Автор: Пользователь скрыл имя, 07 Декабря 2011 в 19:02, доклад
Вода находится в постоянном движении. Испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы - это и есть круговорот воды в природе. Из всех выпадающих осадков 80% попадает непосредственно в океан. Для нас же наибольший интерес представляют оставшиеся 20%, выпадающие на суше, так как большинство используемых человеком источников воды пополняется именно за счет этого вида осадков. Упрощенно говоря, у воды, выпавшей на суше, есть два пути.
Круговороты веществ в природе
Круговорот воды
Вода находится в постоянном движении. Испаряясь с поверхности водоемов, почвы, растений, вода накапливается в атмосфере и, рано или поздно, выпадает в виде осадков, пополняя запасы в океанах, реках, озерах и т.п. Таким образом, количество воды на Земле не изменяется, она только меняет свои формы - это и есть круговорот воды в природе. Из всех выпадающих осадков 80% попадает непосредственно в океан. Для нас же наибольший интерес представляют оставшиеся 20%, выпадающие на суше, так как большинство используемых человеком источников воды пополняется именно за счет этого вида осадков. Упрощенно говоря, у воды, выпавшей на суше, есть два пути.
Либо она, собираясь в ручейки, речушки и реки, попадает в результате в озера и водохранилища - так называемые открытые (или поверхностные) источники водозабора. Либо вода, просачиваясь через почву и подпочвенные слои, пополняет запасы грунтовых вод. Поверхностные и грунтовые воды и составляют два основных источника водоснабжения. Оба этих водных ресурса взаимосвязаны и имеют как свои преимущества, так и недостатки в качестве источника питьевой воды.
Круговорот
воды является одним из грандиозных
процессов на поверхности земного
шара. Он играет главную роль в связывании
геологического и биотического круговоротов.
В биосфере вода, непрерывно переходя
из одного состояния в другое, совершает
малый и большой круговороты.
Испарение воды с поверхности
океана, конденсация водяного пара
в атмосфере и выпадение
Круговорот углерода
Углерод в биосфере часто представлен наиболее подвижной формой - углекислым газом. Источником первичной углекислоты биосферы является вулканическая деятельность, связанная с вековой дегазацией мантии и нижних горизонтов земной коры. Миграция углекислого газа в биосфере Земли протекает двумя путями. Первый путь заключается в поглощении его в процессе фотосинтеза с образованием органических веществ и в последующем захоронении их в литосфере в виде торфа, угля, горных сланцев, рассеянной органики, осадочных горных пород. Так, в далекие геологические эпохи сотни миллионов лет назад значительная часть фотосинтезируемого органического вещества не использовалась ни консументами, ни редуцентами, а накапливалась и постепенно погребалась под различными минеральными осадками. Находясь в породах миллионы лет, этот детрит под действием высоких температур и давления (процесс метаморфизации) превращался в нефть, природный газ и уголь, во что именно - зависело от исходного материала, продолжительности и условий пребывания в породах. Теперь мы в огромных количествах добываем это ископаемое топливо для обеспечения потребностей в энергии, а сжигая его, в определенном смысле завершаем круговорот углерода. Если бы ни этот процесс в истории планеты, вероятно, человечество имело бы сейчас совсем другие источники энергии, а может быть и совсем другое направление развития цивилизации.
По
второму пути миграция углерода осуществляется созданием
карбонатной системы в различных водоемах,
где CO2 переходит в H2CO3, HCO31-, CO32-. Затем с
помощью растворенного в воде кальция
(реже магния) происходит осаждение карбонатов
CaCO3 биогенным и абиогенным путями. Возникают
мощные толщи известняков. Наряду с этим
большим круговоротом углерода существует
еще ряд малых его круговоротов на поверхности
суши и в океане. В пределах суши, где имеется
растительность, углекислый газ атмосферы
поглощается в процессе фотосинтеза в
дневное время. В ночное время часть его
выделяется растениями во внешнюю среду.
С гибелью растений и животных на поверхности
происходит окисление органических веществ
с образованием CO2. Особое место в современном
круговороте веществ занимает массовое
сжигание органических
веществ и постепенное возрастание содержания
углекислого газа в атмосфере, связанное
с ростом промышленного
производства и транспорта.
Круговорот кислорода
Кислород
- наиболее активный газ. В пределах
биосферы происходит быстрый обмен
кислорода среды с живыми организмами
или их остатками после гибели.
В составе земной атмосферы кислород
занимает второе место после азота.
Господствующей формой нахождения кислорода
в атмосфере является молекула О2.
Круговорот кислорода в биосфере весьма
сложен, поскольку он вступает во множество
химических соединений минерального и
органического миров. Свободный кислород
современной земной атмосферы является
побочным продуктом
процесса фотосинтеза зеленых растений
и его общее количество отражает баланс
между продуцированием кислорода и процессами
окисления и гниения различных веществ.
В истории биосферы Земли наступило такое
время, когда количество свободного кислорода
достигло определенного уровня и оказалось
сбалансированным таким образом, что количество
выделяемого кислорода стало равным количеству
поглощаемого кислорода.
Круговорот азота
При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в аммиак, который под влиянием живущих в почве трифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция СаСОз, образует нитраты:
2HN0з + СаСОз = Са(NОз)2 + СОС + Н0Н
Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при .недостаточном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих де ни трифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) переходит в недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде.
Непрерывная
убыль минеральных азотных
Круговорот фосфора
Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. В различных минералах фосфор содержится в виде неорганического фосфатиона (PO43-). Фосфаты растворимы в воде, но не летучи. Растения поглощают PO43- из водного раствора и включают фосфор в состав различных органических соединений, где он выступает в форме так называемого органического фосфата. По пищевым цепям фосфор переходит от растений ко всем прочим организмам экосистемы. При каждом переходе велика вероятность окисления содержащего фосфор соединения в процессе клеточного дыхания для получения организмом энергии. Когда это происходит, фосфат в составе мочи или ее аналога вновь поступает в окружающую среду, после чего снова может поглощаться растениями и начинать новый цикл.
В
отличие, например, от углекислого газа,
который, где бы он ни выделялся в
атмосферу, свободно переносится в ней
воздушными потоками пока снова не усвоится
растениями, у фосфора нет газовой фазы
и, следовательно, нет свободного возврата
в атмосферу. Попадая в водоемы, фосфор
насыщает, а иногда и
перенасыщает экосистемы.Обратного
пути, по сути дела, нет. Что-то может вернуться
на сушу с помощью рыбоядных птиц, но это
очень небольшая часть общего количества,
оказывающаяся к тому же вблизи побережья.
Океанические отложения фосфата со временем
поднимаются над поверхностью воды в результате
геологических процессов, но
это происходит в течение
миллионов лет. Следовательно, фосфат
и другие минеральные биогены почвы циркулируют
в экосистеме лишь в том случае, если содержащие
их отходы жизнедеятельности откладываются
в местах поглощения данного элемента.
В естественных экосистемах так в основном
и происходит. Когда же в их функционирование
вмешивается человек, он нарушает естественный
круговорот, перевозя, например, урожай
вместе с накопленными из почвы биогенами
на большие расстояния к потребителям.
Круговорот серы
Сера
является важным составным элементом
живого вещества. Большая часть ее
в живых организмах находится
в виде органических соединений. Кроме
того, сера входит в состав некоторых
биологически активных веществ: витаминов,
а также ряда веществ, выступающих
в качестве катализаторов окислительно-
В изверженных породах сера находится преимущественно в виде сульфидных минералов: пирита , пирронита , халькопирита , в осадочных породах содержится в глинах в виде гипсов, в ископаемых углях - в виде примесей серного колчедана и реже в виде сульфатов. Сера в почве находится преимущественно в форме сульфатов; в нефти встречаются ее органические соединения. В связи с окислением сульфидных минералов в процессе выветривания сера в виде сульфатиона переносится природными водами в Мировой океан. Сера поглощается морскими организмами, которые богаче ее неорганическими соединениями, чем пресноводные и наземные.