КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ


КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ
КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ. Вещество зем-! ной коры находится в. непрерывном движе-I нии, вызванном разнообразными причинами, | связанными с физ.-хим. свойствами вещества, | планетными, геологическими, географиче-| скими и биол. условиями земли. Это движение неизменно и непрерывно происходит в течение геологического времени—не менее полутора и повидимому не более трех млрд. лет.—В последние годы выросла новал наука геологического цикла — геохимия, имеющая задачей изучение хим. элементов, строящих нашу планету. Основным предметом ее изучения являются движения хим. элементов вещества земли, какими бы причинами эти движения ни были вызваны. Эти движения элементов называются миграциями хим. элементов. Среди миграций есть такие, во время кгрых хим. элемент через больший или меньший промежуток времени неизбежно возвращается в начальное исходное состояние; история таких хим. элементов в земной коре может быть сведена т. о. к обратимому процессу и представлена в форме кругового процесса, круговорота. Этого рода миграции характерны не для всех элементов, но для значительного их числа, в том числе для огромного большинства хим. элементов, строящих растительные или животные организмы и окружающую нас среду—океаны и воды, горные породы и воздух. Для таких элементов в К. в. находится вся или подавляющая масса их атомов, у других лишь ничтожная их часть охвачена круговоротами. Несомненно, что большая часть вещества земной коры до глубины в 20—25 км охвачена круговоротами. Для следующих хим. элементов круговые процессы являются характерными и господствующими среди их миграций (цифра указывает на порядковое число). Н, Ве4, В5, С«, N7, 08, Р9, Nan,Mg12,Aha, Sii4,Pi5, Sie, Cli7, K19, Ca2o, Ti22, V23, Cr24, Mn25, Fe2e, Co27, Ni28, Cu29, Zn30, Ge32, As33,Se34, Sr38,Mo42, Ag47,Cd48, Sn50, Sb51, Te62, Ba56) W74, Au79,Hg80,T]81,Pb82,Bi83. Эти элементы могут быть на этом основании отделены от других элементов как элементы циклические или органогенные. Т.о. круговороты характеризуют 42 элемента из 92 входящих в Менделеевскую систему элементов, причем в это число входят самые обычные господствующие земные элементы. Практически—по весу—эти элементы составляют около 99,7% верхней части земной коры, к-рая доступна точному научному изучению (16 — 20 км). Из 2 — 2,2 х1019 т вещества этой коры на долю других элементов не приходится и 1017т.— Особое значение приобретают циклические элементы для изучения явлений жизни во-первых потому, что они в огромном большинстве входят в состав организмов, и во-вторых потому, что вызванные жизнью их миграции (биогенные миграции) являются неразрывной частью геохимических круговоротов, характерных для этих элементов. Биогенные миграции, в том числе и метаболизм элементов в организмах при их жизни, закономерно связаны с гео-хим. круговоротами. Все циклические элементы кроме кадмия (и может быть Hg) постоянно входят в состав живых организмов. (Вероятно и кадмий будет найден в организмах. Его геохимия не изучена.) Для живых организмов известно гораздо больше элементов; сейчас установлено 55 элементов, а вероятно их более 70. Но все эти элементы— помимо циклических—встречаются в ничтожных количествах, едва ли цревышающих 10~3—10_4% веса живого организма. Циклические элементы составляют 99,995— 99,985 % веса живых тел природы. По праву их можно назвать органогенными элемен- тами.—Входя в геохим. круговороты, органогенные элементы вводят в эти К. вещество, строящее живые организмы. Без этого вещества геохим. К. не могут существовать. Т. к. эти К. закономерны и явления жизни составляют их неразрывную часть, то можно считать, что живые тела составляют часть механизма земной коры, выражающуюся в геохим. К. Да появления цивилизованного человечества (в последние 20—30 тыс. лет) за геологическое время не было изменения геохим. К. Мы живем в начале их изменения, вносимого культурой. Необходимо обратить здесь внимание на б и о г е н н ы е миграции хим. элементов в виду интереса этих явлений для врача; биогенными миграциями называются те передвижения хим. элементов, к-рые вносятся:!,)метаболизмом организмов, т. е. жизненными их процессами—дыханием, питанием, внутренним метаболизмом; 2) ростом организмов; 3) размножением организмов; 4) биологией организмов, т. е. условиями их жизни (напр. переселение), и 5) техникой их жизни, так ярко проявляющейся в современном человечестве. Явления размножения и техники жизни являются наиболее могущественными формами биогенных миграций.—Биогенные миграции и связанные с ними биогенные части К. идут в биосфере (см.), но по своему эффекту заходят за ее пределы. К. хим. элементов в огромном большинстве случаев захватывают несколько земных оболочек. Наблюдая их в биосфере, мы видим непосредственно лишь части К. О недоступных их частях можно судить косвенным путем, изучая доступные в биосфере глубинные части К.—горные породы, минералы, воды и т. п. Различают круговороты, захватывающие несколько земных оболочек (геохим. круговороты 1-го рода), и круговороты, захватывающие одну оболочку (геохим. круговороты 2-го рода). К числу последних принадлежат все К., связанные с жизненными явлениями, или такие, к-рые начинаются и заканчиваются в океанах. Остановимся на К. первого рода, заключающих биогенные миграции. Эти К. захватывают биосферу (т. е. атмосферу, гидросферу, кору выветривания). Под гидросферой они захватывают подходящую к океаническому дну базальтовую оболочку. Под сушей они в последовательности углубления обнимают толщу осадочных пород (стратосферу), метаморфическую и гранитную оболочки и входят в базальтовую оболочку. Из земных глубин, лежащих за базальтовой оболочкой, вещество земли не попадает в наблюдаемые К. Оно не попадает в них также сверху из-за пределов верхних частей стратосферы. Т. о. круговороты хим. элементов являются поверхностными явлениями, идущими в атмосфере до высот в 15—20 км (не выше), а в литосфере—не глубже 15—20 км. Всякий К., для того чтобы он мог постоянно возобновляться, требует притока внешней энергии. Известны два главных и несомнен. источника такой энергии: 1) космическая энергия—излучения солнца (от нее почти всецело зависит биогенная миграция) и 2) атомная энергия, связанная с радиоактивным распадом элементов '78 ряда урана, тория, калия, рубидия. С меньшей степенью точности можно выделить энергию механическую, связанную с движением (благодаря тяготению) земных масс, и вероятно космическую энергию, проникающую сверху (лучи Гесса). Недоказано существование исконной земной космической энергии—остатка первичных стадиев планеты, которой долго объясняли высокую t° глубоких слоев земной коры. Эти исходные источники энергии выражаются в миграциях элементов—биогенной (живые существа), химической (напр. вулканические извержения), термической (напр. внутренняя теплота земной коры), магматической (застывание массивных пород) и т. п. Круговороты, захватывающие несколько земных оболочек, идут медленно, с остановками и могут быть замечены только в геологическом времени. Часто они охватывают несколько геолог, периодов. Они вызываются геолог, смещениями суши и океана. Части К. могут»итти быстро (напр. биогенная миграция). Остановимся на нескольких основных для жизни круговоротах элементов. Азот по весу составляет ок. 0,04% земной коры (около 8х1015 ж). Его геохим. значение огромно, т. к. он в газообразном виде составляет атмосферу (75,7% по весу, около 4х1015 т) и является основным элементом живого вещества, входя в состав белков (в живом растении десятые доли процента азота по весу, в живых животных более одного процента—до 5% и больше). В живых организмах должны находиться количества N порядка 1010—1011 т. В связи с нахождением в атмосфере N растворяется в водах; в океане находится в количестве до 0,02% по весу (т. е. 4 х 1014 т). Первичными глубинными формами N являются самородный азот N2, м. б. азотистые металлы и аммиак. Аммиак выделяется в нек-рых вулканических извержениях и в глубинных водах, с ними связанных. Не исключена возможность нахождения первичного аммония в алюмо-силикатах массивных пород. Основной чертой К. является образование в биосфере из самородного азота «связанного» азота. Процесс этот идет частично в атмосфере под влиянием коротких излучений солнца и радиоактивных тел, частично в почвах и в растительности (гл. обр. бактерии). Получаются нитраты и окислы N (в атмосфере), NR,, соединяющийся с окислами азота (NH4N03) или окисляющийся; в организмах N дает многочисленные соединения (в белках 14—19% N). При разрушении организмов значительная часть N возвращается назад в самородное состояние, и затем начинается прежний круговорот. Ничтожная часть N собирается в биосфере в минералы (селитры), на время уходящие из круговорота. В конце-концов—в геологич. времени—они возвращаются в круговорот. самородный азот ^ окислы азота и аммиак Лживое вещество'?' А л ю м и н и й—третий по массе элемент в земной коре; его больше 7,5% (1,5 х 1018 т). Один из главных элементов массивных пород (в среднем 8,1 % А1 по весу). Количество его уменьшается с глубиной в основных по- родах (в нек-рых дунитах—немногие десятые доли процента). В массивных породах он находится гл. обр. в алюмо-силикатах (каолиновых) калия, натрия, кальция (напр. ортоклаз K2Al2Si6016), в меньшей степени— в шпинелях (напр. MgAl204) и еще реже— в окислах. Алюмо-силикаты массивных пород в биосфере неустойчивы, теряют металлы, поглощают воду и переходят в свободные кислоты (глины, напр. каолин — H2Al2Si2Os.H20). Процесс идет под влиянием С02 и воды и часто (м. б. всегда) связан с жизнью. Глины—каолин в нек-рых почвах и морских илах (м. б. всегда под влиянием биохим. процессов)—распадаются, давая гидраты окиси алюминия [предел—гидр-аргиллит—А12(ОН)6]. Часть алюминия находится в водах; в водных растворах кроме иона А1 могут находиться мицелы гидратов окиси алюминия или глин (каолины); для пресных вод биосферы А1 находится в тысячных и стотысячных долях процента (для океана эта величина не определена). Из водных растворов алюминий переходит в организмы, где он концентрируется (в растениях—сотые доли процента, в животных— больше) и входит в богатые водой труднорастворимые силикаты магния. Эти формы нахождения алюминия неустойчивы в глубоких частях земной коры, в области метаморфизма, куда они попадают в течение геологического времени благодаря смещениям земной коры при горообразовании. В верхних областях метаморфизма образуются новые соединения—каолиновые алюмо-силикаты—из глин (напр. ортоклаз), хлориты (алюмо-силикаты Н и Mg, иногда Fe, особого строения) из гидратов окиси алюминия, темных слюд и поверхностных силикатов А1— Mg(?), окислы Al2Si05 (из глин). Все эти тела при дальнейшем увеличении t° и давления возвращаются в исходные телаг массивных пород (в гнейсах и магмах). Круговорот непрерывно идет в разных частях земной коры в течение всего геолог, времени: Окислы, каолин, алюмосиликаты Са, К, Na, шпинели Хлориты, каолин, алюмо-силикаты, окислы Водные растворы, организмы, глины, алюмосиликаты К и пр. Круговорот алюминия определяет и К. кремния, с к-рым он связан в первичных соединениях. Кремний является вторым элементом по распространенности. В земной коре больше четверти вещества состоит из кремния (25,7%, т. е. около 5х1018 т). Ничтожные количества кремния находятся в атмосфере; его больше в океане (0,0003%, т.е. около 4 х 1012 т). Организмы получают его из воды и концентрируют (кремния в них в десятки-сотни раз больше, чем в воде). Подобно А1 и Si уменьшается в глубоких частях коры. Для Si кроме первичных алюмо-силикатов К, Каи Са характерны в массивных породах силикаты Mg и Fe и ферри-силикаты Mg, Na, К, Н (например черные слюды). Часть Si02 выделяется Si02 (первичный кварц), Алюмо-силикаты К Na, Ca, каолиновые оиликаты Mg слюды (Mg, Fe И) Ц>) I — в свободном состоянии (кварц). В биосфере эти первичные соединения распадаются, давая водные силикаты и ферри-силикаты, в конце-концов опалы (Si02+nH20—коллоиды) и кварц (Si02). В разрушении силикатов и алюмо-силикатов резко сказывается деятельность организмов. Есть ряд очень распространенных кремневых организмов, заключающих неск. процентов Si на живой организм. Их остатки, измененные позднейшими процессами, дают самые большие скопления SiO в земной коре. Постоянно повторяющийся под влиянием геолог, смещений круговорот Si может быть выражен след. схемой, где указаны предельные члены: {Si02 вторичный, Водные растворы Si, Организмы. Глины каолиновые и т. д. Водные силикаты магния. Четвертый по распространенности элемент—железо. В земной коре железо составляет 4,7% по весу, а в массивных породах в среднем 5,0%. Его количество т. о. уменьшается к земной поверхности. В глубинных породах, напр. базальтах, оно доходит в среднем до 8,7%, во многих их разностях больше—до 40% и даже 65%. В биосфере вполне устойчивыми являются немногие соединения Fe; все другие переходят в них с течением времени. Таковы гидраты окиси железа, гл. обр. лимонит (бурый железняк) 2¥е203.ЗН.гО; повиди-мому это коллоиды типа 2Fe202(H0)2.H20. Часть «бурых железняков» состоит из хлоритов (водных ферри-силикатов закиси железа). Часть железа находится в растворах: в океанах до 0,00015%, в пресной воде меньше (стотысячные доли). Из воды железо жадно поглощается организмами. В организмах идет концентрация (десятые-сотые доли процента, иногда проценты). Самые огромные скопления железных руд создаются организмами (напр. руды Лотарингии, Керчи). Первичными соединениями являются ферри-силикаты, силикаты, шпинели (магнитный железняк); в меньшем количестве—сернистые соединения Fe: пирит (FeS2), пирротин (r.4.o6p.FeS) и т.п. Пирит образуется и В биосфере в особых условиях. Непрерывен круговорот, крайние члены к-рого следующие: / Гидраты окиси железа и водные ферри-силикаты, Водные растворы, Организмы. Силикаты (авгиты, оливины и т. п.), Ферри-силикаты (слюды и т. п.),                                  I—» ) Магнитный железняк (шпи- ' ^- s нели), Самородное железо (Fe,Ni), Сульфиды (пирит и т. д.) Подобно N не количеством массы, а быстротой превращений характеризуются круговороты углерода. Количество С в земной коре достигает десятых долей процента, порядка 0,5%. [В новых исчислениях Кларк и Вашингтон (Clarke, Washington) дают 0,087%. Это число вероятно преуменьшено.] Его количество быстро увеличивается к поверхности планеты и в биосфере исчисляется процентами (близко к 1%), в нек-рых местах, напр. местах скопления живых организмов, в почвах—даже порядка десятков процентов. Углерод составляет 0,008% атмосферы по весу. В океане С боль- ше 0,0035% по весу, большего порядка числа для пресных вод суши (до многих сотых долей процента). Углерод в водах находится гл. обр. в виде С02, в ионах СОз и в сложных органических комплексах, связанных с явлениями жизни. Углерод концентрируется в живых организмах (иногда свыше 20%, но в нек-рых морских—немногие сотые доли процента). Чрезвычайно характерно в круговороте С обилие газообразных его соединений и огромное, первостепенное значение биогенной миграции. Живые организмы непрерывно выделяют и поглощают С02. Ничтожная часть вещества, через них проходящего, выделяется в форме минералов—угли, битумы, металлические карбонаты. Но эти, едва заметные в годовом солнечном цикле тела собираются в геолог, времени в огромные скопления известняков, нефтей, каменных углей, графита, гумусов. В первичных своих формах С находится гл. обр. в виде газов [С02, СО, углеводородов (метан—СН4)]. Устойчив самородный углерод (графит). Другие соединения, напр. кальцит (СаС08), более редки и в общей схеме могут быть опущены. Принимая во внимание конечные продукты, мы имеем следующий круговорот: /СаС03 (известняки, частью MgCO, и т. д.), со, со с сн- Живое вещество, I Водные растворы, ганогенные углеродистые минералы, I Орга 1со2. Огромна роль в земной коре водорода, гл. обр. связанного с О (вода). Общее количество Н—около 1% по весу, а по количеству атомов—больше 17%. Вода охватывает пи весу в земной коре (до 20 км мощностью) главную массу водорода, и больше половины ее сосредоточено в океане. В атмосфере в среднем находится около 1% Н20, т. е. около 0,1% водорода; возможно, что за пределами стратосферы в разреженной. ничтожной по весу верхней части водород преобладает. В организмах Н является одним из господствующих элементов; его количество превышает 10% в водных организмах и колеблется около этого числа в сухопутных. На земной поверхности в биосфере характерны гидраты, например окиси железа, алюминия, и продукты распадения живого вещества. (О роли H2S см. ниже.) Первичными соединениями для него являются Н20, углеводороды (гл. обр. СН4) и самородный водород. В более глубоких частях земной коры в магмах последний должен преобладать благодаря разложению воды. При застывании магм в массивные породы часть Н (десятые доли процента по весу породы) входит в алюмо-силикаты. Характерно в круговороте преобладание газообразных форм и биогенной миграции. Крайние члены определяют след. круговорот: н8 .) / н2о, Н20 у —> I Живые тела и их продукты, СН4 / «— ) H*S, CH4; гидраты. H2S J         I Фосфор является характерным биогенным элементом. По весу он составляет больше 0,1% земной коры. В водах быстро захватывается живыми организмами. В морской воде его около 0,00005%. Того же порядка (меньше) в пресной. Является важ- /Водные растворы, ISOs, { Живое вещество, I Сульфаты (гл. обр. Са- VCaS04.' ной частью живого вещества (входит в состав белков и т. д.). Количество его по весу (на живой организм)—десятые доли процента (часто больше 0,5%). Круговорот определяется жизнью. Из огромного числа атомов фосфора, участвующих в метаболизме живущего организма, ничтожная часть уходит из жизненного цикла и отлагается в форме фосфоритов (морской процесс), переходящих в апатиты. Первичным основным соединением Р в массивных породах являются сложные фосфаты кальция—апатиты. Круговорот определяется крайними членами: \          i Живое вещество, Апатиты \ 7_~* { Водные растворы, J "* I Фосфориты и апатиты. С жизнью в значительной мере связана и с ера. Количество ее превышает 0,1%. (Кларк и Вашингтон дают 0,048%. Число это представляется преуменьшенным.) Сера находится в океане (около 0,09%) и в большинстве пресных и соленых вод суши; в пресной—в среднем тысячные доли процента. Является одним из основных элементов. живых веществ (во всех белках). Основным исходным телом является H2S (в атмосфере окисляющийся в S03); в массивных породах сера скопляется в виде металлических сульфидов (гл. обр. с Fe). Газообразный характер H2S, его окисление и биогенная миграция характеризуют круговорот: H2S S Сульфиды металлов B'eS2 .2Н20). Кальций является важнейшим из металлов в составе живого вещества. Общее количество в земной коре 3,4%, в воде океана в среднем 0,05%, в пресных водах доходит до нескольких тысячных долей процента, может быть до 0,01%. Жадно поглощается живыми организмами. В организмах в среднем доходит может быть до 1%, колеблется в пределах от сотых и тысячных долей процента до десятков процентов (собирается в плазме, в скелетных частях и т. п.). Огромное количество выделяется из жизненного цикла в виде СаС03 (кальцит, известняки) и (Са, Mg)C03 (доломиты)—гл. обр. в морях и океанах. Ежегодно так выпадает почти весь кальций, вносимый в океаны реками. Первичными соединениями кальция являются алюмо-силикаты (полевые шпаты), силикаты. Круговорот в предельных формах: )         ( СаС03, (Са, Mg)C03, Алюмо-силикаты I—>) CaS04.2H20, Силикаты              i <—| Живое вещество, J         \ Природные воды. Аналогичен предшествующему К. магния, имеющего огромное значение в организмах благодаря вхождению в хлорофил и связи с белками. Его количество в земной •коре около 2%,в океанах—0,14%,в наземных пресных водах—до нескольких тысячных долей процента, в живых организмах—десятые доли процента. В биосфере дает устойчивые водные силикаты. Основными соединениями являются силикаты, алюмо-силикаты (слюды). Может быть его количество увеличивается в глубинных породах (в базальтах больше 3,7% Mg). Круговорот в предельных членах: Алюмо-силикаты (слюды),           f ?^ZBeZ™Bo > Силикаты (мета- и орто-), ) "^ { &*Та?СО?7ло™ Шпинели                            | «- | (ми|'Ы) а)С°3 (Д0Л° Калий, излучающий /?- и тепловые лучи играет огромную роль в явлениях жизни, не входя повидимому в углеродистые соединения. Его количество в земной коре 2,4%; в океанической воде—0,04%; в пресных водах суши—до сотых и тысячных долей процента. Всегдаприсутствует в живом веществе обычно десятые доли процента—до 1 % (большие водоросли). В биосфере—гл. обр. в растворе и в живом веществе; значительная часть— в нестойких вторичных алюмо-силикатах. Первичными формами являются алюмо-силикаты группы слюд,полевых шпатов.В предельных членах определяется круговорот: Л        С Водные растворы, Алюмо-силикаты              [у) Живое вещество, (полевые шпаты, слюды) t <— \ Неустойчивые водные J        ^алюмо-силикаты. Ту же картину дают и все остальные циклические элементы. У всех важным и необходимым членом круговорота является жизнь. Особенно ярко это сказывается в господствующем элементе земной коры:—в кислороде. Его количество в земной коре больше 49,5%; в глубинных породах уменьшается (до 40%); думают, что он сходит на-нет в земном ядре. В океане его около 89%, меньше—в живом веществе (больше 70%). Часть 02 природных вод находится в активном, в связанном состоянии в ионах и в комплексах солей (до 0,1% воды). Основной функцией зеленых растений (хлоро-фила) является выделение свободного 02, образуемого в биосфере только жизнью. Роль его огромна; он вызывает бесчисленные химические реакции в биосфере. Его масса 1,2 — 2х1015 т. Часть его растворена в водах биосферы (характерный для них признак). Находится во всех круговоротах органогенных элементов. В главных предельных членах круговорот следующий: \          ( Свободный 02, Алюмо-силикаты, I —► I природные воды, Силикаты, шпинели j ч— ^ Живое вещество. В К. кислорода ярко видно, что с геохим. точки зрения жизнь является неразрывной частью механизма земной коры; при ее исчерпывании должна остановиться вся миграция Вещества ПЛанеТЫ.          В. Вернадский. Через,организм все время движутся частицы материи, поступающие в него из внешнего мира (напр. в виде пищи) и вновь удаляемые как конечные продукты обмена веществ. При этом те вещества, к-рые выделяются одними организмами как отбросы, усваиваются другими, служат для них источником питания. Т. о. отдельные элементы, входящие в состав веществ, образующих живые организмы, переходя из одного соединения в другое, движутся как бы по кругу, все время возвращаясь в свое исходное состояние. Указанный К., в. можно разбить на две ветви: одну нисходящую и другую восходящую. В нисходящей ветви богатые хим. энергией сложные органические вещества, находясь в одном организме или последовательно переходя от одного живого существа к другому, постепенно разлагаются, распадаются. При этом запас скрытой в них энергии постепенно убывает, он исполь- 78© зуется организмами для осуществления разнообразя. жизненных явлений—движения, повышения t° тела, роста и т. д. В конечном итоге этого процесса органические вещества полностью «минерализуются», превращаются в С02, воду, элементарный азот, азотную и серную к-ты и т. д. Эти вещества уже не могут быть использованы организмами .как источники энергии, но они могут служить материалом для построения новых органических веществ. Этот процесс и представляет собой вторую восходящую ветвь К. в.—Если в первой части круга происходило расходование хим. энергии органических соединений, то здесь, наоборот, происходит ее накопление. Для этого организмы должны получать энергию откуда-то извне. В громадном большинстве случаев источником этой энергии является солнечный свет, к-рый улавливается зелеными растениями (см. Ассимиляция). Дальнейший синтез более сложных органических веществ идет уже за счет хим. энергии образовавшихся орга-нич. соединений. Он может осуществляться не только в клетках зеленых растений, но и в теле животных и микроорганизмов. Каждая из указанных выше ветвей К. в. представляет собой весьма сложное явление, состоящее из ряда отдельных звеньев, отдельных хим. процессов. Эти процессы могут протекать совместно в одной клетке, но в ряде случаев они разделены таким образом, что только часть превращений может осуществляться в одном организме, тогда как дальнейший ход распада или синтеза происходит в ряде других живых существ. Так напр. углеводы, являющиеся основным источником энергии для организмов, разлагаются так сказать в два такта: прежде всего происходит распад их молекулы на более мелкие куски (брожение), причем выделяется лишь часть скрытой энергии, используемой организмом для своих целей. Получающиеся при описанном распаде вещества еще содержат в себе значительный запас этой энергии. Она выделяется только во втором стадии процесса при окислении этих веществ (дыхание). Клетки высших растений и животных способны осуществлять как первый, так и второй стадии процесса. Поэтому они разлагают углеводы до С02 и воды, полностью используя скрытую в них энергию. Напротив, низшие организмы в большинстве случаев могут осуществлять только тот или иной отдельный участок процесса разложения, используя лишь часть энергии органических веществ и выделяя во внешнюю среду продукты, к-рые дальше могут быть разложены или окислены другими микроорганизмами. Так напр. дрожжи, сбраживая сахар, разлагают его до С02 и спирта; последний используется бактериями уксуснокислого брожения, к-рые окисляют винный спирт в уксусную к-ту. Но эта к-та содержит в себе еще известный запас энергии, и поэтому она может служить источником питания для ряда плесневых грибков, к-рые сжигают ее до С02 и воды. Точно так же в том случае, когда тела погибших животных или растений подвергаются разложению микроорганизмами, этот процесс имеет ряд отдельных звеньев, к-рые после- довательно осуществляются различными видами микробов. В частности разложение клетчатки гниющих растений начинается с маслянокислого брожения, приводящего к образованию С02, масляной к-ты, водорода и метана. Последние три соединения еще весьма богаты энергией, и поэтому они служат «пищей» для ряда других микроорганизмов, к-рые окисляют их до воды и С02 и т.о. возвращают углерод клетчатки в К. в., превращая его в соединение, к-рое может быть усвоено зелеными растениями.—В некоторых случаях однако не происходит такого полного замыкания круга,и часть углерода хотя бы временно выходит из К. в. Это происходит тогда, когда второй (окислительный) стадий процесса распада не может быть (Существлен из-за недостатка кислорода, ^апр. в том случае, когда растительные остатки подвергаются сбраживанию под водой без доступа воздуха. При этом происходит их карбонизация, процесс, при к-ром кислород углеводов выделяется в виде С02, Н—в виде метана или других углеводородов, и получается остаток, богатый углеродом. Карбонизация лежит в основе торфообразовательных процессов, образования залежей каменного угля. Человек, сжигая каменный уголь и превращая его в С02, вновь возвращает углерод в К. в. А. Опарин- Лит.: Вернадский В.-, Очерки геохимии, .п., 1927; о н ж е, Биоефэра, Л., 1926; он н: е, Живое вещество, Л., 1930; Bnresch К., Kreis-lauf der Stoffe in der Natnr (Hndb. d. norm. u. path. Physiologie, hrsg. v. A. Bethe, G. Bergmann u. a., B. I, В., 1927, лит.); Clarke F., Data of geochemistry, Washington, 1924.

Большая медицинская энциклопедия. 1970.

Смотреть что такое "КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ" в других словарях:

  • КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — закономерный процесс многократного участия веществ (абиогенных и биогенных) в явлениях, протекающих в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том числе в тех их частях, которые входят в биосферу планеты. Вещество, вовлеченное в круговорот, не только …   Экологический словарь

  • КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорота воды, газов, химических элементов), которые не… …   Современная энциклопедия

  • Круговорот веществ — на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорота воды, газов, химических элементов), которые не… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — в природе, относительно повторяющиеся взаимосвязанные физические, химические и биологические процессы превращения и перемещения вещества в природе. До создания В. И. Вернадским биогеохимии и учения о биосфере в науке бытовало представление о… …   Биологический энциклопедический словарь

  • круговорот веществ — Многократно повторяющиеся процессы превращения и перемещения веществ в природе, имеющие разный масштаб и циклический характер …   Словарь по географии

  • круговорот веществ — на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее циклический характер. Общий круговорот веществ складывается из отдельных процессов (круговорот воды, газов, химических элементов), которые не… …   Энциклопедический словарь

  • круговорот веществ — medžiagų apytaka statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Cikliškas medžiagų (anglies, azoto, fosforo, vandens) kitimas. atitikmenys: angl. cycle of substances vok. Kreislauf, m rus. круговорот веществ, m …   Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

  • круговорот веществ — medžiagų apytaka Žemėje statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Nenutrūkstamas, cikliškai pasikartojantis reiškinys, kai tos pačios medžiagos pereina iš vieno būvio į kitą ir daug kartų dalyvauja Žemėje vykstančiuose procesuose.… …   Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas

  • Круговорот веществ —         на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения вещества в природе, имеющие более или менее выраженный циклический характер. Эти процессы имеют определённое поступательное движение, т. к. при так называемых циклических… …   Большая советская энциклопедия

  • КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ — на Земле, повторяющиеся процессы превращения и перемещения в ва в природе, имеющие более или менее циклич. характер. Общий К. в. складывается из отд. процессов (круговорот воды, газов, хим. элементов), к рые не являются полностью обратимыми, т. к …   Естествознание. Энциклопедический словарь

Книги

Другие книги по запросу «КРУГОВОРОТ ВЕЩЕСТВ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.