Діяльність живих організмів супроводжується витягом з навколишньої їхньої неживої природи більших кількостей мінеральних речовин. Після смерті організмів складові їхні хімічні елементи вертаються в навколишнє середовище. Так виникає біогенний круговорот речовин у природі, тобто циркуляція речовин між атмосферою, гідросферою, літосферою й живими організмами.

Приведемо деякі приклади.

Круговорот води.

Під дією енергії Сонця вода випаровується з поверхні водойм і повітряних плинів переносяться на більші відстані. Випадаючи на поверхню суши у вигляді опадів, вона сприяє руйнуванню гірських порід і робить складові їхні мінерали доступними для рослин, мікроорганізмів і тварин. Вона розмиває верхній ґрунтовий шар і йде разом з розчиненими в ній хімічними сполуками й зваженими органічними й неорганічними частками в моря й океани. Циркуляція води між океаном і сушею найважливіша ланка в підтримці життя на Землі.

Рослини беруть участь у круговороті води двояким способом: витягають неї із ґрунту й випаровують в атмосферу; частина води в клітинах рослин розщеплюється в процесі фотосинтезу. При цьому водень фіксується у вигляді органічних сполук, а кисень надходить в атмосферу.

Тварини споживають воду для підтримки осмотического й сольової рівноваги в організмі й виділяють її в зовнішнє середовище разом із продуктами обміну речовин.

Круговорот вуглецю.

Вуглець надходить у біосферу в результаті фіксації його в процесі фотосинтезу. Кількість вуглецю, зв’язува_ щорічно рослинами, оцінюється в 46 млрд. т. Частина його надходить у тіло тварин і звільняється в результаті подиху у вигляді З2, що знову надходить в атмосферу. Крім того, запаси вуглецю в атмосфері поповнюються за рахунок вулканічної діяльності й спалювання людиною горючих копалин. Хоча основна частина вступника в атмосферу диоксида вуглецю поглинається океаном і відкладається у вигляді карбонатів, зміст ІЗ2 у повітрі повільно, але неухильно підвищується.

Круговорот азоту.

Азот один з основних біогенних елементів у величезних кількостях утримується в атмосфері, де становить 80% від загальної маси її газоподібних компонентів. Однак у молекулярній формі він не може використовуватися ні вищими рослинами, ні тваринами.

У форму, придатну для використання, атмосферний азот переводять електричні розряди (при яких утворяться оксиди азоту, у з’єднанні з водою дающие азотисту й азотну кислоти) , азотфиксирующие бактерії й синезеление водорості. Одночасно утвориться аміак, що інші хемосинтезирующие бактерії послідовно переводять у нітрити й нітрати. Останні найбільш засвоювані для рослин. Біологічна фіксація азоту на суші становить приблизно 1 г/м2, а в родючих областях досягає 20 г/м2.

Після відмирання організмів гнильні бактерії розкладають азотсодержащие з’єднання до аміаку. Частина його йде в атмосферу, частину відновлюється денитрифицирующими бактеріями до молекулярного азоту, але основна маса окисляється до нітритів і нітратів і знову використовується. Деяка кількість з’єднань азоту осідає в глибоководних відкладеннях і надовго (мільйони років) вимикається із круговороту. Ці втрати компенсуються надходженням азоту в атмосферу з вулканічними газами.

Круговорот сірки.

Сірка входить до складу білків і також являє собою життєво важливий елемент. У вигляді з’єднань із металами сульфідів вона залягає у вигляді руд на суші й входить до складу глибоководних відкладень. У доступну для засвоєння розчинну форму ці з’єднання переводяться хемосинтезирующими бактеріями, здатними одержувати енергію шляхом окислювання відновлених з’єднань сірки. У результаті утворяться сульфати, які використовуються рослинами. Глибоко, що залягають сульфати, утягуються в круговорот іншою групою мікроорганізмів, що відновлюють сульфати до сірководню.

Круговорот фосфору.

Резервуаром фосфору служать покладу його з’єднань у гірських породах. Внаслідок вимивання він попадає в річкові системи й частиною використовується рослинами, а частиною несеться в море, де осідає в глибоководних відкладеннях. Крім того, у світі щорічно добувається від 1 до 2 млн. т. фосфорсодержащих порід. Більша частина цього фосфору також вимивається й виключається із круговороту. Завдяки лову риби частина фосфору вертається на сушу в невеликих розмірах (близько 60 тис. т. елементарного фосфору в рік) .

З наведених прикладів видно, яку значну роль в еволюції неживої природи грають живі організми. Їхня діяльність істотно впливає на формування складу атмосфери й земної кори. Великий внесок у розуміння взаємозв’язків між живою й неживою природою вніс видатний радянський учений В. И. Вернадський. Він виявив геологічну роль живих організмів і показав, що їхня діяльність являє собою найважливіший фактор перетворення мінеральних оболонок планети.

Таким чином, живі організми, випробовуючи на собі вплив факторів неживої природи, своєю діяльністю змінюють умови навколишнього середовища, тобто середовища свого перебування. Це приводить до зміни структури всього співтовариства біоценозу.

Установлено, що азот, фосфор і калій можуть робити найбільший позитивний вплив на врожаї культурних рослин, і тому ці три елементи в найбільших кількостях вносять у ґрунт із добривами, застосовуваними в сільському господарстві. Тому азот і фосфор виявилися головною причиною прискореної евтрофизации озер у країнах з інтенсивним землеробством. Евтрофизация це процес збагачення водойм живильними речовинами. Вона являє собою природне явище в озерах, тому що ріки приносять живильні речовини з навколишніх дренажних площ. Однак цей процес звичайно йде дуже повільно, протягом тисяч років.

Неприродна евтрофизация, що веде до стрімкого збільшення продуктивності озер, відбувається в результаті стоку із сільськогосподарських угідь, які можуть бути збагачені живильними речовинами добрив.

Існують також два інших важливих джерела фосфору стічні води й мийні засоби. Стічні води, як у своєму первісному виді, так і оброблені, збагачені фосфатами. Побутові детергенти містять від 15% до 60% фосфату, що руйнується біологічно. Коротко можна резюмувати, що евтрофизация зрештою приводить до виснаження ресурсів кисню й до загибелі більшості живих організмів в озерах, а в крайніх ситуаціях і в ріках.

Організми в екосистеме зв’язані спільністю енергії й живильних речовин, і необхідно чітко розмежувати ці два поняття. Всю екосистему можна вподібнити єдиному механізму, що споживає енергію й живильні речовини для здійснення роботи. Живильні речовини спочатку походять із абиотического компонента системи, у який зрештою й вертаються або як відходи життєдіяльності, або після загибелі й руйнування організмів. Таким чином, в екосистеме відбувається постійний круговорот живильних речовин, у якому беруть участь і живий і неживий компоненти. Такі круговороти називаються біогеохімічними циклами.

На глибині в десятки кілометрів гірські породи й мінерали піддаються впливу високих тисків і температур. У результаті відбувається метаморфізм (зміна) їхньої структури, мінерального, а іноді й хімічного складу, що приводить до утворення метаморфічних порід.

Опускаючись ще далі в глиб Землі, метаморфічні породи можуть розплавитися й утворити магму. Внутрішня енергія Землі (тобто ендогенні сили) піднімає магму до поверхні. З розплавленими гірськими породами, тобто магмою, хімічні елементи виносяться на поверхню Землі під час вивержень вулканів, застигають у товщі земної кори у вигляді інтрузій. Процеси горотворення піднімають глибинні гірські породи й мінерали на поверхню Землі. Тут гірські породи піддаються впливу сонця, води, тварин і рослин, тобто руйнуються, переносяться й відкладають у вигляді опадів у новому місці. У результаті утворяться осадові гірські породи. Вони накопичуються в рухливих зонах земної кори й при пригинанні знову опускаються на більші глибини (понад 10 км) .

Знову починаються процеси метаморфізму, переправляння, кристалізації, і хімічні елементи вертаються на поверхню Землі. Такий "маршрут" хімічних елементів називається більшим геологічним круговоротом. Геологічний круговорот не замкнуть, тому що частина хімічних елементів виходить із круговороту: несеться в космос, закріплюється міцними зв’язками на земній поверхні, а частина надходить ззовні, з космосу, з метеоритами.

Геологічний круговорот ця глобальна подорож хімічних елементів усередині планети. Більше короткі подорожі вони роблять на Землі в межах окремих її ділянок. Головний ініціатор жива речовина. Організми інтенсивно поглинають хімічні елементи із ґрунту, повітря води. Але одночасно й повертають їх. Хімічні елементи вимиваються з рослин дощовими водами, виділяються в атмосферу при подиху й відкладають у ґрунті після смерті організмів. Повернуті хімічні елементи знову й знову утягуються живою речовиною в "подорожі". Всі разом і становить біологічний, або малий, круговорот хімічних елементів. Він теж не замкнутий.

Pages: 1 2

Збережи - » Круговорот у природі . З'явився готовий твір.