Реферат: Биосфера
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава1. Понятие о биосфере… 3
1.1.Границы биосферы… 4
1.2.Состав и свойства биосферы… 6
Глава2. Живое вещество биосферы… 9
2.1.Свойства живого вещества… 9
2.2.Функции живого вещества… 11
Глава3. Геохимические циклы, круговороты кислорода, углекислого газа, азота 13
3.1.Круговорот углекислого газа… 14
3.2.Круговорот азота… 17
3.3Круговорот кислорода и водорода… 20
Глава4. Глобальные проблемы компонентов биосферы
Заключение
Литература
Глава 1. Понятие о биосфере
Этодом, созданный на Земле жизнью и для жизни
Б.Колилонера
Впервые понятие биосфера, как «область жизни», быловведено в науку Ж.Б. Ламарном в начале 19 века, а в геологию Э. Зюссом в 1875г. Он понимал под этим термином совокупность всех организмов. Это определениеблизко к современному понятию биота.
Вернадский пошел значительно дальше. Его «биосферане есть только так называемая область жизни». Это единство живого и косноговещества планеты. Но не только. Это еще и связь с космосом, с космическимиизлучениями, принимаемыми нашей планетой, строящими ее биосферу.
Биосфера составляет верхнюю оболочку или геосферу,одной из больших концентрических областей нашей планеты Земли.
Если с понятием «биосферы» по Зюссу связывалосьтолько наличие в трех сферах земной оболочки (твердой, жидкой, газообразной)живых организмов, то по В.И. Вернадскому, им отводится роль главнейшейгеохимической силы.
В таком случае под понятием биосферы понимается всепространство, где существует или когда-либо существовала жизнь, то есть, гдевстречаются живые организмы или продукты их жизнедеятельности.
Биосфера охватывает часть атмосферы, верхнюю частьлитосферы и гидросферу. Верхняя граница биосферы проходит на высоте примерно 20км над поверхностью Земли, а нижняя на 6-7-километровой глубине. Биосферапринципиально отличается от прочих земных оболочек поскольку является«комплексной». Она не только «покров» из живого вещества, но и среда обитаниямиллионов видов живых существ, в том числе и человека.
Вернадский не только сконкретизировал и очертилграницы жизни в биосфере, роль живых организмов в процессах планетарногомасштаба. Он показал, что в природе нет более мощной геологическойсредообразующей) силы, чем живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Тучасть биосферы, где живые организмы встречаются в настоящее время обычноназывают современной биосферой, или необиосферой, а древние биосферы относят кпалеобиосферам, или к белым биосферам.
1.1. Границы биосферы
Биосфера в атмосфере простирается примерно дозонового экрана (у полюсов – 8-10 км, у экватора – 17-18 км, над остальнымитерриториями – 20-25 км).
Гидросфера практически вся, в том числе и самаяглубокая впадина (Марианская) Мирового океана (11022 м) занята жизнью. Кнеобиосфере следует относить также и донные отложения, где возможносуществование живых организмов.
В литосферу жизнь проникает на несколько километров,но в основном ограничивается почвенным слоем, но по отдельным трещинам ипещерам она распространяется на сотни метров.
Границы палеобиосферы в атмосфере примерно совпадаютс необиосферой, под водами к палеобиосфере следует относить и осадочные породы,которые практически полностью претерпели переработку живыми организмами. Этотолща от сотен метров до десятков километров. Это применимо и к литосфере,пережившей водную стадию функционирования.
Таким образом, границы биосферы определяютсяналичием живых организмов или «следами» их жизнедеятельности.
Живое вещество образовало ничтожно тонкий слой вобщей массе геосфер Земли. Его масса составляет 2420 млрд. тонн, что более чемв 2 тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли – атмосферы. Но этаничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду – в настоящеевремя живые существа отсутствуют лишь в областях обширного оледенения и вкратерах действующих вулканов.
«Всюдность жизни» в биосфере обязана потенциальнымвозможностям и масштабу приспомобляемости организмов, которые постепенно,захватив моря и океаны, вышли на сушу и захватили ее. В.И. Вернадский считал,что этот захват продолжается.
На рис. 4. наглядно показаны границы биосферы отвысот атмосферы, где царят холод и низкое давление, до глубин океана, гдедавление достигает 12 тысяч атмосфер. Это стало возможным, потому что пределытолерантности температур у различных организмов – от абсолютного 0 до +180°С, анекоторые бактерии могут существовать в вакууме. Широк диапазон химическихусловий среды для ряда организмов – от жизни в уксусе до жизни под действиемионизирующей радиации (бактерии в котлах ядерных реакторов). Более того,выносливость некоторых живых существ по отношению к отдельным факторамвыходит даже за пределы биосферы, то есть у них есть еще определенный «запаспрочности» и потенциальные возможности к распространению. Однако все организмывыживают еще и потому, что везде, где бы ни было их место обитания, существуетбиогенный ток атомов. Этот ток не смог бы иметь места, во всяком случае, вназемных условиях, если бы не было почвы.
В целом экологический диапазон распространенияживого вещества очень велик.
1 В1977 г. в океане на глубине нескольких километров были обнаружены горячиевулканические зоны, в которых при температуре 350°С существуют многочисленныетермофильные бактерии.
2 Вэкспериментах американского исследователя Камерона сине-зеленые водоросли напротяжении нескольких месяцев не теряли жизнеспособности в условиях, которыесоответствовали марианским.
3 Живоевещество не гибнет в жидком азоте.
4 Некоторыевиды, например, те же сине-зеленые водоросли, не гибнут под действием мощногоионищирующего излучения и поселяются в эпицентре ядерного взрыва уже посленескольких дней его действия.
5 Живоевещество может сохраняться даже в условиях открытого космоса. Так, третьяэкспедиция американских астронавтов забыла на Луне телекамеру. Когда черезполгода ее возвратили на Землю, на внутренней стороне крышки были обнаруженыземные бактерии, которые без каких-либо вредных последствий пережили длительноенахождение за пределами родной планеты.
1.2. Состав и свойства биосферы
Биосфера, являясь глобальной экосистемой(экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотическойчасти.
Абиотическая часть представлена:
1. Почвойи подстилающими ее породами до глубины, где еще есть живые организмы,вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой поровогопространства.
2. Атмосфернымвоздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни.
3. Воднойсредой – океаны, реки, озера и т.п.
Биотическая часть состоит из живых организмов всехтаксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которых не можетсуществовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляютэтот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечиваяобмен веществом между всеми частями биосферы.
В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежатдва биохимических принципа:
6 стремитьсяк максимальному проявлению, к «всюдности» жизни;
7 обеспечитьвыживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.
Эти закономерности проявляются прежде всего встремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к ихжизни пространства, создавала экосистему или ее часть. Но любая экосистемаимеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера.
При общем рассмотрении биосферы, как планетарнойэкосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе, како некой общей живой массе планеты.
Под живым веществом В.И. Вернадский понимает всеколичество живых организмов планеты как единое целое.
Его химический состав подтверждает единство природы– он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношениеэтих элементов различное и строение молекул иное.
Свойства биосферы
Биосфере, как и составляющим ее другим экосистемамболее низкого ранга, присуща система свойств, которые обеспечивают еефункционирование, саморегулирование, устойчивость и другие параметры.Рассмотрим основные из них.
1. Биосфера– централизованная система.
Центральным звеном ее выступают живые организмы(живое вещество).
2. Биосфера– открытая система. Ее существование немыслимо без поступления энергии из вне.
Она испытывает воздействие космических сил, преждевсего солнечной активности.
3. Биосфера – саморегулирующаяся система, длякоторой, как отмечал Вернадский, характерна организованность. В настоящее времяэто свойство называется гомеостазом, понимая под ним способность возвращаться висходное состояние, гасить возникающие возмущения включением ряда механизмов.Биосфера за свою историю пережила ряд таких возмущений, справляясь о ***(извержение вулканов, встречи с астероидами, землетрясения, горообразование ит.п.), благодаря действию гомеостатических механизмов и, в частности, принципаЛе-Гиателье-Брауна при действии на систему сил, выводящих ее из состояния устойчивогоравновесия, последнее смещается в том направлении, при котором эффект этоговоздействия ослабляется.
Опасность современной экологической ситуации связанапрежде всего с тем, что нарушается линия механического гомеостаза и принципЛе-Гиателье-Брауна, если не в планетарных, то в крупных региональных масштабах.Результат – распад экосистем, либо появление неустойчивых, практически лишенныхсвойств гомеостаза систем типа агроценоза или урбанизированных комплексов.
4. Биосфера – система, характеризующаяся большимразнообразием.
Разнообразие – важнейшее свойство всех экосистем.Биосфера как глобальная экосистема, характеризующаяся максимальным среди другихсистем разнообразием. Разнообразие рассматривается как основное условиеустойчивости любой экосистемы и биосферы в целом. Это условие так универсально,что сформировалось в качестве закона.
5. Важнейшее свойство биосферы – наличие в неймеханизмов, обеспечивающих круговорот вещества и связанного с нимнеисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений.
Глава 2. Живое вещество биосферы
«На земной поверхности нет химической силы,могущественней по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые вцелом».
Что принципиально отличает нашу планету откакой-либо другой планеты Солнечной системы? Наявность жизни. «Если бы на Землене было жизни, лицо ее было бы точно также неизменным и химическим инертным,как недвижимое лицо Луны, как инертные обломки небесных светил».
Живое вещество биосферы есть совокупность всех ееживых организмов. Как ученый В.И. Вернадский понимает, что объект егоисследований требует некоторых характеристик, а поэтому отмечает: «Я будуназывать совокупность организмов, сведенных к массе, химического состава иэнергии, живым веществом». Живое вещество в его понимании – это форма активнойматерии, и ее энергия тем больше, чем больше масса живого вещества. Понятие«живое вещество» ввел в науку В.И. Вернадский и понимал над ним совокупностьвсех живых организмов планеты.
Какие же свойства живого вещества?
2.1. Свойства живого вещества
1. Живоевещество биосферы характеризуется огромной свободной энергией, которую можнобыло бы сравнить разве что с огненным потоком лавы, но энергия лавы недолговременна.
2. Вживом веществе, благодаря присутствию ферментов, химические реакции происходятв тысячи, а иногда и в миллионы раз быстрее, чем в неживой. Для жизненныхпроцессов характерно то, что полученные организмом вещества и энергияперерабатываются и отдаются в значительно больших количествах. Например, массанасекомых, которых съедает синица за день, равна ее собственной массе, анекоторые гусеницы употребляют и перерабатывают за сутки в 200 раз больше еды,чем весят сами.
3. Индивидуальныехимические элементы (белки, ферменты, а иногда и отдельные минеральныесоединения синтезируются только в живых организмах).
4. Живоевещество стремится заполнить собой все возможное пространство. В.И. Вернадскийназывает две специфические формы движения живого вещества:
а) пассивную, которая осуществляется размножением, иприсуща как животным, так и растительным организмам;
б) активную, которая осуществляется за счетнаправленного движения организмов (меньшей мерой характера для растений).
5. Живоевещество проявляет значительно большее морфологическое и химическоеразнообразие, чем неживое. В природе известно более 2 млн. органическихсоединений, которые входят в состав живого вещества, тогда когда количествоминералов неживого вещества составляет около 2 тыс., то есть на три порядканиже.
6. Живоевещество представлено дисперсными телами – индивидуальными организмами, каждыйиз которых имеет свой собственный генезис, свой генетический состав. размерыиндивидуальных организмов колеблется от 2 нм у наименьших до 100 м (диапазонболее 109). Крупнейшими из растений считаются секвойи, а из животных – киты. Помнению Вернадского, минимальные и максимальные размеры организмов определяютсяграничными возможностями их газового обмена со средой.
7. Будучидисперсным, живое вещество никогда не попадается на Земле в морфологическичистой форме, например в виде популяционного вида. Она может существоватьтолько в виде биоценоза: «… даже простенький биоценоз какого-то сухого соснячкана песочке есть группировка, которая состоит приблизительно из тысячи видовживых организмов».
8. ПринципРеди (флорентийский академик, врач и натуралист, 1626-1697: «все живое изживого» — является отличительной особенностью живого вещества, котороесуществует на Земле в форме беспрерывного чередования поколений ихарактеризуется генетической связью с живым веществом всех прошлыхгеологических эпох. Неживые абиогенные вещества, как известно, поступают вбиосферу из космоса, ним же выносятся порциями из оболочки земного шара. Онимогут быть аналогичными по составу, но генетической связи в общем случае у нихнет. «Принцип Реди … не указывает на невозможность абиогенеза вне биосферы илипри установлении наличия в биосфере (теперь или раньше) физико-химическихявлений, не принятых при научном определении этой формы организованности земнойоболочки» [8].
9. Живоевещество в лице конкретных организмов, в отличие от неживого, осуществляет напротяжении своей исторической жизни грандиозную работу. По сути, толькобиогенные вещества метабиосферы – это интеграл массы живого вещества, тогда какмасса неживого вещества земного происхождения является величиной постоянной вгеологической истории: 1 г архейского гранита и сегодня остается 1 г того жевещества, а та же масса живого вещества, то есть 1 г, на протяжении миллиардовлет существовала за счет изменения поколений и все это время выполнялагеологическую работу.
2.2. Функции живого вещества
Какие же функции живого вещества в биосфере?
В.И. Вернадский называет такие: а) газовая; б)кислородная; в) описательная; г) кальционная; д) восстановительная; е)концентрационная; ж) разрушения органических веществ; з) восстановительногораспада; и) метаболизма и дыхания организмов.
А.В. Лапо перегруппировал названные Вернадскимфункции (табл. 1).
Таблица 1.
Основные функции живого вещества в биосфере
Функции Краткая характеристика процессов Энергетическая Поглощение солнечной энергии в процессе фотосинтеза, а химической энергии путем распада энергонасыщенных веществ; передача энергии пищевыми цепями разнородного живого вещества Концентрационная Выборочное накопление в ходе жизнедеятельности отдельных видов вещества: а) использованной для создания тела организма; б) выделенной из него в процессе метаболизма Деструкционная Минерализация небиогенного органического вещества (1); разложение неживого неорганического вещества (2); всасывание созданных веществ в биохимический круговорот (3) Средообразующая Превращение физико-химических параметров среды (главным образом за счет небиогенного вещества) Транспортная Перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направленииПервой названа энергетическая функция. «Только жизньс его морфологическим осложнением может удерживать солнечное излучение на Землемиллионы лет, как мы увидим на примере каменного угля. Действительно, толькоблагодаря «зеленому экрану» биосферы – фотоавтотрофам – солнечная энергия непросто отбивается от поверхности планеты, нагревая только поверхностный слой, аглубоко проникает в толщи земной коры и является энергетическим источником, посути, для всех экзогенных процессов» [9].
Глава 3. Геохимические циклы,круговороты кислорода, углекислого газа, азота
В отличие от энергии, поступающей от Солнца,дополнительному количеству дефицитного вещества взять его неоткуда.Единственный возможный вариант – использовать вещество многократно, иначеговоря, включить его в круговорот. Конечно, ни одна отдельно взятая группаорганизмов не может сама «организовать» круговорот нужного элемента.Обязательно требуется несколько организмов, выполняющих совершенно разныеоперации, но всегда извлекающих для себя пользу. «Жизнь есть способ существованиябаиновых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществс окружающей их внешней средой, причем с прекращением этого обмена веществ,прекращается и жизнь» [10].
К примеру есть организмы, не использующие солнечнуюэнергию для построения сложных органических веществ из воды и углекислого газа– фотоавтотрофы. После их отмирания образуется запас органического вещества,представляющий немалую энергетическую ценность. Таким образом создаются условиядля появления существ, которые могли бы жить за счет данного запаса(хемогетеротрофов). То, что в результате жизнедеятельности последней группыорганизмов получаются простые минеральные вещества (в первую очередь углекислыйгаз), использующиеся фотоавтотрофами в качестве строительных блоков, скореесчастливая случайность. Однако именно эта случайность обеспечила замыканиецикла миграции химических элементов.
Современные круговороты тех или иных элементов,протекающие с активным участием организмов, родилась не на пустом месте.Круговорот вещества существовал на Земле и до возникновения жизни, иопределялся он исключительно физико-химическими процессами. Живые же веществавне зависимости от того, как и когда они появились, должны были встраиваться вуже существующий круговорот. При этом движение химических элементов становилосьболее интенсивным и сложным.
Правда, иногда организмы, призванные разлагатьорганическое вещество до простых компонентов, не могли с этим справиться покаким-либо причинам (например, было слишком холодно для обмена вещества). Втаком случае часть вещества надолго выпадала из круговорота. Уголь, нефть и газ– продукты подобных сбоев.
3.1. Круговорот углекислого газа
Углекислый газ входит в состав всех органическихвеществ, а поэтому его круговорот наиболее распространен в природе (рис. ). Оносуществляется при помощи трех групп организмов: продуцентов, консументов,редуцентов. Органическое вещество синтезируется зелеными растениями в процессефотосинтеза из углекислого газа атмосферы, содержание которого равно лишь 0,03-0,04%.
Если бы углекислый газ пополнялся за счетпоступления с Земли, то его запасы исчерпались бы за 4-35 лет.
В ближайшие 50-60 лет благодаря увеличению сгораниягорючих веществ содержание углекислого газа в атмосфере удвоится. Такие быстрыеизменения содержания углекислого газа в атмосфере, вследствие которогопроисходит так называемый парниковый эффект (нагревание атмосферы инфракраснымилучами, благодаря содержанию в ней СО2), может привести к перегревугеографической оболочки. Часть СО2 появляется при извержении вулканов ипоступает из обогащенных или водных источников. Главный потребитель СО2 –фотосинтетический аппарат растений (рис. ).
Следует напомнить, что проявление фотосинтеза,которое является главным компонентом движения вещества и энергии в биосфере,стало известно только во второй половине 18 века. В 1772-1782 гг. Д.Пристли, Я.Ингенхауз и Ж. Сеисбье, дополняя друг друга, описали процесс воздушногоуглеродного поглощения, или фотосинтеза. Через столетие К.А.Тимирязев(1843-1920) раскрыл энергетическую закономерность фотосинтеза как процессаиспользования света для образования органического вещества в растениях.Механизм фотосинтеза был раскрыт американским биохимиком Кальвином, за что емубыла присвоена Нобелевская премия. Сегодня под фотосинтезом понимаютпревращение зелеными растениями и фотосинтезирующими организмами лучистойэнергии Солнца. Процесс фотосинтеза происходит при участии поглощающих светпигментов (кислород и др.).
Попадая в клетку зеленого листа углекислый газприсоединяется к акцептору, с которым продолжает дальнейшие движения ипревращения. Благодаря ферменту альдолязы образуется простой сахар – глюкоза, аиз него – сахароза и крахмал. Часть синтезированного вещества в этом процессепереходит снова в акцептор – так образуется саморегулированный цикличныйпроцесс. Далее с участием других ферментов сахара превращаются в белки, жиры идругие органические вещества, необходимые для жизни растений.
Основа реакции фотосинтеза имеет такой вид:6СО2+6Н2О+/>С6Н12О6+6О2+,СО2+Н2О+/>СН2О+О2.
За год растения суши и океана усваивают почти 51010т углерода, разлагают 1,31011 т воды,выделяют 1,21011 т молекулярногокислорода и запасают 41017 ккалэнергии продуктов фотосинтеза, что в 100 раз превышает производство энергиивсеми электростанциями мира.
Годовой круговорот массы СО2 на суше определяетсякак массой складывающих его звеньев биосферы, так и количеством, котороезахватывает каждое звено (т/год):
Суммарный захват фотосинтезом 60109
Возвращение от дыхания 48109
Поступления в гумосферу и консервация в многогодовых
фитоценозах 10109
Захоронение в осадочной толще литосферы, включая реакциюСО2 1109
Поступление от сгорания топлива 9109
В гидросфере круговорот СО2 значительно сложнее, чемна суше. Решительную роль тут играет Мировой океан, который аккумулируетвынесенный реками с суши углерод в форме карбонатных и органических соединений.Возвращение углерода с океана или суши происходит с большим дефицитом, главнымобразом, воздушными потоками в виде СО2. Наличие углекислого газа в гидросферезависит от поступления кислорода в верхние слои как из атмосферы, так и изнижних слоев воды. В общем выражении годовой круговорот массы углерода вМировом океане почти вдвое меньше, чем на суше:
Суммарный захват в процессе фотосинтеза 30109
Возврат в водную среду от дыхания и распада
органического вещества 26109
Выпадение в донный осадок 1,5109
Поступление из атмосферы от сгорания топлива 1109
То же с речным стоком 0,6109
Переход в растворе органического соединения 10,9109
Много углерода изымается с биологическогокруговорота вещества и попадает в океан в виде углекислых солей. Эти соли,особенно САСО3, тратятся на построение панцирей животных, очень много их и вморской воде. Если в атмосфере возрастает содержание СО2, часть егорастворяется в воде, вступает в реакцию с карбонатом кальция, образуярастворенный в воде бикарбонат кальция. И, наоборот, при снижении содержанияуглекислого газа в атмосфере бикарбонаты, которые всегда содержаться в морскойводе, превращаются в карбонаты кальция, которые выпадают с раствора,используются организмами для построения скелетов или панцирей, оседают наморское дно. Реакция имеет такой вид: Са(НСО3)2=СаСО3+Н2О+СО2.
Суммарное количество углекислого газа на планетесоставляет не меньше 2,31012 т, тогдакак содержание его в Мировом океане оценивает в 1,31012т. В литосфере в связанном состоянии находится 21017т углекислого газа. В живом веществе биосферы содержится около 1,51017т (почти столько, сколько во всей атмосфере). Углекислый газ атмосферы игидросферы обменивается и обрабатывается живыми организмами за 300 лет (рис.)
3.2. Круговоротазота
Азот, который является олицетворением белковой жизнив биосфере в основном сосредоточенный в атмосфере, где его часть составляетоколо 78%. То есть на 1 га поверхности Земли приходится толща воздуха сприблизительно 80 тыс. т азота. Однако в таком виде он недоступен растениям. Вкруговороте соединений азота очень большое значение отводится микроорганизмам иазотофиксаторам. Только благодаря им элементарный азот с воздуха поступает впочву.
Наибольшую роль в этих процессах играют пузырчатыебактерии, которые тесно сотрудничают с бобовыми растениями. При высоком урожаеэтих растений можно обогатить почву около 400 кг азота на 1 га. Если дажеурожай этих растений будет вывезен с поля, значительная часть азота останется скорнями в почве.
Количество азота, свзанного биологическимкруговоротом, является неодинаковым в разных экосистемах. Например, напропаханной земле – 7-28 кг/га за год, на сенокосах с участием злаковых трав ибобовых – 73-865, а в лесах – 58-594 кг/га за год. Подобным образом некоторыелишайники фиксируют азот при помощи симбиотических сине-зеленых водорослей.
Известно, что Ю. Либих (1843) сформулировалутверждение, согласно которому растения могут полностью обеспечить своипотребности азотом, который поступает в землю вместе с атмосфреными осадками(27 кг/га). Однако уже через несколько лет В.И. Лавес и И.Г. Гильберт, изучивбаланс азота в плодоношении, доказали, что дополнительный внос азота в почвуявляется необходимым, что признал и сам Ю. Либих.
Возникновение в атмосфере окисей азота связано сгазовыми электрическими разрядами. Окиси азота образуют с водой азотную иазотистую кислоту: N2+O22NO, 2NO+O22NO2,2NO2+H2OHNO2+HNO3.
Эти кислоты вместе с атмосферными осадками попадаютв почву. Количество азота, которое она получает, является очень разным изависит, прежде всего, от климатических условий, особенно от количества ичастоты осадков, времен года, температуры и др. В умеренном климате этоколичество составляет несколько килограммов за год, а в тропическом, где наблюдаетсячастые бури, его значительно больше, но в среднем не более 10 кг.
В атмосферу азот в определенных количествахпоступает с почв. Это происходит с участием микроорганизмов во времяминерализации органической материи, когда в процессе аммонификации выделяетсяаммиак. Биологическая фиксация молекулярного азота микроорганизмами, как теми,что свободно передвигаются, так и симбионтами (пузырчатыми), происходит вавтотрофном и гетеротрофном блоках биогеоценозов. Для круговорота азотанеобходимыми является молибден, который в отдельных случаях выступает каклимитирующий фактор. Несмотря на огромные запасы этого элемента в атмосфере и восадочной оболочке литосферы, в круговороте принимает участие толькофиксированный микроорганизмами азот.
К этой категории азота обменного фонда входят: а)азот годовой продукции биомассы; б) азот биологической фиксации бактериями идругими организмами; в) вулканический азот; г) атмосферный (фиксированный вмомент грозового разряда); д) техногенный.
В большой круговорот в се время поступает частьазота в виде разных соединений, которые реками выносятся в моря. Содержаниесоединений азота наибольшей в районах, где в океан впадают большие реки,наименьший – в центральных частях океанов. Азотосодержащие соединенияиспользуются водорослями для синтеза органических веществ и поступает вкруговорот океана, часть постепенно оседает на дно. То есть вынос азота на сушене увеличивает его концентрации в морской воде.
Граница азота, связанного в биомассе суши,составляет 14020 млн. т, а в зольных элементах – 34062 млн. т азота и 2762 млн.т зольных элементов. В биомассе Мирового океана этих элементов в 1000 разменьше. Однако, благодаря многоразовому воспроизводству организмов планктоначерез них на протяжении года проходит азота и зольных элементов больше, чем насуше: азота – 2762 млн. т, зольных элементов – 12274 млн. т.
Если рассматривать круговорот азота в масштабахбиосферы, то благодаря саморегулирующим механизмам и обратной связи онсчитается достаточно идеальным (рис. ). Часть азота, который производится вгустонаселенных районах, в пресной воде и мелководных морях, выносится вглубоководные океанические отложения и остается там, исключаясь на миллионы летс круговорота. Эти потери компенсируются поступлением азота в воздух с вулканическимигазами.
3.3 Круговорот кислорода и водорода
Кислород и водород входят в состав всех органическихсоединений. Они поглощаются продуцентами в составе воды и углекислого газа впроцессе фотосинтеза, всеми другими организмами, с органическим веществом,созданным продуцентами, во время дыхания (из атмосферы или водного раствора) ипотребления питьевой воды. как конечные продукты биологического круговорота,водород и часть кислорода возвращается в неживую среду так же в виде воды, акислород, кроме того, выделяется в молекулярной форме в атмосферурастениями-продуцентами как один из конечных продуктов фотосинтеза.