Презентація "БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ ЯК НЕОБХІДНА УМОВА ІСНУВАННЯ БІОСФЕРИ"

БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ ЯК НЕОБХІДНА УМОВА ІСНУВАННЯ БІОСФЕРИ

Біосфера - глобальна екосистема, єдність якої забезпечується переміщенням хімічних елементів і речовин у великому (геологічному) та малому (біологічному) кругообігу. Кругообіг речовин у біосфері має циклічний характер і для біогенних елементів здійснюється у вигляді біогеохімічних циклів. БІОГЕОХІМІЧНИЙ ЦИКЛ (біогеоцикли) - це перетворення і переміщення хімічного елемента, що відбуваються за сумісної дії біотичних та абіотичних компонентів біосфери. Поняття «біогеохімічних циклів» увів у науку В. І. Вернадський у 1910 р. Рушійними силами цих циклів є потік енергії Сонця і частково енергія геологічних процесів, що відбуваються на планеті.

БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ резервний фонд - з більшою кількістю й масою речовини або елемента та повільнішим обміном; обмінний фонд - з меншою часткою елемента (речовини), що швидко переміщуються по етапах циклу. розрізняють дві частинитипи біогеоциклів: цикли елементів з резервним фондом в атмосфері або гідросферіцикл Карбону, цикл Нітрогену,цикл Оксигенуцикли елементів з резервним фондом у літосфері цикл Фосфору, цикл Сульфуру, цикл Кальцію, цикл Калію, цикл Феруму

Це сукупність багатьох біотичних і абіотичних перетворень, які відбуваються в атмосфері, гідросфері, літосфері за участі живої речовини БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ У біогеоциклах живі організми здійснюють газову, окисно-відновну, концентраційну та біохімічну функції. Біотичні перетворення стали обов'язковою умовою існування біогеохімічних циклів зокрема й біосфери загалом. Серед найважливіших циклів виокремлюють біогеохімічні цикли Карбону, Нітрогену, Гідрогену, Оксигену, Фосфору, Кальцію, Калію, Феруму . Упродовж тривалого еволюційного розвитку в складі біосфери біогеоцикли стали збалансованими й набули замкненості перетворень у межах обмінного фонду. На сьогодні спостерігаються порушення біогеохімічних циклів у біосфері через діяльність людини

Основні причини змін біогеоциклів:вплив на резервний фонд речовин, що містять той чи інший біогенний елемент, пов'язаний з видобуванням і переробкою корисних копалин, спалюванням вугілля, нафти, торфу, природного газу, використанням добрив;вплив на видове й екосистемне біорізноманіття, компоненти якого беруть участь у перетвореннях (наприклад, вирубування лісів веде до зміни ступеня фіксації Карбону);поява й включення в цикли штучних і чужорідних для біосфери речовин (наприклад, пластмас), які надалі не можуть використовуватися продуцентами, розкладатися редуцентами. Накопичення таких відходів може стати причиною виникнення біогеохімічних циклів нового типу або ускладнення вже існуючих.

Біогеохімічний цикл Карбону : Карбон - це основа органічних речовин усіх живих організмів. Особливостями циклу Карбону є: 1) основне депо - газуватий СО2, а основна доступна форма для організмів - органічні речовини й карбонати; 2) наявність резервного фонду у вигляді СО2, СН4, СО в атмосфері та осадових (вапняки, крейда) і горючих (торф, вугілля, нафта) корисних копалин у літосфері; 3) основні біотичні перетворення пов'язані з фотосинтезом, диханням, біоакумуляцією та мінералізацією; 4) абіотичні перетворення відбуваються завдяки процесам розчинення, окиснення, горіння

Біогеохімічний цикл Нітрогену: Нітроген-входить до складу важливих нітрогеновмісних органічних речовин (амінокислот, білків, нуклеїнових кислот). Основне депо й резервний фонд - атмосферний азот, а основна доступна форма - нітрати. Біотичні перетворення здійснюються переважно мікроорганізмами в ґрунті. Нітроген стає доступним для живого в результаті азотофіксації, що здійснюють мутуалістичні бульбочкові бактерії й актиноміцети, вільноживучі азотофіксуючі бактерії, пурпурні сіркобактерії й ціанобактерії. Розклад органічних сполук з утворенням амоніаку здійснюється амоніфікувальними бактеріями, амоніак розчиняється у ґрунтових водах і перетворюється на амоній NH4+. Амоніак і сполуки амоніаку здатні до біокаталітичного окиснення з утворенням нітратної і нітритної кислот, що їх використовують нітрифікувальні бактерії в процесі нітрифікації. Завдяки їхній діяльності в ґрунті утворюються нітрити і нітрати. Замикають цикл Нітрогену мікробіологічні процеси денітрифікації, які перетворюють нітрити й нітрати на молекулярний азот, що надходить в атмосферу. Абіотичні перетворення (абіотична фіксація за участі грозових розрядів, утворення й розчинення покладів селітри, окиснення) відбуваються в повітрі та ґрунті.

Біогеохімічний цикл Фосфору: Фосфор належить до макроелементів, що входять до складу нуклеїнових кислот, АТФ, багатьох білків, ліпідів. Основним депо Фосфору є гірські породи і мінерали, а доступною формою - фосфати. Після вивітрювання гірських порід Фосфор у доступній формі надходить до рослин внаслідок мінерального живлення й використовується для асиміляції органічних речовин, що передаються ланцюгами живлення. Після відмирання організмів редуценти здійснюють мінералізацію й перетворюють Фосфор залишків на фосфати, що знову використовуються рослинами. Втрати Фосфору в циклі пов'язані з його винесенням в моря та океани й формуванням порід

Біогеохімічний цикл Сульфуру: Сульфур є макроелементом, необхідним для синтезу сульфуровмісних амінокислот (метіоніну і цистеїну), вітаміну В1 й деяких ферментів. Цикл включає перетворення, що відбуваються в усіх трьох оболонках - гідро-, літо- й атмосферіРезервний фонд – осадові поріди, мінерали, горючі копалини. Основною доступною формою для перетворень - сульфати й H2 S. У вигляді сульфат-іонів Сульфур поглинають рослини й фіксують його у складі органічних речовин. Через рослинну їжу Сульфур потрапляє до тварин. Основні біотичні перетворення здійснюються бактеріями: хемосинтезуючі аеробні сіркобактерії і фотосинтезуючі анаеробні пурпурні сіркобактерії використовують сірководень як джерело Гідрогену, сульфатовідновлювальні бактерії перетворюють сполуки Сульфуру на сульфати (знову використовуються рослинами) або H2 S (надходить в атмосферу). Сірководень й газуваті оксиди Сульфуру в атмосфері зазнають абіотичних перетворень з утворенням сульфатів, які з опадами потрапляють у ґрунт і Океан

ВИСНОВКИ:1. Найзагальнішими особливостями біогеохімічних циклів є циклічність, складність, збалансованість, замкненість2. Біогеохімічні цикли з резервним фондом в атмосфері або гідросфері є досконалішими завдяки великому обмінному фонду газуватих речовин в атмосфері, що й визначає їхній високий ступінь саморегуляції3. Осадові біогеохімічні цикли з резервним фондом у літосфері є менш досконалими через невеликий обмінний фонд речовин у літосфері, що й визначає їхній невисокий ступінь саморегуляції

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ:1. Опрацювати § 44підручника;2. Письмово виконати. Завдання на застосування знань(таблиця біогеохімічні цикли біосфери)Біологія + Екологія. Людина й біогеохімічний цикл Фосфору