12. Кругооборот углерода, фосфора, азота, воды. Круговорот веществ.

1. Большой круговорот (геологический, абиотический) – миллион лет длительность. Горные породы подвергаются разрушению и сбрасываются в мировой океан. Процесс опускания материков.

2. Малый (биотический). Часть большого круговорота происходит на уровне экосистемы. Питательные вещества почвы C, H₂O аккумулируется в веществе растений, расходуется на построение тела и жизненные процессы. Продукты распада вновь разлагаются до минеральных компонентов, доступных растениям и опять вовлекаются в круговорот веществ. Круговорот химических веществ из неорганической среды через растения и животных попадает обратно в органическую среду путем химических реакций с использованием солнечной энергии – биохимический цикл.

Большой круговорот ярко выражен циркуляцией воздействия масс и воды, на этот процесс расходуется 30% подающейся на Землю солнечной энергии.

Круговорот углерода.

Процесс расщепления органических молекул с выделением энергии – клеточное дыхание (процесс обратный фотосинтезу).

C₆H₁₂O₆ + 6O₂  6H₂O + 6CO₂ + энергия.

Мировой океан обладает способностью поглощать большое количество CO₂ т.к. CO₂ хорошо растворим в воде. Значительная часть растворенного в воде CO₂ участвует в процессе фотосинтеза, другая часть взаимодействует с H₂O образует H₂CO₃ : H₂CO₃ + Ca  CaCO₃ + H₂

Масса углерода на Земле распределена следующим образом:

1. Карбонатные отложения на дне океана 1,3 * 10¹⁶т.

2. Кристаллические породы – 10₁₅.

3. Уголь и нефть 3,4 * 10¹⁵ .

4. Жизнь на Земле поддерживается углеродом количество которого 5 * 10⁹ .

5. Соотношение CO₂ и С уравновешено.

Круговорот фосфора.

Фосфор входит в состав ионов и молекул переносящих энергию, в различных минералах он содержится в виде ионов, фосфаты хорошо растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают из воды фосфат – ионы, включая их в состав органических соединений. По пищевым цепям он переходит от одного организма к другому, на каждом этапе велика вероятность окисления соединения в результате клеточного дыхания (фосфор выводится из организма и вновь вовлекается в круговорот). В отличии от круговорота углерода – отсутствие газовой фазы, поэтому нет произвольного возврата в систему.

Фосфат и другие минеральные биогенные почвы циркулируют в экосистеме в том случае, если содержащие фосфор отходы жизнедеятельности откладываются в местах поглощения фосфора.

Круговорот азота.

Азот – важнейший биогенный элемент, входящий в состав белков. Азот включает газовою и минеральную фазу. Большинство растений усваивают азот только в минеральной форме.

Воздух состоит из 75% молекулярного азота. Связывать азот способны только циано бактерии и сине-зеленые водоросли.

Бактерии, живущие в клубнях бобовых растений играют особую роль в связывании азота (например NO₂).

Азот так же используется для промышленного производства NH3.