Потоки энергии в биосфере кратко

Экологические аспекты энергетических процессов

Энергетические процессы играют особую роль в биосфере, так как они не только обеспечивают жизнедеятельность всех организмов, но и влияют на окружающую среду. В этом разделе рассмотрим некоторые экологические аспекты энергетических процессов.

Один из основных аспектов связан с выбором источников энергии. Некоторые источники энергии, такие как ископаемые топлива, ядерная энергия, могут оказывать негативное влияние на окружающую среду. Использование ископаемых топлив приводит к выбросу вредных веществ, таких как углекислый газ, сернистый ангидрид, оксиды азота, в атмосферу, что приводит к глобальному изменению климата. Атомные электростанции имеют риск аварий, которые могут привести к радиационному загрязнению окружающей среды.

В связи с этим, активно развиваются альтернативные источники энергии, такие как солнечная энергия, ветровая энергия, гидроэнергетика и другие. Их использование помогает снизить негативное влияние на окружающую среду и уменьшить зависимость от ископаемых топлив. Однако, эти источники энергии также имеют свои особенности и некоторые негативные аспекты, например, ветровые электростанции могут вызывать вибрации и шум, а гидроэлектростанции могут влиять на экосистему водных ресурсов.

Кроме выбора источников энергии, важным аспектом является энергоэффективность. Чем эффективнее используется энергия, тем меньше требуется ресурсов и меньше негативного влияния на окружающую среду. Например, использование энергосберегающих технологий и энергоэффективных устройств позволяет сократить потребление энергии и уменьшить выброс вредных веществ.

Круговорот веществ

В зависимости от расположения веществ в природе выделяют два типа круговорота:

• газовый – происходит в гидросфере и атмосфере (кислород, азот, углерод);
• осадочный – происходит в земной коре (кальций, железо, фосфор).

Круговорот веществ и энергии в биосфере на примере нескольких элементов описан в таблице.

Прекращение круговорота веществ в природе означает нарушение хода жизни. Чтобы жизнь продолжалась, необходимо, чтобы энергия проходила цикл за циклом.

Что мы узнали?

Из урока узнали о сущности большого и малого круговорота веществ в биосфере, взаимодействии неживой природы с живыми организмами, а также рассмотрели круговорот воды, углерода, азота, кислорода, серы и фосфора.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

   Что такое круговорот веществ?

   • Превращение одного вещества в другое
   • Участие одних и тех же веществ в процессах литосферы, гидросферы, атмосферы
   • Потребление энергии живыми существами
   • Процесс фотосинтеза

Круговорот вещества и энергии

Круговорот биогенных элементов, обусловленный синтезом и распадом органических веществ в экосистеме, называют биотическим круговоротом веществ.

Помимо этого в круговороте участвуют различные минеральные элементы, поэтому весь процесс химических превращений в биосфере принято именовать биогеохимическим круговоротом веществ в природе.

Остановимся подробнее на основных типах круговорота наиболее важных веществ в биосфере.

1. Для жизни на планете самым необходимым веществом является вода.Все организмы используют ее для процессов жизнедеятельности. Круговорот воды в природе в большей степени является физическим процессом, однако организмы принимают в нем значительное участие. Познакомимся с круговоротом воды на схеме.

Мировой круговорот воды начинается испарением влаги с поверхности водных объектов под воздействием солнечной энергии. Влага в атмосфере трансформируется в облака, которые переносятся ветром на значительные расстояния. Попадая в местность с низкими температурами, облака охлаждаются, что вызывает выпадение осадков. Влага в виде осадков поглощается почвой или стекает по ее поверхности, возвращаясь в моря и океаны. В круговороте воды следует учитывать и роль организмов. Ведь испарение влаги происходит и с поверхности листьев, а в процессах фотосинтеза принимает участие вода.

2. Главным участником биотического круговорота является углерод как основа органических веществ. Познакомимся с круговоротом углерода в природе на схеме.

Природным источником углерода является углекислый газ. Именно с него начинается круговорот углерода в биосфере. Он содержится в воздухе, а также в растворенном состоянии в воде. В атмосферу этот газ попадает при выдыхании всеми организмами, при извержении вулканов, сжигании ископаемого топлива и лесов. Осадки разрушают породы, вынося растворенный углерод в океан, где происходит поглощение его морскими организмами. В процессе фотосинтеза углекислота превращается в органические вещества, которые используются животными для питания. Органические останки затем разлагаются редуцентами и углерод остается в почве в виде полезных ископаемых или используется растениями при минеральном питании. По подсчетам ученых, время оборота углерода в круговороте веществ составляет около 10 лет.

3. Немаловажным элементом считается азот, который входит в структуру всех белков. Рассмотрим схему круговорота азота.

Круговорот азота в природе начинается с атмосферы, где его содержится до 80%. Частично азот поступает в экосистемы в виде оксида азота, образующегося под действием электрических разрядов во время грозы. Основная часть поступает в воду и почву в результате деятельности микроорганизмов – фиксаторов азота. К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Эффективны бактерии, живущие в симбиозе с бобовыми растениями в клубеньках, развивающихся на корнях этих растений.

Азот из разных источников поступает к корням растений в форме нитратов, которые затем используются для минерального питания. Круговорот азота заканчивается деятельностью аммонифицирующих организмов или редуцентов. Они способствуют разложению продуктов жизнедеятельности живых существ и органических останков. В процессе их деятельности образуется аммиак и освобождается свободный азот.

4. Круговорот фосфора во многом отличается от других элементов, таких как, например, азот. Рассмотрим особенности круговорота фосфора в природе.

Фосфор совершает круговорот в наземных экосистемах в качестве составной части клеток живых организмов.Редуценты минерализуют органические соединения фосфора отмерших организмов в фосфаты, которые затем потребляются корнями растений. Большие запасы фосфора содержатся в горных породах, которые при разрушении отдают наземные фосфаты экосистемам. Часть фосфатов вовлекается в круговорот воды и уносится в воды Мирового океана.

Получается, что круговорот фосфора разомкнут, так как значительная часть континентального стока фосфатов остается в океане. Эта разомкнутость существенно усилена антропогенным вмешательством, поскольку человек нарушил многие естественные пути возврата фосфора в почву, а их замена применением фосфорных удобрений недостаточна.

Все рассмотренные вещества включаются в глобальный круговорот веществ и энергии в биосфере. Основой этого круговорота является энергия Солнца.

Обобщенно важнейшие круговороты веществ и энергии можно представить в виде схемы.

Понятие и краткое описание

Круговорот веществ в биосфере – это «путешествие» определённых химических элементов по пищевой цепи живых организмов, благодаря энергии Солнца. В процессе «путешествия» некоторые элемент, по разным причинам, выпадают и остаются как правила, в земле. Их место занимают такие же, которые, обычно, попадают из атмосферы. Это максимально упрощенное описание того, что является гарантией жизни на планете Земля. Если такое путешествие почему-то прервется, то и существование всего живого прекратится.

Чтобы описать кратко круговорот веществ в биосфере необходимо поставить несколько отправных точек. Во-первых, из более чем девяноста химических элементов, известных и встречающихся в природе, для живых организмов, необходимо около сорока. Во-вторых, количество этих веществ ограничено. В-третьих, речь идет только о биосфере, то есть о жизнь содержащей оболочке земли, а, значит, о взаимодействиях между живыми организмами. В-четвертых, энергией, которая способствует круговороту, является энергия, поступающая от Солнца. Энергия, рождающаяся в недрах Земли в результате различных реакций, в рассматриваемом процессе участия не принимает. И последнее. Необходимо опередить точку отсчета этого «путешествия». Она условна, так как не может быть конца и начала у круга, но это необходимо для того, чтобы с чего-то начать описывать процесс. Начнем с самого нижнего звена трофической цепи – с редуцентов или могильщиков.

Ракообразные, черви, личинки, микроорганизмы, бактерии и прочие могильщики, потребляя кислород и используя энергию, перерабатывают неорганические химические элементы в органическую субстанцию, пригодную для питания живыми организмами и дальнейшего ее движения по пищевой цепи. Далее эти, уже органические вещества, едят консументы или потребители, к которым относятся не только животные, птицы, рыбы и тому подобное, но и растения. Последние являются продуцентами или производителями. Они, используя эти питательные вещества и энергию, вырабатывают кислород, который является основным элементом, пригодным для дыхания всего живого на планете. Консументы, продуценты и, даже редуценты погибают. Их останки, вместе с органическими веществами, находящимися в них, «падают» в распоряжение могильщиков.

И все повторяется вновь. Например, весь кислород, существующий в биосфере, делает свой оборот за 2000 лет, а углекислый газ за 300. Такой кругооборот принято называть биогеохимическим циклом.

Биомасса как источник энергии

Одним из способов использования биомассы является ее сжигание для производства тепла. Растения, такие как древесина, солома и древесные отходы, могут быть использованы в качестве топлива для нагревания помещений или генерации пара для работы турбин. Этот процесс является устойчивым, так как при сжигании биомассы выделяется только такое количество углекислого газа, которое было поглощено растениями в процессе фотосинтеза.

Биомассу также можно использовать для производства электричества. Для этого она может быть сжигаемая в специальных электростанциях, в которых тепло, выделяемое при сжигании, используется для привода турбины, а затем генерируется электричество. Кроме того, биомассу можно использовать для производства биогаза или биоэтанола. Биогаз — это смесь газов, получаемая при переработке органического материала в специальных установках. Он может быть использован в качестве топлива для автомобилей или генерации электричества. Биоэтанол — это альтернативное топливо, которое может быть использовано вместо бензина или дизельного топлива.

Использование биомассы как источника энергии имеет ряд преимуществ. Во-первых, она является возобновляемым источником энергии, так как растения могут выращиваться и использоваться снова и снова. Во-вторых, она помогает сократить использование нефти и природного газа, что способствует снижению выбросов вредных газов. Кроме того, использование биомассы вместо традиционных источников энергии может снизить зависимость от импорта энергоносителей и способствовать развитию местной экономики.

Однако использование биомассы также имеет свои недостатки. Во-первых, для ее производства и использования требуется большая площадь земли, что может привести к конкуренции с пищевыми культурами. Кроме того, сжигание биомассы может вносить вклад в загрязнение воздуха, так как это процесс с выделением выбросов.

В целом, биомасса является важным источником энергии, который позволяет удовлетворять потребности в энергии, при этом снижая негативное воздействие на окружающую среду.

Динамика и ресурсы биосферы

Закономерные изменения, происходящие в состоянии среды обитания всех живых организмов, а также состояние этих организмов представляют динамику современной биосферы.

Пример: прогресс в области водного транспорта требует расширения и модернизации каналов, которые соединяют различные системы рек. Такой процесс стимулирует обменные процессы фауны и флоры между разными водными бассейнами. Колебательные явления в природе, основанные на человеческой деятельности, наблюдаются крайне редко. Они представлены либо ритмическими, часто многолетними процессами смены растительных культур в севообороте, либо аномальными явлениями.

Биогеохимические круговороты

Химические элементы, входящие в состав живого, обычно циркулируют в биосфере по характерным путям: из внешней среды в организмы и опять во внешнюю среду. Для биогенной миграции свойственно накопление химических элементов в организмах (аккумуляция) и их высвобождение в результате минерализации отмершей биомассы (детрита). Такие пути циркуляции химических веществ (в большей или меньшей степени замкнутые), протекающие с использованием солнечной энергии через растительные и животные организмы, называют биогеохимическими круговоротами.

• Пушкин о русском языке высказывания кратко

    

• Ледокол фильм сюжет кратко

    

• Якир гражданская война кратко

    

• Когда началась троянская война и каковы были ее причины история 5 класс кратко

    

• Опишите наиболее вкусный с вашей точки зрения плод биология 6 класс кратко

Процессы преобразования энергии в биосфере

Энергия в биосфере преобразуется через несколько основных процессов:

1. Фотосинтез: основной процесс преобразования энергии света в химическую энергию, который осуществляется зелеными растениями, в том числе фотосинтетическими водорослями и некоторыми бактериями. Во время фотосинтеза, растения поглощают энергию солнечного света с помощью хлорофилла и используют ее для преобразования углекислого газа и воды в органические соединения, основой которых является глюкоза.
2. Дыхание: процесс окисления органических соединений, в результате которого энергии освобождается для совершения клеточных функций. Дыхание осуществляется всеми живыми организмами и использует кислород, полученный из окружающей среды, и органические соединения, полученные из пищи, для производства энергии и выделения углекислого газа.
3. Трофические цепи и пищевые сети: передача энергии от одних организмов к другим в биосфере. Растения, получившие энергию через фотосинтез, служат источником пищи для животных, которые в свою очередь передают энергию другим животным в цепочке питания. Эти циклы энергии и пищи между организмами создают сложные пищевые сети в биосфере.
4. Абиотические процессы: некоторая энергия также преобразуется в результате небиологических процессов в биосфере. Например, солнечная энергия может воздействовать на воду, вызывая испарение, которое затем может привести к образованию облаков и выпадению осадков. Эти абиотические процессы обеспечивают необходимую жизнь на Земле и проходят взаимодействие с биологическими процессами в биосфере.

Процессы преобразования энергии в биосфере тесно связаны и обеспечивают энергетический поток и устойчивость экосистем. Энергия биосферы играет важную роль в поддержании жизни на Земле и является основой для функционирования всех организмов в биосфере.