Вопрос 47. Биогеохимические процессы. Как осуществляется круговорот серы.

Круговорот серы, необходимой для построения ряда аминокислот, отвечает за трехмерную структуру белков, поддерживается в биосфере широким спектром бактерий. В отдельных звеньях этого цикла участвуют аэробные микроорганизмы, окисляющие серу органических остатков до сульфатов, а также анаэробные редукторы сульфата, восстанавливающие сульфаты до сероводорода. Кроме перечисленных группы серобактерий окисляют сероводород до элементарной серы и далее до сульфатов. Растения усваивают из почвы и воды только ионы SO^2-₄.

Кольцо в центре иллюстрирует процесс окисления (О) и восстановления (R), благодаря которым происходит обмен серы между фондом доступного сульфата и фондом сульфидов железа, находящимся глубоко в почве и осадках.

Основное накопление серы происходит в океане, куда ионы сульфатов непрерывно поступают с суши с речным стоком. При выделении из вод сероводорода сера частично возвращается в атмосферу, где окисляется до диоксида, превращаясь в дождевой воде в серную кислоту. Промышленное использование большого количества сульфатов и элементарной серы и сжигание горючих ископаемых поставляют в атмосферу большие объемы диоксида серы. Это вредит растительности, животным, людям и служит источником кислотных дождей, усугубляющих отрицательные эффекты вмешательства человека в круговорот серы.

Вопрос 48. Главный источник энергии на Земле.

Основной источник энергии внешних сил планеты — это солнечная энергия. Из нее на экзогенные процессы расходуется около 60%, остальная часть возвращается во внеземное пространство. Солнечная энергия поглощается Мировым океаном. Это определяет высокую степень подвижности его вод: течений, вихрей и др. Но и суше достается значительная доля энергии, которая не только расходуется, но и идет на накопление, уплотнение и преобразование осадков и минералов. Немалая часть ее сохраняется вбиосфере Земли. Помимо солнечной энергии на создание форм рельефа расходуется энергия падающих на Землю космических тел — метеоритов. Нетрудно заметить, что у эндогенных и экзогенных процессов имеются общие источники энергии: солнечное излучение, вращение планеты и физико-химические превращения вещества. Однако экзогенные процессы теснее связаны с географическимии, прежде всего, с ландшафтно-климатическими условиями. Для каждого ландшафтного пояса характерны свои действующие экзогенные процессы. Установлено, что главным фактором в распределении и свойствах экзогенных процессов является непосредственное соотношение тепла и влаги. Это энергетическая основа многих географических процессов на поверхности Земли, в том числе процессов образования рельефа. Распределение тепла и влаги на поверхности планеты никогда не было постоянным. Это зависело от величины угла наклона оси вращения планеты, которая менялась от 15 — 20° до 30 — 40°. Сейчас этот угол составляет около 27°.

На проблему происхождения и развития рельефа суши и дна морей ученые смотрят по-разному. Одни полагают, что океаны возникли одновременно с появлением планеты. Однако они постоянно сокращают свою площадь, поскольку идет рост континентов. Другие считают, что океаны возникли при разрыве и дрейфе первичных материков, когда пространство между ними стало заполняться водой. Третьи предполагают, чтоокеанывозникли на месте существовавших некогда континентов в результате «океанизации» Земли.

Основными источниками энергии в недрах планет являются радиоактивный распад элементов и так называемая гравитационная дифференциация. Второй процесс представляет собой постепенное перемещение вещества в недрах планеты по вертикали под действием гравитационных сил: тяжелые фрагменты постепенно тонут, а легкие всплывают. Этот процесс на нашей планете еще не завершен. Внутри ее происходят постоянные перемещения, которые сопровождаются фазовыми переходами, изменениями химического состава и т. д.

Подобные глубинные процессы влияют на земную кору, вызывая деформацию и горообразование. Такого рода явления называются тектоническими. Им родственны вулканические процессы. В верхней мантии существуют небольшие области, где температура достаточна для плавления ее вещества. Расплавленное вещество (магма) выдавливается вверх и прорывается через кору. Происходит вулканическое извержение, при котором из недр также выбрасываются водяной пар, углекислый газ и другие газы.

Поверхности планет и их спутников формируются двумя группами процессов — внутренними (к ним относятся тектонические и вулканические) и внешними (изменение поверхности в результате падений метеоритных тел, что приводит к образованию кратеров; механическая эрозия, т. е. полное или частичное разрушение или повреждение какой-либо поверхности под действием ветра, осадков, воды, ледников; химическое взаимодействие с атмосферой и гидросферой). На Землек перечисленным внешним процессам добавляется воздействие биосферы. К тому же наша планета окружена протяженной и достаточно плотной атмосферой, вследствие чего основное количество метеоритных тел сгорает при взаимодействии с ней, так и не долетев до поверхности Земли. 

Еще один из источников – кинетическая энергия оборота Земли и ее спутника Луны как космических тел. Она проявляется в морских приливах, энергия которых недоступна живым организмам, но может использоваться человеком.