Доклад круговорот веществ и энергии

Любой организм как открытая система существует в потоке вещества. Например, организм человека обновляет практически все вещество в среднем за семь лет. Это происходит благодаря гармонично сочетающимся процессам созидания и разрушения более элементарных форм жизни, образующих его. Сырье для внутреннего созидания мы получаем в основном с пищей.

Все химические элементы, используемые в процессах жизнедеятельности организмов, совершают постоянные перемещения, переходя из живых тел в соединения неживой природы и обратно. Возможность многократного использования одних и тех же атомов делает жизнь на Земле практически вечной при условии постоянного притока нужного количества энергии. Типы круговоротов веществ. Биосфера Земли характеризуется определенным образом сложившимися круговоротом веществ и потоком энергии. Круговорот веществ — многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех слоях, которые входят в состав биосферы Земли. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении потоке внешней энергии Солнца и внутренней энергии Земли.

Круговорот веществ в биосфере

Все химические элементы, используемые в процессах жизнедеятельности организмов, совершают постоянные перемещения, переходя из живых тел в соединения неживой природы и обратно. Возможность многократного использования одних и тех же атомов делает жизнь на Земле практически вечной при условии постоянного притока нужного количества энергии. Типы круговоротов веществ. Биосфера Земли характеризуется определенным образом сложившимися круговоротом веществ и потоком энергии.

Круговорот веществ — многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех слоях, которые входят в состав биосферы Земли. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении потоке внешней энергии Солнца и внутренней энергии Земли. В зависимости от движущей силы, с определенной долей условности, внутри круговорота веществ можно выделить геологический, биологический и антропогенный круговороты.

До возникновения человека на Земле осуществлялись только первые два. Геологический круговорот большой круговорот веществ в природе — круговорот веществ, движущей силой которого являются экзогенные и эндогенные геологические процессы. Эндогенные процессы процессы внутренней динамики происходят под влиянием внутренней энергии Земли. Это энергия, выделяющаяся в результате радиоактивного распада, химических реакций образования минералов, кристаллизации горных пород и т.

К эндогенным процессам относятся: тектонические движения, землетрясения, магматизм, метаморфизм. Экзогенные процессы процессы внешней динамики протекают под влиянием внешней энергии Солнца. Экзогенные процессы включают выветривание горных пород и минералов, удаление продуктов разрушения с одних участков земной коры и перенос их на новые участки, отложение и накопление продуктов разрушения с образованием осадочных пород.

К экзогенным процессам относятся геологическая деятельность атмосферы, гидросферы рек, временных водотоков, подземных вод, морей и океанов, озер и болот, льда , а также живых организмов и человека.

Крупнейшие формы рельефа материки и океанические впадины и крупные формы горы и равнины образовались за счет эндогенных процессов, а средние и мелкие формы рельефа речные долины, холмы, овраги, барханы и др. Таким образом, эндогенные и экзогенные процессы противоположны по своему действию. Первые ведут к образованию крупных форм рельефа, вторые — к их сглаживанию. Магматические горные породы в результате выветривания преобразуются в осадочные.

В подвижных зонах земной коры они погружаются вглубь Земли. Там под влиянием высоких температур и давлений они переплавляются и образуют магму, которая, поднимаясь на поверхность и застывая, образует магматические породы.

Таким образом, геологический круговорот веществ протекает без участия живых организмов и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими слоями Земли.

Биологический биогеохимический круговорот малый круговорот веществ в биосфере — круговорот веществ, движущей силой которого является деятельность живых организмов.

В отличие от большого геологического малый биогеохимический круговорот веществ совершается в пределах биосферы.

Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. В экосистеме органические вещества синтезируются автотрофами из неорганических веществ.

Затем они потребляются гетеротрофами. В результате выделения в процессе жизнедеятельности или после гибели организмов как автотрофов, так и гетеротрофов органические вещества подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы для синтеза автотрофами органических веществ.

В биогеохимических круговоротах следует различать две части: 1 резервный фонд — это часть вещества, не связанная с живыми организмами; 2 обменный фонд — значительно меньшая часть вещества, которая связана прямым обменом между организмами и их непосредственным окружением. В зависимости от расположения резервного фонда биогеохимические круговороты можно разделить на два типа: 1 Круговороты газового типа с резервным фондом веществ в атмосфере и гидросфере круговороты углерода, кислорода, азота.

Круговороты газового типа более совершенны, так как обладают большим обменным фондом, а значит, способны к быстрой саморегуляции. Такие круговороты легко нарушаются от различного рода воздействий, и часть обмениваемого материала выходит из круговорота. Возвратиться опять в круговорот она может лишь в результате геологических процессов или путем извлечения живым веществом. Однако извлечь нужные живым организмам вещества из земной коры гораздо сложнее, чем из атмосферы.

Интенсивность биологического круговорота в первую очередь определяется температурой окружающей среды и количеством воды. Так, например, биологический круговорот интенсивнее протекает во влажных тропических лесах, чем в тундре. С появлением человека возник антропогенный круговорот, или обмен, веществ. Антропогенный круговорот обмен — круговорот обмен веществ, движущей силой которого является деятельность человека.

В нем можно выделить две составляющие: биологическую, связанную с функционированием человека как живого организма, и техническую, связанную с хозяйственной деятельностью людей техногенный круговорот. Геологический и биологический круговороты в значительной степени замкнуты, чего нельзя сказать об антропогенном круговороте. Поэтому часто говорят не об антропогенном круговороте, а об антропогенном обмене веществ. Незамкнутость антропогенного круговорота веществ приводит к истощению природных ресурсов и загрязнению природной среды — основным причинам всех экологических проблем человечества.

Круговороты основных биогенных веществ и элементов. Рассмотрим круговороты наиболее значимых для живых организмов веществ и элементов. Круговорот воды относится к большому геологическому, а круговороты биогенных элементов углерода, кислорода, азота, фосфора, серы и других биогенных элементов — к малому биогеохимическому.

Круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу относится к большому геологическому круговороту. Вода испаряется с поверхности Мирового океана и либо переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стока, либо выпадает в виде осадков на поверхность океана. В круговороте воды на Земле ежегодно участвует более тыс.

Круговорот воды в целом играет основную роль в формировании природных условий на нашей планете. С учетом транспирации воды растениями и поглощения ее в биогеохимическом цикле весь запас воды на Земле распадается и восстанавливается за 2 млн. Круговорот углерода. Продуценты улавливают углекислый газ из атмосферы и переводят его в органические вещества, консументы поглощают углерод в виде органических веществ с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуценты минерализуют органические вещества и возвращают углерод в атмосферу в виде углекислого газа.

В Мировом океане круговорот углерода усложнен тем, что часть углерода, содержащегося в мертвых организмах, опускается на дно и накапливается в осадочных породах. Эта часть углерода выключается из биологического круговорота и поступает в геологический круговорот веществ. Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат до млрд. Вмешательство человека в круговорот углерода сжигание угля, нефти, газа, дегумификация приводит к возрастанию содержания СО2 в атмосфере и развитию парникового эффекта.

Скорость круговорота СО2, то есть время, за которое весь углекислый газ атмосферы проходит через живое вещество, составляет около лет. Круговорот кислорода. Главным образом круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми организмами.

Незначительное количество кислорода образуется из воды и озона под воздействием ультрафиолетовой радиации. Большое количество кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при извержении вулканов и т. Скорость круговорота — около 2 тыс. Круговорот азота. Свободный азот из атмосферы связывают азотфиксирующие бактерии и переводят его в доступные растениям формы.

В растениях азот закрепляется в органическом веществе в белках, нуклеиновых кислотах и пр. После отмирания живых организмов редуценты минерализуют органические вещества и превращают их в аммонийные соединения, нитраты, нитриты, а также в свободный азот, который возвращается в атмосферу.

Нитраты и нитриты хорошо растворимы в воде и могут мигрировать в подземные воды и растения и передаваться по пищевым цепям. Если их количество излишне велико, что часто наблюдается при неправильном применении азотных удобрений, то происходит загрязнение вод и продуктов питания, и вызывает заболевания человека.

Круговорот фосфора. Основная масса фосфора содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В биогеохимический круговорот фосфор включается в результате процессов выветривания горных пород.

В наземных экосистемах растения извлекают фосфор из почвы в основном в форме РО43— и включают его в состав органических соединений белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов и др. Далее фосфор передается по цепям питания. После отмирания живых организмов и с их выделениями фосфор возвращается в почву. При неправильном применении фосфорных удобрений, водной и ветровой эрозии почв большие количества фосфора удаляются из почвы.

С одной стороны, это приводит к перерасходу фосфорных удобрений и истощению запасов фосфорсодержащих руд фосфоритов, апатитов и др. С другой стороны, поступление из почвы в водоемы больших количеств таких биогенных элементов, как фосфор, азот, сера и др.

Но большая часть фосфора уносится в море. В водных экосистемах фосфор усваивается фитопланктоном и передается по трофической цепи вплоть до морских птиц. Их экскременты либо сразу попадают назад в море, либо сначала накапливаются на берегу, а затем все равно смываются в море.

Из отмирающих морских животных, особенно рыб, фосфор снова попадает в море и в круговорот, но часть скелетов рыб достигает больших глубин, и заключенный в них фосфор снова попадает в осадочные породы, то есть выключается из биогеохимического круговорота.

Круговорот серы. Основной резервный фонд серы находится в отложениях и почве, но в отличие от фосфора имеется резервный фонд и в атмосфере. Главная роль в вовлечении серы в биогеохимический круговорот принадлежит микроорганизмам.

Одни из них восстановители, другие — окислители. В горных породах сера встречается в виде сульфидов FeS2 и др. Внекоторых организмах сера накапливается в чистом виде и при их отмирании на дне морей образуются залежи самородной серы. По содержанию в морской среде Сульфат-ион занимает второе место после хлора и является основной доступной формой серы, которая потребляется автотрофами и включается в состав белков.

В наземных экосистемах сера поступает в растения из почвы в основном в виде сульфатов. В живых организмах сера содержится в белках, в виде ионов и т. После гибели живых организмов часть серы восстанавливается в почве микроорганизмами до Н2S, другая часть окисляется до сульфатов и вновь включается в круговорот. Образовавшийся сероводород улетучивается в атмосферу, там окисляется и возвращается в почву с осадками. Сжигание человеком ископаемого топлива особенно угля , а также выбросы химической промышленности, приводят к накоплению в атмосфере сернистого газа SO2 , который реагируя с парами воды, выпадает на землю в виде кислотных дождей.

Биогеохимические циклы не столь масштабны как геологические и в значительно степени подвержены влиянию человека. Хозяйственная деятельность нарушает их замкнутость, они становятся ацикличными.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Круговорот веществв природе

Биотический круговорот веществ и энергии - это переход элементов из внешней среды в живые организмы, участие их в клеточном метаболизме. Круговорот веществ, как и все происходящие в природе процессы, требует постоянного притока энергии. Основой биогенного круговорота.

Актуализация знаний: учитель обращает внимание учащихся на эпиграф и организует фронтальную беседу о биосфере как среде обитания живых организмов, основных свойствах живого вещества, роли живых организмов в биосфере, функциях живого вещества в ней содержание беседы зависит от пройденного в данной теме материала. Изучение новой темы на основе обобщения материала рассказ учителя : Учитель: Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой, гидросферой и живыми организмами. В природе существует теснейшая взаимосвязь между всеми живыми организмами: зелеными растениями, животными, бактериями, грибами. Круговорот веществ в биосфере поддерживается постоянным потоком энергии. Единственный источник внешней энергии на Земле — это излучение Солнца. Энергия, проходящая через биосферу нашей планеты, образует именно поток, а не круговорот! Каждый живой организм получает энергию Солнца в прямом или измененном виде, а затем выделяет ее в окружающую среду или передает другим живым организмам. Основную роль потребителей солнечной энергии выполняют зеленые растения, которые способны непосредственно усваивать световую энергию Солнца. Если для круговорота веществ достаточно того запаса вещества, который имеется в биосфере, то поток энергии требует непрерывного поступления энергии извне — наша биосфера — открытая система. Чтобы нагляднее представить себе роль энергии и вещества в жизненных процессах, сравним их с колесом мельницы, которое вращается под напором падающей с плотины воды. Колесо крутится, оставаясь на месте, и символизирует собой запас вещества в биосфере: его столько же сегодня, сколько было вчера, и завтра, не убавится и не прибавится. Но чтобы колесо вертелось, необходим постоянный приток нового количества воды. Поток воды бежит мимо колеса, вращая его. Вместе с круговоротом веществ в биосфере осуществляется и круговорот миграция атомов конкретных химических элементов. Вернадский, — охватывает и перестраивает химические процессы биосферы. Положение о круговороте атомов является одним из основных законов геохимии биосферы. Этот закон сводится к следующему: в сфере атомы участвуют в биологических круговоротах, в ходе которых они поглощаются живым веществом и заряжаются энергией, затем покидают живое вещество, отдавая накопленную энергию во внешнюю среду. Выделенные жирным шрифтом фразы ребята конспектируют. В целом за определенный промежуток времени одно то же количество вещества биосферы совершает множество циклов. Мы подробнее рассмотрим биологический круговорот наиболее типичных биофильных химических элементов.

Круговорот серы Любой организм как открытая система существует в потоке вещества.

Круговорот и превращение энергии Биотический круговорот веществ и энергии — это переход элементов из внешней среды в живые организмы , участие их в клеточном метаболизме, затем поступление во внешнюю среду и снова использование их живыми организмами. Все составные компоненты биосферы — горные породы , природные воды, газы, почва , растения, животные , микроорганизмы — связаны с беспрерывным процессом круговорота.

Тема: Большой и малый круговорот веществ и энергии

Круговорот веществ и энергии в биосфере Все живые организмы находятся во взаимосвязи с неживой природой и включены в непрерывный круговорот веществ и энергии. В результате происходит биогенная миграция атомов. Необходимые для жизни организмов химические элементы переходят из внешней среды в организм. При разложении органических веществ эти элементы вновь возвращаются в окружающую среду. Круговорот веществ в природе: 1 — круговорот воды, кислорода и углерода; 2 — круговорот азота Атмосфера состоит из смеси газов. В процессе фотосинтеза зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород.

Чтобы происходил круговорот веществ, необходимо выполнение нескольких условий: наличие примерно 40 химических элементов; присутствие солнечной энергии; взаимодействие живых организмов. Биологический круговорот. У цикла веществ нет определённой отправной точки. Процесс непрерывный и одна стадия неизменно перетекает в другую. Можно начать рассматривать цикл из любой точки, суть останется прежней. Общий круговорот веществ включает следующие процессы: фотосинтез; метаболизм; разложение. Растения, являющиеся продуцентами в пищевой цепочке, преобразуют солнечную энергию в органические вещества, которые поступают с пищей в организм животных — редуцентов. После смерти происходит разложение растений и животных с помощью консументов — бактерий, грибов, червей.

.

.

.

.

.

.

.

.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Круговорот веществ в биосфере. Видеоурок по биологии 11 класс
Похожие публикации