Круговорот веществ и энергии 7 класс кратко

Обновлено: 19.05.2024

Автор: Петрова Елена Владимировна

Населенный пункт: Оренбургская область, г. Новотроицк

Класс: 10, УМК И.Н. Пономарёвой, 2 часа в неделю

Урок №7

Тема:

Круговорот веществ и энергии в природе

Цель:

расширение представлений обучающихся об учении о биосфере и его значении в экологии.

Задачи:

1) закрепить знания обучающихся о круговоротах различных химических элементов в биосфере;

2) развивать умение работать с биологическим текстом, выделять главное, систематизировать, преобразовывать в схемы;

3) осуществлять воспитание бережного отношения к природе, к жизни на планете Земля в любых её проявлениях.

Оборудование:

электронная презентация, схемы круговоротов.

Ход урока

I Организация начала урока

II Проверка домашнего задания:

1)Проверка учителем наличия конспектов, составленных обучающимися дома самостоятельно.

Далее проверка домашнего задания происходит по рядам:

2) Устный опрос отдельных обучающихся по терминам словаря, индивидуально и в парах:

Проверка наличия словарей и записанных в нём слов.
Дать определения терминов: биологический круговорот.

Биологический круговорот веществ – переход питательных химических элементов от неживой природы из почвы и атмосферы в живые организмы с соответствующим изменением их химической формы и возвращение их в почву и атмосферу в процессе жизнедеятельности организмов с их останками после смерти, а затем повторное поступление химических элементов в живые организмы после процессов деструкции и минерализации с помощью бактерий и грибов.

Круговорот веществ в природе - относительно повторяющиеся взаимосвязанные физические, химические и биологические процессы превращения и перемещения веществ в природе. Различают большой круговорот веществ, или круговорот воды на планете, и малый, или биологический, круговорот.

Устойчивость экосистемы – способность экосистемы сохранять функционирование в пределах естественного колебания её параметров.

3) устный рассказ отдельных обучающихся по содержанию составленных дома конспектов

4) письменная работа остальных обучающихся с текстом по материалам параграфа:

- Прочтите текст и вставьте недостающие слова в предложения

Учение о биосфере

Биосферой называют область существования живых организмов. 2.Основоположником учения о ней является В.И. Вернадский . 3. Живая оболочка Земли имеет нечёткие границы, которые распространяются на 20км в атмосферу , занимают почти всю гидросферу и опускаются на 7,5км в литосферу . 4. В состав биосферы входит: живое вещество, косное вещество, биогенное вещество, биокосное вещество. 5. Совокупность всех живых организмов планеты образует живое вещество. 6. Вещество, созданное в процессе жизнедеятельности организмов, например, кислород, торф, нефть, называется биогенным . 7. Косное вещество – это вещество, сформировавшееся без участия живых организмов. например, лава. 8. Смесь неживой природы с результатами деятельности живых организмов называется биокосным веществом. 9. В живом веществе по биомассе массе большую часть занимают растения – около 95%. 10. Живое вещество биосферы выполняет 3 главные функции: газовую , окислительно-восстановительную и концентрационную .

Оценка: всего 15 слов.

- Запишите тему: Круговорот веществ и энергии .

IV Изучение нового материала:

1)большой круговорот веществ и энергии в природе – общие вопросы – активизация знаний обучающихся, выступление заранее подготовленного учащегося с использованием презентации, запись основных положений, зачерчивание схем:

- Как вы понимаете – что такое круговорот веществ и энергии?

- Какие виды круговорота вы знаете?

- На самом деле основных круговоротов два: большой (геологический) и малый (биохимический).

- В большом круговороте используется энергия солнца и энергия с глубин Земли.

- в большом круговороте перераспределяются (переносятся) вещества между биосферой и недрами Земли: магматическими и осадочными породами.

- Послушаем выступление о большом круговороте веществ.

Большой(геологический) круговорот веществ в природе

Магматические горные породы выветриваются, разрушаются и образуют осадочные гордые породы. В подвижных зонах земной коры (зоны вулканической активности) они вновь погружаются вглубь литосферы. Под действием высоких температур и давления осадочные горные породы вновь переплавляются и превращаются в магму.

В результате землетрясений, извержений вулканов новая магма поднимается на поверхность. Она остывает и вновь начинает выветриваться, разрушаться, образуя осадочные породы. Так вещества из недр Земли постоянно доставляются на её поверхность.

Но большой круговорот выглядит не как круг, а развивается по спирали. Это происходит потому, что каждый новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то новое (одни вещества улетучиваются, другие вещества включаются в круговорот в совершенно разных количествах – не таких, как было ранее). Это со временем приводит к весьма значительным изменениям.

К большому круговороту веществ и энергии относится и круговорот воды. Это круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу. Вода испаряется с поверхности Мирового океана. Кстати, на это затрачивается почти половина солнечной энергии, поступающей к поверхности Земли. Испарившаяся вода переносится ветром на сушу, где выпадает в виде осадков. Осадки стекают назад в Мировой океан поверхностными или подземными водами.

Круговорот воды происходит и по более простой схем: вода испаряется с поверхности океана, конденсируется и выпадает в виде осадков сразу в тот же океан. Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тысяч км 3 воды. Круговорот воды играет очень важную роль на планете, т.к. он участвует в формировании природных условий на планете (климат, ветер). Вода используется и живыми организмами. Таким образом, весь её запас на Земле распадается и вновь восстанавливается, т.е. происходит полное обновление всей воды за 2 млн. лет.

2) Малый (биогеохимический) круговорот веществ и энергии – общие вопросы – активизация знаний обучающихся, выступление заранее подготовленных учащихся с использованием презентации, запись основных положений, зачерчивание схем:

- Малый круговорот веществ , он же биогеохимический, в отличие от большого круговорота, протекает лишь в пределах биосферы.

- Этот круговорот для жизни биосферы – главный, и он сам является порождением жизни.

- Изменяясь, рождаясь, умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете.

- Происходит это благодаря биогеохимическому круговороту.

- Сущность его в том, что живое вещество образуется из неорганических соединений в процессе фотосинтеза, в превращении органических веществ при разложении вновь в неорганические вещества.

- Неорганические вещества и солнечная энергия включаются из неживой природы в живую – превращаются в органические вещества.

- После смерти живых организмов органические вещества, разлагаясь, разрушаются до неорганических и возвращаются в неживую природу.

- Главным источником энергии малого круговорота является солнечная радиация, с которой начинается фотосинтез.

- Эта энергия неравномерно распределяется по поверхности земного шара: на экваторе количества тепла в три раза больше, чем, например, на архипелаге Шпицберген (80 0 северной широты).

- Часть солнечной энергии теряется: отражается, поглощается почвой, рассеивается и т.д.

- На фотосинтез тратится максимум около 5% от всей энергии солнца, а чаще всего вообще 2-3%.

- В масштабах планеты действует биогеохимический круговорот – обмен макро- и микроэлементов и простых неорганических веществ (СО₂ и Н₂О) с веществом атмосферы, гидросферы, литосферы.

- Круговорот отдельных веществ В.И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами.

- Суть цикла в следующем: химические элементы поглощаются живыми организмами, потом покидают его (как продукт выделения или просто после смерти организма) и возвращаются в неживую природу, а затем, через какое-то время, вновь попадают в живой организм, и т.д.

- Такие химические элементы называются биофильными.

- Этими биогеохимическими циклами и обеспечиваются функции живого вещества в биосфере.

- В биогеохимических круговоротах имеется резервный фонд (вещества, не связанные с организмами) и обменный фонд (биогенное вещество, вещество вокруг организмов).

- В биосфере в целом выделяют: 1) круговорот газообразных веществ с резервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан); 2) осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (в геологическом круговороте).

- Отдельно следует сказать, что на Земле лишь один процесс не тратит, а запасает, связывает и даже накапливает солнечную энергию – это фотосинтез.

- Мы помним, что энергия никуда не исчезает, а просто переходить из одного вида в другой.

- Только автотрофные организмы способны огромную энергию Солнца превращать в энергию химических соединений путём фотосинтеза.

- В этом заключается главная планетарная функция живого вещества на Земле.

- Рассмотрим основные биогеохимические циклы.

- Наиболее важным органическим веществом является белок.

- В состав белка входят углерод, азот, кислород, фосфор и сера.

- Рассмотрим круговороты этих веществ.

- В их основе лежат трофические (пищевые) связи.

- Вспомните: кто такие продуценты, консументы, редуценты?

- Продуценты – создатели органического вещества – это все растения и часть бактерий.

- Консументы – это потребители органического вещества.

- Выделяют консументы 1 порядка – травоядные, консументы 2 и последующих порядков – хищные животные.

- Редуценты – это разрушители, разлагатели органического вещества до простых неорганических веществ.

- Чаще всего это часть животных, бактерии, грибы.

- Послушаем выступления о малых круговоротах.

Биогеохимические циклы углерода, азота и кислорода

Круговороты углерода, азота, кислорода более совершенные, т.к. их много в атмосфере.

Рассмотрим круговорот углерода, а точнее наиболее подвижной его формы – углекислого газа. В основе этого круговорота лежит трофическая (пищевая) цепь:

продуценты (растения) улавливают углерод из неживой природы – из атмосферы - в процессе фотосинтеза; консументы (животные) поглощают тела продуцентов, других консументов ; благодаря этому углерод курсирует из тела растений в тела животных; редуценты (черви, грибы, бактерии) разлагают отмершие тела, превращают их в почву, возвращая тем самым углерод вновь в неживую природу. Скорость оборота углекислого газа около 300 лет.

В Мировом океане трофическая цепь нарушается, т.к. часть углерода в мёртвых организмах падает на дно, уходит в осадочные породы. Частично он накапливается в биосфере в форме мела, известняка, кораллов, каменного угля, нефти и надолго остаётся вне круговорота. В процессе жизнедеятельности растений, животных и человека углерод может быть освобождён и тогда вновь окажется в круговороте.

Больше всего во включении углерода в живые тела принимают участие леса, они содержат до 500млрд т этого элемента, что составляет 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство человека в круговорот углерода приводит к возрастанию содержания углекислого газа в атмосфере.

Рассмотрим круговорот кислорода. Земля – единственная планета Солнечной системы, где в атмосфере содержится много свободного кислорода. Скорость круговорота кислорода – 2тысячи лет. Основной поставщик кислорода на Земле – зелёные растения и фотосинтезирующие цианобактерии. Ежегодно растения выделяют около 500*10 9 т кислорода. Главные потребители кислорода – животные, почвенные организмы, сами растения и человек. Все они дышат кислородом, используя его, таким образом, для образования энергии в виде молекул АТФ.

Круговорот фосфора и серы

Из всех элементов фосфор считается наиболее дефицитным. Он входит в состав цитоплазмы и нуклеиновых кислот клеток. Фосфор содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В случае подъёма этих пород, их выветривания, фосфор выносится в море в виде известного минерала апатита.

Общий круговорот фосфора можно разделить на две части – водную и наземную. В воде фосфор усваивается фитопланктоном и передаются по пищевой (трофическое) цепи от организма к организму вплоть до морских птиц. Их экскременты (гуано) снова попадают в море и вступают в круговорот. Из отмирающих морских животных, особенно рыб, фосфор снова попадает в море и в круговорот. Но часть скелетов рыб после их гибели падает глубоко на дно океана, и фосфор выпадает из круговорота, откладываясь в осадочных породах.

Сера, также, как и азот, входит в состав аминокислот белков, из которых состоят клетки. Сера тоже имеет основной резервный фонд в отложениях и в почве, а также и в атмосфере. В горных породах сера встречается в виде сульфидов, в растворах в виде иона, в газообразной форме в виде сероводорода или сернистого газа. В некоторых организмах она накапливается в чистом виде, и при их отмирании на дне морей образуются залежи самородной серы. И в воде, и на суше серу в виде иона (SO₄) усваивают автотрофные организмы (в основном растения). Она переходит из организма в организм по цепям питания. После их гибели сера возвращается в почву или воду и может быть использована снова.

Однако, круговорот серы часто нарушается деятельностью человека. Виной тому, прежде всего сжигание ископаемого топлива, особенно угля. Сернистый газ (SO₂) нарушает процессы фотосинтеза и приводит к гибели растительности.

- И так, мы рассмотрели основные круговороты веществ и энергии, протекающие на Земле.

3) Механизмы устойчивости биосферы – беседа с обсуждением спорных вопросов:

- Биосфера – это открытая система

- Что это значит? ( в неё постоянно поступают из космоса энергия, вещества)

- Биосфера остаётся стабильной, устойчивой – почему это происходит? (саморегуляция).

- Рассмотрим механизмы устойчивости биосферы:

1. Неизменное положение Земли в космосе в течение длительного времени – что это обеспечивает (постоянный приток солнечной радиации в определённом количестве во все части земного шара).

2. Геохимическая функция живого вещества – что это значит? (биологический круговорот веществ, в котором участвуют живые организмы, - главное условие существования биосферы)

3. Равновесие между образованием органических веществ и их расходованием (если равновесия не будет, круговорот нарушится).

5. Видовое разнообразие - как это работает? (чем больше видов, тем меньше последствий от исчезновения какого-либо вида; исчезнувший вид тут же заменяется другим, живущим в сходных условиях).

V Физ.минутка

VI Закрепление изученного

1) Выполнение заданий из КИМов:

№1. Работа с текстом:

Известно, что на дне океанов погребены большие массы органических остатков, в том числе содержащих много фосфора. Происходит их медленная минерализация. Однако в круговороте этот фосфор участия не принимает.

Укажите основную причину этого явления и его возможные последствия (выполняется устно)

(круговорот фосфора не завершённый; последствия: возможно постепенное изъятие фосфора как элемента, что может привести даже к гибели организмов или их сильным изменениям, т.к. он входит в состав цитоплазмы и нуклеиновых кислот клеток; с другой стороны, если произойдёт поднятие дна Мирового океана, то фосфор может снова включиться в круговорот).

№2 Работа со схемой

Расставьте компоненты схемы в правильном порядке (письменно):

1. Азотфиксирующие бактерии

2. Аммиачные соединения почвы

3. Денитрифицирующие бактерии

4. Зелёные растения

5. Животные (заяц, лось)

6. Атмосферный азот

7. Азот в составе белков (растительных и животных)

Ответ: 6, 1, 4, 5, 7, 3, 2

Как круговорот азота связан с цепью питания лося? (ест клевер и др. дикорастущие бобовые растения)

Какие изменения произойдут в круговороте, если из него изъять азотфиксирующие бактерии и почему? (азот не будет включён в биологический круговорот)

Можно ли азот отнести к хорошо сбалансированным круговоротам и почему? (является достаточно цикличным, т.к. азот не выпадает из биогеохимического круговорота).

№3 Работа со схемой (схема начерчена на доске)

Закончите схему круговорота углерода: покажите стрелками направления движения углерода, допишите названия компонентов, участвующих в круговороте:

2) Выполнение заданий из банка заданий ЕГЭ (письменно):

1. Биологический круговорот в биосфере обеспечивается

интенсивностью размножения продуцентов

борьбой за существование

перемещением веществ в трофических цепях

приспособлением организмов к условиям жизни

2. Клубеньковые бактерии играют большую роль в биосфере, участвуя в круговороте

Круговорот веществ в природе - это взаимосвязанные биологические, химические, физиологические процессы движения и видоизменения соединений, которые имеют повторяющийся характер.

Биогенные элементы

Для благоприятного функционирования всей биосферы и непрерывности ее процессов, внутри нее должны постоянно осуществляться обмены биогенных веществ, все элементы которых важны для жизни как таковой. В организмы живых существ входят те же составляющие, что и в воздух, воду, почву и минералы. Отличие только в том, что молекулы неживой природы просты и однотипны, а живые организмы состоят из множества атомов разных типов.

водород
кислород
сера
фосфор
углерод
азот
железо

Важно! Все процессы на планете взаимосвязаны, и основным условием существования жизни на планете является непрерывный оборот биогеохимических веществ.

Возникновение круговоротов

Активность живого вещества и энергетические потоки Солнца выступают движущими силами этого процесса. Они перераспределяют, концентрируют и перемещают огромное количество жизненно необходимых веществ между растениями, их корневыми системами и всеми существами на планете.

Важно! Энергия заключена в химических связях органических веществ, которая поглощена продуцентом, вследствие чего она циркулирует в круговороте.

Возникает циклический оборот энергии потому, что действует закон ее сохранения. Она не исчезает бесследно, а расходуется для жизни биосферы Земли, переходя из одного состояния в другое.

Переходят в виде пищи от организма к организму;
Выделяются в окружающий мир;
Снова приобщаются автотрофами в процессы жизнедеятельности организмов.

Структура природного цикла

Большой либо геологический
Малый либо биологический

Геологический

Испарение влаги;
Ее передвижение с воздушными потоками в состоянии пара;
Формирование облаков;
Осадки;
Подземный и поверхностный сток воды в Мировой океан.

По поверхности земной коры . Сток наполняет материковые водоемы, чьи воды стекаются в океаны. Эта вода содержит в себе растворенные химические элементы, частички почвы и гумуса.

Важно! По причине неконтролируемой вырубки лесов и безответственной деятельности человека в отношении ресурсов Земли, количество вод поверхностного стока растет с каждым годом. Это стало причиной многих экологических отклонений.

Оседает в верхних слоях земной коры . Вода впитывается и сохраняется на некоторое время в почвах для питания растений. Спустя время, переработанная в процессе фотосинтеза, она переходит в атмосферу в парообразном состоянии.
Проникает в более глубокие слои коры и образует подземные воды. Попадая в глубины Земли и заполняя ее трещины, вода вымывает растворенные минеральные вещества и доставляет их в океан.

Важно! Большой цикл круговорота никогда не повторяется в точности, как предыдущий, и проходит по спирали, а не по кругу.

Малый

Продуценты
Консументы
Запас энергии и полезных веществ
Редуценты

Все организмы вбирают в себя атомы биогенных веществ из гидросферы, литосферы и атмосферы;
В телах организмов проходят химические реакции с участием этих веществ;
После переработки микроэлементы выделяются в виде продуктов распада в окружающую среду;
Окружающий мир и все живые организмы планеты, черпая из него питательные вещества и выделяя их обратно в виде продуктов жизнедеятельности, создают общую экосистему.

Важно! Организованная таким образом жизнь на Земле продолжается уже миллионы лет. Если внести даже незначительные изменения в структуру, массу и в исходный химический состав живого вещества, можно необратимо повлиять на весь характер биологического цикла.

Восходящий поток образуется, благодаря взаимодействию окружающей среды с растениями. На этом этапе создается первичный продукт.
Нисходящий поток генерируется всеми уровнями экосистемы, которые преобразуют синтезированную продукцию в неорганические вещества.

Основные отличия круговоротов

Составляющими компонентами. В геологическом круговороте принимают участие химические вещества со всех уровней земной коры. Биологический - отличается взаимодействием только между биогенными элементами.
Длительностью . Цикл Малого оборота длится от года до сотни лет. Период Большого - тянется до сотен тысяч лет.
Движущей силой. Импульсом для геологического круговорота выступает вода, которая “путешествует” между сушей и водоемами. В Малом круговороте в этой роли выступают живые организмы, их продукты жизнедеятельности и питание.

Влияние человека

Человек, как существо биологическое, непосредственно втянут в круговорот веществ. Однако ему все труднее соблюдать баланс и кодекс невмешательства в основные природные процессы. Бесконтрольно потребляя ресурсы планеты, заполняя неперерабатываемыми отходами ее атмосферу и биосферу, человек неблагоприятно влияет на естественный круговорот. Таким образом он наносит вред себе в первую очередь. Так, излишки азотных удобрений, которыми люди щедро посыпают почвы, впитываются в глубокие слои почвы и смываются дождями с полей, попадая в воду. Так или иначе, нитраты попадают в организм человека через пищу и воду, вызывая рак и другие сбои в процессах жизнедеятельности. Необходимо помнить, что все на Земле взаимосвязано. Для гармоничной и продолжительной жизни нужно поддерживать баланс веществ в природе, учитывая особенности естественного круговорота. Для лучшего восприятия всей изложенной информации смотрите тематическое видео.

Биологическое разнообразие – разнообразие видов в конкретной экосистеме, на определенной территории или на всей планете.

В настоящее время науке известно около 2,5 млн видов, причем 74% видов связано с тропическим поясом, 24% — с умеренными широтами и 2% — с полярными районами. Считается, что этот список очень неполон, так как не выявлены многие мелкие животные (в частности, насекомые и паукообразные), грибы, бактерии (особенно в тропиках, где Б.р. самое высокое).

Ученые предполагают, что общее число видов на планете составляет от 5 до 30 млн. Биологическое разнообразие разных групп организмов существенно различается. Самая богатая видами группа организмов — насекомые. Их насчитывается почти 1,5 млн видов. Биологическое разнообразие обычно оценивается по отдельным группам организмов: указывается количество видов сосудистых растений (цветковых, голосеменных, папоротников, плаунов, хвощей), мхов, лишайников, крупных грибов, видимых глазом (их называют макромицетами), микроскопических грибов (микромицетов), водорослей, насекомых, почвенных животных (также видимых глазом, их называют мезофауной), птиц, млекопитающих, бактерий и т. д.

Биологическое разнообразие отдельных биоценозов определяется взаимодействием многих факторов , главные из которых следующие.

1. Благоприятность условий среды. В экосистемах с богатыми и хорошо увлажненными почвами и в теплом климате может быть больше видов, чем в экосистемах с бедными, холодными и очень сухими почвами. Впрочем, в тундрах снижение биологического разнообразия сосудистых растений компенсируется возрастанием биологического разнообразия мхов и лишайников, которые имеют очень мелкие размеры.

Биологическое разнообразие зависит и от неоднородности территории. На равнине оно всегда будет ниже, чем в горной местности, где на ограниченной площади представлено много разных экотопов. Это связано с разной высотой участков над уровнем моря, разной экспозицией, разными геологическими породами (кислые граниты, щелочные известняки) и т. д.

Биологическое разнообразие — самый важный биологический индикатор состояния биосферы и входящих в ее состав биомов, который чутко реагирует на воздействия человека. В настоящее время четко проявляется тенденция снижения биологического разнообразия. С 1600 г. исчезло 63 вида млекопитающих и 74 вида птиц. В числе исчезнувших видов тур, тарпан, зебра-квагга, сумчатый волк, морская корова Стеллера, европейский ибис и др.

В современном мире ежедневно исчезает от 1 до 10 видов животных и еженедельно — 1 вид растений. Гибель одного вида растений ведет к уничтожению примерно 30 видов мелких животных (прежде всего насекомых и круглых червей — нематод), связанных с ним в процессе питания. Охрана биологического разнообразия является одним из важнейших требований при построении общества устойчивого развития.

Саморегуляция

– главное свойство экосистем: за счет биотических связей количество всех видов поддерживается на постоянном уровне. Саморегуляция позволяет экосистемам выдерживать неблагоприятные воздействия. Например, лес может сохраниться (восстановиться) после нескольких лет засухи, бурного размножения майских жуков и/или зайцев.

Растительные и животные организмы, находясь во взаимосвязи с неорганической средой, включаются в непрерывно происходящий в природе круговорот веществ и энергии. Выполняя основные биохимические функции, живые организмы создают в биосфере круговороты важнейших биогенных элементов (углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора и серы), которые попеременно переходят из живого вещества в неорганическую материю.

Круговорот веществ

— естественное циклическое движение химических элементов от одного компонента биосферы (или биоценоза) к другому, поддерживаемое потоком солнечной радиации. Основным средством этого круговорота служат пищевые связи живых организмов. В воздушный круговорот включается 98,3% веществ (02, Н2, N, С и др.), в водный -1,7% (Na, Mg, Fe, S, CI, К и др.).

Биологический круговорот

— обмен веществ и энергии между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью живых организмов и носящий циклический характер. Движущая сила этого процесса — поток энергии Солнца и деятельность живого вещества.

Круговорот углерода.

Углерод в природе находится в горных породах в виде известняка и мрамора. Большая часть углерода находится в атмосфере в виде углекислого газа. Из воздуха углекислый газ поглощается зелеными растениями, при фотосинтезе превращается в органические вещества, которые затем переходят по цепям питания, и снова углерод возвращается в атмосферу в виде углекислого газа, образующегося в результате метаболизма (дыхание, брожение), благодаря деятельности бактерий, разрушающих мертвые остатки растений и животных.

Круговорот азота

— биогеохимический процесс в биосфере, в котором участвуют организмы-редуценты, а также нитрифицирующие и клубеньковые бактерии. Азот — важный химический элемент, входящий в состав белков и нуклеиновых кислот. Основная масса азота поступает из атмосферы благодаря азотфиксирующим бактериям. Они усваивают его и переводят в химические соединения, способные усваиваться растениями. Затем азот передается по цепям питания и возвращается в свободном виде в атмосферу. Аммонификация — разложение (гниение) белков с образованием аммиака (минерализация органического вещества) — осуществляется редуцентами. Нитрификация — процесс окисления солей аммиака в соли азотной кислоты: I этап — превращение аммиака в нитриты; II этап — превращение нитритов в нитраты. Осуществляется почвенными нитрифицирующими бактериями (нитрозомонас, нитрозабактер). Денитрификация — разложение солей азотной кислоты до образования газообразного азота — осуществляется почвенными денитрифицирующими бактериями. Азотфиксация — образование азотистых соединений путем фиксации атмосферного азота свободноживущими почвенными бактериями (азотобактер) или бактериями, живущими в симбиозе с корнями бобовых растений (клубеньковые бактерии ризобиум).

Круговорот воды в биосфере.

Вода выпадает на поверхность Земли в виде осадков, образующихся из водяного пара атмосферы. Определенная часть выпавших осадков испаряется прямо с поверхности, возвращаясь в атмосферу водяным паром. Другая часть проникает в почву, всасывается корнями растений и затем, пройдя через растения, испаряется в процессе транспирации. Третья часть просачивается в глубокие слои подпочвы до водоупорных горизонтов, пополняя подземные воды. Четвертая часть в виде поверхностного, речного и подземного стока стекает в водоемы, откуда также испаряется в атмосферу. Наконец, часть используется животными и потребляется человеком для своих нужд. Вся испарившаяся и вернувшаяся в атмосферу вода конденсируется и вновь выпадает в качестве осадков.

Сера и фосфор, содержащиеся в горных породах, после их разрушения и эрозии попадают в почву (наземные экосистемы), часть фосфатов вовлекается в круговорот воды и уносится в море. Вместе с отмершими остатками фосфаты погружаются на дно. Одна часть из них используется, а другая теряется в глубинных отложениях. Из почвы серу и фосфор извлекают наземные растения, а из воды — водоросли. В результате деятельности редуцентов они вновь возвращаются в почву или в виде мертвого органического вещества оседают на дно и снова включаются в состав горных пород.

Таким образом, в результате круговорота веществ в биосфере происходит непрерывная биогенная миграция элементов.

Необходимые для жизни растений и животных химические элементы переходят из среды в организм. При разложении организмов эти элементы снова возвращаются в среду, откуда поступают в организм. В биогенной миграции элементов принимают участие различные организмы, в том числе и человек. В каждом биогеоценозе можно наблюдать биологический круговорот элементов — аккумуляцию и минерализацию. При наличии зеленых растений на поверхности суши и в верхних слоях моря образование живого вещества преобладает над минерализацией, а в почве и в глубинах моря — минерализация. Перенос химических элементов осуществляется также при переселении, миграциях, передвижениях живых организмов, спор, семян. Биогенная миграция атомов, осуществляемая микроорганизмами, превышает миграцию, производимую многоклеточными организмами. В последние десятилетия человеческая деятельность также оказывает влияние на миграцию атомов.

Биосфера прошла длительную эволюцию, в течение которой жизнь меняла формы, вышла из воды на сушу, изменила систему круговоротов. Благодаря биологическому круговороту веществ в биосфере жизнь поддерживает стабильные условия для своего существования и существования в ней человека.

Биосфера является сложнейшей системой, которая существует благодаря энергии Солнца и жизнедеятельности живых организмов. Они запасают и перераспределяют вещество и энергию. Все процессы, которые постоянно происходят в биосфере, оказывают влияние на вещество в других оболочках нашей планеты.

Биологический круговорот — это круговорот химических элементов и веществ, осуществляемый жизнедеятельностью организмов.

У каждого живого организма в биосфере существует определённая роль. Например, зелёные водоросли с помощью энергии Солнца вырабатывают из неорганических веществ органические, эти вещества затем используются другими организмами.

Растения через корни получают воду с минеральными веществами, необходимыми для процесса фотосинтеза. В листья из атмосферы поступает углекислый газ. Растения, в свою очередь, выделяют кислород.

Животные используют органические вещества, которые были созданы растениями. Кроме того, им для жизни нужен кислород, который также выделяется растениями в процессе фотосинтеза.

Останки животных и растений разлагаются при помощи микроорганизмов (грибов и бактерий), при этом органические вещества превращаются в неорганические. С помощью воды эти вещества вновь попадают из почвы в растения. Таким образом происходит биологический круговорот вещества и энергии в биосфере.

Читайте также: