И.Ф. Рассашко,
О.В. Ковалева, А.В. Крук
Общая экология
Тексты лекций для студентов специальности 1-33 01 02 «Геоэкология». – Гомель: ГГУ им. Ф. Скорины, 2010. – 252 с.
Раздел 2. Организация биосферы
Лекция 12. Биологический круговорот, круговорот азота, кислорода, углерода
12.2. Круговорот азота, кислорода, углерода
Круговорот азота (рисунок 12.2) является
одним из самых сложных круговоротов в природе. Охватывает всю биосферу, а также
атмосферу, литосферу, гидросферу. Очень
важную роль в круговороте азота играют микроорганизмы. В круговороте азота
выделяют следующие этапы:
1-й этап (фиксация азота): а)
азотфиксирующие бактерии связывают (фиксируют) газообразный азот с образованием
аммонийной формы (NH и солей
аммония) – это биологическая фиксация; б) вследствие грозовых разрядов и фотохимического окисления
образуются оксиды азота, при взаимодействии с водой они образуют азотную
кислоту, в почве она превращается в нитратный азот.
2-й этап – превращение в растительный белок. Обе формы
(аммонийная и нитратная) фиксированного азота усваиваются растениями и
превращаются в сложные белковые соединения.
3-й этап – превращение в животный
белок. Животные поедают растения, в их организме растительные белки
превращаются в животные.
4-й этап – разложение белка, гниение. Продукты
метаболизма растений и животных, а также ткани отмерших организмов под воздействием
микроорганизмов разлагаются с образованием аммония (процесс аммонификации).
5-й этап – процесс нитрификации. Аммонийный азот
окисляется до нитритного и нитратного азота.
6-й этап – процесс денитрификации. Нитратный азот под
воздействием денитрифицирующих бактерий восстанавливается до молекулярного
азота, который поступает в атмосферу. Круг замыкается.
Рисунок 12.2 – Структурная схема круговорота азота
(по Н. И. Николайкину, 2004)
Антропогенное воздействие на
круговорот азота заключается в следующем:
1 Промышленное использование азота для получения аммиака
примерно на 10% повышает общее количество азота, фиксированного
естественным путем.
2 Широкое использование азотных удобрений, превышающее
потребности растений, приводит к загрязнению окружающей среды, при этом часть
избыточного азота смывается в водоемы, вызывая опасное явление
«евтрофирования». Оно вызывает вторичное загрязнение водоемов, нарушение
круговорота веществ, изменение их трофического статуса.
Круговорот кислорода сопровождается его приходом и
расходом.
Приход кислорода включает: 1) выделение при фотосинтезе; 2)
образование в озоновом слое под воздействием УФ-излучения (в незначительном количестве); 3)
диссоциацию молекул воды в верхних слоях атмосферы под воздействием УФ-излучения; 4)
образование озона – О3.
Расход кислорода
включает: 1) потребление животными при дыхании; 2) окислительные
процессы в земной коре; 3) окисление окиси углерода (СО), выделяющегося при
извержении вулканов.
Круговорот кислорода тесно связан с круговоротом
углерода.
Круговорот углерода (рисунок 12.3). Масса углекислого газа (СО2) в атмосфере
оценивается в 1012 тонн.
Приход углекислого газа включает: 1) дыхание живых организмов; 2) разложение отмерших
организмов растений и животных микроорганизмами, процесс брожения; 3)
антропогенные выбросы при сжигании топлива; 4) вырубку лесов.
Расход углекислого газа включает: 1) фиксацию углекислого газа из атмосферы при
фотосинтезе с освобождением кислорода; 2) потребление части углерода животными,
питающимися растительной пищей; 3) фиксацию углерода в литосфере (образование
органогенных пород – уголь, торф, горючие сланцы, а также почвенных компонентов,
как гумуса); 4) фиксацию углерода в гидросфере (образование известняков,
доломитов).
Постепенное возрастание содержания углекислого газа в
атмосфере в сочетании с другими причинами привело к «парниковому эффекту»,
влияющему на тепловой баланс, на климат нашей планеты.
Большую роль в общем круговороте веществ в природе
кроме рассмотренных элементов играют также фосфор, сера, железо.
Рисунок 12.3 – Структурная схема круговорота углерода
(по Н. И. Николайкину, 2004)
|