Круговорот второстепенных элементов и пестицидов

Глобальные круговороты углерода и воды

В глобальном масштабе биохимические круговороты воды и углекислого газа имеют, на наш взор, самое принципиальное значение для населения земли. Для биохимических круговоротов типично наличие в атмосфере маленьких, но подвижных фондов.

Атмосферный фонд СО2 в круговороте, по сопоставлению с припасами углерода в океанах, ископаемом горючем и других резервуарах Круговорот второстепенных элементов и пестицидов земной коры, относительно невелик.

С пришествием научно-технического прогресса равновесные до этого потоки углерода меж атмосферой, континентами и океанами начинают поступать в атмосферу в количестве, которое не стопроцентно может связаться растениями.

Есть различные оценки воздействия деятельности человечка на обогащение атмосферы CO2 но все создатели сходятся во мировоззрении, что основными Круговорот второстепенных элементов и пестицидов накопителями углерода являются леса, потому что в биомассе лесов содержится в 1,5 раза, а в дерне, содержащемся в почве, - в 4 раза больше СО2 , чем в атмосфере.

Растения - неплохой регулятор содержания CO2 в атмосфере Для большинства растений типично повышение интенсивности фотосинтеза при завышенном содержании диоксида углерода в воздухе

Фотосинтезирующий "зеленоватый пояс" Земли Круговорот второстепенных элементов и пестицидов и карбонатная система моря поддерживают неизменный уровень СО2 в атмосфере. Но быстрое повышение употребления горючих ископаемых, также уменьшение поглотительной возможности "зеленоватого пояса" приводят к тому, что содержание CO2 в атмосфере равномерно вырастает. Подразумевают, что если уровень СО2 в атмосфере будет превышен в два раза (до начала активного воздействия человека на Круговорот второстепенных элементов и пестицидов окружающую среду он составлял 0,29 %), то не исключено увеличение глобальной температуры на 1,5 - 4,5 °С. Это может привести к таянию ледников и как следствие - к увеличению уровня Мирового океана, также к неблагоприятным последствиям в сельском хозяйстве. В текущее время в США существует государственная научно-исследовательская программка по ведению сельского хозяйства на случай Круговорот второстепенных элементов и пестицидов потепления либо похолодания климата.

Кроме СО2 в атмосфере в маленьких количествах находятся оксид углерода СО - 0,1 части на миллион и метан СН4 - 1,6 части на миллион. Эти углеродные соединения интенсивно включены в круговорот и потому имеют маленькое время пребывания в атмосфере: СО - около 0,1 года, СН4 - 3,6 года, а СО Круговорот второстепенных элементов и пестицидов2 - 4 года. Оксид углерода и метан образуются при неполном либо аэробном разложении органического вещества и в атмосфере окисляются до СО2.

Скопление СО в глобальном масштабе не представляется реальным, но в городках, где воздух застаивается, имеет место увеличение концентрации этого соединения, что плохо оказывает влияние на здоровье людей.

Метан появляется при разложении органического Круговорот второстепенных элементов и пестицидов вещества в болотистых местностях и мелководных морях. По воззрению неких ученых, метан делает полезную функцию - он поддерживает стабильность озонового слоя, который защищает все живое на Земле от гибельного воздействия уф-излучения.

Фонд воды в атмосфере, как показано на рисунке 11, невелик, и скорость ее оборота выше, а время пребывания меньше, чем Круговорот второстепенных элементов и пестицидов CO2 . Как и на круговорот CO2 , деятельность человека влияет на круговорот воды.

С энергетической точки зрения можно выделить две части круговорота СО2 : "верхнюю", которая приводится в движение Солнцем, и "нижнюю", в какой выделяется энергия. Как ранее говорилось, около 30 % всей энергии Солнца, поступающей на поверхность Земли, затрачивается на Круговорот второстепенных элементов и пестицидов приведение в движение круговорота воды.

В экологическом плане повышенное внимание следует направить на два нюанса круговорота воды. Во-1-х, море за счет испарения теряет больше воды, чем получает с осадками, другими словами значимая часть осадков, поддерживающих экосистемы суши, в том числе и агроэкосистемы, состоит из воды, которая улетучилась Круговорот второстепенных элементов и пестицидов с поверхности моря. Во-2-х, в итоге деятельности человека увеличивается по верхностный сток и сокращается пополнение фонда грунтовых вод. Уже на данный момент имеются местности, на которых употребляются грунтовы воды, накопившиеся в прошлом столетии. Как следует, в данном случае вода - невозобновимый ресурс. После истощения грунтовых вод ее будут доставлять с других территорий Круговорот второстепенных элементов и пестицидов, что востребует вложения дополнительного количества энергии.

Круговорот азота

Азот, как и углерод, заходит в состав атмосферного воздуха и находится в нем в виде молекул (Мд).

Он играет важную роль в жизнедеятельности организмов. Как и кислород, азот нужен для дыхания животных. Азот заходит в состав многих органических соединений, сначала белка Круговорот второстепенных элементов и пестицидов. В молекуле белка он образует крепкие амидные связи с углеродом либо соединяется.с водородом, присутствуя в виде аминных ( - NH3 ) либо амидных ( - NH2 ) групп.

Образование амидных (пептидных) связей (С - N-связи) является основным механизмом синтеза белковых молекул и пептидов, составляющих суть всего живого на Земле.

Схема, отражающая круговорот азота Круговорот второстепенных элементов и пестицидов, приведена на рис. 6.

Рис. 6. Схема круговорота азота. Выделены главные этапы и приведены оценки количества азота, участвующего в главных потоках. Числа в скобках - тераграммы (Тг = 106 т) в год (по Ю. Одуму, 1986)

Источником азота для автотрофов являются нитраты (соли азотной кислоты HNO3 ), также молекулярный азот атмосферы. Азот нитратов через корневую систему растений Круговорот второстепенных элементов и пестицидов попадает по проводящим путям в листья, где употребляется для синтеза растительного белка.

2-ой путь, которым азот попадает в организмы - ровная фиксация азота из атмосферы. Это явление совсем уникально и характерно прокариотам - безъядерным микробам. До 1950 г. были известны всего три таксона микробов, способных связывать атмосферный азот:

· свободноживущие бактерии Круговорот второстепенных элементов и пестицидов родов Azotobacter и Clostridium;

· симбиотические клубеньковые бактерии рода Rhizobium;

· сине-зеленые водные растения (цианобактерии) родов Anabaena, Nostoc, также другие члены порядка Nostocales.

Потом были обнаружены и другие виды организмов, способных к фиксации азота из атмосферы: пурпуровые бактерии рода Rhodospirillum, a также почвенные бактерии, близкие к Pseudomonas, актиномицеты из корневых клубеньков Круговорот второстепенных элементов и пестицидов ольхи (Ainus, Ceanothus, Myrica и другие). Было так же установлено, что сине-зеленые водные растения рода Anabaena (нужно выделить, что эти водные растения владеют способностью к гетеротрофному питанию и имеют другие признаки, дозволяющие относить их к микробам) могут быть симбионтами грибов, мхов, папоротников и даже семенных растений, и способность к Круговорот второстепенных элементов и пестицидов фиксации азота является полезной для обоих участников. Эта умопомрачительная способность служит предпосылкой того, что при выращивании риса и бобовых на одном и том же поле в течение пары лет можно получать отличные урожаи, не внося азотных удобрений.

Биохимический механизм прямой фиксации атмосферного азота осуществляется при участии фермента Круговорот второстепенных элементов и пестицидов нитрогеназы, катализирующей расщепление молекулы азота (N2 ). Процесс этот просит значимых издержек энергии на разрыв тройной связи в молекуле азота. Реакция идет с ролью молекулы воды, в итоге чего появляется аммиак (NH3 ), к примеру, в клубеньках бобовых. На фиксацию 1 г азота бактерии расходуют около 10 г глюкозы (около 40 ккал), синтезированной в процессе Круговорот второстепенных элементов и пестицидов фотосинтеза, т. е. эффективность составляет всего 10 %.

Приведенный пример иллюстрирует также выгоду симбиоза как стратегии "сотрудничества", содействующей выживанию. Несложно придти к идее перспективности выведения таких видов сельскохозяйственных культур, которые, используя симбиоз с азотфиксирующими микробами, давали бы отличные урожаи без внедрения удобрений.

Образующиеся в растениях азотсодержащие органические соединения по трофическим цепям попадают в Круговорот второстепенных элементов и пестицидов организм гетеротрофов (животных), также в почву - после отмирания растений. В почве они подвергаются распаду при участии сапрофагов, минерализуются и употребляются потом другими растениями. Конечным звеном разложения являются организмы-аммонификаторы, образующие аммиак (NH3 ). Аммиак врубается в реакции нитрификации, т. е. образования нитритов и их перевоплощения в нитраты. Таким Круговорот второстепенных элементов и пестицидов макаром цикл круговорота азота в почве поддерживается повсевременно.

В то же время часть азота ворачивается в атмосферу благодаря деятельности бактерий-денитрификаторов, разлагающих нитраты до молекулярного азота (N2 ). В итоге бактериальной денитрификации раз в год с 1 га земли улетучивается до 50 - 60 кг азота.

Приостановление круговорота азота может происходить вследствие его скопления Круговорот второстепенных элементов и пестицидов в глубоководных океанических осадках. При всем этом азот выключается из кругооборота на несколько миллионов лет. Утраты компенсируются поступлением газообразного азота при вулканических извержениях. Ю. Одум считает, что извержения вулканов в этом смысле полезны, и, если "перекрыть все вулканы на Земле, то при всем этом от голода полностью может погибнуть больше людей Круговорот второстепенных элементов и пестицидов, чем мучается на данный момент от извержений" (Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. Т. 1. С. 209).

Круговорот азота является примером отлично забуференного круговорота газообразных веществ. Он является принципиальным фактором, лимитирующим либо контролирующим численность организмов.

Круговорот азота довольно тщательно исследован. Понятно, а именно, что из 109 т азота, которые раз в год Круговорот второстепенных элементов и пестицидов усваиваются в биосфере, около 80 % ворачивается в круговорот с суши и из воды, и только 20 % нужного количества - это "новый" азот, поступающий из атмосферы с дождиком и в итоге азотфиксации. Напротив, из азота, поступившего на поля с удобрениями, очень маленькая часть употребляется повторно; большая же часть пропадает с собираемым урожаем в Круговорот второстепенных элементов и пестицидов итоге выноса водой и денитрификации.

Круговорот фосфора

Фосфор также является элементом, нужным для питания живых организмов, играет самую важную роль в росте и развитии растений.

Резервуаром фосфора, в отличие от азота, служит не атмосфера, а горные породы и другие отложения, образовавшиеся в прошлые геологические эры. Минеральный фосфор заходит в Круговорот второстепенных элементов и пестицидов состав многих горных пород. Он попадает в гидросферу в процессе их эрозии, отлагается в виде осадков на мелководьях, отчасти осаждается в глубоководных илах.

У животных фосфор в виде органических соединений (с белками, а именно) заходит в состав костей и других тканей. Он также играет роль в энергетических процессах запасания энергии клеток Круговорот второстепенных элементов и пестицидов в виде аденозинтрифосфорной и аденозиндифосфорной кислот.

В итоге разложения мертвых организмов и минерализации органических соединений фосфор в виде фосфатов (солей ортофосфорной кислоты) вновь употребляется растениями и тем опять вовлекается в круговорот.

Выведение фосфора из круговорота происходит вследствие его скопления в донных осадках. Круговорот фосфора является примером обычного Круговорот второстепенных элементов и пестицидов осадочного цикла с недостаточной "забуференностью" и нарушенными механизмами саморегуляции вследствие антропогенного воздействия на окружающую среду. Существует мировоззрение, что механизмы возвращения фосфора в круговорот недостаточны и не возмещают утрат, связанных с техногенезом.

Деятельность человека по лову рыбы и птиц ведет к нарушению баланса фосфора. По данным Дж. Хатчинсона, на сушу в Круговорот второстепенных элементов и пестицидов итоге рыболовства ворачивается всего около 60 000 т простого фосфора (Цит. по: Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. Т. 1). Добывается на удобрения раз в год 1-2 млн. т фосфорсодержащих пород. При этом большая часть из этого количества смывается водой и выводится из кругооборота.

В текущее время вызывает озабоченность повышение концентрации фосфатов в аква экосистемах Круговорот второстепенных элементов и пестицидов, что приводит к их насыщенному зарастанию, деградации экосистем и в итоге к их смерти.

Фосфор обширно употребляется в агротехнике в виде фосфорных (минеральных) удобрений с целью увеличения плодородия земли и урожайности сельскохозяйственных культур. Таким макаром, минеральный фосфор попадает в водные и наземные экосистемы - вследствие выноса растворенных фосфатов с сельскохозяйственными Круговорот второстепенных элементов и пестицидов сточными водами и стока с полей, где применялись фосфорные удобрения, также сброса городских и промышленных сточных вод.

По данным Дж. Хатчинсона, время оборота фосфора в воде малых озер (площадью 0,3 - 0,4 км2 и глубиной 6 - 7 м) составляет 5,4 - 7,6 суток, а огромных (площадью 2 км2 , глубиной около 4 м)- 17 суток. Время оборота в Круговорот второстепенных элементов и пестицидов донных осадках намного больше и составляет соответственно приблизительно 40 и 176 суток. Разница в величине показателя, по-видимому, разъясняется тем, что в малых озерах отношение поверхности донных осадков к объему воды больше. Таким макаром в огромных, но не глубоководных водоемах фосфор депонируется, что очень усложняет борьбу с их зарастанием.

В самоочищении Круговорот второстепенных элементов и пестицидов большая роль принадлежит гидробионтам. Так, животные-фильтраторы и детритофаги заносят значимый вклад в круговорот фосфора. К примеру, популяция фильтрующих двустворчатых моллюсков Modiolus demissus за 2,5 денька "возвращает" из воды столько "взвешенного" фосфора, сколько его содержится в воде, т. е. время оборота "взвешенного" фосфора составляет всего 2,5 денька (Одум Ю. Экология. М Круговорот второстепенных элементов и пестицидов.: Мир, 1986. Т. 1. С. 219).

В то же время, как ранее говорилось, фосфор актуально нужен для растений и относится к числу причин, лимитирующих численность растительных и других организмов, входящих в трофические цепи.

Круговорот серы

Схема круговорота серы представлена на рис. 8.

Минеральная сера попадает в почву в итоге естественного разложения серного и медного колчеданов Круговорот второстепенных элементов и пестицидов в горных породах. Она переносится с атмосферными осадками и попадает в наземные и водные экосистемы.

Для круговорота серы характерен широкий запасный фонд в почве и отложениях и наименьший фонд - в атмосфере.

В стремительно обменивающемся фонде серы главную роль играют спец группы микробов (сульфатокисляющих и сульфатредуцирующих).

Сера является компонентом белков и Круговорот второстепенных элементов и пестицидов заходит в состав ряда аминокислот: цистина, цистеина, метионина. Эти аминокислоты синтезируются растениями, использующими минеральную серу. В организм животных сера попадает с пищей из растений.

Рис. 8. Круговорот серы, обхватывающий воздух, воду и почву.

"Кольцо" в центре схемы иллюстрирует процессы окисления (О) и восстановления (R), благодаря которым происходит обмен Круговорот второстепенных элементов и пестицидов серы меж фондом доступного сульфата (SO4 ) и фондом сульфидов железа в почве и в осадках. Спец мельчайшие организмы делают реакции: H2S ®S2 ®SO4 - тусклые, зеленоватые и пурпуровые серобактерии; SO4 ®H2 S (анаэробное восстановление сульфата) - Desulfovibrio; H2S ®SO4 (аэробное окисление сульфида) - тиобациллы; органическая S в SO4 и H2 S Круговорот второстепенных элементов и пестицидов - аэробные и анаэробные гетеротрофные мельчайшие организмы соответственно. Первичная продукция, очевидно, обеспечивает включение сульфата в органическое вещество, а экскреция животными служит методом возвращения сульфата в круговорот. Двуокись серы (SO2 ), выделяющаяся в атмосферу при сжигании горючих ископаемых, в особенности угля, является одним из самых небезопасных компонент промышленных выбросов (по Ю. Одуму, 1986).

Круговорот Круговорот второстепенных элементов и пестицидов второстепенных частей и пестицидов

Второстепенные элементы - это элементы, которые не представляют особенной ценности для организма. Они часто мигрируют меж средой и организмами. Большая часть из их учавствует в общем осадочном механизме, некие могут поступать в атмосферу. Есть элементы, которые, не будучи биогенными, могут концентрироваться в определенных тканях живых организмов Круговорот второстепенных элементов и пестицидов, при этом при достижении определенных концентраций становятся небезопасными для жизнедеятельности.

Значимая часть внесенных пестицидов может сорбироваться почвой и под воздействием водно-эрозионных процессов попадает в гидрографическую сеть, достигая морей и океанов, где скапливается в живых организмах. Пестициды, которые при попадании на растения врубаются в метаболизм, после разложения растительных остатков могут Круговорот второстепенных элементов и пестицидов врубаться в разные биогеохимические циклы.

Таким макаром, круговорот пестицидов в некой степени связан с атмосферой и осадочным циклом. В круговороте могут учавствовать только те пестициды, которые имеют большой период разложения (хпорорганические). Не считая самих пестицидов, в круговороте в отдельных случаях учавствуют и их составляющие (ртутьсодержащие пестициды). Что все-таки касается Круговорот второстепенных элементов и пестицидов не стойких к разложению пестицидов, то их круговорот разомкнут. К примеру, гербицид раундап разлагается на углекислый газ и воду в течение одной недели.

В текущее время для предотвращения скопления пестицидов в природной среде запрещено создание и применение пестицидов, стойких к разложению.

Рис. 13. Движение пестицидов в биосфере


krov-i-krovyanie-pigmenti.html
krov-kak-fiziologicheskaya-sistema-zhidkaya-tkan-i-organ.html
krov-limfa-i-mezhtkanevaya-zhidkost.html