Кругообіги води, вуглецю, азоту, фосфору та сірки
Кругообіги води, вуглецю, азоту, фосфору та сірки.
Волога, випаровуючись з поверхні океану, конденсується в атмосфері і у вигляді опадів випадає на сушу або назад в океан. При попаданні на сушу вона повертається в океан у вигляді поверхневого та підземного стоків.
Його головна функція: формування природних умов на планеті.
У кругообігу води Землі щорічно бере участь понад 5000 тис. км3 води. З урахуванням транспірації води рослинами та поглинання їх у біогеохімічному циклі, весь запас води Землі розпадається і відновлюється за 2 млн. років.
У кругообігу вуглецю, точніше, найбільш рухомої його форми - вуглекислого газу - чітко простежується його переміщення по трофічних ланцюгах: продуценти, що вловлюють вуглець у складі вуглекислого газу при фотосинтезі, консументи - поглинають вуглець у складі органічних речовин, що складають тіла продуцентів , Редуценти - повертають вуглець знову в кругообіг.
Швидкість обороту вуглекислого газу – близько 300 років.
У світовому океані трофічний ланцюг: продуценти (фітопланктон) – консументи (зоопланктон, риби) – редуценти (мікроорганізми) – ускладнюється тим, що деяка частина вуглецю мертвого організму, опускаючись на дно, «іде» в осадові породи і бере участь вже не а в геологічному кругообігу речовини.
Головним резервуаром біологічно пов'язаного вуглецю є ліси (містять до 500 млрд т), що становить 2/3 його запасу в атмосфері. Втручання людини у кругообіг вуглецю призводить до зростання вмісту вуглекислого газу в атмосфері.
Швидкість обороту кисню – 2 тис. років. За цей час весь кисень атмосфери проходить через живеречовина.
Основне джерело кисню – зелені рослини. Щорічно вони виробляють на суші 53*109т кисню на суші, а в океанах – 414*109т.
Процес корговорота кисню у біосфері складний, оскільки він міститься у багатьох хімічних сполуках.
Головний споживач кисню – тварини, ґрунтові організми та рослини, які використовують його у процесі дихання. В даний час 23% кисню, виробленого в процесі фотосинтезу, витрачається на промислові та побутові потреби та споживання кисню неухильно зростає. Це одна із глобальних проблем.
Охоплює всі сфери біосфери. Запаси азоту атмосфері невичерпні (78%), але поглинання його рослинами обмежено, т.к. вони засвоюють азот лише у формі сполук із вуглецем та киснем. Засвоювати азот з повітря можуть азотофіксуючі бульбочкові бактерії, які є симбіонтами бобових культур і живуть у бульбах на корінні останніх.
Редуценти (деструктори) – ґрунтові бактерії – поступово розкладають білкові речовини відмерлих організмів і перетворюють їх на амонійні сполуки, нітрати та нітрити. Частина нітратів потрапляє у процесі круговороту у підземні води, забруднюючи їх. Азот у формі нітратів та нітритів може засвоюватися рослинами та передаватися по харчових ланцюгах.
Азот повертається в атмосферу разом із газами, що виділяються при гнитті.
Роль бактерій у циклі азоту така, що, на думку деяких учених, якщо буде знищено 12 видів бактерій, що у перетвореннях азоту, життя Землі припиниться.
Кругообіг сірки та фосфору.
Так само важливі кругообіги сірки і фосфору, але менш досконалі, т.к. основна маса даних елементів міститься у резервному фонді земної кори, у недоступному фонді. Це типові осадовібіогеохімічні цикли. Такі цикли дуже залежать від зовнішніх впливів і легко порушуються, оскільки частина речовини виводиться з круговороту. Повернення речовин у кругообіг можливе лише в результаті геологічних процесів або шляхом вилучення живою речовиною біофільних компонентів.
Фосформіститься в гірських породах, що утворилися в минулі геологічні епохи. У біогеохімічний кругообіг він може потрапити у разі підйому цих порід із глибини земної кори на поверхню землі до зони вивітрювання. Ерозійними процесами він виноситься у море як апатиту.
Загальний кругообіг фосфору можна підрозділити на дві частини: водну та наземну.
У водних екосистемах він засвоюється планктоном і передається по трофічному ланцюгу до консументів 3-го порядку - морських птахів. Їхні екскременти (гуано) знову потрапляють у море і вступають у кругообіг або накопичуються на березі і потім змиваються в морі з опадами. З тварин, що відмирають, фосфор частково потрапляє по трофічних ланцюгах у кругообіг, а частково скелети досягають великих глибин і укладений в них фосфор знову потрапляє в осадові породи.
Сіркатакож має основний резервний фонд у відкладеннях та ґрунті, але на відміну від фосфору у неї є резервний фонд та в атмосфері. У обмінному фонді перетворення сірки йдуть у процесі життєдіяльності організмів, одні є окислювачами, інші відновниками.
У гірських породах сірка зустрічається у вигляді сульфідів (FeS2 та ін), у розчинах у вигляді іону (SO42-), у газоподібній фазі у вигляді сірководню (Н2S) або сірчистого газу (SO2). У деяких мікроорганізмах сірка накопичується в чистому вигляді (S2) і при їхньому відмиранні на дні морів утворюються поклади чистої самородної сірки.
У морському середовищі сульфат - іони є основною доступноюформою сірки, яка відновлюється автотрофами та включається до складу амінокислот.
У наземних екосистемах сірка повертається у ґрунт при відмиранні рослин, захоплюється мікроорганізмами, які відновлюють її до сірководню. Інші мікроорганізми та вплив самого кисню призводять до окислення цих продуктів. Сульфати, що утворилися, розчиняються і поглинаються рослинами з порових розчинів грунту - так триває кругообіг.
Кругообіг сірки може бути порушений втручанням людини. Виною тому – спалювання викопного палива – вугілля. Сірчистий газ (SO2) порушує процеси фотосинтезу і призводить до загибелі рослинності.
Біогеохімічні цикли легко порушуються людиною. У процесі видобутку та використання корисних копалин, забруднення природних вод у результаті господарської діяльності люди впливають на кругообіги перетворюючи їх з циклічних на ациклічні. Охорона природних ресурсів має бути, зокрема, спрямована на те, щоб зберегти циклічність біогеохімічних процесів. Це необхідна умова підтримки гомеостазу планети.