Круговорот веществ в природе

Круговорот веществ  в биосфере      

Живые организмы создают  в биосфере круговороты важнейших  биогенных элементов, которые попеременно  переходят из живого вещества в неорганическую материю. Эти циклы делят на 2 основные группы: круговорот газов и осадочные  круговороты. В первом случае главный  поставщик элементов - атмосфера (углерод, кислород, азот), во втором - горные осадочные породы (фосфор, сера и др.).

1.Круговорот кислорода       

Кислород играет важнейшую  роль в жизни большинства живых  организмов на нашей планете. Он необходим  всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав земной атмосферы. Он появился в результате жизнедеятельности  фотосинтезирующих организмов. Под  действием ультрафиолетовых лучей  он превращался в озон. По мере накопления озона произошло образование  озонного слоя в верхних слоях  атмосферы. Озоновый слой¹, как экран, надежно защищает поверхность Земли от ультрафиолетовой радиации, гибельной для живых организмов. 
      Круговорот кислорода в биосфере необычайно сложен, так как с ним вступает в реакцию большое количество органических и неорганических веществ, а также водород соединяясь с которым кислород образует воду.

2.Круговорот воды       

Вода испаряется и воздушными течениями переносится на большие  расстояния. Выпадая на поверхность  суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, делает их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный  слой и уходит вместе с растворенными  в ней химическими соединениями и взвешенными органическими  частицами в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей  представляет собой важнейшее звено  в поддержании жизни на Земле.

3.Круговорот углерода       

Источником углерода для  фотосинтеза служит углекислый газ, находящийся в атмосфере или  растворенный в воде. В составе  синтезированных растением органических веществ углерод поступает затем  в цепи питания через живые  или мертвые ткани растений и  возвращается в атмосферу снова  в форме углекислого газа в  результате дыхания, брожения или сгорания топлива. Продолжительность цикла  углерода равна трем-четырем столетиям.

4.Круговорот азота

      Растения получают азот в основном из разлагающегося мертвого органического  веществом посредством деятельности бактерий, которые превращают азот белков в усвояемую растениями форму. Другой источник - свободный азот атмосферы - растениям непосредственно не доступен, но его связывают, т.е. переводят  в другие химические формы, некоторые  группы бактерий и сине-зеленые водоросли, они обогащают им почву. Многие растения находятся в симбиозе с азотфиксирующими² бактериями, образующими клубеньки на их корнях. Из отмерших растений или трупов животных часть азота, за счет деятельности других групп бактерий, превращается в свободную форму и вновь поступает в атмосферу. Азот составляет около 80% атмосферного воздуха и является крупнейшим резервуаром и предохранительным клапаном атмосферы. Однако большинство организмов не могут усваивать азот из воздуха. Между тем азот участвует в построении всех белков и нуклеиновых кислот. Усваивать азот из воздуха способны только некоторые организмы – бактерии, которые существуют в симбиозе с бобовыми растениями (горох, фасоль, соя). Они поселяются на корнях бобовых растений, образуя клубеньки, в которых и происходит химическая фиксация азота. Азот могут усваивать также сине-зеленые водоросли, называемые цианобактериями. Они образуют симбиоз с плавающим папоротником, который растет на заливаемых водой рисовых полях и до высадки рассады риса удобряет эти поля азотом. Первый этап фиксации атмосферного азота приводит к образованию аммиака и называется аммонификацией (рис. 1.1). Аммиак используется растениями для синтеза аминокислот, из которых состоят белки. Второй этап фиксации азота микроорганизмами – нитрификация, при этом образовавшийся аммиак преобразуется в соли азотной кислоты - нитраты. Нитраты усваиваются корнями растений и транспортируются в листья, где происходит синтез белков. Процесс разложения белков, осуществляемый особой группой бактерий, называется денитрификацией. Распад идет сначала с образованием нитратов, потом аммиака и, наконец, молекулярного азота. Содержание азота в живых тканях составляет около 3% его содержания в обменных фондах экосистем. Общее время круговорота азота – примерно 100 лет.

5.Круговорот фосфора       

Фосфор содержится в горных породах. Разрушаясь и подвергаясь  эрозии, он поступает в почву, оттуда используются растениями. Деятельность организмов-редуцентов снова возвращает его в почву. Часть соединений фосфора смывается дождями в реки, а оттуда - в моря и океаны и используется водорослями. Но, в конце концов, в составе мертвого органического вещества он оседает на дно и снова включается в состав горных пород.