8 Круговорот воды, кислорода, углерода в биосфере

Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения воды, переноса паров воздушными течениями, их конденсации, атмосферных осадков и переноса воды в реках и других водоёмах. Большая часть воды испаряется с поверхности Мирового океана.

Различают несколько видов круговоротов воды в природе:

1Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.

1Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.

1Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.

В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.

На возобновление запасов воды уходит приблизительно 2 миллиона лет

Круговорот кислорода в природе. Основной поставщик кислорода – зеленые растения. Главный потребитель – животные, почвенные организмы и растения. При этом около 23% кислорода расходуется на промышленные и бытовые нужды каждый год. На возобновление запасов кислорода уходит приблизительно 2 тысячи лет.

Круговорот углерода (углекислого газа) в природе. Четко прослеживается трофическая цепь: продуценты улавливают углерод при фотосинтезе; консументы поглощают углерод с телами жертв; редуценты возвращают углерод при разложении останков. В мировом океане часть углерода в составе мертвых организмов уходит в осадочные породы.

9.Круговорот азота, фосфора и серы в биосфере.

Круговорот азота: растениями азот усваивается в форме соединений с О₂ или Н₂. Редуценты(почвенные бактерии) разлагают мертвые организмы до нейтратов, нитритов и аммонийных соединений. И в виде этих соединений азот усваивается растениями и передается по трофическим цепям. Часть нейтратов загрязняет подземные воды. Азот возвращается в атмосферу с выделяющимися газами при гниении.

Круговорот фосфора: фосфор усваивается растениями только в виде ионов ортофосфорной кислоты. Основной резервный фонд фосфатов содержится в горных породах, созданных на дне океана в геологическом прошлом. В ходе выщелачивания пород часть этих запасов переходит в почву и в виде взвесей и растворов вымывается в водоемы. В гидросфере фосфаты используются фитопланктоном, переходя по цепям питания в другие гидробионты. Однако в океане большая часть фосфорных соединений захоранивается с остатками животных и растений на дне с последующим переходом с осадочными породами в большой геологический круговорот. На глубине растворенные фосфаты связываются с кальцием, образуя фосфориты и апатиты.

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.

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.

10 .Закон изменения объема биомассы по трофической цепи. Закон лимитирующего фактора. При последовательной передаче энергии от одних организмов к другим образуются пищевые (трофические) цепи. Трофические цепи, которые начинаются с продуцентов, называются пастбищные цепи, или цепи выедания. Отдельные звенья пищевых цепей называются трофические уровни. В пастбищных цепях выделяют следующие уровни: 1-й уровень – продуценты (растения); 2-й уровень – консументы первого порядка (фитофаги); 3-й уровень – консументы второго порядка (зоофаги); 4-й уровень – консументы третьего порядка (хищники); 5-й уровень – консументы высших порядков (сверх–хищники, паразиты и сверх–паразиты). Погибшие организмы и отходы жизнедеятельности каждого уровня разрушаются редуцентами . Трофические цепи, которые начинаются с редуцентов, называются детритные цепи. Детритные цепи являются основой существования зависимых экосистем, в которых органического вещества, произведенного продуцентами, недостаточно для обеспечения энергией консументов . В этом случае существование экосистемы возможно за счет энергии, содержащейся в мертвом органическом веществе. Органическое вещество, находящееся на каждом трофическом уровне, может потребляться различными организмами и различными способами. Один и тот же организм может относиться к разным трофическим уровням. На каждом предыдущем трофическом уровне количество биомассы , созданное за 1 единицу времени(энергии) больше , чем на последующем . (Пирамида энергии) В среднем на данный трофический уровень поступает ≈ 10 % энергии, поступившей на предыдущий трофический уровень; эта закономерность называется правилом «десяти процентов», или правилом экологической пирамиды.  Закон ограничивающего (лимитирующего) факторагласит, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Закон был установлен в 1905 г. английским ученым Блеккером.

Пример: Это закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Ю. Либих установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20% от необходимой нормы, а кальция - 50% от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.