Круговороты веществ

Круговороты веществ  

 Зеленые  растения  используют  солнечную энергию и синтезируют органическое вещество из диоксида углерода,  воды  и  минеральных  элементов  почвы.  Это  вещество  накапливается  в биосфере, частично консервируется в виде, например, торфа, каменного угля, сланцев, донных отложений океана. Все вещества на нашей планете находятся в процессе биохимического круговорота. Выделяют 2 основных кругооборота: большой ( геологический) и малый (биотический).Большой кругооборот происходит в течение сотен тысяч или миллионовлет.  Он  заключается  в  том,  что  горные  породы  подвергаются  разрушению, выветриванию, а продукты выветривания, в том числе растворенные в воде питательные вещества сносятся потоками воды в Мировой океан. Здесь они образуют  морские  напластования  и  лишь  частично  возвращаются  на  сушу вместе с осадками, с извлеченными человеком из воды организмами. Процессы  опускания  материков  и  поднятия  морского  дна,  перемещение  морей  и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти напластования возвращаются  на сушу и процесс повторяется вновь.  
    Малый кругооборот, являясь частью большого и заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод аккумулируются в веществе растений,  расходуются  на  построение  тела  и жизненных  процессов  как  их  самих,  так  и  организмов –  консументов. Продукты  распада  органического  вещества попадают в расположение почвенной микрофлоры, вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и вновь вовлекаются в поток вещества. Кругооборот  химических  веществ из неорганической  среды  через растения  и  животные  обратно  в  неорганическую  среду  с  использованием  солнечной энергии или энергии химических реакций называется биогеохимическим циклом. Энергия Солнца усваивается продуцентами и привлекается в геохимические циклы через процесс фотосинтеза, который осуществляется зелеными растениями. Процессы фотосинтеза продолжаются уже более 1,5 млрд. лет и, казалось, химические элементы, которые участвуют в этих процессах, должны были бы уже давно исчерпаться. Однако, этого не проходит. Российский ученый В. Р. Вильямс отметил: "... существует единственный путь к тому, чтобы предоставить почему конечном свойства бесконечного - заставить конечное вращаться по замкнутому кругу, то есть привлечь его в круговорот". На самом деле, все необходимые для поддержания жизни вещества не исчерпываются благодаря осуществлению постоянного круговорота. Основной причиной круговорота является ограниченность химических элементов, из которых строятся тела организмов. В природе существует два круговороты веществ: большой - геологический и малый - биологический, хотя как нами ранее отмечалось, правильно говорить о круговороты химических элементов, а не веществ. Великий круговорот продолжается в течение сотен тысяч лет (геологических эпох). Он заключается в том, что горные породы разрушаются и улетучиваются в процессах эрозии, а образованные при этом продукты потоками ветра и воды, через привлечение их в малые круговороты, сносятся в Мировой океан.Вследствие этого образуются морские напластования и, со временем, в процессе геотектонических изменений эти напластования возвращаются на сушу, и процесс начинается снова. Малый круговорот, который является частью большого, происходит на уровне экосистем. Он является гораздо более экспрессным, чем большой. Круговорот химических веществ из неорганической среды через растительный и животный миры вновь в неорганическую среду (в процессе редукции) с использованием энергии химических реакций называют биохимическим циклом.  
Живое вещество значительно ускорила и изменила круговороты различных веществ, в частности воды, кислорода, азота, серы, углерода. Образование живого вещества и его расписание - это две стороны единого процесса, который называют биохимическим (малым) круговоротом химических элементов.Справедливо утверждение, что жизнь - это круговорот химических элементов между организмом и окружающей средой. Различают три основных типа биохимических круговоротов- круговорот воды;  круговорот элементов преимущественно в газовой фазе; круговорот элементов преимущественно в осадочной фазе. Биосферу определяют как область Земли, где протекающих круговороты углерода, азота, кислорода и серы, в которых принимают участие пять химических элементов (Н, О, С, N, S), движущихся через атмосферу, гидросферу и литосферу. Круговорот углерода. В биосфере содержится углерода свыше 12000 млрд. тонн. Это обусловлено тем, что соединения углерод

непрерывно образуются, изменяются и разлагаются в биосфере. Круговорот углерода происходит фактически между живым веществом и диоксидом углерода, содержащегося в атмосфере. В процессе фотосинтеза, ежегодно высшие растения и водоросли поглощают значительные количества диоксида углерода (около 200 млрд. тонн, в пересчете на углерод) с образованием органических веществ.  
отмерших растений и животных (органические вещества) разлагаются редуцентами до С02, который возвращается, преимущественно, в атмосферу. Полный цикл обмена атмосферного углерода проходит в течение 300 лет, но часть углерода изымается из круговорота в виде горючих полезных ископаемых и осадочных пород (торф, нефть, уголь, известняк и др.). Процесс круговорота углерода достаточно сложный, в нем принимают участие различные процессы (см. рис. 1.20.).

 
Антропогенное влияние на круговорот углерода, прежде всего, обусловлен использованием органических топлив (нефть, газ, уголь, торф). При этом, в атмосферу выбрасываются значительные количества диоксида углерода, причем эти количества уже превышают компенсационные (буферные) свойства атмосферы (биосферы).