Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634655)
Контекстум
.

Биогеохимия химических элементов в почвенном покрове (110,00 руб.)

0   0
АвторыПротасова Нина Алексеевна
ИздательствоИздательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета
Страниц32
ID238639
АннотацияУчебное пособие подготовлено на кафедре почвоведения и управления земельными ресурсами биолого-почвенного факультета Воронежского государственного университета.
Кому рекомендованоРекомендуется для студентов биолого-почвенного факультета Воронежского государственного университета
Биогеохимия химических элементов в почвенном покрове / Н.А. Протасова .— Воронеж : Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2012 .— 32 с. — 31 с. — URL: https://rucont.ru/efd/238639 (дата обращения: 23.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» БИОГЕОХИМИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ Учебное пособие для вузов Составитель Н. А. <...> Протасова Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2012 Утверждено научно-методическим советом биолого-почвенного факультета 10 февраля 2012 г, протокол № 5 Рецензент д-р биол. наук, профессор Т.А. Девятова Учебное пособие подготовлено на кафедре почвоведения и управления земельными ресурсами биолого-почвенного факультета Воронежского государственного университета. <...> Рекомендуется для студентов биолого-почвенного факультета Воронежского государственного университета. <...> Биогеохимия азота в почвах и ландшафтах суши . <...> Особенности миграции продуктов выветривания и почвообразования . <...> Миграция и аккумуляция соединений кремнезема в почвах . <...> Биогеохимия химических элементов в зональных почвах Центрального Черноземья. <...> Геохимия макро- и микроэлементов в горных и почвообразующих породах региона . <...> Почвенный покров играет особую общепланетарную роль в формировании биосферы и ее компонентов. <...> Высокопродуктивное научно организованное земледелие, лесное хозяйство, мелиорация являются важнейшим путем эффективного управления биогеохимическими циклами углерода, кислорода, азота, фосфора, воды, т.е. сохранения и оптимизации биосферы как среды обитания человека. <...> Исходя из учения о биосфере В. И. Вернадского, биосфера Земли – это открытая, сложная, многокомпонентная, саморегулирующая, связанная с космосом система живого вещества и минеральных соединений, образующая внешнюю оболочку планеты. <...> Главными компонентами биосферы как особой оболочки планеты являются: потоки космической энергии, электромагнитные и гравитационные поля, космическое вещество, поступающие на Землю; биомасса <...>
Биогеохимия_химических_элементов_в_почвенном_покрове.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» БИОГЕОХИМИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ПОЧВЕННОМ ПОКРОВЕ Учебное пособие для вузов Составитель Н. А. Протасова Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2012
Стр.1
Содержание Введение.................................................................................................................4 1. Компоненты и функции биосферы..................................................................4 2. Живое вещество в биосфере и почвах ............................................................7 3. Углерод в биосфере и почвах ..........................................................................7 4. Биогеохимия азота в почвах и ландшафтах суши .......................................10 5. Особенности миграции продуктов выветривания и почвообразования ...11 6. Миграция и аккумуляция соединений кремнезема в почвах .....................17 7. Миграция и аккумуляция соединений железа, марганца и алюминия в почвах.............................................................................................18 8. Миграция и аккумуляция фосфатов в почвах..............................................20 9. Миграция и аккумуляция микроэлементов в почвах..................................21 10. Биогеохимия химических элементов в зональных почвах Центрального Черноземья.................................................................................24 10.1. Геохимия макро- и микроэлементов в горных и почвообразующих породах региона .................................................................................................24 10.2. Биогеохимия макро- и микроэлементов в почвах региона....................26 Список литературы .............................................................................................31 3
Стр.3
Первичным и наиболее активным структурным компонентом, слагающим биосферу, являются экологические системы (биогеоценозы). Экосистемы – это совокупность локальных устойчивых популяций растений и животных, обитающих в условиях однородного местного рельефа, почв, микроклимата, связанных между собой общим потоком космической энергии, пищевыми цепями и общей историей происхождения (Ковда, 1985). Благодаря этому в природных ненарушенных экосистемах складывается биогеохимический круговорот и последовательность многократного повторного вовлечения в ткани живого вещества главных биофильных элементов и соединений: энергия, вода, органическое вещество, углекислота, кислород, азот, фосфор, сера, кальций, калий и т.д. Пищевые цепи обеспечивают длительное удержание внутри экосистем энергии, связанной фотосинтезом, и резерва биофильных элементов, необходимых для нового поколения живого вещества. На этой основе слагаются главные звенья биогеохимического круговорота суши. Биогеоценозы (экосистемы), сложившиеся в процессе длительной эволюции, становятся весьма слаженными (интегрированными), устойчивыми образованиями, способными путем саморегулирования противостоять как изменениям в среде, так и изменениям в численности компонентов экосистемы. Это положение распространяется и на сложные экосистемы, охватывающие ландшафты, природные зоны, а также и на биосферу в целом. Но есть пределы этой устойчивости и саморегулирования. Если изменения в среде (почва, климат, тектоника, грунтовые воды) выходят за пределы периодических колебаний, к которым приспособлены организмы, то слаженность экосистемы необратимо нарушается. Часть связанной энергии и биофильных элементов, которая при эрозионном или промывном режиме местности была вырвана из экосистемы, поступает в биогеохимический цикл вещества ландшафта, бассейна, континента, мигрируя с водными или воздушными массами. Миграция веществ в горизонтальном направлении (водная или воздушная) является важнейшим звеном самоуправления биосферы условиями жизни и элементами питания организмов. Жизнь, живое вещество, биосфера, используя непрерывность поступления космической энергии развивались по принципу «самоуправляемого расширенного воспроизводства» биомассы, численности организмов, их разнообразия и растущей сложности. Биосфера и ее структурные компоненты накопили за время существования автотрофных организмов огромные запасы энергии в виде ископаемых горючих сланцев, торфов, гумуса почв и органических остатков, живого вещества (Ковда,1985). Таким образом, за время биогенной истории планеты сложился современный состав атмосферы и гидросферы; возник защитный озоновый экран, сформировались оболочка осадочных пород, почвенный покров суши и мелководий. 6
Стр.6
2. Живое вещество в биосфере и почвах Регулярный фотосинтез, образование и отмирание растительной, животной и микробной биомассы выполняют в биосфере колоссальную биогеохимическую и механическую работу, поддерживая локальные и глобальные круговороты веществ, процессы механического и геохимического транспорта, дифференциации, новообразования и аккумуляции биогенных элементов и их соединений. По данным А. П. Виноградова (1957), наибольшая доля в составе живого вещества приходится на кислород и водород (~ 80 %), содержание C, N2, Ca колеблется от 1 до 10 %; S, P, K – 0,1–1 %; Fe, Na, Mg, Al – 0,1– 0,01 %. Микроэлементы в живом веществе представлены ничтожно малыми величинами: Zn, Mn, Cu – 0,01–0,001 %; As, F, Pb, Cr – 0,001–0,0001 %; Co, Ba – 0,0001-0,00001 %; Hg, U, Ra < 0,00001 %. Растения аккумулируют в своей биомассе в десятки раз больше, чем в земной коре, C и Н2; в несколько раз больше N2; на десятки процентов О2. Это связано с тем, что фитомасса состоит прежде всего из воды и органических соединений С и N2. В биомассе животных также господствуют C, N2 H2, O2, но заметная доля принадлежит P, S – компонентам белка. Вся совокупность процессов потребления, деструкции и минерализации растительной биомассы живыми организмами столь же обязательна и необходима в природе, как и создание фитобиомассы. Для самоуправления и самовоспроизводства экосистемам, как и всей биосфере, необходимо почти полное рециклирование всех биофилов и, наоборот, «выбрасывание ненужных» токсических соединений. Только сочетание процессов синтеза, хранения, использования и минерализации биомассы обеспечивает локальные и глобальные биогеохимические циклы вещества и потоки энергии на Земле, сохраняет сложившуюся систему биосферы и связанных с нею организмов. Таким образом, живое вещество экосистем было и остается главным механизмом функционирования биосферы и поддержания почвенного плодородия. Живое вещество – это высокоорганизованная система соединений углерода, кислорода, водорода и азота – углеводов и белков (Ковда,1985). 3. Углерод в биосфере и почвах Согласно данным А. А. Нечипоровича (1972) и П. Дювиньо (1974), продуцентом кислорода в биосфере и основным потребителем углекислоты является фотосинтез, а хранителем углерода – живая биомасса, органическое вещество, известковые осадочные породы, горючие ископаемые и каустобиолиты, гумусовая оболочка почв суши и мелководий. Соединения углерода составляют основу жизнедеятельности автотрофных организмов, 7
Стр.7
обладающих способностью накапливать и преобразовывать солнечную энергию в энергию органических веществ, что позволяет фиксировать азот и обеспечивать рост, питание, воспроизводство биомассы растений, травоядных, хищников и низших в пищевых цепях экосистем. Коэффициенты концентраций углерода в живом веществе и почвах по сравнению с литосферой выражаются величинами соответственно 180–900 и 20–150. Но углерод обладает и наибольшей технофильностью, так как входит в состав угля, нефти, газов, стройматериалов, органического сырья, пищи, фуража, многих препаратов. Общее количество углерода, поступившего из мантии в атмосферу и литосферу за время существования Земли, измеряется порядком величин n · 1016 т. Поступления СО2, СН4, SO2, H2S, NH3, N2 в атмосферу из верхней мантии продолжаются и поныне в форме фумарол и при излиянии лавы из кратеров вулканов, а также в областях тектонических разрывов земной коры (Ковда, 1985). В распределении соединений углерода наибольшую роль сыграли два основных биогеохимических процесса: углекислотное выветривание магматических пород с образованием карбонатов металлов, развитие жизни, образование и захоронение масс органического вещества на планете. Процесс углекислотного выветривания изверженных пород на Земле происходил параллельно образованию и миграции водных масс и в соответствии с содержанием углекислоты в воздухе и в воде. Полевые шпаты и другие алюмосиликаты при выветривании давали массы каолинита и гидрослюд и в растворе углекислые соли кальция, натрия, магния. В результате в осадочных толщах земной коры накапливались колоссальные массы доломитов, известняков и других карбонатов. Образование карбонатов щелочей и щелочных земель происходило и происходит в результате обменных реакций, возникающих в грунтах и почвах между поглощенными катионами и водородом угольной кислоты при восходящих или нисходящих движениях растворов. Процесс образования карбонатов различных металлов связал огромные количества углекислоты атмосферы и перевел их путем подземного и речного стока в осадки донных отложений, толщи известняков и доломитов. Важнейшим этапом в биогеохимическом круговороте и миграции соединений углерода было возникновение фотосинтеза и развитие флоры и фауны в океане, в прибрежных мелководьях и затем наиболее пышно – на суше. Образование масс живого и мертвого органического вещества проходило в условиях древнего гидроморфного почвообразовательного процесса в аккумулятивных ландшафтах. Образование и захоронение в литосфере органического вещества (угли, нефть, асфальты, сланцы, сапропель, газовые месторождения) было вторым процессом выключения углерода из атмосфе8
Стр.8