Біогеохімічні цикли основних хімічних елементів

Тема:Колообіг речовин та трансформація енергії в біосфері.

План

Поняття про колообіг речовин та його класифікація

Біогеохімічні цикли основних хімічних елементів

Література:Потіш А.Ф. «Екологія: теоретичні основи» ст..144-150, Основи екології - Олійник Я.Б.(електронна версія)розділ 4.4

Студент повинен знати:

-визначення поняття колообіг речовин, класифікацію коло обігу

Студент повинен вміти:

-порівняти малий та великий колообіг речовин;

-проілюструвати колообіг азоту, кисню, водню, вуглецю

1. У біосфері, як і у кожній підпорядкованій їй екосистемі, між собою та з навколишнім середовищем взаємодіють продуценти, консументи, детритофаги і редуценти. У процесі цієї взаємодії живі організми створюють певний потік речовин та енергії від одних компонентів системи до інших, чим і забезпечується цілісність та стійке підтримування життя біосфери як глобальної екосистеми. Тобто з різних хімічних елементів та їх сполук, що підтримують життя окремих видів, в біосфері формується загальний (глобальний) кругообіг речовин та енергії.

Кругоо́біг речови́н і ене́ргії — багаторазова участь речовин і енергії в процесах, які протікають в географічній оболонці планети. Розрізняють два основних кругообіги речовин: великий (геологічний) та малий (біологічний, або біотичний), які охоплюють усю планету.

Геологічний (великий) кругообіг - це обмін речовинами між сушею та Світовим океаном. Насамперед відбувається глобальна циркуляція води, тобто спочатку випадання атмосферних опадів, потім - поверхневий та підземний стік, інфільтрація, випаровування і врешті-решт - конденсація; потім знову випадають опади. На кругообіг води витрачається майже третина усієї сонячної енергії, що надходить до Землі. Разом з водою рухаються величезні маси розчинених у ній хімічних речовин, які в океані осідаються на дно у вигляді делювіальних відкладів або осаду. Сумарне випаровування врівноважується випаданням опадів. З океану випаровується більше води, ніж потрапляє у нього з опадами; на суші навпаки, менше. Так звані зайві опади суші потрапляють у льодовики, поповнюють ґрунтові води і врешті-решт опиняються в озерах і річках, повертаючись поступово зі стоком в океан. Отже, кругообіг води між океаном і сушею є обов'язковою умовою обміну речовин між органічної та неорганічною природою. Обмін повітря між усіма широтами й обома півкулями Землі відбувається в середньому за два роки. Великий кругообіг речовин не є замкнутим: певна кількість речовин вилучається з кругообігу і зберігається в осадових породах у вигляді вапняків, торфу, нафти та інших порід і мінералів. Цим забезпечується поступальний розвиток земної кори і біосфери. Згідно з концепцією великого кругообігу речовин та енергії в біосфері, вивержені глибинні породи мантійного походження (наприклад, базальти) тектонічними процесами виводяться з надр Землі у біосферу. Під впливом сонячної енергії і живої речовини вони вивітрюються, переносяться, знов відкладаються, перетворюючись при цьому на різноманітні осадові породи. В осадових породах концентрується і запасається сонячна енергія (наприклад, з вивержених мінералів утворюються глини, а вулканічні гази переходять у вугілля, нафту). Далі за рахунок тектонічних рухів осадові породи потрапляють у зони високих тисків і температур Землі, де з них вивільняється сонячна енергія, відбуваються процеси метаморфозу й переплавлення, що призводить до утворення гранітних порід. Кристалізовані вивержені породи знову за рахунок висхідних тектонічних рухів потрапляють у біосферу. Таким чином цикл завершується, але вже на новому рівні, адже з вихідних базальтів утворилися вивержені породи гранітного складу. Отже, великий кругообіг речовин та енергії в біосфері можна також визначити як еволюцію земної кори від океанічного типу (базальтової) до материкового типу (гранітної).

Малим, або біологічним, кругообігом речовин називають обмін хімічними елементами між живими організмами та неживими (косними) компонентами біосфери - атмосферою, гідросферою і літосферою. Іншими словами, це два боки єдиного процесу - утворення живої речовини та її розклад. Цей кругообіг характеризується тим, що спочатку жива речовина заряджається енергією, а потім у процесі розкладу органічних решток енергія повертається у навколишнє середовище. Біологічний кругообіг - це циркуляція речовин між ґрунтами, рослинами, тваринами та мікроорганізмами. Ця циркуляція відбувається у такій послідовності: спочатку мінеральні речовини та енергія поглинаються з навколишнього середовища і включаються до складу рослинних організмів, потім від рослин через трофічні ланцюги вони переходять в організми тварин та інших консументів і далі через ланку редуцентів повертаються назад у ґрунт чи атмосферу.