• Innledende leksjon er gratis;
• Et stort antall erfarne lærere (innfødte og russisktalende);
• Kursene er IKKE for en bestemt periode (måned, seks måneder, et år), men for et bestemt antall klasser (5, 10, 20, 50);
• Mer enn 10 000 fornøyde kunder.
• Kostnaden for en leksjon med en russisktalende lærer - fra 600 rubler, med en morsmål - fra 1500 rubler

Syklusen av stoffer i biosfæren

Grunnlaget for selvvedlikehold av livet på jorden er biogeokjemiske sykluser... Alle kjemiske elementer som brukes i prosessene med vital aktivitet av organismer, gjør konstante bevegelser, går fra levende kropper til forbindelser av livløs natur og omvendt. Muligheten for flere bruk av de samme atomene gjør livet på jorden praktisk talt evig, forutsatt en konstant strøm av den nødvendige mengden energi.

Typer sirkulasjon av stoffer. Jordens biosfære er preget på en viss måte av den rådende syklusen av stoffer og strømningen av energi. Stoffers syklus – multippel deltakelse av stoffer i prosessene som skjer i atmosfæren, hydrosfæren og litosfæren, inkludert i de lagene som er en del av jordens biosfære. Sirkulasjonen av stoffer utføres med en kontinuerlig strøm (strøm) av den ytre energien til solen og den indre energien til jorden.

Avhengig av drivkraften, med en viss grad av konvensjon, innenfor stoffets syklus, kan man skille geologiske, biologiske og menneskeskapte sykluser. Før menneskets fremvekst på jorden ble bare de to første utført.

Geologisk sirkulasjon (stor sirkulasjon av stoffer i naturen) – sirkulasjon av stoffer, hvis drivkraft er eksogene og endogene geologiske prosesser.

Endogene prosesser(prosesser med intern dynamikk) skjer under påvirkning av jordens indre energi. Dette er energien som frigjøres som et resultat av radioaktivt forfall, kjemiske reaksjoner av mineraldannelse, krystallisering av bergarter, etc. Endogene prosesser inkluderer: tektoniske bevegelser, jordskjelv, magmatisme, metamorfose. Eksogene prosesser(prosesser med ytre dynamikk) fortsetter under påvirkning av solens ytre energi. Eksogene prosesser inkluderer forvitring av bergarter og mineraler, fjerning av ødeleggelsesprodukter fra enkelte deler av jordskorpen og overføring av dem til nye områder, avsetning og akkumulering av ødeleggelsesprodukter med dannelse av sedimentære bergarter. Eksogene prosesser inkluderer den geologiske aktiviteten til atmosfæren, hydrosfæren (elver, midlertidige bekker, grunnvann, hav og hav, innsjøer og sumper, is), samt levende organismer og mennesker.

De største landformene (kontinenter og oseaniske forsenkninger) og store former (fjell og sletter) ble dannet på grunn av endogene prosesser, og mellomstore og små landformer (elvedaler, åser, raviner, sanddyner, etc.), lagt over større former, - pga. til eksogene prosesser. Dermed er endogene og eksogene prosesser motsatte i deres handling. Førstnevnte fører til dannelsen av store relieffformer, sistnevnte til utjevning.

Som et resultat av forvitring omdannes magmatiske bergarter til sedimentære bergarter. I de mobile sonene i jordskorpen synker de dypt ned i jorden. Der, under påvirkning av høye temperaturer og trykk, omsmelter de og danner magma, som stiger til overflaten og størkner, danner magmatiske bergarter.

Dermed fortsetter den geologiske sirkulasjonen av stoffer uten deltakelse av levende organismer og realiserer omfordelingen av materie mellom biosfæren og dypere lag av jorden.

Biologisk (biogeokjemisk) syklus (liten syklus av stoffer i biosfæren) – sirkulasjonen av stoffer, hvis drivkraft er aktiviteten til levende organismer. I motsetning til den store geologiske, skjer liten biogeokjemisk sirkulasjon av stoffer i biosfæren. Hovedkilden til energi for syklusen er solstråling, som gir opphav til fotosyntese. I økosystemet syntetiseres organiske stoffer av autotrofer fra uorganiske stoffer. De blir deretter konsumert av heterotrofer. Som et resultat av frigjøring i prosessen med vital aktivitet eller etter død av organismer (både autotrofer og heterotrofer), gjennomgår organiske stoffer mineralisering, det vil si transformasjon til uorganiske stoffer. Disse uorganiske stoffene kan brukes igjen for syntese av organiske stoffer ved hjelp av autotrofer.

I biogeokjemiske sykluser bør to deler skilles:

1) reservefond - det er en del av et stoff som ikke er assosiert med levende organismer;

2) byttefond - en mye mindre del av stoffet, som er forbundet med direkte utveksling mellom organismer og deres nærmiljø. Avhengig av plasseringen av reservefondet, kan biogeokjemiske sykluser deles inn i to typer:

1) Gyrer av gasstype med et reservefond av stoffer i atmosfæren og hydrosfæren (sykluser av karbon, oksygen, nitrogen).

2) Sedimentære gyres med et reservefond i jordskorpen (sykluser av fosfor, kalsium, jern osv.).

Gass-type sykluser er mer perfekte, siden de har et stort byttefond, noe som betyr at de er i stand til rask selvregulering. Syklusene til den sedimentære typen er mindre perfekte, de er mer inerte, siden hoveddelen av stoffet er inneholdt i reservefondet til jordskorpen i en form "utilgjengelig" for levende organismer. Slike sykluser blir lett forstyrret av ulike påvirkninger, og en del av det utvekslede materialet forlater syklusen. Den kan bare vende tilbake til sirkulasjonen som et resultat av geologiske prosesser eller ved utvinning med levende stoffer. Det er imidlertid mye vanskeligere å trekke ut de stoffene som er nødvendige for levende organismer fra jordskorpen enn fra atmosfæren.

Intensiteten til den biologiske syklusen bestemmes først og fremst av omgivelsestemperaturen og vannmengden. For eksempel er den biologiske syklusen mer intensiv i tropiske regnskoger enn i tundraen.

Med menneskets tilkomst oppsto en menneskeskapt sirkulasjon, eller metabolisme, av stoffer. Antropogen sirkulasjon (utveksling) – sirkulasjon (metabolisme) av stoffer, hvis drivkraft er menneskelig aktivitet. Det kan deles inn i to komponenter: biologiske, assosiert med funksjonen til en person som en levende organisme, og teknisk, knyttet til menneskers økonomiske aktiviteter (teknologisk sirkulasjon).

De geologiske og biologiske syklusene er stort sett lukkede, noe som ikke kan sies om den menneskeskapte syklusen. Derfor snakker de ofte ikke om antropogen sirkulasjon, men om menneskeskapt metabolisme. Åpenheten i den menneskeskapte sirkulasjonen av stoffer fører til uttømming av naturressurser og forurensning av naturmiljøet - hovedårsakene til alle menneskehetens miljøproblemer.

Sykluser av grunnleggende næringsstoffer og elementer. La oss vurdere syklusene til stoffer og elementer som er mest betydningsfulle for levende organismer. Vannkretsløpet tilhører de store geologiske, og kretsløpene til biogene grunnstoffer (karbon, oksygen, nitrogen, fosfor, svovel og andre biogene grunnstoffer) til de små biogeokjemiske.

Vannets kretsløp mellom land og hav gjennom atmosfæren tilhører det store geologiske kretsløpet. Vann fordamper fra overflaten av verdenshavet og blir enten transportert til land, hvor det faller i form av nedbør, som igjen går tilbake til havet i form av overflate- og underjordisk avrenning, eller faller i form av nedbør på overflaten. av havet. Mer enn 500 tusen km3 vann deltar årlig i vannets syklus på jorden. Vannsyklusen som helhet spiller en stor rolle i dannelsen av naturlige forhold på planeten vår. Tatt i betraktning plantenes transpirasjon av vann og dets absorpsjon i den biogeokjemiske syklusen, går hele vannforsyningen på jorden i oppløsning og gjenoppretter seg i løpet av 2 millioner år.

Karbonkretsløpet. Produsenter fanger karbondioksid fra atmosfæren og omdanner det til organisk materiale, forbrukere absorberer karbon i form av organisk materiale med kroppene til produsenter og forbrukere av lavere ordre, reduksjonsmidler mineraliserer organisk materiale og returnerer karbon til atmosfæren i form av karbondioksid . I havene blir karbonkretsløpet komplisert av at noe av karbonet som finnes i døde organismer synker til bunnen og samler seg i sedimentære bergarter. Denne delen av karbon er ekskludert fra den biologiske syklusen og går inn i den geologiske syklusen av stoffer.

Skoger er hovedreservoaret av biologisk bundet karbon; de inneholder opptil 500 milliarder tonn av dette elementet, som er 2/3 av dets tilførsel i atmosfæren. Menneskelig inngripen i karbonkretsløpet (forbrenning av kull, olje, gass, avfukting) fører til en økning i innholdet av CO2 i atmosfæren og utvikling av drivhuseffekten.

Hastigheten i CO2-syklusen, det vil si tiden det tar før all karbondioksid i atmosfæren passerer gjennom levende stoff, er omtrent 300 år.

Oksygen syklus. Hovedsakelig skjer sirkulasjonen av oksygen mellom atmosfæren og levende organismer. I utgangspunktet kommer fritt oksygen (0 ^) inn i atmosfæren som et resultat av fotosyntese av grønne planter, og forbrukes i prosessen med respirasjon av dyr, planter og mikroorganismer og under mineralisering av organiske rester. En liten mengde oksygen dannes fra vann og ozon når de utsettes for ultrafiolett stråling. En stor mengde oksygen forbrukes til oksidative prosesser i jordskorpen, under vulkanutbrudd osv. Hoveddelen av oksygen produseres av landplanter - nesten 3/4, resten - av fotosyntetiske organismer i verdenshavet. Syklushastigheten er omtrent 2 tusen år.

Det er fastslått at 23% av oksygen, som dannes i prosessen med fotosyntese, forbrukes årlig til industrielle og huslige behov, og dette tallet vokser stadig.

Nitrogenkretsløpet. Tilførselen av nitrogen (N2) i atmosfæren er enorm (78 % av volumet). Planter kan imidlertid ikke ta opp fritt nitrogen, men kun i bundet form, hovedsakelig i form av NH4 + eller NO3–. Fritt nitrogen fra atmosfæren bindes av nitrogenfikserende bakterier og omdannes til former som er tilgjengelige for planter. I planter er nitrogen fiksert i organisk materiale (i proteiner, nukleinsyrer osv.) og overføres langs næringskjedene. Etter døden til levende organismer mineraliserer nedbrytere organiske stoffer og omdanner dem til ammoniumforbindelser, nitrater, nitritter, samt fritt nitrogen, som returneres til atmosfæren.

Nitrater og nitritt er svært løselige i vann og kan migrere til grunnvann og planter og føres langs næringskjeden. Hvis antallet er for stort, noe som ofte observeres ved feil bruk av nitrogengjødsel, blir vann og mat forurenset og forårsaker menneskelige sykdommer.

Fosforsyklusen. Hovedtyngden av fosfor finnes i bergarter dannet i tidligere geologiske tidsepoker. Fosfor inngår i den biogeokjemiske sirkulasjonen som følge av forvitring av bergarter. I terrestriske økosystemer trekker planter ut fosfor fra jorda (hovedsakelig i form av PO43–) og inkluderer det i organiske forbindelser (proteiner, nukleinsyrer, fosfolipider, etc.) eller etterlater det i uorganisk form. Deretter overføres fosforet gjennom matkretsene. Etter død av levende organismer og med deres utskillelse, går fosfor tilbake til jorda.

Ved feil bruk av fosforgjødsel, vann- og vinderosjon av jord, fjernes store mengder fosfor fra jorda. På den ene siden fører dette til overforbruk av fosforgjødsel og utarming av reserver av fosforholdige malmer (fosforitter, apatitter, etc.). På den annen side fører tilstrømning av store mengder biogene elementer som fosfor, nitrogen, svovel osv. fra jorda til vannforekomster den raske utviklingen av cyanobakterier og andre vannplanter (vann "blomstrer") og eutrofiering reservoarer. Men mesteparten av fosforet føres bort til havet.

I akvatiske økosystemer assimileres fosfor av planteplankton og overføres langs trofiskkjeden opp til sjøfugler. Ekskrementen deres ender enten umiddelbart tilbake i havet, eller samler seg først på kysten, og blir deretter fortsatt skylt ut i havet. Fra døende marine dyr, spesielt fisk, kommer fosfor igjen inn i havet og inn i sirkulasjonen, men noen av fiskeskjelettene når store dyp, og fosforet i dem kommer igjen inn i sedimentære bergarter, det vil si at det blir slått av fra det biogeokjemiske sirkulasjon.

Svovelsyklusen. Hovedreservefondet for svovel finnes i sedimenter og jord, men i motsetning til fosfor er det et reservefond i atmosfæren. Hovedrollen i involveringen av svovel i den biogeokjemiske syklusen tilhører mikroorganismer. Noen av dem er reduksjonsmidler, andre er oksidasjonsmidler.

I bergarter finnes svovel i form av sulfider (FeS2, etc.), i løsninger - i form av et ion (SO42–), i gassfasen i form av hydrogensulfid (H2S) eller svoveldioksid (SO2). ). I noen organismer samler svovel seg i sin rene form, og når de dør, dannes det avleiringer av naturlig svovel på bunnen av havet.

I terrestriske økosystemer kommer svovel inn i planter fra jorda hovedsakelig i form av sulfater. I levende organismer er svovel inneholdt i proteiner, i form av ioner, etc. Etter døden til levende organismer reduseres en del av svovelet i jorda av mikroorganismer til Н2S, den andre delen oksideres til sulfater og går inn i syklusen igjen. Det dannede hydrogensulfidet slipper ut i atmosfæren, oksiderer der og går tilbake til jorda med nedbør.

Menneskelig forbrenning av fossilt brensel (spesielt kull), samt utslipp fra kjemisk industri, fører til akkumulering av svoveldioksid (SO2) i atmosfæren, som reagerer med vanndamp og faller til bakken i form av sur nedbør.

Biogeokjemiske sykluser er ikke så storskala som geologiske og er betydelig påvirket av mennesker. Økonomisk aktivitet bryter deres isolasjon, de blir asykliske.

Tilbake fremover

Merk følgende! Lysbildeforhåndsvisninger er kun til informasjonsformål og representerer kanskje ikke alle presentasjonsalternativene. Hvis du er interessert i dette arbeidet, last ned fullversjonen.

Hensikten med leksjonen:å gi konseptet om sirkulasjon av stoffer, forholdet mellom stoffer i biosfæren, samsvar med de ensartede naturlovene.

Leksjonens mål:

1. Utvide kunnskap om stoffers kretsløp.
2. Vis bevegelsen av stoffer i biosfæren.
3. Vis hvilken rolle sirkulasjonen av stoffer spiller i biosfæren.

Utstyr: tabeller "Biosfærens grenser og tettheten av liv i den", et diagram over syklusen av stoffer, en PC, en projektor, en presentasjon.

Timeplan.

I. Uttalelse av det problematiske spørsmålet.

II. Kunnskapssjekk.

III. Nytt materiale.

3.1. Problematisk spørsmål.

3.2. Definisjon av biosfæren i henhold til V.I. Vernadsky.

3.3. Kjennetegn ved biosfæren.

3.4. Lysbilde 4. Levende organismers rolle i biosfæren.

3.5. Syklusen av stoffer i økosystemet.

IV. Lysbilde 8. Arbeidet med ordningen er involvert i en syklus.

V. Lysbilde 9. Arbeide med vannsyklusdiagrammet.

Vi. Lysbilde 10. Arbeid med oksygensyklusen.

Vii. Lysbilde 12. Arbeid med karbonsyklusdiagrammet.

VIII. Lysbilde 13. Nitrogenkretsløpet.

IX. Lysbilde 14. Svovelsyklusen.

H. Lysbilde 15. Fosforsyklusen.

XI. Opptak av utdata om emnet for leksjonen.

I løpet av timene

I. Organisatorisk øyeblikk. Klassens humør for jobb.

II. Kunnskapssjekk.

Utførelse av en test etter opsjoner. Testene skrives ut.

valg 1

1. Den mest konstante faktoren som påvirker atmosfæren er:

a) trykk b) transparens c) gasssammensetning d) dens temperatur

2. Funksjonene til biosfæren, på grunn av prosessene med fotosyntese, inkluderer:

a) gass b) redoks c) konsentrasjon

d) alle de listede funksjonene e) gass og redoks

3. Alt oksygen i atmosfæren dannes på grunn av aktiviteten:

a) cyanobakterier av blågrønne alger b) heterotrofe organismer c) koloniale protozoer c) autotrofe organismer

4. I transformasjonen av biosfæren spilles hovedrollen av:

a) levende organismer b) biorytmer

c) sirkulasjon av mineralske stoffer c) selvreguleringsprosesser.

Alternativ 2

1. Livet kan oppdages:

a) ethvert punkt i biosfæren

b) Ethvert punkt på jorden

c) ethvert punkt i biosfæren

d) ethvert punkt i biosfæren, unntatt Antarktis og Arktis

e) bare geologisk utvikling skjer i biosfæren

2. Tilstrømningen av energi til biosfæren fra utsiden er nødvendig fordi:

a) karbohydrater dannet i planten tjener som en energikilde for andre organismer

b) oksidative prosesser forekommer i organismer

c) organismer ødelegger restene av biomasse

d) ingen arter av organismer skaper energireserver

3. Velg de viktigste miljøfaktorene som påvirker velstanden til organismer i havet:

a) vanntilgjengelighet b) nedbør

c) mediets gjennomsiktighet d) mediets pH

e) saltholdighet i vannet f) vannfordampningshastighet

g) konsentrasjon av karbondioksid

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

a) klasser og inndelinger av planter b) populasjoner

c) biogeocenoser d) klasser og typer.

III. Nytt materiale.

3.1. Problematisk spørsmål

Husk loven om bevaring av stoffer fra kjemi. Hvordan kan denne loven relateres til biosfæren?

3.2. Definisjon av biosfæren

Biosfæren, ifølge V.I. Vernadsky, er det generelle planetariske skallet, det området av jorden der liv eksisterer eller eksisterte og som er eller har vært utsatt for det. Biosfæren dekker hele overflaten av land, hav og hav, så vel som den delen av jordens indre hvor bergarter skapt av aktiviteten til levende organismer befinner seg.

V. I. Vernadsky
(1863-1945)

Fremragende russisk vitenskapsmann
Akademiker, grunnlegger av vitenskapen om geokjemi
Laget læren om jordens biosfære.

3.3. Kjennetegn ved biosfæren

Biosfære dekker hele overflaten av land, hav og hav, så vel som den delen av jordens indre hvor bergartene skapt av aktiviteten til levende organismer befinner seg. I atmosfæren bestemmes livets øvre grenser ozonskjerm - et tynt lag med ozongass i en høyde på 16–20 km. Det blokkerer solens skadelige ultrafiolette stråler. Havet er fullt av liv som helhet, til bunnen av de dypeste forsenkningene på 10-11 km. I dypet av den faste delen av jorden trenger aktivt liv inn på steder opptil 3 km (bakterier i oljefelt). Resultatene av den vitale aktiviteten til organismer i form av sedimentære bergarter kan spores enda dypere.

Reproduksjon, vekst, metabolisme og aktivitet av levende organismer har fullstendig transformert denne delen av planeten vår over milliarder av år.

Hele massen av organismer av alle typer V.I. Vernadsky navngitt levende materie Jord.

Den kjemiske sammensetningen av levende stoffer inkluderer de samme atomene som utgjør den livløse naturen, men i et annet forhold. I løpet av metabolismen omfordeler levende ting konstant kjemiske elementer i naturen. Dermed er kjemien i biosfæren i endring.

I OG. Vernadsky skrev at det ikke er noen kjemisk kraft på jordens overflate som er mer permanent virkende, og derfor kraftigere i sine konsekvenser, enn levende organismer sett under ett. I løpet av milliarder av år har fotosyntetiske organismer (fig. 1) knyttet sammen og omgjort til kjemisk arbeid en enorm mengde solenergi. En del av reservene i løpet av geologisk historie har akkumulert i form av forekomster av kull og andre fossile organiske stoffer - olje, torv, etc.

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

Lysbilde 4.

3.4. Rollen til levende organismer i biosfæren

Levende organismer skaper i biosfæren syklusene til de viktigste næringsstoffer, som vekselvis går fra levende stoff til uorganisk stoff. Disse syklusene er delt inn i to hovedgrupper: gasssykluser og sedimentære sykluser. I det første tilfellet er hovedleverandøren av elementer atmosfæren (karbon, oksygen, nitrogen), i det andre sedimentære bergarter (fosfor, svovel, etc.).

Takket være levende vesener har mange steiner oppstått på jorden. Organismer har evnen til selektivt å absorbere og akkumulere individuelle elementer i seg selv i mye større mengder enn de er i miljøet.

Å lage en gigant biologisk sirkulasjon i biosfæren opprettholder livet stabile forhold for sin eksistens og eksistensen av en person i den.

Levende organismer spiller en viktig rolle i ødeleggelsen og forvitringen av steiner på land. De er de viktigste ødeleggerne av dødt organisk materiale.

V. V. Dokuchaev
(1846 - 1903)
Grunnleggeren av moderne jordvitenskap,
basert på ideen om et dypt forhold mellom livlig og livløs natur

I løpet av eksistensperioden har livet forvandlet jordens atmosfære, sammensetningen av havvannet, skapt en ozonskjerm, jordsmonn og mange bergarter. Forholdene for forvitring av bergarter har endret seg, mikroklimaet skapt av vegetasjon begynte å spille en viktig rolle, og klimaet på jorden har også endret seg.

3.5. Syklusen av stoffer i økosystemet

IV. Arbeidet med ordningen inngår i et kretsløp

I hvert økosystem oppstår en syklus av materie som et resultat av det økofysiologiske forholdet mellom autotrofer og heterotrofer.

Karbon, hydrogen, nitrogen, svovel, fosfor og rundt 30 andre enkle stoffer som er nødvendige for å skape celleliv, omdannes kontinuerlig til organiske stoffer (glysider, lipider, aminosyrer ...) eller absorberes i form av uorganiske ioner av autotrofe organismer, deretter. brukt av heterotrofe, og deretter - mikroorganismer-destruktorer. Sistnevnte bryter ned avfall, animalske og planterester til løselige mineralske elementer eller gassformige forbindelser, som føres tilbake til jord, vann og atmosfære.

V. Arbeide med vannsyklusdiagrammet

Ris. 6. Vannets kretsløp i biosfæren

Vi. Arbeid med oksygensyklusen

Lysbilde 10

Oksygen syklus.

Syklusen av oksygen på jorden tar ca. 2000 år, vannsyklus - ca. 2 millioner år (fig. 6). Dette betyr at atomene til disse stoffene i jordens historie gjentatte ganger har gått gjennom levende stoffer, etter å ha besøkt kroppene til eldgamle bakterier, alger, bregner, dinosaurer og mammuter.

Biosfæren gikk gjennom en lang utviklingsperiode, der livet endret form, spredte seg fra vann til land, endret syklussystemet. Oksygeninnholdet i atmosfæren økte gradvis (se fig. 2).

I løpet av de siste 600 millioner årene har hastigheten og naturen til gyrene nærmet seg moderne. Biosfæren fungerer som et gigantisk godt koordinert økosystem, der organismer ikke bare tilpasser seg miljøet, men også skaper og opprettholder forhold på jorden som er gunstige for liv

Vii. Arbeid med karbonkretsløpet

Spørsmål til studenter:

1. Husker du hvilken rolle fotosyntesen har i naturen?

2. Hvilke forhold er nødvendige for fotosyntese?

Karbonkretsløpet(fig. 4). Dens kilde for fotosyntese fungerer som karbondioksid (karbondioksid) i atmosfæren eller oppløst i vann. Karbon bundet i bergarter er involvert i syklusen mye saktere. Som en del av de organiske stoffene som syntetiseres av planten, kommer karbon inn, og deretter inn strømkretser gjennom levende eller dødt plantevev og går tilbake til atmosfæren igjen i form av karbondioksid som følge av respirasjon, gjæring eller forbrenning av brensel (ved, olje, kull osv.). Karbonsyklusen er tre til fire århundrer lang.

Ris. 4. Karbonkretsløp i biosfæren

VIII. Arbeider med nitrogenkretsløpsordningen.

Husker du rollen de spiller i nitrogenakkumulering?

Nitrogenkretsløpet (fig. 5). Planter henter nitrogen hovedsakelig fra å bryte ned dødt organisk materiale gjennom aktiviteten til bakterier, som omdanner nitrogenet til proteiner til en form som planter kan absorbere. En annen kilde - fritt nitrogen fra atmosfæren - er ikke direkte tilgjengelig for planter. Men han blir bundet, d.v.s. forvandles til andre kjemiske former, noen grupper av bakterier og blågrønnalger, beriker de jorda med det. Mange planter er inne symbiose med nitrogenfikserende bakterier som danner knuter på røttene. En del av nitrogenet fra døde planter eller dyrekropper, på grunn av aktiviteten til andre grupper av bakterier, blir til en fri form og kommer inn i atmosfæren igjen.

Ris. 5. Syklusen av nitrogen i biosfæren

IX. Svovelsyklusen

Lysbilde 14

Syklusen av fosfor og svovel. (fig. 6, 7). Fosfor og svovel finnes i bergarter. Når de blir ødelagt og erodert, kommer de inn i jorda, derfra brukes de av planter. Aktiviteten til organismer - nedbrytere returnerer dem til jorden igjen. Noen av forbindelsene av nitrogen og fosfor vaskes av regn til elver, og derfra ut i hav og hav og brukes av alger. Men til slutt, i sammensetningen av dødt organisk materiale, legger de seg til bunnen og blir igjen inkludert i sammensetningen av bergarter.

X. Fosforsyklusen

I løpet av de siste 600 millioner årene har hastigheten og naturen til gyrene nærmet seg moderne. Biosfæren fungerer som et gigantisk godt koordinert økosystem, hvor organismer ikke bare tilpasser seg miljøet, men også skaper og opprettholder forhold på jorden som er gunstige for liv.

XI. Opptak av utdata i en notatbok

1. Biosfæren er et energisk åpent system

2. Opphopningen av stoffer i biosfæren skyldes planter som er i stand til å omdanne energien til sollys.

3. Sirkulasjonen av stoffer er en nødvendig betingelse for at det skal eksistere liv på jorden.

4. I løpet av evolusjonen i biosfæren er det etablert en likevekt mellom organismer.

Gjennomgå spørsmål:

1. Hvilke organismer i biosfæren er involvert i stoffkretsløpet?

2. Hva bestemmer mengden biomasse i biosfæren?

3. Hvilken rolle har fotosyntesen i stoffkretsløpet?

4. Hva er rollen til karbonkretsløpet i biosfæren?

5. Hvilke organismer er involvert i nitrogenkretsløpet?

Lekser: Lær avsnitt 76, 77.

Forhåndslæring: Samle materiale om vår tids store miljøspørsmål.

1. G.I. Lerner Generell biologi: forberedelse til eksamen. Kontroll og selvstendig arbeid - M .: Eksmo, 2007. - 240 s.
2. E.A. Carvers Ecology: Lærebok. 2. utg. rev. og legg til. - M .: MGIU, 2000 - 96 s.
3. Internett-bibliotek: http://allbest.ru/nauch.htm
4. Økologinettsted: http://www.anriintern.com/ecology/spisok.htm
5. Elektronisk tidsskrift "Ecology and Life" .: http://www.ecolife.ru/index.shtml

Syklusen av stoffer i biosfæren er en "reise" av visse kjemiske elementer langs næringskjeden til levende organismer, takket være solens energi. I ferd med å "reise" faller et element av forskjellige grunner ut og forblir som regel i bakken. Deres plass er tatt av de samme som vanligvis kommer fra atmosfæren. Dette er den mest forenklede beskrivelsen av hva som er garantien for liv på planeten Jorden. Hvis en slik reise av en eller annen grunn blir avbrutt, vil eksistensen av alle levende ting opphøre.

For å kort beskrive syklusen av stoffer i biosfæren, er det nødvendig å sette flere utgangspunkt. For det første, av mer enn nitti kjemiske elementer kjent og funnet i naturen, trenger levende organismer rundt førti. For det andre er mengden av disse stoffene begrenset. For det tredje snakker vi bare om biosfæren, det vil si om livet som inneholder jordens skall, og derfor om samspillet mellom levende organismer. For det fjerde er energien som bidrar til sirkulasjonen energien som kommer fra solen. Energien som genereres i jordens tarmer som et resultat av ulike reaksjoner, deltar ikke i prosessen som vurderes. Og det siste. Det er nødvendig å komme i forkant av utgangspunktet for denne "reisen". Det er betinget, siden det ikke kan være en slutt og en begynnelse for en sirkel, men dette er nødvendig for å begynne å beskrive prosessen fra et sted. La oss starte med det nederste leddet i trofiskkjeden – med nedbrytere eller gravegravere.

Krepsdyr, ormer, larver, mikroorganismer, bakterier og andre gravere, som forbruker oksygen og bruker energi, bearbeider uorganiske kjemiske elementer til et organisk stoff som er egnet for å mate levende organismer og dens videre bevegelse langs næringskjeden. Videre blir disse, allerede organiske stoffene, spist av forbrukere eller forbrukere, som ikke bare inkluderer dyr, fugler, fisk og lignende, men også planter. Sistnevnte er produsenter eller produsenter. Ved å bruke disse næringsstoffene og energien produserer de oksygen, som er hovedelementet som er egnet for å puste alt liv på planeten. Forbrukere, produsenter og til og med nedbrytere går til grunne. Restene deres, sammen med det organiske materialet i dem, «faller» til gravernes disposisjon.

Og alt gjentas igjen. For eksempel omsettes alt oksygen i biosfæren om 2000 år, og karbondioksid om 300 år. En slik sirkulasjon kalles vanligvis en biogeokjemisk syklus.

Noen organiske stoffer inngår i løpet av sin "reise" reaksjoner og interaksjoner med andre stoffer. Som et resultat dannes det blandinger som, som de er, ikke kan behandles av reduksjonsmidler. Slike blandinger forblir "lagret" i bakken. Ikke alle organiske stoffer som faller på "bordet" til graverne kan ikke behandles av dem. Ikke alle kan råtne av bakterier. Slike ikke-råtne rester lagres. Alt som forblir i lagring eller i reserve blir eliminert fra prosessen og går ikke inn i syklusen av stoffer i biosfæren.

Således, i biosfæren, kan sirkulasjonen av stoffer, hvis drivkraft er aktiviteten til levende organismer, deles inn i to komponenter. En - reservefondet - dette er en del av et stoff som ikke er assosiert med aktiviteten til levende organismer og deltar ikke i sirkulasjonen før en tid. Og det andre er det roterende fondet. Det er bare en liten del av stoffet som brukes aktivt av levende organismer.

Hva er atomene til de viktigste kjemiske elementene som er så nødvendige for liv på jorden? Disse er: oksygen, karbon, nitrogen, fosfor og noen andre. Av forbindelsene, den viktigste i kretsen, kan vann kalles.

Oksygen

Oksygensyklusen i biosfæren bør begynne med prosessen med fotosyntese, som et resultat av at den dukket opp for milliarder av år siden. Det frigjøres fra vannmolekyler av planter når det utsettes for solenergi. Oksygen dannes også i den øvre atmosfæren under kjemiske reaksjoner i vanndamp, hvor kjemiske forbindelser spaltes av elektromagnetisk stråling. Men dette er en ubetydelig kilde til oksygen. Hovedsaken er fotosyntesen. Oksygen finnes også i vann. Selv om det er der, 21 ganger mindre enn i atmosfæren.

Det resulterende oksygenet brukes av levende organismer for respirasjon. Det er også et oksidasjonsmiddel for ulike mineralsalter.

Og en person er en forbruker av oksygen. Men med begynnelsen av den vitenskapelige og teknologiske revolusjonen har dette forbruket økt mange ganger, siden oksygen forbrennes eller bindes under driften av en rekke industrielle industrier, transport, for å dekke husholdningsbehov og andre behov i løpet av menneskelivet. Det tidligere eksisterende såkalte utskiftbare oksygenfondet i atmosfæren i mengden 5% av dets totale volum, det vil si like mye oksygen ble produsert i prosessen med fotosyntese som det ble konsumert. Nå begynner dette volumet å bli katastrofalt lite. Oksygen forbrukes så å si fra nødforsyningen. Derfra, hvor det ikke er noen som kan legge det til.

Dette problemet dempes litt av det faktum at noe av det organiske avfallet ikke behandles og ikke faller under påvirkning av forråtningsbakterier, men forblir i sedimentære bergarter og danner torv, kull og lignende fossiler.

Hvis resultatet av fotosyntesen er oksygen, er råmaterialet karbon.

Nitrogen

Nitrogensyklusen i biosfæren er assosiert med dannelsen av så viktige organiske forbindelser som: proteiner, nukleinsyrer, lipoproteiner, ATP, klorofyll og andre. Nitrogen, i molekylær form, finnes i atmosfæren. Sammen med levende organismer utgjør dette bare rundt 2 % av alt nitrogen på jorden. I denne formen kan den bare konsumeres av bakterier og blågrønne alger. For resten av planteverdenen i molekylær form kan ikke nitrogen tjene som mat, men kan kun bearbeides i form av uorganiske forbindelser. Noen typer slike forbindelser dannes under tordenvær og kommer inn i vann og jord med nedbør.

De mest aktive "prosessorene" av nitrogen eller nitrogenfiksere er knutebakterier. De tar bolig i rotcellene til belgfrukter og omdanner molekylært nitrogen til forbindelser egnet for planter. Etter at de dør av, blir jorda også beriket med nitrogen.

Råtnende bakterier bryter ned nitrogenholdige organiske forbindelser til ammoniakk. En del av det slipper ut i atmosfæren, mens den andre oksideres av andre typer bakterier til nitritter og nitrater. Disse leveres på sin side som mat til planter og reduseres ved å nitrifisere bakterier til oksider og molekylært nitrogen. Som kommer inn i atmosfæren igjen.

Dermed kan man se at hovedrollen i nitrogensyklusen spilles av ulike typer bakterier. Og hvis du ødelegger minst 20 av disse artene, vil livet på planeten stoppe.

Og igjen ble den etablerte kretsen brutt av mennesket. For å øke produktiviteten til landbruksvekster begynte han aktivt å bruke nitrogenholdig gjødsel.

Karbon

Karbonsyklusen i biosfæren er uløselig knyttet til syklusen av oksygen og nitrogen.

I biosfæren er karbonsyklusen basert på den vitale aktiviteten til grønne planter og deres evne til å omdanne karbondioksid til oksygen, det vil si fotosyntese.

Karbon interagerer med andre grunnstoffer på en rekke måter og finnes i praktisk talt alle klasser av organiske forbindelser. For eksempel er det en del av karbondioksid, metan. Det er oppløst i vann, hvor innholdet er mye høyere enn i atmosfæren.

Selv om karbon ikke er blant de ti beste når det gjelder overflod, utgjør det i levende organismer fra 18 til 45 % av tørrmassen.

Havet fungerer som en regulator av karbondioksidinnholdet. Så snart andelen i luften stiger, flater vannet ut ved å absorbere karbondioksid. En annen forbruker av karbon i havet er marine organismer, som bruker det til å bygge skjell.

Karbonkretsløpet i biosfæren er basert på tilstedeværelsen av karbondioksid i atmosfæren og hydrosfæren, som er et slags byttefond. Det etterfylles av åndedrett av levende organismer. Bakterier, sopp og andre mikroorganismer som deltar i nedbrytningen av organiske rester i jorda deltar også i påfylling av atmosfæren med karbondioksid.Karbon er "konservert" i mineraliserte, ikke-råtne organiske rester. I kull og brunkull, torv, oljeskifer og lignende forekomster. Men hovedreservefondet for karbon er kalkstein og dolomitt. Karbonet i dem er "trygt skjult" i dypet av planeten og frigjøres bare under tektoniske skift og utslipp av vulkanske gasser under utbrudd.

På grunn av det faktum at respirasjonsprosessen med frigjøring av karbon og prosessen med fotosyntese med absorpsjon går gjennom levende organismer veldig raskt, deltar bare en liten brøkdel av planetens totale karbon i syklusen. Hvis denne prosessen var ikke-gjensidig, ville bare sushiplanter brukt alt karbonet i 4-5 år.

For tiden, takket være menneskelige aktiviteter, har planteverdenen ingen mangel på karbondioksid. Den fylles på umiddelbart og samtidig fra to kilder. Ved å brenne oksygen under driften av industrien for produksjon og transport, så vel som i forbindelse med bruken av de "hermetikkmat" for arbeidet med disse typer menneskelig aktivitet - kull, torv, skifer og så videre. Som et resultat økte innholdet av karbondioksid i atmosfæren med 25 %.

Fosfor

Fosforsyklusen i biosfæren er uløselig knyttet til syntesen av slike organiske stoffer som: ATP, DNA, RNA og andre.

Fosforinnholdet i jord og vann er svært lavt. Dens viktigste reserver er i bergarter dannet i en fjern fortid. Med forvitring av disse bergartene begynner fosforsyklusen.

Planter assimilerer fosfor bare i form av fosforsyreioner. I utgangspunktet er det et produkt av bearbeiding av organiske rester av gravere. Men hvis jorda har en økt alkalisk eller syrefaktor, oppløses fosfater praktisk talt ikke i dem.

Fosfor er et utmerket næringsstoff for ulike typer bakterier. Spesielt blågrønnalger, som utvikler seg raskt med økt fosforinnhold.

Likevel blir det meste av fosforet ført bort med elver og andre vann ut i havet. Der spises den aktivt av planteplankton, og med den sjøfugler og andre dyrearter. Deretter kommer fosfor inn i havbunnen og danner sedimentære bergarter. Det vil si at den går tilbake til bakken, bare under et lag med sjøvann.

Som du kan se, er fosforsyklusen spesifikk. Det er vanskelig å kalle det en krets, siden den ikke er lukket.

Svovel

I biosfæren er svovelsyklusen nødvendig for dannelsen av aminosyrer. Det skaper den tredimensjonale strukturen til proteiner. Det involverer bakterier og organismer som bruker oksygen for å syntetisere energi. De oksiderer svovel til sulfater, og encellede prenukleære levende organismer reduserer sulfater til hydrogensulfid. I tillegg til dem oksiderer hele grupper av svovelbakterier hydrogensulfid til svovel og videre til sulfater. Planter kan kun konsumere svovelionet - SO 2- 4 fra jorda. Noen mikroorganismer er altså oksidasjonsmidler, mens andre er reduksjonsmidler.

Stedene for akkumulering av svovel og dets derivater i biosfæren er havet og atmosfæren. Svovel kommer inn i atmosfæren med frigjøring av hydrogensulfid fra vann. I tillegg kommer svovel inn i atmosfæren i form av dioksid når brennbare fossile brensler brennes i industrier og til husholdningsbehov. Primært kull. Der oksideres den og blir til svovelsyre i regnvann faller den til bakken med den. Sur nedbør i seg selv forårsaker betydelig skade på hele floraen og faunaen, og i tillegg faller de i elver med storm og smeltevann. Elver fører svovelsulfationer ut i havet.

Svovel er også inneholdt i bergarter i form av sulfider, i gassform - hydrogensulfid og svoveldioksid. På bunnen av havet er det forekomster av naturlig svovel. Men alt dette er "reserve".

Vann

Det er ikke mer rikelig med stoff i biosfæren. Dens reserver er hovedsakelig i salt-bitter form av vannet i hav og hav - omtrent 97%. Resten er ferskvann, isbreer og grunnvann og grunnvann.

Vannkretsløpet i biosfæren begynner konvensjonelt med dets fordampning fra overflaten av vannforekomster og planteblader og utgjør omtrent 500 000 kubikkmeter. km. Den kommer tilbake i form av nedbør, som faller enten direkte tilbake i vannforekomster, eller etter å ha passert gjennom jorda og grunnvannet.

Vannets rolle i biosfæren og historien om dens utvikling er slik at alt liv siden starten har vært fullstendig avhengig av vann. I biosfæren har vann gått gjennom syklusene med nedbrytning og fødsel mange ganger gjennom levende organismer.

Vannets kretsløp har en hovedsakelig fysisk prosess under seg. Imidlertid tar dyret og spesielt planteverdenen en viktig del i dette. Fordampning av vann fra overflatearealene til treblader er slik at for eksempel en hektar skog fordamper opptil 50 tonn vann per dag.

Hvis fordampning av vann fra overflatene til reservoarene er naturlig for sirkulasjonen, er en slik prosess den eneste og viktigste måten å bevare den på for kontinenter med skogsoner. Her fortsetter sirkulasjonen som i en lukket syklus. Nedbør dannes ved fordampning fra jord og planteoverflater.

I prosessen med fotosyntese bruker planter hydrogenet i et vannmolekyl for å lage en ny organisk forbindelse og frigjøre oksygen. Og omvendt, i prosessen med respirasjon, levende organismer, skjer oksidasjonsprosessen og vann dannes igjen.

Når vi beskriver sirkulasjonen av ulike typer kjemikalier, står vi overfor en mer aktiv menneskelig innflytelse på disse prosessene. For tiden takler naturen, på grunn av sin overlevelseshistorie på flere milliarder dollar, regulering og gjenoppretting av forstyrrede balanser. Men de første symptomene på "sykdommen" er der allerede. Og dette er "drivhuseffekten". Når to energier: solenergi og reflektert av jorden, ikke beskytter levende organismer, men tvert imot styrker hverandre. Som et resultat stiger omgivelsestemperaturen. Hvilke konsekvenser kan en slik økning få, foruten den akselererte smeltingen av isbreer, fordampning av vann fra overflatene til havet, land og planter?

Video - Syklusen av stoffer i biosfæren

Spørsmål 1. Hva er hovedfunksjonen til biosfæren?

Biosfærens hovedfunksjon er å sikre sirkulasjonen av kjemiske elementer, som kommer til uttrykk i sirkulasjonen av stoffer mellom atmosfæren, jordsmonnet, hydrosfæren og levende organismer.

Spørsmål 2. Fortell om vannets kretsløp i naturen.

Vann fordamper og føres over lange avstander av luftstrømmer. Faller på landoverflaten i form av nedbør, bidrar det til ødeleggelse av bergarter, gjør dem tilgjengelige for planter og mikroorganismer, eroderer det øvre jordlaget og går sammen med oppløste kjemiske forbindelser og suspenderte organiske partikler ut i hav og hav. Sirkulasjonen av vann mellom hav og land er et kritisk ledd for å opprettholde liv på jorden.

Spørsmål 3. Deltar levende organismer i vannets kretsløp? Hvis ja, suppler diagrammet vist i figur 113, som indikerer deltakelsen av levende organismer i syklusen.

Planter deltar i vannets syklus på to måter: de trekker det ut av jorda og fordamper det til atmosfæren; noe av vannet i planteceller splittes under fotosyntesen. I dette tilfellet fikseres hydrogen i form av organiske forbindelser, og oksygen kommer inn i atmosfæren.

Dyr konsumerer vann for å opprettholde osmotisk og saltbalanse i kroppen og skiller det ut i det ytre miljøet sammen med metabolske produkter.

Spørsmål 4. Hvilke organismer tar opp karbondioksid fra atmosfæren?

I prosessen med fotosyntese bruker grønne planter karbon av karbondioksid og hydrogen i vann for å syntetisere organiske forbindelser, og det frigjorte oksygenet kommer inn i atmosfæren.

Spørsmål 5. Hvordan blir det bundne karbonet returnert til atmosfæren?

Ulike dyr og planter puster inn oksygen, og sluttproduktet av respirasjonen - CO2 - slippes ut i atmosfæren.

Spørsmål 6. Tegn et skjematisk diagram av nitrogenkretsløpet i naturen.

Spørsmål 7. Vurder og gi eksempler som viser at mikroorganismer spiller en viktig rolle i svovelkretsløpet.

Funnet dypt i jorda og i marine sedimentære bergarter, blir svovelforbindelser med metaller - sulfider - omdannet av mikroorganismer til en tilgjengelig form - sulfater, som absorberes av planter. Ved hjelp av bakterier utføres separate oksidasjons-reduksjonsreaksjoner. Dypliggende sulfater reduseres til H2S, som stiger og oksideres av aerobe bakterier til sulfater. Nedbrytningen av kadaver av dyr eller planter sikrer tilbakeføring av svovel inn i syklusen.

Spørsmål 8. Hver persons kosthold må inneholde fiskeretter. Forklar hvorfor dette er viktig.

Sammen med fisken som fanges, returneres rundt 60 tusen tonn elementært fosfor til land. 70 % av alt fosfor i kroppen vår er konsentrert i bein og tenner. Sammen med kalsium danner det riktig struktur av bein og sikrer deres mekaniske styrke. Det ideelle forholdet mellom mengden fosfor og kalsium er 1 til 2 eller 3 til 4. Og hvis det er for eksempel like deler, vil beinet, som gradvis mister kalsium, bli hardt, men skjørt, som glass, ved første øyekast det er ganske vanskelig, selv om det samtidig er lett å bryte.

Fosfor er den viktigste energibæreren, det er en del av adenosintrifosfat (forkortet ATP), som tas opp i blodet og leverer energi til alle celler som trenger det.

Spørsmål 9. Diskuter i klassen hvordan sirkulasjonen av stoffer i naturen ville endret seg dersom alle levende organismer forsvant på planeten.

Alle levende organismer deltar i sirkulasjonen av stoffer, absorberer noen stoffer fra det ytre miljøet og slipper andre ut i det. Dermed forbruker planter karbondioksid, vann og mineralsalter fra det ytre miljøet og frigjør oksygen til det. Dyr inhalerer oksygenet som frigjøres av planter, og spiser dem assimilerer organiske stoffer syntetisert fra vann og karbondioksid og frigjør karbondioksid, vann og stoffer fra den ufordøyde delen av maten. Når bakterier og sopp bryter ned døde planter og dyr, dannes det en ekstra mengde karbondioksid, og organiske stoffer omdannes til mineraler, som kommer ned i jorda og tas opp av planter igjen. Dermed migrerer atomene til de viktigste kjemiske elementene konstant fra en organisme til en annen, fra jorda, atmosfæren og hydrosfæren til levende organismer, og fra dem til miljøet, og fyller dermed på det livløse stoffet i biosfæren. Disse prosessene gjentas et uendelig antall ganger. Så for eksempel passerer alt atmosfærisk oksygen gjennom levende stoffer om 2 tusen år, alt karbondioksid om 200-300 år.

Den kontinuerlige sirkulasjonen av kjemiske elementer i biosfæren langs mer eller mindre lukkede baner kalles en biogeokjemisk syklus. Behovet for slik sirkulasjon skyldes den begrensede tilgangen på ressursene deres på planeten. For å sikre livets uendelighet må kjemiske elementer bevege seg i en sirkel. Med forsvinningen av levende organismer ville det oppstå en svikt i sirkulasjonen av stoffer og energi, og som et resultat av biosfærens død.

Biosfæren er det ytre skallet på planeten vår, de viktigste prosessene finner sted i den, en av dens viktigste geosfærer. Sirkulasjonen av stoffer i biosfæren har vært og er fortsatt gjenstand for nøye oppmerksomhet fra forskere i mange århundrer. Takket være sirkulasjonen av stoffer, dannes en global kjemisk utveksling for alt liv på jorden, som støtter den vitale aktiviteten til hver art, tatt separat.

Rask navigering gjennom artikkelen

To gyres

Det er to hovedsykluser:

1. geologisk, også kalt stor,
2. biologisk, han er liten.

Geologisk er av global betydning, da det sirkulerer stoffer mellom vannressursene på jorden og jorden på planeten. Det sikrer den verdensomspennende sirkulasjonen av vann, som er kjent for hvert skolebarn: nedbør, fordampning, nedbør, det vil si et visst mønster.

Den systemdannende faktoren her er vann i alle dets aggregeringstilstander. Hele syklusen til denne handlingen gjør det mulig å utføre opprinnelsen til organismer, deres utvikling, reproduksjon og evolusjon. Algoritmen for en stor syklus av stoffomsetning, i tillegg til å mette landområder med fuktighet, sørger for dannelsen av andre naturfenomener: dannelsen av sedimentære bergarter, mineraler, magmatisk lava og mineraler.

Den biologiske syklusen er den konstante utvekslingen av stoffer mellom levende organismer og komponentene i naturlige komponenter. Det skjer på denne måten: levende organismer mottar energistrømmer, og deretter, når de går gjennom prosessen med nedbrytning av organisk materiale, kommer energi igjen inn i elementene i miljøet.

Syklusen av organisk materiale er direkte ansvarlig for utveksling av stoffer mellom representanter for flora, fauna, mikroorganismer, jordbergarter og så videre. Den biologiske syklusen tilveiebringes på ulike nivåer av økosystemet, og danner en slags omsetning av kjemiske reaksjoner og ulike transformasjoner av energi i biosfæren. En slik ordning ble dannet for mange årtusener siden og har fungert hele denne tiden i samme modus.

Essensielle elementer

Det er mange kjemiske grunnstoffer i naturen, men det er ikke så mange av dem som er nødvendige for levende natur. Det er fire hovedelementer:

1. oksygen,
2. hydrogen,
3. karbon,
4. nitrogen.

Mengden av disse stoffene opptar mer enn halvparten av hele den biologiske syklusen av stoffer i naturen. Det er også viktige elementer, men brukt i mye mindre volumer. Disse er fosfor, svovel, jern og noen andre.

Biogeokjemiske sykluser er delt inn i så to viktige handlinger som produksjon av solenergi fra solen og klorofyll av grønne planter. Kjemiske elementer har imidlertid uunngåelige kontaktpunkter med biogeokjemiske og supplerer på veien denne prosedyren.

Karbon

Dette kjemiske elementet er en essensiell komponent i hver levende celle, organisme eller mikroorganisme. Organiske karbonforbindelser kan trygt kalles hovedkomponenten i muligheten for livets forløp og utvikling.

I naturen finnes denne gassen i de atmosfæriske lagene og delvis i hydrosfæren. Det er fra dem karbon mates til alle planter, alger og noen mikroorganismer.

Frigjøring av gass skjer gjennom respirasjon og vital aktivitet til levende organismer. I tillegg fylles også mengden karbon i biosfæren på fra jordlagene, på grunn av gassutvekslingen utført av rotsystemene til planter, råtnende rester og andre grupper av organismer.

Konseptet med biosfæren og biologisk sirkulasjon kan ikke tenkes uten karbonutveksling. Det er en betydelig tilførsel av dette kjemiske elementet på jorden, og det finnes i noen sedimentære bergarter, livløse organismer og fossiler.

Karbontilførsel er mulig fra underjordiske kalksteinsbergarter, som kan bli eksponert under gruvedrift eller utilsiktet jorderosjon.

Omsetningen av karbon i biosfæren skjer ved metoden med gjentatt passasje gjennom luftveiene til levende organismer og akkumulering i de abiotiske faktorene i økosystemet.

Fosfor

Fosfor, som en komponent i biosfæren, er ikke like verdifull i sin rene form som i mange organiske forbindelser. Noen av dem er livsviktige: først og fremst er disse DNA-, RKH- og ATP-celler. Ordningen for fosforsyklusen er basert nøyaktig på ortofosforforbindelsen, siden denne typen stoff absorberes best av alt.

Rotasjonen av fosfor i biosfæren består grovt sett av to deler:

1. den akvatiske delen av planeten - fra prosessering av primitivt plankton til avsetning i form av skjeletter av marin fisk,
2. terrestrisk miljø - her er det mest konsentrert i form av jordelementer.

Fosfor er grunnlaget for et så kjent mineral som apatitt. Utviklingen av gruver med fosforholdige mineraler er veldig populær, men denne omstendigheten støtter ikke i det hele tatt fosforsyklusen i biosfæren, men uttømmer tvert imot reservene.

Nitrogen

Det kjemiske elementet nitrogen er tilstede på planeten i små mengder. Dens omtrentlige innhold, i alle levende elementer, er bare omtrent to prosent. Men uten det er livet på planeten ikke mulig.

Visse typer bakterier spiller en avgjørende rolle i nitrogenkretsløpet i biosfæren. En stor grad av medvirkning er her tillagt nitrogenfikserende og ammonifiserende mikroorganismer. Deres deltakelse i denne algoritmen er så betydelig at hvis noen representanter for disse artene ikke blir, vil sannsynligheten for liv på jorden være i tvil.

Poenget her er at dette elementet i sin molekylære form, slik det ser ut i de atmosfæriske lagene, ikke kan assimileres av planter. Som en konsekvens, for å sikre sirkulasjonen av nitrogen i biosfæren, må det bearbeides til ammoniakk eller ammonium. Nitrogenprosesseringsordningen er dermed helt avhengig av bakterieaktiviteten.

Opplegget for karbonkretsløpet i biosfæren spiller også en viktig rolle i nitrogenkretsløpet i økosystemet – begge disse syklusene er nært beslektet.

Moderne prosesser for produksjon av gjødsel og andre industrielle faktorer har en stor innvirkning på innholdet av atmosfærisk nitrogen - for noen områder er mengden mange ganger overskredet.

Oksygen

I biosfæren er det en konstant sirkulasjon av stoffer og transformasjon av energi fra en type til en annen. Den viktigste syklusen i denne forbindelse er funksjonen til fotosyntesen. Det er fotosyntesen som gir luftrommet fritt oksygen, som er i stand til å ozonisere visse lag av atmosfæren.

Oksygen frigjøres også fra vannmolekyler under vannsyklusen i biosfæren. Imidlertid er denne abiotiske faktoren for tilstedeværelsen av dette elementet ubetydelig sammenlignet med mengden produsert av planter.

Oksygensyklusen i biosfæren er en lang prosess, men veldig intens. Hvis vi tar hele volumet av dette kjemiske elementet i atmosfæren, varer hele syklusen fra nedbryting av organisk materiale til frigjøring av planten under fotosyntesen omtrent to tusen år! Denne syklusen har ingen avbrudd, den skjer daglig, årlig, i mange årtusener.

I dag, i prosessen med metabolisme, er en betydelig mengde fritt oksygen bundet på grunn av industrielle utslipp, transporteksos og andre faktorer som forurenser atmosfæren.

Vann

Konseptet med biosfæren og biologisk sirkulasjon er vanskelig å forestille seg uten en så viktig kjemisk forbindelse som vann. Det er nok ikke nødvendig å forklare hvorfor. Ordningen med vannsirkulasjon er overalt: alle levende organismer er tre fjerdedeler vann. Planter trenger det for fotosyntese, noe som resulterer i frigjøring av oksygen. Pust produserer også vann. Hvis vi kort vurderer hele historien til livet og utviklingen til planeten vår, så har den komplette syklusen av vann i biosfæren, fra nedbrytning til neoplasma, gått tusenvis av ganger.

Siden det i biosfæren er en konstant sirkulasjon av stoffer og transformasjon av energi fra en til en annen, er det transformasjonen av vann som er uløselig knyttet til nesten alle andre sykluser og svinger i naturen.

Svovel

Svovel, som et kjemisk element, tar en viktig rolle i å bygge den riktige strukturen til et proteinmolekyl. Svovelsyklusen skyldes mange typer protozoer, nærmere bestemt bakterier. Aerobe bakterier oksiderer svovel i organisk materiale til sulfater, og deretter fullfører andre typer bakterier oksidasjonsprosessen til elementært svovel. Det forenklede skjemaet, som kan brukes til å beskrive svovelsyklusen i biosfæren, ser ut som kontinuerlige prosesser med oksidasjon og reduksjon.

I prosessen med sirkulasjon av stoffer i biosfæren er det en opphopning av svovelrester i verdenshavet. Kildene til dette kjemiske elementet er elveavrenning, som frakter svovel med vannstrømmer fra jordsmonn og fjellskråninger. Frigitt fra elv og grunnvann i form av hydrogensulfid kommer svovel delvis inn i atmosfæren og derfra, inkludert i syklusen av stoffer, returnerer det som en del av regnvannet.

Svovelsulfater, enkelte typer brennbart avfall og lignende utslipp fører uunngåelig til økte nivåer av svoveldioksid i atmosfæren. Konsekvensene av dette er forferdelige: sur nedbør, luftveissykdommer, ødeleggelse av vegetasjon og andre. Transformasjonen av svovel, opprinnelig ment for normal funksjon av økosystemet, blir nå et våpen for ødeleggelse av levende organismer.

Jern

Rent jern er svært sjelden i naturen. I utgangspunktet kan den for eksempel finnes i rester av meteoritter. I seg selv er dette metallet mykt og formbart, men i friluft reagerer det øyeblikkelig med oksygen og danner oksider og oksider. Derfor er hovedtypen jernholdig stoff jernmalm.

Det er kjent at sirkulasjonen av stoffer i biosfæren utføres i form av forskjellige forbindelser, inkludert jern har også en aktiv sirkulasjonssyklus i naturen. Ferrum kommer inn i jordlagene eller Verdenshavet fra bergarter eller sammen med vulkansk aske.

I levende natur spiller jern en viktig rolle; uten det skjer ikke prosessen med fotosyntese, og klorofyll dannes ikke. I levende organismer brukes jern til å danne hemoglobin. Etter å ha trent syklusen sin, kommer den inn i jorden i form av organiske rester.

Det er også en marin syklus av jern i biosfæren. Dets grunnleggende prinsipp er likt bakken. Noen typer organismer oksiderer jern; Her brukes energi, og etter endt livssyklus legger metallet seg i vanndypet i form av malm.

Bakterier, organismer som deltar i økosystemets naturlige sykluser

Sirkulasjonen av stoffer og energi i biosfæren er en kontinuerlig prosess som sikrer liv på jorden med sitt uavbrutt arbeid. Det grunnleggende i denne syklusen er kjent selv for skolebarn: planter, som lever av karbondioksid, avgir oksygen, dyr og mennesker inhalerer oksygen, og etterlater karbondioksid som et produkt av behandlingen av respirasjonsprosessen. Bakterier og sopps arbeid er å behandle restene av levende organismer, forvandle dem fra organisk materiale til mineralske stoffer, som til slutt blir assimilert av planter.

Hva er funksjonen til den biologiske sirkulasjonen av stoffer? Svaret er enkelt: siden tilgangen på kjemiske elementer og mineraler på planeten, selv om den er enorm, fortsatt er begrenset. Det er nettopp den sykliske prosessen med transformasjoner og omsetning av alle viktige komponenter i biosfæren som trengs. Konseptet med biosfæren og biologisk metabolisme definerer den evige varigheten av livsprosesser på jorden.

Det skal bemerkes at mikroorganismer spiller en svært viktig rolle i denne saken. For eksempel er fosforsyklusen umulig uten nitrifiserende bakterier, de oksidative prosessene til jern fungerer ikke uten jernbakterier. Nodulebakterier spiller en viktig rolle i naturlig nitrogenomsetning - uten dem ville en slik syklus rett og slett stoppet opp. I stoffkretsløpet i biosfæren er muggsopp en slags ordenssopp som bryter ned organiske rester til mineralske bestanddeler.

Hver klasse av organismer som bor på planeten, utfører sin viktige rolle i behandlingen av visse kjemiske elementer, bidrar til konseptet om biosfæren og biologisk sirkulasjon. Det mest primitive eksemplet på hierarkiet til dyreverdenen er næringskjeden, men levende organismer har mye flere funksjoner, og resultatet er mer globalt.

Hver organisme er faktisk en del av et biosystem. For at sirkulasjonen av stoffer i biosfæren skal fungere syklisk og riktig, er det viktig å opprettholde en balanse mellom mengden stoff som kommer inn i biosfæren og mengden mikroorganismer kan behandle. Dessverre, med hver påfølgende sirkulasjonssyklus i naturen, blir denne prosessen mer og mer forstyrret på grunn av menneskelig inngripen. Miljøspørsmål blir globale problemer i økosystemet, og måtene å løse dem på er økonomisk dyre, enda dyrere hvis vi vurderer dem fra siden av passasjen av naturlige naturlige prosesser.