Замкнутый круговорот веществ – Что такое круговорот веществ? Круговорот веществ в экосистеме. Схема круговорота веществ в природе

Замкнутость круговорота веществ

В процессе круговорота вещества происходит непрерывный синтез из простых неорганических соединений живого органического вещества и одновременное разрушение последнего в простейшие неорганические соединения. Эти два параллельно протекающие процесса обеспечивают обмен веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосистемы и поддерживают постоянство ресурсов питательных веществ в окружающей среде при практическом отсутствии поступления их из внешней среды. Именно замкнутый круговорот вещества является основным стержнем механизма биологической регуляции качества окружающей среды.[ …]

Требование замкнутости круговорота веществ обусловливает необходимость существования пространственно ограниченных скорректированных сообществ организмов, способных как к синтезу, так и к разложению органических веществ. Стабильное существование жизни на определенной территории обеспечивается совпадением потоков синтеза и разложения органических веществ, создаваемых различными организмами. Это означает существование сложнейшей скоррелированности строго определенной совокупности видов в сообществе. Скоррелированность организмов сообщества обеспечивается обменом потоками вещества и энергии. Такой обмен затухает с ростом рассюмния между организмами в содружестве, поэтому наибольшая скоррелированность обеспечивается при наименьших размерах экосистем.[ …]

Для сохранения замкнутости круговорота вещества на территории кормления доля потребления биомассы крупными животными не должна превосходить 1 % продукции этой системы. При этом увеличение видового разнообразия обеспечивает возможность существования большего общего количества животных без нарушения требуемой замкнутости круговоротов в экосистеме.[ …]

Поддержание устойчивой замкнутости круговорота веществ возможно, лишь когда биологический поток синтеза или разложения органических веществ намного превосходит внешний поток питательных веществ в биосферу. В противном случае часть биоты, живущая за счет внешних потоков, вытесняет ту часть биоты, которая обеспечивает замкнутость круговорота веществ. Это объясняется тем, что замыкание круговорота вешеств требует дополнительных затрат энергии и активности биоты, поэтому в создавшейся ситуации организмы, обеспечивающие замкнутость, окажутся неконкурентоспособными и прекратят существование. Поэтому биологический поток синтеза и разложения биоты должен превосходить внешние потоки питательных веществ на столько, чтобы биота, функционирующая на основе замкнутого круговорота веществ, могла стать более конкурентоспособной, чем биота, живущая за счет внешних потоков. Именно такая ситуация осуществляется в ненарушенных естественных экосистемах.[ …]

Крупные животные всегда живут в избытке питательных веществ и их экспансия ограничивается максимально доступной долей потребления пищевых ресурсов. Плотность численности популяции всех крупных животных в естественных сообществах определяется требованием сохранения устойчивой замкнутости круговорота веществ в сообществе. Поддержание низкой доли потребления ими биологической продукции происходит так же, как биологическая регуляция концентрации биогенов. Распадные изменения в поведении крупного животного, позволяющие ему увеличить свою долю потребления сверх допустимого уровня, приводят к искажению окружающей среды, поте-ре конкурентоспособности такими сообществами и их вытеснению сохранившимися нормальными сообществами. Оптимальная величина плотности численности записана в нормальном геноме животного. Большинство особенностей поведения этих животных основано на предотвращении роста численности, а не на повышении численности до предела кормовых возможностей.[ …]

Возникновение сообществ связано только с необходимостью замкнутости круговорота веществ. Сложность строения отдельных организмов в естественных сообществах и видовое разнообразие состава сообщества служит единственной цели — поддержанию его максимальной конкурентоспособности.[ …]

В естественных условиях природные сообщества обеспечивают степень замкнутости круговорота веществ с точностью порядка Ю‘ т.е. сотой доли процента. Такая высокая точность достигается, когда отдельно и синтез, и разложение производится большим числом независимых организмов.[ …]

Жизнь в биосфере функционирует при ограниченных ресурсах питательных веществ и отсутствии неограниченных внешних потоков этих веществ. Поэтому устойчивая жизнь в биосфере возможна лишь при стабильности окружающей среды. Такая стабильность обеспечивается замкнутостью круговорота веществ в биосфере, т.е. равенством друг с другом с высокой точностью процессов синтеза и разложения органического вещества.[ …]

Высокая согласованность масштабов потоков синтеза и разложения органических веществ и достижение замкнутости круговоротов веществ в экосистемах возможно лишь тогда, когда отдельно синтез и разложение в пределах экосистемы осуществляются большим числом нескоррелированных частей системы.[ …]

Экосистемы, в содружестве которых присутствуют только неподвижные организмы и замкнутость круговорота веществ обеспечивается популяцией сообществ, состоящей из растений и микроорганизмов, называют локальными (местными) экосистемами ( В.Г.Горшков). В пределах локальной экосистемы сообщества организмов совместно с измененными ими областями окружающей среды за счет конкретного взаимодействия и естественного отбора населяющих организмов поддерживают динамическое равновесие.[ …]

Однако даже при возможности построения такой системы управления с той же устойчивой замкнутостью круговорота веществ и тем же КПД , что и в биосфере, на поддержание этой системы потребовалось бы не менее 99 % всех энергетических и трудовых затрат цивилизации. Так как предел энергопотребления человечества , совместимый со стабильностью климата, ограничивается и совпадает с мощностью биосферы, то в результате всего на удовлетворение нужд цивилизации при такой системе управления человечество получило бы меньше мощности, чем оно могло иметь в стационарной биосфере без забот о сохранении замкнутости круговорота веществ. Поэтому нет никаких оснований для надежд на построение искусственных систем управления, обеспечивающих стабилизацию окружающей среды с той же степенью точности, что и естественная биота биосферы.[ …]

Соседние локальные экосистемы не скоррелированы между собой. В больших экосистемах стабилизация замкнутости круговоротов веществ обеспечивается существованием нескоррелированного набора (популяции) конкурентно взаимодействующих локальных экосистем. Любая экосистема представляет собой популяцию локальных экосистем, занимающую обычно большой регион однородной растительности.[ …]

Таким образом, для достижения высокой степени скоррелированности потоков продукция и деструкция органических веществ и обеспечения замкнутости круговорота веществ достаточно присутствия в сообществе экосистемы определенного набора неподвижных организмов.[ …]

При отсутствии внешних потоков биогенных соединений, биосфера может существовать стабильно лишь при существовании замкнутого круговорота веществ, в процессе которого биогенные элементы совершают замкнутые циклы, попеременно переходя из неорганической части биосферы в органическую и. наоборот. Т акой круговорот осуществляется живыми организмами биосферы. Предполагают, что в биосфере содержится около 1027 нескоррелиро-ванных между собой живых организмов. В процессе эволюционного развития биосферы сформировались следующие три группы организмов, различающиеся по своему функциональному назначению и участию в круговороте биогенных элементов: продуценты, редуценты и консументы.[ …]

Достижение полной безотходности нереально, поскольку противоречит второму началу термодинамики. Создать абсолютно замкнутый круговорот веществ теоретически возможно, но все равно будут потери энергии в виде тепла. Поэтому термин «безотходная технология» условен, и правильнее использовать термин «малоотходная технология».[ …]

Леса, как известно, рассматриваются как «легкие» Земли -они вырабатывают основную массу кислорода, выполняющего важную роль в обеспечении замкнутого круговорота веществ и энергии в биосфере. С другой стороны, лес является источником топливной и промышленной древесины. Однако этим не исчерпывается роль леса в жизни человечества. Лес является прекрасной визуальной средой, которая в полной мере соответствует нормам зрения. Благотворное воздействие на человека прогулок в лесу объясняется не только хорошим воздухом, но и тем, что здесь автоматия саккад может работать в собственном режиме. По сохранению площади лесов в 1992 г. на конференции в Рио-де-Жанейро был принят специальный документ.[ …]

Экосистемы способны саморегулироваться и сохранять свою устойчивость. Основной принцип сохранения , устойчивости экосистемы — сохранение замкнутости круговорота вещества. Основная причина неустойчивости экосистем — несбалансированность круговорота вещества из-за несогласованности деятельности организмов отдельных групп. Устойчивые экосистемы со сбалансированным круговоротом веществ называют зрелыми.[ …]

Экологическая система (не закрепленная в законодательстве категория наук экологии, но выступающая объектом правового регулирования) — это естественная сфера окружающей среды, обладающая замкнутой системой взаимосвязей с другими экосистемами и способная к длительному существованию при помощи полностью замкнутого круговорота веществ. Под экосистемами понимаются сообщества живых организмов и ареалы их существования (территории, акватории), которые в силу неразрывных причинно-следственных связей образуют единое целое.[ …]

С другой стороны, увеличение антропогенной доли потребления продукции биосферы сопровождается уменьшением в ней абсолютного количества биомассы, способной к фотосинтезу и поддерживающей замкнутость круговорота веществ. Так, общая площадь сельхозугодий, в которых не поддерживается замкнутый круговорот веществ, достигает около 12 % всей площади суши. Вырубка наиболее продуктивных тропических лесов достигает 20 га /мин И, ССЛй СОХра-нится существующая тенденция, через 80-100 лет таких лесов не останется. Растет доля малопродуктивных территорий. Сейчас в мире площадь пустынь антропогенного происхождения составляет около 1 млрд. га. Сахара продолжает распространяться со скоростью 3 га/мин. Под различные строения (дороги, города, аэродромы и др.) в мире отчуждается 11-13 га/мин. Все это приводит к уменьшению абсолютного количества продуктивной растительной биомассы, обеспечивающей синтезирующую ветвь круговорота веществ, и снижает компенсаторные возможности биосферы.[ …]

Совпадение мощности потоков синтеза и разложения достигается оптимизацией состава организмов сообщества в процессе эволюционного развития при одновременной стабилизации окружающей среды локальной экосистемы. Замкнутый круговорот веществ в экосистеме возможен лишь при консервативном состоянии окружающей среды. Такое состояние окружающей среды достигается постоянством мощности внешней энергии и потока биогенных элементов, доступных для фотосинтеза.[ …]

За миллиарды лет эволюции природа выработала наиболее эффективные способы восстановления действия принципа Ле Шателье в кратчайшие сроки. Решающую роль в этом процессе шрают девственные территории с неискаженной биотой, характеризующиеся полной замкнутостью круговорота веществ и высокой продуктивностью. Поэтому для сокращения антропогенного возмущения и восстановления дейс твия принципа Ле Шателье в биосфере необходимо уже сейчас прекратить расширение хозяйственной деятельности в глобальных масштабах и прекратить освоение все еще не искаженных цивилизацией естественных участков биосферы, которые должны стать реальными источниками восстановления биосферы. Наиболее продуктивными сообществами континентов являются леса и болота, среди которых максимальную продуктивность имеют тропические сооощсства. Продуктивность этих сообществ в 4 раза превосходит продуктивность соответствующих сообществ умеренных зон. Поэтому, с точки зрения эффективности компенсации возмущений внешней среды, в соответствии с принципом Ле Шателье, единица площади девственных тропических лесов и болот эквивалентна четырем единицам площади, занятой лесами и болотами в умеренной зоне. Вторичный лес, вырастающий на вырубках, обладает примерно в тысячу раз худшей замкнутостью круговорота веществ и способностью компенсации возмущений внешней среды, че!М девственные леса и болота. Только примерно через 300 лет после вырубки процесс восстановления заканчивается и лес переходит в первоначальное невозмущенное состояние. Периодические вырубки леса, происходящие сейчас в среднем через 50 лет по мере образования экономически пригодной для вырубки древесины, обрывают процесс восстановления первичного леса с замкнутым круговоротом веществ и способностью компенсации возмущений внешней соеды.[ …]

В отличие от плотности численности неподвижных организмов, регулирующейся наличием доступной пищи в экосистеме, плотность численности популяции всех крупных передвигающихся животных в естественных сообществах определяется не доступностью пищи, а требованием устойчивой замкнутости круговорота веществ в сообществе.[ …]

Цеолитовые установки удаления С02, выделяемого в пространство космонавтами, перспективны для полетов средней продолжительности, когда десорбция поглощенного С02 может производиться непосредственно в вакуум космического пространства. Для длительных полетов создают системы с замкнутым круговоротом веществ в герметической кабине — использованием всех отходов жизнедеятельности человека, В этих условиях С02 является источником получения кислорода.[ …]

Загрязнения, от которых последовательно освобождается вода, аккумулируются в виде сгущенных суспензий (осадков сточных вод) и также подвергаются обработке, цель которой обезвредить осадки в санитарном и эпидемиологическом отношении. После обработки осадки могут применяться в сельском хозяйстве в качестве удобрений или утилизироваться какими-либо иными способами. Наиболее целесообразным следует считать использование обезвреженных осадков в сельском хозяйстве; этим обеспечивается замкнутый круговорот веществ в природе и поддерживается общее равновесие в биосфере.[ …]

Однонаправленность потока энергии формирует в экосистемах относительно замкнутый круговорот веществ. Закономерности распространения информации также связаны с потоком энергии и перемещением вещества, но они пока еще мало изучены. Видимо, здесь большую роль играют горизонтальные связи между экосистемами, хотя информационные сети явно гуще и лучше налажены в пределах образований каждого уровня их иерархии. Пока еще поле обобщений в области экоинформатики почти не возделано. Тут непочатый край работы для специалистов.[ …]

Эволюционное изменение биосферы происходит чрезвычайно медленно. Заметное изменение видового состава биосферы, т.е. переход биоты и окружающей ее среды из одного устойчивого состояния в другое, происходит на протяжении миллионов лет. В течение сотен и тысяч лет перехода биоты в новое устойчивое состояние (развитие биосферы) произойти не может. Направление эволюции всегда определяется ростом конкурентоспособности и вытеснением предшествующих менее конкурентоспособных форм жизни. Закрепиться в биосфере могут лишь виды, которые не приводят к уменьшению конкурентоспособности сообществ, т.е. уменьшению степени замкнутости круговорота вещества.[ …]

Наиболее общей закономерностью, видимо, следует признать сформулированное А. Уоллесом в 1859 г. правило увеличения видового разнообразия по мере продвижения с севера на юг, или правило Уоллеса. Оно касается как видов, так и составляемых ими сообществ: в тропиках значительно больше абсолютное число видов, чем на Севере, и в составе южных сообществ их также намного больше. Причины возникновения такой разницы многообразны. Их можно разделить на две группы — эволюционно-гео-исторические и географо-экологические. Северные ценозы исторически моложе и находятся в условиях меньшего поступления энергии от Солнца. Однако едва ли можно считать, что со временем, скажем, биоценозы тундры станут богаче видами. Если обратить внимание на степень замкнутости круговорота веществ в тропиках и в северных районах, то нетрудно заметить, что и там, и там практически не образуется накоплений органического вещества — гумуса почв. В них существует столько видов, сколько необходимо для максимальной утилизации приходящей энергии и обеспечения круговорота веществ в рамках энергетического потока. В связи с этим следует к правилу Уоллеса добавить принцип эколого-географического максимума (стабильности числа) видов: число видов в составе географических зон и их экосистем относительно постоянно и регулируется вещественно-энергетическими процессами. Это число всегда естественно стремится к необходимому и достаточному максимуму.[ …]

Необходима смена стереотипа и в отношении к лесу. Расчетная лесосека в России составляет 600 млн. м3 в год. Все время существует стремление увеличить объемы рубок, так как, по некоторым оценкам, Россия испытывает все возрастающий дефицит в древесине, превысивший в 1990 г. 50 млн. м3. Однако одни только потери из-за невыбирания леса в пределах расчетной лесосеки как раз соответствуют дефициту, а если учесть все потери, то они превышают дефицит вдвое или втрое. Большие возможности для снижения потребления древесины дают новые технологии, позволяющие с единицы древесного сырья получать намного больше единиц конечной продукции. Однако дело не только в эффективности использования и снижении потерь древесины. После рубок происходит резкое нарушение круговорота веществ, по мере восстановления естественного растительного покрова к невозмущенному состоянию леса требуется примерно 300 лет. Однако повторные рубки производятся через 50 лет после образования спелой древесины, что прерывает процесс восстановления первичного леса с замкнутым круговоротом веществ. Поэтому было бы разумным время между вырубками увеличить в шесть раз. Следует скептически относиться к мифу о лесных богатствах Сибири, где темпы прироста леса в несколько раз меньше, чем на европейской территории России из-за очень низкой биологической продуктивности.[ …]

Фактором, ограничивающим предельную метаболическую мощность биосферы, является внешняя энергия — энергия радиации Солнца, на значение которой биота Земли не может оказать воздействия и должна приспосабливаться. Какая доля от внешней энергии будет составлять метаболическую мощность биосферы, определяется её биотой. В соответствии с законом максимизации энергии биота Земли стремится достигнуть максимально возможной метаболической мощности при постоянном значении внешней энергии, доведя до возможного максимума валовую продукцию биосферы. Достигается это за счет оптимизации состава продуцентов -растительного царства биоты. При определенной, постоянной в целом для биосферы, доступности биогенов и воды, валовая продукция биоты составляет постоянную величину. Постоянство продукции биоты Земли во времени может быть обеспечено только при постоянстве количества биогенов в окружающей среде. При отсутствии мощных потоков биогенов извне такое постоянство количества биогенов в биосфере может поддерживаться только при постоянной их регенерации и замкнутости круговорота вещества в биосфере. Такая регенерация биогенов осуществляется в результате разложения образующихся органических продуктов фотосинтеза в процессе дыхания всех организмов биосферы.[ …]

ru-ecology.info

Круговорот веществ в природе: все, что нужно знать

Со времени образования Земли на планете происходят процессы перехода химических соединений и элементов из одного состояния в другое. Это круговорот веществ в природе. Как он происходит и для чего нужен разберём в этой статье.

Быстрая навигация по статье

Они такие разные

Круговорот веществ на самом деле, по сути, является бесконечно повторяющимися циклами. Причём благодаря взаимодействию химических элементов и разнообразию химических соединений они никогда не повторяются в точности. Рассмотрим разные виды циклов, а также то, как замкнутый круговорот веществ влияет на развитие и существование нашей планеты.

Биогеохимический круговорот веществ

Какова роль энергии в круговороте? Первичный источник энергии для круговорота веществ в большинстве случаев — Солнце. Эта энергия вовлекается из космоса.

Круговорот веществ и энергии

Энергия, вырабатываемая организмами, преобразуется в тепло и утрачивается для экосистемы. В отличие от неё движение веществ происходит с помощью саморегулирующихся процессов с участием всех составляющих различных экосистем. Из более 95 элементов, встречающихся в природе, для жизни живых организмов нужны всего 40. В их числе самые важные и необходимые в огромных количествах четыре основных элемента:

1. кислород;
2. водород;
3. углерод;
4. азот.

Откуда же они берутся в необходимом размере? Например, азот забирается из атмосферы с помощью действующих азотфиксирующих бактерий, затем возвращается другими бактериями. Кислород, используемый различными организмами для дыхания, приходит в атмосферу благодаря фотосинтезу. Растения усваивают углекислый газ, вовлекая его в круговорот веществ. В важных процессах также участвуют углерод и водород.

В природе ничего не происходит просто так. Посмотрим на вулканы. Во время их извержения в атмосферу поступают различные газы, в том числе и азот. Это круговорот газообразных веществ.

В деятельности эволюции в биосфере с каждым циклом увеличивается число биологических компонентов. В последнее время немаловажную роль в этих процессах играет человек. Своей деятельностью он усиливает сложившийся тысячелетиями круговорот веществ и поток энергии в экосистеме. Это действует разрушающим образом на биосферу, сложившуюся на настоящий момент.

Раньше, когда на Земле только зарождалась жизнь, в атмосфере было больше углерода, кислорода же почти не было. Поэтому первые живые организмы были анаэробными. С течением длительного промежутка времени накапливался кислород, уменьшался процент углерода. Сейчас количество углекислого газа увеличивается. Этому способствует использование горючих ископаемых и уменьшение «лёгких планеты» — джунглей, лесов. Антропогенный круговорот веществ утрачивает свою замкнутость.

Исследуя, в каких поясах Земли наиболее активны круговороты веществ и энергии, учёные пришли к выводу, что более консервативны в этом плане тропические экосистемы. Изучая влияние человека на эти процессы, нужно говорить не о том, что люди своей деятельностью меняют то, что не должно меняться, а о том, что эта деятельность влияет на скорость изменений.

В описании круговорота веществ иногда выделяют восходящую часть и нисходящую. В процессе круговорота веществ содержащаяся в органических веществах энергия, переходя из одного состояние в другое, постепенно теряется. Это нисходящая часть. Когда вещества уже не могут служить источником энергии, они становятся материалом для новых клеток. Это восходящая часть кругооборота.

Большой и маленький

Есть два основных кругооборота. Большой геологический круговорот веществ начался с момента образования планеты. Цикл в нём может длится тысячи лет. Под воздействием внешних факторов разрушаются горные породы, их мельчайшие частицы остаются на суше, некоторая их доля с водой попадает в Мировой океан, где, в свою очередь, образуются новые напластования. Благодаря геотектоническим процессам, движению и изменению рельефа дна эти напластования опять оказываются на суше и всё начинается сначала. Геологический круговорот веществ обусловлен взаимодействием двух энергий: Земли и Солнца. Он возможен только при присутствии всех составляющих.

Геологический круговорот веществ

Малый круговорот веществ в природе — это всегда часть большого. Он называется биогеохимический круговорот веществ и проявляется только в границах биосферы, присутствуя во всех экосистемах. Во время него питательные вещества, углерод и вода накапливаются в растениях, затем расходуются на рост не только самих растений, но и на жизнедеятельность других организмов. Как правило, это животные, которые съедают растения — консументы. Продукты жизнедеятельности и распада этих животных под действием микроорганизмов опять разлагаются на минеральные компоненты и с помощью растений снова вовлекаются в оборот. В таких циклах участвуют все химические элементы, в первую очередь нужные для построения живых клеток.

Самый подвижный

Вода никогда не стоит на месте. Испаряясь с разных поверхностей, она накапливается в атмосфере для того, что бы выпасть на землю в виде осадков. При этом она постоянно меняет свою форму. Поэтому количество воды не меняется — идёт её постоянное обновление. Это кругооборот воды в природе. Он связывает между собой геологический и биотический круговорот веществ.

Круговорот воды в природе

В биосфере вода, меняя своё состояние, проходит малый и большой кругообороты. Испарение с поверхности океана, конденсация в атмосфере и выпадение в виде осадков обратно в океан — это малый оборот. Когда часть водяного пара воздушными потоками переносится с океана на сушу, то эта вода участвует в большом кругообороте. Какая-то её часть испаряется и остаётся в атмосфере, остальная с ручьями, речками и грунтовыми водами попадает обратно в океан. На этом большой цикл завершается и начинается с начала.

Самый активный

В границах биосферы непрерывно происходит мгновенный обмен кислорода из воздуха с живыми организмами, что служит главным источником жизни. Он очень сложный, вступающий в различные комбинации минеральных и органических веществ. В настоящий момент развития биосферы наступил период, когда количество выделяемого кислорода практически равно поглощаемому количеству. Углерод в круговорот веществ включается благодаря, в том числе, и фотосинтезу. Синтез и его составляющие — основа обновления воздуха в биосфере.

Круговорот кислорода в природе

Необходимый азот

Во время загнивания органических веществ часть находящегося в них азота преобразуется в аммониак, перерабатываемый обитающими в почве растениями обратно в азотную кислоту. Она вступает в микрореакцию с заключающимися в земле организмами и преобразуется в нитраты. Это — доступная для растений форма. Так образуется малый кругооборот азота.

Круговорот азота

Однако некоторое количество азота при гниении выделяется в атмосферу и образует свободный азот. Кроме этого такая форма появляется вследствие горения органических веществ, сжигания угля, дров.

Не дают нарушиться природному балансу азотобактерии. Некоторые из них живут на корнях растений семейства бобовых, образуя небольшие клубни. Выделяя из воздуха атмосферный азот, они преобразуют его в азотные соединения, которые переходят в растения. Позже растения трансформируют их в белки, жиры, углеводы и другие вещества. Так происходит кругооборот азота.

Используя растения, не давая им пройти стадию гниения, люди создают дефицит азота. Чтобы избежать этого человек научился вносить в почву азотные удобрения, тем самым возмещая природе утраченный баланс.

Незаменимая сера

Её значение в круговороте неоценимо. Сера служит источником энергии для серобактерий, без которых невозможна очистка вод. В природе эти бактерии широко распространены. Это важный компонент строительства многих видов белков. Круговорот веществ в земной коре также не обходится без серы. Вкладом серы в большой круговорот веществ являются питающиеся ею микроорганизмы, преобразующие аминокислоты. Основными антропогенными поставщиками серы в большой круговорот веществ выступают разлагающиеся растения и животные организмы. Они выделяют серный газ. Тем самым совершается кругооборот серы.

Кругооборот серы

Биосфера

Все представители живой природы, в том числе и человек, образуют биомассу. Она постоянно меняется, участвуя в процессах, происходящих в окружающей среде.

Растения называют продуцентами, животных — консументами. Простейшие и другие микроорганизмы, разлагающие органику в неорганику, называются редуценты. Их ещё называют разрушителями.

Процесс разлагания — это деструкция органического вещества.

Разберём, какую роль играют в круговороте веществ представители разных групп и какова роль продуцентов:

• сине-зелёные бактерии и растения преобразуют солнечный свет в энергию химических связей. Таким образом происходит рождение органического вещества из неорганических элементов;
• всеядные существа, способные питаться растениями. К ним относится и человек. Они потребляют растения (органику), перерабатывая внутри себя, на выходе давая неорганику;
• плотоядные животные поедают растительноядных, органика также попадает в них, но не растениями, а в другой форме;
• высшие хищники, способные питаться плотоядными животными. Это последнее перемещение органики внутри живых организмов;
• простейшие, грибки и микроорганизмы, разлагающие останки живых существ. В ходе этого процесса они перерабатывают органику в неорганический вид — соли, воду, минералы и углекислый газ;
• все эти элементы снова используются растениями.

В круговороте веществ наибольшую роль играют микроорганизмы, разрушителей считают начальным звеном явления.

Как видно из этой схемы, консументы в процессе круговорота веществ в биосфере используют пищевые связи, важный компонент цепочки. Однако всё начинается с растений и заканчивается ими же.

Разнообразие растений в природе

Помимо замкнутого существует и и незамкнутый круговорот веществ.

Экосистемы

Кратко, экосистемы — это природные комплексы, образованные средой обитания и совокупностью организмов (биоценозов), живущих в ней. Они являются компонентом, обеспечивающим круговорот веществ в биосфере. Их изучением занимается наука, получившая название экология.

В этой сфере работают люди разных профессий. В настоящее время глобальный круговорот веществ нарушается действиями человека, за счёт разрушающей деятельности антропогенного воздействия.

Экосистемы в процессе своего развития проходят множество биохимических циклов. Причём, если цикл не замкнутый, то одна экосистема со временем может преобразоваться в другую. На эту ситуацию влияет кругооборот веществ в биоценозе.

Рассмотрим, как основан круговорот веществ и превращение энергии в экосистемах различного вида.

Луг

Различная растительность: трава, цветы, растения небольшого размера являются продуцентами. Летающие и ползающие насекомые питаются травой, пыльцой. Этими насекомыми питаются птицы. После их смерти останками занимаются редуценты, и продукты деятельности последних становятся составляющими элементами новых продуцентов, растений. Получается, консументы в экосистеме луга участвуют в круговороте веществ и превращениях органики в неорганическое вещество.

Озеро

Каждое озеро имеет свою экосистему. Продуцентом тут выступает планктон и ряска, которые помимо функции переработки органики наполняют воду кислородом. Консументов или потребителей очень много. Это рыбы, питающиеся растениями, ракообразные, головастики и личинки. За ними идут хищные рыбы и водоплавающие птицы. Рано или поздно часть из них оказываются на дне в виде останков и тут за них берутся мелкие беспозвоночные и бактерии, редуценты. Так как консументов в озерах значительно больше редуцентов, они не могут переработать все останки, оказывающиеся на дне. Получается незамкнутый круговорот веществ и поток энергии в экосистеме. Если кругооборот замкнут не полностью, то условия в экосистеме постепенно меняются. Именно поэтому небольшие озёра со временем превращаются в болота.

Круговорот веществ в экосистеме озера

Круговорот веществ в аквариуме характерен такой же схемой.

Болото

Когда озеро начинает зарастать, у берегов появляется мох — сфагнум. С его появлением начинается круговорот веществ в болоте. Так как сфагнум плавает на поверхности, под ним образуется очень холодный слой воды без кислорода, в котором не могут существовать микроорганизмы. Веточки мха, отмирая, опускаются на дно, образуя торф. Толщина торфяной подушки достигает 5 метров – именно на ней живут обитатели болот. Так как круговорот веществ в болоте также не является замкнутым, через много-много лет болото превращается в лес, чем и объясняется постоянное образование, а затем зарастание болотин. Но пока этого не произошло, болото поддерживает уровень грунтовых вод и является необходимым компонентом в кругообороте веществ в биосфере.

Техногенный круговорот веществ

Отличие техногенного круговорота от биотического в том, что он всегда незамкнутый. Это, скорее, ресурсный цикл. На уровне жизни различных организмов в пределах биосферы это сказывается не лучшим образом. Например, скорость уменьшения объёма воды в таком цикле намного больше, чем в биотическом. То же можно сказать и о других расходуемых в процессе элементах. Эти данные зависят от уровня организации.

Заключение

Солнце — источник энергии, обеспечивающий круговорот веществ. Оно снабжает планету возобновляемой энергией, которая, в свою очередь, постоянно преобразуется. Есть множество циклов, которые изучаются учёными впервые. Даже зная принципы циклов кругооборотов, специалисты приходят к всё новым выводам и открытиям. Складывается впечатление что человек, не знает и десятой доли тех тайн природы, которые скрыты от его взгляда. От того, насколько быстро мы сможем эти тайны разгадать, зависит качество жизни будущих поколений. Главный вывод один: круговорот веществ и превращение энергии в экосистеме является залогом жизни на планете. Жизнь на Земле невозможна без круговорота.

Без круговорота, жизнь на земле невозможна

Из статьи видно, какую роль выполняют круговороты веществ и энергии в географической оболочке и в биосфере. Поэтому, думаем, понятно, что организации живой природы нуждаются в защите человека.

ecobloger.ru

Что такое круговорот веществ? Круговорот веществ в экосистеме. Схема круговорота веществ в природе

С самого начала существования нашей планеты постоянно происходят различные процессы передачи энергии между живыми организмами и окружающей средой. Она преобразуется, переходит в иные формы, связывается и снова рассеивается. То же самое можно сказать и о любом веществе, составляющем основу жизни. Каждое из них проходит множество инстанций, претерпевает многократные изменения и в итоге возвращается.

Эти процессы дают представление о том, что такое круговорот веществ в природе. Они позволяют проследить движение не только соединений, но и отдельных элементов. Постараемся подробнее разобраться в данном вопросе.

Общее понятие о круговороте веществ

Что такое круговорот веществ? Это циклические переходы из одной формы в другую, сопровождающиеся частичной потерей или рассеиванием, но имеющие постоянный, устойчивый характер. То есть любое вещество или элемент совершает ряд переходов по ступеням, при этом преобразуясь и изменяясь, но в итоге все равно возвращается в начальную форму.

Естественно, что с течением времени могут быть частичные потери в количестве рассматриваемого соединения или элемента. Однако общая схема постоянна и сохраняется уже многие тысячелетия.

Что такое круговорот веществ, можно рассмотреть на примере. Самый простой из них — это преобразования органических веществ. Изначально из них состоят все многоклеточные живые существа. После завершения их жизненного цикла тела их разлагаются специальными организмами, и органические соединения преобразуются в неорганические. После эти соединения поглощаются другими существами и внутри их тела снова восстанавливаются до органической формы. Далее процесс повторяется и циклически продолжается все время.

Схема круговорота веществ в природе дает понять, что ничто не возникает ниоткуда и не исчезает в никуда. У всего есть свое начало, конец и переходные формы. Это основные правила жизни. Им же подчиняется энергия. Рассмотрим примеры преобразования, которые происходят в экосистемах, живых существах. А также разберемся, что такое круговорот веществ, основанный на одном определенном элементе.

Живое вещество в природе

Самое главное вещество биосферы — живое. Что это такое? Это каждый представитель живой природы. Все вместе они формируют биомассу. Она, естественно, претерпевает изменения, является участником всех процессов, происходящих в окружающей среде.

Круговорот живого вещества можно проиллюстрировать примером следующего рода.

1. Первые создания, которые непосредственно улавливают энергию солнечного света и преобразуют ее в энергию химических связей — это растения, сине-зеленые бактерии. Происходит это за счет пигмента хлорофилла в процессе фотосинтеза. Результат — синтез органического вещества из неорганических компонентов. Так сформировалось первое звено среди живого вещества биосферы.
2. Далее идут животные, которые способны непосредственно питаться растениями. А также всеядные существа, к которым относится и человек в том числе. Они потребляют первое звено и преобразуют органическое вещество внутри себя в другую форму — неорганику.
3. Растительноядные существа подвергаются поеданию со стороны плотоядных животных. Так вещества переходят уже в иные организмы.
4. Далее идут те организмы, которые способны питаться плотоядными формами. Высшие хищники. Они — заключительное звено циркуляции органики. После их отмирания в ход вступают следующие организмы.
5. Детритофаги — микроорганизмы, грибки, простейшие, которые разлагают мертвые останки живых существ и переводят все вещества в неорганическую форму.
6. Эти соединения (углекислый газ, вода, минеральные соли) используются снова растениями в процессе создания органических соединений.

Таким образом, приведенная схема круговорота веществ в природе отражает преобразования живой составляющей биосферы. Все начинается с растений и заканчивается ими же. Полный циклический процесс, который имеет массу ответвлений и сложных завитков.

Круговорот веществ в экосистеме

Любая экосистема — это целое сообщество различных организмов, объединенных между собой сложными взаимоотношениями в пищевом плане, а также находящихся под влиянием сходных условий окружающей среды.

Круговорот веществ в экосистеме подчиняется определенным экологическим законам. Так, обязательно строгое соподчинение по цепям питания. Обмен энергией, веществами, циркуляция многих элементов — все это происходит между особями внутри данной экологической группы.

При этом все они делятся на несколько групп:

• продуценты;
• консументы первого порядка;
• консументы второго порядка;
• консументы третьего порядка;
• всеядные организмы;
• редуценты или детритофаги.

Схема круговорота веществ может выглядеть примерно так:

• растение (продуцент) дает органическое вещество;
• растительноядное животное (консумент первого порядка) преобразует его в неорганическое и другую органику;
• плотоядное животное (консумент второго порядка) преобразует в другую органику;
• высший хищник (консумент третьего порядка) опять частично рассеивает ее в виде тепла, а частично концентрирует в форме внутренних органических веществ;
• микроорганизмы, например бактерии, грибки и прочие (редуценты или детритофаги), разлагают мертвые останки животных и формируют массу неорганических соединений;
• растения поглощают неорганику и снова создают в процессе фотосинтеза ряд важных органических соединений, то есть продуцируют.

Вещества экосистемы

Очевидно, что в одной экосистеме в тесном взаимодействии находится два основных типа вещества: органические и неорганические. Из органики это:

• белки;
• жиры;
• углеводы.

Неорганические соединения следующие:

• вода;
• углекислый газ;
• минеральные соли;
• ряд важных макроэлементов.

Очень важным условием для нормального функционирования любой экосистемы является постоянный приток солнечной энергии. Ведь растения могут осуществлять фотосинтез только при этом условии. Кроме того, энергия, которая заключается в химических связях соединений, рассеивается в виде тепла в достаточно больших количествах. Поэтому вещества не могут циркулировать в неизменном состоянии без потерь.

Схема круговорота веществ на лугу

Луг — это особенное природное сообщество. Ведь он имеет некоторые отличия от всех других, например от лесного. В чем заключаются эти отличия?

1. На лугу преобладает только травяная растительность, состоящая из многолетних и однолетних невысоких трав. При этом они между собой отличаются. Более светолюбивые обладают высоким ростом, а те, что могут жить в тени, низким.
2. В пределах данного сообщества нет крупных представителей животного мира. Это связано с тем, что им просто негде будет прятаться, ведь деревьев нет.
3. Периодически во время сильных дождей все пространство луга заливается водой. Отсюда и другое их название — заливные или наливные. В таких условиях могут существовать далеко не все живые существа.

Если же говорить о сходствах лугового и лесного, к примеру, сообщества, то следует выделить главную черту: на обеих территориях обитают представители растений, насекомых, грызунов, птиц, пресмыкающихся, земноводных и млекопитающих.

Схема круговорота веществ на лугу может иметь следующий вид:

• минеральные вещества и вода, которые потребляет непосредственно из земли растение;
• насекомые, которые опыляют цветки и позволяют им размножаться, при этом питаясь нектаром, то есть производимым растением органическим веществом;
• птицы и млекопитающие, поедающие насекомых и растения, то есть употребляющие органическое вещество;
• микроорганизмы, которые разлагают мертвые остатки растений и животных и высвобождают неорганические вещества (минеральные соли, воду, углекислый газ).

Пример лугового круговорота

Важное значение имеют все звенья, обозначенные в примере. Круговорот веществ на лугу — необходимое условие для существования данного сообщества. Почва способна обогащаться полезными веществами и элементами только благодаря деятельности ее обитателей — микроорганизмов-детритофагов, червей, мокриц и прочих существ. Без этого условия растениям будет недоставать неорганики для фотосинтеза и роста, а значит, будет в дефиците и органическое вещество, которое они производят. Такое, как крахмал, целлюлоза, белок и прочие. Это приведет к сокращению численности животных и птиц, а значит, и органического вещества в целом. Пострадают в итоге и детритофаги, так цикл нарушится.

Круговорот веществ на лугу можно проиллюстрировать и более конкретным примером. Попробуем составить такую схему.

• Минеральные соли, вода, углекислый газ, кислород потребляет ромашка аптечная.
• Пчела медоносная опыляет обозначенное растение и поедает его пыльцу, то есть углеводы и белки.
• Пчелоед и осоед склевывают пчелу медоносную и потребляют органическое вещество ее тела (хитин, белок, углеводы).
• Луговая полевка и другие мелкие грызуны и более крупные виды поедают органическую составляющую растений и насекомых.
• Пустельга (птица) поедает грызунов и потребляет питательные вещества.
• После смерти все животные и насекомые попадают на землю, где их тело подвергается разложению на составляющие соединения деятельностью микроорганизмов, червей, мокриц и других детритофагов.
• В результате почва снова насыщается неорганическими солями, водой и прочими соединениями, которые поглощают корни растений.

Цепи и сети питания

Круговорот веществ и энергии, как уже стало понятно, тесно связан с таким экологическим понятием, как цепь или сеть питания. Ведь любое вещество — это материал, продукт, который служит строительным материалом для формирования структурных частей клеток, тканей и органов.

Каждая цепь питания неотвратимо влечет за собой и циклические преобразования веществ. А любые процессы синтеза и распада требуют затраты или высвобождения энергии. Следовательно, она также вовлекается в единый круговорот в природе.

Почему существуют понятия «цепь» и «сеть питания»? Все дело в том, что взаимоотношения между организмами в пределах одной экологической группы часто намного сложнее, чем просто обычная рядовая цепь. Ведь один и тот же представитель животного мира может быть и травоядным, и хищником. Существуют всеядные организмы. Кроме того, для многих создается конкурентная среда за добычу и пропитание, что также накладывает свой отпечаток на общий план взаимоотношений внутри биогеоценоза.

Вот в этих случаях цепи тесно переплетаются между собой и формируются так называемые сети питания. Особенно хорошо это заметно в многонаселенных обитателями местах: лесных, озерных сообществах, тропических лесах и прочих.

Все цепи питания можно условно разделить на два вида:

• выедания, или пастбищные;
• разложения, или детритные.

Основное различие между ними в том, что в первом случае все начинается с живого организма — растения. Во втором же — с мертвых остатков, экскрементов и прочих отложений, которые перерабатываются микроорганизмами, червями и так далее.

Изменения энергии

Энергия, как и вещества, претерпевает ряд изменений в ходе процессов в экосистемах. Вся она делится на два основных вида:

• солнечного света;
• химических связей.

В ходе построения цепей питания энергия как раз и переходит из одной формы в другую. При этом происходят частичные ее потери. Ведь она расходуется на жизненные процессы каждого существа, рассеивается в виде тепла. Именно поэтому важно, чтобы солнечная энергия как первоисточник постоянно пополняла запасы любого сообщества.

Непосредственно в форме света от Солнца ее могут потреблять только такие организмы, как:

• растения;
• бактерии;
• фотосинтезирующие одноклеточные.

После них вся энергия переходит в следующую форму — химические связи соединений. В данной форме ее потребляют гетеротрофные представители биосферы.

Круговорот воды

Мы уже обозначили, что самый важный и исторически сложившийся жизненный процесс — это круговорот веществ в природе. Вода является тем неорганическим соединением, значение которого особенно важно и масштабно. Поэтому то, как происходит ее циркуляция, рассмотрим в общих чертах.

1. Огромное количество воды сосредоточено на поверхности нашей планеты в водоемах разного рода. Это моря и океаны, болота, реки, озера, ручьи, искусственные сооружения. С их поверхности происходит постоянное испарение влаги, то есть вода в виде пара переходит в слои атмосферы.
2. Почва, как ее наружная, так и внутренняя часть, также содержит много влаги. Это подземные или грунтовые воды. С поверхности пар поступает в атмосферу, с внутренних слоев стекает в водоемы, а оттуда испаряется.
3. Конденсируясь в атмосфере, вода постепенно достигает максимума и начинает возвращаться на землю в виде осадков. Зимой это снег, летом — дождь.
4. Растения принимают активное участие в поглощении и транспирации воды, так как проносят через себя огромное ее количество.

Таким образом, круговорот воды и круговорот веществ в природе обеспечивают нормальное состояние любой экосистемы, а значит, и организмов.

Изучение круговорота веществ в начальной школе

Чтобы дети имели представление о том, какие циклические изменения происходят в природе, рассказывать им об этом следует еще с начальных ступеней обучения. Ребята должны иметь знания о том, что такое круговорот веществ. 3 класс — вполне подходящее для этого время. В этот период дети достаточно взрослые, чтобы полностью осознать и усвоить информацию подобного рода.

Во многих образовательных программах по окружающему миру представлена хорошая схема «Круговорот веществ. 3 класс». Она отражает основные типы преобразований воды, вещества, пищевые цепи, которые характерны для каждой экосистемы.

Примерная схема круговорота веществ для младших школьников может иметь вид: вода и минеральные вещества в растениях — органическое вещество в животных — вода и минеральные соли после отмирания растений и животных.

Каждый этап следует пояснить примерами и подробным описанием для формирования четкого представления о происходящих природных процессах.

fb.ru

Экосистема — совместное «хозяйство». Круговорот веществ



• Чего не учёл Антошка? Можно ли поселить нужные для человека организмы где угодно?

Антошка не учел, что каждый организм чувствует себя как дома далеко не везде (нельзя поселить где угодно). Полезными или вредными организмы бывают лишь для человека. В природе все живые организмы очень важны.

ВСПОМИНАЕМ ТО, ЧТО ЗНАЕМ

• Что такое круговорот веществ? Почему он так важен? (3-й класс)

Цепочка превращений, которая начинается и заканчивается одним и тем же веществом, называется круговоротом веществ.

Если бы не было круговорота веществ, тогда бы запас любого элемента на Земле быстро иссяк, и жизнь прекратилась.

• Какова роль производителей, потребителей и разрушителей в круговороте веществ в природе? (3-й класс)

Благодаря живым организмам превращения веществ идёт бесконечно по замкнутому кругу. Производители снабжают обитателей Земли пищей и кислородом. Потребители возвращают растениям углекислый газ. Разрушители снова превращают умершие организмы в вещества, необходимые и доступные растениям. Так поддерживается жизнь на Земли, так поддерживается порядок.

• Что такое экосистема? (3-й класс)

Каждый живой организм в природе встречается только там, где находит все условия для жизни: тепло, свет, защиту от врагов, пищу и воду. Это его место обитания.

Растения и животные не только приспосабливаются к месту обитания, но и к друг другу. Они не могут существовать друг без друга. Таким образом, образуются природные сообщества. СОО — вместе и ОБЩЕСТВО. Примерами сообществ могут служить лес, пустыня и даже старый пень, в котором живут свои жители.

Все природные сообщества, то есть совместно обитающие организмы и участок земли, где они чувствуют себя как дома, вместе образуют экологическую систему, или просто экосистему.

РЕШАЕМ ПРОБЛЕМУ, ОТКРЫВАЕМ НОВЫЕ ЗНАНИЯ

• Рассмотрите рисунок 2.1. Объясните друг другу, где обитают растения, грибы и животные. Каковы их «профессии» в экосистеме?

Береза и шляпочный гриб обитают в экосистеме березового леса. Стрекоза, карась – озера. Мох- сфагнум – болота. Злаки – луга. Водоросли – озера и болота.

Береза, злаки, водоросли, мох- сфагнум (производители) снабжают обитателей экосистем пищей и кислородом. Потребители (стрекоза, карась) возвращают растениям углекислый газ. Разрушители превращают умершие организмы в вещества, необходимые и доступные растениям (гриб).

Из чего состоит экосистема?

• Найди в тексте и на рисунке 2.2 ответ на вопрос рубрики.

Экосистема — это единство неживой природы и живых организмов разных «профессий».

Какой главный процесс идёт в экосистеме и связывает всех её обитателей?

• Найди в тексте и на рисунках 2.3 и 2.4 ответ на вопрос рубрики.

В экосистеме происходит круговорот веществ, в результате которого все произведённые вещества используются её обитателями. Минеральные вещества поступают к растениям, от них — к животным, от них — к грибам и микроорганизмам и затем возвращаются в почву, где снова становятся доступными для растений. Следовательно, одни и те же вещества используются разными организмами неоднократно. Они передаются по кругу, но не пропадают, а только видоизменяются, входя в состав тел разных организмов.

• Объясни, как связаны между собой растения, животные, грибы и микроорганизмы. Приведи примеры цепей питания.

Обитатели экосистемы связаны цепями питания (цепочки из поедающих друг друга живых организмов). Все созданные производителями органические вещества служат пищей лесным растительноядным потребителям, а те, в свою очередь, хищникам. Рано или поздно любой обитатель леса погибает и его перерабатывают разрушители. При этом в результате их обмена веществ высвобождаются минеральные вещества, которые используют растения.

Примеры цепей питания:

Дуб – лесная мышь – куница – бактерии;

Ель – жук-усач – дятел – ястреб – сыроежка – бактерии.

• Рассмотри рисунок 2.4. Ответь на вопросы и объясни, как обмен веществ организмов разных «профессий» соединяется в единый круговорот веществ в экосистеме. Обрати внимание, что широкие стрелки показывают процессы обмена веществ, а тонкие — связи между производителями, потребителями и разрушителями.

Часть созданных производителями органических веществ служит пищей растительноядным потребителям, а те, в свою очередь, хищникам. После гибели организма его перерабатывают разрушители. Продукты обмена, которые выделяют организмы на любом этапе цепи питания, разрушители тоже превращают в вещества, необходимые и доступные растениям.

1. Какие газы поглощают и выделяют растения-производители в результате фотосинтеза?

В ходе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород.

2. Какими веществами питаются животные-потребители?

Животные-потребители питаются готовыми органическими веществами, которые создали растения.

3. Какие вещества поглощают и выделяют разрушители?

Разрушители поглощают органические вещества, а выделяют минеральные.

В ходе дыхания разрушители поглощают кислород и выделяют углекислый газ.

4. На схеме корова выделяет продукты обмена, содержащие органические вещества. Какие вещества достанутся разрушителям после гибели коровы?

После гибели коровы разрушители будут использовать органические вещества ее тела.

5. Как связаны между собой производители и разрушители, потребители и производители?

Созданные производителями органические вещества по цепям питания доходят в итоге до разрушителей. Разрушители также используют кислород, которые выделяют растения в ходе фотосинтеза.

После гибели потребителя его перерабатывают разрушители.

Что такое экосистема?

• Сравни определение, которое ты вспомнил в начале урока, с определением из учебника.

Экосистема — это единство неживой природы и живых организмов разных «профессий».

ПРИМЕНЯЕМ НОВЫЕ ЗНАНИЯ

1. Что такое экосистема и из чего она состоит?

Экосистема — это единство неживой природы и живых организмов разных «профессий».

2. Как ты считаешь, можно ли оставить в экосистемах только полезные для человека виды растений и животных?

Полезными или вредными организмы бывают лишь для человека. В природе все живые организмы очень важны, т.к. выполняют определенную роль. Уничтожение отдельных компонентов экосистемы может привести к ее полному разрушению.

3. Чем принципиально отличаются производители от потребителей и разрушителей?

Производители сами создают органические вещества, а не потребляют их в готовом виде как потребители и разрушители.

4. Что произойдёт в экосистеме, если круговорот веществ нарушится? Приведи примеры нарушенных экосистем.

Если круговорот веществ в экосистеме нарушится, то на ее месте начнет формироваться другая экосистема.

Например, если озеро бессточное, то круговорот веществ замкнут не полностью. Разрушители не справляются со своей работой. Поэтому оно зарастает и превращается в болото.

Болото со временем может стать лугом. Разрушителям трудно жить в сырой болотной почве. Мох-сфагнум убивает микроорганизмы. Поэтому отмершие остатки не разрушаются, а превращаются в торф. Из-за накопления торфа болото становится суше и начинает зарастать травой. Круговорот веществ в болоте также не замкнут.

5. Пусть один из вас предлагает пути улучшения природных экосистем, а другой отстаивает точку зрения о том, что в природе ничего нельзя изменять.

resheba.me

Круговорот — вещество — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Круговорот — вещество

Cтраница 3

В процессе круговорота вещества происходит непрерывный синтез из простых неорганических соединений живого органического вещества и одновременное разрушение последнего в простейшие неорганические соединения. Эти два параллельно протекающие процесса обеспечивают обмен веществ между биотическим и абиотическим компонентами экосистемы и поддерживают постоянство ресурсов питательных веществ в окружающей среде при практическом отсутствии поступления их из внешней среды. Именно замкнутый круговорот вещества является основным стержнем механизма биологической регуляции качества окружающей среды.  [31]

В основе круговорота веществ лежит наличие в биосфере двух основных типов питания: аутотрофного и гетеротрофного.  [32]

Что называется круговоротом веществ. В чем проявляется воздействие человека на циклы этих элементов.  [33]

Он писал: Круговорот вещества между сушей и морем определяется в главной своей весовой части двумя основными физико-географическими про-дессами: главная масса химических элементов вносится в гидросферу из литосферы деятельностью рек, и главная масса возвращается из гидросферы в литосферу путем более или менее сложных выделений вещества из водных, растворов.  [34]

Биогеохимический цикл, круговорот веществ в природе — обмен веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий цикличный характер.  [35]

Геологический круговорот — круговорот веществ, движущей силой которого являются экзогенные и эндогенные геологические процессы.  [36]

Экосистема может обеспечить круговорот веществ только в том случае, если включает четыре необходимые для этого части: 1) запасы биогенных элементов; 2) продуценты; 3) консументы; 4) редуценты.  [38]

Таким образом, круговорот вещества представляет собой эволюционно сформировавшийся природный механизм утилизации отходов жизнедеятельности и превращения их в необходимые для организмов простейшие неорганические соединения. Именно благодаря существованию такого механизма, несмотря на ограниченность продолжительности жизни организмов и существованию жизни уже многие миллионы лет, поверхность нашей планеты не покрыта мертвыми остатками растений и животных.  [39]

Различают 2 типа круговорота веществ в природе: большой или геологический круговорот веществ между сушей и океаном; малый или биологический — между почвой и растениями.  [40]

Для сохранения замкнутости круговорота вещества на территории кормления доля потребления биомассы крупными животными не должна превосходить 1 % продукции этой системы. При этом увеличение видового разнообразия обеспечивает возможность существования большего общего количества животных без нарушения требуемой замкнутости круговоротов в экосистеме.  [41]

Количественно степень замкнутости круговорота веществ можно характеризовать величиной разомкнутости, равной разности потоков синтеза и разложения, деленной на поток синтеза.  [42]

Поддержание устойчивой замкнутости круговорота веществ возможно, лишь когда биологический поток синтеза или разложения органических веществ намного превосходит внешний поток питательных веществ в биосферу. В противном случае часть биоты, живущая за счет внешних потоков, вытесняет ту часть биоты, которая обеспечивает замкнутость круговорота веществ. Это объясняется тем, что замыкание круговорота веществ требует дополнительных затрат энергии и активности биоты, поэтому в создавшейся ситуации организмы, обеспечивающие замкнутость, окажутся неконкурентоспособными и прекратят существование. Поэтому биологический поток синтеза и разложения биоты должен превосходить внешние потоки питательных веществ на столько, чтобы биота, функционирующая на основе замкнутого круговорота веществ, могла стать более конкурентоспособной, чем биота, живущая за счет внешних потоков. Именно такая ситуация осуществляется в ненарушенных естественных экосистемах.  [43]

Самоочищение связано с круговоротом веществ в водоеме. Напряженность, направленность и полнота самоочищения регулируются биотическим круговоротом, который в свою очередь определяется лимнологическим типом водоема, географическими особенностями его расположения, влиянием геофизических и антропогенных воздействий. Изучение механизма самоочищения позволит выявить его составляющие, поддающиеся в настоящее время регулированию с помощью инженерных решений.  [44]

Что понимают под круговоротом веществ. Какие круговороты веществ выделяют.  [45]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — это… Что такое КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ?



КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ

КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ в природе, относительно повторяющиеся взаимосвязанные физические, химические и биологические процессы превращения и перемещения вещества в природе. До создания В. И. Вернадским биогеохимии и учения о биосфере в науке бытовало представление о замкнутых круговоротах вещества и энергии, обеспечивающих «равновесие в природе». В дальнейшем была доказана разомкнутость круговоротов отд. химич. элементов и соединений и отсутствие «круговоротов энергии» (правильнее говорить о направленных потоках энергии, её трансформации, концентрировании и рассеивании в биосфере). (см. БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ).

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

круговоро́т веще́ств и превращение энергии, многократно («бесконечно») повторяющийся процесс совместного, взаимосвязанного превращения и перемещения веществ в природе, носящий более или менее циклический (круговой) характер. Вещества, участвующие в круговороте, циркулируют между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами, являющимися основным звеном круговорота.
Круговорот веществ происходит в биогеоценозе со времени зарождения на Земле жизни и является непременным условием её существования. Он осуществляется на всех уровнях – от молекулярного до биосферного. Складывается из отдельных процессов круговорота неорганических (вода, углерод, азот, сера, фосфор и др.) и органических (углеводы, белки и др.) веществ. В процессе круговорота происходит потеря веществ и их видоизменение.

Все циклы круговорота веществ неразрывно связаны с превращением энергии: потенциальная энергия химиче-ских связей сложных органических молекул переходит в другие виды энергии, используемые на синтез новых соединений. Однонаправленный её поток проходит через все звенья пищевой цепи – от биомассы растений (продуценты) к животным (консументы), микроорганизмам и некоторым беспозвоночным (редуценты). На каждой ступени этого пути энергия частично теряется, а затем происходит её окончательный вынос в околоземное и космическое пространство, прежде всего через процессы дыхания и теплоотдачи (см. схему при ст. Пищевая цепь).

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

.

• КРУГЛОЯЗЫЧНЫЕ
• КРУЖЕВНИЦЫ

Смотреть что такое «КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ» в других словарях:

• КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ. Вещество зем ! ной коры находится в. непрерывном движе I нии, вызванном разнообразными причинами, | связанными с физ. хим. свойствами вещества, | планетными, геологическими, географиче | скими и биол. условиями земли. Это… …   Большая медицинская энциклопедия

• КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — закономерный процесс многократного участия веществ (абиогенных и биогенных) в явлениях, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех их частях, которые входят в биосферу планеты. Вещество, вовлеченное в круговорот, не только …   Экологический словарь

• КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорота воды, газов, химических элементов), которые не… …   Современная энциклопедия

• Круговорот веществ — на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорота воды, газов, химических элементов), которые не… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

• круговорот веществ — Многократно повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ в природе, имеющие разный масштаб и циклический характер …   Словарь по географии

• круговорот веществ — на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорот воды, газов, химических элементов), которые не… …   Энциклопедический словарь

• круговорот веществ — medžiagų apytaka statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Cikliškas medžiagų (anglies, azoto, fosforo, vandens) kitimas. atitikmenys: angl. cycle of substances vok. Kreislauf, m rus. круговорот веществ, m …   Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

• круговорот веществ — medžiagų apytaka Žemėje statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Nenutrūkstamas, cikliškai pasikartojantis reiškinys, kai tos pačios medžiagos pereina iš vieno būvio į kitą ir daug kartų dalyvauja Žemėje vykstančiuose procesuose.… …   Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

• Круговорот веществ —         на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее выраженный циклический характер. Эти процессы имеют определённое поступательное движение, т. к. при так называемых циклических… …   Большая советская энциклопедия

• КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения в ва в природе, имеющие более или менее циклич. характер. Общий К. в. складывается из отд. процессов (круговорот воды, газов, хим. элементов), к рые не являются полностью обратимыми, т. к …   Естествознание. Энциклопедический словарь

Книги

• Большая энциклопедия. Земля, Татьяна Шереметьева. Ты наверняка уже знаешь, что Земля круглая, что она вращается вокруг своей оси и что вода занимает большую часть нашей планеты. Но задумывался ли ты когда-нибудь, какэто так всё устроено, что… Подробнее  Купить за 249 руб электронная книга
• Биотический круговорот, М. М. Камшилов. В книге доктора биологических наук профессора М. М. Камшилова освещены основные проблемы биологии: возникновение жизни на Земле, наследственность, изменчивость, эволюция, биоценотические… Подробнее  Купить за 180 руб
• 11 класс. Биология, Н. В. Гаврилова. Данное издание охватывает основные разделы изучения школьной программы по биологии для учащихся 11 классов общеобразовательных учреждений. Учебник является информативным пособием,… Подробнее  Купить за 149 руб аудиокнига

Другие книги по запросу «КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ» >>

dic.academic.ru

Круговорот веществ в природе | Экология

Основных круговоротов веществ в природе два: большой (геологический) и малыйбиогеохимический).

Большой круговорот веществ в природе (геологиче­ский) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глу­бинной энергией Земли и осуществляет перераспределение ве­щества между биосферой и более глубокими горизонтами Зем­ли.

Осадочные горные породы, образованные за счет вывет­ривания магматических пород, в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону высоких температур и дав­лений. Там они переплавляются и образуют магму — источ­ник новых магматических пород. После поднятия этих по­род на земную поверхность и действия процессов выветри­вания вновь происходит трансформация их в новые осадоч­ные породы. Символом круговорота веществ явля­ется спираль, а не круг. Это означает, что новый цикл круговорота не повторяет в точности старый, а вносит что-то но­вое, что со временем приводит к весьма значительным из­менениям.

Большой круговорот — это круговорот воды между су­шей и океаном через атмосферу. Влага, испарившаяся с по­верхности Мирового океана (на что затрачивается почти поло­вина поступающей к поверхности Земли солнечной энергии), переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подзем­ного стока. Круговорот воды происходит и по более простой схеме: испарение влаги с поверхности океана — конденсация водяного пара — выпадение осадков на эту же водную поверх­ность океана.

Подсчитано, что в круговороте воды на Земле ежегодно участвует более 500 тыс. км³ воды.

Круговорот воды в целом играет основную роль в форми­ровании природных условий на нашей планете. С учетом транс-пирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимиче­ском цикле, весь запас воды на Земле распадается и восста­навливается за 2 млн лет

Малый круговорот веществ в биосфере (биогеохими­ческий), в отличие от большого, совершается лишь в преде­лах биосферы. Сущность его в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в пре­вращении органического вещества при разложении вновь в не­органические соединения.

Этот круговорот для жизни биосферы — главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей пла­нете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ.

Главным источником энергии круговорота является сол­нечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энер­ гия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара. Например, на экваторе количество тепла, при­ходящееся на единицу площади, в три раза больше, чем на Архипелаге Шпицберген (80° с.ш). Кроме того, она теряется ^пУтем отражения, поглощается почвой, расходуется на транспирацию воды и т. д. (рис. 6.8) а, как мы уже отмечали, на фотосинтез тратится не более 5% от всей энергии, но чаще всего 2—3%.

В ряде экосистем перенос вещества и энергии осуществ­ляется преимущественно посредством трофических цепей.

Такой круговорот обычно называют биологическим. Он предполагает замкнутый цикл веществ, много­кратно используемый трофической цепью. Безусловно, он может иметь место в водных экосистемах, особенно в планктоне с его интенсивным метаболизмом, но не в наземных экосистемах, за исключением дождевых тропических лесов, где может быть обеспечена передача питательных веществ «от растения к растению», корни которых на поверхности поч­вы.

Однако в масштабах всей биосферы такой круговорот невозможен. Здесь действует биогеохимический круговорот, представляющий собой обмен макро- и микроэлементов и простых неорганических веществ (С0₂, Н₂0) с веществом атмосферы, гидросферы и литосферы. Круговорот отдель­ных веществ В. И. Вернадский назвал биогеохимическими циклами. Суть цикла в следующем: химические элементы, поглощенные организмом, впоследствии его покидают, ухо­дя в абиотическую среду, затем, через какое-то время, сно­ва попадают в живой организм, и т. д. Такие элементы на­зывают биофильными. Этими циклами и круговоротом в це­лом обеспечиваются важнейшие функции живого вещест­ва в биосфере. В. И. Вернадский выделяет пять таких функций:

первая функция — газовая — основные газы атмосферы Зем­ли, азот и кислород, биогенного происхождения, как и все подземные газы — продукт разложения отмершей органи­ки;

вторая функция — концентрационная — организмы накап­ливают в своих телах многие химические элементы, среди которых на первом месте стоит углерод, среди металлов — первый кальций, концентраторами кремния являются диа­томовые водоросли, йода — водоросли (ламинария), фос­фора — скелеты позвоночных животных;

~~ третья функция — окислительно-восстановительная — ор­ганизмы, обитающие в водоемах, регулируют кислородный режим и создают условия для растворения или же осажде­ния ряда металлов (V, Mn , Fe ) и неметаллов ( S ) с перемен­ной валентностью;

четвертая функция — биохимическая — размножение, рост и перемещение в пространстве («расползание») живого ве­щества;

— пятая функция — биогеохимическая деятельность челове­ка — охватывает все разрастающееся количество веществ земной коры, в том числе таких концентраторов углерода, как уголь, нефть, газ и другие, для хозяйственных и быто­вых нужд человека.

В биогеохимических круговоротах следует различать две части, или как бы два среза: 1) резервный фонд — это огром­ная масса движущихся веществ, не связанных с организма­ми; 2) обменный фонд — значительно меньший, но весьма активный, обусловленный прямым обменом биогенным ве­ществом между организмами и их непосредственным окру­жением. Если же рассматривать биосферу в целом, то в ней можно выделить: 1) круговорот газообразных веществ с ре­зервным фондом в атмосфере и гидросфере (океан) и 2) оса­дочный цикл с резервным фондом в земной коре (в геологи­ческом круговороте).

В связи с этим следует отметить лишь один-единствен­ный на Земле процесс, который не тратит, а, наоборот, свя­зывает солнечную энергию и даже накапливает ее — это соз­дание органического вещества в результате фотосинтеза. В свя­зывании и запасании солнечной энергии и заключается основ­ная планетарная функция живого вещества на Земле.

 

ibrain.kz