Биогеохимические круговороты веществ

Биогеохимические круговороты веществ - это пере­мещения и превращения химических элементов через косную и органическую природу при ак­тивном участии живого вещества. Химические элементы циркулируют в биосфере по различным путям биологического круговорота: поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. К главным циклам можно отнести кру­говороты углерода, кислорода, азота, фосфора, се­ры. Ниже рассмотрим в ка­честве примера основные черты круговорота типичных биогенных элементов, играющих существенную роль в жизни биосферы.

1. Круговорот углерода

А

Н

Т

Р

О

П

О

Г

Е

Н

Н

А

Я

Д

Е

Я

Т

Е

Л

Ь

Н

О

С

Т

Ь

СО₂ в атмосфере

Растворение

Лесные пожары

фотосинтез

Дыхание

Разложение

Промышленное сжигание топлива

Обогрев жилья

Соединения углерода в воде

Соединения углерода в растениях

Обработка земель

Осаждение

Выхлопные газы

Соединения углерода в животных

Известняковые и доломитовые осадки

Рис. Природный круговорот углерода

Углерод - его круговорот в биосфере начинает­ся с фиксации атмосферного СО₂ в процессе фото­синтеза в зеленых растениях и некоторых микро­организмах. При фотосинтезе из диоксида углерода и воды образуются угле­воды и в то же время высвобождается кислород, уходящий в атмосферу. Часть фиксированного растениями углерода потребляется животными, которые также дышат и выделяют СО₂. Мертвые растения и животные в конце концов разлагаются микроорганизмами почвы; углерод их тканей окисляется до СО₂ и возвращается в атмосферу. Подобный круговорот углерода имеется в океане. Часть углерода при образовании и последующем ее захоронении в литосфере входит в состав органогенных горных пород (торф, уголь, горючие сланцы), другая - в водоемах участвует в образовании карбонатных пород (известняки, доломиты). Особое место в современном круговороте углерода играет массовое сжигание органических веществ и постепенное возрастание содержания СО₂ в атмосфере, вызывающее так называемый "парниковый эффект".

2. Круговорот азота

А

Н

Т

Р

О

П

О

Г

Е

Н

Н

А

Я

Д

Е

Я

Т

Е

Л

Ь

Н

О

С

Т

Ь

NO_x в выхлопных газах автомобилей

Соединения азота в атмосфере

Микроорганизмы- азотфиксаторы →аммиак

NH₃

Органические соединения азота в живых организмах:

Растения →Животные

NO_x в выбросах пром. предприятий

Бактерии →нитриты NO₂^- →бактерии → нитраты NO₃^-

Мертвый белок

Жидкие выделения

гумус

Нитраты из удобрений

NH₄⁺ → NO₂^- → NO₃^-

Вымывание в поверхностные и грунтовые воды

Рис. Схема цикла азота в сухопутных системах

Около 80 % запасов азота сосредоточено в атмосфере. В результате электрических и фотохимических процессов происходит поступление азота на сушу и в океан с атмосферными осадками. Этот азот включается в общий биогеохимический поток растворенных соединений, мигрирующих с водными массами, участвует в формировании биомассы растений и почвообразующих процессах.