Welche Organismen sind am Stoffkreislauf beteiligt? Der Kreislauf der Substanzen in der Biosphäre, geologische und biochemische Arten, die Bedeutung lebender Organismen

Die Biosphäre ist die äußere Hülle unseres Planeten, die wichtigsten Prozesse finden in ihr statt, einer ihrer Hauptgeosphären. Die Zirkulation von Substanzen in der Biosphäre ist und bleibt seit vielen Jahrhunderten Gegenstand der Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern. Dank der Zirkulation von Substanzen wird ein globaler chemischer Austausch für alles Leben auf der Erde gebildet, der die lebenswichtige Aktivität jeder Art unterstützt, getrennt betrachtet.

Schnelle Navigation durch den Artikel

Zwei Gyres

Es gibt zwei Hauptzyklen:

1. geologisch, auch groß genannt,
2. biologisch ist er klein.

Geologisch ist von globaler Bedeutung, da es Substanzen zwischen den Wasserressourcen der Erde und dem Land auf dem Planeten zirkuliert. Es sorgt für die weltweite Wasserzirkulation, die jedem Schulkind bekannt ist: Niederschlag, Verdunstung, Niederschlag, also ein bestimmtes Muster.

Der systembildende Faktor ist hier Wasser in all seinen Aggregatzuständen. Der gesamte Zyklus dieser Aktion ermöglicht es, den Ursprung von Organismen, ihre Entwicklung, Reproduktion und Evolution zu untersuchen. Der Algorithmus für einen großen Kreislauf von Substanzumsätzen ermöglicht neben der Sättigung von Landflächen mit Feuchtigkeit die Bildung anderer natürlicher Phänomene: die Bildung von Sedimentgesteinen, Mineralien, magmatischen Laven und Mineralien.

Der biologische Kreislauf ist der ständige Stoffaustausch zwischen lebenden Organismen und den Bestandteilen natürlicher Bestandteile. Dies geschieht auf folgende Weise: Lebende Organismen erhalten Energieflüsse, und während des Abbauprozesses organischer Materie gelangt Energie wieder in die Elemente der Umwelt.

Der Kreislauf organischer Stoffe ist direkt für den Stoffaustausch zwischen Vertretern von Flora, Fauna, Mikroorganismen, Bodengesteinen usw. verantwortlich. Der biologische Kreislauf wird auf verschiedenen Ebenen des Ökosystems bereitgestellt und bildet eine Art Umsatz chemischer Reaktionen und verschiedene Energieumwandlungen in der Biosphäre. Ein solches System wurde vor vielen Jahrtausenden gegründet und arbeitet die ganze Zeit im gleichen Modus.

Hauptelemente

Es gibt viele chemische Elemente in der Natur, aber es gibt nicht so viele, die für die lebendige Natur notwendig sind. Es gibt vier Hauptelemente:

1. sauerstoff,
2. wasserstoff,
3. kohlenstoff,
4. stickstoff.

Die Menge dieser Substanzen nimmt mehr als die Hälfte des gesamten biologischen Stoffkreislaufs in der Natur ein. Es gibt auch wichtige Elemente, die jedoch in viel kleineren Mengen verwendet werden. Dies sind Phosphor, Schwefel, Eisen und einige andere.

Biogeochemische Kreisläufe sind in zwei wichtige Bereiche unterteilt: die Erzeugung von Sonnenenergie durch die Sonne und Chlorophyll durch grüne Pflanzen. Chemische Elemente haben jedoch unvermeidliche Berührungspunkte mit biogeochemischen und ergänzen gleichzeitig dieses Verfahren.

Kohlenstoff

Dieses chemische Element ist ein wesentlicher Bestandteil jeder lebenden Zelle, jedes Organismus oder jedes Mikroorganismus. Organische Kohlenstoffverbindungen können sicher als Hauptbestandteil der Möglichkeit des Verlaufs und der Entwicklung des Lebens bezeichnet werden.

In der Natur befindet sich dieses Gas in den atmosphärischen Schichten und teilweise in der Hydrosphäre. Von ihnen werden alle Pflanzen, Algen und einige Mikroorganismen mit Kohlenstoff gefüttert.

Die Freisetzung von Gas erfolgt durch Atmung und Vitalaktivität lebender Organismen. Darüber hinaus wird die Kohlenstoffmenge in der Biosphäre aufgrund des Gasaustauschs zwischen den Wurzelsystemen von Pflanzen, zerfallenden Rückständen und anderen Gruppen von Organismen auch aus den Bodenschichten wieder aufgefüllt.

Das Konzept der Biosphäre und des biologischen Kreislaufs ist ohne Kohlenstoffaustausch nicht vorstellbar. Auf der Erde gibt es eine feste Versorgung mit diesem chemischen Element und es kommt in einigen Sedimentgesteinen, leblosen Organismen und Fossilien vor.

Kohlenstoffeinträge sind aus unterirdischen Kalksteingesteinen möglich, die während des Bergbaus oder einer versehentlichen Bodenerosion freigelegt werden können.

Der Kohlenstoffumsatz in der Biosphäre erfolgt durch die wiederholte Passage durch die Atmungssysteme lebender Organismen und die Akkumulation in den abiotischen Faktoren des Ökosystems.

Phosphor

Phosphor als Bestandteil der Biosphäre ist in seiner reinen Form nicht so wertvoll wie in vielen organischen Verbindungen. Einige von ihnen sind lebenswichtig: Zuallererst sind dies Zellen von DNA, RKH und ATP. Das Schema des Phosphorkreislaufs basiert genau auf der orthophosphorischen Verbindung, da diese Art von Substanz am besten absorbiert wird.

Die Rotation von Phosphor in der Biosphäre besteht grob gesagt aus zwei Teilen:

1. der aquatische Teil des Planeten - von der Verarbeitung durch primitives Plankton bis zur Ablagerung in Form von Skeletten von Meeresfischen,
2. terrestrische Umwelt - hier ist es am stärksten in Form von Bodenelementen konzentriert.

Phosphor ist die Basis eines so berühmten Minerals wie Apatit. Die Entwicklung von Minen mit phosphorhaltigen Mineralien ist sehr beliebt, aber dieser Umstand unterstützt den Phosphorkreislauf in der Biosphäre überhaupt nicht, erschöpft aber im Gegenteil seine Reserven.

Stickstoff

Das chemische Element Stickstoff ist auf dem Planeten in geringen Mengen vorhanden. Sein ungefährer Gehalt in allen lebenden Elementen beträgt nur etwa zwei Prozent. Aber ohne sie ist ein Leben auf dem Planeten nicht möglich.

Bestimmte Arten von Bakterien spielen eine entscheidende Rolle im Stickstoffkreislauf in der Biosphäre. Ein großer Teil der Beteiligung wird auf stickstofffixierende und ammonifizierende Mikroorganismen zurückgeführt. Ihre Teilnahme an diesem Algorithmus ist so bedeutend, dass die Wahrscheinlichkeit des Lebens auf der Erde in Frage gestellt wird, wenn einige Vertreter dieser Arten nicht werden.

Der Punkt hier ist, dass dieses Element in seiner molekularen Form, wie es in den atmosphärischen Schichten aussieht, nicht von Pflanzen assimiliert werden kann. Um die Zirkulation von Stickstoff in der Biosphäre sicherzustellen, muss er daher zu Ammoniak oder Ammonium verarbeitet werden. Das Stickstoffverarbeitungsschema ist somit vollständig von der Aktivität der Bakterien abhängig.

Das Schema des Kohlenstoffkreislaufs in der Biosphäre spielt auch eine wichtige Rolle im Stickstoffkreislauf im Ökosystem - beide Kreisläufe sind eng miteinander verbunden.

Moderne Verfahren zur Herstellung von Düngemitteln und anderen industriellen Faktoren haben einen enormen Einfluss auf den Gehalt an Luftstickstoff - in einigen Gebieten wird seine Menge um ein Vielfaches überschritten.

Sauerstoff

In der Biosphäre gibt es eine ständige Zirkulation von Substanzen und die Umwandlung von Energie von einem Typ zu einem anderen. Der wichtigste Zyklus in dieser Hinsicht ist die Funktion der Photosynthese. Es ist die Photosynthese, die den Luftraum mit freiem Sauerstoff versorgt, der bestimmte Schichten der Atmosphäre ozonisieren kann.

Während des Wasserkreislaufs in der Biosphäre wird auch Sauerstoff aus Wassermolekülen freigesetzt. Dieser abiotische Faktor für das Vorhandensein dieses Elements ist jedoch im Vergleich zu der Menge, die Pflanzen produzieren, vernachlässigbar.

Der Sauerstoffkreislauf in der Biosphäre ist ein langer Prozess, aber sehr intensiv. Wenn wir das gesamte Volumen dieses chemischen Elements in die Atmosphäre aufnehmen, dauert sein vollständiger Zyklus von der Zersetzung organischer Stoffe bis zur Freisetzung der Pflanze während der Photosynthese etwa zweitausend Jahre! Dieser Zyklus hat keine Unterbrechungen, er tritt seit vielen Jahrtausenden täglich und jährlich auf.

Heutzutage wird im Stoffwechselprozess eine erhebliche Menge an freiem Sauerstoff aufgrund von Industrieemissionen, Transportabgasen und anderen Faktoren, die die Atmosphäre verschmutzen, gebunden.

Wasser

Das Konzept der Biosphäre und des biologischen Stoffkreislaufs ist ohne eine so wichtige chemische Verbindung wie Wasser kaum vorstellbar. Es ist wahrscheinlich nicht nötig zu erklären, warum. Die Wasserzirkulation ist überall: Alle lebenden Organismen bestehen zu drei Vierteln aus Wasser. Pflanzen benötigen es für die Photosynthese, wodurch Sauerstoff freigesetzt wird. Das Atmen produziert auch Wasser. Wenn wir kurz die gesamte Geschichte des Lebens und der Entwicklung unseres Planeten betrachten, wurde der gesamte Wasserkreislauf in der Biosphäre, von der Zersetzung bis zum Neoplasma, tausende Male durchlaufen.

Da in der Biosphäre eine ständige Zirkulation von Substanzen und die Umwandlung von Energie ineinander stattfindet, ist die Umwandlung von Wasser untrennbar mit praktisch allen anderen Kreisläufen und Wendungen in der Natur verbunden.

Schwefel

Schwefel als chemisches Element spielt eine wichtige Rolle beim Aufbau der richtigen Struktur eines Proteinmoleküls. Der Schwefelkreislauf ist auf viele Arten von Protozoen bzw. Bakterien zurückzuführen. Aerobe Bakterien oxidieren Schwefel in organischer Substanz zu Sulfaten, und dann vervollständigen andere Arten von Bakterien den Oxidationsprozess zu elementarem Schwefel. Das vereinfachte Schema, mit dem der Schwefelkreislauf in der Biosphäre beschrieben werden kann, sieht aus wie kontinuierliche Oxidations- und Reduktionsprozesse.

Bei der Zirkulation von Substanzen in der Biosphäre kommt es im Weltozean zu einer Anreicherung von Schwefelresten. Die Quellen dieses chemischen Elements sind Flussabflüsse, die Schwefel durch Wasserströme aus Böden und Berghängen transportieren. Schwefel, der in Form von Schwefelwasserstoff aus Fluss- und Grundwasser freigesetzt wird, gelangt teilweise in die Atmosphäre und kehrt von dort als Teil des Regenwassers in den Stoffkreislauf zurück.

Schwefelsulfate, einige Arten brennbarer Abfälle und ähnliche Emissionen führen zwangsläufig zu einem erhöhten Schwefeldioxidgehalt in der Atmosphäre. Die Folgen sind schlimm: saurer Regen, Atemwegserkrankungen, Zerstörung der Vegetation und andere. Die Umwandlung von Schwefel, die ursprünglich für das normale Funktionieren des Ökosystems vorgesehen war, wird nun zu einer Waffe für die Zerstörung lebender Organismen.

Eisen

Reines Eisen ist in der Natur sehr selten. Grundsätzlich kann es zum Beispiel in den Überresten von Meteoriten gefunden werden. Dieses Metall ist an sich weich und formbar, aber im Freien reagiert es sofort mit Sauerstoff und bildet Oxide und Oxide. Daher ist Eisenerz der Haupttyp der eisenhaltigen Substanz.

Es ist bekannt, dass die Zirkulation von Substanzen in der Biosphäre in Form verschiedener Verbindungen erfolgt, einschließlich Eisen, das ebenfalls einen aktiven Zirkulationszyklus in der Natur hat. Ferrum gelangt von Felsen oder zusammen mit Vulkanasche in die Bodenschichten oder in den Weltozean.

In der lebenden Natur spielt Eisen eine wichtige Rolle, ohne es findet kein Photosyntheseprozess statt und es entsteht kein Chlorophyll. In lebenden Organismen wird Eisen zur Bildung von Hämoglobin verwendet. Nach der Erarbeitung seines Kreislaufs gelangt es in Form von organischen Rückständen in den Boden.

Es gibt auch einen marinen Eisenzyklus in der Biosphäre. Sein Grundprinzip ähnelt dem Grundprinzip. Einige Arten von Organismen oxidieren Eisen; Hier wird Energie verbraucht und nach dem Ende des Lebenszyklus setzt sich das Metall in Form von Erz in den Wassertiefen ab.

Bakterien, Organismen, die an den natürlichen Kreisläufen des Ökosystems beteiligt sind

Die Zirkulation von Substanzen und Energie in der Biosphäre ist ein kontinuierlicher Prozess, der mit seinem reibungslosen Betrieb das Leben auf der Erde sichert. Die Grundlagen dieses Zyklus sind selbst Schulkindern bekannt: Pflanzen, die sich von Kohlendioxid ernähren, Sauerstoff freisetzen, Tiere und Menschen atmen Sauerstoff ein und lassen Kohlendioxid als Produkt des Atmungsprozesses zurück. Die Arbeit von Bakterien und Pilzen besteht darin, die Überreste lebender Organismen zu verarbeiten und sie von organischer Substanz in mineralische Substanzen umzuwandeln, die schließlich von Pflanzen aufgenommen werden.

Welche Funktion hat der biologische Kreislauf von Substanzen? Die Antwort ist einfach: Da das Angebot an chemischen Elementen und Mineralien auf dem Planeten zwar riesig ist, aber immer noch begrenzt ist. Es ist genau der zyklische Prozess der Transformation und des Umsatzes aller wichtigen Komponenten der Biosphäre, der benötigt wird. Das Konzept der Biosphäre und des biologischen Stoffwechsels definiert die ewige Dauer von Lebensprozessen auf der Erde.

Es ist zu beachten, dass Mikroorganismen in dieser Angelegenheit eine sehr wichtige Rolle spielen. Zum Beispiel ist der Phosphorkreislauf ohne nitrifizierende Bakterien nicht möglich, die oxidativen Prozesse von Eisen funktionieren ohne Eisenbakterien nicht. Knötchenbakterien spielen eine wichtige Rolle für den natürlichen Stickstoffumsatz - ohne sie würde ein solcher Zyklus einfach aufhören. Im Kreislauf der Substanzen in der Biosphäre sind Schimmelpilze eine Art Pfleger, die organische Rückstände in mineralische Bestandteile zerlegen.

Jede Klasse von Organismen, die auf dem Planeten leben, spielt eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung bestimmter chemischer Elemente und trägt zum Konzept der Biosphäre und des biologischen Kreislaufs bei. Das primitivste Beispiel für die Hierarchie der Tierwelt ist die Nahrungskette. Lebende Organismen haben jedoch viel mehr Funktionen und das Ergebnis ist globaler.

Tatsächlich ist jeder Organismus Bestandteil eines Biosystems. Damit die Zirkulation von Substanzen in der Biosphäre zyklisch und korrekt funktioniert, ist es wichtig, ein Gleichgewicht zwischen der Menge an Materie, die in die Biosphäre gelangt, und der Menge, die Mikroorganismen verarbeiten können, aufrechtzuerhalten. Leider wird dieser Prozess mit jedem nachfolgenden Kreislauf in der Natur durch menschliches Eingreifen immer mehr gestört. Umweltprobleme werden zu globalen Problemen des Ökosystems, und die Wege zu ihrer Lösung sind finanziell teuer, noch teurer, wenn wir sie von der Seite des Durchgangs natürlicher natürlicher Prozesse aus bewerten.

Ein herausragender russischer Wissenschaftler, Akademiker V.I. Wernadskij.

Biosphäre - die komplexe äußere Hülle der Erde, die den gesamten Satz lebender Organismen und den Teil der Substanz des Planeten enthält, der sich im ständigen Austausch mit diesen Organismen befindet. Es ist eine der wichtigsten Geosphären der Erde, die den Hauptbestandteil der natürlichen Umgebung des Menschen darstellt.

Die Erde besteht aus konzentrischen Muscheln (Geosphären) sowohl intern als auch extern. Die inneren umfassen den Kern und den Mantel und die äußeren: Lithosphäre - Steinhülle der Erde, einschließlich der Erdkruste (Abb. 1) mit einer Dicke von 6 km (unter dem Ozean) bis 80 km (Gebirgssysteme); Hydrosphäre - Wasserhülle der Erde; Atmosphäre - die Gashülle der Erde, bestehend aus einem Gemisch verschiedener Gase, Wasserdampf und Staub.

In einer Höhe von 10 bis 50 km befindet sich eine Ozonschicht mit maximaler Konzentration in einer Höhe von 20 bis 25 km, die die Erde vor übermäßiger ultravioletter Strahlung schützt, die für den Körper tödlich ist. Hier gehört auch die Biosphäre (zu den äußeren Geosphären).

Biosphäre - die äußere Hülle der Erde, die einen Teil der Atmosphäre bis zu einer Höhe von 25 bis 30 km (bis zur Ozonschicht) umfasst, praktisch die gesamte Hydrosphäre und den oberen Teil der Lithosphäre bis zu etwa 3 km

Zahl: 1. Diagramm der Struktur der Erdkruste

(Abb. 2). Die Besonderheit dieser Teile ist, dass sie von lebenden Organismen bewohnt werden, aus denen die lebende Materie des Planeten besteht. Interaktion abiotischer Teil der Biosphäre - Luft, Wasser, Steine \u200b\u200bund organische Stoffe - Biota verursachte die Bildung von Böden und Sedimentgesteinen.

Zahl: 2. Die Struktur der Biosphäre und das Verhältnis der Oberflächen, die von den Hauptstruktureinheiten eingenommen werden

Stoffkreislauf in der Biosphäre und in den Ökosystemen

Alle chemischen Verbindungen, die lebenden Organismen in der Biosphäre zur Verfügung stehen, sind begrenzt. Die Erschöpfung von zur Assimilation geeigneten Chemikalien hemmt häufig die Entwicklung bestimmter Gruppen von Organismen in lokalen Land- oder Ozeangebieten. Laut Akademiker V.R. Williams, die einzige Möglichkeit, dem Endlichen die Eigenschaften des Unendlichen zu verleihen, besteht darin, es entlang einer geschlossenen Kurve drehen zu lassen. Folglich bleibt die Stabilität der Biosphäre aufgrund der Zirkulation von Substanzen und Energieflüssen erhalten. Es gibt zwei Hauptzyklen von Substanzen: groß - geologisch und klein - biogeochemisch.

Große geologische Verbreitung (Abb. 3). Kristalline Gesteine \u200b\u200b(magmatisch) werden unter dem Einfluss physikalischer, chemischer und biologischer Faktoren in Sedimentgesteine \u200b\u200bumgewandelt. Sand und Ton sind typische Sedimente, Produkte der Umwandlung von tiefen Gesteinen. Die Bildung von Sedimenten erfolgt jedoch nicht nur durch die Zerstörung vorhandener Gesteine, sondern auch durch die Synthese biogener Mineralien - Skelette von Mikroorganismen - aus natürlichen Ressourcen - Meerwasser, Meeren und Seen. Lose wässrige Sedimente, die am Boden von Stauseen mit neuen Teilen Sedimentmaterial isoliert werden, in die Tiefe eingetaucht sind, neue thermodynamische Bedingungen (höhere Temperaturen und Drücke) erreichen, Wasser verlieren, sich verfestigen und sich in Sedimentgesteine \u200b\u200bverwandeln.

Anschließend tauchen diese Gesteine \u200b\u200bin noch tiefere Horizonte ein, in denen die Prozesse ihrer tiefen Umwandlung in neue Temperaturen und barische Bedingungen stattfinden - die Prozesse der Metamorphose.

Unter dem Einfluss endogener Energieflüsse werden tiefe Gesteine \u200b\u200bumgeschmolzen und bilden Magma - die Quelle für neue magmatische Gesteine. Nachdem diese Gesteine \u200b\u200bunter dem Einfluss der Verwitterungs- und Übertragungsprozesse an die Erdoberfläche gebracht wurden, werden sie wieder in neue Sedimentgesteine \u200b\u200bumgewandelt.

Die große Zirkulation beruht also auf der Wechselwirkung von Sonnenenergie (exogener Energie) mit der tiefen Energie (endogener Energie) der Erde. Es verteilt Substanzen zwischen der Biosphäre und den tieferen Horizonten unseres Planeten.

Zahl: 3. Große (geologische) Materiezirkulation (dünne Pfeile) und Veränderung der Diversität in der Erdkruste (feste breite Pfeile - Wachstum, intermittierend - Abnahme der Diversität)

Der tolle Whirlpool wird auch als Wasserkreislauf zwischen Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre bezeichnet, der sich durch die Energie der Sonne bewegt. Wasser verdunstet von der Oberfläche von Gewässern und Land und gelangt dann in Form von Niederschlag wieder in die Erde. Über dem Ozean übersteigt die Verdunstung den Niederschlag, über Land im Gegenteil. Diese Unterschiede werden durch Flussflüsse ausgeglichen. Die Landvegetation spielt eine wichtige Rolle im globalen Wasserkreislauf. Die Pflanzentranspiration in einigen Bereichen der Erdoberfläche kann bis zu 80-90% des Niederschlags ausmachen, der hier fällt, und im Durchschnitt für alle Klimazonen - etwa 30%. Im Gegensatz zum großen tritt der kleine Stoffkreislauf nur innerhalb der Biosphäre auf. Die Beziehung zwischen dem großen und dem kleinen Wasserkreislauf ist in Abb. 1 dargestellt. 4.

Zyklen von planetarischem Ausmaß entstehen aus den unzähligen lokalen zyklischen Bewegungen von Atomen, die durch die lebenswichtige Aktivität von Organismen in einzelnen Ökosystemen angetrieben werden, und aus Bewegungen, die durch landschaftliche und geologische Gründe (Oberflächen- und Untergrundabfluss, Winderosion, Bewegung des Meeresbodens, Vulkanismus, Gebirgsbildung usw.) verursacht werden. ).

Zahl: 4. Wechselbeziehung des großen geologischen Kreislaufs (BGC) von Wasser mit dem kleinen biogeochemischen Kreislauf (MBC) von Wasser

Im Gegensatz zu Energie, die einst vom Körper verbraucht wird, in Wärme umgewandelt wird und verloren geht, zirkulieren Substanzen in der Biosphäre und erzeugen biogeochemische Kreisläufe. Von den neunzig Elementen, die in der Natur vorkommen, benötigen lebende Organismen etwa vierzig. Die wichtigsten werden für sie in großen Mengen benötigt - Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff. Die Zyklen von Elementen und Substanzen werden durch selbstregulierende Prozesse durchgeführt, an denen alle Bestandteile beteiligt sind. Diese Prozesse sind abfallfrei. Existieren das Gesetz der globalen Schließung des biogeochemischen Kreislaufs in der BiosphäreHandeln in allen Phasen seiner Entwicklung. Im Verlauf der Evolution der Biosphäre spielt die biologische Komponente eine Rolle beim Verschluss der Biogeochemie
wem der Zyklus. Der Mensch hat einen noch größeren Einfluss auf den biogeochemischen Kreislauf. Aber seine Rolle manifestiert sich in der entgegengesetzten Richtung (Zirkulation wird offen). Grundlage der biogeochemischen Zirkulation von Substanzen ist die Energie der Sonne und das Chlorophyll grüner Pflanzen. Die anderen wichtigsten Kreisläufe - Wasser, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor und Schwefel - sind mit der Biogeochemie verbunden und tragen dazu bei.

Der Wasserkreislauf in der Biosphäre

Pflanzen verwenden den Wasserstoff von Wasser bei der Photosynthese, um organische Verbindungen aufzubauen und molekularen Sauerstoff freizusetzen. Bei der Atmung aller Lebewesen entsteht bei der Oxidation organischer Verbindungen wieder Wasser. In der Geschichte des Lebens hat alles freie Wasser der Hydrosphäre wiederholt Zersetzungszyklen und neue Formationen in der lebenden Materie des Planeten durchlaufen. Jährlich sind etwa 500.000 km 3 Wasser am Wasserkreislauf der Erde beteiligt. Der Wasserkreislauf und seine Reserven sind in Abb. 1 dargestellt. 5 (relativ gesehen).

Der Sauerstoffkreislauf in der Biosphäre

Die Erde verdankt ihre einzigartige Atmosphäre mit einem hohen Gehalt an freiem Sauerstoff dem Prozess der Photosynthese. Die Bildung von Ozon in den hohen Schichten der Atmosphäre hängt eng mit dem Sauerstoffkreislauf zusammen. Sauerstoff wird aus Wassermolekülen freigesetzt und ist im Wesentlichen ein Nebenprodukt der photosynthetischen Aktivität von Pflanzen. Abiotischer Sauerstoff entsteht in der oberen Atmosphäre aufgrund der Photodissoziation von Wasserdampf, aber diese Quelle macht nur Tausendstel Prozent der durch die Photosynthese gelieferten Quelle aus. Es besteht ein sich bewegendes Gleichgewicht zwischen dem Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre und der Hydrosphäre. Im Wasser ist es ungefähr 21 mal weniger.

Zahl: 6. Sauerstoffkreislaufdiagramm: fette Pfeile - Hauptströme der Sauerstoffaufnahme und des Sauerstoffverbrauchs

Der freigesetzte Sauerstoff wird intensiv für die Atmungsprozesse aller aeroben Organismen und für die Oxidation verschiedener Mineralverbindungen aufgewendet. Diese Prozesse finden in der Atmosphäre, im Boden, im Wasser, im Schlick und in den Gesteinen statt. Es wurde gezeigt, dass ein erheblicher Teil des in Sedimentgesteinen gebundenen Sauerstoffs photosynthetischen Ursprungs ist. Der Austauschfonds O macht in der Atmosphäre nicht mehr als 5% der gesamten Photosyntheseproduktion aus. Viele anaerobe Bakterien oxidieren auch organische Stoffe während der anaeroben Atmung, wobei sie dafür Sulfate oder Nitrate verwenden.

Die vollständige Zersetzung von organischer Substanz, die von Pflanzen erzeugt wird, erfordert genau die gleiche Menge Sauerstoff, die während der Photosynthese freigesetzt wurde. Die Vergrabung organischer Stoffe in Sedimentgesteinen, Kohlen und Torf diente als Grundlage für die Aufrechterhaltung des austauschbaren Sauerstoffpools in der Atmosphäre. Der gesamte darin enthaltene Sauerstoff durchläuft in etwa 2000 Jahren einen vollständigen Zyklus durch lebende Organismen.

Gegenwärtig ist ein erheblicher Teil des Sauerstoffs in der Atmosphäre durch die Arbeit von Transport, Industrie und anderen Formen anthropogener Aktivität gebunden. Es ist bekannt, dass die Menschheit bereits mehr als 10 Milliarden Tonnen freien Sauerstoff aus ihrer Gesamtmenge von 430 bis 470 Milliarden Tonnen verbraucht, die durch Photosyntheseprozesse geliefert werden. Wenn wir berücksichtigen, dass nur ein kleiner Teil des photosynthetischen Sauerstoffs in den Austauschfonds gelangt, nimmt die menschliche Aktivität in dieser Hinsicht alarmierende Ausmaße an.

Der Sauerstoffkreislauf ist eng mit dem Kohlenstoffkreislauf verbunden.

Der Kohlenstoffkreislauf in der Biosphäre

Kohlenstoff als chemisches Element ist die Grundlage des Lebens. Es kann auf verschiedene Weise mit vielen anderen Elementen kombiniert werden und einfache und komplexe organische Moleküle bilden, aus denen lebende Zellen bestehen. In Bezug auf die Verteilung auf dem Planeten belegt Kohlenstoff den elften Platz (0,35% des Gewichts der Erdkruste), in lebender Materie jedoch durchschnittlich 18 oder 45% der trockenen Biomasse.

In der Atmosphäre ist Kohlenstoff in geringerem Maße in der Zusammensetzung von Kohlendioxid CO2 enthalten - in der Zusammensetzung von Methan CH4. In der Hydrosphäre ist CO2 in Wasser gelöst und sein Gesamtgehalt ist viel höher als in der Atmosphäre. Der Ozean dient als starker Puffer für die Regulierung von CO 2 in der Atmosphäre: Mit zunehmender Konzentration in der Luft nimmt die Absorption von Kohlendioxid durch Wasser zu. Einige der CO2-Moleküle reagieren mit Wasser unter Bildung von Kohlensäure, die dann in HCO 3 - und CO 2 - 3-Ionen dissoziiert. Diese Ionen reagieren mit Calcium- oder Magnesiumkationen, um Carbonate auszufällen. Solche Reaktionen liegen dem Ozeanpuffersystem zugrunde. Aufrechterhaltung eines konstanten pH-Werts von Wasser.

Das Kohlendioxid der Atmosphäre und der Hydrosphäre ist ein Austauschfonds im Kohlenstoffkreislauf, aus dem es von Landpflanzen und Algen gewonnen wird. Die Photosynthese ist der Kern aller biologischen Zyklen auf der Erde. Die Freisetzung von festem Kohlenstoff erfolgt während der Atmungsaktivität der photosynthetischen Organismen selbst und aller Heterotrophen - Bakterien, Pilze, Tiere, die aufgrund lebender oder toter organischer Stoffe in der Nahrungskette enthalten sind.

Zahl: 7. Der Kohlenstoffkreislauf

Besonders aktiv ist die Rückführung von CO2 aus dem Boden in die Atmosphäre, wo sich die Aktivität zahlreicher Organismengruppen konzentriert, die Überreste toter Pflanzen und Tiere zersetzt und die Pflanzenwurzelsysteme atmet. Dieser integrale Prozess wird als "Bodenatmung" bezeichnet und trägt wesentlich zur Wiederauffüllung des CO2-Austauschfonds in der Luft bei. Parallel zu den Mineralisierungsprozessen organischer Stoffe entsteht in Böden Humus - ein komplexer und stabiler kohlenstoffreicher Molekülkomplex. Bodenhumus ist eines der wichtigsten Kohlenstoffreservoirs an Land.

Unter Bedingungen, bei denen die Aktivität von Destruktoren durch Umweltfaktoren gehemmt wird (z. B. wenn in Böden und am Boden von Stauseen ein anaerobes Regime auftritt), zersetzt sich die durch die Vegetation angesammelte organische Substanz nicht und verwandelt sich im Laufe der Zeit in Gesteine \u200b\u200bwie Kohle oder Braunkohle, Torf, Sapropel , Ölschiefer und andere, reich an gespeicherter Sonnenenergie. Sie füllen den Kohlenstoffreservefonds auf und schließen den biologischen Kreislauf für lange Zeit. Kohlenstoff wird auch vorübergehend in lebender Biomasse, toten Abfällen, gelösten organischen Stoffen im Ozean usw. abgelagert. jedoch die Hauptkohlenstoffreserve beim Schreiben sind keine lebenden Organismen und keine fossilen Brennstoffe, aber Sedimentgesteine \u200b\u200b- Kalkstein und Dolomit. Ihre Bildung ist auch mit der Aktivität lebender Materie verbunden. Der Kohlenstoff dieser Karbonate ist lange Zeit im Darm der Erde vergraben und tritt erst im Verlauf der Erosion in den Kreislauf ein, wenn Gesteine \u200b\u200bin tektonischen Kreisläufen freigelegt werden.

Nur Bruchteile von einem Prozent Kohlenstoff aus seiner Gesamtmenge auf der Erde nehmen am biogeochemischen Kreislauf teil. Der Kohlenstoff der Atmosphäre und der Hydrosphäre gelangt viele Male durch lebende Organismen. Landpflanzen sind in der Lage, ihre Reserven in der Luft in 4-5 Jahren zu erschöpfen, Reserven im Bodenhumus in 300-400 Jahren. Die Hauptrückgabe von Kohlenstoff an den Austauschfonds erfolgt aufgrund der Aktivität lebender Organismen, und nur ein kleiner Teil davon (Tausendstel Prozent) wird durch die Freisetzung vulkanischer Gase aus dem Erdinneren kompensiert.

Gegenwärtig wird die Gewinnung und Verbrennung riesiger Reserven fossiler Brennstoffe zu einem wichtigen Faktor für die Übertragung von Kohlenstoff aus der Reserve in den Austauschfonds der Biosphäre.

Der Stickstoffkreislauf in der Biosphäre

Die Atmosphäre und die lebende Materie enthalten weniger als 2% des gesamten Stickstoffs auf der Erde, aber es ist dieser Stickstoff, der das Leben auf dem Planeten unterstützt. Stickstoff ist ein Teil der wichtigsten organischen Moleküle - DNA, Proteine, Lipoproteine, ATP, Chlorophyll usw. In Pflanzengeweben beträgt sein Verhältnis zu Kohlenstoff durchschnittlich 1: 30 und in Seetang I: 6. Der biologische Stickstoffkreislauf ist daher auch eng verwandt mit Kohlenstoff.

Molekularer Stickstoff der Atmosphäre ist für Pflanzen unzugänglich, die dieses Element nur in Form von Ammoniumionen, Nitraten oder aus Boden- oder Wasserlösungen aufnehmen können. Daher ist der Mangel an Stickstoff häufig ein Faktor, der die Primärproduktion einschränkt - die Arbeit von Organismen, die mit der Bildung organischer Substanzen aus anorganischen Substanzen verbunden sind. Trotzdem ist Luftstickstoff aufgrund der Aktivität spezieller Bakterien (Stickstofffixierer) in hohem Maße am biologischen Kreislauf beteiligt.

Ammonifizierende Mikroorganismen nehmen ebenfalls am Stickstoffkreislauf teil. Sie zersetzen Proteine \u200b\u200bund andere stickstoffhaltige organische Stoffe in Ammoniak. In der Ammoniumform wird Stickstoff teilweise von Pflanzenwurzeln resorbiert und teilweise von nitrifizierenden Mikroorganismen abgefangen, was den Funktionen einer Gruppe von Mikroorganismen - Denitrifikatoren - entgegengesetzt ist.

Zahl: 8. Der Stickstoffkreislauf

Unter anaeroben Bedingungen in Böden oder Gewässern nutzen sie den Sauerstoff von Nitraten, um organische Stoffe zu oxidieren und Energie für ihr Leben zu gewinnen. In diesem Fall wird Stickstoff zu molekularem Stickstoff reduziert. Die Stickstofffixierung und Denitrifikation in der Natur sind ungefähr ausgeglichen. Der Stickstoffkreislauf hängt daher hauptsächlich von der Aktivität der Bakterien ab, während Pflanzen in ihn eingebaut werden, wobei die Zwischenprodukte dieses Kreislaufs verwendet werden und der Umfang der Stickstoffzirkulation in der Biosphäre aufgrund der Produktion von Biomasse stark erhöht wird.

Die Rolle von Bakterien im Stickstoffkreislauf ist so groß, dass das Leben auf unserem Planeten aufhört, wenn nur 20 ihrer Arten zerstört werden.

Die nichtbiologische Fixierung von Stickstoff und der Eintritt seiner Oxide und Ammoniak in den Boden erfolgt auch bei Regenfällen während der Ionisierung der Atmosphäre und bei Blitzentladungen. Die moderne Düngemittelindustrie bindet Luftstickstoff über die natürliche Stickstofffixierung hinaus, um die Pflanzenproduktion zu steigern.

Gegenwärtig beeinflusst die menschliche Aktivität zunehmend den Stickstoffkreislauf, hauptsächlich in der Richtung, dass seine Umwandlung in gebundene Formen über die Prozesse der Rückkehr in den molekularen Zustand hinausgeht.

Der Phosphorkreislauf in der Biosphäre

Dieses Element, das für die Synthese vieler organischer Substanzen, einschließlich ATP, DNA, RNA, notwendig ist, wird von Pflanzen nur in Form von Phosphorsäureionen (PO 3 4 +) aufgenommen. Es gehört zu den Elementen, die die Primärproduktion sowohl an Land als auch insbesondere im Meer einschränken, da der austauschbare Phosphorfonds in Böden und Gewässern gering ist. Der Kreislauf dieses Elements auf der Skala der Biosphäre ist nicht geschlossen.

An Land extrahieren Pflanzen Phosphate aus dem Boden, die von Zersetzern aus zerfallenden organischen Rückständen freigesetzt werden. In alkalischen oder sauren Böden nimmt die Löslichkeit von Phosphorverbindungen jedoch stark ab. Der Hauptreservefonds für Phosphate ist in Gesteinen enthalten, die in der geologischen Vergangenheit auf dem Meeresboden entstanden sind. Beim Auswaschen von Gesteinen gelangt ein Teil dieser Reserven in den Boden und wird in Form von Suspensionen und Lösungen in Gewässer ausgewaschen. In der Hydrosphäre werden Phosphate vom Phytoplankton verwendet und gelangen über Nahrungsketten zu anderen Wasserorganismen. Im Ozean sind die meisten Phosphorverbindungen jedoch mit den Überresten von Tieren und Pflanzen am Boden begraben, und der anschließende Übergang mit Sedimentgesteinen in die große geologische Zirkulation. In der Tiefe binden gelöste Phosphate mit Calcium unter Bildung von Phosphoriten und Apatiten. In der Biosphäre gibt es tatsächlich einen unidirektionalen Phosphorfluss von den Gesteinen des Landes in die Tiefen des Ozeans, weshalb sein Austauschfonds in der Hydrosphäre sehr begrenzt ist.

Zahl: 9. Der Phosphorkreislauf

Bodenablagerungen von Phosphoriten und Apatiten werden zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. Das Eindringen von Phosphor in Süßwasserkörper ist einer der Hauptgründe für ihre "Blüte".

Der Schwefelkreislauf in der Biosphäre

Der Schwefelkreislauf, der für den Aufbau einer Reihe von Aminosäuren notwendig ist, ist für die dreidimensionale Struktur von Proteinen verantwortlich und wird in der Biosphäre von einer Vielzahl von Bakterien unterstützt. Aerobe Mikroorganismen, die den Schwefel organischer Rückstände zu Sulfaten oxidieren, sowie anaerobe Sulfatreduzierer, die Sulfate zu Schwefelwasserstoff reduzieren, sind an getrennten Verbindungen dieses Zyklus beteiligt. Zusätzlich zu den aufgeführten Gruppen von Schwefelbakterien wird Schwefelwasserstoff zu elementarem Schwefel und weiter zu Sulfaten oxidiert. Pflanzen assimilieren nur SO 2-4 -Ionen aus Boden und Wasser.

Der Ring in der Mitte zeigt den Prozess der Oxidation (O) und Reduktion (R), aufgrund dessen der Schwefelaustausch zwischen dem Pool verfügbaren Sulfats und dem Pool von Eisensulfiden erfolgt, die sich tief im Boden und in den Sedimenten befinden.

Zahl: 10. Der Schwefelkreislauf. Der Ring in der Mitte zeigt den Prozess der Oxidation (0) und Reduktion (R), aufgrund dessen der Schwefelaustausch zwischen dem Pool verfügbaren Sulfats und dem Pool von Eisensulfiden tief im Boden und in den Sedimenten stattfindet.

Die Hauptanreicherung von Schwefel erfolgt im Ozean, wo Sulfationen kontinuierlich vom Land mit Flussabfluss zugeführt werden. Wenn Schwefelwasserstoff aus dem Wasser freigesetzt wird, wird Schwefel teilweise in die Atmosphäre zurückgeführt, wo er zu Dioxid oxidiert wird und im Regenwasser zu Schwefelsäure wird. Durch die industrielle Verwendung großer Mengen an Sulfaten und elementarem Schwefel sowie durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe werden große Mengen an Schwefeldioxid in die Atmosphäre freigesetzt. Es schädigt Vegetation, Tiere, Menschen und dient als Quelle für sauren Regen, was die negativen Auswirkungen menschlicher Eingriffe in den Schwefelkreislauf verstärkt.

Zyklusrate

Alle Stoffkreisläufe treten unterschiedlich schnell auf (Abb. 11)

Somit werden die Zyklen aller biogenen Elemente auf dem Planeten durch ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Teile unterstützt. Sie entstehen durch die Aktivität von Gruppen von Organismen mit unterschiedlichen Funktionen, das Abfluss- und Verdampfungssystem, das Ozean und Land verbindet, die Zirkulationsprozesse von Wasser- und Luftmassen, die Wirkung von Gravitationskräften, die Tektonik lithosphärischer Platten und andere geologische und geophysikalische Prozesse in großem Maßstab.

Die Biosphäre fungiert als ein einziges komplexes System, in dem verschiedene Stoffkreisläufe stattfinden. Der Hauptmotor von diesen zirkulation ist die lebende Materie des Planeten, alle lebenden Organismen,bereitstellung der Prozesse zur Synthese, Umwandlung und Zersetzung organischer Stoffe.

Zahl: 11. Die Zirkulationsrate von Substanzen (P. Cloud, A. Jibor, 1972)

Die ökologische Sicht der Welt basiert auf der Idee, dass jedes Lebewesen von vielen verschiedenen Faktoren umgeben ist, die es beeinflussen und seinen Lebensraum im Komplex bilden - einem Biotop. Daher, Biotop - ein Gebiet, das hinsichtlich der Lebensbedingungen für bestimmte Pflanzen- oder Tierarten homogen ist (Schluchtenhang, städtischer Waldpark, kleiner See oder Teil eines großen, aber mit einheitlichen Bedingungen - Küstenteil, Tiefwasserteil).

Organismen, die für ein bestimmtes Biotop charakteristisch sind, bilden lebensgemeinschaft oder Biozönose (Tiere, Pflanzen und Mikroorganismen des Sees, der Wiese, des Küstenstreifens).

Die Lebensgemeinschaft (Biozönose) bildet mit ihrem sogenannten Biotop ein einziges Ganzes Ökosystem (Ökosystem). Ein Beispiel für natürliche Ökosysteme ist ein Ameisenhaufen, ein See, ein Teich, eine Wiese, ein Wald, eine Stadt oder ein Bauernhof. Das klassische Beispiel für ein künstliches Ökosystem ist das Raumschiff. Wie Sie sehen, gibt es keine strenge räumliche Struktur. Nah am Konzept des Ökosystems ist das Konzept Biogeozänose.

Die Hauptkomponenten von Ökosystemen sind:

• unbelebte (abiotische) Umgebung. Dies sind Wasser, Mineralien, Gase sowie organische Substanzen und Humus;
• biotische Komponenten. Dazu gehören: Produzenten oder Produzenten (grüne Pflanzen), Konsumenten oder Konsumenten (Lebewesen, die sich von Produzenten ernähren) und Zersetzer oder Zersetzer (Mikroorganismen).

Die Natur arbeitet äußerst sparsam. So wird die von Organismen erzeugte Biomasse (die Substanz der Organismenkörper) und die darin enthaltene Energie auf andere Mitglieder des Ökosystems übertragen: Tiere fressen Pflanzen, diese Tiere werden von anderen Tieren gefressen. Dieser Vorgang wird aufgerufen Lebensmittel oder trophische Kette. In der Natur überlappen sich Nahrungsketten häufig. ein Nahrungsnetz bilden.

Beispiele für Nahrungsnetze: Pflanze - Pflanzenfresser - Raubtier; Getreidefeldmausfuchs usw. und das Nahrungsnetz sind in Abb. 1 dargestellt. 12.

Der Gleichgewichtszustand in der Biosphäre basiert somit auf der Wechselwirkung von biotischen und abiotischen Umweltfaktoren, die durch den kontinuierlichen Austausch von Materie und Energie zwischen allen Komponenten von Ökosystemen aufrechterhalten wird.

An den geschlossenen Kreisläufen natürlicher Ökosysteme müssen neben anderen zwei Faktoren beteiligt sein: das Vorhandensein von Zersetzern und eine konstante Versorgung mit Sonnenenergie. In städtischen und künstlichen Ökosystemen gibt es nur wenige oder keine Zersetzer. Daher sammeln sich flüssige, feste und gasförmige Abfälle an, die die Umwelt verschmutzen.

Zahl: 12. Nahrungsnetz und Fließrichtung der Materie

In dieser Arbeit schlagen wir vor, dass Sie überlegen, was ein biologischer Zyklus ist. Was sind seine Funktionen und Bedeutung für unseren Planeten. Wir werden uns auch mit der Frage der Energiequelle für ihre Umsetzung befassen.

Was Sie noch wissen müssen, bevor Sie den biologischen Zyklus betrachten, ist, dass unser Planet aus drei Schalen besteht:

• lithosphäre (harte Hülle, grob gesagt, dies ist das Land, auf dem wir gehen);
• hydrosphäre (wo das gesamte Wasser zugeordnet werden kann, dh Meere, Flüsse, Ozeane usw.);
• atmosphäre (gasförmige Hülle, die Luft, die wir atmen).

Es gibt klare Grenzen zwischen allen Schichten, aber sie können sich problemlos gegenseitig durchdringen.

Stoffkreislauf

Alle diese Schichten bilden die Biosphäre. Was ist ein biologischer Kreislauf? Dies ist der Fall, wenn sich Substanzen in der gesamten Biosphäre bewegen, nämlich im Boden, in der Luft und in lebenden Organismen. Diese endlose Zirkulation wird als biologischer Kreislauf bezeichnet. Es ist auch wichtig zu wissen, dass alles in Pflanzen beginnt und endet.

Darunter verbirgt sich ein unglaublich komplexer Prozess. Alle Substanzen aus dem Boden und der Atmosphäre gelangen in Pflanzen und dann in andere lebende Organismen. Dann beginnen sich in den Körpern, die sie verschluckt haben, andere komplexe Verbindungen aktiv zu entwickeln, wonach letztere herauskommen. Wir können sagen, dass dies ein Prozess ist, in dem die Verbindung von allem auf unserem Planeten zum Ausdruck kommt. Organismen interagieren miteinander, nur so existieren wir bis heute.

Die Atmosphäre war nicht immer so, wie wir es kennen. Zuvor war unsere Luftschale sehr verschieden von der jetzigen, nämlich mit Kohlendioxid und Ammoniak gesättigt. Wie kamen dann die Menschen zustande, die Sauerstoff zum Atmen verwenden? Wir sollten den grünen Pflanzen danken, die den Zustand unserer Atmosphäre in die Form bringen konnten, die Menschen brauchen. Luft und Pflanzen werden von Pflanzenfressern aufgenommen, sie sind auch im Menü der Raubtiere enthalten. Wenn Tiere sterben, werden ihre Überreste von Mikroorganismen verarbeitet. So entsteht der Humus, der für das Pflanzenwachstum notwendig ist. Wie Sie sehen können, schließt sich der Kreis.

Energiequelle

Der biologische Kreislauf ist ohne Energie nicht möglich. Was oder wer ist die Energiequelle für die Organisation dieses Austauschs? Unsere Wärmeenergiequelle ist natürlich der Sonnenstern. Der biologische Kreislauf ist ohne unsere Wärme- und Lichtquelle einfach nicht möglich. Die Sonne heizt auf:

• luft;
• boden;
• vegetation.

Während des Erhitzens verdunstet Wasser, das sich in Form von Wolken in der Atmosphäre ansammelt. Das gesamte Wasser wird schließlich als Regen oder Schnee an die Erdoberfläche zurückkehren. Bei ihrer Rückkehr sättigt sie den Boden und wird von den Wurzeln verschiedener Bäume aufgesaugt. Wenn es dem Wasser gelungen ist, sehr tief einzudringen, werden die Grundwasserreserven wieder aufgefüllt, und ein Teil davon kehrt in Flüsse, Seen, Meere und Ozeane zurück.

Wie Sie wissen, nehmen wir beim Atmen Sauerstoff auf und atmen Kohlendioxid aus. Bäume brauchen also auch Sonnenenergie, um Kohlendioxid zu verarbeiten und Sauerstoff an die Atmosphäre zurückzugeben. Dieser Vorgang wird als Photosynthese bezeichnet.

Zyklen des biologischen Zyklus

Beginnen wir diesen Abschnitt mit dem Konzept des "biologischen Prozesses". Es ist ein wiederkehrendes Phänomen. Wir können beobachten, welche und aus biologischen Prozessen bestehen, die sich in regelmäßigen Abständen ständig wiederholen.

Der biologische Prozess ist überall zu sehen und allen Organismen auf dem Planeten Erde eigen. Es ist auch Teil aller Ebenen der Organisation. Das heißt, wir können diese Prozesse sowohl innerhalb der Zelle als auch in der Biosphäre beobachten. Wir können verschiedene Arten (Zyklen) biologischer Prozesse unterscheiden:

• intraday;
• tagegeld;
• saisonal;
• jährlich;
• mehrjährig;
• jahrhunderte alt.

Am ausgeprägtesten sind Jahreszyklen. Wir sehen sie immer und überall, wir müssen nur ein wenig über dieses Thema nachdenken.

Wasser

Jetzt laden wir Sie ein, den biologischen Kreislauf in der Natur am Beispiel von Wasser, der häufigsten Verbindung auf unserem Planeten, zu betrachten. Sie hat viele Fähigkeiten, die es ihr ermöglichen, an vielen Prozessen sowohl innerhalb als auch außerhalb des Körpers teilzunehmen. Das Leben aller Lebewesen hängt von der Zirkulation von Н 2 О in der Natur ab. Ohne Wasser würden wir nicht existieren und der Planet wäre wie eine leblose Wüste. Sie kann an allen wichtigen Prozessen teilnehmen. Das heißt, wir können die folgende Schlussfolgerung ziehen: Alle Lebewesen des Planeten Erde brauchen einfach sauberes Wasser.

Wasser ist jedoch immer durch irgendwelche Prozesse verschmutzt. Wie können Sie sich dann unerschöpflich mit sauberem Trinkwasser versorgen? Die Natur hat sich darüber Sorgen gemacht, wir sollten uns für diese Existenz des Wasserkreislaufs in der Natur bedanken. Wir haben bereits untersucht, wie das alles passiert. Wasser verdunstet, sammelt sich in Wolken und fällt aus (Regen oder Schnee). Dieser Prozess wird üblicherweise als "Wasserkreislauf" bezeichnet. Es basiert auf vier Prozessen:

• verdunstung;
• kondensation;
• niederschlag;
• wasserabfluss.

Es gibt zwei Arten von Wasserkreisläufen: große und kleine.

Kohlenstoff

Nun werden wir uns ansehen, wie biologisch in der Natur vorkommt. Es ist auch wichtig zu wissen, dass es nur den 16. Platz in Bezug auf den Prozentsatz der Substanzen einnimmt. Kann in Form von Diamanten und Graphit auftreten. Und sein Anteil an Kohle übersteigt neunzig Prozent. Kohlenstoff ist sogar in der Atmosphäre enthalten, aber sein Gehalt ist sehr gering, etwa 0,05 Prozent.

In der Biosphäre entsteht dank Kohlenstoff eine Masse verschiedener organischer Verbindungen, die für alles Leben auf unserem Planeten notwendig sind. Betrachten Sie den Prozess der Photosynthese: Pflanzen absorbieren Kohlendioxid aus der Atmosphäre und recyceln es. Daher haben wir eine Vielzahl organischer Verbindungen.

Phosphor

Die Bedeutung des biologischen Kreislaufs ist ziemlich groß. Selbst wenn wir Phosphor einnehmen, kommt es in großen Mengen in Knochen vor, was für Pflanzen notwendig ist. Die Hauptquelle ist Apatit. Es kann in magmatischem Gestein gefunden werden. Lebende Organismen können es bekommen von:

• boden;
• wasservorräte.

Es kommt auch im menschlichen Körper vor, nämlich Teil von:

• proteine;
• nukleinsäure;
• knochengewebe;
• lecithine;
• fitins und so weiter.

Es ist Phosphor, der für die Akkumulation von Energie im Körper notwendig ist. Wenn ein Organismus stirbt, kehrt er in den Boden oder das Meer zurück. Dies fördert die Bildung von phosphorreichen Gesteinen. Dies ist im biogenen Kreislauf von großer Bedeutung.

Stickstoff

Wir werden uns nun den Stickstoffkreislauf ansehen. Zuvor stellen wir fest, dass es etwa 80% des Gesamtvolumens der Atmosphäre ausmacht. Stimmen Sie zu, diese Zahl ist ziemlich beeindruckend. Stickstoff ist nicht nur die Grundlage für die Zusammensetzung der Atmosphäre, sondern kommt auch in pflanzlichen und tierischen Organismen vor. Wir können es in Form von Proteinen finden.

Was den Stickstoffkreislauf betrifft, können wir Folgendes sagen: Nitrate werden aus Luftstickstoff gebildet, der von Pflanzen synthetisiert wird. Der Prozess der Erzeugung von Nitraten wird üblicherweise als Stickstofffixierung bezeichnet. Wenn eine Pflanze stirbt und verrottet, gelangt der darin enthaltene Stickstoff in Form von Ammoniak in den Boden. Letzteres wird von in Böden lebenden Organismen verarbeitet (oxidiert), so dass Salpetersäure auftritt. Es kann mit mit dem Boden gesättigten Carbonaten reagieren. Darüber hinaus sollte erwähnt werden, dass Stickstoff in seiner reinen Form infolge von Pflanzenverrottung oder bei der Verbrennung freigesetzt wird.

Schwefel

Wie viele andere Elemente ist es sehr eng mit lebenden Organismen verwandt. Durch Vulkanausbrüche gelangt Schwefel in die Atmosphäre. Sulfidschwefel kann von Mikroorganismen verarbeitet werden, so dass Sulfate entstehen. Letztere werden von Pflanzen aufgenommen, Schwefel ist Bestandteil von ätherischen Ölen. Was den Organismus betrifft, können wir Schwefel finden in:

• aminosäuren;
• proteine.

• Einführungsstunde ist gratis;
• Eine große Anzahl erfahrener Lehrer (Muttersprachler und Russisch sprechende);
• Die Kurse sind NICHT für einen bestimmten Zeitraum (Monat, sechs Monate, ein Jahr), sondern für eine bestimmte Anzahl von Klassen (5, 10, 20, 50);
• Mehr als 10.000 zufriedene Kunden.
• Die Kosten für eine Lektion mit einem russischsprachigen Lehrer - ab 600 Rubelmit einem Muttersprachler - ab 1500 Rubel

Der Kreislauf der Substanzen in der Biosphäre

Die Basis für die Selbstversorgung des Lebens auf der Erde ist biogeochemische Kreisläufe... Alle chemischen Elemente, die in den Lebensprozessen von Organismen verwendet werden, bewegen sich ständig vom lebenden Körper zu Verbindungen unbelebter Natur und zurück. Die Möglichkeit der mehrfachen Verwendung derselben Atome macht das Leben auf der Erde praktisch ewig, vorausgesetzt, die erforderliche Energiemenge fließt konstant.

Arten von Substanzzyklen. Die Biosphäre der Erde ist in gewisser Weise durch den gebildeten Stoffkreislauf und den Energiefluss gekennzeichnet. Stoffkreislauf – Mehrfachbeteiligung von Substanzen an den Prozessen in Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre, einschließlich der Schichten, die Teil der Biosphäre der Erde sind. Die Zirkulation von Substanzen erfolgt mit einem kontinuierlichen Fluss (Fluss) der äußeren Energie der Sonne und der inneren Energie der Erde.

Abhängig von der treibenden Kraft kann man mit einem gewissen Grad an Konvention innerhalb des Stoffkreislaufs zwischen geologischen, biologischen und anthropogenen Kreisläufen unterscheiden. Vor der Entstehung des Menschen auf der Erde wurden nur die ersten beiden durchgeführt.

Geologische Zirkulation (große Zirkulation von Substanzen in der Natur) – Zirkulation von Substanzen, deren treibende Kraft exogene und endogene geologische Prozesse sind.

Endogene Prozesse (Prozesse der inneren Dynamik) treten unter dem Einfluss der inneren Energie der Erde auf. Dies ist die Energie, die durch radioaktiven Zerfall, chemische Reaktionen der Mineralbildung, Kristallisation von Gesteinen usw. freigesetzt wird. Zu den endogenen Prozessen gehören: tektonische Bewegungen, Erdbeben, Magmatismus, Metamorphose. Exogene Prozesse (Prozesse der äußeren Dynamik) verlaufen unter dem Einfluss der äußeren Energie der Sonne. Exogene Prozesse umfassen die Verwitterung von Gesteinen und Mineralien, die Entfernung von Zerstörungsprodukten aus einigen Bereichen der Erdkruste und deren Übertragung in neue Gebiete, die Ablagerung und Akkumulation von Zerstörungsprodukten unter Bildung von Sedimentgesteinen. Exogene Prozesse umfassen die geologische Aktivität der Atmosphäre, der Hydrosphäre (Flüsse, temporäre Bäche, Grundwasser, Meere und Ozeane, Seen und Sümpfe, Eis) sowie lebende Organismen und Menschen.

Die größten Landformen (Kontinente und ozeanische Vertiefungen) und großen Formen (Berge und Ebenen) wurden aufgrund endogener Prozesse gebildet, und mittlere und kleine Landformen (Flusstäler, Hügel, Schluchten, Dünen usw.) überlagerten größere Formen. aufgrund exogener Prozesse. Somit sind endogene und exogene Prozesse in ihrer Wirkung entgegengesetzt. Ersteres führte zur Bildung großer Reliefformen, letzteres zu deren Glättung.

Durch die Verwitterung werden magmatische Gesteine \u200b\u200bin Sedimentgesteine \u200b\u200bumgewandelt. In den beweglichen Zonen der Erdkruste sinken sie tief in die Erde ein. Dort schmelzen sie unter dem Einfluss hoher Temperaturen und Drücke wieder und bilden Magma, das an die Oberfläche steigt und sich verfestigt und magmatisches Gestein bildet.

Die geologische Zirkulation von Substanzen verläuft somit ohne Beteiligung lebender Organismen und realisiert die Umverteilung der Materie zwischen der Biosphäre und tieferen Schichten der Erde.

Biologischer (biogeochemischer) Kreislauf (kleiner Stoffkreislauf in der Biosphäre) – Zirkulation von Substanzen, deren treibende Kraft die Aktivität lebender Organismen ist. Im Gegensatz zur großen geologischen findet die kleine biogeochemische Zirkulation von Substanzen innerhalb der Biosphäre statt. Die Hauptenergiequelle für den Zyklus ist die Sonnenstrahlung, die die Photosynthese erzeugt. Im Ökosystem werden organische Substanzen durch Autotrophen aus anorganischen Substanzen synthetisiert. Sie werden dann von Heterotrophen verbraucht. Infolge der Freisetzung im Prozess der lebenswichtigen Aktivität oder nach dem Tod von Organismen (sowohl Autotrophen als auch Heterotrophen) werden organische Substanzen mineralisiert, dh in anorganische Substanzen umgewandelt. Diese anorganischen Substanzen können wieder zur Synthese organischer Substanzen durch Autotrophen verwendet werden.

In biogeochemischen Kreisläufen sollten zwei Teile unterschieden werden:

1) rücklagen - es ist Teil einer Substanz, die nicht mit lebenden Organismen assoziiert ist;

2) devisenfonds - ein viel kleinerer Teil der Substanz, der mit dem direkten Austausch zwischen Organismen und ihrer unmittelbaren Umgebung verbunden ist. Je nach Standort des Reservefonds können biogeochemische Kreisläufe in zwei Typen unterteilt werden:

1) Gaskreisel mit einem Reservefonds für Substanzen in der Atmosphäre und in der Hydrosphäre (Kreisläufe von Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff).

2) Gyres vom Sedimenttyp mit einem Reservefonds in der Erdkruste (Zyklen von Phosphor, Kalzium, Eisen usw.).

Gaskreise sind perfekter, da sie über einen großen Wechselkursfonds verfügen, was bedeutet, dass sie in der Lage sind, sich schnell selbst zu regulieren. Die Zyklen vom Sedimenttyp sind weniger perfekt, sie sind inerter, da der Großteil der Substanz in einer für lebende Organismen "unzugänglichen" Form im Reservefonds der Erdkruste enthalten ist. Solche Zyklen werden leicht durch verschiedene Einflüsse gestört, und ein Teil des ausgetauschten Materials verlässt den Zyklus. Es kann nur durch geologische Prozesse oder durch Extraktion mit lebender Materie wieder in den Kreislauf zurückkehren. Es ist jedoch viel schwieriger, die für lebende Organismen notwendigen Substanzen aus der Erdkruste als aus der Atmosphäre zu extrahieren.

Die Intensität des biologischen Kreislaufs wird hauptsächlich durch die Umgebungstemperatur und die Wassermenge bestimmt. Beispielsweise ist der biologische Kreislauf in tropischen Regenwäldern intensiver als in der Tundra.

Mit dem Aufkommen des Menschen entstand ein anthropogener Kreislauf oder Stoffwechsel von Substanzen. Anthropogener Kreislauf (Austausch) – zirkulation (Stoffwechsel) von Substanzen, deren treibende Kraft die menschliche Aktivität ist. Es kann in zwei Komponenten unterteilt werden: biologisch, verbunden mit dem Funktionieren einer Person als lebender Organismus, und technisch, im Zusammenhang mit den wirtschaftlichen Aktivitäten der Menschen (technogener Kreislauf).

Die geologischen und biologischen Kreisläufe sind weitgehend geschlossen, was über den anthropogenen Kreislauf nicht gesagt werden kann. Daher sprechen sie oft nicht über den anthropogenen Kreislauf, sondern über den anthropogenen Stoffwechsel. Die Offenheit der anthropogenen Stoffzirkulation führt zu erschöpfung der natürlichen Ressourcen und Verschmutzung der natürlichen Umwelt - die Hauptursachen aller Umweltprobleme der Menschheit.

Zyklen grundlegender Nährstoffe und Elemente. Betrachten wir die Zyklen der wichtigsten Substanzen und Elemente für lebende Organismen. Der Wasserkreislauf gehört zu den großen geologischen und die Kreisläufe biogener Elemente (Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und andere biogene Elemente) - zu den kleinen biogeochemischen.

Der Wasserkreislauf zwischen Land und Meer durch die Atmosphäre gehört zum großen geologischen Kreislauf. Wasser verdunstet von der Oberfläche des Weltozeans und wird entweder an Land transportiert, wo es in Form von Niederschlag fällt, der wiederum in Form von Oberflächen- und unterirdischen Abflüssen in den Ozean zurückkehrt, oder in Form von Niederschlag auf die Oberfläche des Ozeans. Jährlich nehmen mehr als 500.000 km3 Wasser am Wasserkreislauf der Erde teil. Der Wasserkreislauf spielt im Allgemeinen eine wichtige Rolle bei der Bildung natürlicher Bedingungen auf unserem Planeten. Unter Berücksichtigung der Transpiration von Wasser durch Pflanzen und seiner Absorption im biogeochemischen Kreislauf löst sich die gesamte Wasserversorgung der Erde in 2 Millionen Jahren auf und erholt sich.

Der Kohlenstoffkreislauf. Die Produzenten nehmen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und wandeln es in organische Stoffe um. Die Verbraucher absorbieren Kohlenstoff in Form von organischen Stoffen mit den Körpern von Erzeugern und Verbrauchern niedrigerer Ordnung, Reduzierer mineralisieren organische Stoffe und geben Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid an die Atmosphäre zurück. In den Ozeanen wird der Kohlenstoffkreislauf durch die Tatsache erschwert, dass ein Teil des in toten Organismen enthaltenen Kohlenstoffs auf den Boden sinkt und sich in Sedimentgesteinen ansammelt. Dieser Teil des Kohlenstoffs wird aus dem biologischen Kreislauf ausgeschlossen und tritt in den geologischen Kreislauf der Substanzen ein.

Wälder sind das Hauptreservoir für biologisch gebundenen Kohlenstoff und enthalten bis zu 500 Milliarden Tonnen dieses Elements, was 2/3 seiner Versorgung in der Atmosphäre entspricht. Eingriffe des Menschen in den Kohlenstoffkreislauf (Verbrennung von Kohle, Öl, Gas, Entfeuchtung) führen zu einer Erhöhung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre und zur Entwicklung des Treibhauseffekts.

Die Geschwindigkeit des CO2-Kreislaufs, dh die Zeit, die das gesamte Kohlendioxid in der Atmosphäre benötigt, um durch lebende Materie zu gelangen, beträgt etwa 300 Jahre.

Sauerstoffkreislauf. Hauptsächlich findet der Sauerstoffkreislauf zwischen der Atmosphäre und lebenden Organismen statt. Grundsätzlich gelangt freier Sauerstoff (0 ^) durch Photosynthese grüner Pflanzen in die Atmosphäre und wird bei der Atmung von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen sowie bei der Mineralisierung organischer Rückstände verbraucht. Eine kleine Menge Sauerstoff wird aus Wasser und Ozon gebildet, wenn es ultravioletter Strahlung ausgesetzt wird. Eine große Menge Sauerstoff wird für oxidative Prozesse in der Erdkruste, bei Vulkanausbrüchen usw. verbraucht. Der Hauptteil des Sauerstoffs wird von Landpflanzen - fast 3/4, der Rest - von photosynthetischen Organismen des Weltozeans produziert. Die Zyklusgeschwindigkeit beträgt ungefähr zweitausend Jahre.

Es wurde festgestellt, dass 23% des Sauerstoffs, der bei der Photosynthese entsteht, jährlich für industrielle und häusliche Zwecke verbraucht werden, und diese Zahl wächst ständig.

Der Stickstoffkreislauf. Die Zufuhr von Stickstoff (N2) in die Atmosphäre ist enorm (78% seines Volumens). Pflanzen können jedoch keinen freien Stickstoff aufnehmen, sondern nur in gebundener Form, hauptsächlich in Form von NH4 + oder NO3–. Freier Stickstoff aus der Atmosphäre wird von stickstofffixierenden Bakterien gebunden und in für Pflanzen zugängliche Formen umgewandelt. In Pflanzen ist Stickstoff in organischer Substanz (in Proteinen, Nukleinsäuren usw.) fixiert und wird über Nahrungsketten übertragen. Nach dem Tod lebender Organismen mineralisieren Zersetzer organische Substanzen und wandeln sie in Ammoniumverbindungen, Nitrate, Nitrite sowie freien Stickstoff um, der in die Atmosphäre zurückgeführt wird.

Nitrate und Nitrite sind in Wasser gut löslich und können in Grundwasser und Pflanzen wandern und entlang der Nahrungskette transportiert werden. Wenn ihre Anzahl zu groß ist, was häufig bei unsachgemäßer Verwendung von Stickstoffdüngern beobachtet wird, sind Wasser und Lebensmittel verschmutzt und verursachen Krankheiten beim Menschen.

Der Phosphorkreislauf. Der größte Teil des Phosphors befindet sich in Gesteinen, die in früheren geologischen Epochen entstanden sind. Durch die Verwitterung von Gesteinen wird Phosphor in den biogeochemischen Kreislauf aufgenommen. In terrestrischen Ökosystemen extrahieren Pflanzen Phosphor aus dem Boden (hauptsächlich in Form von PO43–) und nehmen ihn in organische Verbindungen (Proteine, Nukleinsäuren, Phospholipide usw.) auf oder belassen ihn in anorganischer Form. Dann wird der Phosphor durch die Lebensmittelkreisläufe übertragen. Nach dem Tod lebender Organismen und mit ihren Ausscheidungen kehrt Phosphor in den Boden zurück.

Bei unsachgemäßer Verwendung von Phosphordüngemitteln, Wasser- und Winderosion des Bodens werden große Mengen Phosphor aus dem Boden entfernt. Dies führt zum einen zu einem übermäßigen Verbrauch von Phosphordüngemitteln und zur Erschöpfung der Reserven an phosphorhaltigen Erzen (Phosphorite, Apatite usw.). Andererseits führt der Zustrom großer Mengen biogener Elemente wie Phosphor, Stickstoff, Schwefel usw. aus dem Boden in Gewässer zur raschen Entwicklung von Cyanobakterien und anderen Wasserpflanzen (Wasserblüte) und eutrophierung Stauseen. Der größte Teil des Phosphors wird jedoch ins Meer transportiert.

In aquatischen Ökosystemen wird Phosphor vom Phytoplankton aufgenommen und entlang der trophischen Kette auf Seevögel übertragen. Ihre Exkremente landen entweder sofort wieder im Meer oder sammeln sich zuerst am Ufer an und werden dann immer noch ins Meer ausgewaschen. Von sterbenden Meerestieren, insbesondere Fischen, gelangt Phosphor wieder ins Meer und in den Kreislauf, aber einige der Fischskelette erreichen große Tiefen, und der darin enthaltene Phosphor gelangt wieder in die Sedimentgesteine, dh er wird aus dem biogeochemischen Kreislauf ausgeschaltet.

Der Schwefelkreislauf. Der Hauptreservefonds für Schwefel befindet sich in Sedimenten und im Boden, aber im Gegensatz zu Phosphor gibt es in der Atmosphäre einen Reservefonds. Die Hauptrolle bei der Beteiligung von Schwefel am biogeochemischen Kreislauf liegt bei Mikroorganismen. Einige von ihnen sind Reduktionsmittel, andere sind Oxidationsmittel.

In Gesteinen kommt Schwefel in Form von Sulfiden (FeS2 usw.), in Lösungen - in Form eines Ions (SO42–), in der Gasphase in Form von Schwefelwasserstoff (Н2S) oder Schwefeldioxid (SO2) vor. In einigen Organismen reichert sich Schwefel in seiner reinen Form an, und wenn sie absterben, bilden sich am Meeresboden Ablagerungen von nativem Schwefel.

In terrestrischen Ökosystemen gelangt Schwefel hauptsächlich in Form von Sulfaten aus dem Boden in Pflanzen. In lebenden Organismen ist Schwefel in Proteinen, in Form von Ionen usw. enthalten. Nach dem Tod lebender Organismen wird ein Teil des Schwefels im Boden durch Mikroorganismen auf Н2S reduziert, der andere Teil wird zu Sulfaten oxidiert und wieder in den Kreislauf aufgenommen. Der gebildete Schwefelwasserstoff verdampft in die Atmosphäre, wird dort oxidiert und kehrt mit Niederschlag in den Boden zurück.

Die Verbrennung fossiler Brennstoffe (insbesondere Kohle) durch den Menschen sowie Emissionen aus der chemischen Industrie führen zur Anreicherung von Schwefeldioxid (SO2) in der Atmosphäre, das mit Wasserdampf reagiert und in Form von saurem Regen zu Boden fällt.

Biogeochemische Kreisläufe sind nicht so groß wie geologische und werden maßgeblich vom Menschen beeinflusst. Wirtschaftliche Aktivitäten verletzen ihre Isolation, sie werden azyklisch.

Die lange Existenz des Lebens auf der Erde ist aufgrund der ständigen Zirkulation von Substanzen in der Biosphäre möglich. Alle Elemente auf dem Planeten sind in begrenzten Mengen vorhanden. Die Verwendung aller Reserven würde zum Verschwinden aller Lebewesen führen. Daher gibt es in der Natur Mechanismen, die die Bewegung chemischer Verbindungen von lebender zu nicht lebender Natur und zurück sicherstellen.

Arten der Zirkulation von Substanzen

Die wiederholte Verwendung vorhandener Elemente trägt zur Konstanz von Lebensprozessen mit einer ausreichenden Menge an Energieressourcen bei. Die Hauptenergiequelle, die die Zirkulation von Substanzen in der Biosphäre sicherstellt, ist die Sonne.

Es gibt drei Zyklen: geologisch, biogeochemisch und anthropogen (trat nach dem Aufkommen der Menschheit auf).

Geologisch

Geologische oder große Stoffzirkulation funktioniert aufgrund externer und interner geologischer Prozesse.

Endogene (tiefe) Prozesse finden unter dem Einfluss der inneren Energie des Planeten statt. Seine Quelle ist Radioaktivität sowie eine Reihe von biochemischen Reaktionen während der Bildung von Mineralien usw. Zu den tiefgreifenden Prozessen gehören: die Bewegung der Erdkruste, Erdbeben, das Entstehen magmatischer Schmelzen, die Umwandlung fester Gesteine.

Exogene Prozesse werden durch den Einfluss von Sonnenenergie verursacht. Die wichtigsten sind: die Zerstörung und Veränderung von mineralischen und organischen Gesteinen, die Übertragung dieser Überreste auf andere Gebiete der Erde, die Bildung von Sedimentgesteinen. Exogene Prozesse umfassen auch die Aktivitäten von Wildtieren und Menschen.

Kontinente, Meeresbodenvertiefungen sind das Ergebnis des Einflusses endogener Faktoren, und unter dem Einfluss exogener Prozesse (Hügel, Schluchten, Dünen) wurden geringfügige Änderungen in der vorhandenen Topographie gebildet. Tatsächlich ist die Aktivität endogener und exogener Faktoren aufeinander gerichtet. Endogene sind für die Schaffung großer Landformen verantwortlich, während exogene sie glätten.

Die Silikatschmelze der Erdkruste (Magma) geht nach Verwitterung in Sedimentgesteine \u200b\u200büber. Durch die sich bewegenden Schichten der Erdkruste steigen sie in die Tiefen der Erde hinab, wo sie schmelzen und sich in Magma verwandeln. Es bricht wieder an der Oberfläche aus und verwandelt sich nach der Verfestigung in magmatisches Gestein.

Die große Zirkulation sorgt somit für einen ständigen Austausch von Materie zwischen der Biosphäre und den Tiefen der Erde.

Biochemisch

Biogeochemische oder kleine Zirkulationen werden aufgrund des Zusammenspiels aller Lebewesen durchgeführt. Der Unterschied zum geologischen besteht darin, dass der kleine durch die Grenzen der Biosphäre begrenzt ist.

Dank der Sonnenenergie findet hier ein wichtiger Prozess statt - die Photosynthese. In diesem Fall werden organische Substanzen durch Autotrophen hergestellt, durch Synthese aus anorganischen. Dann werden sie von Heterotrophen absorbiert. Danach werden die Leichen von Tieren und Pflanzen mineralisiert (in anorganische Produkte umgewandelt). Die resultierenden anorganischen Substanzen werden wiederum von autotrophen Organismen verwendet.

Der kleine Stoffkreislauf gliedert sich in zwei Komponenten:

• Reservefonds - der Anteil der Substanzen, die noch nicht von lebenden Personen verwendet werden;
• exchange Fund - ein kleiner Teil einer Substanz, die an Stoffwechselprozessen beteiligt ist.

Der Reservefonds ist in zwei Arten unterteilt:

• Der Gastyp ist ein Reservefonds für Luft und Wasser (die folgenden Elemente sind beteiligt: \u200b\u200bC, O, N);
• sedimenttyp - ein Reservefonds, der sich in der festen Erdhülle befindet (die folgenden Elemente sind beteiligt: \u200b\u200bP, Ca, Fe).

Bei ausreichender Wasserversorgung und optimalen Temperaturbedingungen sind intensive Stoffwechselprozesse möglich. In tropischen Breiten verläuft die Zirkulation daher schneller als in nördlichen.

Welche Funktion hat die Zirkulation von Substanzen in der Biosphäre?

Die Einheit der Biosphäre wird durch die Zirkulation von Materie und Energie aufrechterhalten. Ihre ständige Interaktion erhält das Leben auf dem gesamten Planeten aufrecht. Kohlenstoff ist eines der unersetzlichen Elemente von Lebewesen. Der Kohlenstoffkreislauf wird durch die Aktivitäten der Flora unterstützt.

Kohlenstoff tritt in den Stoffkreislauf der Biosphäre ein und vervollständigt ihn in Form von Kohlendioxid. Während der Photosynthese wird Kohlendioxid aus der Atmosphäre absorbiert, das von photosynthetischen Organismen in Kohlenhydrate umgewandelt wird. CO 2 kehrt beim Atmen zurück.

Stickstoff ist ein wichtiges Element, ein struktureller Bestandteil von DNA, ATP und Proteinen. Es wird hauptsächlich durch molekularen Stickstoff dargestellt und in dieser Form nicht von Pflanzen absorbiert. Der Stickstoffkreislauf wird durch Bakterien und Cyanobakterien gefördert. Sie können N-Moleküle in Verbindungen umwandeln, die Pflanzen zur Verfügung stehen. Nach dem Tod erliegt organische Substanz der Wirkung von saprogenen Bakterien und zerfällt zu Ammoniak. Ein Teil davon steigt in die obere Atmosphäre und speichert zusammen mit Kohlendioxid die Wärme des Planeten.

Funktion und Bedeutung lebender Organismen

Alle Lebewesen sind an der Zirkulation von Substanzen beteiligt, während sie einige Substanzen aufnehmen und andere freisetzen. Es gibt eine Reihe von Funktionen, die lebende Organismen erfüllen.

1. Energie
2. Gas
3. Konzentration
4. Oxidativ-reduzierend
5. destruktiv
6. Transport
7. Umweltbildend

Die Rolle von Zersetzern im Stoffkreislauf

Im Verlauf des Stoffkreislaufs geben Reduktionsmittel Mineralien und Wasserressourcen an den Boden zurück und stellen sie so autotrophen Organismen zur Verfügung. Somit kann nicht alle lebende Natur ohne Zersetzer existieren. Pilze und Bakterien sind typische Vertreter von Zersetzern.

Die Bedeutung von Bakterien

Bakterien spielen eine große Rolle im Stoffkreislauf in der Biosphäre. Die Bedeutung von Mikroorganismen wird hauptsächlich durch ihr weit verbreitetes Auftreten und schnelle Stoffwechselprozesse bestimmt.

Bakterien zersetzen organische Verbindungen toter Pflanzen und setzen Kohlenstoff in die Biosphäre frei. Bakterien sind auch in der Lage, chemische Reaktionen durchzuführen, die für andere Lebewesen (stickstofffixierende Bakterien) unzugänglich sind.

Welche Rolle spielen Pilze im Stoffkreislauf der Biosphäre?

Sie wandeln organische Verbindungen in anorganische Verbindungen um, die eine Nahrungsquelle für Pflanzen werden. Einige Pilze sind auch an der Bodenbildung beteiligt. Die im Körper des Pilzes angesammelte organische Substanz verwandelt sich nach seinem Tod in Humus.

Zuhause » Technologie » Welche Organismen sind am Stoffkreislauf beteiligt? Der Kreislauf der Substanzen in der Biosphäre, geologische und biochemische Arten, die Bedeutung lebender Organismen