Функции и значение круговорота веществ в биосфере

Круговоротом веществ в биосфере называется связанный между собой физиологический, химический и биологический процесс их передвижения и видоизменения, который носит повторяющийся цикл. С начала существования планеты все время происходит передача энергии окружающей среде и живым организмам. Она трансформируется, переходя в разные формы, связывается и заново рассеивается.

Оглавление:

• Биогенные вещества
• Значение круговорота
• Виды природного цикла
• Пример лугового оборота
• Главные отличия
• Действия людей
• Изучение в школе

Биогенные вещества

Для нормального функционирования биосферы и непрерывности процессов в ней все время должен происходить биотический и биогенный обмен всех элементов для того, чтобы обеспечивалась и поддерживалась жизнедеятельность.

В организмах живых существ находятся такие же компоненты, как и в воде, воздухе, минералах и земле. Различие лишь в том, что клетки неживой природы относятся к простейшим и однотипным, а в живых организмах находится большое количество атомов разных типов. Главные биогенные источники — это все элементы таблицы Менделеева, но самую важную роль играют:

• кислород;
• натрий;
• водород;
• фосфор;
• сера;
• железо;
• азот;
• углерод.

Все процессы на Земле замкнуты и связаны между собой. Главное условие сохранение жизни на планете — поддержка постоянной схемы кругооборота биогеохимических элементов.

Значение круговорота

Непрерывные солнечные потоки энергии и активность живого вещества позволяют участвовать основным движущим силам круговорота. Они распределяют, концентрируют и перемещают множество жизненно важных химических элементов и бактерий между растениями, грибами, их корнями и всеми существами на Земле.

Энергия складывается из химических связей органических элементов и поглощается продуцентом, в результате этого она позволяет осуществлять оборот. Появляется незамкнутый циклический круговорот энергии, поскольку действует закон сохранения. Она никуда не пропадает бесследно, а расходуется для поддержания жизни на планете, то есть переходит из одного состояния в другое. Если кратко, то все химические элементы многократно проходят примерно следующий путь:

1. В качестве пищи переходят от одного организма к другому.
2. Выделяются во внешнюю среду.
3. Заново переходят за счет автотрофов в процесс жизнедеятельности живых существ.

Образуется круговорот, в котором все элементы передвигаются многократно.

Виды природного цикла

Вся жизнедеятельность на Земле подчинена законам одного большого круговорота, он делится на несколько составляющих. Сюда относят большой и малый оборот.

Большой (геологический) также называется круговоротом воды в природе, когда жидкость все время перемещается между океаном и сушей. Это сложнейший процесс, в котором главными этапами являются:

1. Испарение жидкости.
2. Ее перемещение с потоками воздуха в парообразном состоянии.
3. Образование облаков.
4. Осадки.
5. Попадание воды в океан.

Все циклы оборота носят одинаковый характер, кроме осадков. Выпадая, они делятся на три группы:

1. Оседают в верхних слоях земли. Вода впитывается в грунт и сохраняется в нем определенное время для подпитки растений. Затем, переработанная фотосинтезом, она попадает в атмосферу в состоянии пара.
2. Проникает в глубокие слои земной коры, образуя грунтовые воды. Проникая в трещины, вода вымывает минералы и переносит их в Мировой океан.
3. Находится на поверхности земли. Сток заполняет реки и озера, воды которых соединяются с океаном. Такая вода содержит химические вещества, части гумуса и грунта.

Материки расположены намного выше уровня моря, поэтому вся жидкость с суши обязательно когда-то попадет в его воды. В литосфере происходят трансформация и вынос элементов, которые оседают в океане, наполняя его осадочными породами. Производя полный круговорот, жидкость по пути выполняет дополнительную работу:

• растворяет химические элементы;
• разрушает горные породы;
• переносит измененные частицы в океан.

Земная кора все время находится в движении. Одни участки материков, снижаясь, затопляются океаном, вторые приподнимаются, из-за чего элементы, которые сформировались и скопились в водоемах за продолжительное время, находятся на поверхности.

Малый (биологический) круговорот представляет собой обмен полезными элементами во всей биосфере планеты с составляющими из гидросферы, атмосферы и литосферы. Этот оборот состоит из:

• консументов;
• продуцентов;
• редуцентов;
• полезных элементов и запаса энергии.

Продуценты трансформируют простейшие неорганические элементы в органические вещества. Консументы преобразуют более сложные составы. Редуценты выделяют химические элементы, образующие сложнейшую органику, позволяя ей заново включиться в цикл.

Малый оборот — это циркуляция полезных элементов между неживой природой и живыми существами. Полностью процесс делится на следующие этапы:

1. Все микроорганизмы впитывают в себя молекулы биогенных элементов из атмосферы, литосферы и гидросферы.
2. В их клетках происходят химические реакции, где берут участие эти вещества.
3. После трансформации элементы переходят в качестве продуктов распада во внешнюю среду.

Все живые существа на Земле, черпая питательные элементы и выделяя их назад в виде продуктов жизнедеятельности, отвечают за единую экосистему.

Созданная по этому принципу жизнь на планете длится уже миллионы лет. Если привнести даже небольшие изменения в изначальный химический состав, массу и структуру живого организма, то это необратимо повлияет на весь процесс биологического оборота. На стойкость экосистемы воздействуют циклы восходящего и нисходящего потоков:

1. Восходящий появляется за счет взаимодействия растений и внешней среды. На этой стадии создается изначальный продукт.
2. Нисходящий создается всеми уровнями экологической системы, преобразующими выделенную продукцию в неорганические элементы.

Пример лугового оборота

Немаловажное значение имеют все этапы, которые будут обозначены в примере. Оборот веществ на лугу является основным условием для жизнедеятельности этого сообщества. Земля может обогащаться полезными элементами лишь благодаря деятельности ее обитателей.

Без выполнения такого условия у растений будет дефицит органики для фотосинтеза и развития, произойдет нехватка неорганических элементов, которые они выделяют. Это сократит поголовье птиц, зверей и, соответственно, органических веществ в общем. Пострадают в результате и детритофаги, поскольку цикл нарушен.

Оборот веществ на лугу можно описать на конкретном примере:

1. Одуванчик потребляет воду, минеральные элементы, кислород.
2. Пчела опыляет этот цветок, поедая пыльцу, содержащую белки и углеводы.
3. Пчелоед съедает насекомое и потребляет органическое вещество.
4. Мыши поедают органические компоненты растений и жуков.
5. Птицы съедают грызунов и употребляют питательные элементы.
6. После гибели все живые существа попадают в почву, здесь их тела подвержены разложению на различные составляющие жизнедеятельностью микроорганизмов.
7. В итоге земля опять обогащается органическими солями и разными соединениями, которые впитывает корневая система растений.

Главные отличия

Все на Земле связано друг с другом, что позволяет обеспечить нормальное функционирование ее слоев. Малый и большой круговороты в этом процессе соединяются и работают одновременно для сохранения жизни на планете. Но у них разная структура, они отличаются:

1. Движущей силой. Основным источником для большого круговорота является вода, циркулирующая между океаном и сушей. В малом обороте эту роль играют живые существа, их продукты распада и жизнедеятельности.
2. Продолжительностью. Малый круговорот продолжается от нескольких месяцев до 100 лет и более. Время большого оборота составляет до тысячи лет.
3. Составляющими элементами. В малый круговорот включаются все химические вещества с разных уровней земной коры. Большой оборот характеризуется взаимодействием лишь между биогенными элементами.

Действия людей

Люди, будучи биологическими живыми существами, также втянуты в глобальный круговорот. Но человеку все сложней соблюдать баланс и правила невмешательства в главные природные циклы. Постоянно используя ресурсы планеты, наполняя неперерабатываемыми отходами биосферу и атмосферу, люди негативно влияют на естественный оборот.

Так человек причиняет вред себе. К примеру, излишнее количество азотных прикормок, которыми обильно обрабатывают сельскохозяйственные поля, проходит в глубокие слои земли и смывается осадками, проникая в воду. Затем нитраты переходят в человеческий организм через пищу, что вызывает онкологические заболевания и иные патологии. Нужно не забывать, что все на планете связано между собой. Для гармоничной жизни необходимо сохранять баланс в природе с учетом особенностей естественного оборота.

Изучение в школе

Чтобы ученики понимали, какую функцию выполняет биологический круговорот веществ биосферы, объяснять им это нужно еще на начальных стадиях обучения. Дети должны знать, что такое кругооборот веществ. 5 класс вполне подходит для этого. В это время дети уже довольно взрослые, чтобы полностью понять весь процесс. Для более глубокого познания ученики могут написать реферат по биологии.

В большинстве образовательных программ описывается доступная схема. Она отображает все типы преобразований в пищевых цепях, веществах, жидкостях, характерных для определенной экосистемы. Но все этапы необходимо объяснять примерами и детальным описанием для формирования четкого понимания о естественных процессах, которые происходят.