ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 11 клас

§ 44. Біогеохімічні цикли як необхідна умова існування біосфери

Пригадайте!

Що таке біологічний кругообіг речовин?

Біологічний кругообіг речовин включає процеси, за допомогою яких біорозкладані матеріали розщеплюються організмами та перетворюються на нові речовини. Цей цикл можна знайти в природі, де органічні матеріали, такі як рослини та тварини, розщеплюються, а їхні залишки переробляються в новий органічний матеріал. Таким чином вихідні речовини не втрачаються, а навпаки, постійно повторно використовуються та перетворюються. Крім того, цей цикл також використовується людьми у вигляді компостування та інших методів утилізації відходів.

Поміркуйте!

Вплив живої речовини на міграцію, розподіл, розсіювання та концентрацію хімічних елементів у земній корі, тобто геохімічні процеси біосфери, вивчає біогеохімія. Це наука, яку заснував В. І. Вернадський. Одним із напрямів досліджень цієї науки є біогеохімічні цикли в біосфері. А що відрізняє біогеохімічні цикли від циклічних перетворень у неживій природі?

Біогеохімічні цикли в біосфері відрізняються від циклічних перетворень в неживій природі тим, що в них беруть участь живі організми. У неживій природі циклічні перетворення включають хімічні реакції, що відбуваються без участі живих організмів, тоді як у біогеохімічних циклах живі організми беруть участь у кругообігу хімічних елементів і сполук. Наприклад, у кругообігу вуглецю живі організми беруть участь у перетворенні вуглекислого газу в органічні сполуки і навпаки. Живі організми також відіграють певну роль у кругообігу азоту, фосфору та інших елементів.

ДІЯЛЬНІСТЬ

За допомогою таблиці схарактеризуйте ключові біогеохімічні цикли біосфери. Визначте подібність й відмінності між ними.

Основні біогеохімічні цикли біосфери включають цикли вуглецю, азоту, фосфору та сірки. Усі ці цикли включають кругообіг елементів і сполук між біосферою та атмосферою, літосферою та гідросферою. Основна подібність між цими циклами полягає в тому, що вони включають кругообіг елементів і сполук між біосферою та атмосферою, літосферою та гідросферою. Основна відмінність між цими циклами полягає в конкретних елементах і сполуках, які циклізуються. У циклі вуглецю, наприклад, вуглекислий газ обертається між біосферою та атмосферою, тоді як у циклі азоту азот обертається між біосферою та атмосферою та літосферою. Подібним чином у циклі фосфору фосфати обертаються між біосферою та літосферою та гідросферою, а в циклі сірки циклічно обертається сірка між біосферою та атмосферою та гідросферою.

СТАВЛЕННЯ

Втрати Фосфору з біогеохімічних циклів пов'язані з винесенням його в моря та океани. Звідти назад на суходіл він може потрапити тільки через рибу або гуано. Цікаво, що через останнє виникла навіть т. зв. Тихоокеанська війна між Чілі та Перу й Болівією. Конфлікт виник через намагання Чилі захопити родовища гуано в пустелі Атакама. Що таке гуано? Які негативні наслідки впливу діяльності людини на біогеохімічний цикл Фосфору?

Гуано - це вид добрива, що складається з посліду птахів і кажанів. Він багатий фосфором і азотом, які необхідні для росту рослин. Негативні наслідки діяльності людини для біогеохімічного циклу фосфору включають збільшення стоку від сільського господарства, вирубку лісів і спалювання викопного палива. Ці дії призводять до підвищення рівня фосфору у водних шляхах, що може призвести до евтрофікації. Евтрофікація — це надмірне накопичення поживних речовин у водній екосистемі, що може призвести до зниження рівня кисню, збільшення токсичного цвітіння водоростей і зменшення біорізноманіття.

РЕЗУЛЬТАТ

1. Що таке біогеохімічні цикли?

Біогеохімічні цикли - це шляхи, якими циркулюють важливі елементи живої матерії. Ці елементи включають вуглець, азот, фосфор і сірку, які є важливими інгредієнтами для всіх форм життя. Основні шляхи, якими рухаються ці елементи, включають цикли води, вуглецю, азоту, фосфору та сірки. Через ці цикли відбувається обмін елементами між біотичними (живими) та абіотичними (неживими) компонентами Землі, такими як атмосфера, суша та океани. Цей обмін надзвичайно важливий для підтримки життя на Землі та дозволяє організмам адаптуватися до навколишнього середовища.

2. Назвіть два типи біогеохімічних циклів.

Існує два типи біогеохімічних циклів: газоподібні цикли та осадові цикли. Газові цикли передбачають кругообіг елементів і сполук між біосферою й атмосферою, тоді як осадові цикли передбачають кругообіг елементів і сполук між біосферою та літосферою й гідросферою. Приклади газових циклів включають цикли вуглецю, азоту та кисню, а приклади осадових циклів включають цикли фосфору та сірки.

3. Наведіть приклади ключових біогеоциклів.

Ключові біогеоцикли включають цикл вуглецю, цикл азоту, цикл кисню, цикл фосфору та цикл сірки. У циклі вуглецю вуглекислий газ обертається між біосферою та атмосферою, тоді як у циклі азоту азот обертається між біосферою та атмосферою та літосферою. Цикл кисню включає кругообіг кисню між атмосферою, біосферою та гідросферою, тоді як цикл фосфору включає кругообіг фосфатів між біосферою та літосферою та гідросферою. Нарешті, кругообіг сірки включає кругообіг сірки між біосферою та атмосферою та гідросферою.

4. Назвіть причини порушень біогеоциклів.

Основними причинами порушень біогеоциклів є забруднення та діяльність людини. Забруднення від промислових і сільськогосподарських операцій, таких як спалювання викопного палива, може призвести до викиду в атмосферу таких забруднювачів, як важкі метали, діоксид сірки та оксиди азоту. Потім ці забруднювачі можуть потрапити в біогеоцикли та призвести до незбалансованого кругообігу елементів і сполук, порушуючи нормальне функціонування біогеоциклів. Діяльність людини, така як вирубка лісів та зрошення, також може призвести до порушень біогеоциклів, оскільки вони можуть впливати на доступність поживних речовин у ґрунті та воді.

5. Яка основна особливість біогеоциклів Карбону й Нітрогену?

Основною особливістю біогеохімічних циклів вуглецю та азоту є те, що вони є безперервними та взаємопов’язаними, тобто елементи переміщуються з одного резервуару в інший. Вуглець обертається між атмосферою, наземною рослинністю та ґрунтом і океаном, а азот – між атмосферою, наземними екосистемами та океаном. Обидва елементи необхідні для життя, а кругообіг цих елементів необхідний для функціонування екосистем.

6. Яка особливість біогеоциклів Фосфору й Сульфуру?

Особливістю біогеохімічних циклів фосфору та сірки є те, що обидва вони є осадовими циклами, тобто вони передбачають рух цих елементів між атмосферою, наземною рослинністю та ґрунтом та океаном. Фосфор зазвичай поглинається рослинами, а потім відкладається в океані, тоді як сірка може вивільнятися з каменів і вулканів в атмосферу, а потім падати на землю і потрапляти в океан. Крім того, обидва елементи відіграють важливу роль у функціонуванні екосистем і необхідні для росту та розвитку організмів.

7. Які особливості біогеохімічних циклів у біосфері?

Особливості біогеохімічних циклів у біосфері включають кругообіг елементів між біотичним і абіотичним компонентами екосистеми, взаємозв'язок різних елементів і значення цих циклів для функціонування екосистеми. Елементи, що беруть участь у біогеохімічних циклах у біосфері, включають вуглець, азот, фосфор і сірку. Ці елементи обертаються між атмосферою, наземною рослинністю та ґрунтом і океаном. Крім того, кругообіг цих елементів важливий для росту та розвитку організмів, і вони відіграють важливу роль у функціонуванні екосистем.

8. Чому біогеоцикли з резервним фондом в атмосфері або гідросфері є досконалішими?

Біогеохімічні цикли з резервним фондом в атмосфері або гідросфері більш досконалі, оскільки вони більш ефективні з точки зору кругообігу елементів. Коли елементи зберігаються в атмосфері або гідросфері, вони легше доступні іншим організмам і екосистемам. Це означає, що елементи можна використовувати більш ефективно, а цикл можна підтримувати протягом більш тривалого періоду часу. Крім того, наявність резервного фонду в атмосфері або гідросфері запобігає виснаженню елементів з біосфери, забезпечуючи всім організмам доступ до необхідних елементів для їх виживання.

9. Як відбуваються цикли елементів з резервним фондом у літосфері?

Кругообіги елементів із запасним фондом у літосфері передбачають переміщення елементів між земною корою, ґрунтом і поверхневими водами. Ці елементи зазвичай зберігаються в літосфері протягом тривалого періоду часу та повільно вивільняються в біосферу у вигляді води, пилу та інших матеріалів. Кругообіг цих елементів є важливим для функціонування екосистем, оскільки вони необхідні для росту та розвитку організмів. Крім того, наявність резервного фонду в літосфері запобігає виснаженню елементів з біосфери, забезпечуючи всім організмам доступ до необхідних елементів для їх виживання.

10. Які негативні наслідки впливу діяльності людини на біогеохімічні цикли?

Діяльність людини значно вплинула на біогеохімічні цикли, що призвело до збільшення кількості забруднювачів і шкідливих елементів у навколишньому середовищі. Ці дії призвели до підвищення рівня вуглекислого газу в атмосфері, що призвело до підвищення глобальної температури та зміни клімату. Крім того, людська діяльність спричинила збільшення кількості азоту та фосфору, що надходить у навколишнє середовище, що призвело до збільшення цвітіння водоростей та евтрофікації водних екосистем. Крім того, людська діяльність спричинила збільшення кількості забруднюючих речовин і важких металів, що потрапляють у навколишнє середовище, що призводить до забруднення води та ґрунту. Усі ці дії мали негативні наслідки для екосистем і призвели до зменшення біорізноманіття та деградації середовищ існування.