų. Iš upių ir požeminių vandenų išleidžiama sieros vandenilio pavidalu, siera iš dalies patenka į atmosferą ir iš ten, įtraukta į medžiagų ciklą, grįžta kaip lietaus vandens dalis.

Sieros sulfatai, kai kurios degiųjų atliekų rūšys ir panašios emisijos neišvengiamai padidina sieros dioksido kiekį atmosferoje. To pasekmės skaudžios: rūgštus lietus, kvėpavimo takų ligos, augmenijos naikinimas ir kt. Sieros transformacija, iš pradžių skirta normaliam ekosistemos funkcionavimui, dabar virsta gyvų organizmų naikinimo ginklu.

Geležis

Gryna geležis gamtoje yra labai reta. Iš esmės, pavyzdžiui, jį galima rasti meteoritų liekanose. Pats savaime šis metalas yra minkštas ir kalus, tačiau atvirame ore akimirksniu reaguoja su deguonimi ir susidaro oksidai bei oksidai. Todėl pagrindinė geležies turinčių medžiagų rūšis yra geležies rūda.

Yra žinoma, kad medžiagų apykaita biosferoje vyksta įvairių junginių pavidalu, tarp jų ir geležis gamtoje turi aktyvų cirkuliacijos ciklą. Į dirvožemio sluoksnius arba Pasaulio vandenyną geležis patenka iš uolienų arba kartu su vulkaniniais pelenais.

Gyvojoje gamtoje geležis vaidina svarbų vaidmenį, be jos nevyksta fotosintezės procesas, nesusidaro chlorofilas. Gyvuose organizmuose geležis naudojama hemoglobinui susidaryti. Atlikęs savo ciklą, jis patenka į dirvą organinių likučių pavidalu.

Biosferoje taip pat vyksta jūrinis geležies ciklas. Jo pagrindinis principas yra panašus į žemės. Kai kurios organizmų rūšys oksiduoja geležį; čia sunaudojama energija, o pasibaigus gyvavimo ciklui metalas nusėda vandens gelmėse rūdos pavidalu.

Bakterijos, organizmai, dalyvaujantys natūraliuose ekosistemos ciklus

Medžiagų ir energijos cirkuliacija biosferoje yra nenutrūkstamas procesas, užtikrinantis gyvybę Žemėje savo nenutrūkstamu darbu. Šio ciklo pagrindai yra žinomi net moksleiviams: augalai, mintantys anglies dvideginiu, išskiria deguonį, gyvūnai ir žmonės įkvepia deguonį, todėl anglies dioksidas yra kvėpavimo proceso perdirbimo produktas. Bakterijų ir grybų darbas – apdoroti gyvų organizmų liekanas, paverčiant jas iš organinių medžiagų į mineralines medžiagas, kurias galiausiai pasisavina augalai.

Kokia yra medžiagų biologinės cirkuliacijos funkcija? Atsakymas paprastas: kadangi cheminių elementų ir mineralų pasiūla planetoje, nors ir didžiulė, vis dar ribota. Kaip tik reikalingas cikliškas visų svarbių biosferos komponentų transformacijų ir apyvartos procesas. Biosferos ir biologinės apykaitos samprata nusako amžiną gyvybės procesų Žemėje trukmę.

Reikėtų pažymėti, kad mikroorganizmai šiuo klausimu atlieka labai svarbų vaidmenį. Pavyzdžiui, fosforo ciklas neįmanomas be nitrifikuojančių bakterijų, geležies oksidaciniai procesai neveikia be geležies bakterijų. Svarbų vaidmenį natūralioje azoto apyvartoje atlieka mazginės bakterijos – be jų toks ciklas tiesiog sustotų. Medžiagų cikle biosferoje pelėsiai yra savotiški tvarkdariai, skaidantys organines liekanas į mineralines sudedamąsias dalis.

Kiekviena planetoje gyvenančių organizmų klasė atlieka svarbų vaidmenį apdorojant tam tikrus cheminius elementus, prisideda prie biosferos ir biologinės cirkuliacijos sampratos. Primityviausias gyvūnų pasaulio hierarchijos pavyzdys yra maisto grandinė, tačiau gyvi organizmai atlieka daug daugiau funkcijų, o rezultatas yra globalesnis.

Kiekvienas organizmas iš tikrųjų yra biosistemos komponentas. Tam, kad medžiagų cirkuliacija biosferoje veiktų cikliškai ir teisingai, svarbu išlaikyti pusiausvyrą tarp į biosferą patenkančių medžiagų ir mikroorganizmų galimo apdoroti kiekio. Deja, su kiekvienu tolesniu cirkuliacijos ciklu gamtoje šis procesas vis labiau sutrinka dėl žmogaus įsikišimo. Aplinkosaugos problemos tampa globaliomis ekosistemos problemomis ir jų sprendimo būdai yra finansiškai brangūs, net brangesni, jei vertinsime iš natūralių gamtos procesų eigos pusės.