Круговорот фосфора

Фосфор принадлежит к числу довольно распространенных элементов;

содержание его в земной коре составляет около 0.1% (масс.). Вследствие

легкой окисляемости фосфор в свободном состоянии в природе не

встречается. Из природных соединений фосфора самым важным является

ортофосфат кальция, который в виде минерала фосфорита иногда образует

большие залежи. Богатейшие месторождения фосфоритов находятся в Южном

Казахстане в горах Каратау. Фосфор, как и азот, необходим для всех живых

существ, так как он входит в состав некоторых белков как растительного,

так и животного происхождения. В растениях фосфор содержится главным

образом в белках семян, в животных организмах - в белках молока, крови,

мозговой и нервной тканей. В виде кислотного остатка фосфорной кислоты

фосфор входит в состав нуклеиновых кислот - сложных органических

полимерных соединений, принимающих непосредственное участие в процессах

передачи наследственных свойств живой клетки. Сырьем для получения

фосфора и его соединений служат фосфориты и апатиты. Природный фосфорит

или апатит измельчают, смешивают с песком и углем и накаливают в печах с

помощью электрического тока без доступа воздуха всех живых организмах.

Основной источник его - горные породы (главным образом изверже-

ные). Среднее содержание фосфора в земной коре 0, 085%. Представлен он в

основном апатитом и фторапатитом. В осадочных породах это обычно вивианит,

вавелит, фосфорит. С образованием биосферы высвобождение фосфора из

горных пород усилилось, в результате произошло значительное

перераспределение его. Все живое вещество планеты (в среднем)

содержит фосфора 0, 07%, т.е. немногим менее, чем в литосфере.

Источником фосфора в биосфере главным образом являются апатиты,

встречающиеся во всех магматических породах. В превращениях фосфора

большую роль играет живое вещество. Организмы усваивают фосфор из почв,

водных растворов. Фосфор входит в состав белков, нуклеиновых кислот, и

других органически соединений.

Особенно много фосфора в костях животных. С гибелью

организмов фосфор возвращается в почву он концентрируется в виде

морских фосфатных конкреций, отложений костей рыб, что создает условия для

образования богатых фосфором пород, которые в свою очередь служат

источником фосфора в биогенном цикле.

Деятельность человека в настоящее время направлена на увеличение

содержания фосфора в окружающей среде. Это явление В.А.Ковда назвал

фосфатизацией суши. Она происходит за счёт вылова продуктов моря, богатых

фосфором, и главным образом в результате извлечения фосфора из агроруд

для производства фосфорных удобрений, различных фосфорсодержащих

препаратов. Фосфатизация суши происходит неравномерно. Наиболее сильно она

проявляется в промышленно развитых районах, характеризующихся

большой плотностью населения. В отличие от них выделяются районы, где

происходит, наоборот, дефосфатизация.

Круговорот фосфора является критической точкой в метаболизме биосферы. [ 1 ]

Круговорот фосфора в природе существенно отличается от круговорота азота: из-за нелетучести природных соединений фосфора в нем не участвует атмосфера. [ 2 ]

Круговорот фосфора в природе не есть простое движение по кругу, - это процесс развития. Он сопряжен с переходом все новых и новых количеств фосфора из горных пород в плодоносную почву. Вильяме показал, что в плодоносной почве постоянно накопляются элементы минерального питания растений, в частности фосфор. Этим почва отличается от материнской горной породы. [ 3 ]

В круговороте фосфора заметную роль играют фосфорные бактерии, переводящие нерастворимые в воде минеральные и органические соединения в растворимые. [ 4 ]

В круговороте фосфора, как и в круговороте азота, посредником между почвой и растениями выступают бактерии. Фос-форобактерии превращают в почве органические соединения фосфора, не усвояемые растениями, в неорганические - фосфаты. При интенсивном сельскохозяйственном производстве необходимо вносить в почву содержащие фосфор удобрения. Кроме навоза, необходимы минеральные фосфорные удобрения. [ 5 ]

Изобразите графически круговорот фосфора при интенсивном сельскохозяйственном производстве. [ 6 ]

Как протекает круговорот фосфора в природе. [ 7 ]

По-иному складывается круговорот фосфора. Запасы его в почве пополняются внесением удобрений. Правда, доказано, что вместе с космической пылью на каждый гектар земной поверхности ежегодно выпадает несколько граммов фосфора. Но это количество совершенно ничтожно по сравнению с тем, которое потребляется растениями. Ведь даже средний урожай содержит около 20 - 30 кг фосфора, взятого из почвы на одном гектаре. А для высоких урожаев его необходимо значительно больше. [ 8 ]

Элементы баланса фосфора в биосфере Земли, т (no B.A. Кощде, 1985.

Внутреннее регулирование круговорота фосфора чрезвычайно существенно для функционирования экосистем, поскольку поступление фосфора извне далеко не обеспечивает потребностей экосистем. Они преимущественно ограничиваются мощным слоем корни - подстилка, а поступление фосфора в нижележащие почвенные горизонты минимально. [ 9 ]

Структурная схема круговорота фосфора.

Принципиальное различие круговоротов фосфора и углерода состоит в наличии либо отсутствии газовой фазы на одном из этапов цикла. [ 10 ]

Круговорот фосфора с учетом интенсификации земледелия и эксплуатации других биологических ресурсов.

Антропогенная деятельность активно изменяет круговорот фосфора. При этом баланс в глобальном аспекте может существенно не нарушаться, а локальные изменения могут быть весьма значительными. [ 11 ]

Из сказанного видно, что круговорот фосфора не есть движение по кругу. Даже если исключить сознательное вмешательство в круговорот фосфора человека, этот круговорот сопряжен с переходом фосфора из магматических пород в плодоносную почву и накоплением в ней. [ 12 ]

С увеличением производства и применения удобрений круговорот фосфора ускоряется. Ежегодно урожаи всего мира и неполное усвоение удобрений уносят с полей свыше 10 млн. т фосфора, который затем попадает в гидросферу. Поэтому многие водные системы быстро становятся насыщенными по фосфатам, выделяя их избыток в донные отложения. [ 1 ]

Цивилизация заметно повлияла на биотический и геологический круговороты фосфора. В тех местах, где земледельцы для удобрения почв широко использовали навоз, круговорот фосфора изменялся незначительно. Там, где навоз применяли недостаточно или совсем не использовали, возврат фосфора в биогеохимический цикл сократился или даже прекратился. [ 2 ]

Важное значение Мировой океан имеет и для круговорота фосфора, вымываемого из почв грунтовыми водами и возт вращаемого в почвы за счет останков морских животных и птиц. Особую опасность представляет загрязнение океана такими металлами, как ртуть, свинец, кадмий, медь, цинк и хром. Ртуть в воде превращается в исключительно прочное соединение - диметилртуть; в этой форме она накапливается в морских организмах, а затем попадает в человека. [ 3 ]

Структурная схема круговорота азота.

Для поддержания интенсивности круговорота азота при современном земледелии (так же, как круговорота фосфора и прочих биогенов) возникающий недостаток азота в почве искусственно компенсируется внесением синтетических минеральных удобрений, произведенных на азотнотуковых (от русск. Для удобрения полей естественным путем в сельском хозяйстве успешно используют азотфиксацию бобовыми растениями. Для этого поля периодически засевают соответствующими культурами, а затем их запахивают в почву. [ 4 ]

Применение минеральных фосфорных удобрений, как и азотных, из года в год растет. Круговорот фосфора изменяется, особенно при избыточном внесении фосфорных удобрений в почвы и загрязнении ими водоемов. [ 5 ]

Круговорот фосфора в основном происходит в почве внутри хозяйства. [ 6 ]

Калию свойственна такая же биофильность, как азоту и фосфору. Круговороты фосфора и калия во многом похожи. Содержание калия в почвах различно. Богаты им почвы с мощным гумусовым горизонтом. При минерализации органических веществ растительного и животного происхождения почвенный гумус обогащается этим элементом. [ 7 ]

В виде каких соединений и где содержится фосфор в природе. Опишите круговорот фосфора в природе, роль в нем бактерий. [ 8 ]

Из сказанного видно, что круговорот фосфора не есть движение по кругу. Даже если исключить сознательное вмешательство в круговорот фосфора человека, этот круговорот сопряжен с переходом фосфора из магматических пород в плодоносную почву и накоплением в ней. [ 9 ]

Цивилизация заметно повлияла на биотический и геологический круговороты фосфора. В тех местах, где земледельцы для удобрения почв широко использовали навоз, круговорот фосфора изменялся незначительно. Там, где навоз применяли недостаточно или совсем не использовали, возврат фосфора в биогеохимический цикл сократился или даже прекратился. [ 10 ]

Эти микроорганизмы играют важнейшую роль в сельском хозяйстве. Их деятельность особенно важна для превращений азота в почве, хотя не следует недооценивать роли этих микроорганизмов в круговороте фосфора и серы. [ 11 ]

Вместе с промышленными и бытовыми сточными водами техногенные соединения фосфора могут поступать в почвы и почвенно-грун-товые воды. Особенности миграции и аккумуляции фосфора в биосфере заключаются в практически полном отсутствии газообразных соединений в биокруговороте, тогда как обязательными элементами биокруговорота углерода, азота, серы являются газообразные соединения. Круговорот фосфора представляется простым, незамкнутым циклом. Фосфор присутствует в наземных экосистемах в качестве важнейшей части цитоплазмы; затем органические соединения фосфора минерализуются в фосфаты, которые вновь потребляют корни растений. В процессе разрушения горных пород соединения фосфора поступают в наземные экосистемы; значительная часть фосфатов вовлекается в круговорот воды, выщелачивается и поступает в воды морей, океанов. Здесь соединения фосфора включаются в пищевые цепи морских экосистем. [ 12 ]

Сложные естественные циклы, в результате которых обновляются резервуары серы, фосфора и других элементов, обеспечивающих жизнедеятельность организмов и приводящих в движение биотический поток, отличаются главным образом способностью саморегулирования и степенью подверженности длительному застою. Круговороту серы присущи те же характерные черты, что и рассмотренным выше циклам: способность создавать и восстанавливать вещества в ходе естественных процессов. Циклы, связанные с переходом питательных веществ в осадок, могут вызывать застой того или иного важного элемента. Например, круговорот фосфора не обеспечивает эффективного поступления этого элемента в атмосферу. Саморегулирующая способность естественных циклов может быть также нарушена в результате чрезмерной нагрузки окружающей среды или изъятия из нее того или иного важного элемента. [ 13 ]

Последние, вероятно, играли значительную роль при возникновении простейших живых организмов. Дальнейшее развитие на Земле растительного покрова повело к извлечению фосфорнокислых солей из почвы с переводом их в сложные фосфорсодержащие белковые вещества, которые с растительной пищей попадали затем в организмы животных и подвергались там дальнейшей переработке. После отмирания животных и растений их останки попадали обратно в почву, где фосфорсодержащие соединения постепенно распадались с образованием в конечном счете солей фосфорной кислоты. Таким образом, весь круговорот фосфора в природе может быть выражен простой суммарной схемой: Р почвы zt P белка. [ 14 ]

Последние, вероятно, играли значительную роль при возникновении простейших живых организмов. Дальнейшее развитие на Земле растительного покрова повело к извлечению фосфорнокислых солей из почвы с переводом их в сложные фосфорсодержащие белковые вещества, которые с растительной пищей попадали затем в организмы животных и подвергались там дальнейшей переработке. После отмирания животных и растений их останки попадали обратно в почву, где фосфорсодержащие соединения постепенно распадались с образованием в конечном счете солей фосфорной кислоты. Таким образом, весь круговорот фосфора в природе может быть выражен простой суммарной схемой: Р почвы VJH: Р белка. [ 1 ]

Последние, вероятно, играли значительную роль при возникновении простейших живых организмов. Дальнейшее развитие на Земле растительного покрова повело к извлечению фосфорнокислых солей из почвы с переводом их в сложные фосфорсодержащие белковые вещества, которые с растительной пищей попадали затем в организмы животных и подвергались там дальнейшей переработке. После отмирания животных и растений их останки попадали обратно в почву, где фосфорсодержащие соединения постепенно распадались с образование. Таким образом, весь круговорот фосфора в природе может быть выражен простой суммарной схемой: Р почвы з Р белка. Почва, следовательно, получает обратно столько же фосфора, сколько было из нее взято. Так как фосфорнокислые соли прочно удерживаются ею и почти не вымываются водой, содержание фосфора на том или ином участке земной поверхности при свободном протекании природных процессов с течением времени либо не изменяется, либо изменяется лишь незначительно. [ 2 ]

Его органические соединения играют важную роль в процессах жизнедеятельности всех растений и животных, входят в состав нуклеиновых кислот, сложных белков, фосфолипидов мембран, служат основой биоэнергетических процессов. Фосфор концентрируется живым веществом, где его содержание в 10 раз больше, чем в земной коре. На поверхности суши протекает интенсивный круговорот фосфора в системе почва-растения-животные-почва. В связи с тем что минеральные соединения фосфора труднорастворимы и содержащийся в них элемент почти недоступен растениям, последние преимущественно используют его легкорастворимые формы, образующиеся при разложении органических остатков. Круговорот фосфора происходит и в системе суша - Мировой океан. Тут его основой является вынос фосфатов с речным стоком, взаимодействие их с кальцием, образование фосфоритов, залежи которых со временем выходят на поверхность и снова включаются в миграционные процессы. [ 3 ]

Для земледелия особенно важен баланс фосфора в экологических системах. Фосфор - важнейший биогенный элемент, и его дефицит резко снижает продуктивность растений. Фосфор не имеет естественных источников пополнения запаса в почве. Восполнение потерь возможно только путем внесения фосфорных и органических удобрений. В круговорот фосфора в биосфере вовлечены почва, вода и растения. [ 4 ]

Его органические соединения играют важную роль в процессах жизнедеятельности всех растений и животных, входят в состав нуклеиновых кислот, сложных белков, фосфолипидов мембран, служат основой биоэнергетических процессов. Фосфор концентрируется живым веществом, где его содержание в 10 раз больше, чем в земной коре. На поверхности суши протекает интенсивный круговорот фосфора в системе почва-растения-животные-почва. В связи с тем что минеральные соединения фосфора труднорастворимы и содержащийся в них элемент почти недоступен растениям, последние преимущественно используют его легкорастворимые формы, образующиеся при разложении органических остатков. Круговорот фосфора происходит и в системе суша - Мировой океан. Тут его основой является вынос фосфатов с речным стоком, взаимодействие их с кальцием, образование фосфоритов, залежи которых со временем выходят на поверхность и снова включаются в миграционные процессы. [ 5 ]