Как происходит круговорот веществ биосфере кратко очень кратко

Обновлено: 02.07.2024

Что мы имеем в виду, когда говорим о круговороте веществ в природе?

Кратко о круговороте веществ в биосфере

Для начала разберемся с понятием круговорота. И здесь первым делом нужно упомянуть вещество, которое является необходимым условием нормальной жизнедеятельности любого организма. Каждый живой организм — открытая система.

Возникает резонный вопрос: как происходит круговорот веществ в биосфере (или происходил), если учесть, сколько живых организмов существует или существовало на планете?

Ответ простой: вещества, используемые в процессе формирования организмов, возвращаются обратно в среду. Этот процесс постоянный и называется круговоротом веществ в природе. Однако это не единый процесс. Он представляет собой совокупность отдельных и взаимосвязанных процессов, происходящих в ходе жизнедеятельности организмов.

Круговорот воды

Едва ли не самым важным является круговорот веществ в сообществе водоема, поскольку вода — самое распространенное химическое соединение. Общий запас воды по мнению ученых сегодня составляет 1,5 млрд км2. Поступление водяного пара в атмосферу происходит в результате испарения с поверхности водоема, дыхания и транспирации растений.

Из атмосферы попадает на поверхность земли и обратно в водоемы в виде различных осадков: дождя, снега, росы, инея и др. После этого ее поглощают живые организмы, и процесс повторяется.

Вода — первичная среда обитания живых организмов: зарождение жизни произошло в гидросфере.

Круговорот кислорода

В природе осуществляется круговорот кислорода: он выполняет в биосфере уникальную роль. Во процессе дыхания поглощенный кислород участвует в окислительно-восстановительных реакциях и закрывает энергетические потребности живого организма.

Есть и обратная сторона медали: слишком большое скопление озона и молекулярного кислорода представляют опасность для живого.

Растворенный в воде и находящийся в атмосфере кислород может участвовать в процессе окисления неорганических соединений оболочек Земли.

Круговорот углерода

Углерод — важнейших органогенный элемент: он есть в составе всех органических веществ и соединений. Живые организмы постоянно синтезируют соединения, содержащие углерод. После этого в процессе обмена веществ происходит их преобразование и разложение — трофические связи и пластический обмен.

Дыша, организмы выдыхают углекислый газ — это оксид углерода. Растения и сине-зеленые водоросли (фотосинтезирующие организмы) поглощают углекислый газ, находящийся в атмосфере, и, осуществляя фотосинтез, образуют различные органические вещества, такие как белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Автотрофы накапливают органические вещества, которые являются пищей гетеротрофным организмам. Бактерии и грибы разлагают органические вещества до неорганических. Так цикл повторяется снова и снова.

Когда организмы отмирают, то часть углерода проникает в земную кору, участвуя, таким образом, в процессе формирования осадочной горной породы биологического происхождения. Это такие породы как:

Сегодня деятельность человека напрямую влияет на круговорот углерода. Поступление углерода в атмосферу увеличивается за счет добычи горючих полезных ископаемых и последующего их использования.

Кроме того, вырубка леса и загрязнение поверхности Мирового океана способствуют тому, что поглощение углекислого газа и выработка кислорода фотосинтетиками заметно сокращается.

Происходит нарушение равновесия в обмене углеродом между биосферой и прочими земными оболочками.

Круговорот азота

Большая часть воздуха атмосферы — это свободный молекулярный азот. В процентах этот показатель равен 78. Имея определенные химические свойства, азот без помощи катализаторов не взаимодействует с другими веществами.

Часть азота в составе оксида и аммиака, которые образуются в результате космического излучения и грозовых разрядов, из атмосферы попадает в воду и почву. Вся остальная масса азота проникает в воду и почву за счет деятельности азотфиксирующих бактерий.

Фиксированный азот — азот, присутствующий в составе химических соединений, которые после могут использоваться живыми организмами.

Растения усваивают фиксированный азот из почвы двумя способами: непосредственно или при помощи симбиоза с клубеньковыми бактериями.

Аминокислоты и, соответственно, белки, имеют в своем составе азот. Когда происходит обмен веществ, соединения, содержащие азот, распадаются до мочевины, аммиака, мочевой кислоты — дальше они выделяются в окружающую среду.

Дальше дело за редуцентами. Одни из них разлагают такие соединения до того момента, пока не образуется молекулярный азот, попадающий в атмосферу. Другие редуценты образуют оксиды азота, которые непосредственно усваивают растения. Таким образом происходит круговорот азота в биосфере.

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.

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.

Длительное существование жизни на Земле возможно благодаря постоянному круговороту веществ в биосфере. Все элементы, которые есть на планете, находятся в ограниченном количестве. Использование всех запасов привело бы к исчезновению всего живого. Поэтому в природе существуют механизмы, обеспечивающие перемещение химических соединений из живого к неживой природе и обратно.

Виды круговоротов веществ

Неоднократное использование существующих элементов способствует постоянству жизненных процессов при достаточном количестве энергетических ресурсов. Главный источник энергии, обеспечивающий круговорот веществ в биосфере — Солнце.

Выделяют три круговорота: геологический, биогеохимический и антропогенный (появился после возникновения человечества).

Геологический

Геологический или большой круговорот веществ функционирует благодаря внешним и внутренним геологическим процессам.

Эндогенные (глубинные) процессы происходят под воздействием внутренней энергии планеты. Ее источником служит радиоактивность, а также ряд биохимических реакций при формировании минералов и др. К глубинным процессам относят: перемещение земной коры, землетрясения, возникновение магматических расплавов, преобразования твердых пород.

Экзогенные процессы вызваны влиянием солнечной энергии. Основные из них: разрушение и изменение минеральных и органических пород, перенос этих остатков на другие участки земли, формирование осадочных пород. Экзогенные процессы также включают деятельность живой природы и человека.

Континенты, впадины океанического дна — результат влияния эндогенных факторов, а незначительные изменения существующего рельефа сформировались под действием экзогенных процессов (холмы, овраги, дюны). По сути, деятельность эндогенных и экзогенных факторов направлена друг на друга. Эндогенные отвечают за создание крупных форм рельефа, а экзогенные сглаживают их.

Силикатный расплав земной коры (магма) после выветривания переходит в осадочные породы. Проходя через подвижныеслои земной коры, они опускаются вглубь земного шара, где плавятся и обращаются в магму. Она снова извергается на поверхность и, после застывания, превращается в магматические породы.

Так, большой круговорот обеспечивает постоянный обмен вещества между биосферой и глубинами Земли.

Биохимический

Биогеохимический или малый круговорот осуществляется благодаря взаимодействию всего живого. Отличие от геологического состоит в том, что малый ограничен границами биосферы.

Биохимический круговорот в биосфере

Благодаря солнечной энергии здесь идет важный процесс — фотосинтез. При этом органические вещества продуцируются автотрофами, путем синтеза из неорганических. Далее они поглощаются гетеротрофами. После, отмершие тела животных и растений минерализуются (превращаются в неорганические продукты). Полученные неорганические вещества снова используются автотрофными организмами.

Малый круговорот веществ делится на две составляющие:

Резервный фонд — та доля веществ, что еще не используется живыми особями;
обменный фонд — небольшая доля вещества, задействованная в обменных процессах.

Резервный фонд делится на 2 вида:

Газового типа — это резервный фонд воздушной и водной среды (задействованы следующие элементы: C, O, N);
осадочного типа — резервный фонд, что находится в твердой оболочке земли (задействованы следующие элементы: P, Ca, Fe).

Интенсивные обменные процессы возможны при достаточном поступлении воды и оптимальном температурном режиме. Поэтому в тропических широтах круговорот протекает быстрее, чем в северных.

Какую функцию выполняет круговорот веществ в биосфере?

Единство биосферы поддерживается круговоротом вещества и энергии. Постоянное их взаимодействие поддерживает жизнь на всей планете. Углерод — один из незаменимых элементов живых существ. Круговорот углерода поддерживается за счет деятельности представителей растительного мира.

Азот — важный элемент, структурная часть ДНК, АТФ, белков. Он в большей мере представлен молекулярным азотом, и в таком виде не усваивается растениями. Круговороту азота способствуют бактерии и цианобактерии. Они могут переводить молекулы N в соединения, которые доступны для растений. После гибели органика поддается действию сапрогенных бактерий и расщепляется до аммиака. Часть которого подымается в верхние слои атмосферы и вместе с диоксидом углерода удерживает тепло планеты.

Функция и значение живых организмов

Живые организмы в круговороте веществ

Все живое участвует в круговороте веществ, при этом усваивая одни вещества и выделяя другие. Существует ряд функций, которые выполняют живые организмы.

Энергетическая
Газовая
Концетрационная
Окислительно-востановительная
Деструктивная
Транспортная
Средообразующая

Роль редуцентов в круговороте веществ

Редуценты в процессе круговорота веществ возвращают минералы и водные ресурсы в почву, при этом они становятся доступными для автотрофных организмов. Таким образом, вся живая природа не может существовать без редуцентов. Типичными представителями редуцентов являются грибы и бактерии.

Значение бактерий

Бактерии в круговороте веществ в биосфере играют огромную роль. Значимость микроорганизмов определяется, главным образом, их широкой распространённостью, быстрыми обменными процессами.

Бактерии разлагают органические соединения отмерших растений и освобождают в биосферу углерод. Также бактерии способны осуществлять химические реакции, недоступные для других живых существ (азотфиксирующие бактерии).

Какова роль грибов в круговороте веществ в биосфере?

Они превращают органические соединения в неорганические, которые становятся источником питания для растений. Также некоторые грибы участвуют в почвообразовании. Накопившаяся органика в теле гриба после его отмирания превращается в перегной.

Читайте также: