Круговорот веществ и энергии в природе
Работу выполнили студенты
4 курса 42 группы факультета
Виноградова Дарья
Кожевникова Екатерина
Морошкина Екатерина
Паринова Анна
- Межструктурные круговороты вещества и энергии являются важнейшей особенностью динамики географической оболочки; обеспечивают многократность одних и тех же процессов и явлений, а также направленный характер их развития.
- Круговорот веществ — многократное участие вещества в процессах, протекающих в геосферах планеты.
- Круговорот энергии — использование энергии в геосистемах для обеспечения круговоротов вещества.
Общегеографический (глобальный) круговорот вещества и энергии
- Так как результатом общего круговорота вещества и энергии является обособление и функционирование географической оболочки, то такой круговорот называют общегеографическим (глобальным) круговоротом вещества и энергии. В его основу положены представления В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана и других ученых о большом геохимическом цикле, или большом географическом круговороте вещества.
Большой географический круговорот (Ф. Н. Мильков, 1990): 1— приземные слои воздуха; 2 — область максимального скопления живого вещества (биостром); 3— кора выветривания; 4 — изверженные породы; 5— коренные породы другого состава
Круговорот горных пород
Геохимический круговорот
- Следствием многих круговоротов в литосфере является изменение химического состава горных пород вследствие миграции — переноса минерального вещества и перераспределения химических элементов. Этот процесс осуществляется потоками воды, воздуха, ледниками, оползнями, грязевыми потоками, во время обвалов, а также растениями и животными.
- Механической миграцией называют перемещение вещества, происходящее без изменения его химического состава.
- Химической миграцией называют изменение свойств перемещаемого вещества и его химического состава.
Большой литосферный круговорот: 1 — поглощение вещества и энергии; 2 — поступление вещества и энергии в Космос и мантию; 3 — выделение энергии в ходе большого круговорота; 4 — рост информации (разнообразия); 5 — уменьшение информации; 6 — начало нового цикла круговорота
Глобальный круговорот воды
- Это непрерывный процесс циркуляции влаги, охватывающий атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу. Часть осадков, выпавших на поверхность суши, испаряется и поступает обратно в атмосферу, другая часть наземными и подземными путями стекает в понижения рельефа и питает реки и стоячие водоёмы. Процесс испарения воды и выпадение осадков на сушу может повторяться многократно, но, в конце концов, влага, принесённая на сушу воздушными течениями с океана, вновь возвращается в океан речным и подземным стоком, завершая свой большой круговорот».
- В природном круговороте воды можно выделить три основных звена: материковое, океаническое и атмосферное.
Материковое звено круговорота воды
- Специфический элемент континентального звена круговорота воды составляют ледники. Масса ледников на Земле в течение геологической истории испытывала большие колебания.
- Несколько раз на планете происходили крупные материковые оледенения, когда огромные массы воды изымались из океана и сосредотачивались в виде ледниковых покровов на суше (в основном в околополярных областях). В такие периоды уровень Мирового океанам снижался на 100 м и более. Напротив, в межледниковые эпохи; ледники исчезали почти полностью, что приводило к повышению; уровня океана.
Океаническое звено круговорота воды
- Океан нагревается главным образом сверху за счет поглощения солнечной радиации и теплового противоизлучения атмосферы. Геотермический поток, идущий к океаническому дну из земных недр, невелик и не оказывает значительного влияния на тепловой режим океана, кроме его самой глубоководной зоны. Нагревание воды океана сверху сообщает ей гидростатическую устойчивость (нагревающиеся верхние слои имеют меньшую плотность, чем нижележащие более холодные), вследствие чего вертикальные движения в океане выражены слабее, чем в атмосфере. Этому способствует и более высокая плотность воды по сравнению с воздухом.
- Одной из характерных особенностей циркуляции поверхностных вод Мирового океана является система круговоротов отдельных элементов.
Атмосферное звено круговорота воды
- Содержание воды в атмосфере невелико: при выпадении на земную поверхность всей воды, находящейся в атмосфере, образовался бы слой в 25 м. Однако скорость влагооборота в атмосфере выше: за год влага сменяется примерно 45 раз (в среднем 1 раз за 8 дней). В результате на земную поверхность за год выпадает в среднем слой атмосферных осадков, равный 1,1 м.
- Обмен воздухом, содержащим влагу, между экватором и полюсами достигается в основном за счет горизонтального переноса воздушных масс. Вертикальные движения при этом не исключены, но скорость их намного меньше скорости горизонтальных.
Биологические круговороты
- Под биологическим круговоротом понимают поступление химических элементов из почвы, воды и воздуха в живые организмы, их превращение в новые соединения и возвращение в окружающее пространство в процессе жизнедеятельности организмов. Биологический (или биотический, по Н. Ф. Реймерсу) круговорот — явление непрерывное, циклическое, неравномерное во времени и пространстве. Оно сопровождается более или менее значительными потерями вещества, энергии и информации в пределах экологических систем различного уровня организации — от биогеоценоза до биосферы.
- Исходная ветвь биологического круговорота — фотосинтез, в результате которого создается органическое вещество. Одновременно с фотосинтезом в каждом растении идет обратный процесс — дыхание. Кроме того, растения погибают, утрачивают часть надземных и подземных органов, образуя мертвое органическое вещество детрит, которое разлагается (минерализуется). Дыхание и разложение органического вещества не уравновешивают полностью процесс фотосинтеза. В нормально развивающихся фитоценозах количество создаваемого органического вещества превышает ту его часть, которая разрушается, т.е. существует положительный баланс органического вещества.
Биогеохимические круговороты
- Согласно Н. Ф. Реймерсу, под биогеохимическим круговоротом следует понимать часть биологического круговорота, составленную обменными циклами химических веществ, тесно связанных с жизнью — главным образом углерода, воды, азота, фосфора, серы и биогенных катионов. Биогеохимические круговороты играют огромную роль в географической оболочке: в ходе их реализации биогенная аккумуляция минеральных соединений сменяется минерализацией органических соединений с освобождением энергии.
Круговорот углерода в природе
Выводы
- Все описанные круговороты не являются круговоротами в точном смысле этого слова. Они не вполне замкнуты, и конечная стадия круговорота вовсе не тождественна его начальной стадии.
- Разрыв между ними образует вектор направленного изменения — развитие. Растения, например, отдают почве больше веществ, чем получают от нее, так как их органическая масса создана в основном за счет углекислого газа атмосферы, а не за счет элементов, поступивших из почвы через корневую систему.
- При анализе круговоротов веществ следует помнить об их естественной изменчивости, связанной с разным состоянием геосфер и ритмичностью (цикличностью) природных процессов и явлений. Порядки и ритмика различных сред и процессов могут быть синхронными и асинхронными, что обусловливает наложение (интерференцию) или ослабление (релаксацию) эффектов.
Источники:
- https://examer.ru/ege_po_biologii/teoriya/biosfera
- http://www.psu.ru/files/docs/fakultety/bio/uchenie-o-biosfere.pdf
- https://www.grandars.ru/shkola/geografiya/krugovorot-veshchestv-v-biosfere.html
Спасибо за внимание!
|
Скачать 2.46 Mb.