Схема круговорота азота в природе, Круговорот веществ
Дальнейшее изучение круговорота азота в природе поможет предотвратить последствия таких проблем и соблюсти баланс между хозяйственной деятельностью человека и природными экосистемами. Биогенный характер этих струй доказывается отсутствием в их составе аргона 40 Ar , обычного в атмосфере. Азотфиксирующие бактерии могут превращать биологически недоступный молекулярный азот атмосферы в соединения, доступные для зеленых растений. Залежи ее образовались, вероятно, следующим образом.
Азот может принимать жидкую и твёрдую формы. Элемент входит в состав аминокислот и белков, нуклеиновых кислот. Без азота невозможно построение ДНК. Схему круговорота азота в природе условно можно разделить на две части — грунтовую и атмосферную. Круговорот азота через почву осуществляется следующим образом:. В атмосферу азот также попадает в результате гниения или при горении органических веществ, например, дров или торфа.
Оксиды реагируют с водой, образуя азотную кислоту.
Она попадает в почву вместе с дождями, где образуются нитраты. Кроме того, свободный азот способны усваивать азотфиксирующие бактерии и некоторые виды сине-зеленых водорослей. Азотфиксирующие бактерии азотфиксаторы находятся в симбиозе с растениями. Например, клубеньковые бактерии живут на корнях бобовых растений.
Азотфиксаторы могут усваивать азот в присутствии или в отсутствии кислорода, то есть могут являться аэробами или анаэробами. Они также синтезируют нитраты. Растения могут усваивать азот только в составе солей азотной кислоты. Вместе с листьями азот попадает сначала в организм травоядных животных консументов первого порядка , а затем — хищных животных консументов второго порядка.
Обратно азот возвращается при гниении и в составе мочевины CH 4 N 2 O. Часть нитратов окисляется специальными денитрифицирующими бактериями до свободного азота, который возвращается в атмосферу.
Процесс восстановления свободного азота из сложных соединений называется денитрификацией. Рассмотрели описание круговорота азота в природе. Азот — важный элемент, необходимый живым организмам для постройки тканей и синтеза ДНК. Свободный азот плохо вступает в реакции за счёт прочных тройных связей. Поэтому в усвоении азота помогают бактерии, синтезируя аммиак, азотную кислоту, нитраты.
Эти процессы имеют определённое поступательное движение, т. Понятие К. Около 5 млрд. Эти оболочки в последующее геологическое время развивались в направлении дальнейшего наиболее устойчивого состояния. Между всеми геосферами и внутри каждой отдельной геосферы продолжался обмен веществом.
Вначале наиболее существенную роль играл вынос вещества из недр Земли на поверхность в результате процессов выплавления легкоплавкого вещества Земли и дегазации. Поскольку можно судить на основании сохранившихся геологических свидетельств, эта стадия обмена была ещё очень обширной в архейскую эру см. В то время имели место интенсивные колебательные движения в земной коре, обширные горообразовательные процессы, создавшие повсеместно складчатость, а также энергичная вулканическая деятельность, результатом которой явились мощные слои базальтов.
Широко развиты были интрузии и процессы гранитизации. Все эти процессы осуществлялись в более грандиозных масштабах, чем в последующие геологические периоды. В архейскую эру на поверхность Земли выносились вещества в значительно больших количествах и, возможно, из более глубоких областей планеты. В дальнейшем обмен веществом между глубокими областями и поверхностью Земли сократился. В конце докембрия обособились более спокойные области земной коры — платформы и области интенсивной тектонической и магматической деятельности — геосинклинали.
С течением времени платформы росли, а геосинклинальные области сужались. В современный период обмен веществом между геосферами по вертикальному направлению достаточно определенно может наблюдаться в пределах 10—20 км от поверхности Земли и местами — в 50—60 км.
Не исключено движение вещества и из более глубоких зон Земли, однако этот процесс в настоящее время уже не играет существенной роли в общем К. Непосредственно непрерывный К. Со времени появления биосферы около 3,5 млрд.
К физико-химическим превращениям прибавились биогенные процессы. Наконец, огромной геологической силой стала ныне деятельность человека. Земля раздел Человек и Земля.
В интенсивный обмен захватывается в литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере единовременно лишь небольшая часть вещества этих оболочек. Наблюдаемый К. Отдельные циклические процессы представляют собой последовательный ряд изменений вещества, чередующихся с временными состояниями равновесия.
Как только вещество вышло из данной термодинамической системы, с которой оно находилось в равновесии, происходит его дальнейшее изменение, пока оно не возвратится частично к первоначальному состоянию. Полного возвращения к первоначальному состоянию никогда не происходит. Вместе с тем благодаря этим повторяющимся процессам на поверхности Земли обеспечивается известная стабильность её рельефа.
Яркой иллюстрацией этого может служить круговорот воды в природе рис. С поверхности океана испаряется ежегодно огромное количество воды, но при этом нарушается её изотопный состав: она становится беднее тяжёлым водородом по сравнению с океанической водой в результате фракционирования изотопов водорода при испарении.
Между поверхностным слоем воды океана и массой воды более глубоких его зон существует свой регулярный, установившийся обмен. Между парами воды и водой атмосферы и водоёмов устанавливаются локальные временные равновесия.
Пары воды в атмосфере конденсируются, захватывая газы атмосферы и вулканические газы, а затем вода обрушивается на сушу. Часть воды при этом входит в химические соединения, другая в виде кристаллогидратной, сорбированной и многих др.
Осадки в процессе метаморфизации и погружения в глубь Земли под влиянием давления и высокой температуры например, интрузии теряют воду, которая поднимается по порам пород и появляется в виде горячих источников или пластовых вод на поверхности Земли, или, наконец, выбрасывается с парами при вулканической деятельности вместе с некоторым количеством ювенильных вод и газов.
Другая же, основная масса воды, извлекая растворимые соединения из пород литосферы, разрушая их, стекает реками обратно в океан. В результате этого процесса солевой состав океана в геологическом времени изменяется. Химические элементы, образующие легкорастворимые соединения, накапливаются в морской воде.
Труднорастворимые соединения химических элементов быстро достигают дна океана.
Другой пример — круговорот кальция. Известняки как и др. В тёплых морях углекислый кальций интенсивно потребляется низшими организмами — фораминиферами, кораллами и др. После гибели этих организмов их скелеты из углекислого кальция образуют осадки на дне морей. Со временем происходит их метаморфизация, в результате чего формируется порода — известняк. При регрессии моря известняк обнажается, оказывается на суше и начинается процесс его разрушения. Но состав вновь образующегося известняка несколько иной.
Так, оказалось, что палеозойские известняки более богаты углекислым магнием и сопровождаются доломитом, известняки же более молодые — беднее углекислым магнием, а образования пластов доломитов в современную эпоху почти не происходит. Наконец, при излиянии лавы известняки частично могут быть ею ассимилированы, т.
Часть вещества в повторяющихся процессах превращения рассеивается и отвлекается в частные круговороты или захватывается временными равновесиями, а другая часть, которая возвращается к прежнему состоянию, имеет уже новые признаки. Продолжительность того пли иного цикла можно условно оценить по тому времени, которое было бы необходимо, чтобы вся масса данного вещества могла обернуться один раз на Земле в том или ином процессе см. Азот атмосферы путём окисления электрическими разрядами, фотохимическим путём и биологической фиксацией.
Процессы изменения вещества могут носить преимущественно характер механического перемещения, физико-химического превращения, ещё более сложного биологического преобразования или носить смешанный характер.
Её основными источниками являются солнечная радиация, энергия положения гравитационная и радиогенное тепло Земли, когда-то имевшее исключительное значение в происходивших на Земле процессах.
Энергия, возникшая при химических и др. Классификация К. Можно говорить, например, о круговоротах отдельных химических элементов или о биологическом К. Изучением К. Вернадский выделил геохимическую группу так называемых циклических химических элементов; к ним относят практически все широко распространённые и многие редкие химические элементы, например углерод, кислород, азот, фосфор, серу, кальций, хлор, медь, железо, йод.
Вильямс и многие др. Из цикличности химических элементов особенно важную роль в биогенном цикле см. Биогеохимия играют углерод, азот, фосфор, сера. Углерод — основной биогенный элемент ; он играет важнейшую роль в образовании живого вещества биосферы. Углекислый газ из атмосферы в процессе фотосинтеза, осуществляемого зелёными растениями, ассимилируется и превращается в разнообразные и многочисленные органические соединения растений. Растения частично поедаются животными при этом образуются более или менее сложные пищевые цепи.
В конечном счёте органическое вещество в результате дыхания организмов, разложения их трупов, процессов брожения, гниения и горения превращается в углекислый газ или отлагается в виде сапропеля, гумуса, торфа, которые, в свою очередь, дают начало многим др.
В процессах распада органических веществ, их минерализации огромную роль играют бактерии например, гнилостные , а также многие грибы например, плесневые.
В активном круговороте углерода участвует очень небольшая часть всей его массы табл. Огромное количество угольной кислоты законсервировано в виде ископаемых известняков и др.
