Рассмотрим вариант решения задания из учебника Беляев, Дымшица 11 класс, Просвещение: § 34. Живое вещество и биогеохимические круговороты в биосфере. Приведите примеры выполнения живыми организмами перечисленных функций. Живые организмы выполняют следующие функции: энергетическую (например, растения фиксируют солнечную энергию в процессе фотосинтеза), концентрационную (кораллы накапливают кальций в скелетах), деструктивную (грибы и бактерии разлагают органические остатки), средообразующую (деревья регулируют микроклимат леса) и транспортную (птицы переносят семена растений на большие расстояния). Представьте себе, что концентрация кислорода в атмосфере увеличилась до 30 %. К каким изменениям в круговороте данного элемента это приведет? А при уменьшении до 10 %? При увеличении концентрации кислорода до 30% ускорились бы процессы окисления и горения, что могло бы привести к более интенсивному выводу кислорода из атмосферы через образование оксидов. При уменьшении до 10% замедлились бы процессы дыхания и окисления, что нарушило бы баланс круговорота кислорода, так как его поступление от фотосинтезирующих организмов превышало бы расход. В обоих случаях это вызвало бы существенные изменения в сопряженных круговоротах углерода и других элементов. Напишите уравнение реакции, отражающей превращение растворенного в воде гидрокарбоната кальция в карбонат кальция. Уравнение реакции превращения гидрокарбоната кальция в карбонат кальция: Ca(HCO3)2 > CaCO3v + CO2^ + H2O. Этот процесс происходит при нагревании или испарении воды, когда растворимый гидрокарбонат кальция разлагается с образованием нерастворимого карбоната кальция (осадок), углекислого газа и воды. Изобразите биогеохимический круговорот азота в виде цепочки превращений. Биогеохимический круговорот азота можно представить в виде цепочки: N2 (атмосферный азот) > фиксация (бактериями/грозовыми разрядами) > NH4+/NO3- (почва) > усвоение растениями > органический азот (белки, ДНК) > разложение (редуцентами) > NH4? > нитрификация (NO2- > NO3-) > денитрификация > N2. Этот цикл включает биологическую фиксацию, усвоение растениями, передачу по пищевой цепи и возврат в атмосферу через разложение и денитрификацию. Приведите примеры осадочных горных пород, содержащих фосфор. Напишите формулы соединений фосфора, входящих в состав этих руд. К осадочным горным породам, содержащим фосфор, относятся фосфориты и апатиты, в состав которых входят соединения фосфора в виде Ca5(PO4)3(F,Cl,OH) (апатит) и Ca3(PO4)2 (фосфат кальция). Эти минералы образуются преимущественно в морских осадках и являются основными источниками фосфора в биогеохимическом круговороте. 1. Какие функции выполняют живые организмы в биосфере? Живые организмы выполняют в биосфере энергетическую (фотосинтез, хемосинтез), концентрационную (накопление элемен-тов), деструктивную (разложение органики), средообразующую (изменение среды) и транспортную (перемещение веществ) функции, формируя биогеохимические круговороты. 2. Какие биохимические процессы в клетке участвуют в превращениях воды, кислорода и углекислого газа? В клетках основные процессы: фотосинтез (H2O + CO2 > O2 + органические вещества), дыхание (органические вещества + O2 > CO2 + H2O + энергия) и карбоксилирование/декарбоксилирование в метаболизме. 3. Что собой представляет биологический круговорот кислорода? Биологический круговорот кислорода — это цикл: выделение O2 при фотосинтезе > потребление при дыхании и окислении > возврат в виде CO2 и H2O > повторная фиксация фотосинтетиками. 4. Какими путями в природе возможно превращение газообразного азота N2 в соединения азота? Азот N2 превращается в соединения через: 1) биологическую фиксацию (клубеньковые бактерии > NH3); 2) грозовые разряды (N2 > NOx); 3) промышленный процесс Габера-Боша (N2 + 3H2 > 2NH3). 5. Вспомните, какие условия используются для промышленной фиксации азота (в колоннах синтеза аммиака). Промышленная фиксация азота требует: высокого давления (200–300 атм), температуры 400–500°C, катализатора (железо с примесями) и подачи водорода (из метана или воды). 6. Используя дополнительные источники информации, подготовьте сообщение о жизни и научных достижениях В. И. Вернадского. (Ссылка на презентацию ниже.) 7. Используя дополнительные источники информации, подготовьте сообщение о роли атмосферы (гидросферы, литосферы) в биогеохимическом круговороте (www.ecosystema.ru). 1) Атмосфера — резервуар газов (O2, CO2, N2), участвующих в фотосинтезе, дыхании и фиксации азота. 2) Гидросфера — растворитель и переносчик элементов (фосфор, кальций), среда для фотосинтеза водорослей. 3) Литосфера — источник минералов (фосфориты, карбонаты) и кладбище органики (уголь, нефть), обеспечивающее долгосрочный круговорот. 8. На основании материала параграфа: а) сформулируйте определение биогеохимического круго-ворота; Биогеохимический круговорот — это циклический процесс перемещения химических элементов (кислорода, углерода, азота и др.) между живыми организмами, атмосферой, гидросферой и литосферой, обеспечивающий непрерывное обновление веществ в биосфере. Пример: фотосинтез и дыхание связывают круговороты O2 и CO2. б) составьте схемы, отражающие круговороты кислорода и воды. Кислород Вода 9. Проследите связи между круговоротами кислорода, углерода и водорода. Фотосинтез объединяет все три цикла: растения поглощают углекислый газ (CO2) и воду (H2O), выделяя кислород (O2) и образуя органические вещества (связывая углерод и водород). При дыхании и разложении органики этот процесс обращается — кислород расходуется, а углерод и водород возвращаются в окружающую среду в виде CO2 и H2O. Гидрологический цикл (круговорот воды) обеспечивает перенос водорода и кислорода в форме воды, которая участвует как в фотосинтезе, так и в выветривании горных пород, влияя на доступность углерода. Таким образом, эти циклы образуют единую систему, где изменения в одном (например, накопление CO2) неизбежно затрагивают другие (кислородный баланс или климат через парниковый эффект). Что такое сукцессия? (§ 30.) Сукцессия — это закономерная и направленная смена состояний экосистемы на определенном участке, происходящая под влиянием изменений среды, деятельности живых организмов или внешних факторов (например, климата или антропогенного воздействия), при которой начальное и конечное состояния существенно отличаются (например, зарастание озера болотом или смена берёзовой рощи еловым лесом). Различают первичные сукцессии (начинающиеся на ранее безжизненных территориях, как лавовые поля) и вторичные (возникающие после частичного разрушения существовавшей экосистемы, например после пожара), завершающиеся климаксом — устойчивым сообществом, характерным для данного региона.
