От абиогенных циклов к биогеохимическим
До того как на Земле зародилась жизнь, циркуляция химических элементов происходила исключительно без участия организмов. Такие ранние циклы называются абиогенными геохимическими круговоротами.
В ту эпоху первичным источником элементов служили многочисленные вулканические газы, обильно выделявшиеся из недр планеты. Попадая в первичную газовую оболочку, эти газы подвергались окислению благодаря различным фотохимическим реакциям. Финальным этапом такого абиогенного цикла становилось удаление окисленных химических соединений из атмосферы: они выпадали на поверхность планеты вместе с атмосферными осадками и закреплялись в литосфере.
Как только на планете возникли первые живые существа, характер движения элементов кардинально изменился. Древние абиогенные циклы эволюционировали и трансформировались в биогеохимические круговороты. Теперь циркуляция стала неразрывно связана с жизнедеятельностью организмов, что и сформировало современный сбалансированный облик биосферы.
Современный состав атмосферы
Трансформация круговоротов веществ напрямую отразилась на газовой оболочке Земли. Сегодняшний состав атмосферы — это результат длительной работы биогеохимических циклов. В ней доминируют два основных газа, обеспечивающих процессы дыхания и питания подавляющего большинства живых организмов:
- Азот ($N_2$): занимает подавляющую долю объема — 78,8%.
- Кислород ($O_2$): составляет 20,95%.
Помимо них, в атмосферном воздухе постоянно присутствует инертный газ аргон ($Ar$), доля которого равна 0,93%, и крайне важный для осуществления растительного фотосинтеза углекислый газ ($CO_2$), его количество составляет всего 0,036%.
Также в атмосфере регулярно регистрируются следовые количества примесей, к которым относятся водород ($H_2$), сероводород ($H_2S$), угарный газ ($CO$), метан ($CH_4$), аммиак ($NH_3$), а также различные окислы азота и серы. Эти соединения также являются неотъемлемыми участниками биогеохимических превращений.
Структура круговоротов: резервный и обменный фонды
Любой круговорот веществ в биосфере имеет четкую двуединую структуру. Всю массу циркулирующих химических элементов принято разделять на две большие функциональные категории, которые называются фондами.
- Резервный фонд. В нем сосредоточена основная масса химических веществ биосферы. Главная особенность этого пула — крайне медленное движение элементов. Резервный фонд представляет собой сугубо абиотическую часть круговорота, то есть он, как правило, не связан напрямую с живыми организмами. Стоит отметить, что именно по месту нахождения резервных фондов принято делить все круговороты в биосфере на три большие группы.
- Подвижный (обменный) фонд. Этот пул включает в себя значительно меньшую массу химических веществ по сравнению с резервным, однако он характеризуется быстрым движением и высокой функциональной активностью. Именно в рамках обменного фонда происходит непосредственный обмен химическими элементами между живыми организмами и окружающей их средой, что и поддерживает непрерывность биологических процессов.
Для быстрого запоминания структуры круговорота ассоциируйте фонды с банком: «Резервный» — это хранилище золота (большая масса, лежит без движения, абиотично), а «Обменный» — это касса выдачи наличных (денег мало, но оборот быстрый, происходит непосредственный обмен с клиентами-организмами).
Вопросы с занятий и экзамена
В чем заключается главное отличие абиогенных круговоротов от биогеохимических?
Абиогенные геохимические круговороты протекают без малейшего участия живых организмов, как это было до появления жизни (например, окисление вулканических газов и их выпадение в осадок). Биогеохимические же циклы неразрывно связаны с жизнедеятельностью организмов и включают непосредственный обмен веществ между биотой и средой.
Из каких газов в основном состоит современная атмосфера?
Абсолютную основу газовой оболочки составляют молекулярный азот (78,8%) и кислород (20,95%). В значительно меньших долях в ней присутствуют аргон, углекислый газ, а также примеси в виде метана, сероводорода, аммиака и оксидов.
Что представляет собой резервный фонд круговорота?
Это абиотическая часть цикла, в которой содержится основная масса химических веществ. В этом фонде элементы движутся очень медленно и практически не взаимодействуют с живыми организмами напрямую.
Что ещё разобрать по теме
- Классификация круговоротов на три группы по месту нахождения резервных фондов
- Механизмы фотохимического окисления вулканических газов в древней атмосфере
- Роль атмосферных примесей (метана, сероводорода, аммиака) в биогеохимических циклах
- Скорость обмена веществ в подвижном фонде
- Процессы осадконакопления при переходе элементов из атмосферы в литосферу
Разберите тему целиком в курсе «Биология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Круговороты веществ в биосфере» и ещё 3 793 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 124 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Учение о биосфере»
Весь раздел «Учение о биосфере»Бесплатные видеоуроки: биологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.