Знать круговорот веществ для ЕГЭ необходимо, так как он обеспечивает главное свойство биосферы — ее устойчивость и существование.
Поэтому на вопрос на каком уровне происходят круговорот воды, углерода, азота и других веществ отвечаем - биосферном
На экзамене темы круговорота веществ встречаются в заданиях №25-26 (развернутый ответ) и в тестах.
Круговорот углерода (C)
Углерод — основа всех органических молекул (белков, жиров, углеводов).
- круговорот показывает баланс между фотосинтезом и дыханием.
этапы круговорота углерода:
Связывание: Продуценты (растения) забирают углекислый газ из атмосферы в процессе фотосинтеза и создают глюкозу.
Передача: Консументы (животные) поедают растения, перенося углерод по пищевым цепям.
Возвращение: При дыхании живых организмов и при разложении трупов редуцентами (бактериями, грибами) углекислый газ возвращается в атмосферу.
Захоронение: Часть углерода уходит в биогенное вещество (уголь, нефть, торф).
Потренируемся (Формат ЕГЭ):
задание Установите последовательность этапов круговорота углерода в природе, начиная с накопления в экосистеме первичной биомассы. Запишите в таблицу соответствующую последовательность цифр.
- Поглощение углекислого газа из атмосферы.
- Поедание животными органической пищи.
- Откладывание органических веществ в тканях растений.
- Разложение органических веществ до неорганических почвенными микроорганизмами.
- Выделение органических продуктов жизнедеятельности организмов.
Ответ: 32541 Первичная биомасса — это то, что создали сами растения (продуценты) в процессе фотосинтеза. Поэтому пункт «Поглощение углекислого газа» здесь будет не первым, а завершающим круговорот процессом.
Круговорот азота (N)
Азот нужен для синтеза белков и ДНК, но организмы не могут усваивать его напрямую из воздуха, где его 78%.
- поэтому нужно знать роли разных бактерий.
Азотфиксирующие бактерии - клубеньковые бактерии (симбионты бобовых) и свободноживущие (азотобактер, цианобактерии). Они азот из воздуха (N2) и превращают в аммиак/аммоний.
Нитрифицирующие бактерии - почвенные бактерии-хемосинтетики (хемотрофы). Аммиак из почвы окисляют до нитратов, которые всасываются корнями растений.
Аммонифицирующие бактерии - бактерии гниения и почвенные грибы. Разлагают мёртвую органику (трупы, навоз, опавшие листья) и выделяют обратно в почву аммиак.
Денитрифицирующие бактерии- бактерии, живущие в болотах и затопленной, уплотненной почве, где нет кислорода. Разрушают нитраты почвы, превращают их обратно в газообразный азот (N2) и возвращают в атмосферу. Они снижают плодородие почвы.
Круговорот азота состоит из следующих этапов:
Азотфиксация: Клубеньковые бактерии (бобовых растений) и цианобактерии переводят атмосферный азот в доступную для растений форму (аммиак/аммоний).
Нитрификация: Почвенные бактерии окисляют аммиак до нитритов и нитратов, которые легко всасываются корнями растений.
Ассимиляция: Растения строят из азота свои белки, которые потом съедают животные.
Аммонификация: аммонифицирующие бактерии разлагают погибшую органику обратно до аммиака.
Денитрификация: Денитрифицирующие бактерии в условиях нехватки кислорода переводят нитраты обратно в газообразный азот, возвращая его в воздух.
Потренируемся (Формат ЕГЭ)
Задание: Установите правильную последовательность процессов в круговороте азота в биосфере:
- А) Поглощение нитратов корнями обычных растений и синтез растительных белков
- Б) Окисление аммиака почвенными бактериями-хемосинтетиками до нитратов
- В) Фиксация атмосферного азота клубеньковыми бактериями бобовых растений
- Г) Разложение отмершей органики бактериями гниения с выделением аммиака
- Д) Попадание органических остатков бобовых растений в почву
Ответ: ВДГБА.
Круговорот воды
Вода — универсальный растворитель и среда обитания.
- нужно понимать биологическую роль растений в этом процессе.
Ключевые процессы круговорота воды:
- Испарение воды с поверхности водоемов и суши
- Транспирация — испарение воды листьями растений
- Конденсация — охлаждение водяного пара в атмосфере и превращение его в капли воды (образование облаков)
- Осадки — возвращение воды на землю - дождь, снег.
- Накопление в ледниках и стекание по наземным и подземным путям обратно в водоем.
Круговорот кислорода
это самый быстрый биогеохимический цикл, который тесно переплетен с круговоротом углерода:
Растения расщепляют воду — Кислород выделяется в атмосферу — Организмы дышат кислородом — Выделяется углекислый газ — Растения поглощают углекислый газ для фотосинтеза.
Основная масса кислорода циркулирует между атмосферой и живыми организмами
Цикл состоит всего из двух главных противоположных процессов:
- выделение
зеленые растения выделяют кислород в процессе фотосинтеза (в световой фазе фотосинтеза под действием солнца происходит фотолиз воды -расщепление молекулы. Кислород выделяется в атмосферу как побочный продукт этой реакции.
Попадая в верхние слои атмосферы, под действием ультрафиолетовых лучей молекулярный кислород превращается в озон, формируя защитный озоновый экран планеты
- потребление
- кислород является сильным окислителем, поэтому он активно расходуется в природе для дыхания, гниения, горения и окисления (ржавление металлов)
Круговорот фосфора
Его главная особенность — у него нет газообразной фазы. Фосфор не поднимается в атмосферу . Это осадочный, полностью наземный и водный цикл
Фосфор необходим всем живым организмам для построения ДНК, РНК, АТФ и фосфолипидов клеточных мембран. Основные его запасы сосредоточены в горных породах и минералах в форме фосфатов.
- Поступление в экосистему
- Горные породы выветриваются и размываются дождями. Фосфаты растворяются в почвенной воде. Растения всасывают растворенные фосфаты из почвы корнями и строят свои органические вещества.
2. Передача по цепям питания
- Травоядные животные поедают растения и получают фосфор. Хищники поедают травоядных, передавая фосфор дальше по пищевой цепи.
3. Возврат в почву
- Организмы выделяют продукты жизнедеятельности, а со временем погибают. Редуценты (бактерии и грибы) разлагают мертвую органику и превращают органический фосфор обратно в минеральные фосфаты почвы.
4. Выход из круговорота (Утечка в океан)
- Часть фосфатов постоянно вымывается реками из почвы и уносится в Мировой океан. В океане фосфор поглощается морскими организмами (водорослями, рыбами, моллюсками). Когда они погибают, их остатки оседают на дне, превращаясь в глубоководные океанические осадочные породы. Этот фосфор выключается из круговорота на миллионы лет.
5. Возврат из океана на сушу
В природе есть два пути возвращения фосфора из океана:
- Морские птицы питаются рыбой и оставляют на побережьях помет (гуано), который богат фосфором и используется как удобрение. Человек питается рыбой.
- Поднятие океанического дна в ходе геологических процессов (это занимает миллионы лет).
Итак цепочка для фосфора:
Разрушение горных пород — Фосфаты в почве — Всасывание растениями — Поедание животными — Разложение редуцентами — Смыв в океан — Образование донных осадков.
Антропогенное влияние
Человек добывает фосфаты в шахтах для производства удобрений. Избыток удобрений смывается с полей в реки. Это приводит к эвтрофикации — бурному цветению водорослей, дефициту кислорода в воде и массовой гибели рыбы.
Круговорот серы
В отличие от фосфора, у серы есть и газообразная, и твердая фаза. Сера активно перемещается между почвой, водой, атмосферой и живыми организмами.
Сера необходима живым организмам для синтеза некоторых аминокислот (метионин, цистеин), из которых строятся белки. Основные запасы серы находятся в горных породах (гипс, пирит) и в океанических осадках.
- Поступление в атмосферу (Газовая фаза)
Сера попадает в воздух в виде газов — сероводорода и диоксида серы. Это происходит через извержения вулканов, деятельность бактерий, которые разлагают органику в болотах без кислорода. выбросы заводов и сжигание угля/нефти человеком.
В атмосфере эти газы соединяются с водой и превращаются в серную кислоту. С дождями (кислотные дожди) сера падает на землю в форме сульфатов.
2. Поступление в растения и цепи питания
Растения всасывают растворенные в почве сульфаты своими корнями. Из сульфатов растения строят свои белки. Животные поедают растения и получают серу в готовом органическом виде.
3. Возврат в почву и окисление
После гибели организмов редуценты (бактерии гниения) разрушают белки, выделяя газ с запахом "тухлых яиц" — сероводород. В почве и водоемах живут особые серобактерии (хемосинтетики). Они окисляют ядовитый сероводород сначала до чистой серы, а затем до сульфатов. Так они получают энергию для жизни, а почву снова делают пригодной для растений.
Итак цепочка для серы:
Вулканы и заводы — Газы серы в атмосфере — Осадки — Сульфаты в почве — Всасывание растениями — Поедание животными — Гниение остатков с выделением сероводорода — Окисление серобактериями до сульфатов.
Антропогенное влияние
Из-за сжигания человеком ископаемого топлива в атмосферу вылетает слишком много оксидов серы. Это главная причина образования кислотных дождей. Они закисляют почву, отчего гибнут леса, повреждаются листья растений и разрушается икра рыб в водоемах.
Для закрепления круговоротов оставляем ссылку на задания Потренируемся (Формат ЕГЭ)
Про круговороты все👌☝️😊