Биосферадағы заттардың айналымы

Мазмұны реферат

1. Кіріспе. Қозғалыс заттардың тұрақты үдеріс
2. Су айналымы
3. Фотосинтез және жіктеу
4. Биохимиялық функциялары тірі ағза
Қорытынды. Жоба «биосфера-II»
Әдебиеттер тізімі

1. Кіріспе. Қозғалысы заттар — тұрақты үдеріс
Биосферадағы Жер жүреді, тұрақты процесс, қозғалыс және қайта бөлу заттар. Онда жүзеге асырылады жаппай көшіру, қатты, сұйық және газ тәрізді денелердің әртүрлі температуралары және қысымдары. Барысында түрлі химиялық және физикалық процестерді жүзеге асырылады деп аталатын круговороты заттар, әр түрлі ретінде ұзындығы бойынша, уақыт бойынша да, қамту дәрежесіне қабықтарының жер шары мен оған іргелес атмосфера (2).
Неғұрлым ұзақ және толық қамтылған болып табылады жаһандық айналымы заттар, подчиняющийся схемасы: магматическая тұқымы — шөгінді тектес — метаморфическая тұқымы — переплавление және жаңа білім магмы. Әр түрлі учаскелері жер қыртысының планетаның бетіне мәні бойынша білдіреді буындары осы шағын круговорота (2, 3).
Келесі иерархия круговоротов болып табылады үлкен заттар айналымы шегінде жоғарғы горизонттарын жер шарының туындайтын әсерінен қолданылу күн энергиясын және табиғи энергия ыдырау радиоактивті заттар. Ең қарқынды және тез круговороту ұшырайды легкоподвижные заттар — газдар мен табиғи суды құрайтын атмосфераға құрлық жолымен желдету және денудации жойылады бетінен суши үшін 80-100 жыл, және айтуға болады, бұл шамасы көлемінің қазіргі заманғы суши көрінісі болып табылады салыстырмалы тепе-теңдік арасындағы білімі арқылы поднятий мен бұзылуына арқылы бұзу (негізінен әсерінен круговорота су). Елеулі бөлігі круговорота заттар литосфераның жүзеге асырылады биосфера Земли (6).
Астында белсенді әсерімен тірі мәнін биосферадағы білім беруді жүзеге асыратын барлық шөгінді жыныстар, сондықтан деп санауға болады, бұл барлық стратосфера — басылатын қабық — Жердің функциясы бар биосфераның кең мағынада сөздер. Ал, басым бөлігі метаморфических тау жыныстарының есебінен қалыптасады жыныстар шөгінді, ал жағдай ультраметаморфизма туады граниттер, онда деп санауға болады, бұл гранитно-басылатын қабық жер шарының көрсетеді процестер биосфера алғаш рет атап өтілді. В. И. Вернадским және поэтически сипатталған атындағы сөзі: «Гранит қабығы планетаның бар облысы былых биосфер»(2).*
* Войткевич Г. В., Вронский В. Л. «биосфера туралы ілім Негіздері». М.: «Просвещение», 1989. с. 67.

2. Су айналымы
Бірі орасан зор процестердің жер шарының болып табылады су айналымы. Биосферадағы су, көше отырып бір күйден жасайды кіші және үлкен круговороты. Булануы су бетінен мұхит, өтемақы буының атмосферада жауын-шашын жер бетіне мұхит құрайды шағын айналымы. Кезде су буы көшіріледі әуе ағымдармен құрлыққа, айналымы айналады әлдеқайда қиын. Бөлігі жауын-шашын буланып түседі және кері атмосфераға, ал басқа нәрлендіреді, өзендер мен су қоймалары, бірақ нәтижесінде қайта оралып, мұхиттар, өзен және жер асты ағынмен, қорытындылай келе ең үлкен айналымы.
Маңызды қасиеті круговорота су ерекшелігі, байланыса отырып литосферой, атмосфера және тірі зат, ол байланыстырады насихатталып, барлық бөліктері гидросфера — мұхит, өзен, почвенную, ылғал, жер асты сулары және атмосфералық ылғал. Су — ең маңызды компоненті барлығы тірі. Тіршілік өсімдіктер айтарлықтай рөл атқарады транспирации, ол биологиялық буынға круговорота су. Мысалы, есептеуінше, Швецияда 1 га елового орманның ылғалды топырақта бір жылға тасымалдайды шамамен 4 0000 текше метр су, баламалы 378 мм жауын-шашын. Топырақты су бөлшектемей арқылы өсімдік ұлпалары процесінде транспирации, привносят минералды тұздары үшін қажетті тіршілік өздерінің өсімдіктер. Су сондай-ақ, фотосинтез процесіне қатысады (4; 5; 6).

3. Фотосинтез және жіктеу
Фотосинтез — бұл қуатты табиғи процесс, жыл сайын вовлекающий в айналымы үлкен массасы заттар биосфераның айқындайтын және оның жоғарғы оттекті потенциалы. Бұл процесс ретінде айқындайтын фактор болуы еркін энергияның жоғарғы қабықтардың жер шарының. Үшін сәл қоспағанда, фотосинтез жүреді, бүкіл Жер бетінің жасайды үлкен геохимиялық әсері, ол білдірілуі мүмкін саны бүкіл массасының көміртегі, жыл сайын вовлекаемой құру үшін органикалық — тірі заттар бүкіл биосфераның. Цифрларға жүгінсек. Соңғы зерттеулердің нәтижелерін қызметшілерге 480 млрд т заттардың тұтынылады барысында фотосинтез жасыл өсімдіктер, 248 млрд т еркін оттегі кетеді атмосфераға құрылады 238 млрд. тірі заттар (4).
Егер биосфера бар Жерде кем дегенде 3,5 млрд жыл деп айтуға болады, бұл судың Әлемдік мұхит арқылы биогенный цикл байланысты фотосинтезом, кемінде үш жүз рет және еркін оттегі атмосфера жаңарған кем емес, миллион рет. Бұл шамасын білдіреді үлкен кернеулігі фотосинтез, Жер тарихының.
Қаза тапқан кезде ағзаның кері процесс жүреді — жіктеу органикалық заттар арқылы тотығу, шіру және т. б. білім беруді түпкілікті ыдырау. Асатын процесс фотосинтез және ыдырау процесін органикалық заттар, биосферадағы Жер әкеледі туындайды үрдісі белгілі бір постоянству. Буындарының бірі қолдайтын планетарное арасындағы тепе-теңдік өнімдерімен тірі заттар және оның разложением болып табылады кернеулігі өмір білдіретін өсуіне және көбейтуге жәрдемдеседі организмдер. Көбейту организмдердің салдарынан олардың өсу артуына әкеледі биомасса өсуі және зат алмасу жолымен қоректендіру, тыныс алу сыртқа шығару және экскременттерін. Бұл процеске көптеген химиялық элементтер, сондықтан анық, бұл жылдамдығы, өсу мен организмдердің көбею байланысты круговоротом химиялық элементтердің биосфера.
Барлық тіршілік биосфера Күн энергиясы превращалась » биохимиялық энергия көбею тірі заттар. Сіңірілген энергия бұл ретте делилась екі компонент: компонент өсуіне әкелетін, белгілі бір салмағы осы түрінің организм, және компонент көбею айқындайтын санын ұлғайту организмдердің осы түрінің (3).

4. Биохимиялық тірі заттар функциясы
Тұрғысынан қазіргі заманғы даму деңгейі жаратылыстану ғылымдар, биогеохимиялық рөлі тірі заттар толық сәйкес ұсыныстармен В. И. Вернадский, ол бөлсе бес биохимиялық функциялары тірі заттар (2):
1. Газдық функциясы. Көптеген газдардың жоғарғы деңгейжиектерді планетаның нəрсе өмірі. Жерасты жанғыш газдар — азық-түлік көбею органикалық заттардың өсімдіктерден, бұрын көмілген шөгінді толщах. Оттегі — өнім фотосинтез жасыл өсімдіктер.
2. Концентрациялық функция. Организмдер жинайды да, өз денелеріндегі көптеген химиялық элементтер. Бірінші орында, әрине, тұр, көміртек. Қазақстанда көмірге мазмұны көміртегі шоғырлану деңгейі бойынша мың есе артық орташа үшін жер қыртысының. Мұнай бар биогенді шығу тегі, — концентраторлар көміртегі мен сутегі. Қатысты металдардың концентрациясы бірінші орында кальций — тұтас тау жоталары лестік қалдықтары жануарлардың әк скелетом. Концентраторами кремний болып табылады диатомовые балдырлар, радиолярии және кейбір губкалар, йод — балдырлар ламинария, темір және марганец — кейбір бактериялар. Фосфор жинақталады позвоночными жануарлармен, сосредоточиваясь сүйектерінде.
3. Тотығу-қалпына келтіру функциясы. Ол маңызды рөл атқарады круговороте көптеген химиялық элементтердің ауыспалы валенттілік. Осылайша, процесінде өзінің тіршілік және кейін өз өлімін организмдер мекендейтін әр түрлі су айдындарында, реттейді оттегі режимі, осылайша үшін жағдай жасай отырып еріту немесе тұндыру осындай металл ауыспалы валенттілік, ванадий, марганец, темір.
4. Биохимиялық функциясы. Бұл функция байланысты өсуімен, көбейтуге және өткізуге тірі организмдердің кеңістік. Көбейту әкеледі тез таралуына тірі организмдер, «расползанию» тірі заттар әр түрлі географиялық облыс.
5. Биохимиялық қызметі адамзат қамтитын барлық саны өсе түскен жер қыртысының қажеттіліктері үшін өнеркәсіп, көлік, ауыл шаруашылығы.
Осылайша, барлық тіршілік тұрғындар біздің ғаламшарымыздың тірі зат — күйде аса шиеленісті, ол нақты көрініс круговороте барлық биофильных химиялық элементтер. Осы және негізделген бірінші, негізгі жұмыс істеу принципі экожүйелердің алу ресурстар және избавление от қалдықтарды шеңберінде жүзеге асады круговорота барлық элементтерін. Бұл қағида совершеннейшим түрде гармонирует с заңына салмағын сақтау — бірі базалық ережелерін қазіргі заманғы физика. Өйткені атомдар емес, жоғалып, пайда және стационарлық жағдайларда емес айналады бір басқа, олар пайдаланылуы мүмкін шексіз түрлі құрамаларында, қоры мен оларды ешқашан истощится, ол табиғи экожүйелер. Қарастырайық мұндай айналымы мысалында үш басты биофильных элементтер — көміртегі, фосфор, азот (5; 6).

— Көміртегінің
Құрамында молекулалар көмір қышқыл газының көміртегі бар ауада және суда. Барысында фотосинтез атомдары көміртегі қосылыстар құрамына кіреді глюкоза және басқа да органикалық қосылыстар, оның ішінде салынған барлық өсімдік мата. Бұдан әрі олар ауыстырылады тағамдық тізбектер құрайды және матаның қалған барлық тірі жаратылыстар туралы айтылды. Көшу кезінде бір трофикалық деңгейден екінші деңгейге бөлігі құрамында көміртек атомдары молекулалардың расщепляется процесінде жасушалық тыныс алу энергия алу үшін. Атомдары көміртегі жаңадан түседі қоршаған ортаға құрамында көмірқышқыл газы сияқты, және жағу кезінде органиканың немесе аэробном не анаэробном ыдыраған өлі органикалық заттар жануарлар мен өсімдік текті.
— Фосфор айналымы
Әр түрлі минералдар фосфор бар түрінде органикалық емес фосфат-ион, ол суда еритін, бірақ летуч. Өсімдіктер жұтып фосфат-ион су ерітіндісін қосады процесі органикалық синтез әкелетін, білімі органикалық фосфат. Тағамдық тізбектер органикалық фосфат ауысады барлық басқа да жәндіктер туралы айтылды. Әрбір трофическом деңгейде сірә тотығу қамтитын атом фосфор молекулалары процесінде жасушалық тыныс алуды қамтамасыз ететін, организмге энергиясымен, бұл байқалды циклде көміртегі. Енгізілген жағдайда фосфоросодержащей молекулалар процестеріне жасушалық тыныс алу неорганический фосфат құрамындағы зәр немесе оның аналогы қайтарылады қоршаған ортаға.
Айырмашылығы круговорота көміртегі, круговороте фосфор жоқ «газ фазасының», демек, жоқ, және «еркін» қайтару экожүйеге. Ережелеріне бағынбай, су айдындарына, фосфат түзеді, ал жиі және перенасыщает олардың экожүйелері, кәмелетке толмаған қайтару тек болуымен байланысты бірқатар тағамдық тізбектер балық жейтін жер бетіндегі жануарлар және балық жейтін құстар, бірақ бұл шамалы бөлігі жалпы санын, әрі локализующаяся жақын жағалауында. Кейде океанические қарым-фосфат уақыт көтеріледі, судың бетінен нәтижесінде геологиялық процестер, бірақ бұл ұзақ процесс, растягивающийся миллиондаған жыл. Демек, фосфат және басқа да минералдық биогены топырақ айналыста бұл экожүйеге ғана, егер олардың құрамында минералды кешендер, өмір сүру өнімдері организмдер мен өлі органикалық зат жинақталады орындарында сіңіру осы элемент.
— Азот айналымы
Айналымы азот қарағанда қиын круговороты көміртек және фосфор, өйткені қамтиды және газ, минералды фаза. Негізгі бөлігі атомдар азот тұр ауада, 78 % — ы тұрады аттас газ. Бірақ өсімдіктер мүмкін емес сіңіріледі газ тәрізді азот тікелей ауаны қосу үшін органикалық синтез азот тиіс құрамына кіретін иондар немесе аммоний нитраты. Азот ауаның еді потерян үшін биогеохимического круговорота, егер Жер бетінде жоқ организмдердің қабілетті айналдыруға газоообразный азот аммонийную пішінін азот офиксации (нитрификсации).
Маңызды рөл арасында азотофиксирующих организмдердің ойнайды түрдегі бактериялар Rhizobium тұратын клубеньках » түп-тамырымен бұршақ тұқымдас өсімдіктер (деп аталатын түйнек бактериялар), және көк-жасыл балдырлар (цианобактерии). Түйнек бактериялары являют-бірімен жарқын мутуализма — өзара тығыз байланысты екі организмдер үшін пайдалы екі. Өсімдіктер қамтамасыз етеді бактериялардың мекендейтін жер нәрлендіргіш заттармен (сахарами) ала отырып, оның орнына қолжетімді нысаны азот. Тағамдық тізбектер құрамына кіретін органикалық молекулалардың азот беріледі бұршақты басқа ағзаларға экожүйе. Кезде процесінде жасушалық тыныс алу құрамында азот органикалық заттар расщепляются, азот бөлінеді қоршаған ортаға, негізінен аммонийной.
Кейбір бактериялар процесінде нитрификации алады аударуға аммонийную нысанды нитратную, бірақ нитратные және аммонийные нысандарын тең дәрежеде мүмкін усваиваться кез келген өсімдіктер, нәтижесінде азот жасайды айналымы ретінде минералды биоген. Алайда мұндай минералдануы азот обратима, өйткені басқа топырақ бактериялар процесінде денитрификации бірте-бірте меншікке үлесі болса нитраттар қайтадан газ тәріздес азот. Айта кету керек, бір бөлігі газ тәрізді азот тотығады ауада найзағай разрядтары уақытында түседі, топыраққа жаңбыр суы, бірақ осындай тәсілмен тіркеледі он есе аз азот қарағанда барысында бактериялық нитрификации.

5. Биогеохимиялық қызметі адамзат
Міндетті түрде айта кету керек, жоғарыда сипатталған биогеохимиялық круговороты ғана қаралады тұрғысынан алғашқы төрт биогеохимических функцияларын тірі заттар қалыптасатын В. И. Вернадским, т. е. газ, концентрациялық қасиетін, тотығу-қалпына келтіру және биохимиялық функциялары. Алайда, бесінші биогеохимиялық функциясы тірі заттың биогеохимиялық қызметі адамзат тарихында ерекше орынды алады жер шары мен енгізуде ерекше, бұрын тән сипатын круговороты заттар мен химиялық элементтердің, соның ішінде көміртегінің, фосфор, азот (1; 3; 6).
Ең маңызды және қызықты ерекшелігі круговорота көміртегі, қазіргі жағдайында белсенді антропогендік қызмет болып табылады қайтару айналымы атомынан, «түскен» одан анағұрлым ерте геологиялық кезеңдерде. Дейін арасындағы теңгерімге қол жеткізу білімі бар органикалық заттар және оның ыдырауынан басым бөлігі фотосинтезируемого органикалық заттар пайдаланылды бірде-консументами, бірде редуцентами, ал накапливалась түрінде детрита және бірте-бірте погребалась түрлі минералды жауын-шашын. Тұрып жерінде миллиондаған жылдар, бұл детрит әсерінен, жоғары температураның және қысымның превращался мұнай, табиғи газ, көмір, әрі түпкілікті өнім тікелей көлігіне тәуелді болды бастапқы материалдың ұзақтығы және шарттары болған жер.
Қазіргі уақытта адам үлкен мөлшерде өндірсе, бұл қазба отын қамтамасыз ету үшін энергетикалық қажеттіліктерін заманауи деңгейдегі индустрияландыру қоғам. Сжигая бұл отын, адам белгілі бір дәрежеде аяқтайды, ал бастайды жаңа цикл круговорота көміртегі. Осылайша, көміртегінің адам әсер арттыру жолымен ұстау биосфера үшін қолжетімді биогеохимического круговорота көміртек (1; 3).
Әсері айналымы фосфор болуымен сипатталады бірнеше түрлі механизмдер.
Біріншіден, шартты түрде бөлінетін экожүйеге адамның айырмашылығы-табиғи экожүйелердің, тән неғұрлым едәуір көші-қоны, биоагенттердің: урожай бірге сұлбадан шығарылған топырақтан биогенами тасымалданады тұтынушыларға үлкен қашықтық. Осылайша, мазмұны фосфордың агроэкосистемах егін жинау сәтіндегі күрт төмендейді.
Екіншіден, фосфор мазмұндалатын қалдықтар адамның тіршілік әрекеті толығымен алынып тасталады круговорота топырақ экожүйелердің және қосымша перенасыщает су экожүйелер, т. б. дәл осы жерде аяқталады типичном жағдайда оқшаулау.
Үшіншіден, фосфор, байланысты сүйектердегі адам, қайтарылады табиғи экожүйелер өте сирек, т. к. және көму кезінде тел арналған зираттарда және кремациялау тарту фосфордың биогеохимический айналымы аз, өйткені байқалады разобщение орындарын фосфор концентрациясы өте жоғары, және орын сіңіру осы элемент.
Демек, бірінші көзқарас, меніңше, бұл адамның ықпалы айналымы фосфор өрнектеледі азайту, оның саны үшін қолжетімді биогеохимического круговорота, бірақ шындығында олай емес, өйткені адам барысында агротехникалық қызметін енгізеді топыраққа химиялық синтезделген фосфордан тұратын тыңайтқыштар. Алайда салдарынан мүмкін болмаған дәл дәрежесін белгілеу антропогендік санын азайту фосфор үшін қолжетімді биогеохимического круговорота, сондай-ақ ықтималдығын көрінеу артық енгізілген құрамында фосфор бар тыңайтқыштар, мүмкін емес сақтау ғана емес, географиялық, бірақ сандық балансы. Көріп отырғанымыздай, адамның ықпалы айналымы фосфор көрінеді негізінен туындаған биогеографического сандық теңсіздікті үшін қолжетімді биогеохимического круговорота фосфор (5).
Талдау үшін антропогендік әсер айналымы азот еске түсіру қажет, бұл барлық табиғи экожүйені тәуелді азотфиксациялаушы организмдер, сондықтан өте маңызды рөл симбиотикалық бактериялар бұршақ тұқымдас өсімдіктер. Бұл отбасы өте многочисленно, және әрбір табиғи жер бетіндегі экожүйеге бар тән оған түрлері бұршақ. Бұршақ тұқымдас бірінші заселяют таулар, оларсыз реколонизация жүруде едәуір баяу жетіспеушілігінен топырақтағы қол жетімді азот. Бірақ осындай заңдылық байқалады, тек қана табиғи экожүйелер, ал антропогендік агроэкосистемам ол свойственна.
Агрокультуры негізінен болып табылады монокультурами қоспағанда, агрокультур бұршақ, азотфиксациялаушы клубень 0ковые бактериялар оларда жоқ. Қайта жаңарту, табиғи жағдайлар болуы мүмкін келісім-шарт бойынша ауыспалы егістер дәнді бұршақ дақылдарының және басқа да дақылдардың, бірақ бұл әдіс әрқашан экономикалық жағынан тиімді, сондықтан сирек қолданылады және негізінен қамтиды ғана шағын ауыл шаруашылығы алқаптары фермер типті. Басқа бір жағдайларда адам өсіріп, егін тиімді көмегімен енгізу топыраққа химиялық синтезделген азоты бар тыңайтқыштар. Демек, алдымызда мынадай ауытқулар табиғи круговорота азоттың төмендеуі клубеньковой азотфиксации төмендету есебінен жабайы өсетін алқаптардың бұршақты өсімдіктер мен топыраққа енгізуді химиялық синтезделген азоты бар тыңайтқыштар, т. е. қатысты круговорота фосфор, антропогендік әсер айналымы азот азайтатын туындауына биогеографического сандық теңсіздікті (3; 6).