Круговорот кислорода
Круговорот кислорода. Основная масса кислорода на Земле находится в связанном состоянии в молекулах воды, оксидах, солях и иных твердых веществах и непосредственно для использования в экосистеме недоступна. Доступный для фотосинтеза кислород содержится в атмосфере (приблизительно 1,1 ■ 1015 т) и теоретически проходит через растительные компоненты биосферы в течение 2,5 тыс. лет. В процессе фотосинтеза С02 превращается в органическое вещество с выделением свободного 02.[ …]
Круговорот кислорода. Кислород составляет около 70 % живого вещества. Единственный поставщик свободного кислорода в биосфере -растительный покров. В процессе фотосинтеза листья растений в течение дня поглощают С02 и Еысвобоадают кислород, а в процессе дыхания, наоборот, днем и ночью поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Таким образом.растение одновременно производит и потребляет кислород, но с большим положительным балансом по этому элементу. Ежегодно в атмосферу е результате фотосинтеза поступает приблизительно 430-470 млрд. т кислорода. Основными потребителями кислорода в природе являются живые организмы — почвенные организмы, животные, сами растения, которые используют его как окислитель в процессе дыхания.[ …]
КРУГОВОРОТ КИСЛОРОДА (СВОБОДНОГО) — образование кислорода в результате фотосинтеза растений и потребление его в ходе дыхания, реакций окисления (в том числе сжигания топлива) и других химических преобразований (образование озона и т. п.). Общее количество свободного кислорода в атмосфере 1,18 x10х 5 т накопилось за все время существования зеленой растительности. Сейчас вободный кислород образуется со скоростью 1,55 х 109 т/год, а расходуется в год 2,16 х Ю10 т, т. е. расход на порядок больше прихода.[ …]
Круговорот кислорода есть ярко выраженная активная геохимическая деятельность живого вещества, его ведущая роль в этом циклическом процессе. Ежегодное продуцирование кислорода зеленой растительностью планеты составляет около 300 109 т. При этом почти 3/4 этого количества выделяется растительностью суши и лишь немногим более четверти — фотосинтезирующими организмами Мирового океана. Кислорода в газовой оболочке Земли около 1,2 • 1015 т; подсчитано, что такое количество фотосинтезирующие организмы могли бы выработать за 4 тыс. лет. В океане содержание свободного кислорода намного меньше: от 2,7 до 10,9 • 10п т (согласно А. Д. Добровольскому, 1980 г.).[ …]
Круговорот кислорода — планетарный процесс, связывающий атмосферу и гидросферу с земной корой. Узловыми звеньями круговорота являются: образование свободного кислорода при фотосинтезе в зеленых растениях, потребление кислорода для осуществления дыхания всеми живыми организмами, для реакции окисления органических остатков и неорганических веществ (например, сжигание топлива) и другие химические преобразования, которые ведут к образованию таких окисленных соединений, как углекислый газ, вода, и последующему вовлечению их в новый цикл фотосинтети-ческих превращений (рис.14).[ …]
Скорость круговорота кислорода — две тысячи лет (см. рис. 6.3), именно за это время весь кислород атмосферы проходит через живое вещество. Основной поставщик кислорода на Земле — зеленые растения. С круговоротом кислорода тесно связано образование в высоких слоях атмосферы озона. Ежегодно они производят на суше 53-109 т кислорода, а в океанах — 414-109 т. Главный потребитель кислорода — животные, почвенные организмы и растения, расходующие его на дыхание. Но и на промышленные и бытовые нужды ежегодно расходуется 23% кислорода, который освобождается в процессе фотосинтеза. Предполагается, что к 2022 г. весь продуцированный кислород будет сгорать в топках, а следовательно, необходимы усиление фотосинтеза и другие радикальные меры.[ …]
Скорость круговорота кислорода — 2000 лет (рис. 6.10), именно за это время весь кислород атмосферы проходит через живое вещество. Основной поставщик кислорода на Земле — зеленые растения. Ежегодно они производят на суше 53 ■ 109 т кислорода, а в океанах — 414-109 т.[ …]
Важное место в круговороте веществ в окружающей среде занимают атмосферные процессы. В первую очередь это касается круговорота кислорода, углерода, азота и серы. Атмосфера — наиболее подвижная часть биосферы, в силу чего воздействие на нее множества рассредоточенных источников загрязнения зачастую приобретает глобальный характер. Попадающие в атмосферу загрязняющие вещества разносятся потоками воздуха на большие расстояния, осаждаются на сушу, попадают в водоемы -происходит рассеяние загрязнителей на большие территории. К тому же продукты трансформации первично выбрасываемых в атмосферу веществ могут оказаться гораздо более опасными, чем сами выбросы.[ …]
Главный потребитель кислорода — животные, почвенные организмы и растения, использующие его в процессе дыхания. Процесс круговорота кислорода в биосфере весьма сложен, так как он содержится в очень многих химических соединениях.[ …]
В основном круговорот кислорода происходит между атмосферой и живыми организмами. Процесс продуцирования и выделения кислорода во время фотосинтеза зелеными растениями противоположен процессу его потребления гетеротрофами (животными) при дыхании. Незначительное количество кислорода также образуется в процессе диссоциации молекул воды и озона в верхних слоях атмосферы под воздействием ультрафиолетовой радиации Значительная часть кислорода расходуется на окислительные процессы в земной коре, при вулканических извержениях и т.д. Подсчитано, что для полного обновления всего атмосферного кислорода потребуется примерно 2000 лет. Деятельность человека начала оказывать весьма ощутимое влияние и на биогео-химический цикл кислорода (Вронский, 1991 б).[ …]
Тем не менее можно полагать, что круговорот кислорода еще не стоит на пороге его нарушения человеком и в настоящее время в природе существует устойчивое равновесие между количествами кислорода, образующегося в процессе фотосинтеза и поглощаемого при дыхании. Из каждых 10 тыс. частей фотосинтезированного О2 только четыре не поглощаются живыми организмами при дыхании. Годовой прирост содержания кислорода составляет пятнадцатимиллионную часть его количества в атмосфере. Избыток образовавшегося кислорода расходуется на окисление углерода, железа, серы и других элементов в различных геохимических процессах.[ …]
Уменьшение площади лесов вызывает нарушение круговоротов кислорода и углерода в биосфере. Хотя катастрофические последствия сведения лесов широко известны, их уничтожение продолжается. Леса на нашей планете занимают площадь около 42 млн. км2, но их площадь ежегодно уменьшается на 2%. Несмотря на то, что Россия имеет самую большую в мире площадь лесов (на каждого жителя приходится около 5 га лесных угодий), используется это богаггство не эффективно. По мнению академика М. Я. Лемешева, массовые экстенсивные лесозаготовки, базирующиеся на сплошных вырубках, к концу XX столетия охватили по существу весь гослесофонд страны. Эти рубки зачастую подрывают основы лесного воспроизводства, особенно в европейской части России и на Урале.[ …]
БАЛАНС КИСЛОРОДНЫЙ — соотношение количества кислорода, выделяемого растениями при фотосинтезе (и частично освобождаемого в ходе спонтанных химических реакций в земной коре), и количества кислорода, потребляемого живыми организмами при дыхании, идущего на процессы гниения, окисления неорганических веществ и используемого в промышленности (см. круговорот кислорода).[ …]
Примером миграции веществ в биосфере является круговорот вещества и, в частности, круговорот воды (рис. 1.1). Круговорот кислорода, необходимого для жизни животных и растений, необычно сложен, так как в биосфере к нему присоединяется большое количество органических и неорганических веществ, а также водород, с которым он образует воду. На условной схеме этого круговорота выделена лишь основная часть различных процессов (рис. 1.2).[ …]
Различные оценки показывают, что прюдолжительность круговорота кислорода составляет 2 тыс. лет. Возможное влияние человеческой цивилизации на этот процесс рассмотрено в разд. 1.6.5.[ …]
Существуют различные способы изображения биогеохимических круговоротов. Выбор способа зависит от особенностей биогео-химическогоо цикла того или иного элемента. При обсуждении круговорота кислорода экологи обычно различают пути, связанные с химическим включением кислорода в органические соединения, и пути, сопряженные с передвижением воды. Круговорот воды, или гидрологический цикл, хорошо сбалансирован в масштабе земного шара и приводится в движение энергией, в основном не связанной с организмами. Особи быстро теряют воду путем испарения и выделения; за время жизни особи содержащаяся в организме вода может обновляться сотни и тысячи раз. В то же время участие организмов в обмене воды ничтожно мало — общий объем испарения и транспирации оценивается в 59 1018 г в год, в связи с чем при изображении биогеохимического цикла воды делают акцент на резервном, а не на обменном фонде (рис. 10.2).[ …]
Планетарность фотосинтеза определяется также тем, что благодаря круговороту кислорода и углерода (в основном) поддерживается современный состав атмосферы, что в свою очередь определяет дальнейшее поддержание жизни на Земле. Можно сказать далее, что энергия, которая запасается в продуктах фотосинтеза, есть по существу основной источник энергии которым сейчас располагает человечество.[ …]
Основой динамического равновесия и устойчивости биосферы является круговорот веществ и превращение энергии. Он слагается из множества процессов превращения и перемещения вещества. Отдельные циклические процессы представляют последовательный ряд изменений вещества, чередующихся с временным состоянием равновесия. Как только вещество вышло из данной системы, в которой оно находилось в равновесии, происходит его последовательное изменение до тех пор, пока оно не возвращается к частично первоначальному состоянию. Хорошо известны глобальные процессы круговорота воды на Земле, круговорот кислорода, углерода, азота, минеральных веществ. До появления жизни на Земле действовали одни абиотические факторы. С момента появления жизни на Земле к абиотическим факторам прибавились биотические, а с появлением человека — антропогенные факторы, связанные с вмешательством человека в природные процессы, протекающие в биосфере.[ …]
Дыхание и фотосинтез — два противоположных процесса в природной среде, связанные с круговоротом кислорода и углерода.[ …]
Интенсивное сжигание органического топлийа приводит к вмешательству человека в интенсивность процесса круговорота кислорода. Ежегодное потребление кислорода на сжигание топлива в мире оценивается в 9 • 109 т, причем во многих странах расходуется кислорода больше, чем выделяется растениями при фотосинтезе. Это свидетельствует о нарушении баланса кислорода в атмосфере, что может иметь серьезные экологические последствия.[ …]
БАЛАНС ГАЗОВЫЙ — соотношение поступающих в среду ( атмосферу, водную среду, почву, подпочву) и уходящих из нее газов (см. круговорот кислорода, углерода).[ …]
Б. — саморегулирующаяся экосистема, в которой поддерживается экологическое равновесие. Жизнь в Б. осуществляется за счет постоянного потока экологически чистой и неисчерпаемой солнечной энергии и круговоротов химических элементов-биогенов (см. Круговорот воды, Круговорот углерода, Круговорот кислорода, Круговорот азота, Круговорот фосфора). При умеренном вмешательстве человека Б. в состоянии поддерживать эти круговороты, но при его усилении круговороты могут нарушаться. Опасные масштабы приняло техногенное нарушение литосферы.[ …]
Микроэлементный состав тканей тела человека еще сто лет назад почти полностью совпадал с микроэлементным составом почвы. Сегодня они существенно различаются за счет обогащения почвы микроэлементами промышленного происхождения. Человек стал инородным для земли существом, занозой на отравленной почве. Отсюда — снижение продолжительности жизни, рост заболеваемости, уменьшение деторождаемости. Особое значение имеют круговороты кислорода, углерода, азота, серы и фосфора. Биогеохимиче-ский цикл кислорода — планетарный процесс, связывающий атмосферу и гидросферу с земной корой.[ …]
Некоторые из липоидов и жирных кислот обнаруживают различную степень ассоциации с осадками. Организмы, наиболее подверженные влиянию сброса ила, являются представителями бентоса или населяют дно, и они претерпевают существенные изменения в зависимости от количества и частоты сбросов ила. Все эти особенности влияют на кислородную потребность ила, которая в свою очередь может серьезно воздействовать на биологическую систему и вызывать заметные изменения в химии водной системы. Это происходит при изменении таких параметров как окислительно-восстановительный потенциал и круговорот кислорода и серы.[ …]
Обмен азота в организме человека
Интегральным показателем состояния белкового обмена является азотистый баланс, т. е. разница между количествами азота, поступающего извне и выводимого из организма за сутки. Сдвиги в обмене белков сопровождаются разнообразными клиническими проявлениями.
Имеются джанные и о биорегулирующей роли азота в организме.
В последние годы оксид азота (NO) воспринимается как один из важнейших иммунотропных медиаторов. NO синтезируется из аминокислоты L-аргинина в присутствии фермента NO-синтетазы. Главным источником и местом образования NO в организме является эндотелий, общая масса которого в теле человека достигает 1,5 кг.
Функции оксида азота в организме весьма многообразны. NO участвует в поддержании системной и локальной гемодинамики, способствует снижению повышенного тонуса гладкой мускулатуры сосудов и обеспечивает поддержание нормального уровня артериального давления.
NO выступает в роли нейротрансмиттера в желудочно-кишечном тракте, мочевыводящей и половой системе, активируя цикло-ГМФ. При иммунном ответе NO является стимулятором фагоцитоза и уничтожения внутриклеточных паразитов. При сепсисе, под влиянием цитокинов, происходит высвобождение NO в больших количествах, что способствует развитию септического шока.
NO участвует в деструкции и метаболизме ферментов, содержащих железо, кобальт, марганец, цинк. Именно благодаря способности NO инактивировать Fe-содержащие ферменты происходит гибель внутриклеточных микроорганизмов, жизнедеятельность которых зависит от присутствия железа и других биоэлементов.
Права на статью принадлежат ООО «Электронная Медицина».
Физиологическая роль азота
Азот необходим всем живым организмам для синтеза азотсодержащих строительных блоков — аминокислот и азотистых оснований, из которых образуются белки и нуклеиновые кислоты. Сине-зеленые водоросли усваивают газообразный азот из атмосферного воздуха. Растения добывают азот из почвы, в виде растворимых нитратов и соединений аммиака.
Схема обмена азота в организме человека представлена на рисунке.
Содержание азота в организме взрослого человека составляет около 3% от массы тела (2,1 кг на 70 кг массы тела).
Азот поступает в организм с пищевыми продуктами, в состав которых входят белки и другие азотсодержащие вещества. Эти вещества расщепляются в желудочно-кишечном тракте и затем всасываются в виде аминокислот и низкомолекулярных пептидов, из которых организм строит собственные аминокислоты и белки.
Азот (в виде аминогруппы -NH2) входит в состав различных биолигандов, играющих огромную роль в процессах жизнедеятельности (аминокислоты, биогенные амины, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты). Одним из конечных продуктов метаболизма этих веществ является аммиак МНз- Из организма азот выводится вместе с мочой, калом, выдыхаемым воздухом, а также с потом, слюной и волосами. В моче азот содержится в основном в виде мочевины.
Физиологическая роль азота в организме ассоциируется, прежде всего, с белками и аминокислотами, их метаболизмом, участием в жизненно-важных процессах и влиянием на эти процессы. Аминокислоты являются исходными соединениями при биосинтезе гормонов, витаминов, медиаторов, пигментов, пуриновых и пиримидиновых оснований и т. д. Белки в пересчете на сухой вес составляют 44% от массы тела.
Изменения в содержании белков и аминокислот, расстройства их метаболизма могут быть вызваны различными причинами. Среди этих причин — их недостаточное (или избыточное) поступление, нарушение переваривания и всасывания белка в желудочно-кишечном тракте, расстройство процессов экскреции азота и его соединений.
Физиологическая роль кислорода
Содержание кислорода в организме взрослого человека составляет около 62% от массы тела (43 кг на 70 кг массы тела).
Вместе с водородом кислород образует молекулу воды, содержание которой в организме взрослого человека в среднем составляет около 55-65%.
Кислород входит в состав белков, нуклеиновых кислот и других жизненно-необходимых компонентов организма. Кислород необходим для дыхания, окисления жиров, белков, углеводов, аминокислот, а также для многих других биохимических процессов.
Обычный путь поступления кислорода в организм лежит через легкие, где этот биоэлемент проникает в кровь, поглощается гемоглобином и образует легко диссоциирующее соединение — оксигемоглобин, а затем из крови поступает во все органы и ткани. Кислород поступает в организм также и в связанном состоянии, в виде воды.
Физиологическая роль углерода
В организм человека углерод поступает с пищей (около 300 г в сутки). Общее содержание углерода достигает около 21% (15 кг на 70 кг общей массы тела). Углерод составляет 2/3 массы мышц и 1/3 массы костной ткани. Выводится из организма преимущественно с выдыхаемым воздухом (углекислый газ) и мочой (мочевина).
В биомолекулах углерод образует полимерные цепи и прочно соединяется с водородом, кислородом, азотом и другими элементами. Физиологическая роль углерода определяется тем, что этот элемент входит в состав всех органических соединений и принимает участие практически во всех биохимических процессах в организме.
Окисление соединений углерода под действием кислорода приводит к образованию воды и углекислого газа; этот процесс служит для организма источником энергии. Двуокись углерода СО2 (углекислый газ) образуется в процессе обмена веществ и является стимулятором дыхательного центра, играет важную роль в регуляции дыхания и кровообращения.
В свободном виде углерод не токсичен, но многие его соединения обладают значительной токсичностью: окись углерода СО (угарный газ), четыреххлористый углерод СС14, сероуглерод CS2, соли цианистой кислоты HCN, бензол С6Н6 и ряд других. Углекислый газ в концентрации свыше 10% вызывает ацидоз (снижение рН крови), одышку и паралич дыхательного центра.
Длительное вдыхание каменноугольной пыли может привести к антракозу — заболеванию, которое сопровождается отложением угольной пыли в ткани легких и лимфатических узлах, склеротическими изменениями легочной ткани. Токсическое действие углеводородов и других соединений нефти у рабочих, занятых в нефтедобывающей промышленности может проявиться в огрубении кожи, появлении трещин и язв, развитии хронических дерматитов.
