물질의 거대한 지질학적 순환. 생물권에서 지질학적, 큰(생물권) 및 작은(생물학적) 물질 순환

생물권이 계속 존재하여 그 움직임(발전)이 멈추지 않기 위해서는 생물학적으로 중요한 물질의 순환이 지구상에서 끊임없이 일어나야 합니다. 링크에서 링크로 생물학적으로 중요한 물질의 이러한 전환은 특정 에너지 소비로만 수행될 수 있으며 그 소스는 태양입니다.

태양 에너지는 지구에 물질의 두 가지 주기를 제공합니다.

- 지질(무생물) 또는 대규모 순환;

- 생물학적(생물학적) 또는 작은 순환.

지질학적 순환 물 순환과 대기 순환에서 가장 분명하게 나타납니다.

매년 약 21 10 20 kJ의 복사 에너지가 태양으로부터 지구로 옵니다. 그것의 약 절반은 물의 증발에 소비됩니다. 이것이 큰 순환을 만드는 것입니다.

생물권의 물 순환은 지구 표면에서 전체 증발이 강수량에 의해 보상된다는 사실에 근거합니다. 동시에 강수로 되돌아오는 물보다 더 많은 물이 바다에서 증발합니다. 반대로 육지에서는 물이 증발하는 것보다 더 많은 강수량이 내립니다. 그것의 과잉은 강과 호수로, 그리고 거기에서 다시 바다로 흘러갑니다.

지질 학적 물 순환 과정에서 광물 화합물은 행성 규모로 한 곳에서 다른 곳으로 이동하고 물의 집합 상태도 변경됩니다 (액체, 고체-눈, 얼음, 기체-증기). 물은 증기 상태에서 가장 집중적으로 순환합니다.

대기 순환을 기반으로 한 생물의 출현으로 물, 그 안에 용해 된 미네랄 화합물, 즉 비생물학적, 지질학적 순환을 기반으로 순환이 발생했습니다. 유기물, 또는 작은, 생물학적 순환.

생물이 발달함에 따라 점점 더 많은 원소가 지질학적 순환에서 끊임없이 추출되어 새로운 생물학적 순환으로 들어갑니다.

큰(지질) 주기에서 광물 원소의 단순한 이동-이동과 달리, 작은(생물학적) 주기에서 가장 중요한 순간은 유기 화합물의 합성과 파괴입니다. 이 두 프로세스는 특정 비율로 존재하며 이는 삶의 기초이며 주요 기능 중 하나입니다.

지질학적 순환과 달리 생물학적 순환은 에너지가 더 낮습니다. 알려진 바와 같이, 지구에 입사되는 태양 에너지의 0.1-0.2%만이 유기물 생성에 소비됩니다(지질 순환에서 최대 50%). 그럼에도 불구하고 생물학적 순환에 관련된 에너지는 지구상에서 1차 생산을 창출하기 위해 엄청난 양의 작업에 소비됩니다.

지구에 생명체가 출현함에 따라 화학 원소는 생물권에서 지속적으로 순환합니다. 외부 환경유기체로 그리고 다시 환경으로.

살아있는 유기체를 통해 태양 에너지의 사용을 진행하면서 다소 닫힌 경로를 따라 화학 원소의 이러한 순환을 호출합니다. 생지화학적 순환(주기).

주요 생지화학적 순환은 산소, 탄소, 질소, 인, 황, 물 및 생체 요소의 순환입니다.

탄소 순환.

육지에서 탄소 순환은 식물이 광합성을 통해 이산화탄소를 고정하는 것으로 시작됩니다. 또한, 이산화탄소와 물로부터 탄수화물이 형성되고 산소가 방출된다. 동시에 탄소는 식물이 호흡하는 동안 이산화탄소의 일부로 부분적으로 방출됩니다. 식물에 고정된 탄소는 동물에 의해 어느 정도 소비됩니다. 동물도 숨을 쉴 때 이산화탄소를 배출합니다. 낡은 동식물은 미생물에 의해 분해되고, 그 결과 죽은 유기물의 탄소가 이산화탄소로 산화되어 다시 대기로 들어간다.

유사한 탄소 순환이 바다에서도 발생합니다.

질소 순환.

다른 생지화학적 순환과 마찬가지로 질소 순환은 생물권의 모든 영역을 포괄합니다. 질소 순환은 질소 고정 및 질화 박테리아의 활동으로 인해 질산염으로의 전환과 관련이 있습니다. 질산염은 토양이나 물에서 식물에 흡수됩니다. 식물은 동물에게 먹힙니다. 결국 환원제는 다시 질소를 기체 형태로 변환하여 대기로 되돌립니다.

현대의 조건에서 한 남자가 질소 순환에 개입하여 광대한 지역에서 질소 고정 콩과식물을 재배하고 인위적으로 천연 질소를 결합했습니다. 농업과 산업은 자연적인 육상 생태계보다 거의 60% 더 많은 고정 질소를 제공하는 것으로 여겨집니다.

유사한 질소 순환이 수중 환경에서도 관찰됩니다.

인 주기.

탄소 및 질소와 달리 인 화합물은 침식되어 인산염을 방출하는 암석에서 발견됩니다. 그들 중 대부분은 결국 바다와 대양으로 들어가고 부분적으로는 물고기를 잡아먹는 새들로 끝나는 해양 먹이 사슬을 통해 다시 육지로 돌아갈 수 있습니다. 일부 인산염은 결국 토양에 들어가 식물 뿌리에 흡수됩니다. 식물에 의한 인의 흡수는 토양 용액의 산도에 따라 달라집니다. 산도가 증가함에 따라 물에 실질적으로 용해되지 않는 인산염이 용해도가 높은 인산으로 전환됩니다. 그런 다음 식물은 동물이 먹습니다.

생지화학적 순환의 주요 연결 고리는 다양한 유기체이며, 그 다양한 형태는 순환의 강도와 지각의 거의 모든 요소가 관여하는 정도를 결정합니다.

일반적으로 모든 화학 원소의 각 순환은 지구상의 일반적인 물질 순환의 일부입니다. 그들은 밀접하게 관련되어 있습니다.

자연에서 물질의 순환은 개별 화학 원소와 그 화합물의 변형과 이동의 반복적인 순환 과정입니다. 지구 발전의 역사 전체에 걸쳐 발생했으며 현재까지 계속됩니다. 순환하는 물질의 구성과 양에는 항상 일정한 편차가 있으므로 본질적으로 순환의 완전한 반복은 없습니다. 이것은 행성으로서 지구의 점진적 발전을 결정합니다. 물질의 순환은 주로 지질 학적 발달 단계에 특히 특징적입니다. 지구의 껍질. 표현의 규모면에서 우선 지질학적 순환 . 그것은 주로 내부 껍질에서 물질의 움직임을 나타냅니다. 상승하는 지각 운동과 화산 활동의 결과로 융기; 외부 쉘 및 축적에서 수평으로 이동; 하강 운동 - 하강 지각 운동의 결과로 가라 앉는 퇴적물 매장. 심해에서는 물질이 녹아 마그마와 변성암이 형성되는 변성 작용이 발생합니다. 지리적 포락선 생성의 기본 역할은 다음과 같습니다. 물의 순환.

지구에 생명체가 출현한 이래로 생물학적 순환. 그것은 일부 유기체에 의해 사용된 물질이 다른 유기체가 소화할 수 있는 형태로 전달되는 결과로 지속적인 변형을 제공합니다. 에너지 기반은 지구에 오는 태양 에너지입니다. 식물 유기체는 먹이 사슬을 통해 동물의 몸에 들어간 미네랄을 흡수한 다음 분해자(박테리아, 곰팡이 등)의 도움을 받아 토양이나 대기로 돌아갑니다. 이 주기의 강도는 지구상의 살아있는 유기체의 수와 다양성, 그리고 이들이 축적한 에너지의 양에 따라 달라집니다. 바이오매스. 최대 식물 잔류 물이 거의 축적되지 않고 방출 된 미네랄이 식물에 즉시 흡수되는 열대 우림에서 육지의 생물학적 순환 강도가 관찰됩니다. 늪과 툰드라의 순환 강도는 매우 낮아 분해할 시간이 없는 식물 잔해가 축적됩니다. 특히 중요한 것은 생체 화학 원소의 순환이며, 주로 탄소. 식물 유기체는 대기에서 매년 최대 3000억 톤의 이산화탄소(또는 1000억 톤의 탄소)를 추출합니다. 식물은 일부는 동물에게 먹히고 일부는 죽습니다. 유기체의 호흡, 유해 분해, 발효 및 부패 과정의 결과로 유기물은 이산화탄소로 바뀌거나 석탄, 석유 및 가연성 가스가 형성되는 부엽토, 부식질, 이탄의 형태로 퇴적됩니다. 그것의 아주 작은 부분이 탄소의 활성 순환에 관여하고 있으며 상당한 양이 가연성 화석 석회암 및 기타 암석의 형태로 보존됩니다. 기본 질소의 질량은 대기 중에 집중되어 있다(3.8510N t); 세계 해양의 물에는 2510Ni 톤이 포함되어 있습니다.질소 순환의 주요 역할은 미생물에 속합니다: 질소 고정제, 질화제 및 탈질소제. 약. 4510? 톤의 질소, 수생 환경 4배 적다. 죽은 잔유물의 질소 함유 화합물은 미생물을 질산화시켜 질소 산화물로 변환한 다음 분자 질소를 방출하는 탈질소 박테리아에 의해 분해됩니다. 주기는 또한 생명체와 관련이 있습니다. 산소, 인, 황그리고 다른 많은 요소들. 물질 순환에 대한 인간의 영향이 점점 더 중요해지고 있습니다. 그들은 결과와 비교할 수 있습니다 지질학적 과정: 생물권에서 새로운 물질 이동 방식이 나타나고, 새로운 화합물이전에는 존재하지 않았던 물의 순환이 바뀌고 있습니다.

작은(생물학적) 순환

생물권의 생물체 질량은 상대적으로 작습니다. 지구 표면에 분포하면 1.5cm의 층만 얻을 수 있습니다 표 4.1은 지구의 생물권과 다른 지구권의 일부 정량적 특성을 비교합니다. 행성의 다른 껍질의 10-6 질량 미만을 차지하는 생물권은 비교할 수 없을 정도로 더 다양하며 그 구성을 백만 배 더 빠르게 갱신합니다.

표 4.1

생물권과 지구의 다른 지구권 비교

* 생체중을 기준으로 한 생체 물질

4.4.1. 생물권의 기능

생물권의 생물상 덕분에 지구상의 화학적 변형의 주요 부분이 수행됩니다. 따라서 V.I. 거대한 변형에 관한 Vernadsky 지질학적 역할살아있는 물질. 을 위한 유기적 진화살아있는 유기체는 장기, 조직, 세포, 혈액, 전체 대기, 세계 해양의 전체 부피, 대부분의 토양 질량, 엄청난 양의 미네랄을 통해 천 번 (103에서 105까지의 다른주기 동안) 스스로를 통과했습니다. 그리고 그들은 그것을 놓쳤을 뿐만 아니라 그들의 필요에 따라 지상 환경을 수정했습니다.

태양 에너지를 화학 결합 에너지로 변환하는 능력 덕분에 식물 및 기타 유기체는 행성 규모에서 여러 가지 기본적인 생지화학 기능을 수행합니다.

가스 기능. 생명체는 광합성과 호흡 과정에서 환경과 끊임없이 산소와 이산화탄소를 교환합니다. 식물은 지구의 지구화학적 진화와 현대 대기의 가스 구성 형성에서 환원 환경에서 산화 환경으로의 변화에 ​​결정적인 역할을 했습니다. 식물은 모든 현대 생물체에 최적인 O2와 CO2의 농도를 엄격하게 제어합니다.

집중 기능. 살아있는 유기체는 많은 양의 공기와 자연 용액을 몸을 통과하여 생물학적 이동(이동)을 수행합니다. 화학 물질) 및 화학 원소 및 그 화합물의 농도. 이것은 유기 생합성, 산호 섬의 형성, 껍질과 골격의 구성, 퇴적 석회암 지층의 출현, 특정 금속 광석의 퇴적물, 철-망간 단괴의 축적, 해저 등에 적용됩니다. 생물학적 진화의 초기 단계는 수생 환경에서 일어났습니다. 유기체는 묽은 수용액에서 필요한 물질을 추출하는 방법을 배웠고 체내 농도를 몇 배로 늘렸습니다.

생물의 산화 환원 기능은 원소의 생물학적 이동 및 물질의 농도와 밀접한 관련이 있습니다. 자연의 많은 물질은 안정적이며 정상적인 조건에서 산화되지 않습니다. 예를 들어 분자 질소는 가장 중요한 생물 발생 요소 중 하나입니다. 그러나 살아 있는 세포는 매우 강력한 촉매, 즉 비생물적 환경에서 일어날 수 있는 것보다 수백만 배 빠르게 많은 산화환원 반응을 수행할 수 있는 효소를 가지고 있습니다.

생물권 생명체의 정보 기능. 구조의 단순한 반영인 "죽은" 정보와 다른 활성("살아있는") 정보가 행성에 나타난 것은 최초의 원시 생명체의 출현과 함께였습니다. 유기체는 에너지의 흐름을 프로그램 역할을 하는 활성 분자 구조와 연결해 정보를 받을 수 있는 것으로 밝혀졌다. 분자 정보를 인지하고 저장하고 처리하는 능력은 자연계에서 고도의 진화를 거쳐 생태계를 형성하는 가장 중요한 요소가 되었습니다. 생물상 유전 정보의 총 저장량은 1015비트로 추정됩니다. 전체 생물군의 모든 세포에서 대사 및 에너지와 관련된 분자 정보 흐름의 총 전력은 1036 bit/s에 이릅니다(Gorshkov et al., 1996).

4.4.2. 생물학적 순환의 구성 요소.

생물학적 순환은 생물권의 모든 구성 요소 사이(즉, 토양, 공기, 물, 동물, 미생물 등) 사이에서 수행됩니다. 그것은 살아있는 유기체의 의무적 참여로 발생합니다.

생물권에 도달하는 태양 복사는 연간 약 2.5 * 1024 J의 에너지를 전달합니다. 그것의 0.3%만이 광합성 과정에서 유기 물질의 화학 결합 에너지로 직접 변환됩니다. 생물학적 순환에 관여. 그리고 지구에 떨어지는 태양 에너지의 0.1~0.2%는 순수한 1차 생산. 추가 운명이 에너지는 영양 사슬의 캐스케이드를 통한 음식의 유기 물질 전달과 관련이 있습니다.

생물학적 순환은 조건부로 물질 순환과 에너지 순환과 같은 상호 관련된 구성 요소로 나눌 수 있습니다.

4.4.3. 에너지 사이클. 생물권의 에너지 변환

생태계는 에너지, 물질 및 정보를 지속적으로 교환하는 살아있는 유기체의 집합체라고 할 수 있습니다. 에너지는 일을 할 수 있는 능력으로 정의할 수 있습니다. 생태계의 에너지 이동을 비롯한 에너지의 특성은 열역학 법칙으로 설명됩니다.

열역학 제1법칙이나 에너지 보존법칙은 에너지는 사라지지 않고 새로 생성되지 않으며 단지 한 형태에서 다른 형태로 변할 뿐이라는 것입니다.

열역학 제2법칙에 따르면 엔트로피는 닫힌 시스템에서만 증가할 수 있습니다. 생태계의 에너지와 관련하여 다음 공식이 편리합니다. 에너지 변환과 관련된 프로세스는 에너지가 집중된 형태에서 확산된 형태로 전달되는 경우, 즉 분해되는 경우에만 자발적으로 발생할 수 있습니다. 사용할 수 없게 되는 에너지 양의 척도 또는 에너지가 저하될 때 발생하는 순서 변화의 척도는 엔트로피입니다. 시스템의 차수가 높을수록 엔트로피는 낮아집니다.

다시 말해서, 살아있는 물질공간 에너지, 태양을 받아 지상파 과정 (화학, 기계, 열, 전기)의 에너지로 변환합니다. 그것은 생물권에서 물질의 지속적인 순환에서 이 에너지와 무기 물질을 포함합니다. 생물권의 에너지 흐름은 태양에서 식물(autotrophs)을 거쳐 동물(heterotrophs)에 이르는 한 방향입니다. 일정한 중요한 환경 지표(항상성)가 있는 안정된 상태의 손길이 닿지 않은 자연 생태계는 가장 질서 정연한 시스템이며 가장 낮은 엔트로피를 특징으로 합니다.

4.4.4. 자연의 물질 순환

생물의 형성과 분해는 화학 원소의 생물학적 순환이라고 하는 단일 과정의 양면입니다. 생명은 유기체와 환경 사이의 화학 원소의 순환입니다.

순환의 이유는 유기체의 몸을 구성하는 요소의 한계 때문입니다. 각 유기체는 환경생활에 필요한 물질과 미사용 반품. 여기서:

일부 유기체는 환경에서 직접 미네랄을 소비합니다.

다른 사람들은 먼저 가공 및 분리된 제품을 사용합니다.

세 번째 - 두 번째 등 물질이 원래 상태로 환경으로 돌아갈 때까지.

생물권에서 서로의 노폐물을 이용할 수 있는 다양한 유기체의 공존에 대한 필요성은 자명하다. 우리는 실질적으로 폐기물이 없는 생물학적 생산을 봅니다.

살아있는 유기체의 물질 순환은 조건부로 네 가지 과정으로 축소될 수 있습니다.

1. 광합성. 광합성의 결과 식물은 태양 에너지를 흡수하고 축적하며 무기 물질로부터 유기 물질(주요 생물학적 산물)과 산소를 ​​합성합니다. 기본 생물학적 제품은 매우 다양합니다. 탄수화물 (포도당), 전분, 섬유질, 단백질, 지방이 포함되어 있습니다.

가장 간단한 탄수화물(포도당)의 광합성 체계는 다음과 같습니다.

이 과정은 낮에만 발생하며 식물의 질량이 증가합니다.

지구에서는 광합성의 결과로 연간 약 1,000억 톤의 유기물이 생성되고, 약 2,000억 톤의 이산화탄소가 흡수되며, 약 1,450억 톤의 산소가 방출됩니다.

광합성은 지구상의 생명체의 존재를 보장하는 데 결정적인 역할을 합니다. 그것의 세계적인 중요성은 광합성이 열역학 과정에서 에너지가 소산되지 않고 축적되는 유일한 과정이라는 사실에 의해 설명됩니다.

단백질을 구성하는 데 필요한 아미노산을 합성함으로써 식물은 다른 살아있는 유기체와 상대적으로 독립적으로 존재할 수 있습니다. 이것은 식물의 자가영양(영양의 자급자족)을 나타냅니다. 동시에 광합성 과정에서 형성된 식물의 녹색 덩어리와 산소는 동물, 미생물과 같은 다음 생명체 그룹의 생명을 유지하는 기초입니다. 이것은 이 유기체 그룹의 종속영양성을 보여줍니다.

2. 호흡. 과정은 광합성의 반대입니다. 모든 살아있는 세포에서 발생합니다. 호흡하는 동안 유기물은 산소에 의해 산화되어 이산화탄소, 물 및 에너지가 형성됩니다.

3. 독립영양생물과 종속영양생물 사이의 영양(영양) 관계. 이 경우 링크를 따라 에너지와 물질이 이동합니다. 먹이사슬, 앞에서 더 자세히 논의했습니다.

4. 증산 과정. 생물학적 순환에서 가장 중요한 과정 중 하나.

개략적으로 다음과 같이 설명할 수 있습니다. 식물은 뿌리를 통해 토양 수분을 흡수합니다. 동시에 물에 용해 된 미네랄 물질이 흡수되어 환경 조건에 따라 수분이 다소 집중적으로 증발합니다.

4.4.5. 생지화학적 순환

지질 및 생물학적 순환연결되어 있습니다. 단일 프로세스로 존재하여 소위 생지화학적 순환(BGHC)이라는 물질 순환을 일으킵니다. 이러한 요소의 순환은 생태계에서 유기물질의 합성과 분해에 기인한다.(그림 4.1) 생물권의 모든 요소가 BHCC에 관여하는 것은 아니고 생물기원의 요소만 관여한다. 살아있는 유기체는 그것들로 구성되며 이러한 요소는 수많은 반응을 일으키고 살아있는 유기체에서 발생하는 과정에 참여합니다. 백분율 측면에서 생물권의 생물체 총 질량은 산소 - 70%, 탄소 - 18%, 수소 - 10.5%, 칼슘 - 0.5%, 칼륨 - 0.3%, 질소 - 0.3%, (산소, 수소, 질소, 탄소는 모든 풍경에 존재하며 살아있는 유기체의 기초입니다 - 98%).

화학 원소의 생물학적 이동의 본질.

따라서 생물권에는 물질의 생물학적 순환(즉, 유기체의 생명 활동으로 인한 순환)과 단방향 에너지 흐름이 있습니다. 화학 원소의 생물학적 이동은 주로 두 가지 반대 과정에 의해 결정됩니다.

1. 태양 에너지로 인해 환경 요소로부터 생명체가 형성됩니다.

2. 에너지 방출과 함께 유기 물질의 파괴. 동시에 미네랄 물질의 요소는 살아있는 유기체에 반복적으로 들어가 복잡한 유기 화합물의 구성에 들어가고 후자가 파괴되면 다시 미네랄 형태를 얻습니다.

살아있는 유기체의 일부이지만 생물학적 요소와 관련이없는 요소가 있습니다. 이러한 요소는 유기체의 중량 분율에 따라 분류됩니다.

다량 영양소 - 질량의 10-2% 이상의 성분;

미량 원소 - 9 * 10-3에서 1 * 10-3 질량의 구성 요소;

Ultramicroelements - 질량의 9 * 10-6% 미만;

생물권의 다른 화학 원소 중에서 생물 원소의 위치를 ​​결정하기 위해 생태학에서 채택한 분류를 고려하십시오. 생물권에서 일어나는 과정에서 나타나는 활동에 따라 모든 화학 원소는 6개의 그룹으로 나뉩니다.

비활성 가스는 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논입니다. 불활성 기체는 살아있는 유기체의 일부가 아닙니다.

귀금속 - 루테늄, 라듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 백금, 금. 이 금속은 거의 화합물을 형성하지 않습니다. 지각.

순환 또는 생물 발생 요소(철새라고도 함). 지각에 있는 이 생물학적 요소 그룹은 전체 질량의 99.7%를 차지하고 나머지 5개 그룹은 0.3%를 차지합니다. 따라서 대부분의 요소는 순환을 수행하는 이민자입니다. 지리적 봉투, 불활성 요소의 부분은 매우 작습니다.

자유 원자가 우세한 분산 요소. 들어가다 화학 반응, 그러나 그들의 화합물은 지각에서 거의 발견되지 않습니다. 그들은 두 개의 하위 그룹으로 나뉩니다. 첫 번째-루비듐, 세슘, 니오븀, 탄탈륨-지각 깊이에서 화합물을 생성하고 미네랄 표면에서 파괴됩니다. 두 번째 - 요오드, 브롬 - 표면에서만 반응합니다.

방사성 원소 - 폴로늄, 라돈, 라듐, 우라늄, 넵투늄, 플루토늄.

희토류 원소 - 이트륨, 사마륨, 유로퓸, 툴륨 등

연중 생화학적 순환이 약 4800억 톤의 물질을 움직입니다.

그리고. Vernadsky는 화학 원소의 생물학적 이동의 본질을 설명하는 세 가지 생지화학 원리를 공식화했습니다.

생물권에서 화학 원소의 생물학적 이동은 항상 최대로 나타나는 경향이 있습니다.

지속 가능한 형태의 생명체를 창조하는 지질학적 시간의 과정에서 종의 진화는 원자의 생물학적 이동을 향상시키는 방향으로 진행됩니다.

생물은 환경과 지속적인 화학적 교환을 하고 있으며, 이는 생물권을 재창조하고 유지하는 요인입니다.

이러한 요소 중 일부가 생물권에서 어떻게 움직이는지 살펴보겠습니다.

탄소 순환. 생물주기의 주요 참여자는 유기 물질의 기초인 탄소입니다. 대부분 탄소 순환은 광합성 과정에서 생물과 대기 중 이산화탄소 사이에서 발생합니다. 초식동물은 먹이로 얻고 포식자는 초식동물에게서 얻습니다. 숨을 쉬고 썩을 때 이산화탄소는 부분적으로 대기로 되돌아가고 유기 미네랄이 연소될 때 돌아옵니다.

탄소가 대기로 돌아오지 않으면 7-8년 안에 녹색 식물이 탄소를 다 써버릴 것입니다. 광합성을 통한 탄소의 생물학적 전환율은 300년입니다. 바다는 대기 중 CO2 함량을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. CO2 함량이 대기 중으로 상승하면 일부는 물에 용해되어 탄산칼슘과 반응합니다.

산소주기.

산소는 화학 활성이 높으며 지각의 거의 모든 요소와 함께 화합물에 들어갑니다. 주로 화합물의 형태로 발생합니다. 생명체의 네 번째 원자는 산소 원자입니다. 대기 중의 거의 모든 분자 산소는 녹색 식물의 활동으로 인해 생성되어 일정한 수준으로 유지됩니다. 호흡 중에 결합되고 광합성 중에 방출되는 대기 산소는 200년 동안 모든 살아있는 유기체를 통과합니다.

질소 순환. 질소는 중요한 부분모든 단백질. 유기물을 구성하는 원소인 결합질소와 자연상태의 질소의 총 비율은 1:100,000이다. 질소 분자의 화학 결합 에너지는 매우 높습니다. 따라서 질소와 다른 원소(산소, 수소(질소 고정 과정))의 결합에는 많은 에너지가 필요합니다. 산업적 질소 고정은 -500°C의 온도와 -300atm의 압력에서 촉매가 있는 상태에서 발생합니다.

아시다시피 대기에는 78% 이상의 분자 질소가 포함되어 있지만 이 상태에서는 녹색 식물에 사용할 수 없습니다. 영양을 위해 식물은 질산과 아질산의 염만 사용할 수 있습니다. 이 염의 형성 방법은 무엇입니까? 다음은 그 중 일부입니다.

생물권에서 질소고정은 생촉매의 높은 효율로 인해 상온과 상압에서 여러 그룹의 혐기성 박테리아와 시아노박테리아에 의해 수행됩니다. 박테리아는 연간 약 10억 톤의 질소를 결합된 형태로 변환하는 것으로 알려져 있습니다(세계 산업 고정량은 약 9천만 톤입니다).

토양 질소 고정 박테리아는 공기 중의 분자 질소를 흡수할 수 있습니다. 그들은 질소 화합물로 토양을 풍부하게 하므로 그 가치는 매우 높습니다.

식물 및 동물 기원의 유기 물질의 질소 함유 화합물의 분해 결과.

박테리아의 작용으로 질소는 질산염, 아질산염, 암모늄 화합물로 전환됩니다. 식물에서 질소 화합물은 먹이 사슬에서 유기체에서 유기체로 전달되는 단백질 화합물의 합성에 참여합니다.

인 주기. 단백질 합성이 불가능한 또 다른 중요한 요소는 인입니다. 주요 원인은 화성암(인회석)과 퇴적암(인산염)입니다.

무기 인은 자연 침출 과정의 결과로 순환에 관여합니다. 인은 살아있는 유기체에 의해 동화되며, 그 참여로 많은 유기 화합물을 합성하고 다양한 영양 수준으로 옮깁니다.

영양 사슬을 따라 여행을 마친 유기 인산염은 미생물에 의해 분해되어 녹색 식물이 사용할 수 있는 무기 인산염으로 바뀝니다.

물질과 에너지의 이동을 보장하는 생물학적 순환 과정에서 폐기물이 쌓일 곳이 없습니다. 각 생명체의 폐기물(즉, 폐기물)은 다른 유기체의 번식지입니다.

이론적으로 생물권은 항상 바이오매스 생산과 분해 사이의 균형을 유지해야 합니다. 그러나 특정 지질학적 시기에 생물학적 주기의 균형은 다음과 같은 경우에 교란되었습니다. 자연 조건, 대격변, 모든 생물학적 제품이 동화되고 변형된 것은 아닙니다. 이 경우 잉여 생물학적 제품이 형성되어 지각, 수주, 퇴적물 아래에 보존되고 퇴적되어 영구 동토층에 도달했습니다. 그래서 석탄, 석유, 가스, 석회암 퇴적물이 형성되었습니다. 그들은 생물권을 어지럽히 지 않는다는 점에 유의해야합니다. 광합성 과정에서 축적된 태양 에너지는 유기 미네랄에 집중되어 있습니다. 이제 유기 화석 연료를 태움으로써 사람은 이 에너지를 방출합니다.

생물권에는 최초의 생명체가 출현하기 전에도 존재했던 물질의 전 세계적(대규모 또는 지질학적) 순환이 있습니다. 그것은 다양한 화학 원소를 포함합니다. 지질 순환은 태양, 중력, 지각 및 우주 유형의 에너지 덕분에 수행됩니다.

생물의 출현과 함께 지질 순환을 기반으로 작은 (생물학적 또는 생물학적) 순환 인 유기물의 순환이 발생했습니다.

물질의 생물학적 순환은 살아있는 유기체의 직접적인 참여로 발생하는 물질의 이동 및 변형의 시간과 공간에서 지속적이고 주기적이며 고르지 않은 과정입니다. 그것은 유기물의 지속적인 생성 및 파괴 과정이며 생산자, 소비자 및 분해자의 세 그룹의 유기체 모두의 참여로 구현됩니다. 약 40개의 생물 발생 요소가 생물 주기에 관여합니다. 가장 높은 값살아있는 유기체의 경우 탄소, 수소, 산소, 질소, 인, 황, 철, 칼륨, 칼슘 및 마그네슘의 순환이 있습니다.

생물이 발달함에 따라 점점 더 많은 원소가 지질학적 순환에서 끊임없이 추출되어 새로운 생물학적 순환으로 들어갑니다. 육지에만 있는 물질의 생물학적 순환에 연간 관여하는 재 물질의 총량은 약 80억 톤입니다. 이것은 일년 내내 전 세계의 모든 화산 폭발 제품의 몇 배입니다. 생물권에서 물질의 순환 속도는 다릅니다. 생물권의 생물은 평균 8년 동안 업데이트되며, 바다의 식물성 플랑크톤 질량은 매일 업데이트됩니다. 생물권의 모든 산소는 2000년 안에 생명체를 통과하고 이산화탄소는 300년 안에 통과합니다.

지역적 생물 순환은 생태계에서 수행되며, 원자 이동의 생지화학 순환은 생물권에서 수행되며, 이는 지구의 세 개의 외피를 모두 하나의 전체로 묶을 뿐만 아니라 그 구성의 지속적인 진화를 결정합니다.

대기권 수권

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살아있는 물질

토양

생물권의 진화

생물권은 약 35억년 전 최초의 살아있는 유기체의 탄생과 함께 등장했습니다. 삶의 발전 과정에서 그것은 변했습니다. 생태계 유형의 특성을 고려하여 생물권의 진화 단계를 구분할 수 있습니다.

1. 수생 생물의 출현과 발달. 무대는 존재와 연결된다 수생 생태계. 대기에는 산소가 없었습니다.

2. 육상 생물의 출현, 육상-공기 환경 및 토양의 발달, 육상 생태계의 출현. 이것은 대기 중의 산소와 오존 스크린의 출현으로 인해 가능해졌습니다. 그것은 25억년 전에 일어났습니다.

3. 인간의 출현, 생물사회적 존재로의 변형, 인류생태계의 출현은 100만년 전에 일어났다.

4. 지능적인 인간 활동의 영향을 받는 생물권이 새로운 질적 상태인 지식권으로 전환됩니다.

누스피어

생물권 개발의 가장 높은 단계는 인간과 자연의 관계를 합리적으로 규제하는 단계인 noosphere입니다. 이 용어는 프랑스 철학자 E. Leroy가 1927년에 도입했습니다. 그는 지식권이 산업, 언어 및 기타 지적 활동의 속성을 가진 인간 사회를 포함한다고 믿었습니다. 30-40대. XX 세기 V.I. Vernadsky는 noosphere에 대한 유물론적 아이디어를 개발했습니다. 그는 지식권이 생물권과 사회의 상호 작용의 결과로 발생하고 자연법칙, 사고, 사회의 사회경제적 법칙 사이의 긴밀한 관계에 의해 통제된다고 믿었고 다음을 강조했다.

noosphere (마음의 영역) - 인간의 지적 활동이 지속 가능한 발전의 주요 결정 요소가 될 때 생물권의 발전 단계.

noosphere는 자연의 법칙을 알고 기술을 향상시키는 인류의 출현 및 발전과 관련된 생물권의 새롭고 더 높은 단계입니다. 자연의 법칙을 알고 기술을 개선하면 지질학적 규모에 필적하는 가장 큰 힘이 되고 지구의 과정 과정에 결정적인 영향을 미치기 시작하여 노동으로 근본적으로 변화시킵니다. 인류의 형성과 발전은 인간이 생물권에 미치는 영향이 계속 증가함에 따라 사회와 자연 사이의 새로운 형태의 물질과 에너지 교환의 출현으로 표현되었습니다. 지식권은 인류가 과학의 도움을 받아 자연 및 사회적 과정을 의미 있게 관리할 수 있을 때 올 것입니다. 따라서 noosphere는 지구의 특별한 껍질로 간주될 수 없습니다.

관계 관리의 과학 인간 사회그리고 자연은 noogenics라고 불립니다.

누제닉스의 주요 목표는 미래를 위한 현재의 계획이며, 주요 임무는 기술의 진보로 인한 인간과 자연의 관계 위반을 수정하고 생물권의 진화를 의식적으로 통제하는 것입니다. 천연 자원의 계획적이고 과학적으로 입증된 사용은 환경 파괴로 이어지는 자연에 대한 자발적이고 약탈적인 태도와는 반대로 인간이 위반한 물질의 순환을 회복하도록 제공되어야 합니다. 이를 위해서는 필요하다 지속 가능한 개발미래 세대가 자신의 필요를 충족할 수 있는 능력을 손상시키지 않으면서 현재의 필요를 충족시키는 사회.

현재 행성이 형성되었습니다. 생명 공학권 - 도시, 공장 및 공장, 채석장 및 광산, 도로, 댐 및 저수지 등 인간에 의해 근본적으로 공학 구조로 변형 된 생물권의 일부입니다.

생물권과 인간

인간의 생물권은 서식지와 천연 자원의 원천.

천연 자원 – 사람이 노동 과정에서 사용하는 자연물 및 현상. 그들은 사람들에게 음식, 의복, 쉼터를 제공합니다. 피로의 정도에 따라 다음과 같이 나뉩니다. 고갈 및 무진장 . 고갈 자원은 다음과 같이 나뉩니다. 재생 가능한 그리고 재생 불가능 . 재생 불가능한 자원에는 석유, 석탄, 금속 광석 및 대부분의 광물과 같이 재생되지 않는(또는 사용되는 것보다 수백 배 느리게 재생되는) 자원이 포함됩니다. 재생 가능한 천연 자원토양, 식물 및 동물의 세계, 미네랄 원료 (식염). 이러한 자원은 지속적으로 보충되고 있습니다. 다른 속도: 동물 - 몇 년, 숲 - 60-80년, 비옥함을 잃은 토양 - 몇 천년 동안. 재생산율 이상의 소비율을 초과하면 자원이 완전히 소멸됩니다.

지칠줄 모르는 자원에는 물, 기후( 대기및 풍력 에너지) 및 공간: 태양 복사, 해조 및 조수의 에너지. 그러나 환경 오염이 증가함에 따라 이러한 자원을 보존하기 위한 환경 조치가 필요합니다.

천연 자원의 착취 없이 인간의 필요를 충족시키는 것은 상상할 수 없습니다.

생물권에서 모든 유형의 인간 활동은 네 가지 형태로 결합될 수 있습니다.

1. 지구 표면의 구조 변화(땅 갈기, 수역 배수, 삼림 벌채, 운하 건설). 인류는 강력한 지질학적 힘이 되어가고 있습니다. 1인당 토지의 75%, 강물의 15%, 20헥타르의 숲이 매분 베어지고 있습니다.

· 지질학적 및 지형학적 변화 - 협곡 형성의 심화, 이류 및 산사태의 출현 및 빈도.

· 복잡한(경관) 변화 - 경관의 완전성과 자연 구조의 침해, 천연기념물의 고유성, 생산적인 토지의 손실, 사막화.