Що таке кругообіг речовин? Кругообіг речовин в екосистемі. Схема круговороту речовин у природі

З самого початку існування нашої планети постійно відбуваються різні процеси передачі енергії між живими організмами і навколишнім середовищем. Вона перетвориться, переходить в інші форми, зв`язується і знову розсіюється. Те ж саме можна сказати і про будь-якій речовині, що становить основу життя. Кожне з них проходить безліч інстанцій, зазнає багаторазові зміни і в підсумку повертається.

Ці процеси дають уявлення про те, що таке круговорот речовин у природі. Вони дозволяють простежити рух не тільки з`єднань, але і окремих елементів. Постараємося докладніше розібратися в даному питанні.

Загальне поняття про круговорот речовин

Що таке кругообіг речовин? Це циклічні переходи з однієї форми в іншу, що супроводжуються частковою втратою або розсіюванням, але мають постійний, стійкий характер. Тобто будь-яка речовина або елемент здійснює ряд переходів по щаблях, при цьому перетворюючись і змінюючись, але в підсумку все одно повертається в початкову форму.

Природно, що з плином часу можуть бути часткові втрати в кількості розглянутого з`єднання або елемента. Однак загальна схема постійна і зберігається вже багато тисячоліть.

Що таке кругообіг речовин, можна розглянути на прикладі. Найпростіший з них - це перетворення органічних речовин. Спочатку з них складаються всі багатоклітинні живі істоти. Після завершення їх життєвого циклу тіла їх розкладаються спеціальними організмами, і органічні сполуки перетворюються в неорганічні. Після ці сполуки поглинаються іншими істотами і всередині їх тіла знову відновлюються до органічної форми. Далі процес повторюється і циклічно триває весь час.

Схема круговороту речовин у природі дає зрозуміти, що ніщо не виникає нізвідки і не зникає в нікуди. У всього є свій початок, кінець і перехідні форми. Це основні правила життя. Їм же підпорядковується енергія. Розглянемо приклади перетворення, які відбуваються в екосистемах, живих істотах. А також розберемося, що таке круговорот речовин, заснований на одному певному елементі.

Жива речовина в природі

Найголовніше речовина біосфери - живе. Що це таке? Це кожен представник живої природи. Всі разом вони формують біомасу. Вона, природно, зазнає змін, є учасником всіх процесів, що відбуваються в навколишньому середовищі.

Кругообіг живої речовини можна проілюструвати прикладом наступного роду.

1. Перші створіння, які безпосередньо вловлюють енергію сонячного світла і перетворюють її в енергію хімічних зв`язків - це рослини, синьо-зелені бактерії. Відбувається це за рахунок пігменту хлорофілу в процесі фотосинтезу. Результат - синтез органічної речовини з неорганічних компонентів. Так сформувалося перше ланка серед живої речовини біосфери.
2. Далі йдуть тварини, які здатні безпосередньо харчуватися рослинами. А також всеїдні істоти, до яких відноситься і людина в тому числі. Вони споживають перша ланка і перетворять органічна речовина всередині себе в іншу форму - неорганіки.
3. Рослиноїдні істоти піддаються поїдання з боку м`ясоїдних тварин. Так речовини переходять вже в інші організми.
4. Далі йдуть ті організми, які здатні харчуватися м`ясоїдними формами. Вищі хижаки. Вони - заключне ланка циркуляції органіки. Після їх відмирання в хід вступають наступні організми.
5. Детритофаги - мікроорганізми, грибки, найпростіші, які розкладають мертві останки живих істот і переводять всі речовини в неорганічну форму.
6. Ці сполуки (вуглекислий газ, вода, мінеральні солі) використовуються знову рослинами в процесі створення органічних сполук.

Таким чином, наведена схема кругообігу речовин у природі відображає перетворення живою складовою біосфери. Все починається з рослин і закінчується ними ж. Повний циклічний процес, який має масу відгалужень і складних завитків.

Кругообіг речовин в екосистемі

Будь-яка екосистема - це ціле співтовариство різних організмів, об`єднаних між собою складними взаєминами в харчовому плані, а також знаходяться під впливом східних умов навколишнього середовища.

Кругообіг речовин в екосистемі підпорядковується певним екологічним законам. Так, обов`язково суворе супідрядність по ланцюгах харчування. Обмін енергією, речовинами, циркуляція багатьох елементів - все це відбувається між особинами всередині даної екологічної групи.

При цьому всі вони діляться на кілька груп:

• продуценти;
• консументи першого порядку;
• консументи другого порядку;
• консументи третього порядку;
• всеїдні організми;
• редуценти або детритофаги.

Схема круговороту речовин може виглядати приблизно так:

• рослина (продуцент) дає органічна речовина;
• рослиноїдна тварина (консумент першого порядку) перетворює його в неорганічне та іншу органіку;
• м`ясоїдна тварина (консумент другого порядку) перетворює в іншу органіку;
• вищий хижак (консумент третього порядку) знову частково розсіює її у вигляді тепла, а частково концентрує у формі внутрішніх органічних речовин;
• мікроорганізми, наприклад бактерії, грибки та інші (редуценти або детритофаги), розкладають мертві останки тварин і формують масу неорганічних сполук;
• рослини поглинають неорганіки і знову створюють в процесі фотосинтезу ряд важливих органічних сполук, тобто продукують.

Речовини екосистеми

Очевидно, що в одній екосистемі в тісній взаємодії знаходиться два основних типи речовини: органічні та неорганічні. З органіки це:

• білки;
• жири;
• вуглеводи.

Неорганічні сполуки наступні:

• вода;
• вуглекислий газ;
• мінеральні солі;
• ряд важливих макроелементів.

Дуже важливою умовою для нормального функціонування будь-якої екосистеми є постійний приплив сонячної енергії. Адже рослини можуть здійснювати фотосинтез лише за цієї умови. Крім того, енергія, яка полягає в хімічних зв`язках сполук, розсіюється у вигляді тепла в досить великих кількостях. Тому речовини не можуть циркулювати в незмінному стані без втрат.

Схема круговороту речовин на лузі

Луг - це особливе природне співтовариство. Адже він має деякі відмінності від усіх інших, наприклад від лісового. У чому полягають ці відмінності?

1. На лузі переважає тільки трав`яна рослинність, що складається з багаторічних і однорічних невисоких трав. При цьому вони між собою відрізняються. Більш світлолюбні володіють високим зростом, а ті, що можуть жити в тіні, низьким.
2. У межах даного співтовариства немає великих представників тваринного світу. Це пов`язано з тим, що їм просто ніде буде ховатися, адже дерев немає.
3. Періодично під час сильних дощів весь простір луки заливається водою. Звідси й інша їх назва - заливні або наливні. У таких умовах можуть існувати далеко не всі живі істоти.

Якщо ж говорити про подібності лугового та лісового, наприклад, спільноти, то слід виділити головну рису: на обох територіях мешкають представники рослин, комах, гризунів, птахів, плазунів, земноводних і ссавців.

Схема круговороту речовин на лузі може мати наступний вигляд:

• мінеральні речовини і вода, які споживає безпосередньо із землі рослина;
• комахи, які запилюють квітки і дозволяють їм розмножуватися, при цьому харчуючись нектаром, тобто виробленим рослиною органічною речовиною;
• птахи та ссавці, що поїдають комах і рослини, тобто вживають органічна речовина;
• мікроорганізми, які розкладають мертві залишки рослин і тварин і вивільняють неорганічні речовини (мінеральні солі, воду, вуглекислий газ).

Приклад лугового круговороту

Важливе значення мають усі ланки, позначені в прикладі. Кругообіг речовин на лузі - необхідна умова для існування даного співтовариства. Грунт здатна збагачуватися корисними речовинами та елементами тільки завдяки діяльності її мешканців - мікроорганізмів-детритофагов, черв`яків, мокриць та інших істот. Без цієї умови рослинам буде бракувати неорганіки для фотосинтезу і зростання, а значить, буде в дефіциті і органічна речовина, яке вони виробляють. Таке, як крохмаль, целюлоза, білок та інші. Це призведе до скорочення чисельності тварин і птахів, а значить, і органічної речовини в цілому. Постраждають в підсумку і детритофаги, так цикл порушиться.

Кругообіг речовин на лузі можна проілюструвати і більш конкретним прикладом. Спробуємо скласти таку схему.

• Мінеральні солі, вода, вуглекислий газ, кисень споживає ромашка аптечна.
• Бджола медоносна запилює позначене рослина і поїдає його пилок, тобто вуглеводи і білки.
• Пчелоед і осоїд скльовують бджолу медоносну і споживають органічну речовину її тіла (хітин, білок, вуглеводи).
• Лугова полівка та інші дрібні гризуни і більші види поїдають органічну складову рослин і комах.
• Боривітер (птах) поїдає гризунів і споживає поживні речовини.
• Після смерті всі тварини і комахи потрапляють на землю, де їх тіло піддається розкладанню на складові з`єднання діяльністю мікроорганізмів, черв`яків, мокриць та інших детритофагов.
• У результаті грунт знову насичується неорганічними солями, водою та іншими сполуками, які поглинають коріння рослин.

Ланцюги та мережі живлення

Кругообіг речовин і енергії, як вже стало зрозуміло, що тісно пов`язаний з таким екологічним поняттям, як ланцюг або мережу живлення. Адже будь-яка речовина - це матеріал, продукт, який служить будівельним матеріалом для формування структурних частин клітин, тканин і органів.

Кожна ланцюг живлення невідворотно тягне за собою і циклічні перетворення речовин. А будь-які процеси синтезу і розпаду вимагають витрати або вивільнення енергії. Отже, вона також втягується в єдиний круговорот у природі.

Чому існують поняття "ланцюг" і "мережа харчування"? Вся справа в тому, що взаємини між організмами в межах однієї екологічної групи часто набагато складніше, ніж просто звичайна рядова ланцюг. Адже один і той же представник тваринного світу може бути і травоїдним, і хижаком. Існують всеїдні організми. Крім того, для багатьох створюється конкурентне середовище за видобуток і прожиток, що також накладає свій відбиток на загальний план взаємовідносин всередині біогеоценозу.

Ось у цих випадках ланцюга тісно переплітаються між собою і формуються так звані мережі живлення. Особливо добре це помітно в багатонаселених мешканцями місцях: лісових, озерних спільнотах, тропічних лісах і інших.

Всі ланцюга живлення можна умовно розділити на два види:

• виїданням, або пасовищні;
• розкладання, або детрітние.

Основна відмінність між ними в тому, що в першому випадку все починається з живого організму - рослини. У другому ж - з мертвих залишків, екскрементів і інших відкладень, які переробляються мікроорганізмами, хробаками і так далі.

Зміни енергії

Енергія, як і речовини, зазнає ряд змін в ході процесів в екосистемах. Вся вона ділиться на два основних види:

• сонячного світла;
• хімічних зв`язків.

У ході побудови ланцюгів живлення енергія якраз і переходить з однієї форми в іншу. При цьому відбуваються часткові її втрати. Адже вона витрачається на життєві процеси кожної істоти, розсіюється у вигляді тепла. Саме тому важливо, щоб сонячна енергія як першоджерело постійно поповнювала запаси будь-якої спільноти.

Безпосередньо у формі світла від Сонця її можуть споживати тільки такі організми, як:

• рослини;
• бактерії;
• фотосинтезуючі одноклітинні.

Після них вся енергія переходить у наступну форму - хімічні зв`язки з`єднань. У даній формі її споживають гетеротрофні представники біосфери.

Кругообіг води

Ми вже позначили, що найважливіший і історично сформований життєвий процес - це кругообіг речовин у природі. Вода є тим неорганічною сполукою, значення якого особливо важливо і масштабно. Тому те, як відбувається її циркуляція, розглянемо в загальних рисах.

1. Величезна кількість води зосереджена на поверхні нашої планети у водоймах різного роду. Це моря й океани, болота, річки, озера, струмки, штучні споруди. З їх поверхні відбувається постійне випаровування вологи, тобто вода у вигляді пари переходить в шари атмосфери.
2. Грунт, як її зовнішня, так і внутрішня частина, також містить багато вологи. Це підземні або грунтові води. З поверхні пар надходить в атмосферу, з внутрішніх шарів стікає в водойми, а звідти випаровується.
3. Конденсуючись в атмосфері, вода поступово досягає максимуму і починає повертатися на землю у вигляді опадів. Взимку це сніг, влітку - дощ.
4. Рослини беруть активну участь у поглинанні і транспірації води, так як проносять через себе величезну її кількість.

Таким чином, кругообіг води і кругообіг речовин у природі забезпечують нормальний стан будь-якої екосистеми, а значить, і організмів.

Вивчення кругообігу речовин у початковій школі

Щоб діти мали уявлення про те, які циклічні зміни відбуваються в природі, розповідати їм про це слід ще з початкових ступенів навчання. Хлопці повинні мати знання про те, що таке круговорот речовин. 3 клас - цілком відповідний для цього час. У цей період діти досить дорослі, щоб повністю усвідомити і засвоїти інформацію подібного роду.

У багатьох освітніх програмах по навколишнього світу представлена хороша схема "Кругообіг речовин. 3 клас". Вона відображає основні типи перетворень води, речовини, харчові ланцюги, які характерні для кожної екосистеми.

Орієнтовна схема кругообігу речовин для молодших школярів може мати вигляд: вода і мінеральні речовини в рослинах - органічна речовина в тварин - вода і мінеральні солі після відмирання рослин і тварин.

Кожен етап слід пояснити прикладами і докладним описом для формування чіткого уявлення про що відбуваються природних процесах.