Биогеохимия - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Биогеохимия. Доклад-сообщение содержит 73 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Общая геохимия Лекция 23 Биогеохимия

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Биогеохимия, основоположником которой является В.И. Вернадский, изучает живое вещество и процессы его взаимодействия с окружающей средой. Биогеохимия, основоположником которой является В.И. Вернадский, изучает живое вещество и процессы его взаимодействия с окружающей средой. Органическая геохимия изучает изменения органического вещества с момента гибели живых организмов.

Слайд 6

Описание слайда:

Биогеохимия – междисциплинарная наука, возникшая в ХХ веке в пограничной области между биологией, геологией и химией. Биогеохимия – междисциплинарная наука, возникшая в ХХ веке в пограничной области между биологией, геологией и химией. Биогеохимия концентрирует свое внимание на изучении роли живых организмов в миграции и перераспределении химических элементов в земной коре. Термин «биогеохимический цикл» используется для качественного и количественного понимания трансформации и перемещения вещества как в природной, так и антропогенно-модифицированной окружающей среде.

Слайд 7

Описание слайда:

Концепция живого вещества (В.И.Вернадский) Трансформация окружающей среды в процессе жизнедеятельности организмов проявляется в глобальном масштабе и затрагивает все биогеохимические циклы. Живые организмы селективно поглощают химические элементы. C, H, O, N, P, K, S, Si, Ca, Mg, Fe необходимы организмам в наибольшей степени. Биогеохимические циклы длятся 3.5-3.8 млрд. лет.

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Концепция биосферы Термин биосфера предложен австрийским геологом Э. Зюссом в 1875г. Биосфера – вся совокупность форм существования жизни и область ее существования (размножения живого вещества). Включает верхнюю часть литосферы (~2-3 км), гидросферу и атмосферу (тропосферу до 20-25 км). Биосфера – это геосистема, ядром которой является живое вещество (В.И.Вернадский).

Слайд 10

Описание слайда:

Живое вещество из неорганической материи образуется в основном в результате фотосинтеза, основой которого являются CO2, H2O и солнечная энергия (при участии хлорофилла или другого катализатора). Живое вещество из неорганической материи образуется в основном в результате фотосинтеза, основой которого являются CO2, H2O и солнечная энергия (при участии хлорофилла или другого катализатора). Помимо фотосинтеза некоторые микроорганизмы (автотрофные, тионовые бактерии) способны усваивать неорганическое вещество и окислять аммиак, серу, Fe2+, Mn, H2S, H, метан и др. За счет энергии, выделяющейся при окислении, микроорганизмы синтезируют свое живое вещество – хемосинтез.

Слайд 11

Описание слайда:

В целом зоомасса (микро- и макроорганизмы) на суше не превышает 2%, а остальная часть живого вещества представлена растениями (фитомассой), т.е. зоомасса по сравнению с фитомассой ничтожна. Основная масса растений на суше представлена деревьями. В целом зоомасса (микро- и макроорганизмы) на суше не превышает 2%, а остальная часть живого вещества представлена растениями (фитомассой), т.е. зоомасса по сравнению с фитомассой ничтожна. Основная масса растений на суше представлена деревьями. Живое вещество наиболее энергично концентрирует С (биофильность – КК 780), N (КК 160), водород (КК 70), кислород (КК 1,5), хлор (КК 1,1). Кларк концентрации остальных элементов в живом организме, их биофильность меньше 1.

Слайд 12

Описание слайда:

Слайд 13

Описание слайда:

Может быть 3 варианта выражения химического состава любого биологического объекта и глобального живого вещества. Может быть 3 варианта выражения химического состава любого биологического объекта и глобального живого вещества. Относительное содержание хим. эл. можно рассчитать: 1. На живое (сырое) вещество организмов. 2. На их сухую биомассу. 3. На золу, т. е. на сумму минеральных веществ. Определение кларков живого вещества затрудняется сильным колебанием концентрации химических элементов в индивидуальных организмах. Концентрация меняется в зависимости от систематического положения, среды обитания, стадии развития организма. Даже в одном организме концентрация одного и того же элемента в разных тканях и органах неодинакова.

Слайд 14

Описание слайда:

Слайд 15

Описание слайда:

Слайд 16

Описание слайда:

Организмы накапливают в основном циклические (по классификации В.И.Вернадского) элементы: С в углеводородах, Ca и С в известняках, Si в диатомитах, Р в фосфоритах. Организмы накапливают в основном циклические (по классификации В.И.Вернадского) элементы: С в углеводородах, Ca и С в известняках, Si в диатомитах, Р в фосфоритах. Определенные виды растений способны концентрировать редкие элементы из почв и воды. Способность к концентрации уменьшается от низших форм организмов к высшим.

Слайд 17

Описание слайда:

Слайд 18

Описание слайда:

Слайд 19

Описание слайда:

Живое вещество (растения и животные) состоит из сложных групп соединений. Это протеины, липиды, углеводы, пигменты и др. Живое вещество (растения и животные) состоит из сложных групп соединений. Это протеины, липиды, углеводы, пигменты и др. После гибели живых организмов начинается сложный процесс их разложения при активной роли микроорганизмов, с образованием промежуточных соединений и конечных продуктов, устойчивых в данных условиях. Протеины распадаются на аминокислоты. Продуктом распада пигментов являются порфирины.

Слайд 20

Описание слайда:

Разложение лигнина, который очень устойчив к химическому воздействию, при образовании почв, торфов, углей сопровождается образованием гумусовых веществ. Разложение лигнина, который очень устойчив к химическому воздействию, при образовании почв, торфов, углей сопровождается образованием гумусовых веществ. Гуминовые кислоты способствуют концентрации металлов (Cu, Ge, Ga, U, иногда Pb, Zn, Mo, Au, Ag), с которыми они образуют комплексные соединения. Иногда Ge и Ga извлекаются из углей в промышленных количествах. Предполагается, что металлы поступали из иловых и подземных вод в процессе диагенеза путем диффузии.

Слайд 21

Описание слайда:

Слайд 22

Описание слайда:

Слайд 23

Описание слайда:

Распределение углерода в биосфере

Слайд 24

Описание слайда:

Потоки углерода

Слайд 25

Описание слайда:

Основные запасы углерода на Земле находятся в виде содержащегося в атмосфере и растворенного в Мировом океане углекислого газа (CO2). Основные запасы углерода на Земле находятся в виде содержащегося в атмосфере и растворенного в Мировом океане углекислого газа (CO2). Рассмотрим сначала молекулы углекислого газа, находящиеся в атмосфере. Растения поглощают эти молекулы, затем в процессе фотосинтеза атом углерода превращается в разнообразные органические соединения и таким образом включается в структуру растений. Далее возможно несколько вариантов:

Слайд 26

Описание слайда:

1. Углерод может оставаться в растениях, пока растения не погибнут. Тогда их молекулы пойдут в пищу редуцентам (организмам, которые питаются мертвым органическим веществом и при этом разрушают его до простых неорганических соединений), таким как грибы и термиты. В конце концов углерод вернется в атмосферу в качестве CO2; 1. Углерод может оставаться в растениях, пока растения не погибнут. Тогда их молекулы пойдут в пищу редуцентам (организмам, которые питаются мертвым органическим веществом и при этом разрушают его до простых неорганических соединений), таким как грибы и термиты. В конце концов углерод вернется в атмосферу в качестве CO2;

Слайд 27

Описание слайда:

2. Растения могут быть съедены травоядными животными. В этом случае углерод либо вернется в атмосферу (в процессе дыхания животных и при их разложении после смерти), либо травоядные животные будут съедены плотоядными (и тогда углерод опять же вернется в атмосферу теми же путями); 2. Растения могут быть съедены травоядными животными. В этом случае углерод либо вернется в атмосферу (в процессе дыхания животных и при их разложении после смерти), либо травоядные животные будут съедены плотоядными (и тогда углерод опять же вернется в атмосферу теми же путями); 3. Растения могут погибнуть и оказаться под землей. Тогда в конечном итоге они превратятся в ископаемое топливо (уголь и т.п.)

Слайд 28

Описание слайда:

В случае же растворения исходной молекулы CO2 в морской воде также возможно несколько вариантов: В случае же растворения исходной молекулы CO2 в морской воде также возможно несколько вариантов: углекислый газ может просто вернуться в атмосферу (этот вид взаимного газообмена между Мировым океаном и атмосферой происходит постоянно); углерод может войти в ткани морских растений или животных. Тогда он будет постепенно накапливаться в виде отложений на дне Мирового океана и в конце концов превратится в известняк или из отложений вновь перейдет в морскую воду.

Слайд 29

Описание слайда:

Если углерод вошел в состав осадочных отложений или ископаемого топлива, он изымается из атмосферы. На протяжении существования Земли изъятый таким образом углерод замещался углекислым газом, попадавшим в атмосферу при вулканических извержениях и других геотермальных процессах. Если углерод вошел в состав осадочных отложений или ископаемого топлива, он изымается из атмосферы. На протяжении существования Земли изъятый таким образом углерод замещался углекислым газом, попадавшим в атмосферу при вулканических извержениях и других геотермальных процессах. В современных условиях к этим природным факторам добавляются также выбросы при сжигании человеком ископаемого топлива. В связи с влиянием CO2 на парниковый эффект исследование круговорота углерода стало важной задачей для ученых, занимающихся изучением атмосферы.

Слайд 30

Описание слайда:

Составной частью этих поисков является установление количества CO2, находящегося в тканях растений (например, в только что посаженном лесу) — ученые называют это стоком углерода. Составной частью этих поисков является установление количества CO2, находящегося в тканях растений (например, в только что посаженном лесу) — ученые называют это стоком углерода. Поскольку правительства разных стран пытаются достичь международного соглашения по ограничению выбросов CO2, вопрос сбалансированного соотношения стоков и выбросов углерода в отдельных государствах стал главным яблоком раздора для промышленных стран. Однако ученые сомневаются, что накопление углекислого газа в атмосфере можно остановить одними лесопосадками.

Слайд 31

Описание слайда:

Слайд 32

Описание слайда:

Слайд 33

Описание слайда:

Слайд 34

Описание слайда:

Слайд 35

Описание слайда:

Слайд 36

Описание слайда:

О – самый распространенный элемент не только земной коры (47%), но и гидросферы (85.7%), а также живого вещества (70%). Существенную роль этот элемент играет и в составе атмосферы (более 20%). Благодаря исключительно высокой химической активности, О играет особо важную роль в биосфере. О – самый распространенный элемент не только земной коры (47%), но и гидросферы (85.7%), а также живого вещества (70%). Существенную роль этот элемент играет и в составе атмосферы (более 20%). Благодаря исключительно высокой химической активности, О играет особо важную роль в биосфере. О определяет окислительно-восстановительные и щелочно-кислотные условия растворов и расплавов. Эволюция геохимических процессов на Земле сопровождается неуклонным увеличением содержания О. В настоящее время количество О в атмосфере составляет 1.2х1015 тонн.

Слайд 37

Описание слайда:

Масштабы продуцирования О зелеными растениями таковы, что это количество могло быть удвоено за 4000 лет. Масштабы продуцирования О зелеными растениями таковы, что это количество могло быть удвоено за 4000 лет. Но этого не происходит, так как в течение года разлагается примерно такое же количество органического вещества, которое образуется в результате фотосинтеза. При этом поглощается почти весь выделившийся О. Часть органического вещества сохраняется и свободный О постепенно накапливается в атмосфере.

Слайд 38

Описание слайда:

Еще один миграционный цикл свободного О связан с массообменом в системе природные воды – тропосфера. В воде океана находится от 3х109 до 10х109 м3 растворенного кислорода. Холодная вода высоких широт поглощает кислород, а потом, поступая с океаническими течениями в тропики – выделяет его в атмосферу. Поглощение и выделение О происходит и при смене сезонов года (изменение Т воды). Еще один миграционный цикл свободного О связан с массообменом в системе природные воды – тропосфера. В воде океана находится от 3х109 до 10х109 м3 растворенного кислорода. Холодная вода высоких широт поглощает кислород, а потом, поступая с океаническими течениями в тропики – выделяет его в атмосферу. Поглощение и выделение О происходит и при смене сезонов года (изменение Т воды). О расходуется в громадном количестве окислительных реакций, большинство из которых имеет биохимическую природу. В этих реакциях высвобождается энергия, поглощенная в ходе фотосинтеза. В почвах, водоносных горизонтах развиваются микроорганизмы, использующие О для окисления органических соединений.

Слайд 39

Описание слайда:

Таким образом, общая схема круговорота О в биосфере складывается из двух ветвей: Таким образом, общая схема круговорота О в биосфере складывается из двух ветвей: 1.образование свободного кислорода при фотосинтезе; 2. поглощение кислорода в окислительных реакциях. В современных условиях установившиеся в биосфере потоки кислорода нарушаются техногенными миграциями. Многие химические соединения, сбрасываемые промышленными предприятиями в природные воды, связывают растворенный в воде кислород.

Слайд 40

Описание слайда:

В атмосферу выбрасывается все большее количество углекислого газа и различных аэрозолей. Загрязнение почв и, особенно, вырубка лесов, а также опустынивание земель на огромных территориях уменьшают производство кислорода растениями суши. В атмосферу выбрасывается все большее количество углекислого газа и различных аэрозолей. Загрязнение почв и, особенно, вырубка лесов, а также опустынивание земель на огромных территориях уменьшают производство кислорода растениями суши. Огромное количество атмосферного кислорода расходуется при сжигании топлива. В некоторых промышленно развитых странах кислорода сжигают больше, чем образуется его за счет фотосинтеза.

Слайд 41

Описание слайда:

Слайд 42

Описание слайда:

Слайд 43

Описание слайда:

Слайд 44

Описание слайда:

Слайд 45

Описание слайда:

Слайд 46

Описание слайда:

Слайд 47

Описание слайда:

Слайд 48

Описание слайда:

Слайд 49

Описание слайда:

Слайд 50

Описание слайда:

Слайд 51

Описание слайда:

Круговорот P в природе сильно отличается от биогеохимических циклов C, O, N и S, так как газовая форма соединений P (например РН3) практически не участвует в биогеохимическом цикле P. P к накоплению в атмосфере вообще не способен. Роль «резервуара» P, из которого этот элемент извлекается и используется в биологическом круговороте, так же как и для S, играет литосфера. Круговорот P в природе сильно отличается от биогеохимических циклов C, O, N и S, так как газовая форма соединений P (например РН3) практически не участвует в биогеохимическом цикле P. P к накоплению в атмосфере вообще не способен. Роль «резервуара» P, из которого этот элемент извлекается и используется в биологическом круговороте, так же как и для S, играет литосфера. P в литосфере содержится в форме фосфатных соединений (солей фосфорной кислоты). Основная доля среди них приходится на апатит, образующийся в различных природных процессах – как в глубинных, так и в гипергенных (в т.ч. биогенных). Фосфатные соединения способны растворяться в воде, и Р в составе иона РО43- может мигрировать в водных растворах. Из них P и усваивается растениями.

Слайд 52

Описание слайда:

Животные являются еще большими концентраторами P, чем растения. Многие из них накапливают P в составе тканей мозга, скелета, панцирей. Животные являются еще большими концентраторами P, чем растения. Многие из них накапливают P в составе тканей мозга, скелета, панцирей. Возврат P в окружающую среду происходит при разложении органического вещества. Но возврат оказывается далеко не полным. В целом для соединений P характерна тенденция выноса в форме водных растворов и взвесей в конечные водоёмы стока, в наибольшей мере – в Мировой Океан, где он и накапливается в составе осадочных отложений различного генезиса. Вновь вернуться в экзогенный круговорот эта часть P может только в результате тектонических процессов, растягивающихся на сотни млн. лет.

Слайд 53

Описание слайда:

В естественных условиях сохранение баланса обеспечивается сравнительно слабой подвижностью соединений P, в результате которой P, извлечённый растениями из почвы, большей частью возвращается в неё в результате разложения органического вещества. В почвах и породах фосфор достаточно легко фиксируется. В естественных условиях сохранение баланса обеспечивается сравнительно слабой подвижностью соединений P, в результате которой P, извлечённый растениями из почвы, большей частью возвращается в неё в результате разложения органического вещества. В почвах и породах фосфор достаточно легко фиксируется. Фиксаторами фосфора являются гидроксиды железа, марганца, алюминия, глинистые минералы. Миграция фосфора возможна и за счет водной и ветровой эрозии. Поэтому биогеохимический цикл Р значительно менее замкнут и менее обратим, чем циклы углерода и азота, а загрязнение Р окружающей среды особенно опасно.

Слайд 54

Описание слайда:

Основными особенностями круговорота фосфора, таким образом, являются: 1. Отсутствие атмосферного переноса; 2. Наличие единственного источника – литосферы; 3. Тенденция к накоплению в конечных водоёмах стока.

Слайд 55

Описание слайда:

При интенсивной сельскохозяйственной эксплуатации земель потери фосфора в ландшафте становятся практически необратимыми. Компенсация возможна только за счёт применения фосфорных удобрений. Известно, что фосфорные удобрения являются важным и необходимым звеном в получении высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Однако, все известные запасы месторождений фосфатов ограничены и по предсказаниям ученых могут истощиться уже в ближайшие 75-100 лет. В то же время, вредные соединения фосфатов в последнее время становятся одним из важнейших факторов загрязнения речных и озерных вод.

Слайд 56

Описание слайда:

Происхождение жизни Активное взаимодействие атмосферы, гидросферы и литосферы при участии солнечной энергии и внутреннего тепла Земли было важнейшей предпосылкой возникновения жизни. Данные палеонтологических исследований позволяют предполагать, что примитивнейшие организмы сформировались из белковых структур в конце AR1 (~3 млрд. лет назад). Первые одноклеточные организмы, способные к фотосинтезу, возникли около 2.7 млрд. лет назад, а первые многоклеточные животные – не менее чем на 1-1,5 млрд. лет позже.

Слайд 57

Описание слайда:

В условиях отсутствия озонового экрана местами развития жизни вероятно были прибрежные части морей и внутренние водоемы, на дно которых проникал солнечный свет, а вода не пропускала ультрафиолетовую радиацию. В условиях отсутствия озонового экрана местами развития жизни вероятно были прибрежные части морей и внутренние водоемы, на дно которых проникал солнечный свет, а вода не пропускала ультрафиолетовую радиацию. Из соединений образовались многомолекулярные системы, взаимодействующие со средой. В ходе эволюции они приобрели свойства живых организмов: размножение, обмен веществ, рост и т.д. Водная среда способствовала обмену веществ, была опорой для организмов без скелета. Первые живые организмы появились в условиях теплого и влажного климата (в при экваториальной широте), поскольку колебания температуры губительны для зарождающейся жизни.

Слайд 58

Описание слайда:

Длительное время жизнь «размещалась» в географической оболочке пятнами, «пленка жизни» была очень прерывистой. Со временем масса живого вещества быстро увеличивалась, формы жизни становились сложнее и разнообразнее, области ее распространения расширялись, усложнялись взаимосвязи с другими компонентами географической оболочки. Длительное время жизнь «размещалась» в географической оболочке пятнами, «пленка жизни» была очень прерывистой. Со временем масса живого вещества быстро увеличивалась, формы жизни становились сложнее и разнообразнее, области ее распространения расширялись, усложнялись взаимосвязи с другими компонентами географической оболочки. Широкому и быстрому распространению жизни на Земле способствовали приспособляемость к среде и возможности размножения.

Слайд 59

Описание слайда:

Спиралевидные Gripania, макроскопические углеродистые ленты из формации Негауни (США, штат Мичиган), — это, вероятно, древнейшие найденные эукариотные организмы на Земле. Спиралевидные Gripania, макроскопические углеродистые ленты из формации Негауни (США, штат Мичиган), — это, вероятно, древнейшие найденные эукариотные организмы на Земле.

Слайд 60

Описание слайда:

Древнейшими следами эукариот и цианобактерий на Земле считаются биомаркеры, выделенные из западноавстралийских сланцев возрастом 2.7 млрд лет. Древнейшими следами эукариот и цианобактерий на Земле считаются биомаркеры, выделенные из западноавстралийских сланцев возрастом 2.7 млрд лет. Бесспорные палеонтологические находки цианобактерий и эукариот имеют возраст 2.15 и 1.8 млрд лет соответственно. Между этими двумя ориентирами помещается точка 2.4 млрд лет, отмечающая формирование кислородной атмосферы и гидросферы. Одновременное существование продуцентов кислорода и восстановительной (бескислородной) атмосферы в течение как минимум 300 млн лет представляло серьезный вопрос для ученых. Сравнение микропроб углеводородов привело ученых к заключению, что эти биомаркеры имеют более молодой возраст и привнесены в архейские породы уже после их остывания.