Конспект по биологии 'Круговорот веществ в природе' (11 класс)

Круговорот веществ в природе.

При изучении раздела «Биосфера - глобальная экосистема» трудным для понимания учащимися являются вопросы, связанные с круговоротом веществ.

Круговорот веществ - это повторяющиеся циклические процессы превращения или перемещения веществ в природе, в основе которых часто лежит биогенная миграция атомов, отражающая непрерывную взаимосвязь живой и неживой природы.

Рассмотрим круговорот веществ на примере круговорота биогенных элементов, таких как углерод, азот, фосфор и сера.

Круговорот углерода в природе.

Углерод входит в состав белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот и других органических веществ любых живых организмов.

• Углерод в составе углекислого газа поступает из атмосферы и в процессе фотосинтеза преобразуется в различные сложные органические соединения (углеводы)

• Далее атомы углерода уже в составе органических молекул (белки, жиры и углеводы) мигрирует по цепям питания потребителей, таких как бактерии, животные, грибы

• Во время клеточного дыхания (растений в том числе), при окислении органических веществ, а также при разложении листового опада и мертвых организмов, углерод опять в форме углекислого газа возвращается в атмосферу, пополняя его запасы.

Круговорот азота в природе.

Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот. Это один из важнейших биогенных элементов. Несмотря на то, что азота в атмосфере около 80%, тем не менее, растения не могут усваивать атмосферный азот.

• Все начинается с поглощения атмосферного азота свободноживущими бактериями (хемотрофами): клубеньковыми, азотфиксирующими бактериями и цианобактериями. Они обеспечивают образование сложных соединений азотной и азотистой кислот - нитратов и нитритов.

• После гибели этих микроорганизмов соединения азота используются растениями, затем животными, грибами, другими бактериями - потребителями.

• В результате жизнедеятельности этих живых организмов происходит постоянное выведение из организма продуктов азотного обмена - аммиака, мочевины, мочевой кислоты и других веществ.

• При разложении белков аммонифицирующие бактерии образуют аммиак (NH₃), а нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов и нитратов.

• Растения усваивая эти нитраты, используя их для синтеза белков.

• Далее азот возвращается в атмосферу с помощью денитрифицирующих бактерий, которые в процессе разложения остатков растений и животных превращают эти соединения азота в свободный азот.

Вот как выглядит цикл азота:

• почвенный азот - нитраты - (растения) нитриты - аммиак, аминокислоты, белки (животные) - аммиак, мочевина (бактерии)- нитраты - почвенный азот

Круговорот фосфора в природе.

• Фосфор в результате выветривания горных пород и минералов попадает в наземные экосистемы.

• Растения из почвы поглощают фосфор в виде растворимых солей фосфорной кислоты, а затем включают его в состав нуклеиновых кислот, АТФ, и клеточных мембран.

• Животные потребляют органические вещества. В организмах животных фосфор входит в состав костной ткани, дентина. В процессе клеточного дыхания происходит окисление органических соединений, содержащих фосфор, при этом органические фосфаты поступают в окружающую среду в составе экскретов.

• Редуценты - микроорганизмы минерализуют органические вещества, содержащие фосфор, опять в фосфаты, которые затем опять могут быть использованы растениями.

После такого неоднократного потребления фосфора организмами на суше и в водной среде, он выводится в осадки дна морей в виде нерастворимых фосфатов. После поднятия таких осадочных пород, соединения фосфора опять попадают в наземные экосистемы.

Круговорот серы в природе.

• Круговорот серы в природе поддерживается микроорганизмами. При их участии сульфиды окисляются до сульфатов, а сульфаты поглощаются живыми организмами (сульфиды в результате окисления превращаются в сульфаты), которые используются автотрофами.

• Сера в составе сульфатов восстанавливается и входит в состав некоторых аминокислот и белков потребителей.

• При гниении отмерших организмов сера опять возвращается в круговорот.