poma galo.com [Архив] - TeenProblem.net

borovinkaa

05-04-2008, 12:10

Кръговрат на въглерода и азота
в природата

От всички изучавани планети, многообразие от живот има само на нашата. Установено е, че днес ежегодно от 1,26 млн. вида организми се получава биомаса в количество около 2,5.1012 тона като продукт на фотосинтезата. На живите организми и микроорганизмите се пада само около 0,2.1012 тона биомаса.
Дървесината, най-големият източник на биоенергия, се е използвала хиляди години за производство на топлина. Но има и много други видове биомаса - като дървесина, растения, остатъци от селското стопанство и лесовъдството, както и органичните компоненти на битови и индустриални отпадъци. Двата най-разпространени вида биогорива са етанола и биодизела. Етанолът, който е алкохол, се получава от ферментирането на всяка биомаса, богата на въглехидрати, като царевицата, чрез процес подобен на този на получаването на бира. Той се използва предимно като добавка към горивото за намаляване на въглеродния моно-оксид на превозното средство и други емисии, които причиняват смог. Биодизелът се получава от растителни масла, животински мазнини, водорасли, или дори рециклирани готварски мазнини. Той може да се използва като добавка към дизела за намаляване на емисиите на превозното средство или във чистата му форма като гориво.
Биогенни елементи са: въглерод, азот, кислород, водород и др.
Не случайно се казва, че природата е съвършена. В нея цари ред, дължащ се на кръговрата на веществата на Земята. Кръговрата на веществата представлява обмяна на веществата между живата и неживата част на екосистемите в различни последователни цикли, напр. кръговрат на азота, на водата, на въглерода и т.н.

Кръговрат на въглеродa

Въглеродът като биогенен елемент е с първостепенно значение. Съществуването му в природата се свежда главно до две минерални проявления. Те са варовиците (СаСО3) с биологичен произход и въглеродния диоксид (СО2), който се явява циркулиращата форма на неорганичния въглерод. Атмосферата съдържа само 0,03% СО2. Кръговратът на въглерода в природата е един от най –сложните в природата и може да се разглежда като съставен от два , доста приличащи си цикъла. На сушата фотосинтезиращите растения от CO2(от въдуха) и H2O (от въздуха и почвата) под действието на слънчевите лъчи и хлорофила синтезират органични съединения – извършва се фотосинтеза. Фотосинтезата е един от най-важните процеси в развитието и съществуването на живата материя. От него зависят всички живи организми. Извършва се в клетките на растенията от хлорофилните белтъци в хлоропластите.

За първи път през 1782 година английският химик Прист Лей прави опит с мишки и растения като казва, че растението пречиства въздуха, животното го „замърсява“. По-късно холандският учен Инген Худ е доказал, че растенията подобряват въздуха само на светло. Сенабие открива, че растенията се хранят от въздуха като приемат въглероден диоксид (СО2), а отделят кислород (О2). Голяма заслуга при изучаването на този сложен процес има Климент Тимирязев, отдал 50 години от своя живот на изследването му. Тимирязев за първи път открива значението на светлината за фотосинтезата. Фотосинтезата е процес, при който растенията (и някои други автотрофи), под въздействие на светлина преобразуват водата и въглеродния диоксид в глюкоза и кислород. Глюкозата се използва като суровина за изграждане на целулоза и източник на енергия за протичането на други биологични процеси. Излишъкът от глюкоза се съхранява под формата на скорбяла и други въглеводороди за по късно ползване.
Въглеродният диоксид (CO2) е основният парников газ след водните изпарения. Въглеродът се съхранява в изкопаемите горива под земята и далеч от биосферата. „Органичният въглероден цикъл” описва как въглеродът преминава между морето, земните екосистеми и атмосферата. Без човешко влияние обменът между тези резервоари на въглерод е балансиран – например растенията приемат въглерод докато растат, а освобождават въглерод при своето гниене. Когато обаче хората изсичат дървета или изгарят изкопаеми горива, по този начин те освобождават допълнителни количества въглерод в атмосферата, увеличавайки парниковия ефект. Проблемът е особено сериозен при изкопаемите горива, тъй като тяхното използване добавя към „органичния въглероден цикъл” въглерод, който иначе би останал дълбоко в земята. Част от този въглерод достига атмосферата, част – дърветата, растенията и земните почви, а трета част отива в океаните. Повечето остава в атмосферата, тъй като ние изсичаме горите и изграждаме градове, пътища, фабрики, намалявайки способността на земната биосфера да абсорбира въглерод.
Въглеродът е важна съставна част на всички органични съединения. В сухото вещество на белтъчините се съдържат 52,5%, на мазнините — 76,5% и на въглехидратите — 43,8% въглерод. Поради това и пътищата за снабдяване на организма с въглерод и особено за отделяне на въглерод са значително повече, отколкото при азота. Ето защо определянето на баланса на въглерода е значително по-сложно, по-трудоемно и много по-скъпо. То обаче дава много повече данни за промените на хранителните вещества в организма. Точното определяне на въглерода лежи в основата на съвременната наука по хранене на селскоскопанските животни.
Основен път за снабдяване на организма с въглерод е храната. С нея постъпват 99,95% от необходимия на организма въглерод.Твърде малки количества въглерод постъпват в организма с водата.

Кръговрат на Азота

Макар че в български превод наименованието на азота означава „неживот”, този елемент е от изключително значение за живота. Той участва в състава на аминокиселините – органични вещества, от които са изградени белтъците. Птороплазмата на клетките е белтъчно вещество, а те са основа на живота. В този смисъл може да се каже, че азотът е един от елементите на живота. На Земята почти цялото количество от този малкоактивен елемент се намира в атосферата в свободно състояние. Една малка част от атмосферният азот преминава в почвата, откъдето се усвоява от растенията. Животните получават необходимия им азот с растителната и месната храна. При гниене на растителни отпадъци част от съдържащия се в тях азот се връща в атмосферата като свободен азот, но една част остава в почвата под формата на разнообразни съединения и отново се усвоява от растенията.
В атмосферата една малка част от свободния азот преминава в съединено състояние главно в резултат на светкавичната дейност. Високото напрежение и високата температура, които възникват при светкавичната дейност, активират молекулите на азота и той се съединява с кислорода :
ел.заряд
N2 + O2 ------→ 2NO - Q
вис. темпер.
От образувалия се азотен оксид се получава азотна киселина:

2NO + O → 2NO2

2NO2 + H20 +