Отметим, что, начиная с определённой концентрации, кислород очень токсичен для клеток и тканей (даже у аэробных организмов). А живой анаэробный организм не может выдержать (это было доказано ещё в прошлом веке Л. Пастером) концентрацию кислорода, превышающую атмосферную на 1%. 
 
 
 
 
 
 

5. Круговорот азота. 

      Газообразный азот возникает в результате реакции окисления аммиака, образующегося при извержении вулканов и разложении биологических отходов:

      4NH₃ + 3O₂ ® 2N₂ + 6H₂O.

      Круговорот азота - один из самых сложных, но одновременно самых идеальных круговоротов. Несмотря на то что азот составляет около 80% атмосферного воздуха, в большинстве случаев он не может быть непосредственно использован растениями, т.к. они не усваивают газообразный азот. Вмешательство живых существ в круговорот азота подчинено строгой иерархии: только определённые категории организмов могут оказывать влияние на отдельные фазы этого цикла. Газообразный азот непрерывно поступает в атмосферу в результате работы некоторых бактерий, тогда как другие бактерии - фиксаторы (вместе с сине-зелёными водорослями) постоянно поглощают его, преобразуя в нитраты. Неорганическим путём нитраты образуются и в атмосфере в результате электрических разрядов во время гроз.

      Самые активные потребители азота - бактерии на корневой системе растений семейства бобовых. Каждому виду этих растений присущи свои особые бактерии, которые превращают азот в нитраты. В процессе биологического цикла нитрат-ионы (NO₃^-) и ионы аммония (NH₄⁺), поглощаемы растениями из почвенной влаги, преобразуются в белки, нуклеиновые кислоты и т.д. Далее образуются отходы в виде погибших организмов, являющихся объектами жизнедеятельности других бактерий и грибов, преобразующих их в аммиак. Так возникает новый цикл круговорота. Существуют организмы, способные превращать аммиак в нитриты, нитраты и в газообразный азот. Основные звенья круговорота азота в биосфере представлены схемой на рис. 3.

      Биологическая активность организмов дополняется промышленными способами получения азотосодержащих органических и неорганических веществ, многие из которых применяются в качестве удобрений для повышения продуктивности и роста растений.

      Антропогенное влияние на круговорот азота определяется следующими процессами:

1. сжигание топлива приводит к образованию оксида азота, а затем реакциям:
2. 2NO + O2 ® 2NO2 ,
3. 4NO2 + 2H2O.+ O2 ® 4HNO3 ,
4. способствуя выпадению кислотных дождей;

 

                                            Молнии

                                                                                                 Денитрифицирующие

                                        Азотфиксирую-                                         бактерии

                                         щие бактерии

                                                                      Сине-зелёные

      Бактерии      Осадки                               водоросли 
 

                                                   

 

 

 

 

                                                                                                        Бактерии

                                                                                                        Бактерии

                                                                                                        Бактерии 
 
 
 
 

Рис. 3. Круговорот азота. 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. в результате воздействия некоторых бактерий на удобрения и отходы животноводства образуется закись азота - один из компонентов, создающих парниковый эффект;
2. добыча полезных ископаемых, содержащих нитрат-ионы и ионы аммония, для производства минеральных удобрений;
3. при сборе урожая из почвы выносятся нитрат-ионы и ионы аммония;
4. стоки с полей, ферм и из канализаций увеличивают количество нитрат-ионов и ионов аммония в водных экосистемах, что ускоряет рост водорослей и других растений; при разложении последних расходуется кислород, что в конечном счёте приводит к гибели рыб.

 
 

6. Круговорот фосфора.

      Фосфор - один из основных компонентов (главным образом в виде и ) живого вещества и входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), клеточных мембран, аденозинтрифосфата (АТФ) и аденозиндифосфата (АДФ), жиров, костей и зубов. Круговорот фосфора, как и других биогенных элементов, совершается по большому и малому циклам.

      Запасы фосфора, доступные живым существам, полностью сосредоточены в литосфере. Основные источники неорганического фосфора - изверженные или осадочные породы. В земной коре содержание фосфора не превышает 1%, что лимитирует продуктивность экосистем. Из пород земной коры неорганический фосфор вовлекается в циркуляцию континентальными водами. Он поглощается растениями, которые при его участии синтезируют различные органические соединения и таким образом включаются в трофические цепи. Затем органические фосфаты вместе с трупами, отходами и выделениями живых существ возвращаются в землю, где снова подвергаются воздействию микроорганизмов и превращаются в минеральные формы, употребляемые зелёными растениями.

      В экосистеме океана фосфор приносится текучими водами, что способствует развитию фитопланктона и живых организмов.

      В наземных системах круговорот фосфора проходит в оптимальных естественных условиях с минимумом потерь. В океане дело обстоит иначе. Это связано с постоянным оседанием (седиментацией) органических веществ. Осевший на небольшой глубине органический фосфор возвращается в круговорот. Фосфаты, отложенные на больших морских глубинах не участвуют в малом круговороте. Однако тектонические движения способствуют подъёму осадочных пород к поверхности.

      Таким образом фосфор медленно перемещается из фосфатных месторождений на суше и мелководных океанических осадков к живым организмам и обратно (рис. 4).

      Рассматривая круговорот фосфора в масштабе биосферы за сравнительно короткий период, можно сделать вывод, что он полностью не замкнут. Запасы фосфора на земле малы. Поэтому считают, что фосфор - основной фактор, лимитирующий рост первичной продукции биосферы. Полагают даже, что фосфор - главный регулятор всех других биогеохимических циклов, это - наиболее слабое звено в жизненной цепи, которая обеспечивает существование человека.

      Антропогенное влияние на круговорот фосфора состоит в следующем:

1. добыча больших количеств фосфатных руд для минеральных удобрений и моющих средств приводит к уменьшению количества фосфора в биотическом круговороте;
2. стоки с поле, ферм и коммунальные отходы приводят к увеличению фосфат-ионов в водоёмах, к резкому росту водных растений и нарушению равновесия в водных экосистемах.

7. Круговорот серы. 

      Из природных источников сера попадает в атмосферу в виде сероводорода, диоксида серы и частиц сульфатных солей (рис. 5).

      Около одной трети соединений серы и 99% диоксида серы - антропогенного происхождения. В атмосфере протекают реакции, приводящие к кислотным осадкам:

      2SO₂ + O₂ ® 2SO₃ ,

      SO₃ + H₂O ® H₂SO₄ . 

 
 

                                          Разработка                                              Кости и зубы

                                                недр

 

                                                      Выщела-

                               Сток и            чивание

                               эрозия

                                                                                                     Отходы

 

                                                   

 

                            Выщелачивание

                                  и эрозия 

                                                                       Разложение                                    Отходы и

                                                                                                                              разложение

                             Птицы,

                        питающиеся

                             рыбой

                                                                                                                       Кости и зубы

                                                                                                           Выпадение из

                                                                                                           круговорота 

 

Рис. 4. Круговорот фосфора. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                               + O₂

                         Атмосфера

                                                                               + Н₂О 

 

                                                                              

                                                                               + NH₃

                                                   

 

 

 
 

 

 

 

                                                   

                                                    *                                          *

 

                                                                                              **

                                               **