Круговорот азота и углерода в природе

Что такое круговорот химических элементов в биосфере

Природа — это сложная экосистема, существование которой обусловлено периодическим обновлением. Все живые организмы нашей планеты существуют, благодаря употреблению органических и неорганических веществ. Они же и являются источником появления новых ресурсов для жизни. Их возникновение носит цикличный характер. Цикличность в природе представлена не только круговоротом воды, но и такими жизненно необходимыми веществами, как вода, азота, углерод и фосфор.

В свободной форме данное вещество имеется в воздухе, почве, воде. Но, будучи представленным устойчивым соединением молекул, живой организм из гидросферы и атмосферы азотом обогатиться не может. Это обусловлено предельно низким показателем усвояемости вещества. При этом больше всего азота содержится близ океана.

Углерод является основой жизни на земле, поскольку обеспечивает взаимодействие многих элементов в организме. Основная часть этого вещества содержится в земной коре. На земную поверхность вещество в малом количестве поступает благодаря извержению вулканов, во время пожаров, из почвы, океанов и озер. Вступая в реакцию с кислородом, углерод образует опасный для человека углекислый газ, называемый двуокисью углерода.

Круговорот азота и углерода в природе

Цикличность возникновения азота и углерода в биосфере носит биогенный характер и имеет определенную последовательность. Под этим понятием подразумевается взаимодействие на один живой организм, вызванное взаимодействием другим живым организмом.

Бактерии, например, перерабатывая, что-либо, формируют новую субстанцию. Она в свою очередь, поглощаясь другим организмом, приобретает иную форму и так далее. В этом и заключается суть цикличности биогенного характера. В нее заложена особенность живого организма поглощать одно и то же вещество в приемлемой только для них форме.

Схема и этапы круговорота азота

Круговорот азота в природе можно разделить на две разновидности: грунтовую и атмосферную.

Атмосферный круговорот глобальной роли в азотном обогащении экосистемы не играет. В микробиологии значимая роль отводится грунтовому способу азотного обогащения. Значимая роль здесь отводится бактериям, содержащимся в почве. В результате перегнивания органики азот превращается в аммиак — NH3, что под воздействием бактерий окисляется до азотной кислоты — HNO3.

Азотная кислота, вступая во взаимодействие с элементами почвы, образует кислые соли, называемые нитратами — СаСО3, Ca(NO3)2. Они активно поглощаются растениями. Травоядные, питаясь азотсодержащими растениями, обогащаются веществом сами. Затем через фекалии или разложение умершего живого организма азот снова оказывается в почве. Подобным образом осуществляется грунтовый круговорот азота.

Атмосферный цикл происходит как следствие азот гниения или возгорания органики, например, дров, торфа. К тому же под воздействие разряда молнии азот соединяется с кислородом и образует при этом оксид азота (II) — NO, а затем оксид азота (IV) — NO2. Они в свою очередь при взаимодействии с водными ресурсами, становятся причиной появления азотной кислоты. Во время дождя она оказывается в почве. Это становится причиной появления нитратов.

Схема и этапы круговорота углерода

Кроме соединения молекул, углерод обеспечивает обогащение живых организмов глюкозой, необходимой для правильного развития. Обусловлено происхождение вещества процессом фотосинтеза. Эта особенность углерода имеет особую значимость в земледелии.

Растения поедаются животными, в результате углерод перемещается в тела консументов. В процессе дыхания они выделяют углерод в форме углекислого газа. Мертвые тела животных и растений и продукты их выделения служат пищей для редуцентов, которые завершают цикл, окисляя всю органику до углекислого газа. Замыкается круг тем, что растения, поглощая углекислый газ, в светлое время суток выделяют кислород.

Таким образом, углерод — значимый элемент. В составе углекислого газа его поглощают многие представители флоры. Благодаря процессам фотосинтеза углерод превращается в органические вещества. А они являются пищей для травоядных. Хищники, благодаря содержанию углерода в их жертвах получают углерод в составе органики. После этого в природу вещество попадает при дыхании и в результате гниения органических тканей.

Влияние человека на круговорот азота и углерода в биосфере

Азот — это вещество, без которого не может обойтись большинство живых существ. Его биологическая выработка не всегда является достаточной для насыщения всех живых организмов, обитающих на земле. По этой причине в некоторых регионах приходится обогащать биосферу азотом искусственным путем. Для этого плантации засаживаются бобами или гороховой культурой. После всхода урожая культура вкапывается в почву. Ее перегной становится хорошим азотсодержащим веществом. Подобные манипуляции необходимы для обогащения скудной почвы полезными веществами. К тому же обогащение происходит и через химическую подкормку.

Вырубка лесов и сжигание топлива становится причиной повышения в природе количества углекислого газа. Этот антропогенный показатель становится следствием нехватки углерода и кислорода. Уровень углеродного баланса в природе предельно важен для сохранения жизни на земле.

Значение круговорота азота и углерода

В отличие от углерода, стадия круговорота азота в биосфере осуществляется достаточно медленно. В формировании употребительной формы для использования задействованы многие показатели. Этим и обусловлена медлительность процесса.

Циркуляция углерода известна с древних времен. Она всегда считалась самым быстрым биогеохимическим циклом. Но сегодня этот процесс не так быстр. Это обусловлено развитием цивилизации, зачастую пагубно влияющей на природу. Чтобы нормализовать круговорот углерода, первым делом необходимо замедлить вырубку леса.