Автор: Пользователь скрыл имя, 14 Декабря 2011 в 14:46, реферат
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 соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещающие потери азота. К таким процессам относятся, прежде всего происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты. Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бактерий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вызывая образование характерных вздутий — «клубеньков», почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваивая атмосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества. Таким образом, в природе совершается непрерывный круговорот азота. Однако ежегодно с урожаем с полей убираются наиболее богатые белками части растений, например зерно. Поэтому в почву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших элементов питания растений.
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 органиче
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.