Биохимические круговороты, Круговорот воды - Круговорот веществ на Земле. Малый и большой круг обмена веществ
Взаимодействие абиотических факторов и живых организмов экосистемы сопровождается непрерывным круговоротом вещества между биотопом и биоценозом в виде чередующихся то органических, то минеральных соединений. Обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой, различные стадии которого происходят внутри экосистемы, называют биогеохимическим круговоротом, или биогеохимическим циклом.
Существование подобных круговоротов создает возможность для саморегуляции (гомеостаза) системы, что придает экосистеме устойчивость: удивительное постоянство процентного содержания различных элементов. Здесь действует принцип функционирования экосистем: получение ресурсов и избавление от отходов происходят в рамках круговорота всех элементов.
Рассмотрим более подробно основные биохимические круговороты.
Круговороты воды, кислорода и углекислого газа (по П. Клауду и А. Джибору, 1972)
Круговорот воды
Самый значительный по переносимым массам и по затратам энергии круговорот на Земле -- это планетарный гидрологический цикл -- Круговорот воды
Общая схема круговорота воды (по Ф. Рамаду, 1981). Примечание: цифры -- толщина слоя в метрах
Каждую секунду в него вовлекается 16,5 млн м3 воды и тратится на это более 40 млрд МВт солнечной энергии (Т. А. Акимова, В. В. Хаскин, 1994). Но данный круговорот -- это не только перенос водных масс. Это фазовые превращения, образование растворов и взвесей, выпадение осадков, кристаллизация, процессы фотосинтеза, а также разнообразные химические реакции. В этой среде возникла и продолжается жизнь. Вода -- основной элемент, необходимый для жизни. Количественно это самая распространенная неорганическая составляющая живой материи. У человека вода составляет 63% массы тела, грибов -- 80%, растений -- 80--90%, а у некоторых медуз -- 98%.
Вода, как мы увидим несколько позднее, участвующая в биологическом круговороте и служащая источником водорода и кислорода, составляет лишь небольшую часть своего общего объема.
В жидком, твердом и парообразном состояниях вода присутствует во всех трех главных составных частях биосферы: атмосфере, гидросфере, литосфере. Все воды объединяются общим понятием "гидросферы". Составные части гидросферы связаны между собой постоянным обменом и взаимодействием. 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 осадков на поверхность океана образует малый круговорот. Когда водяной пар переносится воздушными течениями на сушу, круговорот становится значительно сложнее. При этом часть осадков испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая -- питает реки и водоемы, но в итоге вновь возвращается в океан речным и подземным стоками, завершая тем самым большой круговорот.
Над океанами выпадает 7/9 общего количества осадков, а над континентами 2/9. Замкнутая, бессточная часть суши в 3,5 раза беднее осадками, чем периферийная часть суши. Вода, выпавшая на сушу, в процессе фильтрации через почву обогащается минеральными и органическими веществами, образуя подземные воды. Вместе с поверхностными стоками она поступает в реки, а затем в океаны. Поступление воды в Мировой океан (осадки, приток речных вод) и испарение с его поверхности составляет 1260 мм в год.
Несмотря на относительно малую толщину слоя водяного пара в атмосфере (0,03 м), именно атмосферная влага играет основную роль в циркуляции воды и ее биогеохимическом круговороте. В целом для всего земного шара существует один источник притока воды -- атмосферные осадки и один источник расхода -- испарение, составляющее 1030 мм в год. В жизнедеятельности растений огромная роль воды принадлежит осуществлению процессов фотосинтеза (важнейшее звено биологического круговорота) и транспирации. Подсчитано, что 1 га елового леса на влажной почве за год транспирирует около 4000 м3 воды, что эквивалентно 378 мм осадков. Суммарное испарение, или масса воды, испаряемой древесной или травянистой растительностью, испарившейся с поверхности почвы, играет важную роль в круговороте воды на континентах. Грунтовые воды, проникая сквозь ткани растений в процессе транспирации, привносят минеральные соли, необходимые для жизнедеятельности самих растений.
Данные по круговороту воды на земном шаре позволяют вычислить активность водообмена в различных частях гидросферы
Активность водообмена в гидросфере
Часть гидросферы |
Объем (с округлением), тыс. км3 |
Активность водообмена, число лет |
Океан Подземные воды В т. ч. зоны активного водообмена Полярные ледники Поверхностные воды суши Реки Почвенная влага Пары атмосферы |
|
|
Вся гидросфера |
1454000 |
2800 |
Наиболее замедленной Частью круговорота воды Является деятельность Полярных ледников. Круговорот воды здесь совершается за 8,0 тыс. лет, что отражает медленное движение и процесс таяния ледниковых масс. Подземные воды обновляются за 5,0 тыс. лет, воды океанов -- за 3,0 тыс. лет, атмосферные воды -- за 10 суток. Наибольшей активностью обмена, после атмосферной влаги, отличаются речные воды, которые сменяются в среднем каждые 11 суток. Чрезвычайно быстрая возобновляемость основных источников пресных вод и опреснение вод в процессе круговорота являются отражением глобального процесса динамики вод на земном шаре. Происходящий в природе круговорот самоочищающейся воды -- вечное движение, обеспечивающее жизнь на Земле.
Пресной воды на Земле очень мало. Вместе с зоной активного водоснабжения подземными водами это лишь 300 млн км3, причем 97% находится в ледниках Антарктиды, Гренландии, в полярных зонах и горах. Однако естественный круговорот воды гарантирует, что без воды Земля не останется.
Похожие статьи
-
Большой, малый круговорот веществ - Круговорот веществ на Земле. Малый и большой круг обмена веществ
Солнечная энергия на Земле вызывает два Круговорота веществ : Большой , или Геологический круговорот веществ , наиболее ярко проявляющийся в Круговороте...
-
Мировой Океан, запасы воды на Земле. - Мировой океан
Вода на Земле образует геологическую оболочку, называемую гидросферой. Гидросфера объединяет все свободные воды Земли, то есть не связанные физически и...
-
Атмосферный воздух, представляющий собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, - важнейшая жизнеобеспечивающая среда для всего живого на...
-
Круговорот веществ - многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех слоях, которые входят в...
-
Круговорот веществ на Земле - повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее выраженный циклический...
-
Природные процессы в гидросфере - Основы экологии
При рассмотрении процессов накопления, сохранения и динамики воды в земном пространстве три понятия являются центральными и неразрывно связаны друг с...
-
Биосфера представляет оболочку Земли, включающую в себя как область распространения живого вещества, так и само это вещество. Вернадский показал, что...
-
КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ ПО ТИПУ ПИТАНИЯ. КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ В ЭКОСИСТЕМЕ - Основы экологии
По способу питания все организмы подразделяются на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы ( От греч. autos - сам) - осуществляют превращение неорганических...
-
Понятие экосистемы является ключевым для каждого, кто пожелает узнать и понять, как устроен мир. Экосистемы являются своего рода "кирпичиками", из...
-
Сточные воды подвергают очистке различными способами: механической, химической, механохимической, физико-химической и биохимической (или биологической)....
-
Строение оболочек Земли, их структура, зональность, динамика - Общая экология
Земля имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер), - внутренних и внешних. К внутренним относится ядро, мантия, а к...
-
1. Загрязнение природной среды в процессе хозяйственной деятельности. Глобальные и локальные изменения качества атмосферного воздуха, вод, почв, биоты в...
-
Понятие о круговороте веществ Деятельность живых существ в биосфере сопровождается потреблением из среды их обитания больших количеств разнообразных...
-
Кругооборот веществ в биосфере - Биохимические кругообороты в природе
Процессы фотосинтеза органического вещества из неорганических компонентов длятся миллионы лет и за такое время химические элементы должны были перейти из...
-
Водные ресурсы земли - Основы экологии
Запасы пресной воды на нашей планете далеко не безграничны. Дефицит чистой воды для многих районов земного шара стал насущной проблемой. Водные ресурсы...
-
Геохимические циклы (geochemical cycles; н. geochemische Kreisprozesse, geochemischer Kreislauf; ф. cycles gйochimiques; и. ciclos geoquнmiсоs) -...
-
Введение - Экология гидросферы
Цель: Подробно изучить загрязнения гидросферы. Задачи: Предотвратить загрязнение гидросферы; Выявить источники загрязнения гидросферы; Узнать методы...
-
Основой динамического равновесия и стойкости биосферы является кругооборот веществ и превращения энергии, который состоит из многообразных процессов....
-
Гидросфера как природная система - Загрязнение и охрана вод
Гидросфера - это прерывистая водная оболочка Земли, совокупность морей, океанов, континентальных вод (включая подземные) и ледяных покровов. Моря и...
-
Кислород играет важнейшую роль в жизни большинства живых организмов на нашей планете. Он необходим всем для дыхания. Кислород не всегда входил в состав...
-
Круговорот кислорода, Круговорот азота - Биохимические кругообороты в природе
Кислород - наиболее активный газ. В пределах биосферы происходит быстрый обмен кислорода среды с живыми организмами или их остатками после гибели. В...
-
Круговорот веществ и поток энергии в экосистемах - Экологическая система
Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, которые необходимы для поддержания жизни. Главным источником энергии для...
-
Круговороты газообразного и осадочного циклов - Общая экология
Все биогеохимические круговороты подразделяют на 2 основных типа: круговорот газообразных веществ и осадочные циклы. Круговорот газообразных веществ -...
-
Значение воды для жизненных процессов на земле, Роль воды в жизни человека - Охрана водных ресурсов
Вода, окись водорода, является простейшим устойчивым в обычных условиях химическим соединением водорода с кислородом. Значение воды трудно оценить, так...
-
ЗАПАСЫ ВОДЫ НА ЗЕМЛЕ - Защита водных ресурсов от истощения и загрязнения
Воды, находящиеся на поверхности планеты (материковые и океанические), образуют геологическую оболочку, называемую гидросферой. Гидросфера объединяет все...
-
В. И.Вернадский считал, что термин биосфера в биологии был впервые применен Ж. Б.Ламарком. В 1875 г в геологии его обосновал Э. Зюсс. Основоположником...
-
На земной поверхности нет химической силы, могущественней по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Что принципиально отличает...
-
Потоки энергии и вещества в экосистемах - Энергия экосистемы
Любая жизнь требует постоянного притока энергии и вещества. Энергия расходуется на осуществление основных жизненных реакций, вещество идет на построение...
-
На всем протяжении истории человечества воздействие общества на природу развивалось не как простой линейный процесс. Напряженная, а в ряде случаев...
-
На всем протяжении истории человечества воздействие общества на природу развивалось не как простой линейный процесс. Напряженная, а в ряде случаев...
-
КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА. КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА, КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА - Основы экологии
Продуценты улавливают углекислый газ из атмосферы и переводят его в органические вещества, консументы поглощают углерод в виде органических веществ с...
-
Водный ресурс загрязнение водохранилище Все природные воды на Земле находятся в непрерывном круговороте. Круговорот воды в природе происходит под...
-
Круговорот фосфора - Биохимические кругообороты в природе
Фосфор входит в состав генов и молекул, переносящих энергию внутрь клеток. В различных минералах фосфор содержится в виде неорганического фосфатиона...
-
Введение, Мировой океан - Деятельность человека и загрязнение Мирового океана
Нашу планету вполне можно было бы назвать, Океанией, так как площадь, занимаемая водой, в 2,5 раза превышает территорию суши. Океанические воды покрывают...
-
Круговороты вещества и энергии - Уровни организации живой материи. Экологические проблемы биосферы
Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговорота химических элементов, который выражается в циркуляции веществ между атмосферой, почвой,...
-
Обмен веществом и энергией в растительных сообществах - Основы экологии
Естественный растительный покров находится во взаимодействии с окружающей средой. Рассмотрим происходящий обмен веществом и энергией на примере...
-
Посмотрев на нашу планету из высоты космических просторов, сразу напрашивается сопоставление с голубым шаром, который всплошную покрыт водой. Континенты...
-
Роль микробов в круговороте веществ в природе - Экология микроорганизмов
Химическое состояние элементов на поверхности Земли в значительной степени является следствием ферментативной активности микроорганизмов. В превращение...
-
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой) как и любая экосистема состоит из абиотической и биотической части. Абиотическая часть представлена:...
-
Экологическая обстановка Щучинско-Боровской курортной зоны
Экологическая обстановка Щучинско-Боровской курортной зоны Боровое -- любимое место отдыха казахстанцев. Географически этот уголок носит название...
Биохимические круговороты, Круговорот воды - Круговорот веществ на Земле. Малый и большой круг обмена веществ