Biologiniai ir geologiniai medžiagų ciklai. Medžiagų ciklai

geologinė grandinė medžiagos turi didžiausią greitį horizontalia kryptimi tarp sausumos ir jūros. Didelės cirkuliacijos prasmė yra ta, kad uolos yra sunaikinamos, veikiamos oro sąlygų, o atmosferos produktai, įskaitant vandenyje tirpias maistines medžiagas, vandens srautais pernešami į Pasaulio vandenyną, formuojantis jūriniams sluoksniams ir tik iš dalies grįžta į sausumą, pvz. , su krituliais arba su organizmais, kuriuos žmonės išgauna iš vandens. Tada per ilgą laiką vyksta lėti geotektoniniai pokyčiai – žemynų judėjimas, jūros dugno pakilimas ir kritimas, ugnikalnių išsiveržimai ir kt., dėl kurių susidarę sluoksniai grįžta į sausumą ir procesas prasideda iš naujo.

Didelis geologinis materijos ciklas. Denudacijos procesų įtakoje vyksta uolienų sunaikinimas ir nusėdimas. Susidaro nuosėdinės uolienos. Stabilios nusėdimo zonose (dažniausiai vandenyno dugne) geografinio apvalkalo medžiaga patenka į giliuosius Žemės sluoksnius. Toliau, veikiant temperatūrai ir slėgiui, vyksta metamorfiniai procesai, dėl kurių susidaro uolienos, medžiaga artėja prie Žemės centro. Magmatizmas Žemės žarnyne atsiranda esant labai aukštai temperatūrai: uolienos tirpsta, magmos pavidalu pakyla išilgai lūžių į žemės paviršių ir išsiveržimų metu išsilieja į paviršių. Taigi vyksta medžiagų cirkuliacija. Geologinis ciklas yra sudėtingas, jei atsižvelgiama į medžiagos mainus su kosmosu. Didysis geologinis ciklas nėra uždaras ta prasme, kad kokia nors materijos dalelė, patekusi į Žemės vidurius, nebūtinai išeis į paviršių, ir atvirkščiai, dalelė, kylanti išsiveržimo metu, niekada negalėjo būti žemės paviršiuje. prieš.

Pagrindiniai natūralių procesų Žemėje energijos šaltiniai

Saulės spinduliuotė yra pagrindinis energijos šaltinis Žemėje. Jo galią apibūdina saulės konstanta - energijos kiekis, einantis per vienetinio ploto plotą, statmeną saulės spinduliams. Vieno astronominio vieneto atstumu (tai yra Žemės orbitoje) ši konstanta yra maždaug 1370 W / m².

Gyvi organizmai naudoja Saulės energiją (fotosintezė) ir cheminių ryšių energiją (chemosintezė). Ši energija gali būti naudojama įvairiuose natūraliuose ir dirbtiniuose procesuose. Trečdalis visos energijos atsispindi atmosferoje, 0,02% sunaudoja augalai fotosintezei, o likusi dalis naudojama daugeliui natūralių procesų palaikyti – žemės, vandenyno, atmosferos šildymui, oro judėjimui. wt. Tiesioginis saulės šildymas arba energijos konvertavimas naudojant fotovoltinius elementus gali būti naudojamas elektros energijai gaminti (saulės elektrinėse) arba atlikti kitus veiksmus. naudingo darbo. Tolimoje praeityje energija, sukaupta naftoje ir kituose iškastiniuose kuruose, taip pat buvo gaunama fotosintezės būdu.

Ši didžiulė energija veda į visuotinį atšilimą, nes praėjus natūraliems procesams, ji spinduliuojama atgal ir atmosfera neleidžia grįžti atgal.

2. Vidinė Žemės energija; pasireiškimas – ugnikalniai, karštosios versmės

18. Biotinės ir abiotinės kilmės energijos virsmai

Veikiančioje natūralioje ekosistemoje atliekų nėra. Visi organizmai, gyvi ar negyvi, potencialiai yra maistas kitiems organizmams: vikšras ėda lapus, strazdas – vikšrus, vanagas – strazdą. Kai augalai, vikšrai, strazdai ir vanagai žūva, juos savo ruožtu apdoroja skaidytojai.

Visi organizmai, valgantys tą patį maistą, priklauso tam pačiam trofinis lygis.

organizmai natūralios ekosistemos yra įtrauktos į sudėtingą daugelio tarpusavyje susijusių maisto grandinių tinklą. Toks tinklas vadinamas maisto tinklas.

Energijos srautų piramidės: Su kiekvienu perėjimu iš vieno trofinio lygio į kitą viduje maisto grandinė arba tinklas, atliekami darbai ir į aplinką išleidžiama šiluminė energija bei energijos kiekis Aukštos kokybės mažėja kito trofinio lygio organizmų naudojama.

10% taisyklė: pereinant iš vieno trofinio lygio į kitą, prarandama 90% energijos, o 10% perkeliama į kitą lygį.

Kuo ilgesnė maisto grandinė, tuo daugiau eikvojama naudingos energijos. Todėl mitybos grandinės ilgis dažniausiai neviršija 4 – 5 grandžių.

Žemės kraštovaizdžio sferos energetika:

1) saulės energija: šiluminė, spindulinė

2) šiluminės energijos srautas iš Žemės žarnų

3) potvynio srovių energija

4) tektoninė energija

5) energijos asimiliacija fotosintezės metu

Vandens ciklas gamtoje

Vandens ciklas gamtoje – tai ciklinio vandens judėjimo žemės biosferoje procesas. Susideda iš garavimo, kondensacijos ir kritulių (atmosferos krituliai iš dalies išgaruoja, iš dalies suformuoja laikinus ir nuolatinius drenus ir rezervuarus, iš dalies prasiskverbia į gruntą ir formuoja gruntinius vandenis), taip pat mantijos degazavimo procesai: vanduo nuolat teka iš mantijos. vandens buvo rasta net dideliame gylyje.

Jūros praranda dėl garavimo daugiau vandens nei gauta su krituliais, sausumoje – situacija atvirkštinė. Vanduo nuolat cirkuliuoja visame pasaulyje, o jo viso lieka nepakitęs.

75% Žemės paviršiaus yra padengta vandeniu. Žemės vandens apvalkalas yra hidrosfera. Didžioji jo dalis yra sūrus jūrų ir vandenynų vanduo, o mažesnė dalis yra gėlo vandens ežerai, upės, ledynai, gruntinis vanduo ir vandens garai.

Žemėje vanduo yra trijų agregacijos būsenų: skysto, kieto ir dujinio. Gyvi organizmai negali egzistuoti be vandens. Bet kuriame organizme vanduo yra terpė, kurioje cheminės reakcijos be kurių gyvi organizmai negali gyventi. Vanduo yra vertingiausia ir būtiniausia medžiaga gyvų organizmų gyvenimui.

Gamtoje yra keletas vandens ciklų tipų:

Didelis, arba pasaulinis, ciklas – vandens garai, susidarę virš vandenynų paviršiaus, vėjų nunešami į žemynus, ten patenka kritulių pavidalu ir grįžta į vandenyną nuotėkio pavidalu. Šiame procese keičiasi vandens kokybė: garuojant, druska jūros vandens virsta šviežia, o užteršta – išvaloma.

Mažas, arba okeaninis, ciklas – vandens garai, susidarę virš vandenyno paviršiaus, kondensuojasi ir nusėda atgal į vandenyną kaip krituliai.

Intrakontinentinė cirkuliacija – virš žemės paviršiaus išgaravęs vanduo vėl nukrenta ant sausumos kritulių pavidalu.

Galų gale judėjimo metu krituliai vėl pasiekia vandenynus.

Perdavimo greitis Įvairios rūšys vanduo kinta plačiame diapazone, todėl skiriasi ir tekėjimo bei vandens atsinaujinimo periodai. Jie skiriasi nuo kelių valandų iki kelių dešimčių tūkstantmečių. Atmosferos drėgmė, susidaranti garuojant vandeniui iš vandenynų, jūrų ir sausumos ir esanti debesų pavidalu, atnaujinama vidutiniškai po aštuonių dienų.

Vandenys, sudarantys gyvus organizmus, atkuriami per kelias valandas. Tai yra labiausiai aktyvi forma vandens mainai. Vandens atsargų atsinaujinimo laikotarpis kalnų ledynuose yra apie 1600 metų, poliarinių šalių ledynuose gerokai ilgesnis – apie 9700 metų.

Visiškas Pasaulio vandenyno vandenų atsinaujinimas įvyksta maždaug per 2700 metų.

Saulės spinduliuotės, judančios ir besisukančios žemės sąveikos poveikis.

IN Ši problema reikėtų atsižvelgti į sezoninį kintamumą: žiema/vasara. Apibūdinkite, kad dėl Žemės sukimosi ir judėjimo saulės spinduliuotė patenka netolygiai, o tai reiškia, kad klimato sąlygos keisti pagal platumą.

Žemė į ekliptikos plokštumą pasvirusi 23,5 laipsnio.

Sijos keliauja skirtingais kampais. radiacijos balansas. Svarbu ne tik kiek laimima, bet ir kiek prarandama, o kiek lieka, atsižvelgiant į albedo.

Atmosferos veiksmų centrai

Didelės nuolatinio aukšto ar žemo slėgio sritys, susijusios su bendra atmosferos cirkuliacija - atmosferos veikimo centrai. Jie nustato vyraujančią vėjų kryptį ir tarnauja kaip formavimosi centrai geografiniai tipai oro masės. Sinoptiniuose žemėlapiuose jie išreiškiami uždaromis linijomis – izobarais.

Priežastys: 1) Žemės nevienalytiškumas;

2) fizinio skirtumo. žemės ir vandens savybės (šilumos talpa)

3) paviršiaus albedo skirtumas (R/Q): vanduo – 6%, ekv. miškai - 10-12%, platūs miškai - 18%, pievos - 22-23%, sniegas - 92%;

4) F Koriolis

Tai sukelia OCA.

Atmosferos veiksmų centrai:

● nuolatinis- juose ištisus metus yra aukštas arba žemas slėgis:

1. pusiaujo juosta žemyn. slėgis, kurio ašis šiek tiek migruoja nuo pusiaujo sekančio Saulę link vasaros pusrutulio - Pusiaujo depresija (priežastys: didelis Q kiekis ir vandenynai);

2. ant vienos subtropinės juostos pakilusios. spaudimas šiaurėje. ir Južas. pusrutuliai; keletas vasarą migruoja į aukštesnius subtropikus. platumos, žiemą - į žemesnes; suskaidyti į daugybę vandenynų. anticiklonai: šiaurėje. pusrutuliai – Azorų anticiklonas (ypač vasarą) ir Havajų; pietuose – Pietų Indijoje, Pietų Ramiajame vandenyne ir Pietų Atlante;

3. plotai nuleisti. slėgis virš vandenynų didelėse vidutinio klimato zonų platumose: šiaurėje. pusrutuliai – Islandijos (ypač žiemą) ir Aleuto žemumos, pietuose – ištisinis žemo slėgio žiedas, supantis Antarktidą (50 0 S);

4. didėjimo sritys. slėgis virš Arkties (ypač žiemą) ir Antarktidoje – anticiklonai;

● sezoninis- yra atsekamos kaip aukšto arba žemo slėgio zonos per vieną sezoną, o kitu sezonu keičiasi į priešingo ženklo atmosferos veikimo centrą. Jų egzistavimas yra susijęs su staigiu sausumos paviršiaus temperatūros pasikeitimu per metus, palyginti su vandenynų paviršiaus temperatūra; vasaros perkaitimas žemėje sukuria palankias sąlygas čia formuotis žemesniems plotams. slėgis, žiemos hipotermija - padidėjusioms vietoms. spaudimas. Viskas. pusrutulis į žiemos plotus padidėjo. spaudimas apima Azijos (Sibiro) su centru Mongolijoje ir Kanados maksimumus, pietuose - Australijos, Pietų Amerikos ir Pietų Afrikos maksimumus. Vasaros plotai žemesni slėgis: sev. pusrutuliai – Pietų Azijos (arba Vakarų Azijos) ir Šiaurės Amerikos žemumos, pietuose. – Australijos, Pietų Amerikos ir Pietų Afrikos žemiausios kainos).

Atmosferos veikimo centrai būdingi tam tikram orui. Todėl oras čia gana greitai įgauna požeminio paviršiaus savybes – karšta ir drėgna Pusiaujo įduboje, šalta ir sausa Mongolijos anticiklone, vėsu ir drėgna Islandijos žemumoje ir kt.

Planetinis šilumos perdavimas ir jo priežastys

Pagrindiniai planetinio šilumos perdavimo bruožai. Saulės energija, kurią sugeria Žemės rutulio paviršius, išleidžiama garavimui ir šilumos perdavimui turbulentinių srautų dėka. Išgarinimas aplink planetą vidutiniškai užima apie 80%, o turbulentinis šilumos perdavimas - likusius 20% visos šilumos.

Šilumos perdavimo procesai ir pokyčiai atsižvelgiant į jo komponentų geografinę platumą vandenyne ir sausumoje yra labai unikalūs. Visa šiluma, kurią žemė sugeria pavasarį ir vasarą, visiškai prarandama rudenį ir žiemą; su subalansuotu metiniu šilumos biudžetu, todėl visur pasirodo lygus nuliui.

Pasaulio vandenyne dėl didelės vandens šiluminės talpos ir judrumo žemose platumose akumuliuojama šiluma, iš kur ji srovėmis pernešama į aukštąsias platumas, kur jos sąnaudos viršija suvartojamą kiekį. Taigi, vandens ir oro šilumos mainuose susidaręs trūkumas yra padengiamas.

Pasaulio vandenyno pusiaujo zonoje, kai sugeriama daug saulės spinduliuotės ir sunaudojama mažiau energijos, metinis šilumos biudžetas turi maksimalias teigiamas reikšmes. Esant atstumui nuo pusiaujo, teigiamas metinis šilumos biudžetas mažėja, nes padidėja šilumos perdavimo medžiagų, daugiausia išgaravimo, kiekis. Iš tropikų pereinant prie vidutinio klimato platumų, šilumos biudžetas tampa neigiamas.

Žemėje visa pavasario-vasaros metu gauta šiluma išleidžiama rudens-žiemos laikotarpiu. Pasaulio vandenyno vandenyse per ilgą Žemės istoriją susikaupė didžiulis šilumos kiekis, lygus 7,6 * 10^21 kcal. Tokios didelės masės susikaupimas paaiškinamas dideliu vandens šiluminiu pajėgumu ir intensyviu jo maišymu, kurio metu okeanosferos storyje vyksta gana sudėtingas šilumos persiskirstymas. Visos atmosferos šiluminė talpa yra 4 kartus mažesnė nei dešimties metrų Pasaulio vandenyno vandenų sluoksnio.

Nepaisant to, kad turbulentinei šilumos mainams tarp Žemės paviršiaus ir oro sunaudojamos saulės energijos dalis yra palyginti nedidelė, ji yra pagrindinis paviršinės atmosferos dalies šildymo šaltinis. Šio šilumos perdavimo intensyvumas priklauso nuo oro ir požeminio paviršiaus (vandens ar žemės) temperatūrų skirtumo. Žemose planetos platumose (nuo pusiaujo iki maždaug keturiasdešimtosios abiejų pusrutulių platumos) oras šildomas daugiausia iš sausumos, kuri nesugeba kaupti saulės energijos ir visą gaunamą šilumą atiduoda atmosferai. Dėl audringo šilumos perdavimo oro apvalkalas per metus gauna nuo 20 iki 40 kcal/cm^2, o mažai drėgnose vietose (Sachara, Arabija ir kt.) net daugiau nei 60 kcal/cm^2. Šiose platumose esantys vandenys kaupia šilumą, suteikdami orui turbulentinės šilumos mainų procese tik 5-10 kcal/cm^2 per metus ar mažiau. Tik tam tikrose vietose (ribotame plote) vanduo vidutiniškai per metus būna šaltesnis, todėl šilumą gauna iš oro (pusiaujo zonoje, Indijos vandenyno šiaurės vakaruose, taip pat prie vakarinės Afrikos pakrantės). ir Pietų Amerika).

Puslapis 1

Didelis geologinis ciklas apima nuosėdines uolienas giliai į žemės plutą, ilgą laiką išjungiant jose esančius elementus iš sistemos. biologinis ciklas. Per geologinė istorija transformuotos nuosėdinės uolienos, vėl atsidūrusios Žemės paviršiuje, pamažu sunaikinamos gyvų organizmų, vandens ir oro, veiklos ir vėl įtraukiamos į biosferos ciklą.

Didelis geologinis ciklas vyksta šimtus tūkstančių ar milijonus metų. Jį sudaro: uolos sunaikinamos, nualinamos ir galiausiai nuplaunamos vandens srautais į vandenynus. Čia jie nusėda ant dugno, sudarydami nuosėdines uolienas ir tik iš dalies grįžta į žemę su organizmais, kuriuos iš vandens pašalino žmonės ar kiti gyvūnai.

Didelio geologinio ciklo esmė yra mineralinių junginių perkėlimas iš vienos vietos į kitą planetos mastu, nedalyvaujant gyvajai medžiagai.

Be mažo tiražo, yra didelis, geologinis tiražas. Kai kurios medžiagos patenka į giluminius Žemės sluoksnius (per jūrų dugno nuosėdas ar kitu būdu), kur vyksta lėti virsmai, susidaro įvairūs mineraliniai ir organiniai junginiai. Geologinio ciklo procesus daugiausia palaiko vidinė Žemės energija, jos aktyvus branduolys. Ta pati energija prisideda prie medžiagų išsiskyrimo į Žemės paviršių. Taigi užsidaro didelė medžiagų cirkuliacija. Tam reikia milijonų metų.

Kalbant apie didelės geologinės medžiagų cirkuliacijos greitį ir intensyvumą, šiuo metu neįmanoma pateikti jokių tikslių duomenų, yra tik apytiksliai įvertinimai, o tada tik apie egzogeninį komponentą. bendras ciklas, t.y. neatsižvelgiant į medžiagos antplūdį iš mantijos į žemės plutą.

Ši anglis dalyvauja dideliame geologiniame cikle. Ši anglis, mažo biotinio ciklo procese, palaiko biosferos ir apskritai gyvybės dujų balansą.

Tvirtas kai kurių pasaulio upių nuotėkis.

Biosferos ir technosferos komponentų indėlis į didelį Žemės medžiagų geologinį ciklą yra labai reikšmingas: nuolat progresuoja technosferos komponentų augimas dėl žmogaus gamybinės veiklos sferos plėtimosi.

Kadangi pagrindinis technobio-geocheminis srautas žemės paviršiuje yra nukreiptas per didelę geologinę medžiagų cirkuliaciją 70% sausumos į vandenyną ir 30% - į uždaras, be drenažo įdubas, bet visada iš aukštesnių į žemesnes, dėl gravitacijos jėgų veikimo, atitinkamai, žemės plutos materijos diferenciacija nuo aukšto iki žemo aukščio, nuo sausumos iki vandenyno. Atvirkštiniai srautai (atmosferos transportas, žmogaus veikla, tektoniniai judėjimai, vulkanizmas, organizmų migracija) tam tikru mastu apsunkina šį bendrą medžiagos judėjimą žemyn, sukurdami vietinius migracijos ciklus, bet apskritai jo nekeičia.

Vandens cirkuliacija tarp žemės ir vandenyno per atmosferą reiškia didelį geologinį ciklą. Vanduo išgaruoja nuo vandenynų paviršiaus ir perkeliamas į sausumą, kur iškrenta kritulių pavidalu, kurie vėl grįžta į vandenyną paviršinio ir požeminio nuotėkio pavidalu, arba kritulių pavidalu nukrenta į vandens paviršių. vandenynas. Kasmet Žemės vandens cikle dalyvauja daugiau nei 500 tūkstančių km3 vandens. Vandens ciklas kaip visuma vaidina svarbų vaidmenį formuojant gamtines sąlygas mūsų planetoje. Atsižvelgiant į augalų transpiraciją ir jo įsisavinimą biogeocheminiame cikle, visas vandens tiekimas Žemėje suyra ir atsistato per 2 mln.

Pagal jo formuluotę, biologinis medžiagų ciklas vystosi pagal didelio geologinio medžiagų ciklo gamtoje trajektoriją.

Medžiagų pernešimas paviršiniu ir požeminis vanduo- tai yra pagrindinis veiksnys kalbant apie Žemės rutulio žemės geocheminę diferenciaciją, bet ne vienintelis, o jei kalbėsime apie didelę geologinę medžiagų cirkuliaciją visame žemės paviršiuje, tai labai esminis vaidmuo srautai taip pat yra ypač susiję su vandenyno ir atmosferos transportu.

Kalbant apie didelės geologinės medžiagų apykaitos greitį ir intensyvumą, šiuo metu jokių tikslių duomenų pateikti neįmanoma, yra tik apytiksliai įverčiai, o tada tik apie bendrojo ciklo egzogeninę dedamąją, t.y. neatsižvelgiant į medžiagos antplūdį iš mantijos į žemės plutą. Didelės geologinės medžiagų apykaitos egzogeninis komponentas yra nuolat vykstantis žemės paviršiaus denudacijos procesas.

Puslapis 1

Geologinis ciklas (didelis medžiagų ciklas gamtoje) – medžiagų ciklas, varomoji jėga kurie yra egzogeniniai ir endogeniniai geologiniai procesai.

Geologinė cirkuliacija – medžiagų cirkuliacija, kurios varomoji jėga yra egzogeniniai ir endogeniniai geologiniai procesai.

Geologinio ciklo ribos yra daug platesnės nei biosferos ribos, jos amplitudė fiksuoja toli už biosferos esančius žemės plutos sluoksnius. Ir, svarbiausia, gyvi organizmai atlieka antraeilį vaidmenį šio ciklo procesuose.

Taigi geologinė medžiagų cirkuliacija vyksta nedalyvaujant gyviems organizmams ir perskirsto medžiagą tarp biosferos ir gilesnių Žemės sluoksnių.

Svarbiausią vaidmenį dideliame geologinio ciklo cikle atlieka maži medžiagų ciklai – tiek biosferos, tiek technosferos, kurių metu medžiaga ilgam išjungiama nuo didelio geocheminio srauto, virsta nesibaigiančiais sintezės ciklais ir skilimas.

Svarbiausią vaidmenį dideliame geologinės cirkuliacijos cikle atlieka maži medžiagų ciklai – tiek biosferos, tiek technosferos, per kuriuos medžiaga ilgam išjungiama nuo didelio geocheminio srauto, transformuojasi į nesibaigiančius sintezės ciklus. ir skilimas.

Ši anglis dalyvauja lėtame geologiniame cikle.

Būtent ši anglis dalyvauja lėtame geologiniame cikle. Gyvybę Žemėje ir atmosferos dujų balansą palaiko santykinai nedideli anglies kiekiai, esantys augalų (5 10 t) ir gyvūnų (5 109 t) audiniuose, dalyvaujančiuose mažajame (biogeniniame) cikle. Tačiau šiuo metu žmogus intensyviai uždaro medžiagų, tarp jų ir anglies, ciklą. Pavyzdžiui, apskaičiuota, kad bendra visų naminių gyvūnų biomasė jau viršija visų laukinių sausumos gyvūnų biomasę. Kultūrinių augalų plotai artėja prie natūralių biogeocenozių plotų, o daugelis kultūrinių ekosistemų savo produktyvumu, nuolat didinamu žmogaus, yra gerokai pranašesnės už natūralias.

Plačiausias laike ir erdvėje yra vadinamasis geologinis materijos ciklas.

Gamtoje yra 2 medžiagų cirkuliacijos tipai: didelis arba geologinis medžiagų ciklas tarp sausumos ir vandenyno; mažas arba biologinis – tarp dirvožemio ir augalų.

Vanduo, augalo išgaunamas iš dirvožemio garų pavidalu, patenka į atmosferą, vėliau, vėsdamas, kondensuojasi ir vėl grįžta į dirvą ar vandenyną kaip krituliai. Geologinis vandens ciklas užtikrina mechaninį perskirstymą, sedimentaciją, kietų nuosėdų kaupimąsi sausumoje ir vandens telkinių dugne, taip pat mechaninio dirvožemio ir uolienų naikinimo procese. Tačiau cheminė vandens funkcija atliekama dalyvaujant gyviems organizmams arba jų medžiagų apykaitos produktams. Natūralūs vandenys, kaip ir dirvožemis, yra sudėtinga bioinertiška medžiaga.

Žmogaus geocheminis aktyvumas tampa panašus į biologinį ir geologiniai procesai. Geologiniame cikle denudacijos ryšys smarkiai padidėja.

Veiksnys, paliekantis pagrindinį pėdsaką bendram charakteriui ir biologiniam. Tuo pačiu metu geologinis vandens ciklas nuolat stengiasi visus šiuos elementus iš sausos žemės sluoksnių išplauti į vandenyno baseiną. Todėl norint išsaugoti augalinius maisto elementus žemėje, juos reikia paversti absoliučiai vandenyje netirpia forma. Šį reikalavimą tenkina gyva organika.

Maža (biologinė) cirkuliacija

Gyvosios medžiagos masė biosferoje yra palyginti maža. Jeigu jis pasiskirstys po žemės paviršių, tai bus gautas tik 1,5 cm sluoksnis.4.1 lentelėje palyginamos kai kurios kiekybinės biosferos ir kitų Žemės geosferų charakteristikos. Biosfera, sudaranti mažiau nei 10–6 mases kitų planetos apvalkalų, turi nepalyginamai didesnę įvairovę ir milijoną kartų greičiau atnaujina savo sudėtį.

4.1 lentelė

Biosferos palyginimas su kitomis Žemės geosferomis

*Gyva materija pagal gyvąjį svorį

4.4.1. Biosferos funkcijos

Biosferos biotos dėka planetoje atliekama vyraujanti cheminių transformacijų dalis. Dėl šios priežasties V. I. Vernadskis apie didžiulį transformatorių geologinis vaidmuo gyva substancija. Dėl organinė evoliucija gyvi organizmai tūkstantį kartų (skirtingiems ciklams nuo 103 iki 105 kartų) praėjo per save, per savo organus, audinius, ląsteles, kraują, visą atmosferą, visą Pasaulio vandenyno tūrį, didžiąją dalį dirvožemio masės, didžiulę dalį. mineralų masė. Ir jie ne tik pasigedo, bet ir modifikavo žemiškąją aplinką pagal savo poreikius.

Dėl galimybės saulės energiją paversti cheminių ryšių energija, augalai ir kiti organizmai planetiniu mastu atlieka daugybę pagrindinių biogeocheminių funkcijų.

dujų funkcija. Gyvos būtybės fotosintezės ir kvėpavimo procesuose nuolat keičiasi deguonimi ir anglies dioksidu su aplinka. Augalai suvaidino lemiamą vaidmenį keičiant aplinką iš redukuojančios į oksiduojančią aplinką planetos geocheminėje evoliucijoje ir formuojant šiuolaikinės atmosferos dujų sudėtį. Augalai griežtai kontroliuoja O2 ir CO2 koncentracijas, kurios yra optimalios visų šiuolaikinių gyvų organizmų visumai.

koncentracijos funkcija. Praleisdami per savo kūną didelius kiekius oro ir natūralių tirpalų, gyvi organizmai vykdo biogeninę migraciją (judėjimą). cheminių medžiagų) ir cheminių elementų bei jų junginių koncentracija. Tai reiškia organinių medžiagų biosintezę, koralų salų susidarymą, kriauklių ir skeletų statybą, nuosėdinių kalkakmenio sluoksnių atsiradimą, tam tikrų metalų rūdų nuosėdas, geležies-mangano mazgų kaupimąsi vandenyno dugne ir kt. Pirmieji biologinės evoliucijos etapai įvyko m vandens aplinka. Organizmai išmoko išskirti jiems reikalingas medžiagas iš praskiesto vandeninio tirpalo, daug kartų padaugindami jų koncentraciją organizme.

Gyvosios medžiagos redokso funkcija yra glaudžiai susijusi su biogenine elementų migracija ir medžiagų koncentracija. Daugelis gamtoje esančių medžiagų yra stabilios ir normaliomis sąlygomis neoksiduojasi, pavyzdžiui, molekulinis azotas yra vienas svarbiausių biogeninių elementų. Tačiau gyvos ląstelės turi tokius galingus katalizatorius – fermentus, kad daugybę redokso reakcijų sugeba atlikti milijonus kartų greičiau, nei tai gali vykti abiotinėje aplinkoje.

Biosferos gyvosios medžiagos informacinė funkcija. Būtent su pirmųjų primityvių gyvų būtybių atsiradimu planetoje atsirado aktyvi („gyva“) informacija, kuri skiriasi nuo „negyvos“ informacijos, kuri yra paprastas struktūros atspindys. Paaiškėjo, kad organizmai gali priimti informaciją, sujungdami energijos srautą su aktyvia molekuline struktūra, kuri atlieka programos vaidmenį. Gebėjimas suvokti, saugoti ir apdoroti molekulinę informaciją patyrė pažangią evoliuciją gamtoje ir tapo svarbiausiu ekologinę sistemą formuojančiu veiksniu. Bendra biotos genetinės informacijos atsarga yra 1015 bitų. Bendra molekulinės informacijos, susijusios su metabolizmu ir energija, srauto galia visose pasaulinės biotos ląstelėse siekia 1036 bitų per sekundę (Gorshkov ir kt., 1996).

4.4.2. Biologinio ciklo komponentai.

Biologinis ciklas vyksta tarp visų biosferos komponentų (ty tarp dirvožemio, oro, vandens, gyvūnų, mikroorganizmų ir kt.). Tai įvyksta privalomai dalyvaujant gyviems organizmams.

Saulės spinduliuotė, pasiekianti biosferą, per metus perneša apie 2,5 * 1024 J energiją. Tik 0,3% jo fotosintezės procese tiesiogiai paverčiama organinių medžiagų cheminių ryšių energija, t.y. dalyvauja biologiniame cikle. O 0,1–0,2% saulės energijos, patenkančios į Žemę, pasirodo, yra uždara pirminės gamybos. Tolesnis likimasŠi energija susijusi su organinių maisto medžiagų perdavimu trofinių grandinių kaskadomis.

Biologinį ciklą sąlygiškai galima suskirstyti į tarpusavyje susijusius komponentus: medžiagų ciklą ir energijos ciklą.

4.4.3. Energijos ciklas. Energijos transformacija biosferoje

Ekosistemą galima apibūdinti kaip gyvų organizmų, kurie nuolat keičiasi energija, medžiaga ir informacija, rinkinį. Energiją galima apibrėžti kaip gebėjimą dirbti. Energijos savybes, įskaitant energijos judėjimą ekosistemose, apibūdina termodinamikos dėsniai.

Pirmasis termodinamikos arba energijos tvermės dėsnis teigia, kad energija neišnyksta ir neatsiranda naujai, ji tik keičiasi iš vienos formos į kitą.

Antrasis termodinamikos dėsnis teigia, kad entropija gali didėti tik uždaroje sistemoje. Kalbant apie energiją ekosistemose, patogu tokia formuluotė: procesai, susiję su energijos transformacija, gali vykti spontaniškai tik tada, kai energija iš koncentruotos formos pereina į difuzinę, tai yra, degraduoja. Entropija yra energijos kiekio, kuris tampa nepasiekiamas naudoti, matas arba kitoks eilės pokyčio matas, kai energija pablogėja. Kuo aukštesnė sistemos tvarka, tuo mažesnė jos entropija.

Kitaip tariant, gyvoji medžiaga gauna ir paverčia kosmoso, saulės, energiją antžeminių procesų (cheminių, mechaninių, terminių, elektrinių) energija. Ji įtraukia šią energiją ir neorganines medžiagas į nuolatinę medžiagų cirkuliaciją biosferoje. Energijos srautas biosferoje turi vieną kryptį – nuo ​​Saulės per augalus (autotrofus) į gyvūnus (heterotrofus). Stabilios būklės natūralios nepaliestos ekosistemos su pastoviais svarbiais aplinkos rodikliais (homeostazė) yra labiausiai tvarkingos ir pasižymi mažiausia entropija.

4.4.4. Medžiagų ciklas gamtoje

Gyvosios medžiagos susidarymas ir jos skilimas yra dvi vieno proceso, vadinamo biologiniu cheminių elementų ciklu, pusės. Gyvybė – tai cheminių elementų cirkuliacija tarp organizmų ir aplinkos.

Ciklo priežastis yra elementų, iš kurių yra sukurti organizmų kūnai, ribotumas. Kiekvienas organizmas išgauna iš aplinką gyvybei reikalingų medžiagų ir grąžina nepanaudotas. Kur:

kai kurie organizmai mineralus vartoja tiesiogiai iš aplinkos;

kiti pirmiausia naudoja perdirbtus ir izoliuotus produktus;

trečiasis – antrasis ir pan., kol medžiagos grįš į aplinką pradinės būsenos.

Biosferoje akivaizdus įvairių organizmų, galinčių panaudoti vienas kito atliekas, sambūvio poreikis. Matome praktiškai be atliekų biologinę gamybą.

Medžiagų ciklas gyvuose organizmuose gali būti sąlyginai sumažintas iki keturių procesų:

1. Fotosintezė. Dėl fotosintezės augalai sugeria ir kaupia saulės energiją ir iš neorganinių medžiagų sintetina organines medžiagas – pirminius biologinius produktus – ir deguonį. Pirminiai biologiniai produktai yra labai įvairūs – juose yra angliavandenių (gliukozės), krakmolo, skaidulų, baltymų, riebalų.

Paprasčiausio angliavandenių (gliukozės) fotosintezės schema yra tokia:

Šis procesas vyksta tik dieną ir jį lydi augalų masės padidėjimas.

Žemėje fotosintezės metu kasmet susidaro apie 100 milijardų tonų organinių medžiagų, pasisavinama apie 200 milijardų tonų anglies dvideginio, išsiskiria apie 145 milijardus tonų deguonies.

Fotosintezė vaidina lemiamą vaidmenį užtikrinant gyvybės egzistavimą Žemėje. Jos pasaulinė reikšmė paaiškinama tuo, kad fotosintezė yra vienintelis procesas, kurio metu energija termodinaminiame procese minimalistiniu principu neišsisklaido, o greičiau kaupiasi.

Sintetindami aminorūgštis, būtinas baltymams gaminti, augalai gali egzistuoti gana nepriklausomai nuo kitų gyvų organizmų. Tai pasireiškia augalų autotrofija (savarankiška mityba). Tuo pačiu metu žalioji augalų masė ir fotosintezės procese susidaręs deguonis yra pagrindas palaikyti kitos gyvų organizmų grupės – gyvūnų, mikroorganizmų – gyvybę. Tai rodo šios organizmų grupės heterotrofiją.

2. Kvėpavimas. Procesas yra atvirkštinis fotosintezei. Atsiranda visose gyvose ląstelėse. Kvėpuojant organines medžiagas oksiduoja deguonis, todėl susidaro anglies dioksidas, vanduo ir energija.

3. Autotrofinių ir heterotrofinių organizmų mitybos (trofiniai) ryšiai. IN Ši byla vyksta energijos ir materijos perdavimas išilgai maisto grandinės grandžių, apie kurias mes išsamiau kalbėjome anksčiau.

4. Transpiracijos procesas. Vienas iš svarbiausių procesų biologiniame cikle.

Schematiškai jį galima apibūdinti taip. Augalai sugeria dirvos drėgmę per savo šaknis. Kartu į jas patenka vandenyje ištirpusių mineralinių medžiagų, kurios pasisavinamos, o drėgmė, priklausomai nuo aplinkos sąlygų, daugiau ar mažiau intensyviai išgaruoja.

4.4.5. Biogeocheminiai ciklai

Geologiniai ir biologiniai ciklai yra susiję – jie egzistuoja kaip vienas procesas, sukeliantis medžiagų cirkuliaciją, vadinamuosius biogeocheminius ciklus (BGCC). Tokia elementų cirkuliacija atsiranda dėl organinių medžiagų sintezės ir irimo ekosistemoje (4.1 pav.) BHCC dalyvauja ne visi biosferos elementai, o tik biogeniniai. Iš jų susideda gyvi organizmai, šie elementai įsitraukia į daugybę reakcijų ir dalyvauja gyvuose organizmuose vykstančiuose procesuose. Bendrą biosferos gyvosios medžiagos masę procentais sudaro šie pagrindiniai biogeniniai elementai: deguonis - 70%, anglis - 18%, vandenilis - 10,5%, kalcis - 0,5%, kalis - 0,3%, azotas - 0 , 3%, (deguonies, vandenilio, azoto, anglies yra visuose kraštovaizdžiuose ir yra gyvų organizmų pagrindas - 98%).

Cheminių elementų biogeninės migracijos esmė.

Taigi biosferoje vyksta biogeninis medžiagų ciklas (ty ciklas, sukeltas gyvybinės organizmų veiklos) ir vienakryptis energijos srautas. Biogeninę cheminių elementų migraciją daugiausia lemia du priešingi procesai:

1. Gyvos medžiagos susidarymas iš aplinkos elementų veikiant saulės energijai.

2. Organinių medžiagų sunaikinimas, lydimas energijos išsiskyrimo. Tuo pačiu metu mineralinių medžiagų elementai pakartotinai patenka į gyvus organizmus ir taip patenka į komplekso sudėtį organiniai junginiai, formuojasi, o vėliau, pastarąsias sunaikinus, vėl įgauna mineralinę formą.

Yra elementų, kurie yra gyvų organizmų dalis, bet nesusiję su biogeniniais. Tokie elementai klasifikuojami pagal jų svorio dalį organizmuose:

Makroelementai - ne mažiau kaip 10-2% masės komponentai;

Mikroelementai - komponentai nuo 9 * 10-3 iki 1 * 10-3% masės;

Ultramikroelementai - mažiau nei 9 * 10-6% masės;

Norėdami nustatyti biogeninių elementų vietą tarp kitų cheminių biosferos elementų, panagrinėkime ekologijoje priimtą klasifikaciją. Pagal aktyvumą, rodomą biosferoje vykstančiuose procesuose, visi cheminiai elementai skirstomi į 6 grupes:

Tauriosios dujos yra helis, neonas, argonas, kriptonas, ksenonas. Inertinės dujos nėra gyvų organizmų dalis.

Taurieji metalai – rutenis, radis, paladis, osmis, iridis, platina, auksas. Šie metalai beveik nesudaro junginių žemės plutoje.

Cikliniai arba biogeniniai elementai (jie dar vadinami migraciniais). Ši biogeninių elementų grupė žemės plutoje sudaro 99,7% visos masės, o likusios 5 grupės – 0,3%. Taigi didžioji dalis elementų yra migrantai, kurie vykdo apyvartą geografinis vokas, o inertinių elementų dalis labai maža.

Išsklaidyti elementai, kuriems būdingas laisvųjų atomų vyravimas. Jie dalyvauja cheminėse reakcijose, tačiau jų junginiai retai randami žemės plutoje. Jie skirstomi į du pogrupius. Pirmieji – rubidis, cezis, niobis, tantalas – sukuria junginius žemės plutos gelmėse, o jų mineralai paviršiuje sunaikinami. Antrasis – jodas, bromas – reaguoja tik paviršiuje.

Radioaktyvieji elementai – polonis, radonas, radis, uranas, neptūnas, plutonis.

Retųjų žemių elementai – itris, samaris, europis, tulis ir kt.

Ištisus metus vykstantys biocheminiai ciklai sukelia apie 480 milijardų tonų medžiagos.

Į IR. Vernadskis suformulavo tris biogeocheminius principus, paaiškinančius biogeninės cheminių elementų migracijos esmę:

Biogeninė cheminių elementų migracija biosferoje visada linkusi į maksimalų pasireiškimą.

Geologinio laiko eigoje rūšių evoliucija, vedanti į tvarių gyvybės formų kūrimą, vyksta ta kryptimi, kuri didina biogeninę atomų migraciją.

Gyvoji medžiaga nuolat keičiasi cheminėmis medžiagomis su aplinka, kuri yra biosferą atkuriantis ir palaikantis veiksnys.

Panagrinėkime, kaip kai kurie iš šių elementų juda biosferoje.

Anglies ciklas. Pagrindinis biotinio ciklo dalyvis yra anglis kaip organinių medžiagų pagrindas. Dažniausiai anglies ciklas vyksta tarp gyvųjų medžiagų ir atmosferos anglies dioksido fotosintezės procese. Žolėdžiai jo gauna su maistu, plėšrūnai – iš žolėdžių. Kvėpuojant, pūstant, anglies dioksidas iš dalies grąžinamas į atmosferą, grįžimas vyksta deginant organines mineralines medžiagas.

Nesant anglies grąžinimo į atmosferą, ją žali augalai sunaudotų per 7–8 metus. Biologinės anglies apyvartos greitis fotosintezės metu yra 300 metų. Vandenynai atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant CO2 kiekį atmosferoje. Jei atmosferoje pakyla CO2 kiekis, dalis jo ištirpsta vandenyje, reaguodama su kalcio karbonatu.

Deguonies ciklas.

Deguonis turi didelį cheminį aktyvumą, patenka į junginius su beveik visais žemės plutos elementais. Tai daugiausia vyksta junginių pavidalu. Kas ketvirtas gyvosios medžiagos atomas yra deguonies atomas. Beveik visas atmosferoje esantis molekulinis deguonis atsirado ir yra pastoviame lygyje dėl žaliųjų augalų aktyvumo. Atmosferos deguonis, susijungęs kvėpuojant ir išsiskiriantis fotosintezės metu, per 200 metų praeina per visus gyvus organizmus.

Azoto ciklas. Azotas yra neatskiriama dalis visi baltymai. Bendras surišto azoto, kaip organines medžiagas sudarančio elemento, ir azoto santykis gamtoje yra 1:100 000. Cheminio ryšio energija azoto molekulėje yra labai didelė. Todėl azoto derinimas su kitais elementais – deguonimi, vandeniliu (azoto fiksavimo procesas) – reikalauja daug energijos. Pramoninis azoto fiksavimas vyksta esant katalizatoriams -500°C temperatūroje ir -300 atm slėgyje.

Kaip žinote, atmosferoje yra daugiau nei 78% molekulinio azoto, tačiau tokioje būsenoje jis nepasiekiamas žaliesiems augalams. Savo mitybai augalai gali naudoti tik azoto ir azoto rūgščių druskas. Kokie yra šių druskų susidarymo būdai? Štai keletas iš jų:

Dėl didelio biokatalizės efektyvumo biosferoje azoto fiksavimą vykdo kelios anaerobinių bakterijų ir cianobakterijų grupės esant normaliai temperatūrai ir slėgiui. Manoma, kad bakterijos per metus paverčia maždaug 1 milijardą tonų azoto į surištą formą (pramoninės fiksacijos pasaulinė apimtis yra apie 90 mln. tonų).

Dirvožemyje azotą fiksuojančios bakterijos sugeba pasisavinti molekulinį azotą iš oro. Jie praturtina dirvą azoto junginiais, todėl jų vertė itin didelė.

Dėl azoto turinčių augalinės ir gyvūninės kilmės organinių medžiagų junginių skilimo.

Veikiant bakterijoms, azotas virsta nitratais, nitritais, amonio junginiais. Augaluose azoto junginiai dalyvauja baltymų junginių sintezėje, kurie maisto grandinėse perduodami iš organizmo į organizmą.

Fosforo ciklas. Kitas svarbus elementas, be kurio neįmanoma baltymų sintezė, yra fosforas. Pagrindiniai šaltiniai yra magminės uolienos (apatitai) ir nuosėdinės uolienos (fosforitai).

Neorganinis fosforas dalyvauja cikle dėl natūralių išplovimo procesų. Fosforą pasisavina gyvi organizmai, kurie dalyvaudami sintetina daugybę organinių junginių ir perkelia juos į įvairius trofinius lygius.

Baigę kelionę trofinėmis grandinėmis, organinius fosfatus suskaido mikrobai ir jie virsta mineraliniais fosfatais, prieinamais žaliesiems augalams.

Vykstant biologinei cirkuliacijai, kuri užtikrina medžiagų ir energijos judėjimą, atliekoms kauptis nėra vietos. Kiekvienos gyvybės formos atliekos (t. y. atliekos) yra terpė veistis kitiems organizmams.

Teoriškai biosfera visada turėtų išlaikyti pusiausvyrą tarp biomasės susidarymo ir jos irimo. Tačiau tam tikrais geologiniais laikotarpiais buvo sutrikdyta biologinio ciklo pusiausvyra, kai dėl tam tikrų gamtos sąlygų, kataklizmų asimiliavosi ir transformavosi ne visi biologiniai produktai. Tokiais atvejais susidarė biologinių produktų perteklius, kurie buvo užkonservuoti ir nusėdę žemės plutoje, po vandens storyme, nuosėdose ir atsidūrė amžinojo įšalo zonoje. Taigi susidarė anglies, naftos, dujų, kalkakmenio telkiniai. Reikia pažymėti, kad jie nešiukšlina biosferą. Saulės energija, susikaupusi fotosintezės procese, telkiasi organiniuose mineraluose. Dabar, degindamas organinį iškastinį kurą, žmogus šią energiją išskiria.

Kad biosfera toliau egzistuotų, kad jos judėjimas (vystymasis) nesustotų, Žemėje turi nuolat vykti biologiškai svarbių medžiagų ciklas. Šis biologiškai svarbių medžiagų perėjimas nuo jungties prie jungties gali būti atliktas tik su tam tikromis energijos sąnaudomis, kurių šaltinis yra Saulė.

Saulės energija Žemėje užtikrina du materijos ciklus:

- geologinė (abiotinė), arba didelė, cirkuliacija;

- biologinė (biotinė), arba maža, cirkuliacija.

geologinis ciklas ryškiausiai pasireiškia vandens cikle ir atmosferos cirkuliacija.

Kasmet iš Saulės į Žemę patenka maždaug 21 10 20 kJ spinduliuotės energijos. Maždaug pusė jo išleidžiama vandeniui išgarinti. Tai ir sukuria didįjį ciklą.

Vandens ciklas biosferoje pagrįstas tuo, kad visišką jo išgaravimą nuo Žemės paviršiaus kompensuoja krituliai. Tuo pačiu metu iš vandenyno išgaruoja daugiau vandens, nei grįžta su krituliais. Sausumoje, atvirkščiai, iškrenta daugiau kritulių nei išgaruoja vanduo. Jo perteklius nuteka į upes ir ežerus, o iš ten – vėl į vandenyną.

Geologinio vandens ciklo metu mineraliniai junginiai planetiniu mastu perkeliami iš vienos vietos į kitą, taip pat keičiasi ir vandens agregacijos būsena (skystas, kietas – sniegas, ledas; dujinis – garai). Vanduo intensyviausiai cirkuliuoja garų būsenoje.

Atsiradus gyvajai medžiagai, pagrįstai atmosferos cirkuliacija, vandeniui, joje ištirpusiems mineraliniams junginiams, t.y. remiantis abiotiniu, geologiniu ciklu, organinių medžiagų ciklas arba mažas, atsirado, biologinis ciklas.

Vystantis gyvajai medžiagai, iš geologinio ciklo nuolat išgaunama vis daugiau elementų ir patenka į naują, biologinį ciklą.

Priešingai nei paprastas mineralinių elementų perkėlimas-judėjimas dideliame (geologiniame) cikle, mažame (biologiniame) cikle, svarbiausi momentai yra organinių junginių sintezė ir naikinimas. Šie du procesai yra tam tikru santykiu, kuris yra gyvenimo pagrindas ir yra vienas iš pagrindinių jo savybių.

Priešingai nei geologinis ciklas, biologinis ciklas turi mažesnę energiją. Kaip žinoma, tik 0,1-0,2% Saulės energijos, patenkančios į Žemę, išleidžiama organinėms medžiagoms sukurti (iki 50% geologiniam ciklui). Nepaisant to, biologiniame cikle dalyvaujanti energija išleidžiama didžiuliam darbui, kad būtų sukurta pirminė gamyba Žemėje.

Atsiradus gyvajai medžiagai Žemėje, cheminiai elementai nuolat cirkuliuoja biosferoje, slenka iš išorinė aplinkaį organizmus ir atgal į aplinką.

Tokia cheminių elementų cirkuliacija daugiau ar mažiau uždarais takais, vykstanti naudojant saulės energiją per gyvus organizmus, vadinama biogeocheminė cirkuliacija (ciklas).

Pagrindiniai biogeocheminiai ciklai yra deguonies, anglies, azoto, fosforo, sieros, vandens ir biogeninių elementų ciklai.

Anglies ciklas.

Sausumoje anglies ciklas prasideda, kai augalai fotosintezės būdu fiksuoja anglies dioksidą. Be to, angliavandeniai susidaro iš anglies dioksido ir vandens bei išsiskiria deguonis. Tuo pačiu metu augalams kvėpuojant anglis iš dalies išsiskiria kaip anglies dioksido dalis. Augaluose fiksuotą anglį tam tikru mastu sunaudoja gyvūnai. Kvėpuodami gyvūnai taip pat išskiria anglies dioksidą. Pasenusius gyvūnus ir augalus skaido mikroorganizmai, dėl to negyvų organinių medžiagų anglis oksiduojasi iki anglies dioksido ir vėl patenka į atmosferą.

Panašus anglies ciklas vyksta vandenyne.

Azoto ciklas.

Azoto ciklas, kaip ir kiti biogeocheminiai ciklai, apima visas biosferos sritis. Azoto ciklas yra susijęs su jo pavertimu nitratais dėl azotą fiksuojančių ir nitrifikuojančių bakterijų veiklos. Nitratus augalai pasisavina iš dirvožemio ar vandens. Augalus valgo gyvūnai. Galų gale reduktoriai vėl paverčia azotą į dujinę formą ir grąžina jį į atmosferą.

Šiuolaikinėmis sąlygomis į azoto ciklą įsikišo žmogus, kuris, augindamas azotą fiksuojančius ankštinius augalus didžiuliuose plotuose, dirbtinai suriša natūralų azotą. Manoma, kad žemės ūkis ir pramonė aprūpina beveik 60 % daugiau fiksuoto azoto nei natūralios sausumos ekosistemos.

Panašus azoto ciklas stebimas ir vandens aplinkoje.

Fosforo ciklas.

Skirtingai nuo anglies ir azoto, fosforo junginiai randami uolienose, kurios erozuoja ir išskiria fosfatus. Dauguma jų patenka į jūras ir vandenynus, o iš dalies vėl gali būti grąžinti į sausumą per jūrines maisto grandines, kurios baigiasi žuvimi mintančiais paukščiais. Dalis fosfatų patenka į dirvą ir pasisavina augalų šaknys. Augalų fosforo pasisavinimas priklauso nuo dirvožemio tirpalo rūgštingumo: didėjant rūgštingumui, vandenyje praktiškai netirpūs fosfatai virsta labai tirpia fosforo rūgštimi. Tada augalus valgo gyvūnai.

Pagrindinės biogeocheminių ciklų grandys yra įvairūs organizmai, kurių formų įvairovė lemia ciklų intensyvumą ir beveik visų žemės plutos elementų įsitraukimą į juos.

Apskritai kiekviena bet kurio cheminio elemento cirkuliacija yra dalis bendros grandiozinės medžiagų cirkuliacijos Žemėje, t.y. jie glaudžiai susiję.