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जीवमंडल में जीवित जीवों की भूमिका। जीवमंडल में जीवित पदार्थ की भूमिका जीवमंडल के सिद्धांत में मुख्य ध्यान

प्रश्न 1. जीवमंडल पर जीवों का क्या प्रभाव पड़ता है?
जीवित प्राणी प्रकृति में पदार्थों के स्थानांतरण और संचलन में योगदान करते हैं। प्रकाश संश्लेषण की गतिविधि के लिए धन्यवाद, वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा कम हो गई, ऑक्सीजन दिखाई दी और एक सुरक्षात्मक ओजोन परत बन गई। जीवित जीवों की गतिविधि मिट्टी की संरचना और संरचना को निर्धारित करती है (डीकंपोजर द्वारा जैविक अवशेषों का प्रसंस्करण), इसे क्षरण से बचाता है। काफी हद तक, जानवर और पौधे भी जलमंडल (विशेष रूप से छोटे जल निकायों में) में विभिन्न पदार्थों की सामग्री का निर्धारण करते हैं। कुछ जीव कुछ रासायनिक तत्वों - सिलिकॉन, कैल्शियम, आयोडीन, सल्फर, आदि को चुनिंदा रूप से अवशोषित और संचित करने में सक्षम होते हैं। जीवित प्राणियों की गतिविधि का परिणाम चूना पत्थर, लोहा और मैंगनीज अयस्क, तेल, कोयला, गैस के भंडार हैं।

प्रश्न 2. प्रकृति में जल चक्र के बारे में बताएं।
सौर ऊर्जा के प्रभाव में, पानी जलाशयों की सतह से वाष्पित हो जाता है और लंबी दूरी तक वायु धाराओं द्वारा पहुँचाया जाता है। वर्षा के रूप में भूमि की सतह पर गिरने से यह चट्टानों के विनाश में योगदान देता है और उनके घटक खनिजों को पौधों, सूक्ष्मजीवों और जानवरों को उपलब्ध कराता है। यह मिट्टी की ऊपरी परत को मिटा देता है और उसमें घुले पदार्थों के साथ निकल जाता है। रासायनिक यौगिकऔर कार्बनिक और अकार्बनिक कणों को समुद्रों और महासागरों में निलंबित कर दिया। पृथ्वी पर जीवन को बनाए रखने में महासागर और भूमि के बीच पानी का संचलन सबसे महत्वपूर्ण कड़ी है।
पौधे जल चक्र में दो तरह से भाग लेते हैं: वे इसे मिट्टी से निकालते हैं और इसे वायुमंडल में वाष्पित कर देते हैं; प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों की कोशिकाओं में पानी का हिस्सा टूट जाता है। इस मामले में, हाइड्रोजन कार्बनिक यौगिकों के रूप में तय हो जाती है, और ऑक्सीजन वातावरण में प्रवेश करती है।
जानवर शरीर में आसमाटिक और नमक संतुलन बनाए रखने के लिए पानी का सेवन करते हैं और इसे बाहर निकालते हैं बाहरी वातावरणचयापचय उत्पादों के साथ।

प्रश्न 3. कौन-से जीव वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित करते हैं?
वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा अवशोषित किया जाता है, जो इसे आत्मसात करते हैं और इसे कार्बनिक यौगिकों (मुख्य रूप से ग्लूकोज) के रूप में संग्रहीत करते हैं। वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा अवशोषित किया जाता है, जो इसे आत्मसात करते हैं और इसे कार्बनिक यौगिकों (मुख्य रूप से ग्लूकोज) के रूप में संग्रहीत करते हैं। इसके अलावा, वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड का हिस्सा समुद्र और महासागरों के पानी में घुल जाता है, और फिर कार्बोनिक एसिड आयनों के रूप में जानवरों द्वारा कब्जा कर लिया जा सकता है - मोलस्क, कोरल, स्पंज, जो गोले और कंकाल बनाने के लिए कार्बोनेट का उपयोग करते हैं। उनकी गतिविधि का परिणाम तलछटी चट्टानों (चूना पत्थर, चाक, आदि) का निर्माण हो सकता है।

प्रश्न 4. स्थिर कार्बन को वायुमंडल में लौटाने की विधि का वर्णन कीजिए।
कार्बन प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में अपने स्थिरीकरण के परिणामस्वरूप जीवमंडल में प्रवेश करता है। पौधों द्वारा प्रति वर्ष बाध्य कार्बन की मात्रा 46 बिलियन टन आंकी गई है। इसका एक हिस्सा जानवरों के शरीर में प्रवेश करता है और श्वसन के रूप में जारी किया जाता है। CO2 की, जो फिर से वायुमंडल में प्रवेश करती है। इसके अलावा, वायुमंडल में कार्बन भंडार ज्वालामुखीय गतिविधि और जीवाश्म ईंधन के मानव दहन से भर जाता है। यद्यपि वायुमंडल में प्रवेश करने वाले अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड को समुद्र द्वारा अवशोषित किया जाता है और कार्बोनेट के रूप में जमा किया जाता है, हवा में CO2 धीरे-धीरे लेकिन लगातार बढ़ रही है।

प्रश्न 5. जीवों की गतिविधियों के अतिरिक्त कौन से कारक हमारे ग्रह की स्थिति को प्रभावित करते हैं?
जीवित जीवों की गतिविधि के अलावा, अजैविक कारक हमारे ग्रह की स्थिति को प्रभावित करते हैं: लिथोस्फेरिक प्लेटों की गति, ज्वालामुखीय गतिविधि, नदियाँ और समुद्र की लहरें, जलवायु संबंधी घटनाएँ, सूखा, बाढ़ और अन्य प्राकृतिक प्रक्रियाएँ। उनमें से कुछ बहुत धीमी गति से कार्य करते हैं; अन्य बड़ी संख्या में पारिस्थितिक तंत्र की स्थिति को लगभग तुरंत बदलने में सक्षम हैं (बड़े पैमाने पर ज्वालामुखी विस्फोट; सूनामी के साथ एक मजबूत भूकंप; जंगल की आग; एक बड़े उल्कापिंड का गिरना)।

प्रश्न 6. विज्ञान में सबसे पहले "नोस्फीयर" शब्द का परिचय किसने दिया?
नोस्फीयर (ग्रीक शब्द - दिमाग से) एक अवधारणा है जो प्रकृति और मनुष्य के बीच बातचीत के क्षेत्र को दर्शाती है; यह जीवमंडल की एक विकासवादी नई स्थिति है, जिसमें मनुष्य की तर्कसंगत गतिविधि उसके विकास में निर्णायक कारक बन जाती है। "नोस्फीयर" शब्द पहली बार 1927 में फ्रांसीसी वैज्ञानिकों एडौर्ड लेरॉय (1870-1954) और पियरे टेइलहार्ड डी चारडिन (1881-1955) द्वारा विज्ञान में पेश किया गया था।

विषय पर सार:

परिचय

जैविक चक्र एक निरंतर प्रकृति की घटना है, चक्रीय, नियमित, लेकिन समय और स्थान में समान नहीं है, पदार्थों, ऊर्जा और जानकारी का पुनर्वितरण संगठन के विभिन्न पदानुक्रमित स्तरों के पारिस्थितिक तंत्र के भीतर - बायोगेकेनोसिस से जीवमंडल तक। संपूर्ण जीवमंडल के पैमाने पर पदार्थों के संचलन को एक बड़ा वृत्त कहा जाता है, और एक विशिष्ट बायोगेकेनोसिस के भीतर - जैविक विनिमय का एक छोटा वृत्त।

शिक्षाविद वी.आई. वर्नाडस्की पृथ्वी के गोले के बुनियादी भौतिक और रासायनिक गुणों के निर्माण और रखरखाव में जीवित जीवों की सबसे महत्वपूर्ण भूमिका के बारे में थीसिस को पोस्ट करने वाले पहले व्यक्ति थे। उनकी अवधारणा में, जीवमंडल को न केवल जीवन के कब्जे वाले स्थान के रूप में माना जाता है, बल्कि एक अभिन्न कार्यात्मक प्रणाली के रूप में माना जाता है, जिसके स्तर पर भूवैज्ञानिक और जैविक प्रक्रियाओं के अविभाज्य संबंध का एहसास होता है। इस संबंध को सुनिश्चित करने वाले जीवन के मुख्य गुण जीवित जीवों की उच्च रासायनिक गतिविधि, उनकी गतिशीलता और आत्म-पुनरुत्पादन और विकसित होने की क्षमता हैं। ग्रहों की घटना के रूप में जीवन को बनाए रखने में, इसके रूपों की विविधता, जो उपभोग किए गए पदार्थों और पर्यावरण में जारी अपशिष्ट उत्पादों के सेट में भिन्न होती है, का सर्वोपरि महत्व है। जैविक विविधता पृथ्वी के जीवमंडल में पदार्थ और ऊर्जा के स्थिर जैव-भू-रासायनिक चक्रों के निर्माण का आधार है।

छोटे संचलन में जीवित जीवों की भूमिका के बारे में ऐसे वैज्ञानिकों, शिक्षकों द्वारा निकोलाइकिन एन.आई., शिलोव आई.ए., मेलेखोवा ओ.पी. और आदि।

1. जैविक चक्र में जीवों की भूमिका

जीवन की एक विशिष्ट संपत्ति पर्यावरण के साथ पदार्थों का आदान-प्रदान है। किसी भी जीव को अपने शरीर के निर्माण के लिए ऊर्जा और सामग्री के स्रोत के रूप में बाहरी वातावरण से कुछ पदार्थ प्राप्त करने चाहिए। मेटाबोलिक उत्पाद जो अब आगे उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं, सामने लाए गए हैं। इस प्रकार, प्रत्येक जीव या समान जीवों का एक समूह अपनी जीवन गतिविधि के दौरान अपने आवास की स्थितियों को खराब कर देता है। रिवर्स प्रक्रिया की संभावना - रहने की स्थिति को बनाए रखना या यहां तक कि उन्हें सुधारना - इस तथ्य से निर्धारित होता है कि जीवमंडल विभिन्न जीवों द्वारा विभिन्न प्रकार के चयापचय के साथ निवास करता है।

अपने सरलतम रूप में, गुणात्मक जीवन रूपों का एक सेट उत्पादकों, उपभोक्ताओं और अपघटकों द्वारा दर्शाया जाता है, जिनकी संयुक्त गतिविधि पर्यावरण से कुछ पदार्थों की निकासी सुनिश्चित करती है, ट्रॉफिक श्रृंखलाओं के विभिन्न स्तरों पर उनका परिवर्तन और उपलब्ध घटकों के लिए कार्बनिक पदार्थों का खनिजकरण चक्र में अगले समावेश के लिए (जैविक चक्र की श्रृंखलाओं के साथ पलायन करने वाले मूल तत्व - कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, पोटेशियम, फास्फोरस, सल्फर, आदि)।

निर्माता जीवित जीव हैं जो संश्लेषण करने में सक्षम हैं कार्बनिक पदार्थबाहरी ऊर्जा स्रोतों का उपयोग कर अकार्बनिक घटकों से। (ध्यान दें कि बाहर से ऊर्जा प्राप्त करना सभी जीवों के जीवन के लिए एक सामान्य स्थिति है; ऊर्जा के संदर्भ में, सभी जैविक प्रणालियां खुली हैं) उन्हें ऑटोट्रॉफ़ भी कहा जाता है, क्योंकि वे स्वयं कार्बनिक पदार्थों की आपूर्ति करते हैं। प्राकृतिक समुदायों में, निर्माता इन जीवों के ऊतकों में संचित कार्बनिक पदार्थों के उत्पादकों का कार्य करते हैं। कार्बनिक पदार्थ जीवन प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में भी कार्य करता है; बाहरी ऊर्जा का उपयोग केवल प्राथमिक संश्लेषण के लिए किया जाता है।

कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए ऊर्जा स्रोत की प्रकृति के अनुसार सभी उत्पादकों को फोटोऑटोट्रॉफ़्स और केमोआटोट्रॉफ़्स में विभाजित किया गया है। पूर्व 380-710 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ स्पेक्ट्रम के हिस्से में संश्लेषण के लिए सौर विकिरण की ऊर्जा का उपयोग करते हैं। ये मुख्य रूप से हरे पौधे हैं, लेकिन जैविक दुनिया के कुछ अन्य राज्यों के प्रतिनिधि भी प्रकाश संश्लेषण में सक्षम हैं। उनमें से, सायनोबैक्टीरिया (नीला-हरा "शैवाल"), जो, जाहिरा तौर पर, पृथ्वी पर जीवन के विकास में पहले प्रकाश संश्लेषण थे, का विशेष महत्व है। कई जीवाणु प्रकाश संश्लेषण में भी सक्षम होते हैं, हालांकि, वे एक विशेष वर्णक - बैक्टीरियोक्लोरिन - का उपयोग करते हैं और प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन का उत्सर्जन नहीं करते हैं। प्रकाश संश्लेषण के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य प्रारंभिक सामग्री कार्बन डाइऑक्साइड और पानी (कार्बोहाइड्रेट के संश्लेषण के लिए आधार), साथ ही नाइट्रोजन, फास्फोरस, पोटेशियम और खनिज पोषण के अन्य तत्व हैं।

प्रकाश संश्लेषण पर आधारित कार्बनिक पदार्थों का निर्माण करके, फोटोऑटोट्रॉफ़्स इस प्रकार उपयोग की गई सौर ऊर्जा को बांधते हैं, जैसे कि इसे संग्रहीत करते हैं। रासायनिक बंधों के बाद के विनाश से ऐसी "संग्रहीत" ऊर्जा निकलती है। यह न केवल जीवाश्म ईंधन के उपयोग पर लागू होता है; पौधों के ऊतकों में "संग्रहीत" ऊर्जा को ट्रॉफिक श्रृंखलाओं के साथ भोजन के रूप में स्थानांतरित किया जाता है और पदार्थों के बायोजेनिक चक्र के साथ ऊर्जा प्रवाह के आधार के रूप में कार्य करता है।

कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण की प्रक्रियाओं में केमोआटोट्रॉफ़्स रासायनिक बंधों की ऊर्जा का उपयोग करते हैं। इस समूह में केवल प्रोकैरियोट्स शामिल हैं: बैक्टीरिया, आर्कबैक्टीरिया और आंशिक रूप से नीला-हरा। खनिज पदार्थों के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में रासायनिक ऊर्जा मुक्त होती है। एक्सोथर्मिक ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं का उपयोग नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया (नाइट्राइट्स के लिए अमोनिया और फिर नाइट्रेट्स के लिए ऑक्सीकरण), आयरन बैक्टीरिया (ऑक्साइड के लिए फेरस आयरन का ऑक्सीकरण), सल्फर बैक्टीरिया (हाइड्रोजन सल्फाइड से सल्फेट्स) द्वारा किया जाता है। मीथेन, सीओ और कुछ अन्य पदार्थों का ऑक्सीकरण के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में भी उपयोग किया जाता है।

ऑटोट्रॉफ़िक उत्पादकों के सभी प्रकार के विशिष्ट रूपों के साथ, उनका सामान्य बायोस्फेरिक कार्य एक है और इसमें शरीर के ऊतकों की संरचना में निर्जीव प्रकृति के तत्वों को शामिल करना और इस प्रकार सामान्य जैविक चक्र शामिल है। ऑटोट्रॉफ़िक उत्पादकों का कुल द्रव्यमान जीवमंडल में सभी जीवित जीवों के द्रव्यमान का 95% से अधिक है।

उपभोक्ता। जीवित प्राणी जो अकार्बनिक पदार्थों के उपयोग के आधार पर अपने शरीर का निर्माण करने में सक्षम नहीं हैं, भोजन के हिस्से के रूप में बाहर से कार्बनिक पदार्थों के सेवन की आवश्यकता होती है, वे हेटरोट्रॉफ़िक जीवों के समूह से संबंधित होते हैं जो फोटो द्वारा संश्लेषित उत्पादों से दूर रहते हैं- या रसायन विज्ञान। बाहरी वातावरण से किसी न किसी तरह से निकाले गए भोजन का उपयोग हेटरोट्रॉफ़्स द्वारा अपने स्वयं के शरीर के निर्माण और जीवन के विभिन्न रूपों के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में किया जाता है। इस प्रकार, हेटरोट्रॉफ़्स ऑटोट्रॉफ़्स द्वारा संग्रहीत ऊर्जा का उपयोग उनके द्वारा संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों के रूप में करते हैं। चक्र के दौरान पदार्थों के प्रवाह में, वे ऑटोट्रॉफ़िक जीवों (पहले क्रम के उपभोक्ता) या अन्य हेटरोट्रॉफ़्स के साथ जुड़े हुए उपभोक्ताओं के स्तर पर कब्जा कर लेते हैं, जिन्हें वे (दूसरे क्रम के उपभोक्ता) खिलाते हैं।

पदार्थों के संचलन में उपभोक्ताओं का सामान्य महत्व अजीब और अस्पष्ट है। वे संचलन की सीधी प्रक्रिया में आवश्यक नहीं हैं: नमी और खनिज लवण की उपस्थिति में हरे पौधों और मिट्टी के सूक्ष्मजीवों से बने कृत्रिम बंद मॉडल सिस्टम अनिश्चित काल तक मौजूद रह सकते हैं। कब काप्रकाश संश्लेषण के कारण, पौधों के अवशेषों का विनाश और एक नए चक्र में मुक्त तत्वों की भागीदारी। लेकिन यह स्थिर प्रयोगशाला परिस्थितियों में ही संभव है। प्राकृतिक वातावरण में ऐसी सरल प्रणालियों के कई कारणों से मरने की संभावना बढ़ जाती है। चक्र की स्थिरता के "गारंटर" सबसे पहले उपभोक्ता हैं।

अपने स्वयं के चयापचय की प्रक्रिया में, हेटरोट्रॉफ़ भोजन की संरचना में प्राप्त कार्बनिक पदार्थों को विघटित करते हैं और इस आधार पर अपने स्वयं के शरीर के पदार्थों का निर्माण करते हैं। उपभोक्ता जीवों में मुख्य रूप से ऑटोट्रॉफ़्स द्वारा उत्पादित पदार्थों के परिवर्तन से जीवित पदार्थ की विविधता में वृद्धि होती है। बाहरी और आंतरिक गड़बड़ी की पृष्ठभूमि के खिलाफ किसी भी साइबरनेटिक प्रणाली की स्थिरता के लिए विविधता एक आवश्यक शर्त है। जीवित प्रणालियाँ - जीव से जीवमंडल तक - साइबरनेटिक सिद्धांत के अनुसार काम करती हैं। प्रतिक्रिया.

जानवर, जो उपभोक्ता जीवों का बड़ा हिस्सा बनाते हैं, उन्हें गतिशीलता, अंतरिक्ष में सक्रिय रूप से स्थानांतरित करने की क्षमता की विशेषता है। इसके द्वारा, वे जीवित पदार्थ के प्रवासन में प्रभावी रूप से भाग लेते हैं, ग्रह की सतह पर इसका फैलाव, जो एक ओर, जीवन के स्थानिक निपटान को उत्तेजित करता है, और दूसरी ओर, "गारंटी तंत्र" के रूप में कार्य करता है। ”विभिन्न कारणों से किसी भी स्थान पर जीवन के विनाश की स्थिति में।

इस तरह की "स्थानिक गारंटी" का एक उदाहरण प्रसिद्ध तबाही है। क्राकाटोआ: 1883 में ज्वालामुखी विस्फोट के परिणामस्वरूप, द्वीप पर जीवन पूरी तरह से नष्ट हो गया था, लेकिन यह केवल 50 वर्षों के भीतर ठीक हो गया - लगभग 1200 प्रजातियां दर्ज की गईं। निपटान मुख्य रूप से जावा, सुमात्रा और पड़ोसी द्वीपों की कीमत पर आगे बढ़ा, जो विस्फोट से प्रभावित नहीं थे, जहां से, अलग-अलग तरीकों से, पौधों और जानवरों ने राख और जमे हुए लावा प्रवाह से ढके द्वीप को फिर से भर दिया। उसी समय, साइनोबैक्टीरिया की फिल्में पहले (3 साल बाद) ज्वालामुखी टफ और राख पर दिखाई दीं। द्वीप पर सतत समुदायों की स्थापना की प्रक्रिया जारी है; वन वंश अभी भी उत्तराधिकार के प्रारंभिक चरण में हैं और संरचना में बहुत सरल हैं।

अंत में, उपभोक्ताओं की भूमिका, मुख्य रूप से जानवरों की, पदार्थ की तीव्रता के नियामकों के रूप में अत्यंत महत्वपूर्ण है और ट्रॉफिक श्रृंखलाओं के साथ ऊर्जा प्रवाहित होती है। बायोमास को सक्रिय रूप से ऑटोरेगुलेट करने की क्षमता और पारिस्थितिक तंत्र और आबादी के स्तर पर इसके परिवर्तन की दर ख़ास तरह केअंततः वैश्विक चक्र प्रणालियों में कार्बनिक पदार्थों के निर्माण और विनाश की दरों के बीच पत्राचार बनाए रखने के रूप में महसूस किया जाता है। इस तरह की नियामक प्रणाली में न केवल उपभोक्ता भाग लेते हैं, बल्कि बाद वाले (विशेष रूप से जानवर) आसन्न ट्राफिक स्तरों के बायोमास संतुलन में किसी भी गड़बड़ी के लिए सबसे सक्रिय और तीव्र प्रतिक्रिया से प्रतिष्ठित होते हैं।

सिद्धांत रूप में, इस प्रणाली को बनाने वाले जीवों की पारिस्थितिक श्रेणियों की पूरकता के आधार पर, बायोजेनिक चक्र में पदार्थ के प्रवाह को विनियमित करने की प्रणाली, अपशिष्ट-मुक्त उत्पादन के सिद्धांत पर काम करती है। हालाँकि, आदर्श रूप से, इस सिद्धांत को अंतःक्रियात्मक प्रक्रियाओं की बड़ी जटिलता और उन्हें प्रभावित करने वाले कारकों के कारण नहीं देखा जा सकता है। चक्र की पूर्णता के उल्लंघन का परिणाम तेल, कोयला, पीट, सैप्रोपल्स का जमाव था। ये सभी पदार्थ मूल रूप से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में संग्रहित ऊर्जा को वहन करते हैं। एक व्यक्ति द्वारा उनका उपयोग, जैसा कि जैविक चक्र "समय में देरी" के चक्रों का पूरा होना था।

रेड्यूसर। इस पारिस्थितिक श्रेणी में हेटरोट्रॉफ़िक जीव शामिल हैं, जो भोजन के रूप में मृत कार्बनिक पदार्थ (लाशों, मल, पौधों के कूड़े आदि) का उपयोग करते हैं, इसे चयापचय की प्रक्रिया में अकार्बनिक घटकों में विघटित करते हैं।

सभी जीवित जीवों में कार्बनिक पदार्थों का आंशिक खनिजकरण होता है। तो, सांस लेने की प्रक्रिया में, CO2 निकलती है, पानी, खनिज लवण, अमोनिया आदि शरीर से बाहर निकल जाते हैं। वास्तविक डीकंपोजर, जो कार्बनिक पदार्थों के विनाश के चक्र को पूरा करते हैं, इसलिए केवल उन जीवों पर विचार किया जाना चाहिए जो बाहरी वातावरण में केवल अकार्बनिक पदार्थ छोड़ते हैं जो एक नए चक्र में शामिल होने के लिए तैयार हैं।

डीकंपोजर की श्रेणी में कई प्रकार के बैक्टीरिया और कवक शामिल हैं। अपने चयापचय की प्रकृति से, वे जीवों को कम कर रहे हैं। इस प्रकार, डीविट्रिफाइंग बैक्टीरिया नाइट्रोजन को अपनी प्रारंभिक अवस्था में कम कर देता है, जबकि सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया सल्फर को हाइड्रोजन सल्फाइड में कम कर देते हैं। कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के अंतिम उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, अमोनिया, खनिज लवण हैं। अवायवीय परिस्थितियों में, अपघटन आगे बढ़ता है - हाइड्रोजन के लिए; हाइड्रोकार्बन भी बनते हैं।

कार्बनिक पदार्थ में कमी का पूरा चक्र अधिक जटिल है और इसमें बड़ी संख्या में प्रतिभागी शामिल होते हैं। इसमें क्रमिक लिंक की एक श्रृंखला होती है, जिसमें विभिन्न विनाशकारी जीव धीरे-धीरे कार्बनिक पदार्थों को परिवर्तित करते हैं, पहले सरल रूपों में, और उसके बाद ही बैक्टीरिया और कवक की क्रिया द्वारा अकार्बनिक घटकों में।

जीवित पदार्थ के संगठन के स्तर। उत्पादकों, उपभोक्ताओं और अपघटकों की संयुक्त गतिविधि पृथ्वी के जीवमंडल में पदार्थों के वैश्विक जैविक चक्र के निरंतर रखरखाव को निर्धारित करती है। इस प्रक्रिया को स्थानिक और कार्यात्मक भागों के नियमित संबंधों द्वारा समर्थित किया जाता है जो जीवमंडल बनाते हैं और कनेक्शन की एक विशेष प्रणाली द्वारा प्रदान किया जाता है जो जीवमंडल के होमोस्टैसिस के लिए एक तंत्र के रूप में कार्य करता है - बदलते बाहरी की पृष्ठभूमि के खिलाफ अपने स्थिर कामकाज को बनाए रखता है और आंतरिक फ़ैक्टर्स. इसलिए, जीवमंडल को एक वैश्विक पारिस्थितिक प्रणाली के रूप में माना जा सकता है जो अपने ग्रहों की अभिव्यक्ति में जीवन के सतत रखरखाव को सुनिश्चित करता है।

किसी भी जैविक (पारिस्थितिक सहित) प्रणाली को एक विशिष्ट कार्य, भागों (उपप्रणाली) के आदेशित संबंधों की विशेषता है जो सिस्टम बनाते हैं, और इन इंटरैक्शन के आधार पर नियामक तंत्र जो उतार-चढ़ाव की पृष्ठभूमि के खिलाफ सिस्टम की अखंडता और स्थिरता को निर्धारित करते हैं। स्थितियाँ। ऊपर जो कहा गया है, उससे यह स्पष्ट है कि जीवमंडल अपनी संरचना और कार्य में एक जैविक (पारिस्थितिक) प्रणाली की अवधारणा से मेल खाता है।

समग्र रूप से जीवमंडल के स्तर पर, जीवित पदार्थ और निर्जीव प्रकृति के बीच एक सार्वभौमिक कार्यात्मक संबंध होता है। इसके संरचनात्मक और कार्यात्मक घटक (सबसिस्टम), जिसके स्तर पर जैविक चक्र के विशिष्ट चक्र किए जाते हैं, बायोगेकेनोज (पारिस्थितिकी तंत्र) हैं।

2. जीवमंडल में पदार्थों का लघु संचलन

जैविक (जैव भू-रासायनिक) चक्र (जीवमंडल में पदार्थों का छोटा चक्र) - पदार्थों का चक्र, जिसकी प्रेरक शक्ति जीवित जीवों की गतिविधि है। पदार्थों का जैव-रासायनिक चक्र जीवमंडल के भीतर होता है। चक्र का मुख्य ऊर्जा स्रोत सौर विकिरण है, जो प्रकाश संश्लेषण उत्पन्न करता है। एक पारिस्थितिकी तंत्र में, कार्बनिक पदार्थों को अकार्बनिक पदार्थों से स्वपोषी द्वारा संश्लेषित किया जाता है। इसके बाद हेटरोट्रॉफ़्स द्वारा इसका सेवन किया जाता है। जीवन गतिविधि के दौरान या जीवों की मृत्यु के बाद उत्सर्जन के परिणामस्वरूप, कार्बनिक पदार्थ खनिजीकरण से गुजरते हैं, अर्थात। अकार्बनिक पदार्थों में परिवर्तन। इन अकार्बनिक पदार्थों का ऑटोट्रॉफ़्स द्वारा कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है।

जैव भू-रासायनिक चक्रों में, दो भागों को प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए:

1. एक आरक्षित कोष एक पदार्थ का एक हिस्सा है जो जीवित जीवों से जुड़ा नहीं है;

2. विनिमय कोष - किसी पदार्थ का बहुत छोटा हिस्सा जो जीवों और उनके बीच सीधे विनिमय से जुड़ा होता है तत्काल पर्यावरण.

आरक्षित निधि के स्थान के आधार पर, जैव भू-रासायनिक चक्रों को दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है:

1. वायुमंडल और जलमंडल (कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन के चक्र) में पदार्थों के आरक्षित कोष के साथ गैस-प्रकार के चक्र;

2. पृथ्वी की पपड़ी में एक आरक्षित कोष के साथ अवसादी चक्र (फास्फोरस, कैल्शियम, लोहा, आदि का संचलन)।

गैस प्रकार के चक्र परिपूर्ण होते हैं, क्योंकि एक बड़ा एक्सचेंज फंड है, और इसलिए तेजी से स्व-नियमन के तरीके। अवसादी चक्र कम परिपूर्ण होते हैं, वे अधिक निष्क्रिय होते हैं, क्योंकि पदार्थ का बड़ा हिस्सा पृथ्वी की पपड़ी के आरक्षित कोष में जीवित जीवों के लिए "दुर्गम" के रूप में निहित है। ऐसे चक्र विभिन्न प्रकार के प्रभावों से आसानी से विचलित हो जाते हैं, और आदान-प्रदान की जाने वाली सामग्री का हिस्सा चक्र छोड़ देता है। यह भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप या जीवित पदार्थ द्वारा निष्कर्षण द्वारा फिर से संचलन में वापस आ सकता है। हालांकि, जीवित जीवों के लिए आवश्यक पदार्थों को निकालने के लिए भूपर्पटीवातावरण से कहीं अधिक कठिन।

जैविक चक्र की तीव्रता मुख्य रूप से परिवेश के तापमान और पानी की मात्रा से निर्धारित होती है। इसलिए, उदाहरण के लिए, टुंड्रा की तुलना में नम उष्णकटिबंधीय जंगलों में जैविक चक्र अधिक तीव्रता से आगे बढ़ता है। इसके अलावा, टुंड्रा में जैविक प्रक्रियाएं केवल गर्म मौसम में होती हैं।

पारिस्थितिक तंत्र के निर्माता, उपभोक्ता, डिट्रिटोफेज और डीकंपोजर, विभिन्न पदार्थों को अवशोषित और जारी करते हैं, एक दूसरे के साथ स्पष्ट रूप से और समन्वित तरीके से बातचीत करते हैं। प्रकाश संश्लेषक पौधों द्वारा उत्पादित कार्बनिक पदार्थ और ऑक्सीजन उपभोक्ताओं के भोजन और श्वसन के लिए सबसे महत्वपूर्ण खाद्य पदार्थ हैं। इसी समय, कार्बन डाइऑक्साइड और उपभोक्ताओं द्वारा उत्सर्जित खाद और मूत्र के खनिज पदार्थ बायोजेन, बहुत जरूरी उत्पादक हैं। इसलिए, पारिस्थितिक तंत्र में पदार्थ लगभग पूर्ण चक्र बनाते हैं, पहले जीवित जीवों में, फिर अजैविक वातावरण में और फिर से जीवित जीवों में लौटते हैं। यहाँ पारिस्थितिक तंत्र के कामकाज के बुनियादी सिद्धांतों में से एक है: संसाधनों की प्राप्ति और कचरे का प्रसंस्करण सभी तत्वों के चक्र की प्रक्रिया में होता है।

जीवित जीवों के लिए सबसे महत्वपूर्ण पदार्थों और तत्वों के चक्रों पर विचार करें। जैव-रासायनिक तत्वों के छोटे जैव-रासायनिक चक्र में शामिल हैं: कार्बन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर, आदि।

2.1 कार्बन चक्र

कार्बनिक यौगिकों सहित कार्बन प्रकृति में कई रूपों में मौजूद है। इस तत्व के बायोजेनिक चक्र में अंतर्निहित अकार्बनिक पदार्थ कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) है। प्रकृति में, CO2 वायुमंडल का हिस्सा है, और जलमंडल में भी घुल जाती है। कार्बनिक पदार्थों की संरचना में कार्बन का समावेश प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में होता है, जिसके परिणामस्वरूप CO2 और H2O के आधार पर शर्करा बनती है। इसके बाद, अन्य बायोसिंथेटिक प्रक्रियाएं इन कार्बन को और अधिक जटिल, साथ ही प्रोटीन, लिपिड में परिवर्तित करती हैं। ये सभी यौगिक न केवल प्रकाश संश्लेषक जीवों के ऊतकों का निर्माण करते हैं, बल्कि जानवरों और गैर-हरे पौधों के लिए कार्बनिक पदार्थ के स्रोत के रूप में भी काम करते हैं।

श्वसन की प्रक्रिया में, सभी जीव जटिल कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण करते हैं; इस प्रक्रिया का अंतिम उत्पाद, CO2, पर्यावरण में छोड़ा जाता है, जहां इसे फिर से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में शामिल किया जा सकता है।

मिट्टी में कुछ शर्तों के तहत, संचित मृत अवशेषों का अपघटन धीमी गति से आगे बढ़ता है - सैप्रोफेज द्वारा ह्यूमस के गठन के माध्यम से, जिनमें से खनिजकरण कवक और बैक्टीरिया की कार्रवाई से कम, दरों सहित अलग-अलग हो सकता है। कुछ मामलों में, कार्बनिक पदार्थों की अपघटन श्रृंखला अधूरी होती है। विशेष रूप से, सैप्रोफेज की गतिविधि को ऑक्सीजन की कमी या बढ़ी हुई अम्लता से बाधित किया जा सकता है। इस मामले में, कार्बनिक अवशेष पीट के रूप में जमा होते हैं; कार्बन नहीं निकलता और चक्र रुक जाता है। पिछले भूगर्भीय युगों में इसी तरह की स्थितियाँ उत्पन्न हुईं, जैसा कि कोयले और तेल के निक्षेपों से स्पष्ट होता है।

जलमंडल में, कार्बन चक्र का निलंबन चूना पत्थर, चाक और कोरल के रूप में सीओ 2 को सीएसीओ 3 में शामिल करने से जुड़ा हुआ है। इस मामले में, पूरे भूवैज्ञानिक युगों के लिए कार्बन को चक्र से बाहर रखा गया है। केवल समुद्र तल से ऊपर ऑर्गेनोजेनिक चट्टानों के बढ़ने से वायुमंडलीय वर्षा द्वारा चूना पत्थर की लीचिंग के माध्यम से संचलन का नवीनीकरण होता है। और बायोजेनिक तरीके से - लाइकेन, पौधे की जड़ों की क्रिया द्वारा।

वन जैविक रूप से बंधे कार्बन के मुख्य भंडार हैं, उनमें इस तत्व का 500 बिलियन टन तक होता है, जो वायुमंडल में इसके रिजर्व का 2/3 है। कार्बन चक्र में मानवीय हस्तक्षेप से वातावरण में CO2 की मात्रा में वृद्धि होती है और ग्रीनहाउस प्रभाव का विकास होता है।

CO2 चक्र दर, यानी वातावरण में सभी कार्बन डाइऑक्साइड को जीवित पदार्थ से गुजरने में लगने वाला समय लगभग 300 वर्ष है।

2.2 नाइट्रोजन चक्र

मुख्य स्त्रोतकार्बनिक यौगिकों की नाइट्रोजन - वातावरण की संरचना में आणविक नाइट्रोजन। जीवित जीवों के लिए सुलभ यौगिकों में इसका संक्रमण विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है। इस प्रकार, गड़गड़ाहट के दौरान बिजली के निर्वहन हवा में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन से संश्लेषित होते हैं, नाइट्रिक ऑक्साइड, जो वर्षा जल के साथ नाइट्रेट या नाइट्रिक एसिड के रूप में मिट्टी में प्रवेश करता है। प्रकाशरासायनिक नाइट्रोजन स्थिरीकरण भी होता है।

नाइट्रोजन स्वांगीकरण का एक और महत्वपूर्ण रूप जटिल प्रोटीन को संश्लेषित करने वाले नाइट्रोजन-फिक्सिंग सूक्ष्मजीवों की गतिविधि है। जब वे मर जाते हैं, तो वे मिट्टी को जैविक नाइट्रोजन से समृद्ध करते हैं, जो जल्दी से खनिज बन जाता है। इस प्रकार प्रति हेक्टेयर लगभग 25 किलोग्राम नाइट्रोजन प्रति वर्ष मिट्टी में प्रवेश करती है।

सबसे कुशल नाइट्रोजन निर्धारण बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है जो फलीदार पौधों के साथ सहजीवी बंधन बनाते हैं। उनके द्वारा गठित कार्बनिक नाइट्रोजन राइजोस्फीयर में फैलती है और मेजबान पौधे के जमीनी अंगों में भी शामिल होती है। इस प्रकार प्रति हेक्टेयर 150-400 किलोग्राम नाइट्रोजन प्रति वर्ष जमीन और भूमिगत पौधों के अंगों में जमा होता है।

नाइट्रोजन-फिक्सिंग सूक्ष्मजीव हैं जो अन्य पौधों के साथ सहजीवन बनाते हैं। में जलीय वातावरणऔर बहुत गीली मिट्टी पर, साइनोबैक्टीरिया सीधे वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक करता है। इन सभी स्थितियों में नाइट्रोजन पौधों में नाइट्रेट के रूप में प्रवेश करती है। इन यौगिकों को जड़ों और रास्तों के माध्यम से पत्तियों तक पहुँचाया जाता है, जहाँ उनका उपयोग प्रोटीन संश्लेषण के लिए किया जाता है; उत्तरार्द्ध जानवरों के नाइट्रोजन पोषण के आधार के रूप में कार्य करता है।

मलमूत्र और मृत जीव सैप्रोफेज जीवों की खाद्य श्रृंखला का आधार बनाते हैं, कार्बनिक यौगिकों को कार्बनिक नाइट्रोजन युक्त पदार्थों के अकार्बनिक में क्रमिक परिवर्तन के साथ विघटित करते हैं। इस कमी श्रृंखला में अंतिम कड़ी अमोनिया बनाने वाले जीव हैं, जो अमोनिया बनाते हैं, जो तब नाइट्रिफिकेशन चक्र में प्रवेश कर सकते हैं। इस प्रकार नाइट्रोजन चक्र को जारी रखा जा सकता है।

साथ ही, बैक्टीरिया को विनाइट्रीकरण करने की क्रिया द्वारा वातावरण में नाइट्रोजन की निरंतर वापसी होती है, जो नाइट्रेट को N2 में विघटित कर देती है। ये बैक्टीरिया नाइट्रोजन और कार्बन से भरपूर मिट्टी में सक्रिय हैं। उनकी गतिविधियों के लिए धन्यवाद, 1 हेक्टेयर मिट्टी से सालाना 50-60 किलोग्राम नाइट्रोजन वाष्पित हो जाती है।

गहरे समुद्र के तलछट में जमा होकर नाइट्रोजन को चक्र से बाहर रखा जा सकता है। एक निश्चित सीमा तक, ज्वालामुखीय गैसों की संरचना में आणविक N2 की रिहाई से इसकी भरपाई होती है।

2.3 फास्फोरस चक्र

सभी मैक्रोन्यूट्रिएंट्स (बड़ी मात्रा में सभी जीवन के लिए आवश्यक तत्व) में से, फॉस्फोरस पृथ्वी की सतह पर दुर्लभ उपलब्ध जलाशयों में से एक है। प्रकृति में फास्फोरस बड़ी मात्रा में चट्टानों में पाया जाता है। इन चट्टानों के विनाश की प्रक्रिया में, यह स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में प्रवेश करती है या वर्षा द्वारा निक्षालित होती है और अंततः जलमंडल में समाप्त हो जाती है। दोनों ही मामलों में, यह तत्व खाद्य श्रृंखला में प्रवेश करता है। ज्यादातर मामलों में, डीकंपोजर जीव फास्फोरस युक्त कार्बनिक पदार्थों को अकार्बनिक फॉस्फेट में खनिज करते हैं, जो फिर से पौधों द्वारा उपयोग किए जा सकते हैं और इस प्रकार फिर से चक्र में शामिल होते हैं।

समुद्र में, मृत कार्बनिक अवशेषों के साथ फॉस्फेट का हिस्सा गहरी तलछट में प्रवेश करता है और वहां जमा हो जाता है, चक्र से बाहर रखा जाता है। आधुनिक परिस्थितियों में फास्फोरस के प्राकृतिक चक्र की प्रक्रिया कृषि में फॉस्फेट उर्वरकों के उपयोग से तेज होती है, जिसका स्रोत खनिज फॉस्फेट के भंडार हैं। यह चिंता का कारण हो सकता है, क्योंकि इस तरह के उपयोग से फॉस्फोरस लवण तेजी से निक्षालित होते हैं, और बड़े पैमाने पर शोषण होता है खनिज स्रोतहर समय बढ़ रहे हैं। वर्तमान में लगभग 2 मिलियन टन प्रति वर्ष की राशि।

2.4 सल्फर चक्र

सल्फर का मुख्य आरक्षित कोष तलछट और मिट्टी में होता है, लेकिन फास्फोरस के विपरीत वातावरण में एक आरक्षित कोष होता है। जैव-भूरासायनिक चक्र में सल्फर की भागीदारी में मुख्य भूमिका सूक्ष्मजीवों की है। उनमें से कुछ कम करने वाले एजेंट हैं, अन्य ऑक्सीकरण एजेंट हैं।

सल्फाइड के रूप में चट्टानों में सल्फर होता है, समाधान में - आयन के रूप में, हाइड्रोजन सल्फाइड या सल्फर डाइऑक्साइड के रूप में गैसीय चरण में। कुछ जीवों में, सल्फर अपने शुद्ध रूप (S) में जमा होता है और जब वे मर जाते हैं, तो समुद्र के तल पर देशी सल्फर के जमा हो जाते हैं।

स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र में, सल्फर मुख्य रूप से सल्फेट्स के रूप में मिट्टी से पौधों में प्रवेश करता है। सजीवों में सल्फर प्रोटीन, आयन आदि के रूप में पाया जाता है। जीवित जीवों की मृत्यु के बाद, सल्फर का हिस्सा सूक्ष्मजीवों द्वारा एचएस में मिट्टी में कम हो जाता है, दूसरा भाग सल्फेट्स के लिए ऑक्सीकृत हो जाता है और फिर से चक्र में शामिल हो जाता है। परिणामी हाइड्रोजन सल्फाइड वायुमंडल में निकल जाता है, वहां ऑक्सीकरण होता है और वर्षा के साथ मिट्टी में वापस आ जाता है।

जीवाश्म ईंधन का मानव दहन, साथ ही उत्सर्जन रसायन उद्योग, वातावरण में सल्फर डाइऑक्साइड (SO) के संचय की ओर जाता है, जो जल वाष्प के साथ प्रतिक्रिया करके अम्लीय वर्षा के रूप में जमीन पर गिरता है।

जैव भू-रासायनिक चक्र काफी हद तक मनुष्यों से प्रभावित होते हैं। आर्थिक गतिविधि उनके अलगाव का उल्लंघन करती है, वे विश्वकोश बन जाते हैं।

निष्कर्ष

जटिल संबंध जो पदार्थों के स्थिर संचलन का समर्थन करते हैं, और इसके साथ हमारे ग्रह की वैश्विक घटना के रूप में जीवन का अस्तित्व, पृथ्वी के लंबे इतिहास में बना है।

विभिन्न जीवित जीवों की संयुक्त गतिविधि व्यक्तिगत तत्वों और रासायनिक यौगिकों के नियमित संचलन को निर्धारित करती है, जिसमें जीवित कोशिकाओं की संरचना में उनका परिचय, परिवर्तन शामिल हैं। रासायनिक पदार्थचयापचय प्रक्रियाओं में, पर्यावरण में रिलीज और कार्बनिक पदार्थों का विनाश, जिसके परिणामस्वरूप खनिज पदार्थ जारी होते हैं, जो फिर से जैविक चक्रों में शामिल होते हैं।

इस प्रकार, चक्र प्रक्रियाएं विशिष्ट पारिस्थितिक तंत्रों में होती हैं, लेकिन जैव-भू-रासायनिक चक्र पूरे जीवमंडल के स्तर पर ही पूर्ण रूप से महसूस किए जाते हैं। और उच्च-गुणवत्ता वाले जीवन रूपों की संयुक्त गतिविधि बाहरी वातावरण से कुछ पदार्थों की निकासी, ट्रॉफिक श्रृंखलाओं के विभिन्न स्तरों पर उनके परिवर्तन और चक्र में अगले समावेश के लिए उपलब्ध घटकों के लिए कार्बनिक पदार्थों के खनिजकरण को सुनिश्चित करती है (मुख्य तत्व माइग्रेट करना) जैविक चक्र की जंजीरों के साथ कार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, पोटेशियम, कैल्शियम, आदि हैं)।

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प्रश्न 2. प्रकृति में जल चक्र के बारे में बताएं।
सौर ऊर्जा के प्रभाव में, पानी जलाशयों की सतह से वाष्पित हो जाता है और लंबी दूरी तक वायु धाराओं द्वारा पहुँचाया जाता है। वर्षा के रूप में भूमि की सतह पर गिरने से यह चट्टानों के विनाश में योगदान देता है और उनके घटक खनिजों को पौधों, सूक्ष्मजीवों और जानवरों को उपलब्ध कराता है। यह ऊपरी मिट्टी की परत को मिटा देता है और उसमें घुले रासायनिक यौगिकों के साथ चला जाता है और कार्बनिक और अकार्बनिक कणों को समुद्रों और महासागरों में निलंबित कर देता है। पृथ्वी पर जीवन को बनाए रखने में महासागर और भूमि के बीच पानी का संचलन सबसे महत्वपूर्ण कड़ी है।
पौधे जल चक्र में दो तरह से भाग लेते हैं: वे इसे मिट्टी से निकालते हैं और इसे वायुमंडल में वाष्पित कर देते हैं; प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों की कोशिकाओं में पानी का हिस्सा टूट जाता है। इस मामले में, हाइड्रोजन कार्बनिक यौगिकों के रूप में तय हो जाती है, और ऑक्सीजन वातावरण में प्रवेश करती है।
जानवर शरीर में आसमाटिक और नमक संतुलन बनाए रखने के लिए पानी का सेवन करते हैं और इसे चयापचय उत्पादों के साथ बाहरी वातावरण में छोड़ देते हैं।

प्रकृति संरक्षण को सामान्यतः उपायों की एक प्रणाली के रूप में समझा जाता है जिसका उद्देश्य मानव गतिविधियों और प्राकृतिक पर्यावरण के बीच तर्कसंगत संपर्क बनाए रखना है। उपायों की इस प्रणाली को प्राकृतिक संसाधनों के संरक्षण और बहाली, तर्कसंगत उपयोग को सुनिश्चित करना चाहिए प्राकृतिक संसाधनसाथ ही प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष हानिकारक प्रभावों को रोकने के लिए औद्योगिक उत्पादनप्रकृति और मानव स्वास्थ्य पर। साथ ही, कार्य उत्पादन के विकास और मानव जाति के हित में प्राकृतिक पर्यावरण की स्थिरता के बीच संतुलन बनाए रखने के लिए निर्धारित किया गया है। इसके लिए प्राकृतिक वातावरण में होने वाली प्रक्रियाओं का व्यापक अध्ययन और पहचाने गए पैटर्न को ध्यान में रखते हुए सभी प्रकार के उत्पादन के संगठन की आवश्यकता होती है। प्राकृतिक वस्तुओं के अध्ययन का वैज्ञानिक आधार और आधुनिक उत्पादन के संगठन के लिए एक एकीकृत दृष्टिकोण पृथ्वी के जीवमंडल का सिद्धांत है।

"बायोस्फीयर" शब्द की शुरुआत 1875 में ऑस्ट्रियाई भूविज्ञानी ई. सुएस द्वारा की गई थी; जीवमंडल के आधुनिक सिद्धांत के संस्थापक रूसी वैज्ञानिक वी। आई। वर्नाडस्की हैं। वी. आई. वर्नाडस्की के विचार में, जीवमंडल अंतरिक्ष को कवर करता है जिसमें जीवित पदार्थ एक भूवैज्ञानिक बल के रूप में कार्य करता है जो पृथ्वी का चेहरा बनाता है;

में आधुनिक दृश्यजीवमंडल एक जटिल गतिशील बड़ी प्रणाली है जिसमें चेतन और निर्जीव प्रकृति के कई घटक होते हैं, जिसकी अखंडता पदार्थों के लगातार सक्रिय जैविक चक्र के परिणामस्वरूप बनी रहती है।

वी। आई। वर्नाडस्की की शिक्षाएं पृथ्वी के भूवैज्ञानिक विकास के दौरान पदार्थ और ऊर्जा के दीर्घकालिक परिवर्तन के उत्पाद के रूप में जीवमंडल के निर्माण में जीवित पदार्थ की ग्रहों की भू-रासायनिक भूमिका के विचारों पर आधारित हैं। जीवित पदार्थ जीवित जीवों का एक समूह है जो एक निश्चित अवधि में अस्तित्व में है या मौजूद है और एक शक्तिशाली भूवैज्ञानिक कारक है। जीव विज्ञान द्वारा अध्ययन किए गए जीवित प्राणियों के विपरीत, जीवित पदार्थ एक जैव-भूरासायनिक कारक के रूप में मौलिक संरचना, द्रव्यमान और ऊर्जा की विशेषता है। यह सौर ऊर्जा को संचित और रूपांतरित करता है और एक सतत चक्र में अकार्बनिक पदार्थ को शामिल करता है। लगभग सभी रासायनिक तत्वों के परमाणु बार-बार जीवित पदार्थ से होकर गुजरे हैं। अंततः, जीवित पदार्थ ने वायुमंडल, जलमंडल, मिट्टी और काफी हद तक हमारे ग्रह की तलछटी चट्टानों की संरचना को निर्धारित किया।

में और। वर्नाडस्की ने बताया कि जीवित पदार्थ ब्रह्मांड की ऊर्जा को जमा करता है, इसे स्थलीय प्रक्रियाओं (रासायनिक, यांत्रिक, थर्मल, विद्युत, आदि) की ऊर्जा में परिवर्तित करता है और, ग्रह के जड़ पदार्थ के साथ पदार्थों के निरंतर आदान-प्रदान में, यह सुनिश्चित करता है जीवित पदार्थ का गठन, जो न केवल अपने मरने वाले द्रव्यमान को प्रतिस्थापित करता है, बल्कि नए गुणों का भी परिचय देता है, जिससे जैविक दुनिया के विकास की प्रक्रिया का निर्धारण होता है।

वी। आई। वर्नाडस्की के विचारों में, जीवमंडल में चार मुख्य घटक शामिल हैं:

जीवित पदार्थ - सभी जीवित जीवों की समग्रता;

बायोजेनिक पदार्थ, यानी, विभिन्न जीवों (कोयला, कोलतार, पीट, वन कूड़े, मिट्टी के ह्यूमस और आईपी) की महत्वपूर्ण गतिविधि के परिणामस्वरूप बनने वाले उत्पाद;

बायोइनर्ट मैटर - जीवों द्वारा परिवर्तित अकार्बनिक पदार्थ (उदाहरण के लिए, सतह का वातावरण, कुछ तलछटी चट्टानें, आदि);

अक्रिय पदार्थ - मुख्य रूप से आग्नेय, अकार्बनिक मूल की चट्टानें जो पृथ्वी की पपड़ी बनाती हैं।

पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों की कोई भी प्रजाति, पर्यावरण के साथ बातचीत करते हुए, अपने अस्तित्व को व्यक्तियों के योग के रूप में नहीं, बल्कि एक एकल कार्यात्मक पूरे के रूप में सुनिश्चित करती है, जो कि एक आबादी (चीड़, मच्छर, आदि की आबादी) है।

एस.एस. श्वार्ट्ज के अनुसार, एक आबादी एक निश्चित प्रजाति के जीवों का एक प्राथमिक समूह है, जिसमें अपनी संख्या को अनिश्चित काल तक बनाए रखने के लिए सभी आवश्यक शर्तें हैं। लंबे समय तकऔर लगातार बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों में। दूसरे शब्दों में, जनसंख्या एक प्रजाति के अस्तित्व का एक रूप है, वह सुपरऑर्गेनिज़्मल सिस्टम जो एक प्रजाति को संभावित रूप से (लेकिन वास्तव में नहीं) अमर बनाता है। यह इंगित करता है कि जनसंख्या की अनुकूली क्षमता इसे बनाने वाले व्यक्तिगत जीवों की तुलना में बहुत अधिक है।

प्राथमिक पारिस्थितिक इकाई के रूप में जनसंख्या की एक निश्चित संरचना होती है, जो इसके घटक व्यक्तियों और अंतरिक्ष में उनके वितरण की विशेषता होती है। जनसंख्या वृद्धि, विकास और लगातार बदलती परिस्थितियों में अस्तित्व बनाए रखने की क्षमता की विशेषता है।

प्रकृति में, पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों की आबादी उच्च रैंक की प्रणालियों का गठन करती है - जीवित जीवों के समुदाय, या, जैसा कि उन्हें आमतौर पर बायोकेनोज कहा जाता है। बायोकेनोसिस है संगठित समूहसमान पर्यावरणीय परिस्थितियों में अंतःक्रिया में रहने वाले पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों की आबादी। "बायोकेनोसिस" की अवधारणा 1877 में जर्मन जूलॉजिस्ट के-मोबियस द्वारा प्रस्तावित की गई थी, जिन्होंने पाया कि जीवित जीवों के एक समुदाय के सभी सदस्य निकट और निरंतर संबंध में हैं। बायोकेनोसिस एक उत्पाद है प्राकृतिक चयन, जब समय और स्थान में इसका स्थिर अस्तित्व आबादी की बातचीत की प्रकृति पर निर्भर करता है और केवल सूर्य से उज्ज्वल ऊर्जा की अनिवार्य आपूर्ति और पदार्थों के निरंतर संचलन की उपस्थिति से ही संभव है।

कभी-कभी, बायोकेनोसिस के अध्ययन को सरल बनाने के लिए, इसे सशर्त रूप से अलग-अलग घटकों में विभाजित किया जाता है: फाइटोसेनोसिस - वनस्पति, ज़ोकेनोसिस - प्राणी जगत, माइक्रोबायोकोनोसिस - सूक्ष्मजीव। इस तरह के विभाजन से जीवित जीवों के अलग-अलग समूहों का कृत्रिम अलगाव होता है जो स्वतंत्र रूप से मौजूद नहीं हो सकते। ऐसी कोई स्थिर प्रणाली नहीं हो सकती है जिसमें केवल पौधे हों या केवल जानवर हों। समुदायों और उनके घटकों को जैविक एकता के रूप में माना जाना चाहिए अलग - अलग प्रकारजीवित प्राणी।

अकार्बनिक दुनिया के पर्यावरण के बाहर और स्वतंत्र रूप से बायोकेनोसिस अपने आप विकसित नहीं हो सकता है। नतीजतन, कुछ अपेक्षाकृत स्थिर परिसरों, जीवित और निर्जीव घटकों के सेट, प्रकृति में बनते हैं। जीवों के एक समुदाय (बायोकोनोसिस) द्वारा बसे सजातीय परिस्थितियों वाले स्थान को बायोटोप कहा जाता है, अर्थात। एक बायोटोप अस्तित्व का एक स्थान है, एक बायोकेनोसिस का निवास स्थान है। इसलिए, बायोकेनोसिस को जीवों के ऐतिहासिक रूप से स्थापित परिसर के रूप में माना जा सकता है, इस विशेष बायोटोप की विशेषता।

बायोकेनोसिस बायोटोप के साथ एक द्वंद्वात्मक एकता बनाता है, एक उच्चतर रैंक का एक जैविक मैक्रोसिस्टम - बायोगेकेनोसिस। बायोकेनोसिस और उसके निवास स्थान की समग्रता को दर्शाते हुए शब्द "बायोगेकेनोसिस" 1940 में वी.एन.सुकचेव द्वारा प्रस्तावित किया गया था। यह शब्द व्यावहारिक रूप से "पारिस्थितिकी तंत्र" शब्द के समान है, जो ए टेन्सली से संबंधित है।

एक पारिस्थितिक प्रणाली पर्यावरण के जीवित और निर्जीव तत्वों से युक्त एक प्रणाली है, जिसके बीच पदार्थ, ऊर्जा और सूचना का आदान-प्रदान होता है। विभिन्न रैंकों की पारिस्थितिक प्रणालियों में सीमित या बहुत बड़ी संख्या में घटक शामिल हो सकते हैं और छोटे या बहुत बड़े क्षेत्रों और मात्राओं पर कब्जा कर सकते हैं; यूरोप की पारिस्थितिक प्रणाली, देश की पारिस्थितिक प्रणाली, क्षेत्र की पारिस्थितिक प्रणाली, जिला, उद्यम के संचालन का क्षेत्र आदि।

Biogeocenosis को बायोस्फीयर के एक तत्व के रूप में समझा जाता है, जहां, एक निश्चित सीमा तक, बायोकेनोसिस (जीवित जीवों का समुदाय) और इसके अनुरूप बायोटोप (वायुमंडल, लिथोस्फीयर और हाइड्रोस्फीयर के हिस्से) एक ही परिसर में सजातीय और बारीकी से परस्पर जुड़े रहते हैं। . यही है, बायोगेकेनोसिस को एक प्राकृतिक प्राकृतिक परिसर के रूप में समझा जाता है जिसके माध्यम से कोई महत्वपूर्ण बायोकेनोटिक, भू-आकृति विज्ञान, हाइड्रोलॉजिकल, माइक्रोकलाइमैटिक, निशाचर-भू-रासायनिक या कोई अन्य सीमा नहीं गुजरती है। यह जीवमंडल का एक क्षेत्र है जो स्थलाकृतिक, सूक्ष्म जलवायु, जल विज्ञान और जैविक स्थितियों के संदर्भ में सजातीय है। "पारिस्थितिक प्रणाली" की अवधारणा इस सीमा को नहीं लेती है और विभिन्न प्राकृतिक परिसरों (जंगल, घास का मैदान, नदी, आदि) को जोड़ सकती है। Biogeocenosis ही एक प्राथमिक पारिस्थितिक प्रणाली है।

बायोस्फीयर की प्राथमिक संरचनात्मक इकाई - बायोगेकेनोसिस - में दो परस्पर संबंधित घटक होते हैं (चित्र 3.1):

अजैविक (बायोटोप), जिसमें पर्यावरण के अजैविक तत्व शामिल हैं जो जीवित जीवों के साथ संबंध में हैं;

बायोटिक (बायोकेनोसिस), एक चयनित बायोटॉप (चयनित पारिस्थितिक प्रणाली) के भीतर रहने वाले जीवों का एक समुदाय।

अजैविक घटक में निम्नलिखित घटक शामिल हैं: स्थलमंडल, जलमंडल और वायुमंडल।

लिथोस्फीयर में, चट्टानों की एक सरणी का एक खंड, पृथ्वी की सतह, जो जीवित जीवों के निवास स्थान हैं और चयनित बायोकेनोसिस का हिस्सा हैं, प्रतिष्ठित हैं। एक महत्वपूर्ण विशेषताबायोटॉप चयनित क्षेत्र के भीतर मिट्टी (पेडोस्फीयर) की एक विशेष संरचना और सामग्री संरचना के साथ पृथ्वी की सतह का एक भाग है।

जलमंडल में बायोटॉप के भीतर स्थित सतह और भूजल शामिल हैं और प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से जीवित जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि प्रदान करते हैं, साथ ही पानी जो एक चयनित क्षेत्र के क्षेत्र में वर्षा के रूप में गिरता है।

वायुमंडल (गैस घटक) में शामिल हैं: वायुमंडलीय हवा; सतह और भूमिगत जल में घुली गैसें; मिट्टी के गैस घटक, साथ ही पर्वत श्रृंखला से निकलने वाली गैसें, जो जीवित जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि को प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से प्रभावित करती हैं।

प्राकृतिक पर्यावरण (बायोकेनोसिस) के जैविक घटक में तीन घटक शामिल हैं: प्राथमिक उत्पादन के फाइटोकेनोसिस-उत्पादक (उत्पादक), सौर ऊर्जा का संचय; इओकेनोसिस - उपभोक्ता, द्वितीयक उत्पादों के निर्माता, अपने जीवन के लिए फाइटोसेनोसिस के कार्बनिक पदार्थों में निहित ऊर्जा का उपयोग करते हैं; माइक्रोबोकेनोसिस-रेड्यूसर (विघटनकारी), जीव जो मृत कार्बनिक पदार्थों की ऊर्जा से दूर रहते हैं और प्राथमिक जैविक उत्पादों के प्रजनन के लिए पौधों द्वारा उपयोग के लिए सुविधाजनक रूप में प्रारंभिक खनिज तत्वों के उत्पादन के साथ इसका विनाश (खनिजीकरण) सुनिश्चित करते हैं।

प्राकृतिक पर्यावरण के सभी घटक (बायोगेकेनोसिस), इसके जैविक और अजैविक घटक निरंतर संबंध में हैं और एक दूसरे के विकासवादी विकास को सुनिश्चित करते हैं। लिथोस्फीयर, जलमंडल और वायुमंडल की संरचना और गुण बड़े पैमाने पर जीवित जीवों को निर्धारित करते हैं। इसी समय, जीवित जीव स्वयं, एक दूसरे को महत्वपूर्ण गतिविधि प्रदान करते हुए, पर्यावरणीय परिस्थितियों में परिवर्तन पर निर्भर करते हैं। बाहरी वातावरण उन्हें ऊर्जा और आवश्यक पोषक तत्व प्रदान करता है।

इस प्रकार, सामान्य तौर पर, जीवमंडल में जीवन के निम्नलिखित स्तर शामिल होते हैं: जनसंख्या, बायोकेनोसिस, बायोगेकेनोसिस। इनमें से प्रत्येक स्तर अपेक्षाकृत स्वतंत्र है, जो समग्र रूप से मैक्रोसिस्टम के विकास को सुनिश्चित करता है, जहां उभरती इकाई जनसंख्या है। साथ ही, बायोस्फीयर की प्राथमिक संरचनात्मक इकाई बायोगेकेनोसिस है, यानी, जीवों का समुदाय अकार्बनिक आवास के साथ संयोजन में है (चित्र 3.1 देखें)।

आधुनिक परिस्थितियों में, मानव गतिविधि बदल जाती है प्राकृतिक संसाधन(जंगल, स्टेप्स, झीलें)। उन्हें बुवाई और खेती वाले पौधों के रोपण से बदल दिया जाता है। इस प्रकार नए पारिस्थितिक तंत्र बनते हैं - एग्रोबियोगेकेनोज या एग्रोकेनोज। Agrocenoses न केवल कृषि क्षेत्र हैं, बल्कि क्षेत्र-सुरक्षात्मक वन वृक्षारोपण, चारागाह, वन वृक्षारोपण, तालाब और जलाशय, नहरें और सूखा दलदल भी हैं। ज्यादातर मामलों में, उनकी संरचना में एग्रोबियोकेनोज की विशेषता जीवित जीवों की एक छोटी संख्या है, लेकिन उनकी उच्च बहुतायत है। यद्यपि प्राकृतिक और कृत्रिम बायोकेनोज की संरचना और ऊर्जा में कई विशिष्ट विशेषताएं हैं, उनके बीच कोई मौलिक अंतर नहीं है।

औद्योगिक उद्यमों, शहरों, बांधों और अन्य बड़े इंजीनियरिंग संरचनाओं के प्रभाव क्षेत्र में उत्पन्न होने वाली पारिस्थितिक प्रणालियों के साथ स्थिति बहुत अधिक जटिल है। यहाँ, पर्यावरण पर लोगों के सक्रिय प्रभाव के परिणामस्वरूप, गुणात्मक रूप से नई पारिस्थितिक प्रणालियाँ बनती हैं, जिनमें से कार्य प्राकृतिक प्रक्रियाओं और अजैविक (निर्जीव) पर एक औद्योगिक उद्यम के निरंतर प्रभाव के परिणामस्वरूप सुनिश्चित होते हैं। और प्रकृति के जैविक (जीवित) घटक।

5. जीवमंडल में पदार्थों का जैविक चक्र

संपूर्ण और उसके अलग-अलग हिस्सों के रूप में जीवमंडल का अस्तित्व पदार्थों के संचलन और ऊर्जा के रूपांतरण को सुनिश्चित करता है:

जीवों की एक विस्तृत विविधता की महत्वपूर्ण गतिविधि के आधार पर जीवमंडल में पदार्थों का संचलन सबसे पहले किया जाता है। प्रत्येक जीव पर्यावरण से अपनी महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए आवश्यक पदार्थ निकालता है और अप्रयुक्त को वापस कर देता है। इसके अलावा, कुछ प्रकार के जीवित जीव उन पदार्थों का उपभोग करते हैं जिनकी उन्हें सीधे पर्यावरण से आवश्यकता होती है, अन्य पहले संसाधित और अलग किए गए उत्पादों का उपयोग करते हैं, फिर भी अन्य दूसरे, और तब तक जब तक कि पदार्थ अपनी मूल अवस्था में प्राकृतिक1 वातावरण में वापस नहीं आ जाता। इसलिए एक दूसरे की जीवन गतिविधि के उत्पादों का उपयोग करने में सक्षम विभिन्न जीवों (प्रजातियों की विविधता) के सह-अस्तित्व के लिए आवश्यकता उत्पन्न होती है, अर्थात यह बिना कचरे के व्यावहारिक रूप से संचालित होती है; जैविक उत्पादों का नया उत्पादन।

बायोकेनोसिस में जीवित जीवों की कुल संख्या और उनके विकास की दर पारिस्थितिक प्रणाली में प्रवेश करने वाली ऊर्जा की मात्रा, सिस्टम के व्यक्तिगत तत्वों के माध्यम से इसके हस्तांतरण की दर और खनिज पदार्थों के संचलन की तीव्रता पर निर्भर करती है। इन प्रक्रियाओं की एक विशेषता यह है कि पोषक तत्व (कार्बन, नाइट्रोजन, पानी, फास्फोरस, आदि) बायोटोप और बायोकेनोसिस के बीच लगातार प्रसारित होते हैं, अर्थात, वे अनगिनत बार उपयोग किए जाते हैं, और ऊर्जा प्रवाह के रूप में पारिस्थितिक तंत्र में प्रवेश करती है। सौर विकिरण का खर्च होता है ^ ज़िया पूरी तरह से। संरक्षण और परिवर्तन के नियम के अनुसार, पारिस्थितिक तंत्र में प्रवेश करने वाली ऊर्जा एक रूप से दूसरे रूप में बदल सकती है। दूसरा मूलभूत सिद्धांत यह है कि ऊर्जा के रूपान्तरण से जुड़ी कोई भी क्रिया अंतरिक्ष में उष्मा के क्षय के रूप में उसके नुकसान के बिना नहीं हो सकती है।अर्थात् पारिस्थितिक तंत्र में प्रवेश करने वाली ऊर्जा का हिस्सा खो जाता है और काम नहीं कर सकता है।

कोई भी पारिस्थितिक प्रणाली अपने विकास की प्रक्रिया में अपने संतुलन की स्थिति में आ जाती है, जब उसके सभी fn=eic पैरामीटर एक स्थिर मान लेते हैं, और दक्षता का गुणांक अपने अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाता है»

किसी भी जीव की महत्वपूर्ण गतिविधि अन्य जीवों के साथ उसके बहुपक्षीय जैविक संबंधों के परिणामस्वरूप सुनिश्चित होती है। सभी जीवों को भोजन की विधि और पोषी स्तर के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है जिस पर वे सामान्य खाद्य श्रृंखला में पाए जाते हैं। पोषण की विधि के अनुसार, दो समूहों को प्रतिष्ठित किया जाता है: स्वपोषी और परपोषी।

ऑटोट्रॉफ़्स में सूर्य की ऊर्जा या रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी ऊर्जा का उपयोग करके अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थ बनाने की क्षमता होती है।

हेटरोट्रॉफ़िक जीव भोजन के रूप में कार्बनिक पदार्थों का उपयोग करते हैं। ऐसे में जीवित पौधे या उनके फल, पौधों और जानवरों के मृत अवशेष भोजन के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं। इसके अलावा, प्रकृति में प्रत्येक जीव एक या दूसरे रूप में कई अन्य जीवों के पोषण के स्रोत के रूप में कार्य करता है।

एक पोषी स्तर से दूसरे पोषी स्तर तक कार्बनिक पदार्थ के क्रमिक संक्रमण के परिणामस्वरूप पदार्थ का चक्र और प्रकृति में ऊर्जा का स्थानांतरण होता है (चित्र 3.2)। इसी समय, एक ट्रॉफिक स्तर से दूसरे में जाने वाले कार्बनिक पदार्थों को चक्र से आंशिक रूप से बाहर रखा गया है। नतीजतन, खनिज जमा (पीट, कोयला, तेल, गैस, तेल शेल, आदि) के रूप में पृथ्वी पर कार्बनिक यौगिक जमा होते हैं। हालाँकि, अनिवार्य रूप से पृथ्वी पर बायोमास जमा नहीं होता है, लेकिन इसे एक निश्चित स्तर पर रखा जाता है, क्योंकि यह लगातार नष्ट हो जाता है और एक ही निर्माण सामग्री से फिर से बनाया जाता है, अर्थात। इसकी सीमा के भीतर पदार्थों का निर्बाध संचलन होता है। तालिका में। 3.1 कुछ प्राकृतिक पारिस्थितिक प्रणालियों के लिए बायोमास प्रजनन की दर पर डेटा प्रदान करता है।

जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि की प्रक्रिया में, जीवमंडल का निर्जीव हिस्सा भी मौलिक रूप से रूपांतरित हो गया। वातावरण में मुक्त ऑक्सीजन दिखाई दी, और इसकी ऊपरी परतों में एक ओजोन स्क्रीन दिखाई दी; हवा और पानी से जीवों द्वारा निकाले गए कार्बन डाइऑक्साइड को कोयले और कैल्शियम कार्बोनेट के निक्षेपों में संरक्षित किया गया था।

भूगर्भीय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, लिथोस्फीयर के ऊपरी हिस्से का विरूपण और विनाश होता है। पहले से दबी तलछटी चट्टानें फिर से सतह पर आ गई हैं। भविष्य में, उनका अपक्षय होता है, जिसमें जीवित जीव भी सक्रिय भाग लेते हैं।

कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बनिक और खनिज अम्लों को मुक्त करके, वे चट्टानों के विनाश में योगदान करते हैं और इस प्रकार रासायनिक तत्वों के प्रवासन की प्रक्रिया में भाग लेते हैं।

पृथ्वी द्वारा प्रतिवर्ष प्राप्त की जाने वाली सौर ऊर्जा की कुल मात्रा लगभग 2-1024 J है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में प्रति वर्ष लगभग 100 बिलियन टन कार्बनिक पदार्थ बनते हैं और 1.9-1021 J सौर ऊर्जा संचित होती है। प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं के लिए, 170 बिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड सालाना वायुमंडल से शामिल होता है, लगभग 130 बिलियन टन पानी फोटोकैमिकल माध्यमों से विघटित होता है, और 115 बिलियन टन ऑक्सीजन पर्यावरण में छोड़ा जाता है। इसके अलावा, 2 बिलियन टन नाइट्रोजन, सिलिकॉन, अमोनियम, लोहा, कैल्शियम और कई अन्य पदार्थ पदार्थों के संचलन में शामिल हैं। कुल मिलाकर, 60 से अधिक तत्व जैविक चक्र में शामिल हैं।

अंतरिक्ष में संभावित रासायनिक ऊर्जा (थर्मल ऊर्जा के रूप में) के एक साथ अपव्यय के साथ कार्बनिक पदार्थ के संश्लेषण चरण को इसके विनाश के चरण द्वारा जैविक चक्र के अगले चरण में बदल दिया जाता है। नतीजतन, कार्बनिक पदार्थ गैस में गुजरता है, तरल और ठोस रूप (खनिज और अन्य यौगिक)। इन तीन चरणों की प्रक्रिया में, जैविक चक्र का नवीनीकरण होता है, जो सौर ऊर्जा द्वारा समर्थित होता है और जिसमें व्यावहारिक रूप से पदार्थों और रासायनिक तत्वों का समान द्रव्यमान शामिल होता है।

पदार्थों के भूवैज्ञानिक संचलन की प्रक्रिया में, खनिज यौगिकों को ग्रहीय पैमाने पर एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित किया जाता है, और पानी (तरल, ठोस - बर्फ, बर्फ; गैसीय -) के एकत्रीकरण की स्थिति में भी स्थानांतरण और परिवर्तन होता है। लारेस)। वाष्प अवस्था में जल सर्वाधिक तीव्रता से परिचालित होता है।

जीवमंडल में जल चक्र इस तथ्य पर आधारित है कि वर्षा द्वारा कुल वाष्पीकरण की भरपाई की जाती है। इसी समय, वर्षा के साथ लौटने की तुलना में अधिक पानी समुद्र से वाष्पित हो जाता है। भूमि पर, इसके विपरीत, अधिक वर्षा होती है, लेकिन अतिरिक्त झीलों और नदियों में बहती है, और वहाँ से फिर से समुद्र में जाती है।

जल चक्र और उसमें घुले खनिज यौगिकों पर आधारित जीवित पदार्थ के आगमन के साथ, अर्थात। अजैविक, भूवैज्ञानिक, कार्बनिक पदार्थों के चक्र या छोटे जैविक चक्र के आधार पर उत्पन्न हुआ।

जैविक चक्र में सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया वाष्पोत्सर्जन है। जब किसी पौधे की जड़ों द्वारा मिट्टी की नमी को अवशोषित किया जाता है, तो पानी में घुले खनिज और कार्बनिक पदार्थ पानी के साथ उसमें प्रवेश कर जाते हैं। वाष्पोत्सर्जन की प्रक्रिया पौधे के तापमान को नियंत्रित करने, उसे ज़्यादा गरम होने से बचाने के लिए भी महत्वपूर्ण है। पानी के वाष्पीकरण के दौरान होने वाली गर्मी के नुकसान के कारण पौधे का तापमान कम हो जाता है। इसी समय, इस प्रक्रिया को पौधे द्वारा ही नियंत्रित किया जाता है - गर्म मौसम में, पत्तियों पर स्थित रंध्र व्यापक रूप से खुलते हैं और यह वाष्पीकरण में वृद्धि और तापमान में कमी में योगदान देता है, और कम तापमान पर रंध्र ढक जाते हैं , वाष्पीकरण की तीव्रता कम हो जाती है। इस प्रकार, वाष्पोत्सर्जन एक शारीरिक और भौतिक प्रक्रिया दोनों है, क्योंकि यह पौधे को नियंत्रित करने की क्षमता में निर्जीव पदार्थ से साधारण वाष्पीकरण से भिन्न होता है।

एक पौधे की वाष्पोत्सर्जन क्षमता का अनुमान अक्सर वाष्पोत्सर्जन गुणांक द्वारा लगाया जाता है, जो पानी की मात्रा को दर्शाता है जिसे पौधे के शुष्क पदार्थ के एक इकाई द्रव्यमान को बनाने के लिए खर्च किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, 1 टन ग्राउंड प्लांट मास गेहूँ के निर्माण के लिए, अर्थात। अनाज और पुआल, 300-500 m3 पानी की खपत होती है ट्रैवेपिरेशन के लिए पानी की खपत बड़ी संख्या में कारकों पर निर्भर करती है: पौधे की प्रकृति, मौसम की स्थिति और मिट्टी में नमी की उपस्थिति। शुष्क, गर्म मौसम में, पौधे को वाष्पोत्सर्जन के लिए बड़ी मात्रा में पानी खर्च करने की आवश्यकता होती है।

पौधों की जड़ें मिट्टी की नमी को विभिन्न गहराई से अवशोषित करती हैं। गेहूं की जड़ प्रणाली 2.0-2.5 मीटर की गहराई तक फैली हुई है, ओक की जड़ें कभी-कभी 20 मीटर की गहराई तक प्रवेश करती हैं। इसके कारण, पौधे अधिक गहराई पर स्थित नमी का उपयोग करने में सक्षम होते हैं और नमी की मात्रा में उतार-चढ़ाव पर कम निर्भर होते हैं। सतह की मिट्टी की परत।

वाष्पोत्सर्जन से अलगाव में मिट्टी से वाष्पीकरण पर विचार नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक वन चंदवा के नीचे, मिट्टी की सतह से थोड़ा पानी वाष्पित हो जाता है, चाहे उसकी उपस्थिति कुछ भी हो। ऐसा इसलिए है क्योंकि सौर विकिरण पेड़ों के मुकुट के माध्यम से कमजोर रूप से प्रवेश करता है। इसके अलावा, जंगल की छतरी के नीचे, हवा की गति धीमी हो जाती है, और यह नमी से अधिक संतृप्त होती है। इन परिस्थितियों में नमी का मुख्य भाग वाष्पोत्सर्जन के कारण वाष्पित हो जाता है।

जल चक्र में, सबसे महत्वपूर्ण चरण वे हैं जो व्यक्तिगत नदी और झील घाटियों के भीतर होते हैं। वनस्पति एक महत्वपूर्ण स्क्रीनिंग कार्य करती है, जो वर्षा में गिरने वाले पानी के हिस्से को बनाए रखती है। यह अवरोधन, जो निश्चित रूप से हल्की बारिश के दौरान अधिकतम होता है, समशीतोष्ण अक्षांशों में कुल वर्षा का 25% तक पहुंच सकता है।

पानी का हिस्सा मिट्टी में बरकरार रहता है, और मजबूत, मिट्टी के कोलाइडल कॉम्प्लेक्स (ह्यूमस और क्ले) जितना अधिक महत्वपूर्ण होता है। पानी का वह हिस्सा जो 20-30 सेंटीमीटर की गहराई तक मिट्टी में प्रवेश करता है, केशिकाओं के माध्यम से फिर से इसकी सतह पर चढ़ सकता है और वाष्पित हो सकता है। इस प्रकार, सतह से वायुमंडल में पानी का संक्रमण भौतिक वाष्पीकरण और वाष्पोत्सर्जन की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप होता है। इसी समय, पानी की आपूर्ति में सुधार के साथ पौधों द्वारा वाष्पित होने वाले पानी की मात्रा बढ़ जाती है। तो, एक सन्टी प्रति दिन 0.075 एम 3 पानी वाष्पित करता है; बीच - 0.1 मीटर; लिंडेन - 0.2, और 1 हेक्टेयर वन - 20-50 एम 3। 1 हेक्टेयर सन्टी जंगल, जिसका पर्ण भार 4940 किलोग्राम है, प्रति दिन 47 मीटर - "पानी का वाष्पीकरण करता है, और 1 हेक्टेयर स्प्रूस वन, जिसकी सुई का वजन 31 हजार किलोग्राम है। ट्रांसपायर 43 मीटर:< воды в день. 1 га пшеницы за период развития использует 375 мм осадков, а продуцирует 12,5 т (сухая масса) растительного вещества.

भूवैज्ञानिक चक्र के विपरीत जैविक चक्र में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पृथ्वी पर होने वाली सौर ऊर्जा का केवल 0.!-0.2% कार्बनिक पदार्थ के निर्माण पर खर्च किया जाता है (भौगोलिक चक्र पर 50% तक) - इसके बावजूद। जैविक चक्र में शामिल ऊर्जा ग्रह पर प्राथमिक उत्पादन बनाने का एक बड़ा काम करती है।

पदार्थों के संचलन को आमतौर पर जैव भू-रासायनिक चक्र कहा जाता है। मुख्य जैव-भूरासायनिक चक्र ऑक्सीजन, कार्बन, पानी, नाइट्रोजन, फास्फोरस और कई अन्य तत्वों का संचलन है।

सामान्य तौर पर, किसी भी रासायनिक तत्व का प्रत्येक संचलन पृथ्वी पर पदार्थों के सामान्य भव्य संचलन का हिस्सा होता है, अर्थात, वे सभी परस्पर क्रिया के विभिन्न रूपों से निकटता से जुड़े होते हैं। जैव-भू-रासायनिक चक्रों की मुख्य कड़ियाँ जीवित जीव हैं, जो सभी चक्रों की तीव्रता और उनमें पृथ्वी की पपड़ी के लगभग सभी तत्वों की भागीदारी को निर्धारित करते हैं।

हरे पौधों की गतिविधि के कारण पृथ्वी के वायुमंडल में लगभग सभी आणविक ऑक्सीजन उत्पन्न हुई और एक निश्चित स्तर पर बनी हुई है। श्वसन की प्रक्रिया में जीवों द्वारा बड़ी मात्रा में इसका सेवन किया जाता है। लेकिन, इसके अलावा, एक उच्च रासायनिक गतिविधि होने के कारण, ऑक्सीजन निश्चित रूप से पृथ्वी की पपड़ी के लगभग सभी तत्वों के साथ यौगिकों में प्रवेश करेगी। यह अनुमान लगाया गया है कि वायुमंडल में निहित सभी ऑक्सीजन 200 वर्षों में जीवित जीवों (श्वसन के दौरान बाध्यकारी और प्रकाश संश्लेषण के दौरान जारी) के माध्यम से गुजरती हैं, 300 वर्षों में विपरीत दिशा में कार्बन डाइऑक्साइड चक्र, और पृथ्वी पर सभी जल विघटित और पुन: निर्मित होते हैं 2 मिलियन वर्षों में प्रकाश संश्लेषण और श्वसन।

जैव रासायनिक चक्रों में पदार्थों के चक्र और प्रवास को उदाहरण के रूप में कार्बन चक्र का उपयोग करके माना जा सकता है (चित्र 3.3)। भूमि पर, यह प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड के स्थिरीकरण से शुरू होता है। वातावरण में निहित कार्बन डाइऑक्साइड पौधों द्वारा ग्रहण किया जाता है, और प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, हाइड्रोकार्बन बनते हैं और ऑक्सीजन निकलती है।

बदले में, कार्बोहाइड्रेट पौधों के निर्माण के लिए प्रारंभिक सामग्री हैं।

पौधे में तय कार्बन का ज्यादातर जानवरों द्वारा उपभोग किया जाता है। सांस लेने पर जानवर भी कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं। अप्रचलित पौधों और जानवरों को सूक्ष्मजीवों द्वारा विघटित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप मृत कार्बनिक पदार्थ का कार्बन कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकरण होता है और वातावरण में फिर से प्रवेश करता है। समुद्र में कार्बन का एक समान चक्र होता है।

वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड का एक हिस्सा समुद्र में प्रवेश करता है, जहां यह घुलित रूप में होता है। यानी महासागर निश्चित सीमा के भीतर वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड के रखरखाव को सुनिश्चित करता है। बदले में, समुद्र में एक निश्चित स्तर पर कार्बन सामग्री नीचे तलछट में कैल्शियम कार्बोनेट के संचित भंडार द्वारा प्रदान की जाती है। इस स्थायी प्राकृतिक प्रक्रिया की उपस्थिति कुछ हद तक वातावरण में और समुद्र के पानी में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा को नियंत्रित करती है।

नाइट्रोजन चक्र, अन्य जैव-भू-रासायनिक चक्रों की तरह, जीवमंडल के सभी क्षेत्रों को कवर करता है (चित्र 3.4)। नाइट्रोजन, जो वायुमंडल में बहुत प्रचुर मात्रा में है, पौधों द्वारा हाइड्रोजन या ऑक्सीजन के साथ संयुक्त होने के बाद ही अवशोषित होती है। आधुनिक परिस्थितियों में, मनुष्य ने नाइट्रोजन चक्र में हस्तक्षेप किया। वह विशाल क्षेत्रों में नाइट्रोजन-फिक्सिंग फलियां उगाते हैं या कृत्रिम रूप से प्राकृतिक नाइट्रोजन को ठीक करते हैं। ऐसा माना जाता है कि कृषिऔर उद्योग स्वाभाविक रूप से उत्पादित होने की तुलना में लगभग 60% अधिक स्थिर नाइट्रोजन प्रदान करते हैं।

फास्फोरस का चक्र, जो जीवित जीवों के लिए आवश्यक मुख्य तत्वों में से एक है, अपेक्षाकृत सरल है। फास्फोरस के मुख्य स्रोत आग्नेय (एपेटाइट्स) और तलछटी (फॉस्फोराइट्स) चट्टानें हैं। प्राकृतिक लीचिंग प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप अकार्बनिक फास्फोरस चक्र में शामिल होता है। फास्फोरस जीवित जीवों द्वारा आत्मसात किया जाता है, जो इसकी भागीदारी के साथ कई कार्बनिक यौगिकों को संश्लेषित करते हैं और इसे विभिन्न ट्राफिक स्तरों में स्थानांतरित करते हैं। ट्रॉफिक श्रृंखलाओं के माध्यम से अपनी यात्रा समाप्त करने के बाद, जैविक फॉस्फेट रोगाणुओं द्वारा विघटित हो जाते हैं और हरे पौधों के लिए उपलब्ध खनिज ऑर्थोफोस्फेट्स में बदल जाते हैं। नदी अपवाह के परिणामस्वरूप फॉस्फेट जल निकायों में प्रवेश करते हैं, जो फाइटोप्लांकटन और ताजे पानी या समुद्री जल निकायों की ट्रॉफिक श्रृंखला के विभिन्न स्तरों पर स्थित जीवों के विकास में योगदान देता है। सूक्ष्मजीवों की गतिविधि के परिणामस्वरूप खनिज फॉस्फेट की पानी में वापसी भी होती है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि बड़ी गहराई पर जमा फॉस्फेट को चक्र से बाहर रखा गया है, जिसे इस जैव-भू-रासायनिक चक्र के संतुलन को संकलित करते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए। इस प्रकार, फॉस्फोरस की केवल आंशिक वापसी होती है जो समुद्र में वापस जमीन पर गिर गई है। यह प्रक्रिया उन पक्षियों के जीवन के परिणामस्वरूप होती है जो मछली खाते हैं।

मानव मछली पकड़ने के परिणामस्वरूप फास्फोरस का एक हिस्सा महाद्वीप में आता है। हालांकि, मछली उत्पादों के साथ आपूर्ति की जाने वाली फास्फोरस की मात्रा जलमंडल में इसके निष्कासन की तुलना में बहुत कम है, जो प्रति वर्ष कई मिलियन टन तक पहुंचती है। इसके अलावा, खेतों में फॉस्फेट उर्वरकों को लगाने से, एक व्यक्ति फॉस्फोरस को जलकुंडों और समुद्र में हटाने की प्रक्रिया को काफी तेज कर देता है। इसी समय, जल निकायों को पर्यावरणीय क्षति होती है, क्योंकि पानी में रहने वाले जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि की प्राकृतिक प्रक्रिया बाधित होती है।

चूंकि फास्फोरस का भंडार बहुत सीमित है, इसके अनियंत्रित सेवन से कई नकारात्मक परिणाम हो सकते हैं। यह जलीय और स्थलीय वातावरण दोनों के स्वपोषी जीवों के लिए मुख्य सीमित कारक है, कई अन्य जैव-भू-रासायनिक चक्रों का मुख्य नियामक है। उदाहरण के लिए, पानी या ऑक्सीजन में नाइट्रेट की मात्रा वायुमंडल में काफी हद तक फास्फोरस चक्र की तीव्रता पर निर्भर करती है। जीवमंडल में।

6. प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र

जनसंख्या की संरचना और गतिशीलता। आबादी की संरचना और गतिशीलता का अध्ययन बहुत व्यावहारिक महत्व रखता है।

जनसंख्या जीवन के पैटर्न को नहीं जानना। प्राकृतिक संसाधनों के तर्कसंगत उपयोग और संरक्षण के लिए वैज्ञानिक रूप से आधारित पर्यावरण, इंजीनियरिंग और संगठनात्मक उपायों के विकास को सुनिश्चित करना असंभव है।

जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि के अध्ययन के लिए जनसंख्या का दृष्टिकोण विभिन्न अजैविक और जैविक पर्यावरणीय कारकों के प्रभाव में उनकी बहुतायत और घनत्व को विनियमित करने की उनकी क्षमता पर आधारित है।

जनसंख्या के मुख्य पैरामीटर इसकी बहुतायत और घनत्व हैं। जनसंख्या का आकार किसी दिए गए क्षेत्र या किसी दिए गए आयतन में व्यक्तियों की कुल संख्या है। यह कभी स्थिर नहीं होता है और, एक नियम के रूप में, प्रजनन और मृत्यु दर की तीव्रता के अनुपात पर निर्भर करता है।

जनसंख्या घनत्व व्यक्तियों की संख्या या बायोमास प्रति इकाई क्षेत्र या आयतन द्वारा निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, प्रति हेक्टेयर 106 सन्टी पौधे। या 1.5 पर्च प्रति 1 घन मीटर पानी इन प्रजातियों के जनसंख्या घनत्व की विशेषता है। बहुतायत में वृद्धि के साथ, हे घनत्व केवल तभी बढ़ता है जब जनसंख्या को बड़े क्षेत्र में या बड़ी मात्रा में फैलाया जा सकता है।

वितरण क्षेत्र का आकार, आबादी की संख्या और घनत्व स्थिर नहीं हैं और महत्वपूर्ण सीमाओं के भीतर भिन्न हो सकते हैं। अक्सर ये परिवर्तन मानवीय गतिविधियों से जुड़े होते हैं। लेकिन इस तरह की गतिशीलता के मुख्य कारण अस्तित्व की स्थितियों में बदलाव, भोजन की उपलब्धता (यानी ऊर्जा संसाधन) और अन्य कारण हैं।

यह स्थापित किया गया है कि आबादी की संख्या में असीमित रूप से उतार-चढ़ाव हो सकता है। जनसंख्या को कुछ सीमाओं के भीतर रखना इसकी आत्म-विनियमन की क्षमता से सुनिश्चित होता है। किसी भी आबादी की हमेशा कम और ऊपरी घनत्व सीमा होती है, जिसके आगे वह नहीं जा सकता (चित्र 3.5)। कारकों के अनुकूल संयोजन के साथ, जनसंख्या घनत्व को कुछ इष्टतम स्तर पर रखा जाता है, इससे थोड़ा विचलन होता है। घनत्व में इस तरह के उतार-चढ़ाव आमतौर पर सही होते हैं, प्रकृति में नियमित होते हैं और पर्यावरणीय परिस्थितियों में विशिष्ट परिवर्तनों के प्रति जनसंख्या की प्रतिक्रिया को स्पष्ट रूप से दर्शाते हैं। प्रकृति में, आलस्य में मौसमी उतार-चढ़ाव विशेष रूप से छोटे जानवरों (माउस-जैसे कृंतक। कीड़े, कुछ पक्षी) में हो सकते हैं। इस प्रकार, एक मौसम के दौरान माउस जैसे कृन्तकों की संख्या कभी-कभी 300-100 गुना और कुछ कीड़ों में 1300-1500 गुना बढ़ जाती है।

इष्टतम से नीचे घनत्व में गिरावट जनसंख्या के सुरक्षात्मक गुणों में गिरावट, इसकी प्रजनन क्षमता में कमी और कई अन्य नकारात्मक घटनाओं का कारण बनती है। व्यक्तियों की न्यूनतम संख्या वाली आबादी लंबे समय तक मौजूद नहीं रह सकती है। बहुत अनुकूल रहने की स्थिति वाले भंडार में भी कम संख्या वाले जानवरों के विलुप्त होने के मामले ज्ञात हैं। इष्टतम से ऊपर घनत्व बढ़ाने से भी जनसंख्या पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है, क्योंकि इससे खाद्य आपूर्ति नष्ट हो जाती है और रहने की जगह कम हो जाती है।

जनसंख्या अपनी संख्या को नियंत्रित करती है और व्यक्तियों को अद्यतन करके बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल होती है। व्यक्ति जन्म और आप्रवासन के माध्यम से जनसंख्या में दिखाई देते हैं, और मृत्यु और उत्प्रवास के परिणामस्वरूप गायब हो जाते हैं। जन्म और मृत्यु की संतुलित तीव्रता के साथ, एक स्थिर जनसंख्या बनती है। ऐसी आबादी में, मृत्यु दर की भरपाई विकास द्वारा की जाती है, अर्थात। इसकी सीमा तक जनसंख्या का आकार एक निश्चित स्तर पर रखा जाता है।

हालाँकि, जनसंख्या संतुलन प्रकृति में मौजूद नहीं है। प्रत्येक जनसंख्या स्थिर और गतिशील दोनों गुणों से संपन्न है, इसलिए उनका घनत्व लगातार घटता-बढ़ता रहता है। लेकिन स्थिर बाहरी परिस्थितियों में, ये उतार-चढ़ाव कुछ औसत मूल्य के आसपास होते हैं। नतीजतन, आबादी घटती या बढ़ती नहीं है, उनकी सीमा का विस्तार या संकीर्ण नहीं होता है।

जनसंख्या घनत्व का स्व-विनियमन प्रकृति में कार्य करने वाली दो पारस्परिक रूप से संतुलित शक्तियों द्वारा किया जाता है। यह, एक ओर, जीवों की पुनरुत्पादन की क्षमता है, दूसरी ओर, ऐसी प्रक्रियाएं जो जनसंख्या घनत्व पर निर्भर करती हैं और प्रजनन को सीमित करती हैं। लगातार बदलती परिस्थितियों में जीवन को बनाए रखने के लिए जनसंख्या घनत्व का ऑटोरेग्यूलेशन एक आवश्यक अनुकूलन है।

जनसंख्या सबसे छोटी विकसित इकाई है। यह अलगाव में नहीं, बल्कि अन्य प्रजातियों की आबादी के संबंध में मौजूद है। इसलिए, स्वत: विनियमन के गैर-जनसंख्या तंत्र, अधिक सटीक, अंतर-जनसंख्या तंत्र, एक ही समय में प्रकृति में भी व्यापक हैं। साथ ही, जनसंख्या एक विनियमित वस्तु है, और प्राकृतिक प्रणाली, जिसमें विभिन्न प्रजातियों की कई आबादी होती है, एक नियामक के रूप में कार्य करती है। समग्र रूप से यह प्रणाली और इसमें शामिल अन्य प्रजातियों की आबादी इस विशेष आबादी को प्रभावित करती है, और प्रत्येक अलग-अलग, अपने हिस्से के लिए, उस पूरी प्रणाली को प्रभावित करती है जिसका यह एक हिस्सा है।

बायोगेकेनोज की कार्यप्रणाली और संरचना। बायोकेनोज के बीच विभिन्न प्रकार केजीवित जीवों के कुछ संबंध होते हैं। इन कनेक्शनों का मुख्य रूप पोषण संबंध है, जिसके आधार पर पोषण और स्थानिक संबंधों की जटिल श्रृंखलाएं और चक्र बनते हैं। यह भोजन और स्थानिक संबंधों (ट्रॉफिक और सामयिक) के माध्यम से है कि विभिन्न जैविक परिसरों का निर्माण किया जाता है जो जीवित जीवों की प्रजातियों को एक पूरे में एकजुट करते हैं, अर्थात। जैविक मैक्रोसिस्टम में - बायोगेकेनोसिस।

प्राकृतिक बायोगेकेनोज आमतौर पर बहु-प्रजाति समुदायों का प्रतिनिधित्व करते हैं। और बायोकेनोसिस प्रजातियों की संरचना में जितना अधिक विविध है, सामग्री और ऊर्जा संसाधनों के अधिक पूर्ण और किफायती विकास के लिए उतने ही अधिक अवसर हैं।

खाद्य श्रृंखला की सभी कड़ियाँ आपस में जुड़ी हुई हैं और एक दूसरे पर निर्भर हैं। उनके बीच, पहली से आखिरी कड़ी तक, पदार्थ और ऊर्जा का स्थानांतरण होता है (चित्र 3.6, ए)। जब ऊर्जा एक पोषी स्तर से दूसरे पोषी स्तर में स्थानांतरित होती है तो ऊर्जा का ह्रास होता है। नतीजतन, आपूर्ति श्रृंखला लंबी नहीं हो सकती। अधिकतर, इसमें भूमि पर 4-6 लिंक और समुद्र में 5-8 लिंक होते हैं। किसी भी खाद्य श्रृंखला में, एक व्यक्ति के विकास के लिए सभी भोजन का उपयोग नहीं किया जाता है, अर्थात। बायोमास के संचय के लिए। इसका एक हिस्सा शरीर की ऊर्जा लागत को पूरा करने पर खर्च किया जाता है: श्वसन, गति, प्रजनन, शरीर के तापमान को बनाए रखने आदि के लिए। साथ ही, एक लिंक के बायोमास को अगले लिंक द्वारा पूरी तरह से संसाधित नहीं किया जा सकता है। खाद्य श्रृंखला में प्रत्येक बाद की कड़ी में पिछले एक की तुलना में बायोमास में कमी होती है। यह न केवल बायोमास पर लागू होता है, बल्कि व्यक्तियों की संख्या और ऊर्जा प्रवाह पर भी लागू होता है।

इस परिघटना का अध्ययन सी. एल्टन ने किया और संख्याओं का पिरामिड या एल्टन का पिरामिड (चित्र 3.6.6) कहा। पिरामिड का आधार पौधों - उत्पादकों द्वारा बनाया गया है, फाइटोफेज उनके ऊपर स्थित हैं। अगला लिंक दूसरे क्रम के उपभोक्ताओं द्वारा दर्शाया गया है। और इसी तरह पिरामिड के शीर्ष पर, जो सबसे बड़े शिकारियों से बना है। पिरामिड की मंजिलों की संख्या आमतौर पर खाद्य श्रृंखला में लिंक की संख्या से मेल खाती है।

पारिस्थितिक पिरामिड एक पारिस्थितिक तंत्र की पोषी संरचना को ज्यामितीय रूप में व्यक्त करते हैं। उन्हें एक ही ऊँचाई के अलग-अलग आयतों से बनाया जा सकता है, जिसकी लंबाई एक निश्चित पैमाने पर मापा पैरामीटर के मान को दर्शाती है। इस तरह संख्या, बायोमास और ऊर्जा के पिरामिड बनाए जा सकते हैं।

पदार्थों के जैविक चक्र के लिए ऊर्जा का स्रोत हरे पौधों - ऑटोट्रॉफ़्स द्वारा संचित सौर विकिरण है। पृथ्वी पर पहुंचने वाले सभी सौर विकिरणों में से केवल लगभग 0.1-0.2% ऊर्जा हरे पौधों द्वारा ग्रहण की जाती है और जीवमंडल में पदार्थों का संपूर्ण जैविक चक्र प्रदान करती है। इसी समय, प्रकाश संश्लेषण से जुड़ी ऊर्जा का आधे से अधिक भाग स्वयं पौधों द्वारा उपभोग किया जाता है, जबकि शेष पौधे के शरीर में जमा हो जाता है और बाद में बाद के ट्राफिक स्तरों के जीवों की पूरी विविधता के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करता है।

जीवमंडल में जीवित पदार्थ के कार्य विविध हैं, लेकिन वे सभी एक ही उद्देश्य की पूर्ति करते हैं - रासायनिक तत्वों की गति। यह हलचल क्यों जरूरी है और साढ़े तीन अरब साल पहले यानी पृथ्वी पर जीवन के प्रकट होने से पहले यह कैसे हुआ? इसकी स्थापना के बाद से जीवमंडल में जीवित पदार्थ की भूमिका महत्वपूर्ण हो गई है। इसके नगण्य द्रव्यमान के बावजूद, पृथ्वी के अन्य गोले के लगभग 10 -6 द्रव्यमान, यह ऊर्जा का वाहक है जिसके कारण यह गति होती है।

"जीवमंडल के जीवित पदार्थ" की अवधारणा में ग्रह पर सभी जीवित जीव शामिल हैं। चाहे वे किसी भी वर्ग, प्रजाति, वंश आदि से संबंधित हों। ये न केवल कार्बनिक पदार्थ हैं, बल्कि अकार्बनिक, साथ ही खनिज भी हैं। यह जीवमंडल की सभी परतों में "रहता है" - स्थलमंडल, जलमंडल और वायुमंडल में। यदि अस्तित्व की स्थितियाँ अनुपयुक्त हैं, तो यह या तो निलंबित एनीमेशन की स्थिति में आ जाता है, अर्थात यह अपनी सभी प्रक्रियाओं को इतना धीमा कर देता है कि जीवन की दृश्य अभिव्यक्तियाँ व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित हो जाती हैं, या यह मर जाती है।

विशिष्ट विशेषताएं और भूमिका

जीवमंडल के जीवित पदार्थ को निर्जीव से कैसे अलग किया जाए?

पांचवां, यह सभी चरण राज्यों में मौजूद है। छठा, यह एक व्यक्तिगत जीव है और पीढ़ियों के परिवर्तन के साथ निरंतरता या आनुवंशिकता की विशेषता है।

जीवमंडल का जीवित पदार्थ एक जीव से दूसरे जीव में और जीव और पर्यावरण के बीच रासायनिक तत्वों के प्रवास को सुनिश्चित करता है। संचलन तब होता है जब जीवित जीव भोजन को पचाते हैं, विकसित होते हैं और बढ़ते हैं, और जीवन की प्रक्रिया में भी आगे बढ़ते हैं। तत्वों के पहले ऐसे आंदोलन को रासायनिक या जैव रासायनिक कहा जाता है, और दूसरा - यांत्रिक। इसके अलावा, जीवित जीवों की गतिविधि यह सुनिश्चित करने का प्रयास करती है कि यह प्रवास जितनी जल्दी हो सके, और सूर्य से प्राप्त ऊर्जा का सबसे कुशलता से उपयोग किया जाए। ऐसा करने के लिए, वे लगातार और लगातार अनुकूलन, अनुकूलन और विकास करते हैं।

कार्य

जीवमंडल में जीवों की भूमिका कई कार्यों को करने की है। मुख्य हैं: ऊर्जा, विनाशकारी, एकाग्रता और पर्यावरण-गठन।

ऊर्जा समारोह। यह प्रकाश संश्लेषण के लिए हरे क्लोरोफिल जीवों की क्षमता से जुड़ा है। वे प्राप्त सौर ऊर्जा की सहायता से, सरलतम यौगिकों जैसे पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और खनिजों को जटिल कार्बनिक पदार्थों में बदल देते हैं, जो बदले में अन्य जीवित प्राणियों के अस्तित्व के लिए आवश्यक हैं। पौधों में यह क्षमता होती है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए, वे पृथ्वी पर पड़ने वाली सौर ऊर्जा का केवल 1% उपयोग करते हैं। वे प्रतिवर्ष लगभग 145 बिलियन टन ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं, जिसके लिए वे लगभग 200 बिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड का उपभोग करते हैं। इस मामले में, 100 अरब टन से अधिक कार्बनिक पदार्थ का उत्पादन होता है। इस प्रकार पौधे मुक्त ऑक्सीजन के साथ वातावरण की भरपाई करते हैं। यदि पौधे स्थायी रूप से ऐसा नहीं करते, तो एक सक्रिय रासायनिक तत्व के रूप में ऑक्सीजन, प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करती और विभिन्न यौगिकों का निर्माण करती, और परिणामस्वरूप, यह पृथ्वी के वायुमंडल से पूरी तरह से गायब हो जाती। और इसके साथ ही जीवन का अस्तित्व समाप्त हो जाएगा। पौधों के अलावा, बहुत कम मात्रा में कार्बनिक पदार्थ - कुल का 0.5% से अधिक नहीं, कुछ बैक्टीरिया द्वारा निर्मित होता है। इस प्रक्रिया को रसायन संश्लेषण कहा जाता है। इसमें सौर ऊर्जा शामिल नहीं है, लेकिन सल्फर और नाइट्रोजन यौगिकों के ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी ऊर्जा।

इस तरह से संश्लेषित कार्बनिक यौगिक - प्रोटीन, चीनी, और इसी तरह - उनमें निहित ऊर्जा के साथ, भोजन हैं और ट्रॉफिक श्रृंखला के साथ वितरित किए जाते हैं। इसके अलावा, पौधों द्वारा संश्लेषित ऊर्जा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है या मृत कार्बनिक पदार्थों में जमा हो जाती है, जो जीवाश्म अवस्था में बदल जाती है। और इसमें अगला कार्य विनाशकारी है।

जीवमंडल में जीवों की इस भूमिका को कार्बनिक पदार्थों का खनिजीकरण भी कहा जाता है। अपघटन के परिणामस्वरूप, मृत कार्बनिक पदार्थ सरल अकार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया में जीवित जीव शामिल होते हैं जो विनाशकारी या विनाशकारी कार्य करते हैं। ट्रॉफिक श्रृंखला में, उन्हें "रेड्यूसर" कहा जाता है। ये कवक, बैक्टीरिया, कीड़े और सूक्ष्मजीव हैं। अपघटन के परिणाम हैं: कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, हाइड्रोजन सल्फाइड, मीथेन, अमोनिया और इतने पर। जो बदले में पौधों के लिए "भोजन" हैं। और प्रक्रिया फिर से शुरू हो जाती है।

लिथोस्फीयर में होने वाली अपघटन प्रक्रिया द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है। उसके लिए धन्यवाद, सिलिकॉन, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम और लोहा जैसे तत्व चट्टानों से निकलते हैं।

रेड्यूसर, अपने निपटान में एसिड की मदद से, "निकालें" और "भेजें" ऐसे महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व जैसे कैल्शियम, पोटेशियम, सोडियम, फास्फोरस, सिलिकॉन और विभिन्न ट्रेस तत्व जैविक संचलन में। विनाशकों के लिए धन्यवाद, मिट्टी अपनी उर्वरता प्राप्त करती है।

सजीवों का एक अन्य कार्य है एकाग्रता। यह उस प्रक्रिया को संदर्भित करता है जिसमें उनकी कुछ प्रजातियाँ निष्कर्ष निकालती हैं और फिर अपने आप में कुछ रासायनिक तत्वों को जमा करती हैं। इस मामले में, कार्बन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, सोडियम, मैग्नीशियम, सिलिकॉन, सल्फर, क्लोरीन, पोटेशियम, कैल्शियम और ऑक्सीजन जैसे तत्वों की सांद्रता पर्यावरण की तुलना में सैकड़ों और हजारों गुना अधिक हो सकती है। उदाहरण के लिए, मैंगनीज 1,200,000 गुना, चांदी 240,000 गुना, और लोहा 65,000 गुना। गोले, गोले और कंकाल इस तरह के संचय के हड़ताली उदाहरण हो सकते हैं। संचय के लिए "उपयुक्त" तत्वों के साथ, कुछ प्रजातियाँ अपने आप में जहरीले, जहरीले और रेडियोधर्मी पदार्थ जमा करती हैं। और उन्हें खाद्य श्रृंखला में शामिल करना स्पष्ट रूप से सकारात्मक नहीं है।

एकाग्रता समारोह के विपरीत बिखरने का कार्य है। यह खुद को विभिन्न स्रावों, आंदोलनों और पसंद के साथ प्रकट करता है। उदाहरण के लिए, विभिन्न कीड़ों के काटने या रक्त-चूसने के साथ, रक्त से लोहे का फैलाव होता है।

जीवमंडल न केवल जीवित जीवों के बीच की बातचीत और उनके बीच ऊर्जा का आदान-प्रदान है। जीवमंडल में जीवों की आवश्यक भूमिका इसका परिवर्तन है। जीवित जीव अपने पर्यावरण के भौतिक-रासायनिक मापदंडों को बदलते हैं, और इस कार्य को "पर्यावरण-निर्माण" कहा जाता है। यह कुल में पहले से विचार किए गए सभी कार्यों के परिणामस्वरूप है। रासायनिक तत्वों का निष्कर्षण, उनका संचय, और फिर प्राप्त ऊर्जा की मदद से, जैविक चक्र के माध्यम से रास्ते में "प्रेषण" ने प्राकृतिक वातावरण में महत्वपूर्ण परिवर्तन किए। अरबों वर्षों में, वातावरण की गैस संरचना बदल गई है, पानी की रासायनिक संरचना बदल गई है, तलछटी चट्टानें और नीचे की तलछट दिखाई दी है, और एक उपजाऊ मिट्टी का आवरण उत्पन्न हो गया है। और हम वर्तमान में इस प्रभाव का सामना कर रहे हैं।

बाहरी वातावरण को बदलकर, जीव अपने अस्तित्व और संपूर्ण जीवमंडल के लिए ऊर्जा और "पोषक तत्व" का एक इष्टतम संतुलन बनाते हैं। यह संतुलन, कई आंतरिक और बाहरी प्रभावों के परिणामस्वरूप, हमेशा विनाश के खतरे में रहता है। और पदार्थ, इसके सूचीबद्ध गुणों के कारण, इस तरह के प्रभाव का विरोध करता है, टूटा हुआ पुनर्स्थापित करता है और सिस्टम को स्थिर स्थिति में लाता है।

जीवमंडल में जीवित जीवों के विचारित कार्यों में कार्बनिक पदार्थों के अकार्बनिक और इसके विपरीत में परिवर्तन के दो चरण शामिल हैं। इन चरणों में, पौधे उत्पादक के रूप में अपनी भूमिका निभाते हैं, और जीवाणु, कवक और सूक्ष्मजीव डीकंपोजर के रूप में। उपभोक्ताओं या उपभोक्ताओं की क्या भूमिका है, जिनमें से मुख्य प्रकार जानवर हैं?

जानवरों

सबसे अधिक संतृप्त, एक जीव से दूसरे जीव में संक्रमण की संख्या के संदर्भ में, यह चरण है कि कैसे पौधे ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं और समाप्त हो जाते हैं जब मृत जीव विध्वंसक की "टेबल" से टकराते हैं।

अगला स्तर पिछले वाले की ऊर्जा का 1% से अधिक उपयोग नहीं करता है। फाइटोफेज और ज़ोफेज की मृत्यु के साथ, उनके शरीर सैप्रोफेज और बैक्टीरिया के हाथों में पड़ जाते हैं। सैप्रोफेज एक ही विध्वंसक, डीकंपोजर या कब्र खोदने वाले हैं। उनकी "टेबल" पर कार्बनिक पदार्थ अपनी यात्रा पूरी करते हैं। घेरा बंद है। इस चक्र के दौरान पदार्थ या रासायनिक तत्वों की मात्रा समान रहती है। जैसा कि लाखों साल पहले था। केवल ऊर्जा बर्बाद होती है। यह माना जाता है कि जीवमंडल में जानवरों की भूमिका यह है कि वे रसायनों के संचलन में योगदान करते हैं, उनके वितरण में और ऊर्जा के आदान-प्रदान में भाग लेते हैं। लेकिन उनकी भूमिका कुछ व्यापक नजर आती है। एक जीवित स्व-संगठित प्रणाली के रूप में, जीवमंडल अपने आंतरिक संतुलन को संतुलित और बनाए रखना चाहता है। इसके जीवित पदार्थ का द्रव्यमान एक निश्चित मात्रा में बनाए रखा जाना चाहिए, और यह कार्य जानवरों द्वारा किया जाता है। एक उदाहरण वे जीव-प्रणालियाँ होंगी जहाँ जंतु जगत लुप्त हो गया है या उसके कगार पर है। नतीजतन, पदार्थ की मात्रा गिर जाती है, जो अनिवार्य रूप से संतुलन के विनाश और प्रणाली की मृत्यु की ओर ले जाती है।