Биогеохимиялық циклдердің классификациясы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым Министрлігі

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті

География және табиғатты пайдалану факультеті

М Ө Ж

Тақырыбы: Биогеохимиялық циклдердің

классификациясы

Тексерген: Бірімжанова З. С.

Орындаған: Сатаева Аида

Алматы, 2012

ЖОСПАР

Биогеохимиялық циклдер
Заттардың биосферадағы циклі
Көміртек циклі
Оттегі циклі
Азот циклі
Фосфор циклі
Күкірт циклі
Су циклі

Биогеохимиялық циклдер

Бір кездері организм арқылы пайдаланылған, жылуы айналып және экожүйеге жоғалған энергиядан өзгеше, заттар биосферада айналып жүреді. Оны биогеохимиялық цикл деп атайды. Табиғатта кездесетін 90-нан астам элементтің 40-қа жуығы тірі организмдерге қажет болып табылады. Оларға анағұрлым қажет және жоғары мөлшерде талап етілетіні: көміртек, сутек, оттек, азот. Оттегі атмосфераға фотосинтез нәтижесінде келіп түседі және организмдерден тыныс шығару арқылы шығындалады. Азот азотбелгілеуіш бактериялар қызметінің арқасында атмосферадан шығады және оған басқа бактериялар арқылы қайта оралады.

Элементтер мен заттар циклдері экожүйенің құрамды бөліктерінің барлығы қатысатын өзіндік басқарушы процесстер есебінен жүзеге асады. Бұл процесстер қалдықсыз болып табылады. Табиғатта пайдасыз немесе зиянды зат жоқ, тіпті жанартаулық қопырылыстардың өзінен пайда бар, өйткені жанартаулық газдармен қатар ауаға қажетті элементтер келіп түседі, мәселен азот.

Биосферада даму кезеңдерінің барлық сатысында әрекет ететін биогеохимиялық циклдің жаһандық тұйықталу заңы бар. Биосфера эволюциясы процесінде биогеохимиялық циклдің тұйықталуындағы биологиялық компоненттің ролі арта түседі. Сонымен қатар биогеохимиялық циклге адам да үлкен рөл қосады. Бірақ оның ролі қарама-қарсы бағытта әсер етеді. Адам заттардың қалыптасқан циклін бұзады, және мұнда бүгінгі күні оның биосферамен арақатынасында қиратушы геологиялық күші байқалады.

2 млрд. жыл бұрын жерде тіршілік пайда болған уақытта атмосфера жанартаулық газдардан тұрған. Онда әсіресе көмірқышқыл газы мен аз мөлшердегі оттегі болған, және алғашқы организмдер анаэробты болған. Өнім орташа шамамен тыныс алудан басым болғандықтан, геологиялық кезеңге атмосферада оттегі жинақталды және көмірқышқыл газының құрамы азайды. Қазіргі уақытта жанғыш қазбаларды көп мөлшерде жағу нәтижесінде атмосферадағы көмірқышқыл газдың құрамы артуда және «жасыл белдеудің» сіңіргіш қабілеті төмендеуде. Бұл ең жасыл өсімдіктер санының азаюының нәтижесі болып табылады, сонымен қатар атмосферадағы шаң мен ластауыш бөлшектер атмосфераға түсуші сәулелерді шағылыстырады.

Антропогендік қызметтің нәтижесінде биогеохимиялық циклдардың тұйықтылық дәрежесі төмендейді. Ол едәуір жоғары болғанымен (түрлі элементтер мен заттарға ол бірдей емес), оттегілік атмосфераның қалыптасу үлгісін көрсетерлік абсолютті емес. Бұлай болғанда эволюция (биогеохимиялық циклдардың тұйықтылығының өте жоғарғы дәрежесі тропикалық экожүйелерде байқалады - анағұрлым ерте және консервативті) болмас еді.

Экологиялық қиыншылықтарды жеңуге үміт ету жеке жағдайда тұйық технологиялық циклдерді дайындау және қолданысқа енгізумен байланысты. Материалдардың адам жасаған айналым циклдерін заттардың табиғи циклі тәрізді орнату өажет деп саналады. Сонда адамзатты орны толмас ресурстармен қамтамасыз етудің мәселелері мен табиғи ортаны ластанудан қорғау мәселелері бірден шешілер еді.

Заттар айналымының теориялық тұйық жүйелері мүмкін. Алайда, табиғаттағы заттар циклінің принциптері бойынша индустрияны толық және түпкілікті қайта құру мүмкін емес.

Заттардың биосферадағы циклі

Органикалық заттардың бейорганикалық компоненттерден фотосинтез процессі миллиондаған жылдар жалғасуда, және мұндай уақыт үшін химиялық элементтер бір формадан басқа формаға өтуі қажет еді. Алайда бұл олардың биосферадағы циклінің арқасында жүрмейді. Жыл сайын фотосинтездеуші организмдер 230 млрд т органикалық заттарды түзе отырып 350 млрд т жуық көмірқышқыл газды игереді, атмосфераға 250 млрд т оттегіні шығарады және 140 млрд т суды ажыратады.

Судың аса үлкен мөлшері тасымалдық қызмет пен булану процесінде өсімдіктер мен балдырлар арқылы өтеді.

Айналым циклінің негізгі екі түрін ажыратады: үлкен (геологиялық) және кіші (биотикалық) .

Химиялық заттардың бейорганикалық заттардан өсімдік және жануарлар организмдері арқылы күн энергиясы мен химиялық реакция энергиясын пайдалана отырып қайта бейорганикалық ортаға айналым циклі биегеохимиялық цикл деп аталады. Ондай циклге барлық химиялық элементтер тартылады және бұдан бұрын тірі жасушаны құрайтын элементтер. Сонымен адам денесі оттегі (62, 8%) көміртектен (19, 37%), сутектен (9, 31%), азоттан (5, 14%), кальцийдан (1, 38%), фосфордан (0, 64%) және басқа 30 элементтен тұрады.

Көміртек циклі

Ең қарқынды биогеохимиялық цикл бұл - көміртек циклі. Табиғатта көміртек екі негізгі формада кездеседі. - карбонат түрінде және көмірқышқыл газында. Көмірқышқыл газының құрамы атмосферадағы құрамынан 50есе көп. Көміртек көмірсулардың, майлардың, ақуыздар мен нуклеин қышқылдарын түзуге қатысады.

Негізгі массасы мұхит түбіндегі кристалдық жыныстарда тас көмір мен мұнайда (10 ¹⁶ т), карбонаттармен (10 ¹⁶ т) жинақталған және үлкен айналым циклына қатысады.

Көміртектің үлкен айналымының негізгі буыны - фотосинтез бен аэробты тыныс процестерінің арабайланысы.

Көміртектің үлкен айналымының басқа буыны анаэробты тынысқа ие (оттегіне қол жетімсіз) ; анаэробты бактериялардың әр түрі метан мен басқа заттарға органикалық қоспаны өзгертеді (мәселен, балшық эко жүйесі, қалдық тастайтын жерлерде) .

Айналымның кіші циклінде өсімдік талшықтарындағы (10 ¹¹ т жуық) және жануарлар талшықтарындағы (10 ⁹ т жуық) көмірсу қатысады.

Оттегі циклі

Сандық қатынаста тірі организмді бас құраушы ретінде оттегі саналады. Оның циклі оның кез келген реакцияға түсу қабілеттілігмен күрделенілген, басты жағдайда тотығу реакциясы. Нәтижесінде атмосфера, гидросфера және литосфера арасында жүретін көптеген локальдық циклдар қалыптасады.

Атмосфера мен беткейлік минералдарды (шөгінді кальциттер, темір рудалары) құрайтын оттегінің шығу тегі биогенді болып табылады және фотосинтез өнімі ретінде қарастырылуы тиіс. Бұл процесс тыныс кезіндегі органикалық молекулалардың қирауымен, оттегінің сутегімен өзара әсерлесуі және судың түзілуімен қоса жүретін оттегіні тұтыну процесіне қарам-қарсы. Кей қатынастарда оттегі циклі көмірқышқыл газының кері циклін еске түсіреді. ол көп жағдайда атмосфера мен тірі организмдер арасында жүреді.

Фотосинтез процесiндегi атмосфералық оттектiң тұтынуы және оның өсiмдiктерге толуы жылдам болады. Есептеулер бойынша, барлық атмосфералық оттектiң толық жаңаруы үшiн шамамен екi мың жыл керек. Басқа жағынан, гидросфераның суының барлық молекулалары фотолизге ұшырау және тірі организмдармен қайта синтезделуі үшiн екi миллион жыл керек. Геологиялық дәуірлер бойы қалыптасқан оттектің көп көлемі атмосферада емес, литосферада темір карбонаты, сульфаты және оксидтері ретінде кездескен. Оның массасы 5, 9*10 ¹⁶ т. Биосфера айналымындағы газ немесе сульфат түріндегі оттек массасы бірнеше есе аз (0, 4*10 ¹⁶ т) .

Белгілі бір концентрацияда оттек клеткалар мен тканьдерге аса улы екенін айта кеткен жөн. Ал тірі анаэробты организм атмосфералық концентрациядан 1%-ға асатын оттек концентрациясына шыдай алмайды. Бұна өткен ғасырда Л. Пастер дәлелдеген.

Азот циклі

Газ тәріздес азот биологиялық қалдықтардың ыдырауы мен жанартау атқылауынан түзілетін аммиактың тотығуы нәтижесінде пайда болады:

4NH ₃ + 3O ₂ → 2N ₂ + 6H ₂ O

Азот циклі - күрделі болғанымен ең идеалды цикл. Атмосфералық ауаның шамамен 80%-ын құраса да, азот көп жағдайда өсімдіктер оны қолдана алмайды. Тек қана организмдердің белгілі бір категориялары осы циклдің бөлек фазаларына әсер ете алады. Газ тәріздес азот кейбір бактериялардың жұмысы нәтижесінде атмосфераға үнемі түсіп тұрады. Ал кейбір бактериялар - фиксаторлар азотты нитратқа айналдыры отыра үнемі жұтады. Азот бейорганикалық жолмен найзағай кезінде электр зарядтары нәтижесінде атмосферада нитраттар түзеді.

Азотты ең белсенді тұтынушылар бұршақ тұқымдас өсімдіктердің тамырындағы бактериялар болып саналады. Биологиялық цикл нәтижесінде нитрат-иондар мен аммоний иондары нуклеинді қышқылдарға, ақуыздарға айналады. Әрі қарай олардан аммиак түзетін басқа бактериялар мен саңырауқұлақтардың тіршілігіне қажетті өлі организмдерге айналады. Аммиакты нитриттерге, нитраттарға және газ тірездес азотқа айналдыра алатын организмдер де бар. Осылайша айналымның жаңа циклі пайда болады. Организмдердің биологиялық белсенділігі құрамында азоты бар органикалық және бейорганикалық заттарды өнеркәсіптік жолмен алумен толықтырылады. Олардың көбісі өсімдіктердің өсуі мен өнімділігін арттыратын тыңайтқыштар ретінде қолданылады.

Азот цикліне антропогендік әсер келесідей көрінеді:

Жанармайды жағу азот оксидінің түзілуіне әкеледі:

2NO + O2 → 2NO2,

4NO2 + 2H2O. + O2 → 4HNO3;

Қышқыл жаңбырлардың түсуі;
Кейбір бактериялардың тыңайтқыштар мен жанурлар қалдығына әсері нәтижесінде азот тотығы пайда болады;
Минералды тыңайтқыщтар өндірісінде нитрат және аммоний иондары бар пайдалы қазба жұмысы;
Түсім жинау кезінде топырақтан нитрат және аммоний иондары шығады;
Егістік, фермалар және канализациядан шыққан сарқынды сулар су экожүйелеріндегі нитрат және аммоний иондары мөлшерін арттырады.

Фосфор циклі

Фосфор - тірі зат құрамындағы негізгі компоненттердің бірі. Ол нуклеинді қышқылдардың, клетка мембраналарының, аденозинтрифосфат (АТФ) және аденозиндифосфаттың (АДФ), тістердің, сүйектер мен майлардың құрамында болады. Фосфор циклі де басқа биогенді элементтердің циклі секілді үлкен және кіші циклдерге бөлінеді.

Фосфор қоры негізінен литосферада шоғырланған. Бейорганикалық фосфордың негізгі көздері - атылған немесе тұнба жыныстар. Жер қыртысында фосфор мөлшері 1%-дан аспайды. Бұл экожүйелердің өнімділігін шектейді. Жер қыртысының жынысынан бейорганикалық фосфор континетальды сулармен шығарылады. Ол өсімдіктермен жұтылады, оның өатысында әр түрлі органикалық қосылыстар синтезделіп, трофикалық тізбектерге қосылады. Содан соң органикалық фосфаттар тірі организмдердің қалдықтары мен өліктерімен жерге қайтады, одан әрі микроорганиздердің әсеріне ұшырап, жасыл өсімдіктер тұтынатын минералды формаларға айналады.

Мұхит экожүйесіне фосфор ағынды сулармен келеді, бұл фитопланктондардың өсуіне әкеледі. Жер жүйелерінде фосфор айналымы табиғи жолмен еш шығынсыз келеді. Осылайша фосфор фосфат кен орындарынан құрлыққа, ұсақ мұхит тұнбаларынан тірі организмдерге ауысады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.