Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное

учреждение владимирской области

Реферат

Выполнила студентка

Группы А-116

Мишурина Т.В.

Руководитель:

Архипова Н.В.

2016 г.

Биосфера

Биосфера -- это оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Понятие «биосфера» (от греч. bios -- жизнь и sphaira -- шар) впервые появилось в 1875 г. в работе австрийского геолога Э. Зюсса(1831 -- 1914), но широкое распространение в науке получило после выхода в свет книги академика В. И. Вернадского (1863--1945), которая так и называлась -- «Биосфера» (1926). «Мне суждено сказать новое в учении о живом веществе. Вернадский впервые доказал, что биосфера -- закономерный результат развития геологических оболочек планеты.

Известный русский писатель М. Пришвин восторженно оценил замечательную работу Вернадского: «Я всегда чувствовал смутно вне себя эту ритмику мирового дыхания, и потому научная книга Вернадского «Биосфера», где моя догадка передаётся как «эмпирическое обобщение», читалась мной, как в детстве авантюрный роман. И мне теперь стало гораздо смелее догадываться о творчестве так, что, может быть, эта необходимая для творчества «вечность» и есть чувство не своего человеческого, а иного, планетного времени, что, может быть, эту способность посредством внутренней ритмики соприкасаться с иными временами, с иными сроками и следует назвать собственно творчеством».

Биосфера имеет условные границы. Живые организмы населяют всю гидросферу (например, до дна самой глубокой Марианской впадины -- более 11 км), нижние слои атмосферы (до высоты около 20 км) и верхние слои литосферы (до глубины 1--2 км). Следовательно, толщина биосферы совсем небольшая по сравнению с размерами планеты -- всего около 50 км.

Недаром её называют «плёнкой жизни». Верхняя граница биосферы определяется, во-первых, отсутствием кислорода, во-вторых, несовместимым с жизнью ультрафиолетовым излучением и, в-третьих, земным притяжением, которое приходится преодолевать. Красноречиво о третьем факторе говорит то, что птицы и насекомые, проводящие большую часть времени в воздухе, имеют сравнительно небольшие размеры, а вот громадные размеры китов (рис. 109) или моржей, живущих в морях и океанах, обусловлены выталкивающей силой воды. Но даже морские гиганты очень глубоко не опускаются из-за многократно возрастающего давления водной толщи. В глубине морей и океанов живут отдельные виды рыб и других существ, которые приспособились к таким перегрузкам и постоянной тьме. Ограничивающим фактором нижних пределов биосферы является температура: там, где она выше +50 °C и ниже -60 °C, в окружающей среде могут жить только споры, бактерии или сине-зелёные водоросли. Наибольшая концентрация жизни наблюдается там, где граничат воздух, суша и вода, а также имеется благоприятная температура, -- в приливно-отливных зонах и в тропических лесах. Наименьшая -- там, где наиболее суровые условия для жизни: в уже упомянутых морских глубинах, в зоне вечной мерзлоты, в пустынях и на высокогорных плато. В. И. Вернадский утверждал, что формирование биосферы явилось результатом сложного процесса эволюции нашей планеты. Биосфера Земли возникла не менее 4, 5 миллиарда лет назад. На первых этапах эволюции атмосфера содержала мало кислорода, но в результате появления и развития растений, обладающих уникальной способностью к фотосинтезу, постепенно обогащалась кислородом. В свою очередь, это послужило важнейшим из условий для развития многих групп животных. Взаимодействие живых организмов между собой и окружающей средой (т. е. биосферные процессы) поддерживают на Земле в равновесном состоянии газовый состав атмосферы, состав морских и пресных вод, влияет на климат и плодородие почв. Человечество же всё больше и больше вторгается в жизнь биосферы, изменяя течение процессов биологического круговорота веществ, энергии и информации.

биосфера сера фосфор химический

Фосфор

Фосфор (от др.-греч. ц?т -- свет и цЭсщ -- несу; цщуцьспт -- светоносный; лат. Phosphorus) -- химический элемент 15-й группы (по устаревшей классификации -- главной подгруппы пятой группы) третьего периода периодической системы Д. И. Менделеева; имеет атомный номер 15. Элемент входит в группу пниктогенов. Фосфор -- один из распространённых элементов земной коры: его содержание составляет 0, 08--0, 09 % её массы. Концентрация в морской воде 0, 07 мг/л[5]. В свободном состоянии не встречается из-за высокой химической активности. Образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатитCa5(PO4)3(F, Cl, OH), фосфорит и другие. Фосфор входит в состав важнейших биологических соединений --фосфолипидов. Содержится в животных тканях, входит в состав белков и других важнейших органических соединений (АТФ, ДНК), является элементом жизни.

История

Фосфор открыт гамбургским алхимиком Хеннигом Брандом в 1669 году. Подобно другим алхимикам, Бранд пытался отыскать философский камень, а получил светящееся вещество. Бранд сфокусировался на опытах с человеческой мочой, так как полагал, что она, обладая золотистым цветом, может содержать золото или нечто нужное для его добычи. Первоначально его способ заключался в том, что сначала моча отстаивалась в течение нескольких дней, пока не исчезнет неприятный запах, а затем кипятилась до клейкого состояния. Нагревая эту пасту до высоких температур и доводя до появления пузырьков, он надеялся, что, сконденсировавшись, они будут содержать золото. После нескольких часов интенсивных кипячений получались крупицы белого воскоподобного вещества, которое очень ярко горело и к тому же мерцало в темноте. Бранд назвал это вещество phosphorus mirabilis (лат. «чудотворный носитель света»). Открытие фосфора Брандом стало первым открытием нового элемента со времён античности.

Несколько позже фосфор был получен другим немецким химиком -- Иоганном Кункелем.

Независимо от Бранда и Кункеля фосфор был получен Р. Бойлем, описавшим его в статье «Способ приготовления фосфора из человеческой мочи», датированной 14 октября 1680 года и опубликованной в 1693 году.

Более усовершенствованный способ получения фосфора был опубликован в 1743 году Андреасом Маргграфом.

Существуют данные, что фосфор умели получать ещё арабские алхимики в XII в.

То, что фосфор -- простое вещество, доказал Лавуазье.

Происхождение названия

В 1669 году Хеннинг Бранд при нагревании смеси белого песка и выпаренной мочи получил светящееся в темноте вещество, названное сначала «холодным огнём». Вторичное название «фосфор» происходит от греческих слов «цют» -- свет и «цЭсщ» -- несу. В древнегреческой мифологии имя Фосфор (или Эосфор, др.-греч. Цщуцьспт) носил страж Утренней звезды.

Фосфор в биосфере

Этот элемент, необходимый для синтеза многих органических веществ, включая АТФ, ДНК, РНК, усваивается растениями только в виде ионов ортофосфорной кислоты (Р0³₄⁺). Он относится к элементам, лимитирующим первичную продукцию и на суше, и особенно в океане, поскольку обменный фонд фосфора в почвах и водах невелик. Круговорот этого элемента в масштабах биосферы незамкнут.

На суше растения черпают из почвы фосфаты, освобожденные редуцентами из разлагающихся органических остатков. Однако в щелочной или кислой почве растворимость фосфорных соединений резко падает. Основной резервный фонд фосфатов содержится в горных породах, созданных на дне океана в геологическом прошлом. В ходе выщелачивания пород часть этих запасов переходит в почву и в виде взвесей и растворов вымывается в водоемы. В гидросфере фосфаты используются фитопланктоном, переходя по цепям питания в другие гидробионты. Однако в океане большая часть фосфорных соединений захоранивается с остатками животных и растений на дне с последующим переходом с осадочными породами в большой геологический круговорот. На глубине растворенные фосфаты связываются с кальцием, образуя фосфориты и апатиты. В биосфере, по сути, происходит однонаправленный поток фосфора из горных пород суши в глубины океана, следовательно, обменный фонд его в гидросфере очень ограничен.

Сера

Семра -- элемент 16-й группы (по устаревшей классификации -- главной подгруппы VI группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, сатомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S(лат. sulfur). В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли. Многие серосодержащие соли малорастворимы в воде.

История открытия

Сера в самородном состоянии, а также в виде сернистых соединений известна с древнейших времён. С запахом горящей серы, удушающим действием сернистого газа и отвратительным запахом сероводорода человек познакомился, вероятно, ещё в доисторические времена. Именно из-за этих свойств сера использовалась жрецами в составе священных курений при религиозных обрядах. Сера считалась произведением сверхчеловеческих существ из мира духов или подземных богов. Очень давно сера стала применяться в составе различных горючих смесей для военных целей. Уже у Гомера описаны «сернистые испарения», смертельное действие выделений горящей серы. Сера, вероятно, входила в состав «греческого огня», наводившего ужас на противников. Около VIII в. китайцы стали использовать её в пиротехнических смесях, в частности, в смеси типа пороха. Горючесть серы, лёгкость, с которой она соединяется с металлами с образованием сульфидов (например, на поверхности кусков металла), объясняют то, что её считали «принципом горючести» и обязательной составной частью металлических руд. Пресвитер Теофил (XII в.) описывает способ окислительного обжига сульфидной медной руды, известный, вероятно, ещё в древнем Египте. В период арабской алхимии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой сера почиталась обязательной составной частью (отцом) всех металлов. В дальнейшем она стала одним из трёх принципов алхимиков, а позднее «принцип горючести» явился основой теории флогистона. Элементарную природу серы установил Лавуазье в своих опытах по сжиганию. С введением пороха в Европе началось развитие добычи природной серы, а также разработка способа получения её из пиритов; последний был распространён в древней Руси. Впервые в литературе он описан у Агриколы. Таким образом, точное время открытия серы не установлено, но, как сказано выше, этот элемент использовался до нашей эры, а значит, знаком людям с древнейших времён.

Происхождение названия

Слово «сера», известное в древнерусском языке с XV в., заимствовано из старославянского «с?ра» -- «сера, смола», вообще «горючее вещество, жир». Этимология слова не выяснена до настоящих времен, поскольку первоначальное общеславянское название вещества утрачено и слово дошло до современного русского языка в искаженном виде^[3].

По предположению Фасмера^[4], «сера» восходит к лат. сera -- «воск» или лат. serum -- «сыворотка».

Латинское sulfur (происходящее из эллинизированного написания этимологического sulpur), предположительно, восходит к индоевропейскому корню *swelp -- «гореть»^[5].

Происхождение серы

Большие скопления самородной серы встречаются не так уж часто. Чаще она присутствует в некоторых рудах. Руда самородной серы -- это порода с вкраплениями чистой серы. От того, образовались эти вкрапления одновременно с сопутствующими породами или позже, зависит направление поисковых и разведочных работ. Существует несколько совершенно различных теорий по этому вопросу.

Теория сингенеза (то есть одновременного образования серы и вмещающих пород) предполагает, что образование самородной серы происходило в мелководных бассейнах. Особые бактерии восстанавливали сульфаты, растворённые в воде, до сероводорода, который поднимался вверх, попадал в окислительную зону и здесь химическим путём или при участии других бактерий окислялся до элементарной серы. Сера осаждалась на дно, и впоследствии содержащий серу ил образовал руду.

Теория эпигенеза (вкрапления серы образовались позднее, чем основные породы) имеет несколько вариантов. Самый распространённый из них предполагает, что подземные воды, проникая сквозь толщи пород, обогащаются сульфатами. Если такие воды соприкасаются с месторождениями нефти или природного газа, то ионы сульфатов восстанавливаются углеводородами до сероводорода. Сероводород поднимается к поверхности и, окисляясь, выделяет чистую серу в пустотах и трещинах пород.

В последние десятилетия находит всё новые подтверждения одна из разновидностей теории эпигенеза -- теория метасоматоза (в переводе с греческого «метасоматоз» означает замещение). Согласно ей в недрах постоянно происходит превращение гипса CaSO₄-H₂O и ангидрита CaSO₄ в серу и кальцит СаСО₃. Эта теория создана в 1935 году советскими учёными Л. М. Миропольским и Б. П. Кротовым. В её пользу говорит, в частности, такой факт.

В 1961 году в Ираке было открыто месторождение Мишрак. Сера здесь заключена в карбонатных породах, которые образуют свод, поддерживаемый уходящими вглубь опорами (в геологии их называют крыльями). Крылья эти состоят в основном из ангидрита и гипса. Такая же картина наблюдалась на отечественном месторождении Шор-Су.

Геологическое своеобразие этих месторождений можно объяснить только с позиций теории метасоматоза: первичные гипсы и ангидриты превратились во вторичные карбонатные руды с вкраплениями самородной серы. Важно не только соседство минералов -- среднее содержание серы в руде этих месторождений равно содержанию химически связанной серы в ангидрите. А исследования изотопного состава серы и углерода в руде этих месторождений дали сторонникам теории метасоматоза дополнительные аргументы.

Но есть одно «но»: химизм процесса превращения гипса в серу и кальцит пока не ясен, и потому нет оснований считать теорию метасоматоза единственно правильной. На земле и сейчас существуют озёра (в частности, Серное озеро близ Серноводска), где происходит сингенетическое отложение серы и сероносный ил не содержит ни гипса, ни ангидрита.

Всё это означает, что разнообразие теорий и гипотез о происхождении самородной серы -- результат не только и не столько неполноты наших знаний, сколько сложности явлений, происходящих в недрах. Ещё из элементарной школьной математики все мы знаем, что к одному результату могут привести разные пути. Этот закон распространяется и на геохимию.

Круговорот серы в биосфере

Сера играет важную роль в круговороте веществ в биосфере. Соединения серы участвуют в формировании химического состава почв и подземных вод и биохимических процессах, которые происходят в клетке. Этот биоген попадает в почву после естественного разложения некоторых органических веществ и горных пород. Из почвы сера поступает в растения, где синтезируются серосодержащие аминокислоты - цистеин, цистин, метионин. В природной среде сера образует сульфиды. Их много в изверженных горных породах. Затем после окисления сера со стоком воды попадает в Мировой океан, где и поглощается морскими обитателями. Особенно много серы накапливается в моллюсках.

3 Круговорот серы в морях происходит благодаря сульфатредуцирующим бактериям. Некоторые из них накапливают серу в своих организмах, а после гибели бактерии вся сера остается на дне океана. На континентах круговорот серы происходит благодаря растениям. Они отмирают, а сера переходит в почву, где первые организмы восстанавливают органическую серу до минеральной, а вторые уже окисляют ее до сульфатов, которые вновь поглощаются корнями растений. Круговорот серы - ключевой в общем процессе синтеза и разложения биомассы. Техногенные выбросы серы в атмосферу (в основном в виде окислов SO х при сгорании органического топлива) составляют 75…100 млн. т в год.

Круговорот серы, необходимой для построения ряда аминокислот, отвечает за трехмерную структуру белков, поддерживается в биосфере широким спектром бактерий. В отдельных звеньях этого цикла участвуют аэробные микроорганизмы, окисляющие серу органических остатков до сульфатов, а также анаэробные редукторы сульфата, восстанавливающие сульфаты до сероводорода. Кроме перечисленных группы серобактерий окисляют сероводород до элементарной серы и далее до сульфатов. Растения усваивают из почвы и воды только ионы SO^2-₄.

Кольцо в центре иллюстрирует процесс окисления (О) и восстановления (R), благодаря которым происходит обмен серы между фондом доступного сульфата и фондом сульфидов железа, находящимся глубоко в почве и осадках.

Основное накопление серы происходит в океане, куда ионы сульфатов непрерывно поступают с суши с речным стоком. При выделении из вод сероводорода сера частично возвращается в атмосферу, где окисляется до диоксида, превращаясь в дождевой воде в серную кислоту. Промышленное использование большого количества сульфатов и элементарной серы и сжигание горючих ископаемых поставляют в атмосферу большие объемы диоксида серы. Это вредит растительности, животным, людям и служит источником кислотных дождей, усугубляющих отрицательные эффекты вмешательства человека в круговорот серы.

Заключение

Круговорот веществ в биосфере - многократное участие веществ в процессах, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех слоях, которые входят в состав биосферы Земли. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении (потоке) внешней энергии Солнца и внутренней энергии Земли.

В зависимости от движущей силы, с определенной долей условности, внутри круговорота веществ можно выделить геологический, биологический и антропогенный круговороты. До возникновения человека на Земле осуществлялись только первые два.

Список используемых ресурсов

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Биосфера

2.http://studopedia.ru/17_145739_krugovorot-seri-v-biosfere.html

3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Сера

4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Фосфор

5. http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/krugovorot-veshchestv-v- biosfere.html

Размещено на Allbest.ru