ПРЕЗЕНТАЦИЯ по дисциплине Экология тема Круговороты веществ Выполнила

ПРЕЗЕНТАЦИЯ по дисциплине: Экология тема: «Круговороты веществ» Выполнила: студентка ГМУ-132 Братчикова Е. Д. Проверила: Иванцова Е. А.

СОДЕРЖАНИЕ: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Биогеохимические круговороты. Круговорот веществ в биосфере. Круговорот углерода. Круговорот кислорода. Круговорот азота. Круговорот фосфора. Круговорот серы. Круговорот воды. Антропогенные воздействия на окружающую среду.

1. Биогеохимические круговороты.

Биогеохимический круговорот веществ — повторяющийся обмен химических элементов и их природных соединений между живым веществом и неорганической средой — косным веществом биосферы. Представление о биогеохимическом круговороте веществ (под названием «биогеохимические циклы» ) как основе организованности биосферы было введено в науку В. И. Вернадским. Осуществление многочисленных круговоротов вещества приводит к саморегуляции природных экосистем, что придает им устойчивость, которая выражается в относительном постоянстве содержания различных химических элементов в растениях и животных.

2. Круговорот веществ в биосфере. большой — геологический малый — биогеохимический

Большой геологический круговорот • Кристаллические горные породы (магматические) под воздействием физических, химических и биологических факторов преобразуются в осадочные породы. • Песок и глина — типичные осадки, продукты преобразования глубинных пород. Однако формирование осадков происходит не только за счет разрушения уже существующих пород, но также и путем синтеза биогенных минералов — скелетов микроорганизмов — из природных ресурсов — вод океана, морей и озер. • Рыхлые водянистые осадки по мере их изоляции на дне водоемов новыми порциями осадочного материала, погружения на глубину, попадания в новые термодинамические условия (более высокие температуры и давления) теряют воду, отвердевают, преобразуясь при этом в осадочные горные породы.

Большой геологический круговорот • В дальнейшем эти породы погружаются в еше более глубокие горизонты, где и протекают процессы их глубинного преобразования к новым температурным и барическим условиям, — происходят процессы метаморфизма. • Под воздействием потоков эндогенной энергии глубинные породы переплавляются, образуя магму — источник новых магматических пород. После поднятия этих пород на поверхность Земли, под действием процессов выветривания и переноса снова происходит их трансформация в новые осадочные породы. • Таким образом, большой круговорот обусловлен взаимодействием солнечной (экзогенной) энергии с глубинной (эндогенной) энергией Земли. Он перераспределяет вещества между биосферой и более глубокими горизонтами нашей планеты.

Малый круговорот (часть большого) Происходит на уровне экосистемы и состоит в том, что питательные вещества, вода и углерод аккумулируются в веществе растений, расходуются на построение тела и на жизненные процессы как самих этих растений, так и других организмов (как правило животных), которые поедают эти растения (консументы). Продукты распада органического вещества под действием деструкторов и микроорганизмов (бактерии, грибы, черви) вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вовлекаемых ими в потоки вещества. В отличие от большого малый круговорот веществ происходит лишь в пределах биосферы. Взаимосвязь большого и малого круговорота воды показана на рис.

3. Круговорот углерода. • Углерод как химический элемент является основой жизни. Он может разными способами соединяться со многими другими элементами, образуя простые и сложные органические молекулы, входящие в состав живых клеток. • По распространению на планете углерод занимает одиннадцатое место (0, 35% веса земной коры), но в живом веществе он в среднем составляет около 18 или 45% сухой биомассы. • В атмосфере углерод входит в состав углекислого газа С 02, в меньшей мере — в состав метана СН 4. В гидросфере С 02 растворен в воде, и общее его содержание намного превышает атмосферное. • Океан служит мощным буфером регуляции СО 2 в атмосфере: при повышении в воздухе его концентрации увеличивается поглощение углекислого газа водой. Некоторая часть молекул С 02 реагирует с водой, образуя угольную кислоту, которая затем диссоциирует на ионы НСО 3 - и СО 2 -3" Эти ионы реагируют с катионами кальция или магния с выпадением в осадок карбонатов. Подобные реакции лежат в основе буферной системы океана, поддерживающей постоянство р. Н воды.

4. Круговорот кислорода. • Своей уникальной атмосферой с высоким содержанием свободного кислорода Земля обязана процессу фотосинтеза. С круговоротом кислорода тесно связано образование озона в высоких слоях атмосферы. • Кислород освобождается из молекул воды и является по сути побочным продуктом фотосинтетической активности растений. • Абиотическим путем кислород возникает в верхних слоях атмосферы за счет фотодиссоциации паров воды, но этот источник составляет лишь тысячные доли процента от поставляемых фотосинтезом. Между содержанием кислорода в атмосфере и гидросфере существует подвижное равновесие. В воде его примерно в 21 раз меньше.

• В настоящее время значительная часть кислорода атмосферы связывается в результате работы транспорта, промышленности и других форм антропогенной деятельности. • Известно, что человечество тратит уже более 10 млрд т свободного кислорода из общего количества в 430 -470 млрд т, поставляемого процессами фотосинтеза. Если учесть, что в обменный фонд поступает лишь небольшая часть фотосинтетического кислорода, деятельность людей в этом отношении начинает приобретать угрожающие масштабы. • Круговорот кислорода теснейшим образом сопряжен с углеродным циклом.

5. Круговорот азота. • Круговорот азота – один из самых сложных, но одновременно самых идеальных круговоротов. Несмотря на то что азот составляет около 80% атмосферного воздуха, в большинстве случаев он не может быть непосредственно использован растениями, т. к. они не усваивают газообразный азот. • Вмешательство живых существ в круговорот азота подчинено строгой иерархии: только определённые категории организмов могут оказывать влияние на отдельные фазы этого цикла. Газообразный азот непрерывно поступает в атмосферу в результате работы некоторых бактерий, тогда как другие бактерии – фиксаторы (вместе с сине-зелёными водорослями) постоянно поглощают его, преобразуя в нитраты. • Неорганическим путём нитраты образуются и в атмосфере в результате электрических разрядов во время гроз.

• Самые активные потребители азота – бактерии на корневой системе растений семейства бобовых. Каждому виду этих растений присущи свои особые бактерии, которые превращают азот в нитраты. • В процессе биологического цикла нитрат-ионы (NO 3 - ) и ионы аммония (NH 4 + ), поглощаемы растениями из почвенной влаги, преобразуются в белки, нуклеиновые кислоты и т. д. • Далее образуются отходы в виде погибших организмов, являющихся объектами жизнедеятельности других бактерий и грибов, преобразующих их в аммиак. Так возникает новый цикл круговорота. Существуют организмы, способные превращать аммиак в нитриты, нитраты и в газообразный азот. •

6. Круговорот фосфора. • Фосфор – один из основных компонентов (главным образом в виде и ) живого вещества и входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), клеточных мембран, аденозинтрифосфата (АТФ) и аденозиндифосфата (АДФ), жиров, костей и зубов. Круговорот фосфора, как и других биогенных элементов, совершается по большому и малому циклам. • Запасы фосфора, доступные живым существам, полностью сосредоточены в литосфере. Основные источники неорганического фосфора – изверженные или осадочные породы.

• В земной коре содержание фосфора не превышает 1%, что лимитирует продуктивность экосистем. Из пород земной коры неорганический фосфор вовлекается в циркуляцию континентальными водами. Он поглощается растениями, которые при его участии синтезируют различные органические соединения и таким образом включаются в трофические цепи. • Затем органические фосфаты вместе с трупами, отходами и выделениями живых существ возвращаются в землю, где снова подвергаются воздействию микроорганизмов и превращаются в минеральные формы, употребляемые зелёными растениями.

Антропогенное влияние на круговорот фосфора состоит в следующем: 1. Добыча больших количеств фосфатных руд для минеральных удобрений и моющих средств приводит к уменьшению количества фосфора в биотическом круговороте; 2. Стоки с поле, ферм и коммунальные отходы приводят к увеличению фосфат-ионов в водоёмах, к резкому росту водных растений и нарушению равновесия в водных экосистемах.

7. Круговорот серы. • Круговорот серы, необходимой для построения ряда аминокислот, отвечает за трехмерную структуру белков, поддерживается в биосфере широким спектром бактерий. • В отдельных звеньях этого цикла участвуют аэробные микроорганизмы, окисляющие серу органических остатков до сульфатов, а также анаэробные редукторы сульфата, восстанавливающие сульфаты до сероводорода. Кроме перечисленных группы серобактерий окисляют сероводород до элементарной серы и далее до сульфатов. Растения усваивают из почвы и воды только ионы SO 2 -4.

• Кольцо в центре иллюстрирует процесс окисления (О) и восстановления (R), благодаря которым происходит обмен серы между фондом доступного сульфата и фондом сульфидов железа, находящимся глубоко в почве и осадках.

Основное накопление серы происходит в океане, куда ионы сульфатов непрерывно поступают с суши с речным стоком. При выделении из вод сероводорода сера частично возвращается в атмосферу, где окисляется до диоксида, превращаясь в дождевой воде в серную кислоту. Промышленное использование большого количества сульфатов и элементарной серы и сжигание горючих ископаемых поставляют в атмосферу большие объемы диоксида серы. Это вредит растительности, животным, людям и служит источником кислотных дождей, усугубляющих отрицательные эффекты вмешательства человека в круговорот серы

8. Круговорот воды. • • Растения используют водород воды при фотосинтезе в построении органических соединений, выделяя молекулярный кислород. В процессах дыхания всех живых существ, при окислении органических соединений вода образуется вновь. В истории жизни вся свободная вода гидросферы многократно прошла циклы разложения и новообразования в живом веществе планеты. В круговорот воды на Земле ежегодно вовлекается около 500 000 км 3 воды. Круговорот воды и ее запасы показаны на рис. 5 (в относительных величинах).

9. Антропогенные воздействия на окружающую среду. • Проблемы народонаселения и ресурсов биосферы тесно связаны с реакциями окружающей природной среды на антропогенные воздействия. • Естественное экологически сбалансированное состояние окружающей среды обычно называют нормальным.

• Это состояние, при котором отдельные группы организмов биосферы взаимодействуют друг с другом и с абиотической средой без нарушения равновесия круговоротов веществ и потоков энергии в пределах определённого геологического периода, обусловлено нормальным протеканием природных процессов во всех геосферах.

Нарушению геологического круговорота веществ способствовали такие факторы: 1. Эрозия почвенного покрова и возрастания твёрдого стока в океан; 2. Перемещение огромных масс земной коры; 3. Извлечение из недр значительных количеств руд, горючих и других ископаемых; 4. Перераспределение солей в почвах, грунтовых и речных водах под влиянием орошаемого земледелия;

5. Применение минеральных удобрений и ядохимикатов; 6. Загрязнение среды сельскохозяйственными, промышленными и коммунальными отходами; 7. Поступление в природную среду энергетических загрязнений.