70 Круговорот веществ

1.

Круговорот веществ
https://yandex.ru/video/preview/?filmId=11971424322578222656&url=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DmInJ_6CEHlQ&text=%D0%96%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D0%
B5%20%D0%B2%D0%B5%D1%89%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE%20%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B&path=sharelink Роль живого 4
мин.
https://yandex.ru/video/preview/?filmId=16137453484310697249&url=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DIaPCo5ZRSI&text=%D0%93%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D1%8B%20%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B%20%D0%B5%D0%B5%20%D
1%81%D1%82%D1%80%D1%83%D0%BA%D1%82%D1%83%D1%80%D0%B0%20%D0%B8%20%D1%84%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D0%B8%D0%B8&path=sharelink Биосфера,
её границы и функции 8 мин.

2.

Свойства живого

3.

4.

Экологические факторы
• Экологическими факторами называют любые внешние факторы,
оказывающие прямое или опосредованное влияние на численность
(обилие) и географическое распространение животных и растений.
?
?
?

5.

Лимитирующие факторы
Лимитирующими (ограничивающими) экологическими факторами
называют такие факторы, которые ограничивают развитие организмов из-за
недостатка или избытка питательных веществ по сравнению с потребностью
(оптимальным содержанием).
Так, при выращивании растений при различных температурах точка, при
которой наблюдается максимальный рост, и будет оптимумом.
Весь интервал температур, от минимальной до максимальной, при которых
еще возможен рост, называют диапазоном устойчивости (выносливости),
или толерантности.

6.

Экологические пирамиды
Экологические пирамиды — это графические модели (как правило, в виде
треугольников), отражающие число особей (пирамида чисел), количество их
биомассы (пирамида биомасс) или заключенной в них энергии (пирамида
энергии) на каждом трофическом уровне и указывающие на понижение всех
показателей с повышением трофического уровня.

7.

Ноосфера, по
Вернадскому, это такой этап
развития биосферы, при
котором «проявляется как
мощная, все растущая
геологическая сила роль
человеческого разума
(сознание) и направленного
им человеческого труда».

8.

9.

Границы биосферы

10.

Биомасса в биосфере выполняет функции:
1) газовая — постоянный газообмен с внешней средой за счет дыхания
живых организмов и фотосинтеза растений;
2) энергетическая - превращение Е света в Е химических связей.
3) окислительно-восстановительная — обмен веществом и энергией с
внешней средой. При диссимиляции окисляются органические вещества,
при ассимиляции используется энергия АТФ;
4) биохимическая — химические превращения веществ, составляющие
основу жизнедеятельности организма.
5) концентрационная — постоянная биогенная миграция атомов в живые
организмы, а после их отмирания — в неживую природу;
6) транспортная - живое вещество осуществляет транспортную функцию
при миграциях, кочёвках и т.д.
7) деструктивная функция - эта функция состоит в разложении,
минерализации мертвого органического вещества, химическом
разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в
биотический круговорот, т.е. обусловливает превращение живого
вещества в косное.
8) средообразующая функция - преобразование физико-химических
параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в результате
процессов жизнедеятельности в условиях, благоприятных для
существования организмов.

11.

12.

Энергетическая
биосферы
функция
Поглощение солнечной энергии при
фотосинтезе и химической энергии при
разложении
энергонасыщенных
веществ, передача энергии по пищевым
цепям.
За счет накопленной солнечной энергии
протекают все жизненные явления на
Земле. Недаром Вернадский назвал
зеленые хлорофилльные организмы
главным механизмом биосферы.
Поглощенная энергия распределяется
внутри экосистемы между живыми
организмами в виде пищи. Частично
энергия рассеивается в виде тепла, а
частично накапливается в отмершем
органическом веществе и переходит в
ископаемое
состояние.
Так
образовались залежи торфа, каменного
угля, нефти и других горючих полезных
ископаемых.

13.

Пример окислительно-восстановительной функции скопление метана на болотах

14.

Концентрационная функция
Так называется избирательное накопление в ходе жизнедеятельности
определенных видов веществ для построения тела организма или удаляемых из
него при метаболизме. В результате концентрационной функции живые
организмы извлекают и накапливают биогенные элементы окружающей
среды. В составе живого вещества преобладают атомы легких элементов:
водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, магния, кремния, серы, хлора,
калия, кальция. Концентрация этих элементов в теле живых организмов в сотни и
тысячи раз выше, чем во внешней среде. Этим объясняется неоднородность
химического состава биосферы и ее существенное отличие от состава неживого
вещества планеты.
Бурая
водоросль
морская
капуста
накапливает
йод
Раковины моллюсков накапливаю кальций, стебли
хвощей - кремний, плодовые тела грибов - свинец

15.

Транспортная функция — перенос вещества против силы тяжести и
в горизонтальном направлении. Еще со времен Ньютона известно, что
перемещение потоков вещества на нашей планете определяется силой земного
тяготения. Неживое вещество само по себе перемещается по наклонной плоскости
исключительно сверху вниз. Только в этом направлении движутся реки, ледники,
лавины, осыпи. Живое вещество осуществляет транспортную функцию при
миграциях, кочёвках и т.д.
Железо
гемоглобина крови
рассеивается,
например, через
кровососущих
насекомых.

16.

Деструктивная функция
Эта функция состоит в разложении, минерализации мертвого органического
вещества, химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся
минералов в биотический круговорот, т.е. обусловливает превращение живого
вещества в косное. В результате образуются также биогенное и биокосное
вещество биосферы. Особо следует сказать о химическом разложении горных
пород. «Мы не имеем на Земле более могучего дробителя
материи, чем живое вещество», — писал Вернадский. Пионеры жизни на
скалах — бактерии, синезеленые водоросли, грибы и лишайники — оказывают на
горные породы сильнейшее химическое воздействие растворами целого
комплекса кислот — угольной, азотной, серной и разнообразных органических.
Разлагая с их помощью те или иные минералы, организмы избирательно
извлекают и включают в биотический круговорот важнейшие питательные
элементы — кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы.

17.

Средообразующая функция
Преобразование физико-химических параметров среды (литосферы,
гидросферы, атмосферы) в результате процессов жизнедеятельности в
условиях, благоприятных для существования организмов. Эта функция
является совместным результатом рассмотренных выше функций живого
вещества: энергетическая функция обеспечивает энергией все звенья
биологического
круговорота;
деструктивная
и
концентрационная
способствуют извлечению из природной среды и накоплению рассеянных,
но жизненно важных для живых организмов элементов.
В результате средообразующей
функции в географической оболочке
произошли следующие важнейшие
события: был преобразован газовый
состав первичной атмосферы,
изменился химический состав вод
первичного океана, образовалась
толща осадочных пород в литосфере,
на поверхности суши возник
плодородный почвенный
покров. «Организм имеет дело со сре
дой, к которой не только он
приспособлен, но которая
приспособлена к нему»

18.

Глобальный биогеохимический круговорот веществ в биосфере, поддерживающий необходимые условия для жизни на Земле, совершает биота.

19.

Биота сама создаёт и поддерживает необходимые условия для
жизни на Земле.
Деятельность
человека
сопоставима
с
глобальными природными процессами и охватывает весь земной
шар, но она, как правило, направлена на улучшение условий жизни
для людей и общества, но не для биоты.

20.

Воздавая должное памяти великого
основоположника
учения
о
биосфере, следующее обобщение
А.
И.
Перельман
предложил
назвать «законом Вернадского»:
«Миграция химических элементов
на земной поверхности и в
биосфере в целом осуществляется
или при непосредственном участии
живого
вещества
(биогенная
миграция) или же она протекает в
среде, геохимические особенности
которой (О2, СО2, H2S и т. д.)
преимущественно
обусловлены
живым веществом как тем, которое
в настоящее время населяет
данную систему, так и тем, которое
действовало на Земле в течение
всей геологической истории».

21.

Круговорот воды в природе
Важными участниками круговорота воды являются живые
организмы. Растения разлагают воду в процессе
фотосинтеза и выделяют при этом кислород.

22.

Биологический круговорот — это биогенная миграция атомов из
окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду.
Энергетической основой круговорота является солнечный свет.
Перемещение, или
миграцию, химических
веществ живым
веществом Вернадский
назвал
биогенной миграцией
атомов или вещества

23.

24.

Круговорот углерода

25.

26.

Круговорот азота
Бактериориза – результат
симбиоза бактерийазотфиксаторов с корнями
растений из семейства
Бобовых. Благодаря
азотфиксаторам химически
неактивный атмосферный
азот возвращается в
круговорот вещества и
энергии в биосфере.

27.

Круговорот фосфора
Фосфор в природе в больших количествах
содержится в таких минералах горных пород,
как фосфориты и апатиты, и попадает в
наземные экосистемы в процессе их
разрушения. Выщелачивание фосфора
осадками приводит к поступлению его в
гидросферу и, соответственно, в водные
экосистемы. Растения поглощают фосфор в
виде растворимых фосфатов из водного или
почвенного раствора и включают его в состав
органических соединений — нуклеиновых
кислот, нуклеотидов (АДФ, АТФ), в липиды
клеточных мембран. Другие организмы
получают фосфор по пищевым цепям.
В организмах позвоночных фосфор входит
в состав костной ткани, дентина. В процессе
клеточного дыхания происходит окисление
органических соединений, содержащих
фосфор, при этом образующиеся фосфаты
поступают в окружающую среду.
Организмы-редуценты минерализуют
органические вещества мертвых организмов,
содержащие фосфор, в неорганические
фосфаты, которые вновь могут быть
использованы растениями.

28.

Круговорот серы также тесно связан с живым веществом. Сера в виде SO2, SO3, H2S и
элементарной серы выбрасывается вулканами в атмосферу. С другой стороны, в природе в
большом количестве известны различные сульфиды металлов: железа, свинца, цинка и др.
Сульфидная сера окисляется в биосфере при участии многочисленных микроорганизмов
до сульфатной серы почв и водоемов.

29.

Круговорот кислорода в природе

30.

Круговорот углерода
в природе
Биогеохимический
цикл азота

31.

Круговорот воды в природе

32.

Рис. 4. Выбросы продуктов переработки нефти и газа в атмосферу

33.

Ёмкость биосферы как глобальной экосистемы определяется
способностью к регенерации изъятых из окружающей природной среды
веществ, регенерации воздушного и водного бассейнов и земель, а также
мощностью потоков биогеохимического круговорота.

34.

По мнению экспертов, человечество близко к исчерпанию несущей
экологической ёмкости планеты.
Направления развития для выхода из кризиса следующие:
1. Первое направление - ограничение потребления путем ограничения
потребностей (включая экономию ресурсов и сокращение негативного
воздействия на среду). Это направление нужно использовать, но как
свидетельствует практика, оно оказывается не очень эффективным.
2. Второе направление - расширение ёмкости экосистем за счет своих
изобретений – более эффективных и экологичных технологий для
обеспечения своих растущих потребностей (включая новые источники
энергии и материалы).