Система биогеохимических циклов

СИСТЕМА БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ ЦИКЛОВ [c.10]

Ранний протерозой послужил временем первой биогенной революции в геохимической истории Земли вследствие биогеохимической сукцессии, вызванной накоплением в атмосфере кислорода. Именно к концу этого времени на основе цикла органического углерода произошло формирование системы биогеохимических циклов современного типа. Прекратилось позднеархейское накопление осадочного золота. Ранний протерозой занят переходным железным циклом, приведшим к железорудному накоплению. [c.313]

Состав атмосферы Земли, сформированный в результате длительных процессов, ведущее значение в которых имела геохимическая деятельность живых организмов, поддерживается системой биогеохимических циклов. [c.14]

Дистанционный мониторинг нацелен на оценку биологической продуктивности, понимание взаимодействий в системе почва - растение - атмосфера, на расчет динамики биомов, на моделирование биогеохимических циклов с учетом роли растительности. [c.620]

Студенты очень многому научили меня, затрудняясь в ответах на вопросы о выводах из прямых наблюдений в природе. Для выводов необходимы хотя бы поверхностные, но широкие знания, позволяю-пще избежать ошибок, которые, к сожалению, часто возникают из-за движения от частного к общему, от элемента к системе. Пожалуй, в наибольшей степени на мое изложение здесь повлияли взгляды совсем забытого нами А. Гумбольдта - в их современном преломлении. Лекции более или менее самостоятельны, и поэтому были неизбежные повторы. Мир микробов, представленный здесь, рассматривается в проекции на то время, когда на Земле не было высших организмов. При этом выясняется, что этот мир был самодостаточен. Природоведческая микробиология оказалась необъятным предметом, и многое осталось за рамками изложения. Упорядочение изложения заставило вынести за рамки книги почти весь материал по биогеохимическим циклам, катализируемым микробами. [c.4]

Кратко рассмотрев связь между биогеохимическими циклами в биосфере, следует признать, что они действуют как сопряженная система реакций, и изменения в условиях протекания одного цикла скажутся на условиях протекания другого (рис. 1.3). На основе термодинамики можно рассчитать соотношения этих циклов, но большая не- [c.15]

Во взаимодействии микроорганизмов и атмосферы нужно различать две проблемы. Первая, биогеохимическая и главная из них, заключается в том, что газовый состав атмосферы, в первую очередь ее реакционноспособных компонентов, зависит от функционирования микробной системы, и эта проблема может быть сформулирована как бактерии и состав атмосферы . Современный состав атмосферы был сформирован благодаря деятельности микроорганизмов около 2 млрд лет назад. Впоследствии кислород-углекислот-ный цикл был видоизменен количественно под действием растений и животных. Бактерии способны метаболизировать все компоненты атмосферы, за исключением инертных газов. Вторая проблема, зависящая от первой, состоит в том, что газовый состав атмосферы через парниковый эффект влияет на климат, и может быть обозначена как бактерии и климат . Очевидно, что обе проблемы отражают разные стороны одного процесса (см. Лекцию 4). [c.25]

Анализ упомянутых выше общих проблем естествознания привел нас к выводу, что деятельность микроорганизмов не служит простым дополнением к выработанной геохимиками системе взглядов. Напротив, в концептуальном отношении бактерии оказываются основным двигателем биосферной системы биогеохимических циклов, катализируя их ключевые реакции. В отношении исторического аспекта, объясняющего состояние природы через историю возникновения ее комподентов, микробиология имеет особое значение для естествознания, потому что микробы были первыми обитателями Земли и они сформировали ту биогеохимическую систему, которая осталась основой процессов, происходящих на поверхности Земли. Исходным послужил цикл органического углерода и сопряженных с ним циклов других элементов. Бактерии сформировали и продукционную фотосинтетическую ветвь цикла, и деструкционную, сопряженную с циклами других элементов. Эта система была первоначальной и обусловила устойчивое развитие биосферы, не исключающее катастрофические сукцессионные перестройки. Последующие формы эволюционно вписывались в уже существующую систему и лишь затем трансформировали ее. [c.8]

Сообщество организмов развивается в определенной среде обитания. Для отдельных видов микроорганизмов среда обитания может быть ограничена сообществом, располагающимся в микронише. Мозаика местообитаний слагается в экосистему более вьюокого уровня, и при этом необходим иерархический пространственный подход. Для решения многих задач следует рассматривать инте-, тральную деятельность микробных сообществ на больших про-, странствах, например при определении дыхания почвы или эмиссии j газов в пределах корней одного растения, одного поля, ландшафта, региона, страны. С другой стороны, взаимодействуя с геосферой и друг с другом, микробные сообщества меняют условия своего обита- ния. Обратная связь от микробного сообщества к среде обитания очень велика, и особенно велика связь его с геосферой. В наиболее общей форме можно утверждать - и в этом состоит цель книги - что, микробные сообщества создали биосферу. В этом утверждении нет преувеличения, поскольку вся система биогеохимических циклов контролируется бактериями, первыми обитателями Земли. В наибе-1 лее концентрированной форме взаимодействие микроорганизмов с геосферой происходит в контрастных системах, где велико взаимо- действие трех сред - воздушной, водной, минеральной - и существу- ет латеральный перенос вещества из соседних ландшафтов. [c.204]

Когда система биогеохимических циклов вполне сформирована, накоплен кислород в атмосфере и нет нужды в связанном азоте, на прокариотную систему в течение неопротерозойской революции накладываются эукариоты. Этот этап, окончательно сложившийся около 1 млрд лет назад, можно назвать протистий , так как именно распространение протистов, прежде всего в планктоне, приводит к тому, что эукариоты становятся господствующими продуцентами. Возникновение многих параллельных рядов протистов происходит [c.320]

Природоведческая микробиология этого этапа развития биоты на планете в своих существенных чертах описывает современное состояние. Важно отметить, что этот этап основывался на уже сложившейся системе биогеохимических циклов, что не было нужды изобретать что-то принципиально новое, и могли быть использованы генетические ресурсы прошлого. Вместе с тем возникли новые возможности для взаимодействия с растением в ризосфере, ризопла-не, филлосфере, в проникновении в проводящую систему, паразитизме. Гораздо менее осознаваемым является тот факт, что на этом этапе прокариоты взаимодействовали с уже сложившейся системой продуценты -I- деструкторы в виде растения -I- грибы. [c.339]

Каждая из планетарных оболочек является сложной с точки зрения химии и динамической системой, характеризующейся как внутренними, так и внешними (межгеосферными) взаимодействиями. К числу последних относится, например, обмен газами между атмосферой и гидросферой, атмосферой и биотой. Относительно недавно выяснилась решающая роль живых организмов в функционировании уникальных по своим масштабам и сбалансированности биогеохимических циклов. [c.8]

В последние десятилетия некоторые ученые доказывали, что Земля действует скорее как единое живое существо, чем как управляемая случайным образом геохимическая система. Вокруг этой проблемы, часто называемой гипотезой Геи, а позже теорией Геи, возникло множество философских споров. Согласно этому подходу, предложенному Джеймсом Ловелоком, биология контролирует способность планеты быть обитаемой, делая атмосферу, океаны и сушу удобными для поддержания и развития жизни. У этой геянской точки зрения пока немного последователей, но идеи Ловелока и других ученых стимулировали активные споры о роли организмов как посредников в геохимических циклах. Многие специалисты используют термин биогеохимические циклы , в котором признается влияние организмов на геохимические системы . [c.23]

В современной литературе биогеохимические циклы связаны с именем В. И. Вернадского, о книге которого Биосфера (1926 г.) Д. Ловелоку не было известно, что впоследствии он и признал. Представление о Земле как огромном организме (системе) было сформулировано С. Н. Винофадским в 1896 г. — Прим. ред. [c.23]

Большой практический интерес вызывают модели качества воды в реках. Предложенная в [Цхай, 1995] модель воспроизводит пространственное распределение, содержания в реке двадцати видов химических показателей (БПК5, взвешенные вещества, нефтепродукты, фенолы, железо, фосфаты и др.). Уравнения модели представляют собой вариант одномерной системы для установившегося неравномерного движения воды с учетом боковой приточности в непризматическом русле реки. Задача прогноза решается для восемнадцати периодов в течение расчетного года для паводка (апрель-июнь) — ежедекадно, для остального времени — ежемесячно. Решение уравнений модели осуществляется численно модифицированным методом прогонки с организацией нескольких итерационных процессов. В указанной работе предложена также технология построения математических моделей биогеохимического цикла азота и фосфора, которые могут быть использованы для оценки и прогноза состояния экосистемы водоема. Модели ориентированы на стандартную входную информацию, получаемую от Государственной службы наблюдения. [c.291]

Геосферно-биосферные взаимодействия с акцентом на баланс элементов широко изучались В.И. Вернадским и позволили ему сформулировать понятие Биосферы как взаимодействующей системы, понимание которой может быть достигнуто через понимание биогеохимических циклов. Основной мерой стало количество атомов вещества, находящихся в составе определенных соединений и пород. В продолжение этой линии рассуждения было введено метафорическое понятие живого вещества . В биосферной концепции большое внимание уделялось влиянию биоты на поверхностные оболочки Земли, главным образом за счет концентрационной функции организмов. Изменение масштаба исследований вернуло теорию от индивидуальных изменений к рассмотрению целостной системы в рамках космизма. [c.7]

Биогеохимические циклы С, К, Р в океане обусловлены энерги ей Солнца, поступающей на поверхность океана, где может разви ваться фитопланктон. Фотическая зона простирается менее, чем к 200 м. Ниже этого слоя идут процессы деструкции. В океане строит ся трофическая система, дополняемая транспортными процессами С-М-Р циклы в океане имеют и глобальные и региональные состав ляющие с характерным временем от часов, суток и сезонов (для ло кальных процессов), до еще более длительных периодов, когда во влекается глубинная циркуляция вод. [c.180]

Из приведенной в начале книги схемы сопряжения биогеохимических циклов следует, что СО2 участвует в двух циклах органического и неорганического углерода. Первый привел к формированию оксической (кислородной) атмосферы за счет дисбаланса фотоавтотрофной продукции и деструкции, второй явился основным резервуаром депонирования углекислоты в виде карбонатов с эквивалентным образованием выщелоченных пород главным образом в виде глин. Фотоавтотрофы способны развиваться только на освещенной ( дневной ) поверхности, и конечным результатом их деятельности является замена части СО2 на О2. Неполное окисление Сдрг ведет к сохранению эквивалентной части О2 и переходу поверхностных оболочек в окисленное состояние. Углекислотное выветривание пород может идти и под поверхностью с выносом прежде всего Ма, Са, подземными водами, и связыванием СО2 в карбонаты. Движущей силой углекислотного выветривания является атмосферный гидрологический цикл с испарением воды из океана, служащего конечным резервуаром для континентального стока. Быстрое углекислотное выветривание идет в гидротермальных условиях с трансформацией изверженных пород в глины. Отложившиеся в неглубоких частях океана карбонаты становятся объектом геологического рецикла, обусловленного тектоникой. Современный рецикл карбонатов, обусловленный эукариотной биотой океана, оценивается по времени пребывания кальция в океане в 1 млн лет. Отложение карбонатов обусловливает нейтральную реакцию среды на Земле. В результате определяется господствующий режим планеты. Циклы органического и неорганического углерода не полностью замкнуты, и это ведет к биогеохимической сукцессии, являющейся основным механизмом эволюции геосферно-биосферной системы (Заварзин, 2000). [c.300]

В истории Земли наблюдалось несколько периодов резкого изменения биогеохимических циклов и связанной с ними перестройки биосферы. Побудительной причиной для этих перестроек служили, по-видимому, изменения в геосфере, связанные с ббльшим или меньшим поступлением материала в зону деятельности живых существ. Причины времени перестроек в геосферно-биосферной системе не выяснены, но их существование не вызывает сомнения. В циклических механизмах биосферы основную роль играет неполное замыкание биогеохимических циклов, в первую очередь неполнота деструкции (минерализации) органического углерода, приведшая к самой крупной перестройке - переходу к окислительной атмосфере. Ниже приведены некоторые из периодов изменения. [c.337]

В биогеохимическом плане следующие революционные события связаны, однако не столько с концентрирующей функцией животных, сколько с эволюцией первичных продуцентов. В позднем силуре происходит выход на сушу зеленых растений, способных вынести в воздушную среду фотосинтетический аппарат и при этом не погибнуть от высыхания. Задача была решена с помощью развития проводящей системы для воды, ненужной водорослям, и формирования углеродного скелета из целлюлозы и лигнина, способного поддерживать фотосинтетический аппарат в аэротопе. Неясно, не была ли эта задача решена ранее лишайниками как симбиотическими организмами, способными развиваться в воздушной среде. Существуют предположения, что наземные растения были тесно связаны с микоризоподобными грибами, участвовавшими в создании транспортной системы. Так или иначе в течение геологически короткого времени произошла биологическая революция, связанная с появлением наземного растительного покрова, резко изменившего условия жизни на континентах. Сюда относятся избыток органического углерода в форме лигноцеллюлозы, изменение атмосферного гидрологического цикла за счет эвапотранспирации, изменение денудации за счет образования корневого войлока. [c.339]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология