Практическая работа № 13
Цель: изучить большой круговорот веществ.
Ход работы:
1. Ознакомиться с теоретическим материалом
2. Составить схему большого круговорота веществ, ответить на контрольные вопросы.
Теоретическая часть:
Известно, что из более 90 химических элементов, встречающихся в природе, 30 – 40 необходимы живым организмам. Некоторые элементы требуются в больших количествах, другие – в малых. Химические элементы циркулируют в биосфере по определённым путям, обеспечивая свою неисчерпаемость. В связи с этим реализуется закон сохранения вещества: атомы в химических реакциях никогда не исчезают, не образуются и не превращаются друг в друга; они только перегруппировываются с образованием различных молекул и соединений (одновременно происходит поглощение или выделение энергии). В силу этого атомы могут использоваться в самых различных соединениях и запас их никогда не истощается. Именно это происходит в биосфере в виде круговоротов элементов. При этом выделяют два круговорота: большой (геологический) и малый (биотический).
Большой круговорот веществ в природе (геологический) обусловлен взаимодействием солнечной энергии с глубиной энергии земли, и осуществляет перераспределение вещества между биосферой и более глубокими горизонталями земли. Осадочные горные породы, образованные за счет выветривания магматических пород в подвижных зонах земной коры вновь погружаются в зону выветривания пород. Так они переплавляются и образуют магму источников магматических парод после поднятия этих пород на земную поверхность и действие процессов выветривания, вновь происходит превращение их в новые осадочные породы. Символом круговорота веществ является спираль то есть круговорот это означает, что живой цикл круговорота не повторяет в точности старый, а приносит что то новое, что со временем приводит к вечным экологическим изменениям.
Большой круговорот, это и круговорот воды между сушей и океаном через атмосферу.
Большой круговорот измеряется масштабами геологического времени и длится сотни тысяч или миллионы лет. Он заключается в том, что происходит постоянное превращение материковой коры в океаническую и наоборот. Продукты разрушения и выветривания горных пород выносятся сточными водами в Мировой океан, где они образуют отложения. Медленные геотектонические процессы движения и опускания материков и поднятия морского дна, перемещение морей и океанов в течение длительного времени приводят к тому, что эти отложения возвращаются на сушу и процесс начинается вновь. При этом происходит перенос: воздушных масс, продуктов выветривания, воды, растворенных минеральных соединений, загрязняющих веществ, в т.ч. РАВ.
На фоне этого глобального круговорота веществ в биосфере непрерывно происходят малые (биотические) круговороты. Малый круговорот является частью большого круговорота и происходит на уровне экосистем. Он заключается в том, что питательные вещества почвы, вода, углерод и другие элементы аккумулируются в веществе растений и расходуются на поддержание собственных жизненных процессов и жизненных процессов организмов-консументов. Продукты распада органического вещества (опавшие листья, умершие растения и животные) с помощью бактерий, грибов, червей, моллюсков и т. д. вновь разлагаются до минеральных компонентов, которые снова становятся доступными растениям и тем самым вновь вовлекаются ими в поток вещества. В отличие от большого круговорота малый имеет разную продолжительность – различают сезонные, годовые, многолетние и вековые малые круговороты.
Круговорот химических веществ из неорганической среды в органическую среду и обратно, осуществляемый через растительные и животные организмы с использованием солнечной или химической энергии, называют биогеохимическим циклом. Суть цикла. Химические элементы поглощают организмы, в последствии они покидают их, уходя в абиотическую среду, затем через какое-то время снова попадают в живой организм. Такие элементы называют биофильными. Этими циклами и круговоротом в целом, обеспечиваются важнейшие функции живого вещества в биосфере.
Главным источником энергии этого круговорота является солнечная энергия, которая является катализатором фотосинтеза. В ряде экосистем перенос вещества и энергии осуществляется посредством трофических цепей. Перемещение химических элементов в природе в процессе жизнедеятельности растений, животных, микроорганизмов называется биогенной миграцией вещества.
Биогенный круговорот предполагает замкнутый цикл веществ, многократно используемых трофической цепью. Такой круговорот возможен в водных экосистемах, особенно в планктоне с его интенсивным метаболизмом, но не в наземных экосистемах, за исключением дождевых тропических лесов, где возможна передача питательных веществ «от растения к растению», корни которых находятся на поверхности почвы.
В природе элементы почти никогда не бывают распределены равномерно по всей экосистеме и не находятся всюду в одинаковой химической форме. В биогеохимическом круговороте следует различать 2-е среды:
1) резервный фонд, это огромная масса медленно движущихся веществ, в основном не связанных с организмами.
2) обменный фонд, который обусловлен обменом общим биогенным веществом между организмами и их непосредственным окружением. При этом пополнение фонда идет за счет веществ, которые образуются либо в результате первичной экскреции животными, либо при разложении детрита микроорганизмами.
Если рассматривать биосферу в общем, в ней можно выделить круговорот газообразных веществ с резервным фондом (океан) и осадочный цикл с резервным фондом в земной коре (геологический круговорот).
Вывод:
Литература:
1. Бродский А.К. Общая экология. – М.: ИЦ Академия, 2013, с. 187-194.
Контрольные вопросы:
1. Что такое большой круговорот веществ? Чем он характеризуется?
2. Что называется биохимическим циклом и биогенной миграцией вещества?
3. Что является главным источником энергии для малого круговорота веществ?
4. Что такое резервный и обменный фонды?