Круговороты веществ и биогеохимические циклы (углерода, азота)

Круговорот веществ и биогеохимические циклы — вводная информация о круговоротах веществ и биогеохимических циклах.

Круговороты веществ и биогеохимические циклы являются основными процессами, которые поддерживают жизнь в экосистемах. Эти процессы обеспечивают постоянное движение и перераспределение элементов, необходимых для существования живых организмов. В качестве двух основных биогеохимических циклов можно выделить циклы углерода и азота. Понимание этих процессов важно для сохранения биоразнообразия и устойчивого управления природными ресурсами.

Круговорот веществ и поток энергии являются основополагающими процессами, которые поддерживают экосистемы и обеспечивают их устойчивость.

Данный вопрос есть в рамках ЕГЭ/ОГЭ в Российской Федерации.

Определения

Круговорот веществ — непрерывный циклический процесс перераспределения и трансформации химических элементов между живыми организмами и окружающей средой.

Являются основным свойством биосферы и обеспечиваются взаимодействием биотических (биосфера) и абиотических (литосфера, атмосфера и гидросфера) частей Земли.

Биогеохимический цикл — система незамкнутых и необратимых круговоротов веществ в биотических (биосфера) и абиотических (литосфера, атмосфера и гидросфера) частях Земли.

Этот повторяющийся процесс взаимосвязанного преобразования и перемещения веществ в природе имеет циклический характер, происходит при обязательном участии живых организмов и часто нарушается человеческой деятельностью. Является основным свойством, характерной чертой биосферы.

Круговорот углерода

Круговорот углерода — включает процессы фотосинтеза и дыхания.

В процессе фотосинтеза растения, используя энергию Солнца, поглощают углекислый газ из атмосферы и создают органические вещества:

$6CO_{2}+6H_{2}O\rightarrow C_{6}H_{12}O_{6}+6O_{2}$

Живые организмы потребляют органические вещества и в процессе дыхания возвращают углекислый газ в атмосферу:

$C_{6}H_{12}O_{6}+6O_{2}\rightarrow 6CO_{2}+6H_{2}O$

Далее — этап разложения. Микроорганизмы разлагают мертвые организмы и органические вещества, высвобождая углерод обратно в почву и атмосферу.

Следующий этап — седиментация. Углерод может накапливаться в виде органических отложений (например, в виде угля или нефти) в литосфере.

Круговорот азота

Круговорот азота — процесс преобразования азота из атмосферы в доступные для организмов соединения и обратно.

Азот фиксируется некоторыми бактериями, усваивается растениями и возвращается в атмосферу через деятельность микроорганизмов.

Основные этапы этого цикла:

1. Азотфиксация: некоторые бактерии (например, клубеньковые) способны преобразовывать атмосферный азот (N₂) в аммиак (NH₃), который может использоваться растениями.
2. Нитрификация: аммиак может быть окислен до нитритов (NO₂) и затем до нитратов (NO₃), которые также доступны для растений.
3. Ассимиляция: растения поглощают нитраты и аммоний из почвы, используя их для синтеза белков и других органических соединений.
4. Денитрификация: некоторые бактерии восстанавливают нитраты обратно в атмосферный азот, завершая цикл.

Литература

• В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк родителей/электронные учебники/9кл. Пасечник, Касенский Биология (Линия жизни).pdf Биология. 9 класс : учеб. для общеобразоват. организаций: издание в pdf-формате / В. В. Пасечник. — Москва: Просвещение, 2018.
• В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов, А. В. Теремов Биология. 9-й класс: учебник: издание в pdf-формате. — Москва: Просвещение, 2022.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 10 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 1. — М.: Мнемозина, 2018.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 2. — М.: Мнемозина, 2018.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Круговороты веществ и биогеохимические циклы (углерода, азота)», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Круговороты_веществ_и_биогеохимические_циклы_(углерода,_азота)» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».