Круговорот в природе. Круговорот серы в природе реферат

7. Круговорот серы. Круговорот веществ в природе

Круговорот серы в природе

Проследим, для примера, круговорот серы в природе.

Растения получают ее из почвы в виде серной кислоты; во всяком другом виде сера для зеленых растений недоступна. В теле растения серная кислота путем сложных, пока еще не разъясненных химических преобразований служит материалом для построения белковых веществ, в которых сера находится уже в совершенно иной форме, чем в серной кислоте. В то время, как сера в виде серной кислоты соединена с кислородом, газом, находящимся в воздухе и поддерживающим всякое горение и дыхание, в белках сера уже оторвана от кислорода и соединена с другим элементом с углеродом, который сам по себе представляет обыкновенный уголь. При разложении белков после смерти животного или растения, гнилостные бактерии отрывают серу из белков и выпускают ее в соединении с новым элементом водородом. В таком соединении сера представляет собой тот отвратительный вонючий газ, обладающий запахом тухлых яиц, который всегда образуется при гниении белков и о котором уже была речь раньше. В виде сероводорода сера и попадает в почву.

Ясно теперь, что для завершения круговорота серы необходимо, чтобы в природе происходило постоянное превращение сероводорода в серную кислоту, иначе растения не будут в состоянии вновь использовать отработавшую серу. И такое превращение действительно происходит при содействии невидимых простым глазом искусных специалистов своего дела.

Сероводород часто образуется и накопляется в стоячих и текучих водах, обладающих тогда характерным запахом. Внимательное наблюдение показывает, что в присутствии сероводорода живое население вод совершенно своеобразно. Почти все водоросли и другие зеленые растения исчезают даже при небольшом содержании сероводорода, который является для них сильным ядом. Зато появляются новые обитатели, так называемые серные бактерии, которые бывают двух родов, одни бесцветны, другие же окрашены в ярко пурпурный цвет. Они не боятся сероводорода и развиваются в нем весьма пышно.

На чем основана неядовитость сероводорода для этих существ, между тем как для всех прочих животных и растений он страшно вреден? Это одна из многих еще не разъяснённых загадок природы. Но, как бы то ни было, это оригинальное свойство серобактерий имеет огромное мировое значение. Неустанно работая с достойной изумления настойчивостью и мощью, подобно другим микробам, серные бактерии превращают огромные количества сероводорода сперва просто в серу, которая скопляется в их теле в виде зернышек.

Сероводород очень ядовит, даже в небольших количествах, также для всех животных и для человека.

При подходящих условиях бактерии продолжают свою работу и превращают серу в серную кислоту, причем выделяется много тепла, ради использования которого странные существа и производят всю свою работу. Оригинальность их образа жизни этим не ограничивается: оказалось, что они почти совершенно не нуждаются в органическом питательном веществе и обходятся во всех своих потребностях при помощи простейших химических соединений, непригодных для других организмов. Мало того, что они благодетельствуют все остальные живые существа, они еще не отнимают у них пищу; работают, так сказать, даром. Открытием такого любопытного и важного явления природы мы обязаны нашему соотечественнику, Виноградскому. Очень интересно наблюдать в микроскоп, как располагаются бактерии в капле сероводородной воды. Они не находятся в середине ее, потому что им нужен также кислород воздуха для их работы, но они не находятся и на самом краю, где уже слишком мало сероводорода, а занимают промежуточное положение, черпают кислород извне, сероводород изнутри, приводят их в соприкосновение и совершают свою химическую работу.

То же самое явление можно наблюдать в большом размере простым глазом, если развести серных бактерий в высоком цилиндре с сероводородной водой. На точно определенном уровне образуется характерная пленка во всю ширину цилиндра с выростами книзу. Эта пластинка сплошь состоит из серных бактерий и положение ее зависит от того, сколько бактериям надо кислорода сверху, со стороны воздуха и сероводорода снизу. Выростами пластинка черпает сероводород; в этих выростах бесчисленные бактерии находятся в непрерывном движении, подобно муравьям с их ношей. Химический анализ показывает, что под пластинкой жидкость богата сероводородом, а над пластинкой — серной кислотой. Работы русских ученых открыли, между прочим, следующую картину деятельности серных бактерий. Оказалось, что все Черное море, лазурные волны которого омывают сказочные берега и переливаются зеленью, синевой и пурпуром под полуденным солнцем, без серных бактерий было бы ужасной вонючей лужей, распространяющей на тысячи верст зловоние, смерть и болезни. В глубоких пучинах этого моря растворено много сероводорода, вероятно, вследствие разложения на дне огромных масс растительных или животных трупов. Так называемые грязевые лиманы около Одессы и Евпатории представляют собой отдельные закоулки гигантского болота грязи, находящегося под синевой моря. От этой причины зависит и бедность жизни в Черном море, по сравнению, например, со Средиземным морем: глубже 100 сажен нормальные растения и животные проникнуть не могут, там их ждет отрава и смерть. А глубина моря достигает 23/4 верст; все нижние слои воды почти необитаемы. Но почему же на поверхности моря такая чистая, хрустально прозрачная вода? Потому что на глубине около 100 сажен под поверхностью, через все необъятное пространство водного бассейна протянулся сплошной ковер серных бактерий. Представьте себе, читатель, если на это хватит вашего воображения, такого же рода пленку, с выростами, как на нашем цилиндре, раскинутую от Одессы до Батума и от Севастополя до Босфора и Анатолийских обрывистых берегов. И на всем этом пространстве неустанно происходит одна и та же работа образования серной кислоты. Что за ничтожная работа — совокупность наших заводских производств серной кислоты по сравнению с этим исполинским заводом, на котором тихо и непрерывно, без споров и трений работают невидимые, бесконечно малые работники, возбуждая изумление всякого мыслящего человека грандиозными, мировыми результатами своего труда. Поэты, писатели и туристы, так часто восхищавшиеся красотами нашего южного моря, переливами его красок, чистотой его теплых волн, большей частью не знают, что своими эстетическими переживаниями они обязаны невидимым и незнакомым им созданиям. Повсюду и всегда встречаемся мы с подтверждением мысли: «Бактерии владеют миром».

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

www.activestudy.info

Круговорот в природе

Деятельность живых организмов сопровождается извлечением из окружающей их неживой природы больших количеств минеральных веществ. После смерти организмов составляющие их химические элементы возвращаются в окружающую среду. Так возникает биогенный круговорот веществ в природе, т.е. циркуляция веществ между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами. Приведём некоторые примеры.

Круговорот воды

Под действием энергии Солнца вода испаряется с поверхности водоёмов и воздушными течениями переносятся на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород и делает составляющие их минералы доступными для растений, микроорганизмов и животных. Она размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворёнными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими и неорганическими частицами в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей важнейшее звено в поддержании жизни на Земле.

Растения участвуют в круговороте воды двояким способом: извлекают её из почвы и испаряют в атмосферу; часть воды в клетках растений расщепляется в процессе фотосинтеза. При этом водород фиксируется в виде органических соединений, а кислород поступает в атмосферу.

Животные потребляют воду для поддержания осмотического и солевого равновесия в организме и выделяют её во внешнюю среду вместе с продуктами обмена веществ.

Круговорот углерода

Углерод поступает в биосферу в результате фиксации его в процессе фотосинтеза. Количество углерода, ежегодно связываемого растениями, оценивается в 46 млрд. т. Часть его поступает в тело животных и освобождается в результате дыхания в виде СО2, который вновь поступает в атмосферу. Кроме того, запасы углерода в атмосфере пополняются за счёт вулканической деятельности и сжигания человеком горючих ископаемых. Хотя основная часть поступающего в атмосферу диоксида углерода поглощается океаном и откладывается в виде карбонатов, содержание СО2 в воздухе медленно, но неуклонно повышается.

Круговорот азота

Азот один из основных биогенных элементов в громадных количествах содержится в атмосфере, где составляет 80% от общей массы её газообразных компонентов. Однако в молекулярной форме он не может использоваться ни высшими растениями, ни животными.

В форму, пригодную для использования, атмосферный азот переводят электрические разряды (при которых образуются оксиды азота, в соединении с водой дающие азотистую и азотную кислоты) , азотфиксирующие бактерии и синезелёные водоросли. Одновременно образуется аммиак, который другие хемосинтезирующие бактерии последовательно переводят в нитриты и нитраты. Последние наиболее усвояемы для растений. Биологическая фиксация азота на суше составляет примерно 1 г/м2, а в плодородных областях достигает 20 г/м2.

После отмирания организмов гнилостные бактерии разлагают азотсодержащие соединения до аммиака. Часть его уходит в атмосферу, часть восстанавливается денитрифицирующими бактериями до молекулярного азота, но основная масса окисляется до нитритов и нитратов и вновь используется. Некоторое количество соединений азота оседает в глубоководных отложениях и надолго (миллионы лет) выключается из круговорота. Эти потери компенсируются поступлением азота в атмосферу с вулканическими газами.

Круговорот серы

Сера входит в состав белков и также представляет собой жизненно важный элемент. В виде соединений с металлами сульфидов она залегает в виде руд на суше и входит в состав глубоководных отложений. В доступную для усвоения растворимую форму эти соединения переводятся хемосинтезирующими бактериями, способными получать энергию путём окисления восстановленных соединений серы. В результате образуются сульфаты, которые используются растениями. Глубоко залегающие сульфаты вовлекаются в круговорот другой группой микроорганизмов, восстанавливающих сульфаты до сероводорода.

Круговорот фосфора

Резервуаром фосфора служат залежи его соединений в горных породах. Вследствие вымывания он попадает в речные системы и частью используется растениями, а частью уносится в море, где оседает в глубоководных отложениях. Кроме того, в мире ежегодно добывается от 1 до 2 млн. т. фосфорсодержащих пород. Большая часть этого фосфора также вымывается и исключается из круговорота. Благодаря лову рыбы часть фосфора возвращается на сушу в небольших размерах (около 60 тыс. т. элементарного фосфора в год).

Из приведённых примеров видно, какую значительную роль в эволюции неживой природы играют живые организмы. Их деятельность существенно влияет на формирование состава атмосферы и земной коры. Большой вклад в понимание взаимосвязей между живой и неживой природой внёс выдающийся советский учёный В. И. Вернадский. Он выявил геологическую роль живых организмов и показал, что их деятельность представляет собой важнейший фактор преобразования минеральных оболочек планеты.

Таким образом, живые организмы, испытывая на себе влияние факторов неживой природы, своей деятельностью изменяют условия окружающей среды, т.е. среды своего обитания. Это приводит к изменению структуры всего сообщества биоценоза.

Установлено, что азот, фосфор и калий могут оказывать наибольшее положительное влияние на урожаи культурных растений, и потому эти три элемента в наибольших количествах вносят в почву с удобрениями, применяемыми в сельском хозяйстве. Поэтому азот и фосфор оказались главной причиной ускоренной эвтрофизации озёр в странах с интенсивным земледелием. Эвтрофизация это процесс обогащения водоёмов питательными веществами. Она представляет собой естественное явление в озёрах, так как реки приносят питательные вещества с окружающих дренажных площадей. Однако этот процесс обычно идёт очень медленно, в течение тысяч лет.

Неестественная эвтрофизация, ведущая к стремительному увеличению продуктивности озёр, происходит в результате стока с сельскохозяйственных угодий, которые могут быть обогащены питательными веществами удобрений.

Существуют также два других важных источника фосфора сточные воды и моющие средства. Сточные воды, как в своём первоначальном виде, так и обработанные, обогащены фосфатами. Бытовые детергенты содержат от 15% до 60% биологически разрушаемого фосфата. Кратко можно резюмировать, что эвтрофизация в конце концов приводит к истощению ресурсов кислорода и к гибели большинства живых организмов в озёрах, а в крайних ситуациях и в реках.

Организмы в экосистеме связаны общностью энергии и питательных веществ, и необходимо чётко разграничить эти два понятия. Всю экосистему можно уподобить единому механизму, потребляющему энергию и питательные вещества для совершения работы. Питательные вещества первоначально происходят из абиотического компонента системы, в который в конце концов и возвращаются либо в качестве отходов жизнедеятельности, либо после гибели и разрушения организмов. Таким образом, в экосистеме происходит постоянный круговорот питательных веществ, в котором участвуют и живой и неживой компоненты. Такие круговороты называются биогеохимическими циклами.

На глубине в десятки километров горные породы и минералы подвергаются воздействию высоких давлений и температур. В результате происходит метаморфизм (изменение) их структуры, минерального, а иногда и химического состава, что приводит к образованию метаморфических пород.

Опускаясь ещё дальше в глубь Земли, метаморфические породы могут расплавиться и образовать магму. Внутренняя энергия Земли (т.е. эндогенные силы) поднимает магму к поверхности. С расплавленными горными породами, т.е. магмой, химические элементы выносятся на поверхность Земли во время извержений вулканов, застывают в толще земной коры в виде интрузий. Процессы горообразования поднимают глубинные горные породы и минералы на поверхность Земли. Здесь горные породы подвергаются воздействию солнца, воды, животных и растений, т.е. разрушаются, переносятся и отлагаются в виде осадков в новом месте. В результате образуются осадочные горные породы. Они накапливаются в подвижных зонах земной коры и при пригибании снова опускаются на большие глубины (свыше 10 км).

Вновь начинаются процессы метаморфизма, переправления, кристаллизации, и химические элементы возвращаются на поверхность Земли. Такой "маршрут" химических элементов называется большим геологическим круговоротом. Геологический круговорот не замкнут, т.к. часть химических элементов выходит из круговорота: уносится в космос, закрепляется прочными связями на земной поверхности, а часть поступает извне, из космоса, с метеоритами.

Геологический круговорот это глобальное путешествие химических элементов внутри планеты. Более короткие путешествия они совершают на Земле в пределах отдельных её участков. Главный инициатор живое вещество. Организмы интенсивно поглощают химические элементы из почвы, воздуха воды. Но одновременно и возвращают их. Химические элементы вымываются из растений дождевыми водами, выделяются в атмосферу при дыхании и отлагаются в почве после смерти организмов. Возвращённые химические элементы снова и снова вовлекаются живым веществом в "путешествия". Всё вместе и составляет биологический, или малый, круговорот химических элементов. Он тоже не замкнут.

Часть элементов-"путешественников" уносится за его пределы с поверхностными и грунтовыми водами, часть на разное время "выключается" из круговорота и задерживается в деревьях, почве, торфе.

Ещё один маршрут химических элементов проходит сверху вниз от вершин и водоразделов к долинам и руслам рек, впадинам, западинам. На водоразделы химические элементы поступают только с атмосферными осадками, а выносятся вниз и с водою, и под действием силы тяжести. Расход вещества преобладает над поступлением, о чём говорит само название ландшафтов водоразделов элювиальные.

На склонах жизнь химических элементов изменяется. Скорость их передвижения резко увеличивается, и они "проезжают" склоны, как пассажиры, удобно устроившиеся в купе поезда. Ландшафты склонов так и называются транзитными.

"Отдохнуть" от дороги химическим элементам удаётся лишь в аккумулятивных (накапливающих) ландшафтах, расположенных в понижениях рельефа. В этих местах они часто и остаются, создавая для растительности хорошие условия питания. В некоторых случаях растительности приходится бороться уже с избытком химических элементов.

Уже много лет назад в распределение химических элементов вмешался человек. С начала ХХ столетия деятельность человека стала главным способом их путешествия. При добыче полезных ископаемых огромное количество веществ изымается из земной коры. Их промышленная переработка сопровождается выбросами химических элементов с отходами производства в атмосферу, воды, почвы. Это загрязняет среду обитания живых организмов. На земле появляются новые участки с высокой концентрацией химических элементов рукотворные геохимические аномалии. Они распространены вокруг рудников цветных металлов (меди, свинца). Эти участки иногда напоминают лунные пейзажи, потому что практически лишены жизни из-за высоких содержании вредных элементов в почвах и водах. Остановить научно-технический прогресс невозможно, но человек должен помнить, что существует порог в загрязнении природной среды, переходить который нельзя, за которым неизбежны болезни людей и даже вымирание цивилизации.

Создав биогеохимические "свалки", природа, возможно, хотела предостеречь человека от непродуманной, безнравственной деятельности, показать ему на наглядном примере, к чему приводит нарушение распределения химических элементов в земной коре и на её поверхности.

referati-besplatno.ru

Круговорот в природе. Круговорот серы в природе реферат

7. Круговорот серы. Круговорот веществ в природе

Похожие главы из других работ:

3.2. Круговорот азота

5. Круговорот воды в биосфере. Малый и большой круговорот

Глава III. Круговорот воды в природе. Антропогенное воздействие на круговорот воды

1. Круговорот азота

3. Круговорот кислорода

4. Круговорот кислорода

5. Круговорот азота

6. Круговорот фосфора

7. Круговорот серы

8. Круговорот воды

2.2 Круговорот кислорода

2.2 Биологический круговорот

1.3.6 Процесс гранулирования жидкой серы, расфасовка, хранение, отгрузка гранулированной серы

1.2. Круговорот углерода.

1.3. Круговорот азота.

Круговорот серы в природе

Смотрите также