Кругообіг речовин в біогеоценозах

Кругообіг речовин в біогеоценозах

Життєдіяльність біогеоценозу можлива тільки за умови постійного припливу енергії і кругообігу речовин в ньому (біотичного кругообігу). Однак, оскільки в життєдіяльності біогеоценозу поряд з живими організмами велике значення мають хімічні і геологічні фактори, розглядати кругообіг речовин в біогеоценозі слід з позиції біогеохімічного циклу, що не тотожне биотическому круговороту, що припускає витяг живими організмами з навколишнього їх неживої природи великих кількостей мінеральних речовин і повернення після своєї смерті в навколишнє середовище їх хімічних елементів, тобто циркуляції речовин між гідросферою, літосферою, атмосферою і живими організмами.

Кругообіг речовин ніколи не буває повністю замкнутим в коло, тому що частина органічних і неорганічних речовин виноситься за межі біогеоценозу і в той же час їх запаси можуть попoлняться за рахунок припливу ззовні. Неповна замкнутість циклів в масштабах геологічного часу призводить до накопичення елементів в різних природних сферах Землі. Таким чином накопичуються корисні копалини - вугілля, нафта, газ, вапняки тощо

Постійний приплив енергії в екосистему відбувається за рахунок сонячного випромінювання, яке фотосинтезуючими організмами перекладається в енергію хімічних зв'язків органічних сполук. Передача енергії по харчових ланцюгах підпорядковується другим законом термодинаміки: перетворення одного виду енергії в інший йде з втратою частини енергії. При цьому її перерозподіл підпорядковується суворої закономірності: енергія, що отримується екосистемою і засвоюється продуцентами, розсіюється або разом з їх біомасою необоротно передається консументам першого, другого і т.д. порядків, а потім редуцентам з падінням потоку енергії на кожному трофічному рівні. У зв'язку з цим кругообігу енергії не буває.

Про круговороті речовин можна говорити тільки в дуже вузькому сенсі біотичного кругообігу: надходження біогенних елементів (вуглецю, кисню, азоту та ін.) До живих організмів і повернення цих же біогенних елементів в навколишнє середовище (тобто споживання і повернення біогенних елементів відбувається по колу).

В біогеоценозах круговорот речовин відбувається як між геосферами (атмосферою, гідросферою, земною корою, гранітної, базальтової і іншими сферами) в межах 10-20 км (місцями 50-60 км) від поверхні Землі, так і між деякими геосферами і живими організмами. Безпосередньо безперервний круговорот речовин спостерігається в атмосфері, гідросфері, верхню частину твердої літосфери і в біосфері. До геологічної силі в цьому круговороті в даний час додалася діяльність людини.

Таким чином, розрізняють два основних кругообігу:

• великий (геологічний) - триває мільйони років і полягає в тому, що гірські породи підлягають руйнуванню, а продукти вивітрювання (в тому числі розчинні у воді поживні речовини) зносяться потоками води у Світовий океан, де вони утворюють морські нашарування і лише частково повертаються на сушу з опадами. Геотектонічні зміни, процеси опускання материків і підняття морського дна, переміщення морів та океанів на протязі тривалого часу призводять до того, що ці нашарування повертаються на сушу і процес починається знову.
• малий (біотичний) - (частина великого), відбувається на рівні екосистеми і полягає в тому, що поживні речовини, вода і вуглець акумулюються в речовині рослин, витрачаються на побудову тіла і на життєві процеси як самих цих рослин, так і інших організмів (як правило тварин), що з'їдають ці рослини (консументи). Продукти розпаду органічної речовини під дією деструкторів та мікроорганізмів (бактерії, гриби, черві) знов розкладаються до мінеральних компонентів, доступних рослинам і що втягуються ними у потоки речовини.

які в сукупності називаються біогеохімічним циклом. У такі цикли втягнуті практично всі хімічні елементи і насамперед ті, які беруть участь в побудові живої клітини, наприклад, тіла людини, яке складається з кисню (62,8%), вуглецю (19,37%), водню (9,31% ), азоту (5,14%), кальцію (1,38%), фосфору (0,64%) і ще приблизно з 30 елементів.

Кругообіг вуглецю - найінтенсивніший биогеохимический цикл. У природі вуглець існує в двох основних формах - в карбонатах (вапняк, крейда, мармур [CaCO3]) і органічних корисних копалин (нафта, вугілля, природний газ). Всі ці речовини мають низьку хімічну активність і тому лише в дуже незначній мірі використовуються живими організмами. У биотическом колообігу беруть участь переважно лише ті частини вуглецю, які знаходяться в атмосфері, гідросфері і живих організмах.

В атмосферному повітрі вуглець міститься у вигляді вуглекислого газу, на частку якого припадає 0,03%. Останній поглинається рослинами і йде на утворення органічної речовини в процесі фотосинтезу. Рослини поїдаються рослиноїдних тваринами, в організмі яких вуглець в складі органічних сполук проходить по ланцюгу обмінних реакцій. Частина його накопичується в їх організмі, частина видаляється з продуктами життєдіяльності. Вуглекислий газ виділяється в процесі дихання тварин і рослин. Загиблі рослини і тварини піддаються впливу мікроорганізмів-редуцентов (бактерії, гриби), які розкладаючи їх, переводять вуглець речовини в вуглекислий газ, який знову повертається в атмосферу. При цьому в біотичний кругообіг повертається метан (СН4), вода і сполуки азоту (NH4, CO (NH2) 2, NO2, NO3). Величезна кількість метану виділяють метанові бактерії, які мешкають в грунті і болотах. Крім того, запаси вуглецю в атмосфері поповнюються за рахунок вулканічної діяльності і спалювання людиною горючих копалин.

Основна частина надходить в атмосферу діоксиду вуглецю поглинається океанами і морями (оскільки він добре розчиняється у воді)

СО2 + Н20 -> Н2СО3 -> Н + + НСО3-
і відкладається у вигляді нерозчинного у воді карбонату кальцію після з'єднання карбонат-іона (НСО 3) з кальцієм

Са2 + + НСО3- -> Са2СО3 + Н +

Карбонат кальцію випадає в донні відкладення водойм. Він також поглинається водними організмами і використовується ними для побудови раковинок (молюски) або зовнішніх покривів тіла (ракоподібні). Звичайний крейда утворений злежатися залишками раковинок викопних молюсків. Таким чином частка зайвого СО2 поглинається Світовим океаном і виводиться з біотіческогo кругообігу. Однак здатність Світового океану до поглинання надлишку СО2 не безмежна і, як вважається, в даний час близька до вичерпання. Відповідно атмосферна частина СО2 повільно, але неухильно підвищується. За даними розрахунків в 2025 році в атмосферу Землі буде випущено 26 млрд. тонн вуглецю в складі вуглекислого газу, що відповідає щорічному приросту 3,4%.

Кругообіг кисню тісно взаємопов'язаний з кругообігом вуглецю оскільки обидва елементи входять до складу вуглекислого газу і є найважливішими компонентами всіх органічних сполук - вуглеводів, жирів і білків, нуклеїнових кислот, макроергічних сполук.

У кількісному відношенні головною складовою живої матерії є кисень, кругообіг якого ускладнений його здатністю вступати в різні хімічні реакції, головним чином реакції окислення. В результаті виникає безліч локальних циклів, що відбуваються між атмосферою, гідросферою і літосферою.

Кисень, що міститься в атмосфері, має биогенное походження і розглядається як продукт фотосинтезу, який підтримує його зміст в атмосфері близько 21% Крім того, велика кількість кисню міститься в найпоширеніших мінералах земної кори - піщаних породах (SiO2), залізних (Fe2O3) і алюмінієвих (Al2O3) рудах, яке, однак, не бере участі в біотичному кругообігу, тому що ці речовини мають низьку хімічну активність і тому лише в дуже незначній мірі використовуються живими організмами. У биотическом колообігу беруть участь переважно лише ті частини кисню, які, як і вуглець, знаходяться в атмосфері, гідросфері і живих організмах.

Вільний кисень використовується для дихання усіма аеробними мікроорганізмами і йде на окислення органічних речовин в результаті чого виділяється кінцевий продукт окислення - вуглекислий газ. У складі вуглекислого газу кисень повертається у зовнішнє середовище і цей його кругообіг забезпечує круговорот всіх біогенних елементів, так як звільнення енергії з органічних і неорганічних сполук супроводжується розщепленням їх в ході окислювальних реакцій. В деякому відношенні кругообіг кисня нагадує зворотний кругообіг вуглекислого газу.

Відзначимо, що, починаючи з певної концентрації, кисень дуже токсичний для клітин і тканин (навіть у аеробних організмів). А живий анаеробний організм не може витримати (це було доведене ще в минулому сторіччі Л. Пастером) концентрацію кисня, що перевищує атмосферну на 1%.

Споживання атмосферного кисня та його відшкодування рослинами в процесі фотосинтезу здійснюється досить швидко. Розрахунки показують, що для повного оновлення всього атмосферного кисня вимагається біля двох тисяч років. З іншого боку, для того, щоб всі молекули води гідросфери були піддані фотолизу і знов синтезовані живими організмами, необхідно два мільйони років.

Частина кисню, що надходить в атмосферу може фіксуватися літосферою у вигляді карбонатів, сульфатів, оксиду заліза, решта циркулює в біосфері у вигляді газів або сульфатів, розчинених в океанських та континентальних водах.

Таким чином, кругообіг вуглецю і кисню взаємопов'язані процесами фотосинтезу і дихання: при фотосинтезі вуглекислий газ поглинається (фіксується організмами), а вуглець, що міститься в ньому використовується для утворення органічних речовин за участю води, світла і фотосинтетичних пігментів. Вирізняється кисень утворюється при розщепленні води, а вуглекислий газ - за рахунок дихання і розкладання органічних сполук.

Процеси фотосинтезу з одного боку, дихання і розкладання органічних сполук з іншого взаємно врівноважують один одного. Тому кількість вуглецю і кисню, що беруть участь в біотичному кругообігу залишається досить постійним. Залучення в цю систему вуглецю, що утворюється в результаті геологічних процесів (виверження вулканів, пожежі і хімічну взаємодію з різними сполуками) незначно, однак при порушенні продукції і деструкції органічної речовини можливі передумови як для посиленого утворення органічних корисних копалин (кам'яного вугілля, горючих сланців і т . Д.), так і для уповільнення цього процесу.

Антропогенні фактори (розвиток промисловості, спалювання органічного палива, війни, оранка грунту при веденні сільського господарства, скорочення площі лісів - тропічних лісів Амазонської низовини, Тропічної Африки і Південно-Східної Азії, які є основними виробниками кисню на планеті і ін.) Можуть більш виражено порушувати рівновагу між цими биотическими елементами. За останні 100 років, нехай і незначно, але вміст кисню в атмосфері знижується. Це не становить небезпеки для дихання живих організмів ні зараз, ні в далекому майбутньому, проте призводить до зменшення вмісту озону у верхніх шарах атмосфери ( "озонові діри"), що сприяє збільшенню потоку жорсткого ультрафіолетового випромінювання, що досягає поверхні Землі.

Підвищення концентрації СО2 в атмосфері викликає парниковий ефект. Він обумовлений тим, що СО2 і інші парникові гази, наприклад, метан, перешкоджає тепловому потоку, що випромінюється нагрітої сонячними променями земною поверхнею йти в космічний простір. Це призводить до постійного підвищення температури надземного шару атмосфери і поки до дуже повільного (до 1-2 мм в рік) підвищення рівня Світового океану, значного скорочення площі вічної криги Північного Льодовитого океану, відступу на північ кромки арктичних льодів і південних кордонів зон тундри і лісотундри .

З іншого боку підвищення вмісту пилу, димів та інших твердих забруднювачів в атмосфері може знизити температуру приземних шарів атмосфери, оскільки пил відбиває сонячні промені в космічний простір, що зменшує нагрів ними земної поверхні (ефект дзеркала). Математичне моделювання наслідків військового конфлікту навіть з обмеженим застосуванням ядерної зброї показало, що задимлення і запилення атмосфери може привести до зниження середньої температури на поверхні Землі на 5-6 ° С, що викличе наступ нового льодовикового періоду ( "ядерна зима").

Від того, який з можливих сценаріїв розвитку атмосферних процесів ( "всесвітній потоп" або "льодовиковий період") може реалізуватися в результаті втручання людини, багато в чому залежить майбутнє людства.

Кругообіг азоту. Азот є одним з основних біогенних елементів, що входить до складу білків. В живих організмах міститься в середньому 3% азоту. На Землі запаси азоту величезні. Тільки в атмосфері його зміст за обсягом становить 79%.

Газоподібний азот виникає в результаті реакції окислення аміаку, який утворюється при виверженні вулканів (це ювенільний азот, який раніше не входив до складу біосфери) та розкладені біологічних відходів. Однак у вільному стані він не засвоюється ні вищими рослинами, ні тваринами. Молекулярний азот має дуже слабку реакційною здатністю, він не отруйний, але і не підтримує життєвих процесів. Сама назва "азот" в перекладі з давньогрецької означає "неживий" (а - негативна частки, "зоон" - життя).

Еукаріоти можуть використовувати тільки "пов'язаний азот", що входить до складу неорганічних і органічних речовин, таких як аміак (NH4), нітрити (NО2 -) і нітрати (NО3 -), а також білків.

В органічні сполуки вільний (молекулярний) азот переводять азотфиксирующие бактерії і синьо-зелені водорості. Крім того, незначна частина вільного азоту під дією електричних розрядів в атмосфері може перетворюватися в з'єднанні з водою в азотисту і азотну кислоти. Останні, потрапляючи в грунт, утворюють солі. У зв'язаному стані азот (у вигляді нітрат-іонів (NО3 -) і іонів амонію (NH4 +)) засвоюється рослинами [показати] і використовується для синтезу білків.

Від кількості пов'язаного азоту в ґрунті у величезній мірі залежить її родючість. Ще в Стародавній Греції і Римі знали, що бобові рослини (квасоля, горох) різко підвищують родючість грунту, тоді як інші культури її знижують. Про це писали основоположник ботаніки Теофраст, римські вчені Катон, Варрон, Пліній Старший і Вергілій. Однак тільки в 1830 році французький агрохімік ж.б. Буссенго виявив, що бобові збагачують грунт азотом, але помилково вважав, що рослини з якоїсь причини вміють фіксувати молекулярний азот атмосфери. Насправді, бобові отримують азот шляхом симбіотичного азотфиксации завдяки бульбочкових бактерій, що було показано М.С. Вороніним в 1866 році і підтверджено Г. Гельрігеля.

Бульбочкові бактерії - це особливі азотфиксирующие бактерії на кореневій системі рослин сімейства бобових. Свою назву вони отримали через здатність утворювати на коренях особливі потовщення (бульби). Бульбочкові бактерії - найактивніші споживачі азоту, що перетворює його в нітрати. У нaстоящее час відомо близько 13 тисяч видів бобових рослин, на коренях яких поселяються азотфиксирующие бактерії. Крім того, останні поселяються і на коренях близько 200 видів рослин з інших родин, наприклад, вільхи, обліпихи та ін.

Серед азотфіксуючих бактерій є і свободноживущие види, що мешкають в грунті, воді, донних мулах і т.д. Деякі види зустрічаються навіть в рубці жуйних тварин.

Фіксувати азот способи також деякі актиноміцети і ціанобактерії. Тому останні здатні жити в водоймах, майже не містять біогенних елементів, наприклад, в геотермальних джерелах. Високі врожаї рису в країнах Південно-Східної Азії багато в чому обумовлені тим, що на затоплюваних водою рисових полях інтенсивно розвиваються ціанобактерії, які збагачують донний мул зв'язаним азотом.

Азотфиксирующие ціанобактерії утворюють мутуалістіческіе асоціації з деякими видами мохів, наприклад, зі сфагнумом, водним папороттю азоллой, голонасінні і квітковими рослинами. Сімбіонтная фіксація азоту оцінюється в середньому в 100-200 кг на га в рік, а його фіксація свободноживущими організмами - тільки 1-5 кг на га на рік.

Вважається, що біологічна фіксація азоту в біосфері становить 150 мільйонів тонн. Для порівняння, світове виробництво азотних добрив в 2000 р дорівнювало 85 мільйонів тонн.

Механізм біологічний фіксації азоту Контролює невелика група компактно розташованіх 20 генів (nif-система). Ее структура у різніх у різніх груп азотфиксаторов (бактерії, ціанобактерії) практично однаково. Деякі віруси здатні відривати nif-систему від молекули ДНК азотфиксирующей бактерії і приєднувати її до ДНК інших видів бактерій. Передбачається, що nif-система виникла порівняно недавно у якого-небудь одного виду бактерій; потім вона за допомогою вірусів була перенесена в інші види бактерій і ціанобактерій.

Рослини, які мають симбіонтів-азотфиксаторов, часто є піонерними видами, які поселяються на бідних азотом грунтах на початкових стадіях сукцесії. В результаті їх діяльності зміст пов'язаного азоту в грунті може підвищитися настільки, що воно перестає бути лімітуючим фактором для інших видів рослин. Тому в процесі сукцессии такі грунти швидко заселяються іншими видами рослин, які потім витісняють піонерні види. Тому бобові рослини практично ніколи не домінують в клімаксних спільнотах. З цієї ж причини в сільському господарстві неможливо вирощувати на одному і тому ж полі кілька років поспіль бобові рослини. Їх посіви заглушуються бур'янами, інтенсивно розвиваються на збагачених азотом грунтах. Тому бобові рослини іноді називають "рослина-самогубцями" або "рослинами-камікадзе".

Рослинні білки вживаються тваринами і людиною в їжу. В їх організмах білки розщеплюються до амінокислот і сечовини, що виділяється потім у зовнішнє середовище. Після відмирання організмів гнильні (аммоніфіцірующіе) бактерії розкладають азотовмісні сполуки до аміаку, а хемосинтезирующие (нитрифицирующие) бактерії переводять аміак в солі азотної та азотної кислот, які знову можуть бути засвоєні рослинами. Ці реакції йдуть з виділенням енергії, яка використовується нитрификаторов для освіти АТФ і синтезу органічних сполук. Тому процеси нітрифікації іноді називають "азотним диханням".

Нітріфікатори - групи бактерій, які переводять аміак у нітрити та нітрати.

Бактерії денітріфікатори руйнують білки та інші азотовмісні речовини до молекулярного азоту, який повертається в атмосферу.

Денітрифікуючі бактерії розкладають аміак до вільного азоту. Результатом є збіднення ґрунту і води сполуками азоту і поповнення молекулярним азотом атмосфери. Деяка кількість сполук азоту осідає в глибоководних відкладеннях і надовго (мільйони років) вимикається з кругообігу. Ці втрати компенсуються надходженням азоту в атмосферу з вулканічними газами. Так замикається круговорот азоту.

Діяльність азотфіксуючих і денитрифицирующих бактерій взаємно врівноважує один одного. Тому кількість атмосферного азоту, який пов'язують азотфиксаторами, приблизно дорівнює його кількості, що повертається денітріфікатори в атмосферу, що дозволяє підтримувати запаси азоту в біосфері на постійному рівні. Період кругообігу всього запасу азоту в біосфері оцінюється приблизно в 1000 років.

Сільськогосподарська діяльність людини, спрямована на отримання високих врожаїв сільськогосподарських культур, змінює баланс азоту в біогеоценозах за рахунок внесення в почуя азотних добрив. Це можуть бути як органічні добрива - торфокрошка, перегній листя, продукти життєдіяльності живих організмів (гуано - екскременти птахів), так і мінеральні добрива (суперфосфат, аміачна селітра та ін.), Промислове виробництво яких стає дедалі більше.

Широке і в ряді випадків неправильне застосування мінеральних добрив (азотних, фосфорних, калійних) в сільському господарстві призводить до вимивання їх атмосферними опадами та грунтовими водами з грунту в водойми. Особливо велика кількість сполук азоту накопичується в стоячих водоймах - ставках, малопроточних озерах, а також в колодязях, беруть воду з самого верхнього водоносного шару, підвищуючи гранично допустиму концентрацію азоту в питній воді.

Евтрофікація (евтрофірованіе) - збільшення продуктивності водних екосистем в результаті накопичення в воді біогенних елементів під дією антропогенних або природних факторів

Підвищення вмісту біогенних елементів у водоймі призводить до їх евтрофікації, інтенсивному розвитку в них автотрофніорганізмів, в першу чергу планктонних водоростей. Її наочним прикладом є цвітіння водойм, що має такі неприємні наслідки, як зниження рекреаційних властивостей водойм, погіршення якості води, загибель багатьох видів водних організмів, у тому числі риб. Тому в останні роки розробляються нетрадиційні методи збільшення вмісту азоту в грунті:

• Налагоджено вирощування ряду штамів азотфіксуючих бактерій на заводах білково-вітамінних препаратів. Їх концентровану культуру в поєднанні з мінеральними добривами вносять в грунт або додають в корм худобі.
• Робляться експерименти з впровадження генів азотфіксуючих бактерій, які регулюють фіксацію азоту, в інші види грунтових бактерій.
• Проводяться дослідження по виведенню штамів азотфіксуючих бактерій, які могли б розвиватися на коренях культурних рослин, наприклад, злакових, і хрестоцвітних і пасльонових.

Кругообіг води. У кількісному відношенні вода найбільш розповсюджена неорганічна складова живої матерії. У трьох агрегатних станах вона присутня в усіх складових біосфери: атмосфері, гідросфері і літосфері. Якщо воду, яка знаходиться в різних гідрогеологічних формах, рівномірно розподілити по відповідним областям земної кулі, то утворяться шари такої товщини:

• для Світового океану 2700 м,
• для льодовиків 100 м,
• для підземних вод 15 м,
• для поверхневих прісних вод 0.4 м,
• для атмосферної вологи 0.03 м.

Кругообіг води - це замкнутий цикл, який може відбуватися і в відсутностіжиття, але живі організми видозмінюють його.

Основну роль в циркуляції та біогеохімічному кругообігу води відіграє атмосферна волога, незважаючи на відносно малу товщину її шару. Під дією енергії Сонця вода випаровується з поверхні водойм і повітряними течіями переноситься на великі відстані. Випадаючи на поверхню суші у вигляді опадів, вона витрачається на просочування (інфільтрацію), випаровування та сток.

Просочування особливо важливо для наземних екосистем, бо сприяє постачанню грунтів водою і, сприяючи руйнуванню гірських порід, робить складові їх мінерали доступними для рослин, мікроорганізмів і тварин. В процесі інфільтрації вода, розмиваючи верхній шар ґрунту, разом з розчиненими в ній хімічними сполуками і зваженими органічними і неорганічними частками, надходить у водоносні горизонти, підземні річки, моря і океани.

Випаровування води відбувається двояким способом: значна кількість води виділяють самі рослини своїм листям після вилучення її з грунту; інша частина води випаровується з поверхні грунту. Сумарне випаровування (дерева і грунт) відіграють головну роль в круговороті води на континентах.

Стік води - процес стікання дощових, талих і підземних вод у водойми відбувається по земній поверхні (поверхневий стік) і в товщі земної кори (підземний стік). Сток також є складовою ланкою влагооборота на Землі і складається з трьох фаз: повінь, паводки, межень. Особливістю стоку є його мінливість в просторі і в часі. Розрізняють руслової і схиловий стоки. При зменшенні щільності рослинного покрову сток стає основною причиною ерозії грунту.

Вода бере участь і в біологічному циклі, являючись джерелом кисня, який надходить в атмосферу і водню, який фіксується у вигляді органічних сполук. Однак фотоліз води в клітинах рослин при фотосинтезі не відіграє суттєвої ролі в процесі кругообігу. Також не відіграє суттєвої ролі потребяемая тваринами вода, яка виділяється в зовнішнє середовище разом з продуктами обміну речовин.

Кругообіг сірки.

• в складі білків, вітамінів, а також ряду речовин, які виступають в якості каталізаторів окислювально-відновних процесів в організмі і активізують деякі ферменти

• в вивержених гірських породах у вигляді сульфідних мінералів: піриту, пірроніта, халькопирита
• в осадових породах (глинах) і глибоководних відкладеннях у вигляді гіпсів
• в копалин вугіллі - у вигляді домішок сірчаного колчедану і рідше у вигляді сульфатів
• в грунті знаходиться переважно у формі сульфатів
• в нафті зустрічаються органічні сполуки сірки

З природних джерел сірка потрапляє в атмосферу у вигляді сірководню, діоксиду сірки та часток сульфатних солей. Техногенні викиди сірки в атмосферу (в основному у вигляді оксиду) відбуваються при згорянні органічного палива. В атмосфері протікають реакції, що призводять до кислотних опадів:

2SO2 + O2 -> 2SO3,
SO3 + H2O -> 2H + + SO42-.

З стоками води сірка потрапляє в Світовий океан і поглинається морськими мешканцями. Особливо багато сірки накопичується в молюсках. Кругообіг сірки в морях відбувається завдяки сульфатредуцирующие бактеріям. Деякі з них накопичують сірку в своїх організмах, а після загибелі бактерії вся сірка залишається на дні океану.

На континентах круговорот сірки відбувається завдяки рослинам. Хемосинтезирующие бактерії, здатні отримувати енергію шляхом окислення відновлених з'єднань сірки, переводять сірку в доступну для засвоєння рослинами форму. У рослинах синтезуються сірковмісні амінокислоти - цистеїн, цистин, метіонін, що надходять в їжу. При відмирання рослин сере знову переходить в грунт, де бактеріями органічна сірки відновлюється до мнеральной, а потім знову окислюється до сульфатів, які поглинаються корінням рослин. Глибоко залягають сульфати втягуються в круговорот іншою групою мікроорганізмів, які відновлюють сульфати до сірководню (рис. 77).

Кругообіг фосфору.

• в складі нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), клітинних мембран, аденозинтрифосфату (АТФ) і аденозиндифосфата (АДФ), жирів, кісток і зубів

• в вивержених, гірських і осадових породах

З пород земної кори неорганічний фосфор частково вимивається опадами і потрапляє в річкові системи, моря і океани, а частково поглинається рослинами, которі при його участі синтезують різні органічні сполуки і таким чином включаються в трофічні ланцюги. За харчових ланцюгах фосфор переходить від рослин до всіх інших організмів екосистеми. Потім органічні фосфати разом з виділеннями або трупами повертаються в землю, де знову піддаються впливу мікроорганізмів і перетворюються в форми, які використовуються зеленими рослинами. Кругообіг тут проходить в природних оптимальних умовах з мінімумом втрат.

У водних джерелах, в зв'язку з постійним осіданням органічних речовин, частина фосфору осідає в глибоководних відкладеннях і вимикається з кругообігу до тектонічних зрушень, здатних підняти осадові породи до поверхні. Інша частина фосфору включається в кругообіг, сприяє розвитку фітопланктону і живих організмів і завдяки вилову риби в незначних кількостях повертається на сушу.

Крім того, великий вплив на кругообіг фосфору робить діяльність людини. Видобуток великої кількості фосфатних руд для мінеральних добрив призводить до зменшення кількість фосфору в одному біогеоценозі і збільшує в іншому. Стоки з полів, ферм та комунальні відходи, що містять фосфор з миючих засобів, призводять до збільшення фосфат-іонів в водоймах, до різкого зростання водних рослин і порушення рівноваги в водних екосистемах.

Кругообіг радіоактивних речовин

З 1944 року чоловік почав вводити в біогеохімічний круговорот радіоактивні речовини. Значення деяких з них можна проілюструвати на прикладі стронцію-90. У циклі освіти і ерозії опадів стронцій переміщається разом з кальцієм. Кальцій становить 7% матеріалу, що переноситься річками. Стронцій потрапляє разом з кальцієм в систему біологічного кругообігу. На Крайній Півночі, де випадало велику кількість радіоактивних опадів, лишайники поглинають майже 100% радіоактивних частинок, що падають на землю. Північні олені, харчуються лишайниками, концентрують стронцій в своєму організмі, а потім він накопичується в тканинах людей, що вживають в їжу м'ясо цих тварин; в організмі деяких людей вже зараз міститься 1 / 3-1 / 2 допустимої дози стронцію. Ця проблема існує і в інших районах. У Європі та Північній Америці відзначено неухильне підвищення вмісту стронцію в кістках у дітей і дорослих, які отримали його з молоком від корів, які в свою чергу отримали його від рослин. Накопичення радіоактивних ізотопів в організмах часто використовують для визначення трофічних зв'язків організмів в спільнотах.

Висновок

Таким чином, біотичні та геологічні цикли дозволяють підтримувати існування життя на землі. При цьому інтенсивність життєдіяльності всіх трьох основних складових органічного світу - продуцентів (виробників), консументів (споживачів) і редуцентов (руйнівників) - обов'язково знаходиться у взаємному рівновазі і відчуваючи на собі вплив факторів неживої природи, своєю діяльністю змінюють умови навколишнього середовища, тобто . середовища свого проживання. Це призводить до зміни структури всієї спільноти - біоценозу.

продовження: Потік енергії в біогеоценозах

Віртуальні консультації

Зверніть увагу! Діагностика і лікування віртуально не проводяться! Обговорюються тільки можливі шляхи збереження вашого здоров'я.

Детальніше див. Правила форуму

[X]

Вартість 1 години - 500 руб. (З 02:00 до 16:00, час московський)

З 16:00 до 02:00 - 800 р / год.

E-mail: [email protected]

останні ПОВІДОМЛЕННЯ

реальні консультації

Раніше зверталися пацієнти можуть знайти мене по відомим їм реквізитами.

Нотатки на полях

Натисни на картинку -
дізнайся подробиці!

Новини сайту

Посилання на зовнішні сторінки

Шановні Користувачі!

Прохання повідомляти про непрацюючих посиланнях на зовнішні сторінки, включаючи посилання, що не виводять прямо на потрібний матеріал, що запитують оплату, що вимагають особисті дані і т.д. Для оперативності ви можете зробити це через форму відгуку, розміщену на кожній сторінці.
Посилання будуть замінені на робочі або видалені.

Тема від 05.09.08 актуальна!

Бажаючі взяти участь можуть заявити про це на нашому форумом

25.04.08
Повідомлення про зміни на сайті можна отримати через розділ форуму "Компас здоров'я" - Бібліотека сайту "Острівець здоров'я"