Круговороты веществ и биогеохимические циклы (нитрификация, круговорот азота)
| Круговорот | Ключевые процессы |
|---|---|
| Углерода | Фотосинтез связывает CO₂ атмосферы и океана → органика продуцентов → пищевые цепи → дыхание, гниение (редуценты), горение возвращают CO₂; часть углерода надолго выводится в известняки (раковины), уголь, нефть, торф; океан растворяет CO₂. Сжигание ископаемого топлива нарушает баланс — парниковый эффект |
| Азота | Растения не усваивают N₂ воздуха. Азотфиксация (клубеньковые бактерии бобовых, азотобактер, цианобактерии): N₂ → NH₃; при грозах N₂ окисляется до оксидов азота, которые с дождём дают нитраты. Нитрификация (нитрифицирующие бактерии-хемосинтетики): NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻. Растения поглощают NO₃⁻ и NH₄⁺ и строят белки и нуклеиновые кислоты → азот по цепям питания переходит к животным → при гниении остатков аммонификация (гнилостные бактерии и грибы) снова даёт NH₃ (NH₄⁺), который вновь нитрифицируется. Денитрификация (денитрифицирующие бактерии, в бескислородных условиях): NO₃⁻ → N₂ в атмосферу. Удобрения и промышленный синтез аммиака усиливают поток азота |
| Воды | Испарение с океана и суши (транспирация растений — до 90 % испарения с суши), осадки, поверхностный и подземный сток; вода расходуется при фотосинтезе и образуется при дыхании; живые организмы пропускают через себя всю воду биосферы за ~2 млн лет |
| Кислорода | Фотосинтез выделяет, дыхание и горение поглощают; озоновый экран из O₂ под действием УФ |
| Фосфора | Осадочный цикл без газовой фазы: из горных пород (выветривание) → почва → растения → животные (кости, АТФ) → разложение → сток в океан → осадки; ограничивает продуктивность водоёмов |
Биомасса и распределение жизни: биомасса суши (~99 % — растения) намного больше биомассы океана (там преобладают животные и микроорганизмы, растения быстро выедаются); наибольшая — во влажных тропических лесах; с глубиной и высотой масса живого вещества убывает.
| Круговорот | Основные звенья | Роль организмов |
|---|---|---|
| Углерод | CO₂ атмосферы → фотосинтез → органика → дыхание, гниение, горение → CO₂ | Продуценты связывают, все организмы возвращают дыханием; часть выводится в осадочные породы и топливо |
| Кислород | Выделение при фотосинтезе → дыхание и окисление → вода и CO₂ | Практически весь кислород атмосферы имеет биогенное происхождение |
| Азот | N₂ атмосферы → азотфиксация → нитрификация → усвоение растениями → разложение → денитрификация | Ключевая роль бактерий: клубеньковых, нитрифицирующих, денитрифицирующих |
| Вода | Испарение → перенос → осадки → сток | Растения участвуют транспирацией, изменяя местный климат |
| Фосфор | Горные породы → почва → растения → животные → разложение → осадки | Круговорот незамкнутый: фосфор уходит в донные отложения, поэтому часто ограничивает продуктивность |
Как человек вмешивается в круговороты. Сжигание топлива возвращает в атмосферу углерод, накопленный за миллионы лет, — концентрация CO₂ растёт, усиливается парниковый эффект. Производство азотных удобрений добавляет в круговорот азота больше, чем все природные азотфиксаторы: избыток соединений попадает в водоёмы и вызывает эвтрофикацию. Вырубка лесов меняет круговорот воды и углерода.
| Круговорот | Ключевые процессы |
|---|---|
| Углерода | Фотосинтез связывает CO₂ атмосферы и океана → органика продуцентов → пищевые цепи → дыхание, гниение (редуценты), горение возвращают CO₂; часть углерода надолго выводится в известняки (раковины), уголь, нефть, торф; океан растворяет CO₂. Сжигание ископаемого топлива нарушает баланс — парниковый эффект |
Резервуары углерода различаются скоростью обмена: в атмосфере (CO₂) и в живых организмах углерод задерживается на месяцы, годы и столетия, в океане (растворённый CO₂ и гидрокарбонаты — крупнейший активный резервуар) — на сотни и тысячи лет, в осадочных породах (известняки, уголь, нефть, природный газ) — на миллионы лет. Поэтому различают быстрый биологический круговорот углерода (фотосинтез — дыхание и разложение) и медленный геологический.
Закрепите теорию: 5 терминов и 7 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.
Пройти урок arrow_forward