पदार्थ का महान भूवैज्ञानिक चक्र क्या भूमिका निभाता है? जैविक और भूवैज्ञानिक चक्र

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एक बड़े भूवैज्ञानिक चक्र में गहराई में तलछटी चट्टानें शामिल होती हैं भूपर्पटी, लंबे समय तक उनमें मौजूद तत्वों को जैविक चक्र प्रणाली से बंद कर दिया जाता है। भूवैज्ञानिक इतिहास के दौरान, परिवर्तित तलछटी चट्टानें, एक बार फिर से पृथ्वी की सतह पर, जीवित जीवों, पानी और हवा की गतिविधि से धीरे-धीरे नष्ट हो जाती हैं, और फिर से बायोस्फेरिक चक्र में शामिल हो जाती हैं।

एक बड़ा भूवैज्ञानिक चक्र सैकड़ों हजारों या लाखों वर्षों में घटित होता है। इसमें निम्नलिखित शामिल हैं: चट्टानें नष्ट हो जाती हैं, अपक्षयित हो जाती हैं और अंततः जल प्रवाह द्वारा महासागरों में बह जाती हैं। यहां वे तल पर जमा हो जाते हैं, तलछटी चट्टानें बनाते हैं, और केवल आंशिक रूप से मनुष्यों या अन्य जानवरों द्वारा पानी से निकाले गए जीवों के साथ भूमि पर लौटते हैं।

एक बड़े भूवैज्ञानिक चक्र के केंद्र में जीवित पदार्थ की भागीदारी के बिना ग्रहीय पैमाने पर खनिज यौगिकों को एक स्थान से दूसरे स्थान पर स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है।

छोटे परिसंचरण के अलावा, एक बड़ा, भूवैज्ञानिक परिसंचरण भी है। कुछ पदार्थ पृथ्वी की गहरी परतों में (समुद्र की निचली तलछट के माध्यम से या किसी अन्य तरीके से) प्रवेश करते हैं, जहां विभिन्न यौगिकों, खनिज और कार्बनिक के निर्माण के साथ धीमी गति से परिवर्तन होते हैं। भूवैज्ञानिक चक्र की प्रक्रियाएं मुख्य रूप से पृथ्वी की आंतरिक ऊर्जा, इसके सक्रिय कोर द्वारा समर्थित हैं। वही ऊर्जा पृथ्वी की सतह पर पदार्थों की रिहाई में योगदान करती है। इस प्रकार, पदार्थों का एक बड़ा संचलन बंद हो जाता है। इसमें लाखों वर्ष लग जाते हैं।

पदार्थों के बड़े भूवैज्ञानिक परिसंचरण की गति और तीव्रता के संबंध में, वर्तमान में, कोई फर्क नहीं पड़ता कि कितना सटीक डेटा दिया जा सकता है, केवल अनुमानित अनुमान हैं, और उसके बाद केवल सामान्य चक्र के बहिर्जात घटक के लिए, अर्थात्। मेंटल से पृथ्वी की पपड़ी में पदार्थ के प्रवाह को ध्यान में रखे बिना।

यह कार्बन एक बड़े भूवैज्ञानिक चक्र में भाग लेता है। यह कार्बन, एक छोटे जैविक चक्र की प्रक्रिया में, जीवमंडल और सामान्य रूप से जीवन के गैस संतुलन को बनाए रखता है।

विश्व की कुछ नदियों का ठोस अपवाह।

पृथ्वी के पदार्थों के बड़े भूवैज्ञानिक चक्र में बायोस्फेरिक और टेक्नोस्फेरिक घटकों का योगदान बहुत महत्वपूर्ण है: मानव उत्पादन गतिविधि के क्षेत्र के विस्तार के कारण टेक्नोस्फेरिक घटकों की लगातार प्रगतिशील वृद्धि हो रही है।

चूँकि पृथ्वी की सतह पर मुख्य टेक्नोबायो-जियोकेमिकल प्रवाह 70% भूमि के लिए समुद्र में और 30% के लिए - बंद नाली रहित अवसादों में, लेकिन हमेशा उच्च से निम्न ऊंचाई तक, पदार्थों के एक बड़े भूवैज्ञानिक परिसंचरण के ढांचे के भीतर निर्देशित होता है, गुरुत्वाकर्षण बलों की कार्रवाई के परिणामस्वरूप, क्रमशः, पृथ्वी की पपड़ी के पदार्थ में उच्च से निम्न ऊंचाई तक, भूमि से महासागर तक भिन्नता होती है। विपरीत प्रवाह (वायुमंडलीय परिवहन, मानव गतिविधि, विवर्तनिक हलचलें, ज्वालामुखी, जीवों का प्रवास) कुछ हद तक पदार्थ की इस सामान्य नीचे की ओर गति को जटिल बनाते हैं, स्थानीय प्रवास चक्र बनाते हैं, लेकिन इसे सामान्य रूप से नहीं बदलते हैं।

वायुमंडल के माध्यम से भूमि और महासागर के बीच पानी का संचलन एक बड़े भूवैज्ञानिक चक्र को संदर्भित करता है। महासागरों की सतह से पानी वाष्पित हो जाता है और या तो भूमि पर स्थानांतरित हो जाता है, जहां यह वर्षा के रूप में गिरता है, जो सतह और भूमिगत अपवाह के रूप में फिर से समुद्र में लौट आता है, या वर्षा के रूप में सतह पर गिरता है। सागर। पृथ्वी पर हर साल 500 हजार किमी3 से अधिक पानी जल चक्र में भाग लेता है। जल चक्र समग्र रूप से हमारे ग्रह पर प्राकृतिक परिस्थितियों को आकार देने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। पौधों द्वारा पानी के वाष्पोत्सर्जन और जैव-भू-रासायनिक चक्र में इसके अवशोषण को ध्यान में रखते हुए, पृथ्वी पर पानी की पूरी आपूर्ति कम हो जाती है और 2 मिलियन वर्षों में बहाल हो जाती है।

उनके सूत्रीकरण के अनुसार, पदार्थों का जैविक चक्र प्रकृति में पदार्थों के एक बड़े, भूवैज्ञानिक चक्र के प्रक्षेपवक्र के हिस्से पर विकसित होता है।

सतह और भूजल द्वारा पदार्थ का स्थानांतरण मात्रा के संदर्भ में मुख्य भू-रासायनिक विभेदन कारक है, लेकिन एकमात्र नहीं है, और अगर हम समग्र रूप से पृथ्वी की सतह पर पदार्थों के बड़े भूवैज्ञानिक परिसंचरण के बारे में बात करते हैं, तो प्रवाह बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है इसमें भूमिका, विशेष रूप से समुद्री और वायुमंडलीय परिवहन में।

पदार्थों के बड़े भूवैज्ञानिक परिसंचरण की गति और तीव्रता के संबंध में, वर्तमान में कोई सटीक डेटा देना असंभव है, केवल अनुमानित अनुमान हैं, और उसके बाद केवल सामान्य चक्र के बहिर्जात घटक के लिए, अर्थात्। मेंटल से पृथ्वी की पपड़ी में पदार्थ के प्रवाह को ध्यान में रखे बिना। पदार्थों के विशाल भूवैज्ञानिक परिसंचरण का बहिर्जात घटक पृथ्वी की सतह के अनाच्छादन की निरंतर चलने वाली प्रक्रिया है।

पदार्थ के बड़े (भूवैज्ञानिक) और छोटे (जैव-भू-रासायनिक) चक्र

हमारे ग्रह पर सभी पदार्थ परिसंचरण की प्रक्रिया में हैं। सौर ऊर्जा पृथ्वी पर पदार्थ के दो चक्रों का कारण बनती है:

बड़ा (भूवैज्ञानिक या अजैविक);

छोटा (जैविक, बायोजेनिक या जैविक)।

पदार्थ के चक्र और ब्रह्मांडीय ऊर्जा का प्रवाह जीवमंडल की स्थिरता का निर्माण करते हैं। ठोस पदार्थ और जल का चक्र, जो अजैविक कारकों (निर्जीव प्रकृति) की क्रिया के परिणामस्वरूप होता है, महान भूवैज्ञानिक चक्र कहलाता है। एक बड़े भूवैज्ञानिक चक्र (लाखों वर्ष प्रवाह) के साथ, चट्टानें नष्ट हो जाती हैं, अपक्षयित हो जाती हैं, पदार्थ घुल जाते हैं और विश्व महासागर में प्रवेश कर जाते हैं; भू-विवर्तनिक परिवर्तन हो रहे हैं, महाद्वीपों का डूबना, समुद्र तल का ऊपर उठना। ग्लेशियरों में जल चक्र का समय 8,000 वर्ष है, नदियों में - 11 दिन। यह बड़ा परिसंचरण है जो जीवित जीवों को पोषक तत्व प्रदान करता है और बड़े पैमाने पर उनके अस्तित्व की स्थितियों को निर्धारित करता है।

जीवमंडल में एक बड़े, भूवैज्ञानिक चक्र की दो विशेषताएँ हैं महत्वपूर्ण बिंदु: ऑक्सीजन कार्बन भूवैज्ञानिक

• क) पृथ्वी के संपूर्ण भूवैज्ञानिक विकास के दौरान किया जाता है;
• बी) एक आधुनिक ग्रहीय प्रक्रिया है जो अग्रणी भूमिका निभाती है इससे आगे का विकासजीवमंडल.

मानव विकास के वर्तमान चरण में, बड़े परिसंचरण के परिणामस्वरूप, प्रदूषकों को लंबी दूरी पर भी ले जाया जाता है - सल्फर और नाइट्रोजन के ऑक्साइड, धूल, रेडियोधर्मी अशुद्धियाँ। उत्तरी गोलार्ध के समशीतोष्ण अक्षांशों के क्षेत्र सबसे अधिक प्रदूषण के अधीन थे।

पदार्थों का एक छोटा, बायोजेनिक या जैविक परिसंचरण जीवित जीवों की भागीदारी के साथ ठोस, तरल और गैसीय चरणों में होता है। भूवैज्ञानिक चक्र के विपरीत, जैविक चक्र में कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। एक छोटा चक्र एक बड़े चक्र का हिस्सा है, जो बायोजियोकेनोज़ (पारिस्थितिकी तंत्र के भीतर) के स्तर पर होता है और इस तथ्य में निहित है कि मिट्टी के पोषक तत्व, पानी, कार्बन पौधे के पदार्थ में जमा होते हैं और शरीर के निर्माण पर खर्च होते हैं। क्षय उत्पाद कार्बनिक पदार्थखनिज घटकों में विघटित हो जाओ। छोटा चक्र बंद नहीं होता है, जो बाहर से पारिस्थितिकी तंत्र में पदार्थों और ऊर्जा के प्रवेश और उनमें से कुछ को बायोस्फेरिक चक्र में छोड़ने से जुड़ा होता है।

कई रासायनिक तत्व और उनके यौगिक बड़े और छोटे चक्रों में शामिल होते हैं, लेकिन उनमें से सबसे महत्वपूर्ण वे हैं जो मानव आर्थिक गतिविधि से जुड़े जीवमंडल के विकास के वर्तमान चरण को निर्धारित करते हैं। इनमें कार्बन, सल्फर और नाइट्रोजन के चक्र शामिल हैं (उनके ऑक्साइड वायुमंडल के मुख्य प्रदूषक हैं), साथ ही फॉस्फोरस (फॉस्फेट महाद्वीपीय जल के मुख्य प्रदूषक हैं)। लगभग सभी प्रदूषक हानिकारक होते हैं, और उन्हें ज़ेनोबायोटिक्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। वर्तमान में, ज़ेनोबायोटिक्स के चक्र - विषाक्त तत्व - पारा (एक खाद्य प्रदूषक) और सीसा (गैसोलीन का एक घटक) का बहुत महत्व है। इसके अलावा, मानवजनित मूल के कई पदार्थ (डीडीटी, कीटनाशक, रेडियोन्यूक्लाइड, आदि) बड़े परिसंचरण से छोटे परिसंचरण में प्रवेश करते हैं, जो बायोटा और मानव स्वास्थ्य को नुकसान पहुंचाते हैं।

जैविक चक्र का सार दो विपरीत, लेकिन परस्पर संबंधित प्रक्रियाओं का प्रवाह है - कार्बनिक पदार्थ का निर्माण और जीवित पदार्थ द्वारा इसका विनाश।

बड़े चक्र के विपरीत, छोटे चक्र की एक अलग अवधि होती है: मौसमी, वार्षिक, बारहमासी और धर्मनिरपेक्ष छोटे चक्र प्रतिष्ठित होते हैं। रासायनिक प्रतिक्रियाओं की सौर ऊर्जा का उपयोग करके अकार्बनिक वातावरण से वनस्पति और जानवरों के माध्यम से अकार्बनिक वातावरण में वापस रसायनों के संचलन को जैव-भू-रासायनिक चक्र कहा जाता है।

हमारे ग्रह का वर्तमान और भविष्य जीवमंडल के कामकाज में जीवित जीवों की भागीदारी पर निर्भर करता है। पदार्थों के चक्र में सजीव पदार्थ, या बायोमास, जैव-भू-रासायनिक कार्य करता है: गैस, सांद्रता, रेडॉक्स और जैव रासायनिक।

जैविक चक्र जीवित जीवों की भागीदारी के साथ होता है और इसमें अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थ का पुनरुत्पादन और खाद्य ट्रॉफिक श्रृंखला के माध्यम से इस कार्बनिक का अकार्बनिक में अपघटन शामिल होता है। जैविक चक्र में उत्पादन और विनाश प्रक्रियाओं की तीव्रता गर्मी और नमी की मात्रा पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, ध्रुवीय क्षेत्रों में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन की कम दर गर्मी की कमी पर निर्भर करती है।

जैविक चक्र की तीव्रता का एक महत्वपूर्ण संकेतक रासायनिक तत्वों के संचलन की दर है। तीव्रता को जंगल के कूड़े के द्रव्यमान के कूड़े के अनुपात के बराबर सूचकांक द्वारा दर्शाया जाता है। सूचकांक जितना अधिक होगा, चक्र की तीव्रता उतनी ही कम होगी।

शंकुधारी वनों में सूचकांक - 10 - 17; चौड़ी पत्ती वाले 3 - 4; सवाना 0.2 से अधिक नहीं; आर्द्र उष्णकटिबंधीय वन 0.1 से अधिक नहीं, अर्थात। यहां जैविक चक्र सबसे तीव्र है।

सूक्ष्मजीवों के माध्यम से तत्वों (नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर) का प्रवाह पौधों और जानवरों की तुलना में अधिक परिमाण का क्रम है। जैविक चक्र पूरी तरह से प्रतिवर्ती नहीं है, इसका जैव-भू-रासायनिक चक्र से गहरा संबंध है। रासायनिक तत्व जीवमंडल में जैविक चक्र के विभिन्न पथों के साथ घूमते हैं:

• - जीवित पदार्थ द्वारा अवशोषित और ऊर्जा से चार्ज किया गया;
• - जीवित पदार्थ को छोड़ें, ऊर्जा को बाहरी वातावरण में छोड़ें।

ये चक्र दो प्रकार के होते हैं: गैसीय पदार्थों का परिसंचरण; तलछटी चक्र (पृथ्वी की पपड़ी में भंडार)।

चक्र स्वयं दो भागों से मिलकर बने होते हैं:

• - आरक्षित निधि (यह उस पदार्थ का एक हिस्सा है जो जीवित जीवों से जुड़ा नहीं है);
• - मोबाइल (विनिमय) निधि (जीवों और उनके तत्काल पर्यावरण के बीच सीधे आदान-प्रदान से जुड़े पदार्थ का एक छोटा हिस्सा)।

चक्रों को विभाजित किया गया है:

• - पृथ्वी की पपड़ी में आरक्षित निधि के साथ गैस-प्रकार के चक्र (कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन के चक्र) - तेजी से आत्म-नियमन में सक्षम;
• - पृथ्वी की पपड़ी में आरक्षित निधि के साथ तलछटी चक्र (फॉस्फोरस, कैल्शियम, लौह, आदि का परिसंचरण) - अधिक निष्क्रिय हैं, पदार्थ का बड़ा हिस्सा जीवित जीवों के लिए "दुर्गम" रूप में है।

चक्रों को भी इसमें विभाजित किया जा सकता है:

• - बंद (गैसीय पदार्थों का संचलन, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन, कार्बन और नाइट्रोजन - समुद्र के वायुमंडल और जलमंडल में एक भंडार है, इसलिए कमी की भरपाई जल्दी हो जाती है);
• - खुला (पृथ्वी की पपड़ी में एक आरक्षित निधि बनाना, उदाहरण के लिए, फॉस्फोरस - इसलिए, नुकसान की भरपाई खराब होती है, यानी घाटा पैदा होता है)।

पृथ्वी पर जैविक चक्रों के अस्तित्व और उनकी प्रारंभिक कड़ी का ऊर्जा आधार प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया है। परिसंचरण का प्रत्येक नया चक्र पिछले चक्र की सटीक पुनरावृत्ति नहीं है। उदाहरण के लिए, जीवमंडल के विकास के दौरान, कुछ प्रक्रियाएं अपरिवर्तनीय थीं, जिसके परिणामस्वरूप बायोजेनिक वर्षा का निर्माण और संचय हुआ, वायुमंडल में ऑक्सीजन की मात्रा में वृद्धि हुई, कई आइसोटोप के मात्रात्मक अनुपात में बदलाव हुआ। तत्व, आदि

पदार्थों के परिसंचरण को सामान्यतः जैव-भू-रासायनिक चक्र कहा जाता है। पदार्थों के मुख्य जैव-भू-रासायनिक (जैवमंडलीय) चक्र: जल चक्र, ऑक्सीजन चक्र, नाइट्रोजन चक्र (नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया की भागीदारी), कार्बन चक्र (एरोबिक बैक्टीरिया की भागीदारी; सालाना लगभग 130 टन कार्बन भूवैज्ञानिक में छोड़ा जाता है) चक्र), फॉस्फोरस चक्र (मिट्टी के जीवाणुओं की भागीदारी; सालाना 14 मिलियन टन फॉस्फोरस महासागरों से धोया जाता है), सल्फर चक्र, धातु धनायनों का चक्र।

जल चक्र

जल चक्र एक बंद चक्र है जिसे, जैसा कि ऊपर बताया गया है, जीवन की अनुपस्थिति में भी किया जा सकता है, लेकिन जीवित जीव इसे संशोधित करते हैं।

यह चक्र इस सिद्धांत पर आधारित है कि कुल वाष्पीकरण की भरपाई वर्षा द्वारा की जाती है। समग्र रूप से ग्रह के लिए, वाष्पीकरण और वर्षा एक दूसरे को संतुलित करते हैं। साथ ही, वर्षा के साथ लौटने की तुलना में समुद्र से अधिक पानी वाष्पित हो जाता है। इसके विपरीत, ज़मीन पर अधिक वर्षा होती है, लेकिन अतिरिक्त वर्षा झीलों और नदियों में प्रवाहित होती है, और वहाँ से फिर समुद्र में चली जाती है। महाद्वीपों और महासागरों के बीच नमी का संतुलन नदी अपवाह द्वारा बनाए रखा जाता है।

इस प्रकार, वैश्विक जल विज्ञान चक्र के चार मुख्य प्रवाह हैं: वर्षा, वाष्पीकरण, नमी स्थानांतरण और वाष्पोत्सर्जन।

पानी - जीवमंडल में सबसे आम पदार्थ - न केवल कई जीवों के लिए आवास के रूप में कार्य करता है, बल्कि यह भी है अभिन्न अंगसभी जीवित प्राणियों के शरीर. जीवमंडल में होने वाली सभी जीवन प्रक्रियाओं में पानी के अत्यधिक महत्व के बावजूद, जीवित पदार्थ विश्व के बड़े जल चक्र में निर्णायक भूमिका नहीं निभाते हैं। इस चक्र की प्रेरक शक्ति सूर्य की ऊर्जा है, जो जल बेसिनों या भूमि की सतह से पानी के वाष्पीकरण पर खर्च होती है। वाष्पीकृत नमी हवा से उड़ने वाले बादलों के रूप में वायुमंडल में संघनित होती है; जैसे ही बादल ठंडे होते हैं, वर्षा होती है।

मुक्त अनबाउंड पानी की कुल मात्रा (महासागरों और समुद्रों का अनुपात जहां तरल खारा पानी है) 86 से 98% है। शेष पानी (ताजा पानी) ध्रुवीय टोपी और ग्लेशियरों में जमा होता है और जल बेसिन और उसके भूजल का निर्माण करता है। वनस्पति से आच्छादित भूमि की सतह पर गिरने वाली वर्षा आंशिक रूप से पत्ती की सतह द्वारा बरकरार रखी जाती है और बाद में वायुमंडल में वाष्पित हो जाती है। मिट्टी तक पहुंचने वाली नमी सतही अपवाह में शामिल हो सकती है या मिट्टी द्वारा अवशोषित हो सकती है। मिट्टी द्वारा पूरी तरह से अवशोषित (यह मिट्टी के प्रकार, चट्टानों की विशेषताओं और वनस्पति आवरण पर निर्भर करता है), अतिरिक्त तलछट भूजल में गहराई तक जा सकती है। यदि वर्षा की मात्रा मिट्टी की ऊपरी परतों की नमी क्षमता से अधिक हो जाती है, तो सतही अपवाह शुरू हो जाता है, जिसकी गति मिट्टी की स्थिति, ढलान की ढलान, वर्षा की अवधि और वनस्पति की प्रकृति पर निर्भर करती है ( वनस्पति मिट्टी को पानी के कटाव से बचा सकती है)। मिट्टी में फंसा पानी उसकी सतह से वाष्पित हो सकता है या, पौधों की जड़ों द्वारा अवशोषण के बाद, पत्तियों के माध्यम से वायुमंडल में स्थानांतरित (वाष्पीकृत) हो सकता है।

पानी का वाष्पोत्सर्जन प्रवाह (मिट्टी - पौधों की जड़ें - पत्तियां - वातावरण) हमारे ग्रह पर अपने बड़े परिसंचरण में जीवित पदार्थ के माध्यम से पानी का मुख्य मार्ग है।

कार्बन चक्र

पृथ्वी पर कार्बनिक पदार्थों, जैव रासायनिक प्रक्रियाओं और जीवन रूपों की पूरी विविधता कार्बन के गुणों और विशेषताओं पर निर्भर करती है। अधिकांश जीवित जीवों में कार्बन की मात्रा उनके शुष्क बायोमास का लगभग 45% है। ग्रह के सभी जीवित पदार्थ कार्बनिक पदार्थों और पृथ्वी के सभी कार्बन के चक्र में शामिल हैं, जो लगातार उत्पन्न होते हैं, उत्परिवर्तित होते हैं, मरते हैं, विघटित होते हैं, और इस क्रम में कार्बन एक कार्बनिक पदार्थ से दूसरे के निर्माण में स्थानांतरित होता है। खाद्य श्रृंखला। इसके अलावा, सभी जीवित चीजें सांस लेती हैं, कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ती हैं।

भूमि पर कार्बन चक्र. कार्बन चक्र को स्थलीय पौधों और समुद्री फाइटोप्लांकटन द्वारा प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से बनाए रखा जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करके (अकार्बनिक कार्बन को स्थिर करके), पौधे इसे कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित करने के लिए सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करते हैं - अपना स्वयं का बायोमास बनाते हैं। रात में, पौधे, सभी जीवित चीजों की तरह, सांस लेते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं।

मृत पौधे, लाशें और जानवरों का मलमूत्र कई विषमपोषी जीवों (जानवर, मृतोपजीवी पौधे, कवक, सूक्ष्मजीव) के लिए भोजन के रूप में काम करते हैं। ये सभी जीव मुख्य रूप से मिट्टी में रहते हैं और जीवन की प्रक्रिया में अपना बायोमास बनाते हैं, जिसमें कार्बनिक कार्बन भी शामिल होता है। वे कार्बन डाइऑक्साइड भी छोड़ते हैं, जिससे "मिट्टी श्वसन" होता है। अक्सर मृत कार्बनिक पदार्थ पूरी तरह से विघटित नहीं होते हैं और मिट्टी में ह्यूमस (ह्यूमस) जमा हो जाता है, जो मिट्टी की उर्वरता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कार्बनिक पदार्थों के खनिजकरण और आर्द्रीकरण की डिग्री कई कारकों पर निर्भर करती है: आर्द्रता, तापमान, भौतिक गुणमिट्टी, जैविक अवशेषों की संरचना, आदि। बैक्टीरिया और कवक की कार्रवाई के तहत, ह्यूमस कार्बन डाइऑक्साइड और खनिज यौगिकों में विघटित हो सकता है।

महासागरों में कार्बन चक्र. समुद्र में कार्बन चक्र भूमि पर कार्बन चक्र से भिन्न है। समुद्र में, उच्च पोषी स्तर के जीवों की कमजोर कड़ी, और इसलिए कार्बन चक्र की सभी कड़ियाँ। महासागर के ट्रॉफिक लिंक के माध्यम से कार्बन का पारगमन समय कम है, और जारी कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा नगण्य है।

महासागर वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री के मुख्य नियामक की भूमिका निभाता है। समुद्र और वायुमंडल के बीच कार्बन डाइऑक्साइड का गहन आदान-प्रदान होता है। महासागरीय जल में बड़ी घुलनशील शक्ति और बफर क्षमता होती है। कार्बोनिक एसिड और उसके लवण (कार्बोनेट) से युक्त प्रणाली कार्बन डाइऑक्साइड का एक प्रकार का डिपो है, जो CO के प्रसार के माध्यम से वायुमंडल से जुड़ा होता है? पानी से वायुमंडल तक और इसके विपरीत।

दिन के दौरान समुद्र में फाइटोप्लांकटन प्रकाश संश्लेषण तीव्रता से होता है, जबकि मुक्त कार्बन डाइऑक्साइड का तीव्रता से उपभोग किया जाता है, कार्बोनेट इसके गठन के एक अतिरिक्त स्रोत के रूप में काम करते हैं। रात में, जानवरों और पौधों की श्वसन के कारण मुक्त एसिड की सामग्री में वृद्धि के साथ, इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा फिर से कार्बोनेट की संरचना में प्रवेश करता है। चल रही प्रक्रियाएँ निम्नलिखित दिशाओं में चलती हैं: जीवित पदार्थ? सीओ?? एच?सीओ?? सा(एनएसओ?)?? सीएसीओ?

प्रकृति में, ऑक्सीजन की कमी, पर्यावरण की उच्च अम्लता, विशिष्ट दफन स्थितियों आदि के परिणामस्वरूप कार्बनिक पदार्थों की एक निश्चित मात्रा खनिजकरण से नहीं गुजरती है। कार्बन का कुछ हिस्सा अकार्बनिक (चूना पत्थर, चाक, मूंगा) और कार्बनिक (शेल, तेल, कोयला) जमा के रूप में जैविक चक्र को छोड़ देता है।

मानव गतिविधि हमारे ग्रह पर कार्बन चक्र में महत्वपूर्ण परिवर्तन कर रही है। परिदृश्य, वनस्पति के प्रकार, बायोकेनोज और उनकी खाद्य श्रृंखलाएं बदल रही हैं, भूमि की सतह के विशाल क्षेत्रों को सूखा या सिंचित किया जा रहा है, मिट्टी की उर्वरता में सुधार हो रहा है (या बिगड़ रहा है), उर्वरकों और कीटनाशकों को लागू किया जा रहा है, आदि। ईंधन के दहन के परिणामस्वरूप वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड का निकलना सबसे खतरनाक है। इससे कार्बन चक्र की दर बढ़ जाती है और उसका चक्र छोटा हो जाता है।

ऑक्सीजन चक्र

पृथ्वी पर जीवन के अस्तित्व के लिए ऑक्सीजन एक शर्त है। यह लगभग सभी जैविक यौगिकों में शामिल है, कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण की जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है, जीवमंडल में जीवों की सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा प्रदान करता है। ऑक्सीजन वातावरण, मिट्टी, पानी में जानवरों, पौधों और सूक्ष्मजीवों की श्वसन सुनिश्चित करती है, चट्टानों, मिट्टी, गाद, जलभृतों में होने वाली रासायनिक ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं में भाग लेती है।

ऑक्सीजन चक्र की मुख्य शाखाएँ:

• - प्रकाश संश्लेषण के दौरान मुक्त ऑक्सीजन का निर्माण और जीवित जीवों (पौधों, जानवरों, वातावरण में सूक्ष्मजीव, मिट्टी, पानी) के श्वसन के दौरान इसका अवशोषण;
• - ओजोन स्क्रीन का निर्माण;
• - रेडॉक्स ज़ोनिंग का निर्माण;
• - ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान कार्बन मोनोऑक्साइड का ऑक्सीकरण, सल्फेट तलछटी चट्टानों का संचय, मानव गतिविधियों में ऑक्सीजन की खपत, आदि; हर जगह आणविक ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण में शामिल होती है।

नाइट्रोजन चक्र

नाइट्रोजन सभी जीवित जीवों के जैविक रूप से महत्वपूर्ण कार्बनिक पदार्थों का एक हिस्सा है: प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, लिपोप्रोटीन, एंजाइम, क्लोरोफिल, आदि। हवा में नाइट्रोजन (79%) की मात्रा के बावजूद, जीवित जीवों के लिए इसकी कमी है।

जीवमंडल में नाइट्रोजन एक गैसीय रूप (एन2) में है जो जीवों के लिए दुर्गम है - यह रासायनिक रूप से कम सक्रिय है, इसलिए इसका उपयोग सीधे उच्च पौधों (और अधिकांश निचले पौधों) और पशु जगत द्वारा नहीं किया जा सकता है। पौधे मिट्टी से नाइट्रोजन को अमोनियम आयन या नाइट्रेट आयन के रूप में अवशोषित करते हैं, अर्थात। तथाकथित स्थिर नाइट्रोजन।

वायुमंडलीय, औद्योगिक और जैविक नाइट्रोजन निर्धारण होते हैं।

वायुमंडलीय निर्धारण तब होता है जब वायुमंडल ब्रह्मांडीय किरणों द्वारा आयनित होता है और तूफान के दौरान मजबूत विद्युत निर्वहन के दौरान होता है, जबकि नाइट्रोजन और अमोनिया ऑक्साइड हवा के आणविक नाइट्रोजन से बनते हैं, जो वायुमंडलीय वर्षा के कारण अमोनियम, नाइट्राइट, नाइट्रेट नाइट्रोजन और में बदल जाते हैं। मिट्टी और पानी के बेसिन में प्रवेश करें।

औद्योगिक निर्धारण मानवीय गतिविधियों के परिणामस्वरूप होता है। नाइट्रोजन यौगिक उत्पन्न करने वाले पौधों द्वारा नाइट्रोजन यौगिकों से वातावरण प्रदूषित होता है। ताप विद्युत संयंत्रों, कारखानों, अंतरिक्ष यान, सुपरसोनिक विमानों से निकलने वाला गर्म उत्सर्जन हवा में नाइट्रोजन का ऑक्सीकरण करता है। नाइट्रोजन ऑक्साइड, वर्षा के साथ वायु जल वाष्प के साथ बातचीत करके, जमीन पर लौट आते हैं, आयनिक रूप में मिट्टी में प्रवेश करते हैं।

नाइट्रोजन चक्र में जैविक निर्धारण एक प्रमुख भूमिका निभाता है। यह मृदा जीवाणुओं द्वारा किया जाता है:

• - नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया (और नीले-हरे शैवाल);
• - उच्च पौधों (नोड्यूल बैक्टीरिया) के साथ सहजीवन में रहने वाले सूक्ष्मजीव;
• - अमोनीकरण;
• - नाइट्रिफाइंग;
• - विनाइट्रिफाइंग।

मिट्टी में स्वतंत्र रूप से रहने वाले, नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले एरोबिक (ऑक्सीजन की उपस्थिति में विद्यमान) बैक्टीरिया (एज़ोटोबैक्टर) श्वसन के दौरान मिट्टी के कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण से प्राप्त ऊर्जा के कारण वायुमंडलीय आणविक नाइट्रोजन को स्थिर करने में सक्षम होते हैं, अंततः इसे हाइड्रोजन के साथ बांधते हैं और इसे आपके शरीर में अमीनो एसिड की संरचना में अमीनो समूह (- NH2) के रूप में शामिल करना। आणविक नाइट्रोजन मिट्टी में मौजूद कुछ अवायवीय (ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में रहने वाले) बैक्टीरिया (क्लोस्ट्रीडियम) को ठीक करने में भी सक्षम है। मरकर, वे दोनों और अन्य सूक्ष्मजीव मिट्टी को जैविक नाइट्रोजन से समृद्ध करते हैं।

नील-हरित शैवाल, जो चावल के खेतों की मिट्टी के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, आणविक नाइट्रोजन के जैविक निर्धारण में भी सक्षम हैं।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन का सबसे प्रभावी जैविक निर्धारण फलीदार पौधों के नोड्यूल्स (नोड्यूल बैक्टीरिया) में सहजीवन में रहने वाले बैक्टीरिया में होता है।

ये बैक्टीरिया (राइज़ोबियम) मेजबान पौधे की ऊर्जा का उपयोग नाइट्रोजन को ठीक करने के लिए करते हैं और मेजबान के स्थलीय अंगों को उपलब्ध नाइट्रोजन यौगिकों की आपूर्ति करते हैं।

नाइट्रेट और अमोनियम रूपों में मिट्टी से नाइट्रोजन यौगिकों को आत्मसात करके, पौधे अपने शरीर के लिए आवश्यक नाइट्रोजन युक्त यौगिकों का निर्माण करते हैं (पौधों की कोशिकाओं में नाइट्रेट नाइट्रोजन को प्रारंभिक रूप से बहाल किया जाता है)। उत्पादक पौधे संपूर्ण प्राणी जगत और मानवता को नाइट्रोजनयुक्त पदार्थों की आपूर्ति करते हैं। मृत पौधों का उपयोग, ट्रॉफिक श्रृंखला के अनुसार, बायोरेड्यूसर द्वारा किया जाता है।

अमोनीकरण करने वाले सूक्ष्मजीव अमोनिया के निर्माण के साथ नाइट्रोजन (अमीनो एसिड, यूरिया) युक्त कार्बनिक पदार्थों को विघटित करते हैं। मिट्टी में कार्बनिक नाइट्रोजन का हिस्सा खनिज नहीं होता है, बल्कि ह्यूमिक पदार्थ, बिटुमेन और तलछटी चट्टानों के घटकों में परिवर्तित हो जाता है।

अमोनिया (अमोनियम आयन के रूप में) पौधों की जड़ प्रणाली में प्रवेश कर सकता है, या नाइट्रीकरण प्रक्रियाओं में उपयोग किया जा सकता है।

नाइट्रिफाइंग सूक्ष्मजीव रसायन संश्लेषक हैं, वे सभी जीवन प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने के लिए अमोनिया ऑक्सीकरण की ऊर्जा का उपयोग नाइट्रेट और नाइट्राइट से नाइट्रेट में करते हैं। इस ऊर्जा के कारण, नाइट्रिफ़ायर कार्बन डाइऑक्साइड को बहाल करते हैं और अपने शरीर के कार्बनिक पदार्थों का निर्माण करते हैं। नाइट्रीकरण के दौरान अमोनिया का ऑक्सीकरण निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के अनुसार होता है:

एनएच? + 3O? ? 2HNO? + 2H?O + 600 kJ (148 kcal)।

एचएनओ? +ओ? ? 2HNO? + 198 केजे (48 किलो कैलोरी)।

नाइट्रीकरण की प्रक्रियाओं में बनने वाले नाइट्रेट फिर से जैविक चक्र में प्रवेश करते हैं, पौधों की जड़ों द्वारा मिट्टी से अवशोषित होते हैं या जल अपवाह के साथ जल बेसिनों में प्रवेश करने के बाद - फाइटोप्लांकटन और फाइटोबेन्थोस।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने और इसे नाइट्रिफाई करने वाले जीवों के साथ-साथ, जीवमंडल में सूक्ष्मजीव भी हैं जो नाइट्रेट या नाइट्राइट को आणविक नाइट्रोजन में कम कर सकते हैं। ऐसे सूक्ष्मजीव, जिन्हें डेनिट्रिफायर कहा जाता है, पानी या मिट्टी में मुक्त ऑक्सीजन की कमी के साथ, कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करने के लिए नाइट्रेट के ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं:

C?H??O?(ग्लूकोज) + 24KNO? ? 24KHCO? + 6CO? + 12एन? +18एच?ओ+ऊर्जा

एक ही समय में जारी ऊर्जा विनाइट्रिफाइंग सूक्ष्मजीवों की सभी महत्वपूर्ण गतिविधियों के आधार के रूप में कार्य करती है।

इस प्रकार, जीवित पदार्थ चक्र की सभी कड़ियों में असाधारण भूमिका निभाते हैं।

वर्तमान में, मनुष्यों द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन का औद्योगिक निर्धारण मिट्टी के नाइट्रोजन संतुलन में और परिणामस्वरूप, जीवमंडल में संपूर्ण नाइट्रोजन चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

फास्फोरस चक्र

फॉस्फोरस चक्र सरल है। जहाँ नाइट्रोजन का भण्डार वायु है, वहीं फास्फोरस का भण्डार चट्टानें हैं, जिनसे यह क्षरण के दौरान निकलता है।

कार्बन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन वायुमंडल में अधिक आसानी से और तेजी से स्थानांतरित होते हैं, क्योंकि वे गैसीय रूप में होते हैं, जैविक चक्रों में गैसीय यौगिक बनाते हैं। जीवित पदार्थ के अस्तित्व के लिए आवश्यक सल्फर को छोड़कर अन्य सभी तत्वों के लिए, जैविक चक्रों में गैसीय यौगिकों का निर्माण अस्वाभाविक है। ये तत्व मुख्य रूप से पानी में घुले आयनों और अणुओं के रूप में स्थानांतरित होते हैं।

फास्फोरस, ऑर्थोफॉस्फोरिक एसिड आयनों के रूप में पौधों द्वारा आत्मसात किया जाता है, सभी जीवित जीवों के जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह एडीपी, एटीपी, डीएनए, आरएनए और अन्य यौगिकों का हिस्सा है।

जीवमंडल में फास्फोरस का चक्र खुला है। स्थलीय बायोजियोसेनोज में, फास्फोरस, मिट्टी से पौधों द्वारा अवशोषित होने के बाद, खाद्य श्रृंखलाफॉस्फेट के रूप में मिट्टी में पुनः प्रवेश करता है। फास्फोरस की मुख्य मात्रा फिर से पौधों की जड़ प्रणाली द्वारा अवशोषित हो जाती है। आंशिक रूप से, फॉस्फोरस को मिट्टी से जल बेसिनों में वर्षा जल के बहाव के साथ धोया जा सकता है।

प्राकृतिक बायोजियोकेनोज़ में, अक्सर फास्फोरस की कमी होती है, और क्षारीय और ऑक्सीकृत वातावरण में, यह आमतौर पर अघुलनशील यौगिकों के रूप में पाया जाता है।

फॉस्फेट की एक बड़ी मात्रा में स्थलमंडल की चट्टानें होती हैं। उनमें से कुछ धीरे-धीरे मिट्टी में चले जाते हैं, कुछ को फॉस्फेट उर्वरकों के उत्पादन के लिए मनुष्य द्वारा विकसित किया जाता है, उनमें से अधिकांश को निक्षालित किया जाता है और जलमंडल में धोया जाता है। वहां उनका उपयोग जटिल खाद्य श्रृंखलाओं के विभिन्न पोषी स्तरों पर फाइटोप्लांकटन और संबंधित जीवों द्वारा किया जाता है।

विश्व महासागर में, जैविक चक्र से फॉस्फेट की हानि बड़ी गहराई पर पौधों और जानवरों के अवशेषों के जमाव के कारण होती है। चूंकि फॉस्फोरस मुख्य रूप से पानी के साथ स्थलमंडल से जलमंडल में स्थानांतरित होता है, यह जैविक रूप से स्थलमंडल में स्थानांतरित होता है (समुद्री पक्षियों द्वारा मछली खाना, उर्वरक के रूप में बेंटिक शैवाल और मछली के भोजन का उपयोग करना, आदि)।

पौधों के खनिज पोषण के सभी तत्वों में से फास्फोरस की कमी मानी जा सकती है।

सल्फर चक्र

जीवित जीवों के लिए, सल्फर का बहुत महत्व है, क्योंकि यह सल्फर युक्त अमीनो एसिड (सिस्टीन, सिस्टीन, मेथिओनिन, आदि) का हिस्सा है। प्रोटीन की संरचना में होने के कारण, सल्फर युक्त अमीनो एसिड प्रोटीन अणुओं की आवश्यक त्रि-आयामी संरचना को बनाए रखते हैं।

पौधों द्वारा सल्फर को मिट्टी से केवल ऑक्सीकृत रूप में, आयन के रूप में अवशोषित किया जाता है। पौधों में, सल्फर कम हो जाता है और सल्फहाइड्रील (-एसएच) और डाइसल्फ़ाइड (-एस-एस-) समूहों के रूप में अमीनो एसिड का हिस्सा होता है।

जानवर केवल कम सल्फर को आत्मसात करते हैं, जो कार्बनिक पदार्थ का हिस्सा है। पौधों और जानवरों के जीवों की मृत्यु के बाद, सल्फर मिट्टी में लौट आता है, जहां, सूक्ष्मजीवों के कई रूपों की गतिविधि के परिणामस्वरूप, इसमें परिवर्तन होते हैं।

एरोबिक परिस्थितियों में, कुछ सूक्ष्मजीव कार्बनिक सल्फर को सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करते हैं। सल्फेट आयन, पौधों की जड़ों द्वारा अवशोषित होकर, फिर से जैविक चक्र में शामिल हो जाते हैं। कुछ सल्फेट्स को जल प्रवास में शामिल किया जा सकता है और मिट्टी से हटाया जा सकता है। ह्यूमिक पदार्थों से समृद्ध मिट्टी में कार्बनिक यौगिकों में सल्फर की एक महत्वपूर्ण मात्रा पाई जाती है, जो इसके निक्षालन को रोकती है।

अवायवीय परिस्थितियों में, कार्बनिक सल्फर यौगिकों के अपघटन से हाइड्रोजन सल्फाइड उत्पन्न होता है। यदि सल्फेट और कार्बनिक पदार्थ ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में हैं, तो सल्फेट कम करने वाले बैक्टीरिया की गतिविधि सक्रिय हो जाती है। वे कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करने के लिए सल्फेट्स के ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं और इस प्रकार अपने अस्तित्व के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करते हैं।

सल्फेट कम करने वाले बैक्टीरिया भूजल, गाद और स्थिर समुद्री जल में आम हैं। हाइड्रोजन सल्फाइड अधिकांश जीवित जीवों के लिए जहर है, इसलिए इसका संचय पानी से भरी मिट्टी, झीलों, मुहल्लों आदि में होता है। महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को महत्वपूर्ण रूप से कम कर देता है या पूरी तरह से बंद कर देता है। ऐसी घटना काला सागर में उसकी सतह से 200 मीटर नीचे की गहराई पर देखी जाती है।

इस प्रकार, एक अनुकूल वातावरण बनाने के लिए, हाइड्रोजन सल्फाइड को सल्फेट आयनों में ऑक्सीकरण करना आवश्यक है, जो हाइड्रोजन सल्फाइड के हानिकारक प्रभाव को नष्ट कर देगा, सल्फर पौधों के लिए सुलभ रूप में बदल जाएगा - सल्फेट लवण के रूप में। प्रकृति में यह भूमिका सल्फर बैक्टीरिया (रंगहीन, हरा, बैंगनी) और थियोनिक बैक्टीरिया के एक विशेष समूह द्वारा निभाई जाती है।

रंगहीन सल्फर बैक्टीरिया रसायन संश्लेषक होते हैं: वे ऑक्सीजन द्वारा हाइड्रोजन सल्फाइड के ऑक्सीकरण से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग मौलिक सल्फर में करते हैं और इसके आगे ऑक्सीकरण से सल्फेट्स में करते हैं।

रंगीन सल्फर बैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषक जीव हैं जो कार्बन डाइऑक्साइड को कम करने के लिए हाइड्रोजन दाता के रूप में हाइड्रोजन सल्फाइड का उपयोग करते हैं।

हरे सल्फर बैक्टीरिया में परिणामी मौलिक सल्फर कोशिकाओं से निकल जाता है, बैंगनी बैक्टीरिया में यह कोशिकाओं के अंदर जमा हो जाता है।

इस प्रक्रिया की समग्र प्रतिक्रिया फोटोरिडक्शन है:

CO?+ 2H?S प्रकाश? (सीएच?ओ) + एच?ओ +2एस।

थिओन बैक्टीरिया मुक्त ऑक्सीजन की कीमत पर मौलिक सल्फर और इसके विभिन्न कम किए गए यौगिकों को सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करता है, इसे जैविक चक्र की मुख्यधारा में वापस लौटाता है।

जैविक चक्र की प्रक्रियाओं में, जहां सल्फर परिवर्तित होता है, जीवित जीव, विशेष रूप से सूक्ष्मजीव, एक बड़ी भूमिका निभाते हैं।

हमारे ग्रह पर सल्फर का मुख्य भंडार विश्व महासागर है, क्योंकि सल्फेट आयन लगातार मिट्टी से इसमें प्रवेश करते हैं। योजना के अनुसार महासागर से सल्फर का एक हिस्सा वायुमंडल के माध्यम से भूमि पर लौटता है हाइड्रोजन सल्फाइड - इसे सल्फर डाइऑक्साइड में ऑक्सीकरण करना - सल्फ्यूरिक एसिड और सल्फेट्स के निर्माण के साथ वर्षा जल में बाद को घोलना - वर्षा के साथ सल्फर को पृथ्वी के मिट्टी के आवरण में लौटाना।

अकार्बनिक धनायनों का चक्र

जीवित जीवों (कार्बन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, फॉस्फोरस और सल्फर) को बनाने वाले मूल तत्वों के अलावा, कई अन्य मैक्रो- और माइक्रोलेमेंट - अकार्बनिक धनायन - महत्वपूर्ण हैं। पानी के बेसिनों में, पौधे सीधे उन धातु धनायनों को प्राप्त करते हैं जिनकी उन्हें आवश्यकता होती है पर्यावरण. भूमि पर, अकार्बनिक धनायनों का मुख्य स्रोत मिट्टी है, जो उन्हें मूल चट्टानों के विनाश की प्रक्रिया में प्राप्त हुई। पौधों में, जड़ प्रणालियों द्वारा अवशोषित धनायन पत्तियों और अन्य अंगों में चले जाते हैं; उनमें से कुछ (मैग्नीशियम, लोहा, तांबा और कई अन्य) जैविक रूप से महत्वपूर्ण अणुओं (क्लोरोफिल, एंजाइम) का हिस्सा हैं; अन्य, मुक्त रूप में रहकर, कोशिकाओं के प्रोटोप्लाज्म के आवश्यक कोलाइडल गुणों को बनाए रखने में भाग लेते हैं और विभिन्न अन्य कार्य करते हैं।

जब जीवित जीव मर जाते हैं, तो कार्बनिक पदार्थों के खनिजकरण की प्रक्रिया में अकार्बनिक धनायन मिट्टी में लौट आते हैं। मिट्टी से इन घटकों का नुकसान वर्षा जल के साथ धातु धनायनों के निक्षालन और निष्कासन, कृषि पौधों की खेती के दौरान मनुष्यों द्वारा कार्बनिक पदार्थों को अस्वीकार करने और हटाने, कटाई, पशुओं के चारे के लिए घास काटने आदि के परिणामस्वरूप होता है।

खनिज उर्वरकों का तर्कसंगत उपयोग, मिट्टी का सुधार, जैविक उर्वरकों का अनुप्रयोग और उचित कृषि तकनीक जीवमंडल के बायोकेनोज में अकार्बनिक धनायनों के संतुलन को बहाल करने और बनाए रखने में मदद करेगी।

मानवजनित साइकिलिंग: ज़ेनोबायोटिक्स (पारा, सीसा, क्रोमियम) की साइकिलिंग

मानवता प्रकृति का हिस्सा है और केवल इसके साथ निरंतर संपर्क में रह सकती है।

जीवमंडल में होने वाले पदार्थ और ऊर्जा के प्राकृतिक और मानवजनित परिसंचरण के बीच समानताएं और विरोधाभास हैं।

जीवन के प्राकृतिक (जैव भू-रासायनिक) चक्र में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

• - जीवन के स्रोत के रूप में सौर ऊर्जा का उपयोग और थर्मोडायनामिक कानूनों के आधार पर इसकी सभी अभिव्यक्तियाँ;
• - यह अपशिष्ट के बिना किया जाता है, अर्थात। इसकी महत्वपूर्ण गतिविधि के सभी उत्पादों को खनिज किया जाता है और पदार्थों के संचलन के अगले चक्र में फिर से शामिल किया जाता है। साथ ही, खर्च की गई, अवमूल्यित तापीय ऊर्जा को जीवमंडल के बाहर हटा दिया जाता है। पदार्थों के जैव-भू-रासायनिक चक्र के दौरान, अपशिष्ट उत्पन्न होता है, अर्थात। कोयला, तेल, गैस और अन्य खनिज संसाधनों के रूप में भंडार। अपशिष्ट-मुक्त प्राकृतिक चक्र के विपरीत, मानवजनित चक्र के साथ हर साल अपशिष्ट में वृद्धि होती है।

प्रकृति में कुछ भी बेकार या हानिकारक नहीं है, यहां तक ​​कि ज्वालामुखी विस्फोट से भी लाभ होता है, क्योंकि आवश्यक तत्व (उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन) ज्वालामुखी गैसों के साथ हवा में प्रवेश करते हैं।

जीवमंडल में जैव-भू-रासायनिक परिसंचरण के वैश्विक बंद होने का एक नियम है, जो इसके विकास के सभी चरणों में मान्य है, साथ ही उत्तराधिकार के दौरान जैव-भू-रासायनिक परिसंचरण के बंद होने को बढ़ाने का भी एक नियम है।

मनुष्य जैव-भू-रासायनिक चक्र में बहुत बड़ी भूमिका निभाता है, लेकिन विपरीत दिशा में। मनुष्य पदार्थों के मौजूदा चक्रों का उल्लंघन करता है, और यह उसकी भूवैज्ञानिक शक्ति को प्रकट करता है - जीवमंडल के संबंध में विनाशकारी। मानवजनित गतिविधि के परिणामस्वरूप, जैव-भू-रासायनिक चक्रों के अलगाव की डिग्री कम हो जाती है।

मानवजनित चक्र ग्रह के हरे पौधों द्वारा प्राप्त सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा तक सीमित नहीं है। मानव जाति ईंधन, पनबिजली और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की ऊर्जा का उपयोग करती है।

यह तर्क दिया जा सकता है कि वर्तमान चरण में मानवजनित गतिविधि जीवमंडल के लिए एक बड़ी विनाशकारी शक्ति है।

जीवमंडल में एक विशेष गुण है - प्रदूषकों के प्रति महत्वपूर्ण प्रतिरोध। यह स्थिरता विभिन्न घटकों की प्राकृतिक क्षमता पर आधारित है प्रकृतिक वातावरणआत्म-शुद्धि और आत्म-उपचार के लिए। लेकिन असीमित नहीं. संभावित वैश्विक संकट के कारण जीवमंडल की संभावित स्थिति के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए संपूर्ण जीवमंडल ("गैया" प्रणाली) का एक गणितीय मॉडल बनाने की आवश्यकता हुई।

ज़ेनोबायोटिक जीवित जीवों के लिए एक विदेशी पदार्थ है जो मानवजनित गतिविधि (कीटनाशक, घरेलू रसायन और अन्य प्रदूषक) के परिणामस्वरूप प्रकट होता है, जो जैविक प्रक्रियाओं में व्यवधान पैदा करने में सक्षम है। बीमारी या मौत. ऐसे प्रदूषक जैव-निम्नीकरण से नहीं गुजरते, बल्कि पोषी श्रृंखलाओं में जमा हो जाते हैं।

पारा एक अत्यंत दुर्लभ तत्व है। यह पृथ्वी की पपड़ी में फैला हुआ है और केवल कुछ खनिजों, जैसे सिनेबार, में ही सांद्रित रूप में समाहित है। पारा जीवमंडल में पदार्थ के चक्र में शामिल है, गैसीय अवस्था में और जलीय घोल में प्रवास करता है।

यह वाष्पीकरण के दौरान जलमंडल से, सिनेबार से निकलने के दौरान, ज्वालामुखीय गैसों और थर्मल स्प्रिंग्स से निकलने वाली गैसों के साथ वायुमंडल में प्रवेश करता है। वायुमंडल में गैसीय पारे का कुछ भाग ठोस अवस्था में चला जाता है और हवा से निकाल दिया जाता है। गिरा हुआ पारा मिट्टी, विशेषकर मिट्टी, पानी और चट्टानों द्वारा अवशोषित हो जाता है। ज्वलनशील खनिजों में - तेल और कोयला - पारा 1 मिलीग्राम / किग्रा तक होता है। में जल द्रव्यमानमहासागरों में लगभग 1.6 बिलियन टन, निचली तलछट में - 500 बिलियन टन, प्लवक में - 2 मिलियन टन। हर साल लगभग 40 हजार टन नदी का पानी जमीन से बाहर ले जाया जाता है, जो वाष्पीकरण के दौरान वायुमंडल में प्रवेश करने वाले पानी (400 हजार टन) से 10 गुना कम है। प्रतिवर्ष लगभग 100 हजार टन भूमि की सतह पर गिरता है।

पारा प्राकृतिक पर्यावरण के एक प्राकृतिक घटक से मानव स्वास्थ्य के लिए जीवमंडल में सबसे खतरनाक मानव निर्मित उत्सर्जन में से एक में बदल गया है। इसका व्यापक रूप से धातु विज्ञान, रसायन, विद्युत, इलेक्ट्रॉनिक, लुगदी और कागज और दवा उद्योगों में उपयोग किया जाता है और इसका उपयोग विस्फोटक, वार्निश और पेंट के उत्पादन के साथ-साथ दवा में भी किया जाता है। कोयला, तेल और तेल उत्पादों का उपयोग करने वाले पारा खदानों, पारा उत्पादन संयंत्रों और थर्मल पावर प्लांट (सीएचपी और बॉयलर हाउस) के साथ-साथ औद्योगिक अपशिष्ट और वायुमंडलीय उत्सर्जन, इस विषाक्त घटक के साथ जीवमंडल प्रदूषण के मुख्य स्रोत हैं। इसके अलावा, पारा ऑर्गेनोमेरकरी कीटनाशकों में एक घटक है जिसका उपयोग कृषि में बीजों के उपचार और फसलों को कीटों से बचाने के लिए किया जाता है। यह भोजन (अंडे, मसालेदार अनाज, जानवरों और पक्षियों का मांस, दूध, मछली) के साथ मानव शरीर में प्रवेश करता है।

नदियों के पानी और निचली तलछट में पारा

यह स्थापित किया गया है कि प्राकृतिक जल निकायों में प्रवेश करने वाला लगभग 80% पारा विघटित रूप में होता है, जो अंततः जल प्रवाह के साथ लंबी दूरी तक इसके प्रसार में योगदान देता है। शुद्ध तत्व विषहीन होता है।

पारा निचले गाद वाले पानी में अपेक्षाकृत हानिरहित सांद्रता में अधिक पाया जाता है। अकार्बनिक पारा यौगिकों को झीलों और नदियों के निचले गाद में, मलबे और तलछट में रहने वाले जीवाणुओं द्वारा, मिथाइलमेरकरी सीएच?एचजी और एथिलमेरकरी सी?एच?एचजी जैसे जहरीले कार्बनिक पारा यौगिकों में परिवर्तित कर दिया जाता है, जो कि शरीर को ढकने वाले बलगम में होता है। मछली, और मछली के पेट में बलगम भी। ये यौगिक आसानी से घुलनशील, गतिशील और अत्यधिक विषैले होते हैं। पारे की आक्रामक क्रिया का रासायनिक आधार सल्फर के प्रति इसकी आत्मीयता है, विशेष रूप से प्रोटीन में हाइड्रोजन सल्फाइड समूह के साथ। ये अणु गुणसूत्रों और मस्तिष्क कोशिकाओं से जुड़ते हैं। मछली और शंख उन्हें खाने वाले व्यक्ति के लिए खतरनाक स्तर तक जमा कर सकते हैं, जिससे मिनामाटा रोग हो सकता है।

धातु पारा और इसके अकार्बनिक यौगिक मुख्य रूप से यकृत, गुर्दे और आंत्र पथ पर कार्य करते हैं, हालांकि, सामान्य परिस्थितियों में, वे शरीर से अपेक्षाकृत तेज़ी से उत्सर्जित होते हैं और मानव शरीर के लिए खतरनाक मात्रा को जमा होने का समय नहीं मिलता है। मिथाइलमेरकरी और अन्य एल्काइल मरकरी यौगिक बहुत अधिक खतरनाक हैं, क्योंकि संचयन होता है - विष शरीर से बाहर निकलने की तुलना में तेजी से शरीर में प्रवेश करता है, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र पर कार्य करता है।

तल तलछट एक महत्वपूर्ण विशेषता है जलीय पारिस्थितिकी तंत्र. भारी धातुओं, रेडियोन्यूक्लाइड्स और अत्यधिक जहरीले कार्बनिक पदार्थों को जमा करके, नीचे की तलछट, एक ओर, आत्म-शुद्धि में योगदान करती है जलीय वातावरण, और दूसरी ओर, वे जल निकायों के द्वितीयक प्रदूषण के एक निरंतर स्रोत का प्रतिनिधित्व करते हैं। निचली तलछट विश्लेषण का एक आशाजनक उद्देश्य है, जो प्रदूषण के दीर्घकालिक पैटर्न (विशेषकर धीमी गति से बहने वाले जल निकायों में) को दर्शाता है। इसके अलावा, निचली तलछटों में अकार्बनिक पारे का संचय विशेष रूप से नदी के मुहाने में देखा जाता है। जब तलछट (गाद, वर्षा) की सोखने की क्षमता समाप्त हो जाती है तो तनावपूर्ण स्थिति उत्पन्न हो सकती है। जब सोखने की क्षमता पहुँच जाती है, तो भारी धातुएँ भी शामिल हो जाती हैं। पारा पानी में प्रवेश करेगा.

यह ज्ञात है कि मृत शैवाल के तलछट में समुद्री अवायवीय परिस्थितियों में पारा हाइड्रोजन जोड़ता है और वाष्पशील यौगिकों में बदल जाता है।

सूक्ष्मजीवों की भागीदारी से, धात्विक पारा को दो चरणों में मिथाइलेट किया जा सकता है:

सीएच?एचजी+ ? (सीएच?)?एचजी

मिथाइलमरकरी व्यावहारिक रूप से केवल अकार्बनिक पारा के मिथाइलेशन के दौरान ही पर्यावरण में दिखाई देता है।

पारे का जैविक आधा जीवन लंबा है, मानव शरीर के अधिकांश ऊतकों के लिए यह 70-80 दिन है।

बड़ी मछलियाँ, जैसे स्वोर्डफ़िश और टूना, खाद्य श्रृंखला के आरंभ में पारे से दूषित मानी जाती हैं। साथ ही, यह जानना भी रुचि से रहित नहीं है कि, मछली से भी अधिक हद तक, सीपों में पारा जमा (जमा) हो जाता है।

निम्नलिखित योजना के अनुसार पारा सांस के माध्यम से, भोजन के साथ और त्वचा के माध्यम से मानव शरीर में प्रवेश करता है:

सबसे पहले पारे का परिवर्तन होता है। यह तत्व प्राकृतिक रूप से कई रूपों में पाया जाता है।

थर्मामीटर में उपयोग किया जाने वाला धात्विक पारा और इसके अकार्बनिक लवण (जैसे क्लोराइड) शरीर से अपेक्षाकृत जल्दी समाप्त हो जाते हैं।

विशेष रूप से मिथाइल और एथिल मरकरी में एल्काइल मरकरी यौगिक बहुत अधिक जहरीले होते हैं। ये यौगिक शरीर से बहुत धीरे-धीरे उत्सर्जित होते हैं - प्रति दिन कुल मात्रा का केवल 1%। यद्यपि प्राकृतिक जल में प्रवेश करने वाला अधिकांश पारा अकार्बनिक यौगिकों के रूप में होता है, यह हमेशा मछली में अधिक जहरीले मिथाइलमेरकरी के रूप में समाप्त होता है। झीलों और नदियों की निचली गाद में बैक्टीरिया, मछली के शरीर को ढकने वाले बलगम में, साथ ही मछली के पेट के बलगम में, अकार्बनिक पारा यौगिकों को मिथाइलमेरकरी में बदलने में सक्षम हैं।

दूसरा, चयनात्मक संचय, या जैविक संचय (एकाग्रता), मछली और शंख में पारे की मात्रा को खाड़ी के पानी की तुलना में कई गुना अधिक स्तर तक बढ़ा देता है। नदी में रहने वाली मछलियाँ और शंख मिथाइलमेरकरी को इतनी सांद्रता में जमा कर लेते हैं जो उन मनुष्यों के लिए खतरनाक है जो उन्हें भोजन के लिए उपयोग करते हैं।

दुनिया की पकड़ी गई मछली के % में पारा 0.5 मिलीग्राम/किलोग्राम से अधिक नहीं है, और 95% - 0.3 मिलीग्राम/किग्रा से कम है। मछली में लगभग सारा पारा मिथाइलमेरकरी के रूप में होता है।

खाद्य उत्पादों में मनुष्यों के लिए पारा यौगिकों की विभिन्न विषाक्तता को देखते हुए, अकार्बनिक (कुल) और कार्बनिक रूप से बंधे पारा का निर्धारण करना आवश्यक है। हम केवल कुल पारे की मात्रा निर्धारित करते हैं। चिकित्सा और जैविक आवश्यकताओं के अनुसार, मीठे पानी की शिकारी मछली में पारे की मात्रा 0.6 मिलीग्राम/किग्रा, समुद्री मछली में - 0.4 मिलीग्राम/किग्रा, मीठे पानी की गैर-शिकारी मछली में केवल 0.3 मिलीग्राम/किग्रा और ट्यूना में 0.7 मिलीग्राम तक की अनुमति है। /कि.ग्रा. उत्पादों में शिशु भोजनडिब्बाबंद मांस में पारा की मात्रा 0.02 मिलीग्राम/किग्रा, डिब्बाबंद मछली में 0.15 मिलीग्राम/किग्रा, बाकी में - 0.01 मिलीग्राम/किग्रा से अधिक नहीं होनी चाहिए।

सीसा प्राकृतिक पर्यावरण के लगभग सभी घटकों में मौजूद है। पृथ्वी की पपड़ी में इसकी मात्रा 0.0016% है। वायुमंडल में सीसे का प्राकृतिक स्तर 0.0005 mg/m3 है। इसका अधिकांश भाग धूल से जमा होता है, लगभग 40% वायुमंडलीय वर्षा के साथ गिरता है। पौधों को मिट्टी, पानी और वायुमंडलीय गिरावट से सीसा मिलता है, जबकि जानवरों को पौधों और पानी से सीसा मिलता है। धातु भोजन, पानी और धूल के साथ मानव शरीर में प्रवेश करती है।

जीवमंडल में सीसा प्रदूषण के मुख्य स्रोत हैं गैसोलीन इंजन, जिनकी निकास गैसों में ट्राइथाइल लेड, कोयला जलाने वाले थर्मल पावर प्लांट, खनन, धातुकर्म और रासायनिक उद्योग शामिल हैं। इसके साथ ही सीसा की एक महत्वपूर्ण मात्रा भी मिट्टी में मिल जाती है मलउर्वरक के रूप में उपयोग किया जाता है। चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र के जलते हुए रिएक्टर को बुझाने के लिए सीसे का भी उपयोग किया गया, जो वायु कुंड में प्रवेश कर गया और विशाल क्षेत्रों में फैल गया। सीसे से पर्यावरण प्रदूषण में वृद्धि के साथ, हड्डियों, बालों और यकृत में इसका जमाव बढ़ जाता है।

क्रोमियम. सबसे खतरनाक जहरीला क्रोमियम (6+) है, जो अम्लीय और क्षारीय मिट्टी, ताजे और समुद्री पानी में एकत्रित होता है। समुद्री जल में, क्रोमियम 10-20% सीआर (3+) रूप में, 25-40% सीआर (6+) द्वारा, और 45-65% कार्बनिक रूप में दर्शाया जाता है। पीएच रेंज 5 - 7 में, सीआर (3+) प्रबल होता है, और पीएच > 7 पर - सीआर (6+)। यह ज्ञात है कि सीआर (6+) और कार्बनिक क्रोमियम यौगिक समुद्री जल में आयरन हाइड्रॉक्साइड के साथ सह-अवक्षेपित नहीं होते हैं।

पदार्थों का प्राकृतिक चक्र व्यावहारिक रूप से बंद है। प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र में, पदार्थ और ऊर्जा को संयम से खर्च किया जाता है, और कुछ जीवों का अपशिष्ट दूसरों के अस्तित्व के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है। पदार्थों का मानवजनित चक्र प्राकृतिक संसाधनों की भारी खपत और बड़ी मात्रा में अपशिष्ट के साथ होता है जो पर्यावरण प्रदूषण का कारण बनता है। यहां तक ​​कि सबसे उन्नत उपचार सुविधाओं के निर्माण से भी समस्या का समाधान नहीं होता है, इसलिए कम-अपशिष्ट और अपशिष्ट-मुक्त प्रौद्योगिकियों को विकसित करना आवश्यक है जो मानवजनित चक्र को यथासंभव बंद करना संभव बनाते हैं। सैद्धांतिक रूप से, अपशिष्ट-मुक्त तकनीक बनाना संभव है, लेकिन कम-अपशिष्ट प्रौद्योगिकियां वास्तविक हैं।

प्राकृतिक घटनाओं के प्रति अनुकूलन

अनुकूलन विकास की प्रक्रिया में जीवों द्वारा (सरलतम से उच्चतम तक) विकसित किए गए पर्यावरण के विभिन्न अनुकूलन हैं। अनुकूलन करने की क्षमता जीवित प्राणियों के मुख्य गुणों में से एक है, जो उनके अस्तित्व की संभावना प्रदान करती है।

अनुकूलन की प्रक्रिया को विकसित करने वाले मुख्य कारकों में शामिल हैं: आनुवंशिकता, परिवर्तनशीलता, प्राकृतिक (और कृत्रिम) चयन।

यदि शरीर अन्य बाहरी परिस्थितियों में प्रवेश करता है तो सहनशीलता बदल सकती है। ऐसी परिस्थितियों में आने के बाद, थोड़ी देर के बाद, उसे इसकी आदत हो जाती है, जैसे कि वह उनके अनुकूल हो जाता है (अक्षांश से। अनुकूलन - अनुकूलन के लिए)। इसका परिणाम शारीरिक इष्टतम के प्रावधानों में बदलाव है।

पर्यावरणीय कारकों की एक विशेष श्रृंखला में अस्तित्व के अनुकूल होने की जीवों की संपत्ति को पारिस्थितिक प्लास्टिसिटी कहा जाता है।

पारिस्थितिक कारक की सीमा जितनी व्यापक होगी जिसके भीतर कोई जीव रह सकता है, उसकी पारिस्थितिक प्लास्टिसिटी उतनी ही अधिक होगी। प्लास्टिसिटी की डिग्री के अनुसार, दो प्रकार के जीवों को प्रतिष्ठित किया जाता है: स्टेनोबियोन्ट (स्टेनोएक्स) और यूरीबियोन्ट (यूरीक्स)। इस प्रकार, स्टेनोबियंट पारिस्थितिक रूप से गैर-प्लास्टिक हैं (उदाहरण के लिए, फ़्लाउंडर केवल खारे पानी में रहता है, और क्रूसियन कार्प केवल ताजे पानी में), यानी। शॉर्ट-हार्डी, और यूरीबियोन्ट्स पारिस्थितिक रूप से प्लास्टिक हैं, यानी। अधिक कठोर होते हैं (उदाहरण के लिए, तीन-स्पाईड स्टिकबैक ताजे और खारे पानी दोनों में रह सकते हैं)।

अनुकूलन बहुआयामी होते हैं, क्योंकि एक जीव को एक ही समय में कई अलग-अलग पर्यावरणीय कारकों के अनुरूप होना चाहिए।

जीवों को पर्यावरणीय परिस्थितियों के अनुकूल ढालने के तीन मुख्य तरीके हैं: सक्रिय; निष्क्रिय; प्रतिकूल प्रभाव से बचाव.

अनुकूलन का सक्रिय मार्ग प्रतिरोध को मजबूत करना, नियामक प्रक्रियाओं का विकास है जो इष्टतम से कारक के विचलन के बावजूद, शरीर के सभी महत्वपूर्ण कार्यों को पूरा करना संभव बनाता है। उदाहरण के लिए, गर्म रक्त वाले जानवर शरीर के तापमान को स्थिर बनाए रखते हैं - जो इसमें होने वाली जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए इष्टतम है।

अनुकूलन का निष्क्रिय मार्ग पर्यावरणीय कारकों में परिवर्तन के लिए जीवों के महत्वपूर्ण कार्यों का अधीनता है। उदाहरण के लिए, प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों में, कई जीव अनाबियोसिस की स्थिति में चले जाते हैं ( छिपा हुआ जीवन), जिस पर शरीर में चयापचय व्यावहारिक रूप से बंद हो जाता है (सर्दियों की निष्क्रियता की स्थिति, कीड़ों की मूर्खता, हाइबरनेशन, बीजाणुओं और बीजों के रूप में मिट्टी में बीजाणुओं का संरक्षण)।

प्रतिकूल प्रभावों से बचाव - अनुकूलन का विकास, जीवों का व्यवहार (अनुकूलन), जो प्रतिकूल परिस्थितियों से बचने में मदद करता है। इस मामले में, अनुकूलन हो सकते हैं: रूपात्मक (शरीर की संरचना में परिवर्तन: कैक्टस की पत्तियों का संशोधन), शारीरिक (वसा भंडार के ऑक्सीकरण के कारण ऊंट खुद को नमी प्रदान करता है), नैतिक (व्यवहार में परिवर्तन: मौसमी) पक्षियों का प्रवास, सर्दियों में हाइबरनेशन)।

जीवित जीव आवधिक कारकों के प्रति अच्छी तरह अनुकूलित होते हैं। गैर-आवधिक कारक बीमारी और यहां तक ​​कि जीव की मृत्यु का कारण बन सकते हैं (उदाहरण के लिए, दवाएं, कीटनाशक)। हालाँकि, लंबे समय तक संपर्क में रहने से उनमें अनुकूलन भी हो सकता है।

जीव दैनिक, मौसमी, ज्वारीय लय, सौर गतिविधि की लय, चंद्र चरणों और अन्य सख्ती से आवधिक घटनाओं के लिए अनुकूलित होते हैं। इसलिए, मौसमी अनुकूलन को प्रकृति में मौसमीता और सर्दियों की निष्क्रियता की स्थिति के रूप में प्रतिष्ठित किया जाता है।

प्रकृति में ऋतुचर्या. जीवों के अनुकूलन में पौधों और जानवरों के लिए प्रमुख मूल्य वार्षिक तापमान भिन्नता है। हमारे देश में जीवन के लिए अनुकूल अवधि औसतन लगभग छह महीने (वसंत, ग्रीष्म) तक रहती है। स्थिर पाले के आगमन से पहले ही, प्रकृति में शीतकालीन विश्राम की अवधि शुरू हो जाती है।

शीत निद्रा. शीतकालीन सुप्तता केवल कम तापमान के परिणामस्वरूप विकास की समाप्ति नहीं है, बल्कि एक जटिल शारीरिक अनुकूलन है, जो विकास के एक निश्चित चरण में ही होता है। उदाहरण के लिए, मलेरिया का मच्छर और बिछुआ कीट वयस्क कीट अवस्था में, पत्तागोभी तितली प्यूपा अवस्था में और जिप्सी कीट अंडे की अवस्था में शीत ऋतु में रहते हैं।

बायोरिदम। विकास की प्रक्रिया में प्रत्येक प्रजाति ने गहन वृद्धि और विकास, प्रजनन, सर्दियों की तैयारी और सर्दियों की तैयारी का एक विशिष्ट वार्षिक चक्र विकसित किया है। इस घटना को जैविक लय कहा जाता है। जीवन चक्र की प्रत्येक अवधि का संबंधित मौसम के साथ संयोग प्रजातियों के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण है।

अधिकांश पौधों और जानवरों में मौसमी चक्रों के नियमन का मुख्य कारक दिन की लंबाई में परिवर्तन है।

बायोरिदम हैं:

बहिर्जात (बाहरी) लय (पर्यावरण में आवधिक परिवर्तनों (दिन और रात, मौसम, सौर गतिविधि का परिवर्तन) की प्रतिक्रिया के रूप में उत्पन्न होती है) अंतर्जात (आंतरिक लय) शरीर द्वारा ही उत्पन्न होती है

बदले में, अंतर्जात को इसमें विभाजित किया गया है:

शारीरिक लय (दिल की धड़कन, श्वसन, अंतःस्रावी ग्रंथियां, डीएनए, आरएनए, प्रोटीन संश्लेषण, एंजाइम, कोशिका विभाजन, आदि)

पारिस्थितिक लय (दैनिक, वार्षिक, ज्वारीय, चंद्र, आदि)

डीएनए, आरएनए, प्रोटीन संश्लेषण, कोशिका विभाजन, दिल की धड़कन, श्वसन आदि प्रक्रियाओं में लय होती है। बाहरी प्रभावइन लय के चरणों को बदल सकते हैं और उनके आयाम को बदल सकते हैं।

शारीरिक लय शरीर की स्थिति के आधार पर भिन्न होती है, जबकि पर्यावरणीय लय अधिक स्थिर होती है और बाहरी लय के अनुरूप होती है। अंतर्जात लय के साथ, शरीर समय पर नेविगेट कर सकता है और पर्यावरण में आने वाले परिवर्तनों के लिए पहले से तैयारी कर सकता है - यह शरीर की जैविक घड़ी है। कई जीवित जीवों की विशेषता सर्कैडियन और सर्कैनियन लय होती है।

सर्कैडियन लय (सर्कैडियन) - 20 से 28 घंटे की अवधि के साथ जैविक प्रक्रियाओं और घटनाओं की आवर्ती तीव्रता और प्रकृति। सर्कैडियन लय दिन के दौरान जानवरों और पौधों की गतिविधि से जुड़ी होती है और, एक नियम के रूप में, तापमान और प्रकाश की तीव्रता पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, चमगादड़शाम के समय उड़ते हैं और दिन के दौरान आराम करते हैं, कई प्लवक के जीव रात में पानी की सतह पर रहते हैं, और दिन के दौरान गहराई में उतरते हैं।

मौसमी जैविक लय प्रकाश के प्रभाव से जुड़ी होती हैं - फोटोपीरियड। दिन की लंबाई के प्रति जीवों की प्रतिक्रिया को फोटोपेरियोडिज्म कहा जाता है। फोटोपेरियोडिज्म एक सामान्य महत्वपूर्ण अनुकूलन है जो विभिन्न प्रकार के जीवों में मौसमी घटनाओं को नियंत्रित करता है। पौधों और जानवरों में फोटोपेरियोडिज्म के अध्ययन से पता चला है कि प्रकाश के प्रति जीवों की प्रतिक्रिया दिन के दौरान एक निश्चित अवधि के प्रकाश और अंधेरे की अवधि के विकल्प पर आधारित होती है। दिन और रात की लंबाई पर जीवों (एककोशिकीय से मनुष्य तक) की प्रतिक्रिया से पता चलता है कि वे समय को मापने में सक्षम हैं, यानी। किसी प्रकार की जैविक घड़ी हो। जैविक घड़ी, मौसमी चक्रों के अलावा, कई अन्य जैविक घटनाओं को नियंत्रित करती है, संपूर्ण जीवों की गतिविधि और कोशिकाओं के स्तर पर भी होने वाली प्रक्रियाओं, विशेष रूप से कोशिका विभाजन, दोनों की सही दैनिक लय निर्धारित करती है।

वायरस और सूक्ष्मजीवों से लेकर उच्च पौधों और जानवरों तक सभी जीवित चीजों की एक सार्वभौमिक संपत्ति उत्परिवर्तन देने की क्षमता है - आनुवंशिक सामग्री में अचानक, प्राकृतिक और कृत्रिम रूप से होने वाले वंशानुगत परिवर्तन, जिससे जीव के कुछ लक्षणों में परिवर्तन होता है। उत्परिवर्तनीय परिवर्तनशीलतापर्यावरणीय शर्तों को पूरा नहीं करता है और, एक नियम के रूप में, मौजूदा अनुकूलन का उल्लंघन करता है।

कई कीड़े विकास के एक निश्चित चरण में डायपॉज (विकास में एक लंबा पड़ाव) में पड़ जाते हैं, जिसे प्रतिकूल परिस्थितियों में आराम की स्थिति के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए। कई समुद्री जानवरों का प्रजनन चंद्र लय से प्रभावित होता है।

सर्कैनियन (लगभग वार्षिक) लय 10 से 13 महीने की अवधि के साथ जैविक प्रक्रियाओं और घटनाओं की तीव्रता और प्रकृति में आवर्ती परिवर्तन हैं।

किसी व्यक्ति की शारीरिक और मनोवैज्ञानिक स्थिति का भी एक लयबद्ध चरित्र होता है।

काम और आराम की अशांत लय दक्षता को कम करती है और मानव स्वास्थ्य पर प्रतिकूल प्रभाव डालती है। में मानवीय स्थिति चरम स्थितियांइन स्थितियों के लिए उसकी तैयारी की डिग्री पर निर्भर करेगा, क्योंकि अनुकूलन और पुनर्प्राप्ति के लिए व्यावहारिक रूप से कोई समय नहीं है।

को अंतर्जातप्रक्रियाओं में शामिल हैं: मैग्माटिज़्म, कायापलट (उच्च तापमान और दबाव की क्रिया), ज्वालामुखी, पृथ्वी की पपड़ी की गति (भूकंप, पर्वत निर्माण)।

को एक्जोजिनियस- अपक्षय, वायुमंडलीय गतिविधि और ऊपरी तह का पानीसमुद्र, महासागर, जानवर, पौधे जीव और विशेष रूप से मनुष्य - टेक्नोजेनेसिस।

आंतरिक और बाह्य प्रक्रियाओं की परस्पर क्रिया बनती है पदार्थ का महान भूवैज्ञानिक चक्र.

अंतर्जात प्रक्रियाओं के दौरान, पर्वतीय प्रणालियाँ, ऊपरी भूमि, समुद्री अवसाद बनते हैं, बहिर्जात प्रक्रियाओं के दौरान, आग्नेय चट्टानें नष्ट हो जाती हैं, विनाश के उत्पाद नदियों, समुद्रों, महासागरों में चले जाते हैं और तलछटी चट्टानें बनती हैं। पृथ्वी की पपड़ी की गति के परिणामस्वरूप, तलछटी चट्टानें गहरी परतों में धँस जाती हैं, कायापलट प्रक्रियाओं (उच्च तापमान और दबाव की क्रिया) से गुजरती हैं, और कायापलट चट्टानों का निर्माण होता है। गहरी परतों में, वे पिघले हुए में बदल जाते हैं...
राज्य (मैग्मैटाइजेशन)। फिर, ज्वालामुखीय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, वे आग्नेय चट्टानों के रूप में इसकी सतह पर, स्थलमंडल की ऊपरी परतों में प्रवेश करते हैं। इस प्रकार मिट्टी बनाने वाली चट्टानें बनती हैं और विभिन्न रूपराहत।

चट्टानों, जिनसे मिट्टी का निर्माण होता है, मृदा-निर्माणकर्ता या जनक कहलाते हैं। निर्माण की स्थिति के अनुसार, उन्हें तीन समूहों में विभाजित किया गया है: आग्नेय, रूपांतरित और अवसादी।

अग्निमय पत्थरसिलिकॉन, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na के यौगिकों से मिलकर बनता है। इन यौगिकों के अनुपात के आधार पर, अम्लीय और बुनियादी चट्टानों को प्रतिष्ठित किया जाता है।

एसिड (ग्रेनाइट, लिपेराइट्स, पेगमाटाइट्स) में सिलिका (63% से अधिक), पोटेशियम और सोडियम ऑक्साइड (7-8%), कैल्शियम और एमजी ऑक्साइड (2-3%) की उच्च सामग्री होती है। ये हल्के और भूरे रंग के होते हैं। ऐसी चट्टानों से बनी मिट्टी में ढीली संरचना, उच्च अम्लता और बंजर होती है।

मुख्य आग्नेय चट्टानों (बेसाल्ट, ड्यूनाइट्स, पेरियोडाइट्स) में SiO 2 की कम सामग्री (40-60%), CaO और MgO की बढ़ी हुई सामग्री (20% तक), आयरन ऑक्साइड (10-20%) की विशेषता होती है। Na 2 O और K 2 O 30% से कम।

मुख्य चट्टानों के अपक्षय उत्पादों पर बनी मिट्टी में क्षारीय और तटस्थ प्रतिक्रिया, बहुत अधिक ह्यूमस और उच्च उर्वरता होती है।

आग्नेय चट्टानें चट्टानों के कुल द्रव्यमान का 95% हिस्सा बनाती हैं, लेकिन मिट्टी बनाने वाली चट्टानों के रूप में वे छोटे क्षेत्रों (पहाड़ों में) पर कब्जा कर लेती हैं।

रूपांतरित चट्टानों, आग्नेय और अवसादी चट्टानों के पुनः क्रिस्टलीकरण के परिणामस्वरूप बनते हैं। ये संगमरमर, नीस, क्वार्ट्ज हैं। वे मिट्टी बनाने वाली चट्टानों के रूप में एक छोटे से हिस्से पर कब्जा करते हैं।

अवसादी चट्टानें. उनका गठन आग्नेय और रूपांतरित चट्टानों के अपक्षय की प्रक्रियाओं, पानी, हिमनद और वायु प्रवाह द्वारा अपक्षय उत्पादों के स्थानांतरण और भूमि की सतह पर, महासागरों, समुद्रों, झीलों के तल पर, नदियों के बाढ़ के मैदानों में जमाव के कारण होता है।

उनकी संरचना के अनुसार, तलछटी चट्टानों को क्लैस्टिक, केमोजेनिक और बायोजेनिक में विभाजित किया गया है।

क्लैस्टिक जमामलबे और कणों के आकार में भिन्नता होती है: ये बोल्डर, पत्थर, बजरी, कुचला हुआ पत्थर, रेत, दोमट और मिट्टी हैं।

केमोजेनिक जमासमुद्री खाड़ियों, गर्म जलवायु की झीलों में जलीय घोल से लवणों के अवक्षेपण या रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनता है।

इनमें हैलाइड्स (सेंधा और पोटेशियम नमक), सल्फेट्स (जिप्सम, एनहाइड्राइड), कार्बोनेट्स (चूना पत्थर, मार्ल, डोलोमाइट्स), सिलिकेट्स, फॉस्फेट शामिल हैं। उनमें से कई सीमेंट, रासायनिक उर्वरकों के उत्पादन के लिए कच्चे माल हैं और कृषि अयस्कों के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

बायोजेनिक जमापौधों और जानवरों के अवशेषों के संचय से बनता है। ये हैं: कार्बोनेट (बायोजेनिक चूना पत्थर और चाक), सिलिसियस (डोलोमाइट) और कार्बोनेसियस चट्टानें (कोयला, पीट, सैप्रोपेल, तेल, गैस)।

तलछटी चट्टानों के मुख्य आनुवंशिक प्रकार हैं:

1. जलोढ़ निक्षेप- चट्टानों के अपक्षय उत्पाद उनके गठन की शीट पर शेष रहते हैं। एलुवियम वाटरशेड के शीर्ष पर स्थित है, जहां वाशआउट कमजोर रूप से व्यक्त किया गया है।

2. जलोढ़ निक्षेप- ढलानों के निचले हिस्से में बारिश और पिघले पानी की अस्थायी धाराओं द्वारा जमा कटाव उत्पाद।

3. जलोढ़ निक्षेप- अस्थायी पहाड़ी नदियों और ढलानों के तल पर बाढ़ द्वारा अपक्षय उत्पादों के स्थानांतरण और जमाव के परिणामस्वरूप गठित।

4. जलोढ़ निक्षेप- सतही अपवाह के साथ नदी के पानी में प्रवेश करके अपक्षय उत्पादों के जमाव के परिणामस्वरूप बनते हैं।

5. लैक्ज़ाइन जमा- झीलों की तली तलछट. कार्बनिक पदार्थ (15-20%) की उच्च सामग्री वाले सिल्ट को सैप्रोपेल कहा जाता है।

6. समुद्री तलछट- समुद्र की निचली तलछट। समुद्र के पीछे हटने (अतिक्रमण) के दौरान, वे मिट्टी बनाने वाली चट्टानों के रूप में बने रहते हैं।

7. हिमानी (ग्लेशियल) या मोराइन जमा- ग्लेशियर द्वारा विस्थापित और जमा किए गए विभिन्न चट्टानों के अपक्षय के उत्पाद। यह एक अवर्गीकृत मोटे दाने वाला लाल-भूरा या धूसर पदार्थ है जिसमें पत्थर, बोल्डर और कंकड़ शामिल हैं।

8. फ़्लुविओग्लेशियल (जल-हिमनदी) जमावग्लेशियर के पिघलने के दौरान बनी अस्थायी धाराएँ और बंद जलाशय।

9. मिट्टी को ढकेंअतिरिक्त-हिमनदी निक्षेपों से संबंधित हैं और इन्हें पिघले पानी की हिमनदी बाढ़ के निकट उथले पानी के निक्षेपों के रूप में माना जाता है। वे ऊपर से 3-5 मीटर की परत के साथ मैडर को ओवरलैप करते हैं। वे पीले-भूरे रंग के होते हैं, अच्छी तरह से क्रमबद्ध होते हैं, उनमें पत्थर और बोल्डर नहीं होते हैं। कवर दोमट मिट्टी मजीठ की तुलना में अधिक उपजाऊ होती है।

10. लोएस और लोएस जैसी दोमटहल्के पीले रंग, गाद और गाद अंशों की उच्च सामग्री, ढीली संरचना, उच्च सरंध्रता, कैल्शियम कार्बोनेट की उच्च सामग्री की विशेषता है। उन पर उपजाऊ भूरे जंगल, चेस्टनट मिट्टी, चेरनोज़ेम और ग्रे मिट्टी का निर्माण हुआ।

11. एओलियन जमाहवा की क्रिया के परिणामस्वरूप बनता है। हवा की विनाशकारी गतिविधि संक्षारण (चट्टानों को पीसना, रेतना) और अपस्फीति (हवा द्वारा मिट्टी के छोटे कणों को उड़ाना और परिवहन करना) से बनी है। इन दोनों प्रक्रियाओं को मिलाकर वायु अपरदन का निर्माण होता है।

सामग्री को दर्शाने वाली बुनियादी योजनाएँ, सूत्र आदि:मौसम के प्रकारों की तस्वीरों के साथ प्रस्तुति।

आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न:

1. अपक्षय क्या है?

2. मैग्माटाइजेशन क्या है?

3. भौतिक एवं रासायनिक अपक्षय में क्या अंतर है?

4. पदार्थ का भूवैज्ञानिक चक्र क्या है?

5. पृथ्वी की संरचना का वर्णन करें?

6. मैग्मा क्या है?

7. पृथ्वी का केंद्र भाग किन परतों से बना है?

8. नस्लें क्या हैं?

9. नस्लों का वर्गीकरण कैसे किया जाता है?

10. लोएस क्या है?

11. गुट क्या है?

12. किन विशेषताओं को ऑर्गेनोलेप्टिक कहा जाता है?

मुख्य:

1. डोब्रोवोल्स्की वी.वी. मृदा विज्ञान के मूल सिद्धांतों के साथ मिट्टी का भूगोल: हाई स्कूलों के लिए पाठ्यपुस्तक। - एम.: ह्यूमनिट। ईडी। केंद्र VLADOS, 1999.-384 पी।

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खनिज पदार्थों और पानी का एक बड़ा भूवैज्ञानिक चक्र बड़ी संख्या में अजैविक कारकों के प्रभाव में आगे बढ़ता है।

4.3.1. एक बड़े भूवैज्ञानिक चक्र में पदार्थों का संचलन।

लिथोस्फेरिक प्लेटों के सिद्धांत के अनुसार, पृथ्वी के बाहरी आवरण में कई बहुत बड़े ब्लॉक (प्लेटें) शामिल हैं। यह सिद्धांत 100-150 किमी मोटी शक्तिशाली लिथोस्फेरिक प्लेटों की क्षैतिज गति के अस्तित्व को मानता है।

इसी समय, मध्य महासागरीय कटकों के भीतर, तथाकथित दरार क्षेत्र। एक युवा समुद्री परत के निर्माण के साथ लिथोस्फेरिक प्लेटों का टूटना और अलग होना होता है

इस घटना को महासागरीय तल फैलाव कहा जाता है। इस प्रकार, खनिज पदार्थों का प्रवाह मेंटल की गहराई से बढ़ता है, जिससे युवा क्रिस्टलीय चट्टानें बनती हैं।

इस प्रक्रिया के विपरीत, गहरे समुद्री खाइयों के क्षेत्र में, महाद्वीपीय परत का एक हिस्सा लगातार दूसरे पर जोर दे रहा है, जिसके साथ प्लेट के परिधीय हिस्से का मेंटल में विसर्जन होता है, यानी ठोस पदार्थ का हिस्सा पृथ्वी की पपड़ी का भाग पृथ्वी के मेंटल की संरचना में चला जाता है। समुद्री गहरे समुद्र की खाइयों में होने वाली प्रक्रिया को समुद्री पपड़ी का सबडक्शन कहा जाता है।

ग्रह पर जल चक्र निरंतर और हर जगह संचालित होता है। जल चक्र की प्रेरक शक्तियाँ तापीय ऊर्जा और गुरुत्वाकर्षण हैं। गर्मी के प्रभाव में, वाष्पीकरण, जल वाष्प का संघनन और अन्य प्रक्रियाएँ होती हैं, जो सूर्य से आने वाली लगभग 50% ऊर्जा की खपत करती हैं। गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में - वर्षा की बूंदों का गिरना, नदियों का प्रवाह, मिट्टी और भूजल की गति। अक्सर ये कारण एक साथ कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, थर्मल प्रक्रियाएं और गुरुत्वाकर्षण दोनों पानी के वायुमंडलीय परिसंचरण पर कार्य करते हैं।

4.3.2. निर्जीव प्रकृति में तत्वों का चक्र

इसे दो तरीकों से किया जाता है: जल और वायु प्रवास। वायु प्रवासियों में शामिल हैं: ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, आयोडीन।

जल प्रवासियों में वे पदार्थ शामिल हैं जो मुख्य रूप से मिट्टी, सतह और भूजल में अणुओं और आयनों के रूप में प्रवास करते हैं: सोडियम, मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन, फास्फोरस, सल्फर, क्लोरीन, पोटेशियम, मैंगनीज, लोहा, कोबाल्ट, निकल, स्ट्रोंटियम, सीसा, आदि। वायु प्रवासी भी पानी में प्रवास करने वाले लवणों का हिस्सा हैं। हालाँकि, हवाई प्रवास उनके लिए अधिक विशिष्ट है।

4.4 छोटा (जैविक) परिसंचरण

जीवमंडल में जीवित पदार्थ का द्रव्यमान अपेक्षाकृत छोटा है। यदि इसे पृथ्वी की सतह पर वितरित किया जाए, तो केवल 1.5 सेमी की परत प्राप्त होगी। तालिका 4.1 में जीवमंडल और पृथ्वी के अन्य भूमंडलों की कुछ मात्रात्मक विशेषताओं की तुलना की गई है। ग्रह के अन्य कोशों के 10-6 से भी कम द्रव्यमान वाले जीवमंडल में अतुलनीय रूप से अधिक विविधता है और इसकी संरचना दस लाख गुना तेजी से नवीनीकृत होती है।

तालिका 4.1

पृथ्वी के अन्य भू-मंडलों के साथ जीवमंडल की तुलना

*जीवित वजन पर आधारित जीवित पदार्थ

4.4.1. जीवमंडल के कार्य

जीवमंडल के बायोटा के लिए धन्यवाद, ग्रह पर रासायनिक परिवर्तनों का प्रमुख हिस्सा किया जाता है। इसलिए वी.आई. का निर्णय। जीवित पदार्थ की विशाल परिवर्तनकारी भूवैज्ञानिक भूमिका के बारे में वर्नाडस्की। के लिए जैविक विकासजीवित जीव एक हजार बार (विभिन्न चक्रों के लिए 103 से 105 बार तक) अपने आप से, अपने अंगों, ऊतकों, कोशिकाओं, रक्त, संपूर्ण वायुमंडल, विश्व महासागर के संपूर्ण आयतन, मिट्टी के अधिकांश द्रव्यमान, एक विशाल से होकर गुजरे। खनिजों का द्रव्यमान. और वे न केवल इससे चूक गए, बल्कि उन्होंने अपनी आवश्यकताओं के अनुसार सांसारिक पर्यावरण को भी संशोधित किया।

सौर ऊर्जा को रासायनिक बंधों की ऊर्जा में बदलने की क्षमता के कारण, पौधे और अन्य जीव ग्रहीय पैमाने पर कई मौलिक जैव-रासायनिक कार्य करते हैं।

गैस समारोह. प्रकाश संश्लेषण और श्वसन की प्रक्रियाओं में जीवित प्राणी पर्यावरण के साथ लगातार ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का आदान-प्रदान करते हैं। ग्रह के भू-रासायनिक विकास में और आधुनिक वायुमंडल की गैस संरचना के निर्माण में पौधों ने कम करने वाले वातावरण से ऑक्सीकरण वाले वातावरण में परिवर्तन में निर्णायक भूमिका निभाई। पौधे O2 और CO2 की सांद्रता को सख्ती से नियंत्रित करते हैं, जो सभी आधुनिक जीवित जीवों की समग्रता के लिए इष्टतम है।

एकाग्रता समारोह. अपने शरीर के माध्यम से बड़ी मात्रा में हवा और प्राकृतिक समाधान पारित करके, जीवित जीव बायोजेनिक प्रवासन (रसायनों की आवाजाही) और रासायनिक तत्वों और उनके यौगिकों की एकाग्रता को पूरा करते हैं। यह कार्बनिक जैवसंश्लेषण, मूंगा द्वीपों के निर्माण, सीपियों और कंकालों के निर्माण, तलछटी चूना पत्थर के स्तर की उपस्थिति, कुछ धातु अयस्कों के जमाव, समुद्र तल पर लौह-मैंगनीज पिंडों के संचय आदि पर लागू होता है। प्रारंभिक चरण जलीय पर्यावरण में जैविक विकास हुआ। जीवों ने पतले जलीय घोल से उन पदार्थों को निकालना सीख लिया है जिनकी उन्हें आवश्यकता होती है, जिससे उनके शरीर में उनकी सांद्रता कई गुना बढ़ जाती है।

जीवित पदार्थ का रेडॉक्स कार्य तत्वों के बायोजेनिक प्रवासन और पदार्थों की सांद्रता से निकटता से संबंधित है। प्रकृति में कई पदार्थ स्थिर होते हैं और सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीकरण नहीं करते हैं, उदाहरण के लिए, आणविक नाइट्रोजन सबसे महत्वपूर्ण बायोजेनिक तत्वों में से एक है। लेकिन जीवित कोशिकाओं में इतने शक्तिशाली उत्प्रेरक - एंजाइम होते हैं कि वे कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को अजैविक वातावरण की तुलना में लाखों गुना तेजी से पूरा करने में सक्षम होते हैं।

जीवमंडल के जीवित पदार्थ का सूचना कार्य। यह पहले आदिम जीवित प्राणियों के आगमन के साथ था कि ग्रह पर सक्रिय ("जीवित") जानकारी दिखाई दी, जो "मृत" जानकारी से भिन्न है, जो संरचना का एक सरल प्रतिबिंब है। जीव एक सक्रिय आणविक संरचना के साथ ऊर्जा के प्रवाह को जोड़कर जानकारी प्राप्त करने में सक्षम हो गए जो एक कार्यक्रम की भूमिका निभाता है। आणविक जानकारी को समझने, संग्रहीत करने और संसाधित करने की क्षमता का प्रकृति में उन्नत विकास हुआ है और यह सबसे महत्वपूर्ण पारिस्थितिक तंत्र-निर्माण कारक बन गया है। बायोटा आनुवंशिक जानकारी का कुल भंडार 1015 बिट्स अनुमानित है। वैश्विक बायोटा की सभी कोशिकाओं में चयापचय और ऊर्जा से जुड़ी आणविक जानकारी के प्रवाह की कुल शक्ति 1036 बिट/सेकेंड (गोर्शकोव एट अल., 1996) तक पहुंचती है।

4.4.2. जैविक चक्र के घटक.

जैविक चक्र जीवमंडल के सभी घटकों (अर्थात् मिट्टी, हवा, पानी, जानवरों, सूक्ष्मजीवों आदि के बीच) के बीच चलता है। यह जीवित जीवों की अनिवार्य भागीदारी के साथ होता है।

जीवमंडल तक पहुँचने वाला सौर विकिरण प्रति वर्ष लगभग 2.5 * 1024 J की ऊर्जा वहन करता है। इसका केवल 0.3% प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में सीधे कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित होता है, अर्थात। जैविक चक्र में शामिल। और पृथ्वी पर पड़ने वाली सौर ऊर्जा का 0.1 - 0.2% भाग शुद्ध ऊर्जा में समाहित हो जाता है प्राथमिक उत्पादन. इस ऊर्जा का आगे का भाग्य ट्रॉफिक श्रृंखलाओं के कैस्केड के माध्यम से खाद्य कार्बनिक पदार्थों के हस्तांतरण से जुड़ा हुआ है।

जैविक चक्र को सशर्त रूप से परस्पर संबंधित घटकों में विभाजित किया जा सकता है: पदार्थों का चक्र और ऊर्जा चक्र।

4.4.3. ऊर्जा चक्र. जीवमंडल में ऊर्जा परिवर्तन

एक पारिस्थितिकी तंत्र को लगातार ऊर्जा, पदार्थ और सूचना का आदान-प्रदान करने वाले जीवित जीवों के संग्रह के रूप में वर्णित किया जा सकता है। ऊर्जा को कार्य करने की क्षमता के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा की गति सहित ऊर्जा के गुणों का वर्णन थर्मोडायनामिक्स के नियमों द्वारा किया जाता है।

थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम या ऊर्जा संरक्षण का नियम कहता है कि ऊर्जा गायब नहीं होती है और नए सिरे से निर्मित नहीं होती है, यह केवल एक रूप से दूसरे रूप में बदलती है।

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम कहता है कि एन्ट्रापी केवल एक बंद प्रणाली में ही बढ़ सकती है। पारिस्थितिक तंत्र में ऊर्जा के संबंध में, निम्नलिखित सूत्रीकरण सुविधाजनक है: ऊर्जा के परिवर्तन से जुड़ी प्रक्रियाएं अनायास ही घटित हो सकती हैं, यदि ऊर्जा एक संकेंद्रित रूप से विसरित रूप में गुजरती है, अर्थात इसका क्षरण होता है। ऊर्जा की मात्रा का एक माप जो उपयोग के लिए अनुपलब्ध हो जाता है, या अन्यथा ऊर्जा के क्षरण होने पर होने वाले क्रम में परिवर्तन का एक माप, एन्ट्रापी है। सिस्टम का क्रम जितना ऊँचा होगा, उसकी एन्ट्रापी उतनी ही कम होगी।

दूसरे शब्दों में, जीवित पदार्थ ब्रह्मांड, सूर्य की ऊर्जा को प्राप्त करता है और स्थलीय प्रक्रियाओं (रासायनिक, यांत्रिक, थर्मल, विद्युत) की ऊर्जा में परिवर्तित करता है। यह जीवमंडल में पदार्थों के निरंतर संचलन में इस ऊर्जा और अकार्बनिक पदार्थ को शामिल करता है। जीवमंडल में ऊर्जा के प्रवाह की एक दिशा होती है - सूर्य से पौधों (ऑटोट्रॉफ़्स) के माध्यम से जानवरों (हेटरोट्रॉफ़्स) तक। निरंतर महत्वपूर्ण पर्यावरणीय संकेतकों (होमियोस्टैसिस) के साथ स्थिर अवस्था में प्राकृतिक अछूते पारिस्थितिक तंत्र सबसे अधिक व्यवस्थित सिस्टम हैं और सबसे कम एन्ट्रापी की विशेषता रखते हैं।

4.4.4. प्रकृति में पदार्थों का चक्र

जीवित पदार्थ का निर्माण और उसका अपघटन एक ही प्रक्रिया के दो पहलू हैं, जिसे रासायनिक तत्वों का जैविक चक्र कहा जाता है। जीवों और पर्यावरण के बीच रासायनिक तत्वों का संचार ही जीवन है।

चक्र का कारण उन तत्वों की सीमितता है जिनसे जीवों के शरीर का निर्माण होता है। प्रत्येक जीव पर्यावरण से जीवन के लिए आवश्यक पदार्थ निकालता है और अप्रयुक्त लौटा देता है। जिसमें:

कुछ जीव पर्यावरण से सीधे खनिजों का उपभोग करते हैं;

अन्य लोग पहले संसाधित और पृथक किए गए उत्पादों का उपयोग करते हैं;

तीसरा - दूसरा, आदि, जब तक कि पदार्थ अपनी मूल स्थिति में पर्यावरण में वापस नहीं आ जाते।

जीवमंडल में, विभिन्न जीवों के सह-अस्तित्व की आवश्यकता स्पष्ट है जो एक-दूसरे के अपशिष्ट उत्पादों का उपयोग कर सकते हैं। हम व्यावहारिक रूप से अपशिष्ट मुक्त जैविक उत्पादन देखते हैं।

जीवित जीवों में पदार्थों के चक्र को सशर्त रूप से चार प्रक्रियाओं तक कम किया जा सकता है:

1. प्रकाश संश्लेषण। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, पौधे सौर ऊर्जा को अवशोषित और संचित करते हैं और कार्बनिक पदार्थों - प्राथमिक जैविक उत्पादों - और अकार्बनिक पदार्थों से ऑक्सीजन को संश्लेषित करते हैं। प्राथमिक जैविक उत्पाद बहुत विविध हैं - इनमें कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज), स्टार्च, फाइबर, प्रोटीन, वसा होते हैं।

सरलतम कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज) के प्रकाश संश्लेषण की योजना निम्नलिखित है:

यह प्रक्रिया केवल दिन के दौरान होती है और पौधों के द्रव्यमान में वृद्धि के साथ होती है।

पृथ्वी पर, प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्रतिवर्ष लगभग 100 बिलियन टन कार्बनिक पदार्थ बनते हैं, लगभग 200 बिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड आत्मसात होता है, और लगभग 145 बिलियन टन ऑक्सीजन निकलती है।

प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर जीवन के अस्तित्व को सुनिश्चित करने में निर्णायक भूमिका निभाता है। इसका वैश्विक महत्व इस तथ्य से समझाया गया है कि प्रकाश संश्लेषण एकमात्र ऐसी प्रक्रिया है जिसके दौरान न्यूनतम सिद्धांत के अनुसार, थर्मोडायनामिक प्रक्रिया में ऊर्जा नष्ट नहीं होती है, बल्कि जमा हो जाती है।

प्रोटीन निर्माण के लिए आवश्यक अमीनो एसिड को संश्लेषित करके, पौधे अन्य जीवित जीवों से अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से अस्तित्व में रह सकते हैं। यह पौधों की स्वपोषी (पोषण में आत्मनिर्भरता) को प्रकट करता है। साथ ही, पौधों का हरा द्रव्यमान और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में बनने वाली ऑक्सीजन जीवित जीवों के अगले समूह - जानवरों, सूक्ष्मजीवों के जीवन को बनाए रखने का आधार है। यह जीवों के इस समूह की हेटरोट्रॉफी को दर्शाता है।

2. साँस लेना। यह प्रक्रिया प्रकाश संश्लेषण के विपरीत है। सभी जीवित कोशिकाओं में होता है। श्वसन के दौरान, कार्बनिक पदार्थ ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कार्बन डाइऑक्साइड, पानी और ऊर्जा का निर्माण होता है।

3. स्वपोषी और विषमपोषी जीवों के बीच पोषण संबंधी (पोषी) संबंध। इस मामले में, खाद्य श्रृंखला की कड़ियों के साथ ऊर्जा और पदार्थ का स्थानांतरण होता है, जिस पर हमने पहले अधिक विस्तार से चर्चा की थी।

4. वाष्पोत्सर्जन की प्रक्रिया। जैविक चक्र में सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक।

योजनाबद्ध रूप से, इसे इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है। पौधे अपनी जड़ों के माध्यम से मिट्टी की नमी को अवशोषित करते हैं। इसी समय, पानी में घुले खनिज पदार्थ उनमें प्रवेश करते हैं, जो अवशोषित हो जाते हैं, और पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर नमी कम या ज्यादा तीव्रता से वाष्पित हो जाती है।

4.4.5. जैव-भू-रासायनिक चक्र

भूवैज्ञानिक और जैविक चक्र जुड़े हुए हैं - वे एक एकल प्रक्रिया के रूप में मौजूद हैं, जो पदार्थों के संचलन को जन्म देते हैं, तथाकथित जैव-भू-रासायनिक चक्र (बीजीसीसी)। तत्वों का यह परिसंचरण पारिस्थितिकी तंत्र में कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण और क्षय के कारण होता है (चित्र 4.1)। बीएचसीसी में जीवमंडल के सभी तत्व शामिल नहीं हैं, बल्कि केवल बायोजेनिक तत्व शामिल हैं। जीवित जीव इनसे मिलकर बने होते हैं, ये तत्व कई प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं और जीवित जीवों में होने वाली प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। प्रतिशत के संदर्भ में, जीवमंडल के जीवित पदार्थ के कुल द्रव्यमान में निम्नलिखित मुख्य बायोजेनिक तत्व शामिल हैं: ऑक्सीजन - 70%, कार्बन - 18%, हाइड्रोजन - 10.5%, कैल्शियम - 0.5%, पोटेशियम - 0.3%, नाइट्रोजन - 0 , 3%, (ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, कार्बन सभी परिदृश्यों में मौजूद हैं और जीवित जीवों का आधार हैं - 98%)।

रासायनिक तत्वों के बायोजेनिक प्रवासन का सार।

इस प्रकार, जीवमंडल में पदार्थों का एक बायोजेनिक चक्र (यानी, जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि के कारण होने वाला एक चक्र) और ऊर्जा का एक यूनिडायरेक्शनल प्रवाह होता है। रासायनिक तत्वों का बायोजेनिक प्रवासन मुख्य रूप से दो विपरीत प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित होता है:

1. सौर ऊर्जा के कारण पर्यावरण के तत्वों से जीवित पदार्थ का निर्माण।

2. ऊर्जा की रिहाई के साथ कार्बनिक पदार्थों का विनाश। इसी समय, खनिज पदार्थों के तत्व बार-बार जीवित जीवों में प्रवेश करते हैं, जिससे जटिल कार्बनिक यौगिकों की संरचना में प्रवेश होता है, और फिर, जब बाद वाले नष्ट हो जाते हैं, तो वे फिर से एक खनिज रूप प्राप्त कर लेते हैं।

ऐसे तत्व हैं जो जीवित जीवों का हिस्सा हैं, लेकिन बायोजेनिक से संबंधित नहीं हैं। ऐसे तत्वों को जीवों में उनके भार अंश के अनुसार वर्गीकृत किया गया है:

मैक्रोन्यूट्रिएंट्स - द्रव्यमान के कम से कम 10-2% के घटक;

ट्रेस तत्व - द्रव्यमान के 9 * 10-3 से 1 * 10-3% तक के घटक;

अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स - द्रव्यमान का 9*10-6% से कम;

जीवमंडल के अन्य रासायनिक तत्वों के बीच बायोजेनिक तत्वों का स्थान निर्धारित करने के लिए, आइए हम पारिस्थितिकी में अपनाए गए वर्गीकरण पर विचार करें। जीवमंडल में होने वाली प्रक्रियाओं में दिखाई गई गतिविधि के अनुसार, सभी रासायनिक तत्व 6 समूहों में विभाजित:

उत्कृष्ट गैसें हीलियम, नियॉन, आर्गन, क्रिप्टन, क्सीनन हैं। अक्रिय गैसें जीवित जीवों का हिस्सा नहीं हैं।

उत्कृष्ट धातुएँ - रूथेनियम, रेडियम, पैलेडियम, ऑस्मियम, इरिडियम, प्लैटिनम, सोना। ये धातुएँ पृथ्वी की पपड़ी में लगभग कोई यौगिक नहीं बनाती हैं।

चक्रीय या बायोजेनिक तत्व (इन्हें प्रवासी भी कहा जाता है)। पृथ्वी की पपड़ी में बायोजेनिक तत्वों का यह समूह कुल द्रव्यमान का 99.7% है, और शेष 5 समूह - 0.3% हैं। इस प्रकार, अधिकांश तत्व प्रवासी हैं जो भौगोलिक आवरण में संचरण करते हैं, और कुछ निष्क्रिय तत्व बहुत छोटे हैं।

बिखरे हुए तत्व, मुक्त परमाणुओं की प्रबलता की विशेषता। वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं, लेकिन उनके यौगिक पृथ्वी की पपड़ी में बहुत कम पाए जाते हैं। वे दो उपसमूहों में विभाजित हैं। पहले - रुबिडियम, सीज़ियम, नाइओबियम, टैंटलम - पृथ्वी की पपड़ी की गहराई में यौगिक बनाते हैं, और उनकी सतह पर खनिज नष्ट हो जाते हैं। दूसरा - आयोडीन, ब्रोमीन - केवल सतह पर प्रतिक्रिया करता है।

रेडियोधर्मी तत्व - पोलोनियम, रेडॉन, रेडियम, यूरेनियम, नेप्च्यूनियम, प्लूटोनियम।

दुर्लभ पृथ्वी तत्व - येट्रियम, समैरियम, युरोपियम, थ्यूलियम, आदि।

साल भर चलने वाले जैव रासायनिक चक्र लगभग 480 अरब टन पदार्थ को गति प्रदान करते हैं।

में और। वर्नाडस्की ने तीन जैव-भू-रासायनिक सिद्धांत तैयार किए जो रासायनिक तत्वों के बायोजेनिक प्रवासन का सार बताते हैं:

जीवमंडल में रासायनिक तत्वों का बायोजेनिक प्रवास हमेशा अपनी अधिकतम अभिव्यक्ति की ओर प्रवृत्त होता है।

भूवैज्ञानिक समय के दौरान प्रजातियों का विकास, जिससे जीवन के स्थायी रूपों का निर्माण होता है, एक ऐसी दिशा में आगे बढ़ता है जो परमाणुओं के बायोजेनिक प्रवासन को बढ़ाता है।

जीवित पदार्थ अपने पर्यावरण के साथ निरंतर रासायनिक आदान-प्रदान में रहता है, जो एक ऐसा कारक है जो जीवमंडल का पुनर्निर्माण और रखरखाव करता है।

आइए विचार करें कि इनमें से कुछ तत्व जीवमंडल में कैसे गति करते हैं।

कार्बन चक्र. जैविक पदार्थों के आधार के रूप में जैविक चक्र में मुख्य भागीदार कार्बन है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में अधिकतर कार्बन चक्र जीवित पदार्थ और वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के बीच होता है। शाकाहारी इसे भोजन से प्राप्त करते हैं, शिकारी इसे शाकाहारी जानवरों से प्राप्त करते हैं। साँस लेते समय, सड़ते समय, कार्बन डाइऑक्साइड आंशिक रूप से वायुमंडल में वापस आ जाता है, वापसी तब होती है जब कार्बनिक खनिज जल जाते हैं।

वायुमंडल में कार्बन की वापसी के अभाव में, इसका उपयोग 7-8 वर्षों में हरे पौधों द्वारा किया जाएगा। प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से कार्बन के जैविक कारोबार की दर 300 वर्ष है। महासागर वायुमंडल में CO2 की मात्रा को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यदि वायुमंडल में CO2 की मात्रा बढ़ जाती है, तो इसका कुछ भाग कैल्शियम कार्बोनेट के साथ प्रतिक्रिया करके पानी में घुल जाता है।

ऑक्सीजन चक्र.

ऑक्सीजन में उच्च रासायनिक गतिविधि होती है, यह पृथ्वी की पपड़ी के लगभग सभी तत्वों के साथ यौगिकों में प्रवेश करती है। यह मुख्यतः यौगिकों के रूप में होता है। जीवित पदार्थ का हर चौथा परमाणु एक ऑक्सीजन परमाणु है। वायुमंडल में लगभग सभी आणविक ऑक्सीजन हरे पौधों की गतिविधि के कारण उत्पन्न होती है और स्थिर स्तर पर बनी रहती है। श्वसन के दौरान बंधी और प्रकाश संश्लेषण के दौरान निकलने वाली वायुमंडलीय ऑक्सीजन 200 वर्षों में सभी जीवित जीवों से होकर गुजरती है।

नाइट्रोजन चक्र. नाइट्रोजन सभी प्रोटीनों का एक अभिन्न अंग है। कार्बनिक पदार्थ बनाने वाले तत्व के रूप में बाध्य नाइट्रोजन का प्रकृति में नाइट्रोजन से कुल अनुपात 1:100,000 है। नाइट्रोजन अणु में रासायनिक बंधन ऊर्जा बहुत अधिक होती है। इसलिए, अन्य तत्वों - ऑक्सीजन, हाइड्रोजन (नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रिया) के साथ नाइट्रोजन के संयोजन के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। औद्योगिक नाइट्रोजन स्थिरीकरण -500°C के तापमान और -300 एटीएम के दबाव पर उत्प्रेरक की उपस्थिति में होता है।

जैसा कि आप जानते हैं, वायुमंडल में 78% से अधिक आणविक नाइट्रोजन होती है, लेकिन इस अवस्था में यह हरे पौधों को उपलब्ध नहीं होती है। पौधे अपने पोषण के लिए केवल नाइट्रिक और नाइट्रस एसिड के लवण का उपयोग कर सकते हैं। इन लवणों के निर्माण की विधियाँ क्या हैं? उनमें से कुछ यहां हैं:

जीवमंडल में, बायोकैटलिसिस की उच्च दक्षता के कारण सामान्य तापमान और दबाव पर अवायवीय बैक्टीरिया और साइनोबैक्टीरिया के कई समूहों द्वारा नाइट्रोजन स्थिरीकरण किया जाता है। ऐसा माना जाता है कि बैक्टीरिया प्रति वर्ष लगभग 1 बिलियन टन नाइट्रोजन को बाध्य रूप में परिवर्तित करते हैं (औद्योगिक निर्धारण की विश्व मात्रा लगभग 90 मिलियन टन है)।

मृदा नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले जीवाणु हवा से आणविक नाइट्रोजन को आत्मसात करने में सक्षम हैं। वे मिट्टी को नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों से समृद्ध करते हैं, इसलिए उनका मूल्य बहुत अधिक है।

पौधे और पशु मूल के कार्बनिक पदार्थों के नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के अपघटन के परिणामस्वरूप।

बैक्टीरिया की क्रिया के तहत नाइट्रोजन नाइट्रेट, नाइट्राइट, अमोनियम यौगिकों में परिवर्तित हो जाती है। पौधों में, नाइट्रोजन यौगिक प्रोटीन यौगिकों के संश्लेषण में भाग लेते हैं, जो खाद्य श्रृंखलाओं में एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित होते हैं।

फास्फोरस चक्र. एक अन्य महत्वपूर्ण तत्व, जिसके बिना प्रोटीन संश्लेषण असंभव है, फास्फोरस है। मुख्य स्रोत आग्नेय चट्टानें (एपेटाइट) और तलछटी चट्टानें (फॉस्फोराइट्स) हैं।

प्राकृतिक निक्षालन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप अकार्बनिक फास्फोरस चक्र में शामिल होता है। फास्फोरस को जीवित जीवों द्वारा आत्मसात किया जाता है, जो अपनी भागीदारी से कई कार्बनिक यौगिकों को संश्लेषित करता है और उन्हें विभिन्न पोषी स्तरों में स्थानांतरित करता है।

पोषी श्रृंखलाओं के साथ अपनी यात्रा समाप्त करने के बाद, कार्बनिक फॉस्फेट रोगाणुओं द्वारा विघटित हो जाते हैं और हरे पौधों के लिए उपलब्ध खनिज फॉस्फेट में बदल जाते हैं।

जैविक परिसंचरण की प्रक्रिया में, जो पदार्थ और ऊर्जा की गति सुनिश्चित करती है, कचरे के संचय के लिए कोई जगह नहीं है। प्रत्येक जीवन रूप के अपशिष्ट उत्पाद (अर्थात अपशिष्ट उत्पाद) अन्य जीवों के लिए प्रजनन स्थल हैं।

सैद्धांतिक रूप से, जीवमंडल को हमेशा बायोमास के उत्पादन और उसके अपघटन के बीच संतुलन बनाए रखना चाहिए। हालाँकि, कुछ भूवैज्ञानिक अवधियों में, जैविक चक्र का संतुलन गड़बड़ा गया था, जब कुछ प्राकृतिक परिस्थितियों, प्रलय के कारण, सभी जैविक उत्पादों को आत्मसात और रूपांतरित नहीं किया गया था। इन मामलों में, जैविक उत्पादों के अधिशेष का गठन किया गया था, जो पानी के स्तंभ, तलछट के नीचे, पृथ्वी की पपड़ी में संरक्षित और जमा किए गए थे, और पर्माफ्रॉस्ट क्षेत्र में समाप्त हो गए थे। इस प्रकार कोयला, तेल, गैस, चूना पत्थर के भंडार बने। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वे जीवमंडल में गंदगी नहीं फैलाते हैं। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में संचित सूर्य की ऊर्जा कार्बनिक खनिजों में केंद्रित होती है। अब, जैविक जीवाश्म ईंधन जलाने से व्यक्ति इस ऊर्जा को मुक्त करता है।

जीवमंडल में, पदार्थों का एक वैश्विक (बड़ा, या भूवैज्ञानिक) संचलन होता है, जो पहले जीवित जीवों की उपस्थिति से पहले भी मौजूद था। इसमें विभिन्न प्रकार के रासायनिक तत्व शामिल होते हैं। भूवैज्ञानिक चक्र सौर, गुरुत्वाकर्षण, टेक्टोनिक और ब्रह्मांडीय प्रकार की ऊर्जा के कारण चलता है।

जीवित पदार्थ के आगमन के साथ, भूवैज्ञानिक चक्र के आधार पर, कार्बनिक पदार्थ का चक्र उत्पन्न हुआ - एक छोटा (जैविक, या जैविक) चक्र।

पदार्थों का जैविक चक्र पदार्थों की गति और परिवर्तन की एक सतत, चक्रीय, समय और स्थान में असमान प्रक्रिया है जो जीवित जीवों की प्रत्यक्ष भागीदारी से होती है। यह कार्बनिक पदार्थों के निर्माण और विनाश की एक सतत प्रक्रिया है और इसे जीवों के सभी तीन समूहों: उत्पादकों, उपभोक्ताओं और डीकंपोजरों की भागीदारी के साथ कार्यान्वित किया जाता है। जैविक चक्रों में लगभग 40 बायोजेनिक तत्व शामिल होते हैं। उच्चतम मूल्यजीवित जीवों के लिए, उनके पास कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, सल्फर, लौह, पोटेशियम, कैल्शियम और मैग्नीशियम का चक्र होता है।

जैसे-जैसे जीवित पदार्थ विकसित होता है, अधिक से अधिक तत्व लगातार भूवैज्ञानिक चक्र से निकाले जाते हैं और एक नए, जैविक चक्र में प्रवेश करते हैं। केवल भूमि पर पदार्थों के जैविक चक्र में प्रतिवर्ष शामिल राख पदार्थों का कुल द्रव्यमान लगभग 8 बिलियन टन है। यह वर्ष भर में दुनिया के सभी ज्वालामुखियों के विस्फोट के उत्पादों के द्रव्यमान का कई गुना है। जीवमंडल में पदार्थ के संचरण की दर अलग-अलग होती है। जीवमंडल का जीवित पदार्थ औसतन 8 वर्षों में अद्यतन होता है, समुद्र में फाइटोप्लांकटन का द्रव्यमान प्रतिदिन अद्यतन होता है। जीवमंडल की सारी ऑक्सीजन 2000 वर्षों में जीवित पदार्थ से होकर गुजरती है, और कार्बन डाइऑक्साइड - 300 वर्षों में।

पारिस्थितिक तंत्र में स्थानीय जैविक चक्र चलते हैं, और जीवमंडल में परमाणु प्रवास के जैव-भू-रासायनिक चक्र चलते हैं, जो न केवल ग्रह के सभी तीन बाहरी आवरणों को एक पूरे में बांधते हैं, बल्कि इसकी संरचना के निरंतर विकास को भी निर्धारित करते हैं।

वायुमंडल जलमंडल

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जीवित पदार्थ

मिट्टी

जीवमंडल का विकास

जीवमंडल लगभग 3.5 अरब वर्ष पहले पहले जीवित जीवों के जन्म के साथ प्रकट हुआ। जीवन के विकास के क्रम में इसमें परिवर्तन आया। पारिस्थितिक तंत्र के प्रकार की विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए जीवमंडल के विकास के चरणों को अलग किया जा सकता है।

1. जल में जीवन का उद्भव एवं विकास। यह चरण जलीय पारिस्थितिक तंत्र के अस्तित्व से जुड़ा है। वातावरण में ऑक्सीजन नहीं थी.

2. भूमि पर जीवित जीवों का उद्भव, भूमि-वायु पर्यावरण और मिट्टी का विकास और स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र का उद्भव। यह वातावरण में ऑक्सीजन की उपस्थिति और ओजोन स्क्रीन के कारण संभव हुआ। यह 2.5 अरब साल पहले हुआ था.

3. मनुष्य का उद्भव, एक जैव-सामाजिक प्राणी में उसका परिवर्तन और मानव-पारिस्थितिकी तंत्र का उद्भव 1 मिलियन वर्ष पहले हुआ।

4. बुद्धिमान मानव गतिविधि के प्रभाव में जीवमंडल का एक नई गुणात्मक अवस्था में संक्रमण - नोस्फीयर में।

नोस्फीयर

जीवमंडल के विकास में उच्चतम चरण नोस्फीयर है - मनुष्य और प्रकृति के बीच संबंधों के उचित विनियमन का चरण। यह शब्द 1927 में फ्रांसीसी दार्शनिक ई. लेरॉय द्वारा पेश किया गया था। उनका मानना ​​था कि नोस्फीयर में मानव समाज अपने उद्योग, भाषा और बुद्धिमान गतिविधि के अन्य गुणों के साथ शामिल है। 30-40 के दशक में. XX सदी वी.आई. वर्नाडस्की ने नोस्फीयर के बारे में भौतिकवादी विचार विकसित किए। उनका मानना ​​था कि नोस्फीयर जीवमंडल और समाज की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है, प्रकृति के नियमों, सोच और समाज के सामाजिक-आर्थिक कानूनों के बीच घनिष्ठ संबंध द्वारा नियंत्रित होता है, और इस बात पर जोर दिया

नोस्फीयर (मन का क्षेत्र) - जीवमंडल के विकास का चरण, जब लोगों की बुद्धिमान गतिविधि इसके सतत विकास में मुख्य निर्धारण कारक बन जाएगी।

नोस्फीयर जीवमंडल का एक नया, उच्च चरण है, जो इसमें मानव जाति के उद्भव और विकास से जुड़ा है, जो प्रकृति के नियमों को जानकर और प्रौद्योगिकी में सुधार करके, भूगर्भीय लोगों के पैमाने में तुलनीय सबसे बड़ी ताकत बन जाता है, और एक होने लगता है पृथ्वी पर प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम पर निर्णायक प्रभाव, इसे गहराई से बदलना। अपने श्रम से। मानव जाति का गठन और विकास जीवमंडल पर मनुष्य के लगातार बढ़ते प्रभाव में, समाज और प्रकृति के बीच पदार्थ और ऊर्जा के आदान-प्रदान के नए रूपों के उद्भव में व्यक्त किया गया था। नोस्फीयर तब आएगा जब मानवता, विज्ञान की मदद से, प्राकृतिक और सामाजिक प्रक्रियाओं को सार्थक रूप से प्रबंधित करने में सक्षम होगी। इसलिए, नोस्फीयर को पृथ्वी का एक विशेष आवरण नहीं माना जा सकता है।

मानव समाज और प्रकृति के बीच संबंधों को प्रबंधित करने के विज्ञान को नोजेनिक्स कहा जाता है।

नोजेनिक्स का मुख्य लक्ष्य भविष्य के लिए वर्तमान की योजना बनाना है, और इसका मुख्य कार्य प्रौद्योगिकी की प्रगति के कारण मनुष्य और प्रकृति के बीच संबंधों में उल्लंघन का सुधार, जीवमंडल के विकास का सचेत नियंत्रण है। . प्राकृतिक संसाधनों का एक योजनाबद्ध, वैज्ञानिक रूप से प्रमाणित उपयोग किया जाना चाहिए, जो मनुष्य द्वारा उल्लंघन किए गए पदार्थों के चक्र में बहाली प्रदान करता है, जो कि प्रकृति के प्रति एक सहज, शिकारी रवैये के विपरीत है, जिससे पर्यावरणीय गिरावट होती है। इसके लिए यह जरूरी है सतत विकासएक ऐसा समाज जो भविष्य की पीढ़ियों की अपनी जरूरतों को पूरा करने की क्षमता से समझौता किए बिना वर्तमान की जरूरतों को पूरा करता है।

वर्तमान समय में ग्रह का निर्माण हो चुका है बायोटेक्नोस्फीयर - जीवमंडल का एक हिस्सा, जो मूल रूप से मनुष्य द्वारा इंजीनियरिंग संरचनाओं में बदल दिया गया है: शहर, कारखाने और कारखाने, खदानें और खदानें, सड़कें, बांध और जलाशय, आदि।

जीवमंडल और मनुष्य

मनुष्य के लिए जीवमंडल है और प्राकृतिक संसाधनों का आवास और स्रोत।

प्राकृतिक संसाधन – प्राकृतिक वस्तुएँ और घटनाएँ जिनका उपयोग व्यक्ति श्रम प्रक्रिया में करता है। वे लोगों को भोजन, वस्त्र, आश्रय प्रदान करते हैं। थकावट की डिग्री के अनुसार, उन्हें विभाजित किया गया है संपूर्ण और अक्षय . हद संसाधनों को विभाजित किया गया है अक्षय और गैर नवीकरणीय . गैर-नवीकरणीय संसाधनों में वे संसाधन शामिल हैं जिन्हें पुनर्जीवित नहीं किया जाता है (या खर्च की तुलना में सैकड़ों गुना धीमी गति से नवीनीकृत किया जाता है): तेल, कोयला, धातु अयस्क और अधिकांश खनिज। अक्षय प्राकृतिक संसाधन- मिट्टी, वनस्पति और जीव, खनिज (टेबल नमक)। इन संसाधनों की निरंतर पूर्ति होती रहती है अलग गति: जानवर - कई वर्ष, जंगल - 60-80 वर्ष, मिट्टी जो उर्वरता खो चुकी है - कई सहस्राब्दियों तक। उपभोग की दर प्रजनन की दर से अधिक होने से संसाधन पूरी तरह से ख़त्म हो जाता है।

अटूट संसाधनों में जल, जलवायु (वायुमंडलीय वायु और पवन ऊर्जा) और अंतरिक्ष शामिल हैं: सौर विकिरण, समुद्री ज्वार और निम्न ज्वार की ऊर्जा। हालाँकि, पर्यावरण के बढ़ते प्रदूषण के कारण इन संसाधनों के संरक्षण के लिए पर्यावरणीय उपायों के कार्यान्वयन की आवश्यकता है।

प्राकृतिक संसाधनों के दोहन के बिना मानवीय आवश्यकताओं की संतुष्टि अकल्पनीय है।

जीवमंडल में सभी प्रकार की मानवीय गतिविधियों को चार रूपों में जोड़ा जा सकता है।

1. पृथ्वी की सतह की संरचना में परिवर्तन(भूमि की जुताई करना, जल निकायों की निकासी करना, वनों की कटाई, नहरों का निर्माण करना)। मानवता एक शक्तिशाली भूवैज्ञानिक शक्ति बनती जा रही है। एक व्यक्ति 75% भूमि का उपयोग करता है, 15% नदी जल का उपयोग करता है, 20 हेक्टेयर जंगल हर मिनट काटे जाते हैं।

· भूवैज्ञानिक और भू-आकृति विज्ञान परिवर्तन - खड्डों के निर्माण की तीव्रता, कीचड़ प्रवाह और भूस्खलन की उपस्थिति और आवृत्ति।

· जटिल (परिदृश्य) परिवर्तन - परिदृश्यों की अखंडता और प्राकृतिक संरचना का उल्लंघन, प्राकृतिक स्मारकों की विशिष्टता, उत्पादक भूमि का नुकसान, मरुस्थलीकरण।