"Химия", Кузнецова Н.Е., Титова И.М., Гара Н.Н.
Фосфор перемещается между горными породами, почвой, водой и живыми организмами. Его соединения высвобождаются при выветривании пород, поглощаются растениями, переходят к животным с пищей и возвращаются в среду после разложения остатков. Часть фосфора оседает на дне водоёмов и надолго оказывается в осадочных породах. Поскольку значительной газовой стадии у этого круговорота нет, фосфор может перемещаться медленно и задерживаться в природных резервуарах.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Круговорот фосфора — перемещение фосфора между горными породами, почвой, водой и живыми организмами. Он показывает, откуда элемент поступает к растениям и как возвращается в природную среду. Это понятие помогает проследить длительные связи между неживой природой и организмами.
Фосфат-ионы — частицы, содержащие фосфор и доступные растениям в растворённом виде. Корни поглощают их из почвенного раствора, то есть из воды с растворёнными веществами в почве. Поэтому именно фосфат-ионы связывают запасы фосфора в неживой среде с питанием растений.
Апатиты — природные минералы, содержащие фосфаты. Их добывают как сырьё для получения фосфорных удобрений, которые пополняют запасы доступных соединений фосфора в почве. Знание об апатитах помогает понять, откуда промышленность получает фосфорсодержащее сырьё.
Фосфориты — осадочные горные породы, богатые соединениями фосфора. Они формируются в природных условиях и могут служить источником фосфатов. Это понятие важно для понимания того, как фосфор надолго оказывается связанным в породах.
Фосфор входит в состав минералов горных пород, поэтому его круговорот начинается не с воздуха, а с разрушения этих пород. Вода, перепады температуры и другие воздействия постепенно изменяют и разрушают их поверхность. В результате соединения фосфора высвобождаются и переходят в почву или водоёмы, где могут стать доступными организмам.
Растения поглощают фосфат-ионы корнями из почвенного раствора. Они не могут просто взять кусок породы и использовать его: фосфор сначала должен высвободиться и перейти в доступную форму. Животные получают элемент, поедая растения или других животных, поэтому фосфор перемещается по пищевым цепям вместе с пищей.
Организмы не удерживают фосфор навсегда: они выделяют продукты жизнедеятельности, а после смерти их остатки разлагаются. Разлагатели превращают органические вещества в более простые соединения, содержащие фосфор. Эти вещества возвращаются в почву или воду, откуда фосфор может снова попасть к растениям и продолжить движение по пищевой цепи.
Вода может унести часть фосфатов с почвы в реки, озёра и моря. Там соединения фосфора оседают вместе с частицами на дно и входят в состав донных отложений. Со временем из таких отложений могут образоваться осадочные породы, поэтому часть фосфора надолго перестаёт быть доступной организмам.
Породы способны подняться к поверхности, а затем снова подвергнуться выветриванию. Так фосфор из геологических запасов возвращается в почву и воду. В отличие от круговоротов с заметным переносом через атмосферу, у фосфора нет значительной газовой стадии: его перемещение в основном связано с породами, водой, почвой и организмами.
| Этап | Где находится фосфор | Процесс переноса | Куда поступает |
|---|---|---|---|
| Выветривание горных пород | В минералах пород | Разрушение и выветривание высвобождают фосфаты | В почву и воду |
| Поглощение растениями | В почвенном растворе | Корни поглощают фосфат-ионы | В растения |
| Переход по пищевым цепям | В организмах | Питание растениями или животными | В организм потребителя |
| Возвращение из организмов в среду | В остатках и продуктах жизнедеятельности | Выделение и разложение | В почву и воду |
| Смыв и осаждение в водоёмах | В почве и воде | Перенос водой и оседание частиц | В донные отложения |
| Образование осадочных пород и новое выветривание | В донных отложениях и породах | Образование пород, их поднятие и разрушение | Снова в почву и воду |
Читайте таблицу как последовательность возможных переходов: фосфор не обязательно проходит все этапы быстро или по одному пути. Например, он может вернуться из организма в почву, а может быть смыт в водоём. Последняя строка показывает, почему часть вещества надолго задерживается в породах.
Задача 1. Растение поглотило фосфат-ионы из почвы. Объясните, откуда фосфор мог попасть в почву и куда он может перейти дальше.
Ответ: фосфор мог попасть в почву при выветривании пород; затем он переходит в организм животного по пищевой цепи или возвращается в почву при разложении.
Задача 2. После отмирания растений часть их остатков разложилась, а часть была смыта в водоём. Укажите, как изменится путь фосфора в каждом случае.
Ответ: разложившаяся часть возвращает фосфор в почву и воду, а смытая переносится в водоём и может попасть в организмы или донные отложения.
Задача 3. В водоём поступило 12 кг фосфора в составе соединений. 5 кг включились в организмы, а 4 кг осели в донных отложениях. Сколько осталось в воде, если других поступлений и потерь нет?
Ответ: в воде осталось 3 кг фосфора.
Ошибка — считать, что фосфор широко переносится через атмосферу. Так думают, потому что многие вещества действительно перемещаются в газообразном состоянии, но для фосфора такая стадия незначительна. Проверка: назовите основные резервуары — породы, почву, воду и организмы, а не воздух.
Ошибка — утверждать, что растения получают фосфор прямо из горных пород. Причина в том, что выветривание и поглощение корнями часто воспринимают как один процесс, хотя между ними есть переход в почву или воду. Проверка: проследите путь по порядку — порода, доступные фосфаты в растворе, корни.
Ошибка — считать, что фосфор исчезает, когда попадает в водоём. Он может перейти в водные организмы или осесть в донных отложениях, поэтому смена места не означает исчезновения вещества. Проверка: уточните, куда именно переместился фосфор и в какой форме он может сохраниться.
Ошибка — представлять круговорот как быстрый и полностью замкнутый цикл. Её допускают, когда не учитывают образование осадочных пород, в которых фосфор может задерживаться надолго. Проверка: включите в схему осаждение на дне и последующее выветривание пород.
Для понимания темы нужны знания о составе живых организмов и роли растений в питании. Также пригодятся понятия почвы, горной породы и выветривания: они объясняют, откуда берутся доступные соединения фосфора.
Круговорот фосфора связан с темой круговоротов веществ в экосистемах и минерального питания растений. Он помогает понять, почему фосфорные удобрения содержат важные для растений соединения и как их применение меняет перемещение элемента.
Экологическая связь особенно заметна в водоёмах. Если в воду поступает слишком много фосфатов, например со смытыми удобрениями, рост водорослей может усилиться и состояние водной среды — нарушиться.
Почему растения не могут получать фосфор прямо из воздуха?
В воздухе нет значительного запаса доступных растениям соединений фосфора. Растения поглощают растворённые фосфат-ионы корнями из почвенной влаги, а в водной среде их могут усваивать водные растения.
Как фосфор из горных пород попадает в организм животного?
При выветривании породы фосфаты переходят в почву или воду. Их поглощают растения, а животное получает фосфор, поедая растение или другое животное.
Куда попадает фосфор после отмирания растений?
Разлагатели превращают остатки в вещества, из которых фосфор возвращается в почву и воду. Часть растительных остатков или содержащихся в них соединений может быть смыта в водоём.
Почему фосфор может надолго задерживаться в донных отложениях?
Фосфаты оседают на дне и включаются в донные отложения. Со временем из них могут образоваться осадочные породы, а возвращение фосфора в доступную среду потребует поднятия и выветривания этих пород.
Как деятельность человека влияет на круговорот фосфора?
Добывая фосфатное сырьё и применяя удобрения, люди ускоряют перенос фосфора из пород в почву и водоёмы. Смыв удобрений может привести к избытку фосфатов в воде и усиленному росту водорослей.
Круговорот фосфора в природе (Дополнительный материал к § 26—27)
