Презентація на тему:
Колообіг речовин і потоки енергій як основні системоутворювальні чинники. Вплив антропогенних чинників на колообіг речовин

Колообіг речовин і потоки енергій як основні системоутворювальні чинники. Вплив антропогенних чинників на колообіг речовин

План: 1.Колообіг речовин і потоки енергій як основні системоутворювальні чинники 2.Біохімічний цикл 3.Вплив господарської діяльності на колообіг речовин і потоки енергії 4.Причини скорочення запасів прісних підземних вод 5.Кругообіг води 6.Кругообіг біогенних елементів

Кругообіг речовин- основна властивість, характерна риса біосфери. Повторюваний процес взаємопов’язаного перетворення, переміщення речовин у природі, який має циклічний характер, відбувається за обов’язковою участю живих організмів і часто порушується людською діяльністю

Завдяки біотичному кругообігу можливе тривале існування й розвиток життя при обмеженому запасі доступних хімічних елементів. Використовуючи неорганічні речовини, зелені рослини за рахунок енергії сонця створюють органічні речовини, яка іншими живими істотами (гермафродитами-споживачами) руйнується з тим щоб продути цього руйнування могли бути використані рослинами для нових органічних синтезів. Важлива роль у глобальному кругообігу речовин належить циркуляції води між океаном, атмосферою та верхніми шарами літосфери. Вода випаровується і повітряними течіями переноситься на багато кілометрів. Випадаючи на поверхню суші у вигляді опадів, вона сприяє руйнуванню гірських порід, робля чи їх доступними для рослин і мікроорганізмів, розмиває верхній ґрунтовий шар і проникає разом із розчиненими в ньому хімічни ми сполуками та зваженими органічними частинками в океани та моря

Колообіги речовин є ландшафоутворювальними процесами, оскільки до них залучені всі компоненти природнього середовища

Біогеохімічний цикл - незамкнений і незворотній процес колообігів речовин і потоків енергії між компонентами біосферної ціліності Біогеохімічеий цикл включає колообіг хімічних елементів з неорганічної природи через рослинні і тваринні організми назад у неорганічну природу. Він відбувається з використанням сонячної енергії і енергії хімічних реакцій Біогеохімічний цикл можна визначити як циклічне, поетапне перетворення речовин та зміну потоків енергії з просторовим масоперенесенням, яке здійснюється за рахунок сумісної дії біотичної та абіотичної трансформації речовин. Біогеохімічні цикли становлять собою циклічні переміщення біогенних елементів: вуглецю, кисню, водню, азоту, сірки, фосфору, кальцію, калію та ін. Від одного компоненту біосфери до інших. На певних етапах цього кругообігу вони входять до складу живої речовини. Рушійною силою всіх речовин в біогеохімічних циклах є потік сонячної енергії або частково енергії геологічних процесів Землі. Витрати енергії необхідні і для переміщення речовин у біогеохімічних циклах, і для подолання біогеохімічних бар'єрів. Такими бар'єрами на різних рівнях виступають мембрани клітин, самі особини рослин і тварин та інші матеріальні структури. Переміщення речовин у біогеохімічних циклах одночасно забезпечує життєдіяльність живих організмів. Головними оціночними параметрами ефективності та напрямку роботи біогеохімічного циклу є кількість біомаси, її елементарний склад та активне функціонування живих організмів.

У біосфері відбувається постійний колообіг активних елементів, які переходять від організму. Елементи, які вивільняються мікроорганізмами при гнитті, надходять у грунт і атмосферу ,знову включається в колообіг речовин біосфери, поглинаючи живими організмами, увесь цей процес і є біогенною міграцією Інтенсивність кругообігу речовин в будь-якому біогеохімічному циклі є найважливішою характеристикою. Оцінки такої інтенсивності зробити непросто. Одним із найдоступніших індексів інтенсивності біологічного кругообігу речовин може слугувати співвідношення маси підстилки та іншого органічного опаду, який є в будь-якому біомі, та маси опаду, що утворюється за один рік. Чим більше цей індекс, тим, очевидно, нижче інтенсивність біологічного кругообігу.

Біогенна міграція викликається процесами: *обміном речовин *ростом *розмноженням За рахунок процесів міґрації хімічних елементів усі геосфери Землі зв'язані єдиним циклом кругообігу цих елементів. Такий кругообіг, рушійною силою якого є тектонічні процеси та сонячна енергія, дістав назву великого (геологічного) кругообігу. Цей кругообіг має абіотичний характер. Тривалість його існування — близько 4 млрд років. Потужність великого (геологічного) кругообігу речовин в атмосфері, гідросфері та літосфері оцінюється в 2х1016 тонн/рік.

Вплив господарської діяльності на колообіг речовині потока енергії. На сучасному етапі багатостороння діяльність людства охопило всі види колообігів і вносить кількісні та якісні зміни у колобіг, ставлячи під загрозу їх безперебійне функціонування і нормальні умови життєдіяльності людини Недосконалі агротехнічні заходи сприяють збільшенню поверхневого стоку. Насадження лісосмуг сприяє затриманню вологи на полях, висівання трав зменшує поверхневий стік; аналогічний вплив має і терасування схилів. У цілому будь-які заходи щодо інтенсифікації землеробства і підвищення врожайності призводять до перебудови водного балансу у бік зменшення поверхневого стоку

Один із прикладів- це є вирубування лісів Порушення біологічної рівноваги і біологічного кругообігу. Біота є найбільш чуттєвою до зовнішнього впливу. Особливе значення надається лісам – вони є стабілізуючим фактором для розчленованого рельєфу, слабких грунтів, багаторічної мерзлоти, екстремального клімату (недостатком або надлишком тепла і вологи).Зменшення площі лісів призводить до зменшення водного балансу; порушення рослинного покрову призводить до зміни геохімічних функцій геосистеми. Заміна природних біологічних угруповань культурними призводить до зменшення загальної біологічної продуктивності.

Також , в атмосферу щороку потрапляє близько 1 млрд тони аерозолів і газів. Техногенні надходження окремих елементів і сполук в 10-100 раз перевищує природнє їх надходження. Особливо таких елементів як: Na , Cl, Fe. Ti, B, F, Cu, Zn ,Ba.  Аерозолі - це тверді або рідкі частинки, що перебувають у в повітрі. Тверді компоненти аерозолів у ряді випадків особливо небезпечні для організмів, а в людей викликають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, тумана, імли або серпанку. Значна частина аерозолів утвориться в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних частинок становить 1-5 мкм. 

Причини скорочення запасів прісної води Завдяки вічному колообігу води, існують прісні водні ресурси.. Щороку випаровується шар води завтовшки приблизно 1250 мм. Частина її знову випадає з опадами в океан, а частина переноситься вітрами на сушу і тут живить ріки й озера, льодовики і підземні води. Ріки здавна вважалися джерелом прісної води. Однак у наш час вони стали переносниками відходів. Відходи на водозбірній території руслами рік стікають у моря й океани. Велика частина використаної річкової води повертається в ріки й водойми у вигляді стічних вод. Дотепер зростання очисних споруджень не відповідає зростанню споживання води. Навіть найдосконаліше очищення, включаючи біологічне, не гарантує, що зникнуть усі джерела забруднення. Підраховано, що всі розчинені неорганічні речовини і до 10 % органічних забруднюючих речовин залишаються в очищених стічних водах. Таку воду знову можна вживати тільки після багаторазового розведення чистою природною водою. І отут людині важливо знати співвідношення абсолютної кількості стічних вод, хоча б і очищених, і водного стоку рік. Ріки здавна вважалися джерелом прісної води. Однак у наш час вони стали переносниками відходів. Відходи на водозбірній території руслами рік стікають у моря й океани. Велика частина використаної річкової води повертається в ріки й водойми у вигляді стічних вод. Дотепер зростання очисних споруджень не відповідає зростанню споживання води. Навіть найдосконаліше очищення, включаючи біологічне, не гарантує, що зникнуть усі джерела забруднення. Підраховано, що всі розчинені неорганічні речовини і до 10 %. Щоб зупинити катастрофічне зниження якості прісних вод, людина зобов'язана змінити спрямованість своїх дій. Слід якнайшвидше ізолювати природний водний цикл від антропогенного. Це припускає перехід на замкнуте водопостачання, на маловідходну або навіть безвідходну технологію, яка супроводжуватиметься різким зниженням обсягів споживання води й очищених вод.

Забруднення атмосфери та прісних водойм Забруднення атмосфери мають як природний, так і антропогенний характер. Впливати на природні забруднення атмосфери людина не може, але регулювати характер забруднень в результаті власної діяльності людство не тільки може, але і повинно. Необхідно пам'ятати, що в атмосферу попадають як матеріальні забруднювачі (гази, рідини, тверді речовини), так і енергетичні (шум, вібрації, електромагнітне, радіоактивне випромінювання).

Забруднення атмосфери  викид в атмосферу хім речовин, твердих частинок і біологічних матеріалів, здатних викликати шкоду або дискомфорт людини  або пошкодити навколишнє середовище. Часто ефект забруднювачів є непрямим та проявляється лише через тривалий час, наприклад, певні речовини здатні зменшувати товщину озонового шару, впливаючи таким чином на більшість земних екосистем. Більшість цих сполук не входять до системифотосинтезу. Осідання їх в грунт призводить до усвоєння рослинами. Смог - повторне забруднення повітря, яке виникає в результаті розкладу і сполучення забруднювальних речовин під дією сонячного випромінювання

Колообіг води - це безперервний процес обертання води на земній кулі, що відбувається під впливом сонячної радіації і дії сили тяжіння

Колообіг води Нескінченне чергування випаровування і транспірації, конденсації і випадання опадів. Процесами випаровування з поверхні океанів, озер, рік і ґрунту і транспірації рослинами в атмосферу виноситься вода у формі водяної пари. Вона конденсується, утворюючи хмари, і при сприятливих метеорологічних умовах вода повертається на землю у виді дощу, крупи, граду або снігу.

Види колообігів води: 1-великий, або світовий, кругообіг — водяна пара, що утворилася над поверхнею океанів, переноситься вітрами на материки, випадає там у вигляді атмосферних опадів і повертається в океан у вигляді стоку. У процесі колообігу змінюється якість води: при випаровуванні солона морська вода перетворюється в прісну, а забруднена — очищається. 2-малий, або океанічний, кругообіг — водяна пара, що утворилася над поверхнею океану, сконденсується і випадає у вигляді опадів знову в океан. 3-внутрішньоконтинентальний кругообіг — вода, що випарувалась над поверхнею суходолу, знову випадають на суходіл у вигляді атмосферних опадів.

Біотичний кругообіг хімічних елементів - це постійна циркуляція речовин між ґрунтом , гідросферою , атмосферою та живими організмами. Він відбувається за участю всіх живих організмів, які населяють Землю. Завдяки кругообігу можливе існування та розвиток життя за обмеженого запасу речовин , необхідних для забезпечення життєдіяльності Головним джерелом енергії, що забезпечує кругообіг речовин на Землі , є Сонце. Близько 0,1-0,2% сонячної енергії, що досягла поверхні тосинтезу. ЦЯ енергії дуже мала порівняно з тією, що іде на випаровування води або нагрівання земної поверхні, але робота за хімічними елементами, яка здійснюється завдяки їй, велечезна

Кругообіг карбону Вуглець – основний біогенний елемент. Він відіграє важливу роль в утворенні живої речовини біосфери. Вуглекислий газ із атмосфери в процесі фотосинтезу, який здійснюють зелені рослини, асимілюється і перетворюється на численні різноманітні органічні сполуки рослин. Рослинні організми, особливо нижчі мікроорганізми, морський фітопланктон, завдяки виключній швидкості розмноження, виробляють на рік близько 1,5• 107  вуглецю у вигляді органічної маси. Біологічний колообіг вуглецю пов’язаний з життєдіяльністю організмів. Біологічний цикл полягає в тому, що вуглець у вигляді СО2 поглинається із тропосфери рослинами. Потім із біосфери знову повертається в геосферу : з рослинами вуглець потрапляє до організму тварин та людини, а потім при гнитті тваринних та рослинних матеріалів – до ґрунту, і у вигляді СО2 – до атмосфери.

Кругообіг нітрогену Нітроген на Землі є газоподібний молекулярний азот атмосфери та зв'язаний азот літосфери З Нітрогену складається азот N2, його багато в повітрі. Проте безпосередньо з повітря Нітроген у вигляді азоту засвоюють лише деякі бактерії, а всі інші організми здатні засвоювати Нітроген тільки у складі сполук. Рослини засвоюють Нітроген неорганічних сполук, які у ґрунті, у вигляді йонів NH4 і NO3. У рослинах здійснюється синтез білків. Рослини частково поїдаються травоїдними тваринами, і білкові речовини потрапляють до організму тварин. Під час гниття залишків рослин і тварин під впливом спеціальних бактерій відбуваються складні біохімічні процеси, внаслідок яких органічні сполуки, що містять Нітроген, перетворюються на неорганічні сполуки Нітрогену, які повертаються в ґрунт. Ці сполуки знову засвоюються рослинами, і цикл перетворень замикається

Кругообіг фосфору Фосфор належить до головних органогенних елементів, який живі організми вживають у достатньо великій кількості  У зв'язку з тим що мінеральні сполуки фосфору розчиняються дуже швидко, а тому майже недоступні рослинам, останні використовують легкодоступні форми фосфору, які утворюються із органічних решток рослин і тварин. На доступність фосфору для рослин впливає чимало факторів середовища. Наприклад, у лужному середовищі фосфат-іони легко з'єднуються з натрієм або кальцієм, утворюючи нерозчинні сполуки. У кислому ж середовищі фосфат перетворюється в добре розчинну фосфорну кислоту.

Кругообіг сульфуру Традиційні моделі кругообігу сірки свідчать, що близько 50% сірки з'являється в атмосфері за рахунок її біологічних перетворень наземними і водними екосистемами. Вважається, що внаслідок мікробіологічних процесів у цих природних екосистемах сірка вивітрюється у вигляді сірководню.

Кругообіг оксигену Рослинний покрив Землі щороку виділяє в атмосферу 5 • 1011 т кисню. Проте цієї кількості достатньо тільки для компенсування його природної витрати. Ось чому так важливо зберігати й поширювати зелені насадження. Завдяки їм у природі постійно відбувається кругообіг Оксигену. До того ж зелені насадження не тільки збагачують повітря киснем, а й сприяють очищенню його від вуглекислого газу та інших забрудників, затримують пил, знижують рівень шуму. Найважливішими джерелами кисню в неживій природі є вуглекислий газ та вода. Кисень потрапляє в атмосферу головним чином внаслідок процесу фотосинтезу, в якому бере участь вуглекислий газ. Важливим джерелом Оксигену є атмосфера Землі. Частина кисню утворюється у верхніх частинах атмосфери внаслідок дисоціації води під дією сонячного випромінювання.

Висновки: Колообіги речовин і потоки енергії є системоутворювальними процесами ,оскільки вони пов'язують єдине ціле компоненти природного середовища. Сукупність колообігів формує біогеохімічні цикли-незворотні потоки енергіїі колообігр речовин між основними компонентами. Зміна ланок колообігів речовин і потоків енергії процесами господарської діяльності спричиняє зміну геохімічної ситуаціїв середовищі енергетичного, водного, теплового балансів, призводить до формування геохімічних аномалій, скорочення запасів прісних вод, поживних речовин.

Запитання: 1.Яку функцію виконують колообіги речовин і потоки енергії? 2.Як називають сукупність речовин і потоки енергій у геосистемі? 3.Які зміни у геосистемі виникають унаслідок порушення колообігів речовин,води ,потоків енергії? 4.Які зміни природного середовища спричиняють порушення колообігу речовин?