4 Тема: Круговороты веществ в биосфере Выберите на схеме круговорота азота биологические процессы, связанные с переводом атмосферного азота в форму, доступную для растений.
|
|
|
биофиксация клубеньковыми бактериями Rhizobium |
|
|
|
биофиксация свободноживущими бактериями Azotobacter |
|
|
|
денитрификация почвенными бактериями Pseudomonas |
|
|
|
фиксация индустрией производства минеральных удобрений |
Решение: Атмосферный воздух, содержащий 78 % азота, является неисчерпаемым резервуаром. Однако основная часть живых организмов не может непосредственно использовать этот азот, так как энергия связи в молекуле N2 очень высока и для азотфиксации требуются большие затраты энергии. Для усвоения азота растениями необходимо, чтобы азот входил в состав ионов аммония (NH4+) или нитрата (NO3-). В биосфере биологическая фиксация атмосферного азота осуществляется несколькими группами анаэробных бактерий и цианобактерий при нормальной температуре и давлении благодаря высокой эффективности биокатализа. Считается, что бактерии переводят в связанную форму около 1 млрд т азота в год. Например, свободно живущие почвенные бактерии Azotobacter дают нитратного азота 25 кг в год/га, в то время как симбиоз клубеньковых бактерий Rhizobium с бобовыми растениями в среднем продуцирует нитратного азота 200 кг в год/га.
Тема:
Круговороты веществ в биосфере
Основными
источниками поступления свободного
кислорода в атмосферу (см. рис.) являются
…
|
|
|
фитопланктон |
|
|
|
растительность суши |
|
|
|
окислительное выветривание |
|
|
|
озоновый экран |
Тема: Круговороты веществ в биосфере В процессе круговорота веществ в биосфере происходит …
|
|
|
многократное использование химических элементов |
|
|
|
превращение одних химических элементов в другие |
|
|
|
необратимый распад минеральных веществ и воды |
|
|
|
необратимый синтез органических веществ |
Решение: Живые организмы в процессе жизнедеятельности вовлекают в круговорот многие химические элементы (углерод, азот, фосфор, калий, серу и др.). Несоответствие между наличием и доступностью химических элементов в биосфере и потребностями живых организмов привело к дефициту некоторых элементов и ограничению количества живого вещества. Многократное использование химических элементов по типу круговоротов позволяет избежать ограничений в доступности биогенных элементов для живых организмов и поддерживать динамическое равновесие и устойчивость биосферы в целом. Благодаря круговоротам веществ конечное количество вещества, имеющееся в биосфере, приобретает свойство бесконечности. В единый биотический круговорот вовлечены все живые организмы биосферы. Первичное органическое вещество, созданное продуцентами из неорганических веществ, используется и преобразуется в последующих звеньях пищевых цепей. Этот процесс происходит до тех пор, пока все остатки мертвого органического вещества не разлагаются деструкторами в неорганические соединения и не возвращаются к исходному звену (продуцентам) для последующего использования. При отсутствии круговорота, например, за короткое время был бы исчерпан основной «строительный материал» живого – углерод, который практически единственный способен образовывать межэлементные (углерод-углеродные) связи и создавать огромное количество органических соединений. Как отмечал академик В. Р. Вильямс, есть единственный способ сделать какой-то процесс бесконечным – пустить его по пути круговоротов.
Тема:
Круговороты веществ в биосфере
Основными
процессами, характерными для круговорота
воды в биосфере (см. рис.) являются …
|
|
|
испарение |
|
|
|
выпадение осадков |
|
|
|
образование льда |
|
|
|
фотодиссоциация |
Тема: Круговороты веществ в биосфере В рамках биотического круговорота углерода происходят процессы ___________ и __________ углекислого газа.
|
|
|
фиксации |
|
|
|
высвобождения |
|
|
|
растворения |
|
|
|
осаждения |
Тема:
Круговороты веществ в биосфере
Основными
факторами, нарушающими круговорот
углерода в биосфере (см. рис.) являются
…
|
|
|
сжигание топлива |
|
|
|
добыча нефти |
|
|
|
отмирание организмов |
|
|
|
образование известняков |
Решение: Круговорот углерода начинается с фиксации атмосферного углекислого газа в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся при фотосинтезе углеводов используют сами растения для получения энергии, часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит и в океане. В целом же без антропогенного вмешательства содержание углерода в биогеохимических резервуарах: биосфере (биомасса + почва и детрит), осадочных породах, атмосфере и гидросфере – сохраняется с высокой степенью постоянства, то есть круговорот углерода характеризуется высокой степенью замкнутости. Важная особенность круговорота углерода состоит в том, что в далекие геологические эпохи значительная часть органического вещества, созданного в процессах фотосинтеза, накапливалась в литосфере в виде ископаемого топлива: нефти, угля, горючих сланцев, торфа и др. В настоящее время для обеспечения энергетических потребностей человечества ископаемое топливо добывается в огромных количествах. Добывая нефть и сжигая разнообразное углеводородное топливо, человек включает в круговорот дополнительное количество углерода, что приводит к нарушению замкнутости круговорота углерода. При этом происходит накопление углекислого газа в атмосфере, что влечет за собой глобальные климатические изменения.