Агуу геологийн мөчлөг. Газрын тос, байгалийн хийн томоохон нэвтэрхий толь бичиг

Бодисын том (геологийн) ба жижиг (биогохимийн) эргэлтүүд

Манай гариг ​​дээрх бүх бодисууд эргэлтэнд оршдог. Нарны энерги нь дэлхий дээрх бодисын хоёр эргэлтийг үүсгэдэг.

Том (геологийн эсвэл абиотик);

Жижиг (биотик, биоген эсвэл биологийн).

Бодисын эргэлт ба сансрын энергийн урсгал нь биосферийн тогтвортой байдлыг бий болгодог. Абиотик хүчин зүйлийн (амьгүй байгаль) үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг хатуу бодис ба усны эргэлтийг геологийн агуу эргэлт гэж нэрлэдэг. Геологийн том мөчлөгөөр (сая сая жил урсдаг) чулуулаг сүйрч, өгөршиж, бодисууд уусч, Дэлхийн далайд ордог; геотектоникийн өөрчлөлт, тивүүдийн живэх, далайн ёроолын өсөлт. Мөсөн гол дахь усны эргэлтийн хугацаа 8000 жил, гол мөрөнд 11 хоног байна. Энэ бол амьд организмыг шим тэжээлээр хангадаг том эргэлт бөгөөд тэдгээрийн оршин тогтнох нөхцөлийг ихээхэн тодорхойлдог.

Биосфер дахь том геологийн мөчлөг нь хүчилтөрөгчийн нүүрстөрөгчийн геологийн гэсэн хоёр чухал цэгээр тодорхойлогддог.

• a) бүхэлд нь явуулсан геологийн хөгжилДэлхий;
• б) орчин үеийн гаригийн үйл явц бөгөөд үүнд тэргүүлэх байр суурь эзэлдэг Цаашдын хөгжилбиосфер.

Хүний хөгжлийн өнөөгийн үе шатанд их хэмжээний эргэлтийн үр дүнд бохирдуулагч бодисууд нь хүхэр, азотын исэл, тоос шороо, цацраг идэвхт хольцыг хол зайд тээвэрлэдэг. Хойд хагас бөмбөрцгийн сэрүүн өргөргийн нутаг дэвсгэрүүд хамгийн их бохирдолд орсон.

Бодисын жижиг, биоген эсвэл биологийн эргэлт нь амьд организмын оролцоотойгоор хатуу, шингэн, хийн үе шатанд явагддаг. Биологийн мөчлөг нь геологийн мөчлөгөөс ялгаатай нь бага эрчим хүч шаарддаг. Жижиг мөчлөг нь том мөчлөгийн нэг хэсэг бөгөөд биогеоценозын түвшинд (экосистемийн хүрээнд) тохиолддог бөгөөд хөрсний шим тэжээл, ус, нүүрстөрөгч нь ургамлын эдэд хуримтлагдаж, бие махбодийг бий болгоход зарцуулагддаг. Органик бодисын задралын бүтээгдэхүүн нь ашигт малтмалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задардаг. Жижиг мөчлөг нь хаалттай биш бөгөөд энэ нь гаднаас бодис, энергийн экосистемд орж, тэдгээрийн зарим нь биосферийн мөчлөгт ялгарахтай холбоотой юм.

Олон тооны химийн элементүүд болон тэдгээрийн нэгдлүүд нь том, жижиг мөчлөгт оролцдог боловч тэдгээрийн хамгийн чухал нь хүний ​​эдийн засгийн үйл ажиллагаатай холбоотой биосферийн хөгжлийн өнөөгийн үе шатыг тодорхойлдог элементүүд юм. Үүнд нүүрстөрөгч, хүхэр, азотын эргэлт (тэдгээрийн исэлүүд нь агаар мандлын гол бохирдуулагч), фосфор (фосфатууд нь эх газрын усны гол бохирдуулагч юм). Бараг бүх бохирдуулагч нь хортой нөлөө үзүүлдэг бөгөөд тэдгээрийг ксенобиотик гэж ангилдаг. Одоогийн байдлаар ксенобиотик - хортой элементүүд - мөнгөн ус (хоолны бохирдуулагч) ба хар тугалга (бензиний бүрэлдэхүүн хэсэг) нь маш чухал ач холбогдолтой юм. Түүнчлэн хүний ​​гаралтай олон бодис (ДДТ, пестицид, радионуклид гэх мэт) их хэмжээний эргэлтээс жижиг эргэлтэнд орж, биота болон хүний ​​эрүүл мэндэд хор хөнөөл учруулдаг.

Биологийн мөчлөгийн мөн чанар нь хоёр эсрэг тэсрэг боловч харилцан уялдаатай үйл явцын урсгал юм - органик бодисыг бий болгох, түүнийг амьд бодисоор устгах.

Том мөчлөгөөс ялгаатай нь жижиг мөчлөг нь өөр өөр хугацаатай байдаг: улирлын, жилийн, олон наст, иргэний жижиг мөчлөгүүд ялгагдана. Нарны энергийг ашиглан органик бус орчноос химийн бодисыг ургамал, амьтдаар дамжуулан органик бус орчинд эргүүлэн оруулах химийн урвалбиогеохимийн мөчлөг гэж нэрлэдэг.

Манай гаригийн одоо ба ирээдүй нь шим мандлын үйл ажиллагаанд амьд организмын оролцооноос хамаарна. Бодис, амьд бодис эсвэл биомассын эргэлтэнд биогеохимийн функцийг гүйцэтгэдэг: хий, концентраци, исэлдэлтийн болон биохимийн.

Биологийн мөчлөг нь амьд организмын оролцоотойгоор явагддаг бөгөөд хүнсний трофик гинжин хэлхээгээр дамжуулан органик бодисыг органик бусаас нөхөн үржих, энэ органикийг органик бус болгон задлахаас бүрдэнэ. Биологийн мөчлөгт үүсэх, устгах үйл явцын эрчим нь дулаан, чийгийн хэмжээнээс хамаарна. Жишээлбэл, туйлын бүс нутагт органик бодисын задралын хурд бага байгаа нь дулааны хомсдолоос хамаардаг.

Биологийн мөчлөгийн эрчмийн чухал үзүүлэлт бол химийн элементүүдийн эргэлтийн хурд юм. Хүч нь ойн хогны массын хог хаягдлын харьцаатай тэнцүү индексээр тодорхойлогддог. Индекс өндөр байх тусам мөчлөгийн эрч хүч буурна.

Шилмүүст ойд индекс - 10 - 17; өргөн навчит 3 - 4; саванна 0.2-оос ихгүй; чийглэг халуун орны ой 0.1-ээс ихгүй, i.e. энд биологийн мөчлөг хамгийн эрчимтэй явагддаг.

Элементүүдийн (азот, фосфор, хүхэр) бичил биетээр дамжин өнгөрөх урсгал нь ургамал, амьтдын урсгалаас илүү өндөр дараалал юм. Биологийн мөчлөг нь бүрэн буцаагдах боломжгүй, биогеохимийн мөчлөгтэй нягт холбоотой. Химийн элементүүд нь биологийн мөчлөгийн янз бүрийн замаар шим мандалд эргэлддэг.

• - амьд бодисоор шингэж, эрчим хүчээр цэнэглэгдсэн;
• - амьд бодисыг орхиж, энергийг гадаад орчинд гаргах.

Эдгээр мөчлөг нь хоёр төрлийн байна: хийн бодисын эргэлт; тунамал мөчлөг (дэлхийн царцдас дахь нөөц).

Цикл нь өөрөө хоёр хэсгээс бүрдэнэ.

• - нөөцийн сан (энэ нь амьд организмтай холбоогүй бодисын нэг хэсэг);
• - хөдөлгөөнт (солилцооны) сан (организм ба тэдгээрийн ойр орчмын хооронд шууд солилцохтой холбоотой бодисын бага хэсэг).

Циклүүдийг дараахь байдлаар хуваана.

• - дэлхийн царцдас дахь нөөцийн сан бүхий хийн төрлийн циклүүд (нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, азотын циклүүд) - өөрийгөө хурдан зохицуулах чадвартай;
• - дэлхийн царцдас дахь нөөц сан бүхий тунамал циклүүд (фосфор, кальци, төмрийн эргэлт гэх мэт) - илүү идэвхгүй, бодисын дийлэнх хэсэг нь амьд организмд "хүртээмжгүй" хэлбэрээр байдаг.

Циклүүдийг мөн дараахь байдлаар хувааж болно.

• - хаалттай (хийн бодисын эргэлт, жишээлбэл, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, азот - далай тэнгисийн агаар мандал, гидросфер дахь нөөц, тиймээс хомсдолыг хурдан нөхдөг);
• - нээлттэй (дэлхийн царцдас дахь нөөцийн санг бий болгох, жишээлбэл, фосфор - иймээс алдагдлыг нөхөх чадвар муу, өөрөөр хэлбэл алдагдал үүсдэг).

Дэлхий дээрх биологийн мөчлөгийн оршин тогтнох энергийн үндэс ба тэдгээрийн анхны холбоос нь фотосинтезийн үйл явц юм. Цусны эргэлтийн шинэ мөчлөг бүр нь өмнөх үеийн яг давталт биш юм. Жишээлбэл, биосферийн хувьслын явцад зарим үйл явц эргэлт буцалтгүй байсан бөгөөд үүний үр дүнд биоген хур тунадас үүсч, хуримтлагдаж, агаар мандалд хүчилтөрөгчийн хэмжээ нэмэгдэж, олон тооны изотопуудын тоон харьцаа өөрчлөгдсөн. элементүүд гэх мэт.

Бодисын эргэлтийг ихэвчлэн биогеохимийн мөчлөг гэж нэрлэдэг. Бодисын үндсэн биогеохимийн (биосферийн) эргэлтүүд: усны эргэлт, хүчилтөрөгчийн эргэлт, азотын эргэлт (азотыг тогтоогч бактерийн оролцоо), нүүрстөрөгчийн эргэлт (аэробик бактерийн оролцоо; жилд 130 орчим тонн нүүрстөрөгчийг геологийн орчинд хаядаг. мөчлөг), фосфорын мөчлөг (хөрсний бактерийн оролцоо; жил бүр 14 сая тонн фосфорыг далайгаас угаадаг), хүхрийн эргэлт, металлын катионуудын мөчлөг.

Усны эргэлт

Усны эргэлт нь дээр дурдсанчлан амьдрал байхгүй үед ч гүйцэтгэж болох хаалттай мөчлөг боловч амьд организм үүнийг өөрчилдөг.

Цикл нь нийт ууршилтыг хур тунадасаар нөхдөг зарчим дээр суурилдаг. Манай гаригийн хувьд ууршилт, хур тунадас нь бие биенээ тэнцвэржүүлдэг. Үүний зэрэгцээ, далайгаас илүү их ус ууршиж, хур тунадас дагалдаж буцаж ирдэг. Хуурай дээр, эсрэгээр, илүү их хур тунадас унадаг боловч илүүдэл нь нуур, гол мөрөн рүү урсдаг бөгөөд тэндээс дахин далай руу урсдаг. Тив, далай тэнгисийн чийгийн тэнцвэрт байдлыг голын урсац хангадаг.

Ийнхүү дэлхийн ус судлалын мөчлөг нь хур тунадас, ууршилт, чийгшил, транспираци гэсэн дөрвөн үндсэн урсгалтай байдаг.

Ус бол биосферийн хамгийн түгээмэл бодис бөгөөд олон организмын амьдрах орчин төдийгүй бүрэлдэхүүн хэсэгбүх амьд биетийн бие. Биосферт тохиолддог бүх амьдралын үйл явцад ус асар их ач холбогдолтой хэдий ч амьд бодис нь дэлхийн усны томоохон эргэлтэнд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэггүй. Энэ мөчлөгийн хөдөлгөгч хүч нь нарны энерги бөгөөд энэ нь усны сав газрын гадаргуугаас эсвэл газрын гадаргуугаас усыг ууршуулахад зарцуулагддаг. Ууршсан чийг нь салхинд хийссэн үүл хэлбэрээр агаар мандалд өтгөрдөг; Үүл сэрүүсэх тусам хур тунадас орно.

Чөлөөт усны нийт хэмжээ (шингэн давстай устай далай, тэнгисийн эзлэх хувь) 86-98% -ийг эзэлдэг. Үлдсэн ус (цэвэр ус) нь туйлын таг, мөсөн голуудад хадгалагдаж, усны сав газар, түүний гүний усыг бүрдүүлдэг. Ургамлаар хучигдсан газрын гадаргуу дээр унасан хур тунадас нь навчны гадаргууд хэсэгчлэн хадгалагдаж, улмаар агаар мандалд ууршдаг. Хөрсөнд хүрч буй чийг нь гадаргын урсацтай нэгдэх эсвэл хөрсөнд шингэж болно. Хөрсөнд бүрэн шингэсэн (энэ нь хөрсний төрөл, чулуулаг, ургамлын бүрхэвчийн онцлогоос хамаарна) илүүдэл тунадас нь гүний усны гүн рүү нэвчиж болно. Хур тунадасны хэмжээ усны багтаамжаас хэтэрсэн тохиолдолд дээд давхаргуудхөрс, гадаргын урсац эхэлдэг бөгөөд хурд нь хөрсний байдал, налуугийн эгц байдал, хур тунадасны үргэлжлэх хугацаа, ургамлын шинж чанараас хамаардаг (ургамал нь хөрсийг усны элэгдлээс хамгаалж чаддаг). Хөрсөнд хуримтлагдсан ус нь түүний гадаргуугаас уурших эсвэл ургамлын үндэст шингэсний дараа навчаар дамжин агаар мандалд шилжиж (уурших) боломжтой.

Усны транспирацийн урсгал (хөрс - ургамлын үндэс - навч - агаар мандал) нь манай гариг ​​дээрх томоохон эргэлтэнд байгаа амьд бодисоор дамжин өнгөрөх усны гол зам юм.

Нүүрстөрөгчийн эргэлт

Дэлхий дээрх олон төрлийн органик бодис, биохимийн процесс, амьдралын хэлбэрүүд нь нүүрстөрөгчийн шинж чанар, шинж чанараас хамаардаг. Ихэнх амьд организмын нүүрстөрөгчийн агууламж нь хуурай биомассын 45 орчим хувийг эзэлдэг. Дэлхий дээрх бүх амьд бодисууд органик бодис ба дэлхийн бүх нүүрстөрөгчийн эргэлтэнд оролцдог бөгөөд энэ нь тасралтгүй үүсч, мутацид, үхэж, задардаг бөгөөд энэ дарааллаар нүүрстөрөгч нь нэг органик бодисоос нөгөөг бий болгоход шилждэг. Зоогийн газрын салбар. Үүнээс гадна бүх амьд биетүүд амьсгалж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулдаг.

Газар дээрх нүүрстөрөгчийн эргэлт. Нүүрстөрөгчийн эргэлтийг хуурай газрын ургамал, далайн фитопланктоноор фотосинтезээр хангадаг. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээх замаар (органик бус нүүрстөрөгчийг тогтоосноор) ургамал нарны гэрлийн энергийг органик нэгдэл болгон хувиргаж, өөрсдийн биомассыг бий болгодог. Шөнийн цагаар ургамал бүх амьд биетүүдийн нэгэн адил амьсгалж, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулдаг.

Үхсэн ургамал, амьтдын цогцос, ялгадас нь олон тооны гетеротроф организмд (амьтан, сапрофит ургамал, мөөгөнцөр, бичил биетэн) хоол хүнс болдог. Эдгээр бүх организмууд ихэвчлэн хөрсөнд амьдардаг бөгөөд амьдралын явцад органик нүүрстөрөгчийг багтаасан өөрсдийн биомассыг бий болгодог. Тэд мөн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ялгаруулж, "хөрсний амьсгал" үүсгэдэг. Ихэнхдээ үхсэн органик бодисууд бүрэн задардаггүй бөгөөд ялзмаг (ялзмаг) нь хөрсөнд хуримтлагддаг бөгөөд энэ нь хөрсний үржил шимт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Органик бодисын эрдэсжилт, чийгшлийн зэрэг нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг: чийгшил, температур, хөрсний физик шинж чанар, органик үлдэгдлийн найрлага гэх мэт. Бактери ба мөөгөнцрийн нөлөөн дор ялзмаг нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл, эрдэс бодисын нэгдлүүд болж задардаг.

Далай дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт. Далай дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт хуурай газрынхаас ялгаатай. Далайд трофикийн өндөр түвшний организмын сул холбоос, тиймээс нүүрстөрөгчийн эргэлтийн бүх холбоосууд байдаг. Далайн трофик холбоосоор нүүрстөрөгчийн дамжин өнгөрөх хугацаа богино, ялгарах нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хэмжээ бага байна.

Далай нь агаар мандалд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн агууламжийн гол зохицуулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Далай болон агаар мандлын хооронд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн эрчимтэй солилцоо явагддаг. Далайн ус нь уусгах чадвар, буферийн багтаамж ихтэй байдаг. Нүүрстөрөгчийн хүчил ба түүний давс (карбонат) -аас бүрдэх систем нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн нэг төрлийн агуулах бөгөөд CO-ийн тархалтаар агаар мандалд холбогддог. уснаас агаар мандалд болон эсрэгээр.

Фитопланктон фотосинтез нь өдрийн цагаар далайд эрчимтэй явагддаг бол чөлөөт нүүрстөрөгчийн давхар ислийг эрчимтэй хэрэглэдэг бол карбонатууд нь түүний үүсэх нэмэлт эх үүсвэр болдог. Шөнийн цагаар амьтан, ургамлын амьсгалын улмаас чөлөөт хүчлийн агууламж нэмэгдэхийн хэрээр түүний нэлээд хэсэг нь дахин карбонатын найрлагад ордог. Үргэлжилж буй процессууд дараах чиглэлд явагддаг: амьд бодис уу? CO?? H?CO?? Sa(NSO?)?? CaCO?.

Байгальд хүчилтөрөгчийн дутагдал, хүрээлэн буй орчны өндөр хүчиллэг байдал, булшлах өвөрмөц нөхцөл гэх мэт тодорхой хэмжээний органик бодисууд эрдэсжилтэд ордоггүй. Нүүрстөрөгчийн нэг хэсэг нь органик бус (шохойн чулуу, шохой, шүрэн) болон органик (занар, газрын тос, нүүрс) орд хэлбэрээр биологийн мөчлөгийг орхидог.

Хүний үйл ажиллагаа манай гараг дээрх нүүрстөрөгчийн эргэлтэд томоохон өөрчлөлт хийж байна. Ландшафт, ургамлын төрөл, биоценоз, тэдгээрийн хүнсний хэлхээ өөрчлөгдөж, газрын гадаргын өргөн уудам талбайг усжуулах, усжуулах, хөрсний үржил шим сайжирч (эсвэл муудаж), бордоо, пестицид хэрэглэх гэх мэт. Хамгийн аюултай нь түлшний шаталтын үр дүнд агаар мандалд нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгарах явдал юм. Энэ нь нүүрстөрөгчийн эргэлтийн хурдыг нэмэгдүүлж, эргэлтийг богиносгодог.

Хүчилтөрөгчийн мөчлөг

Хүчилтөрөгч нь дэлхий дээр амьдрал оршин тогтнох урьдчилсан нөхцөл юм. Энэ нь бараг бүх биологийн нэгдлүүдэд багтдаг, органик бодисын исэлдэлтийн биохимийн урвалд оролцож, биосфер дахь организмын бүх амин чухал үйл явцыг эрчим хүчээр хангадаг. Хүчилтөрөгч нь агаар мандал, хөрс, ус дахь амьтан, ургамал, бичил биетний амьсгалыг хангаж, чулуулаг, хөрс, шавар, уст давхаргад тохиолддог химийн исэлдэлтийн урвалд оролцдог.

Хүчилтөрөгчийн мөчлөгийн үндсэн салбарууд:

• - фотосинтезийн явцад чөлөөт хүчилтөрөгч үүсэх, амьд организм (ургамал, амьтан, агаар мандал дахь бичил биетэн, хөрс, ус) амьсгалах үед шингээх;
• - озоны дэлгэц үүсэх;
• - исэлдэлтийн бүсчлэлийг бий болгох;
• - галт уулын дэлбэрэлтийн үед нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн исэлдэлт, сульфатын тунамал чулуулгийн хуримтлал, хүний ​​үйл ажиллагааны хүчилтөрөгчийн хэрэглээ гэх мэт; Молекулын хүчилтөрөгч хаа сайгүй фотосинтезд оролцдог.

азотын эргэлт

Азот нь бүх амьд организмын биологийн чухал органик бодисын нэг хэсэг юм: уураг, нуклейн хүчил, липопротейн, фермент, хлорофилл гэх мэт. Агаар дахь азотын агууламж (79%) хэдий ч амьд организмын хувьд энэ нь дутагдалтай байдаг.

Биосфер дахь азот нь хийн хэлбэрээр (N2) организмд хүрдэггүй - энэ нь химийн хувьд бага идэвхжилтэй тул дээд ургамал (мөн ихэнх доод ургамал) болон амьтны ертөнцөд шууд ашиглах боломжгүй юм. Ургамал хөрсөөс азотыг аммонийн ион эсвэл нитратын ион хэлбэрээр шингээдэг, i.e. тогтмол азот гэж нэрлэгддэг.

Агаар мандлын, үйлдвэрлэлийн болон биологийн азотын бэхлэлт байдаг.

Агаар мандлын тогтоц нь сансрын туяагаар ионжуулж, аадар борооны үед хүчтэй цахилгаан гүйдлийн үед үүсдэг бол азот, аммиакийн исэлүүд нь агаарын молекулын азотоос үүсдэг бөгөөд энэ нь атмосферийн хур тунадасны улмаас аммони, нитрит, нит, нит болон хувирдаг. хөрс, усны сав газарт орох.

Үйлдвэрлэлийн бэхэлгээ нь хүний ​​үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг. Агаар мандлыг азотын нэгдлүүдийг үйлдвэрлэдэг ургамлууд азотын нэгдлээр бохирдуулдаг. Дулааны цахилгаан станц, үйлдвэр, сансрын хөлөг, дуунаас хурдан нисэх онгоцноос ялгарах халуун ялгаруулалт нь агаар дахь азотыг исэлдүүлдэг. Азотын исэл нь хур тунадасны хамт агаарын усны ууртай харилцан үйлчилж, газарт буцаж, ион хэлбэрээр хөрсөнд ордог.

Биологийн бэхлэлт нь азотын эргэлтэнд гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүнийг хөрсний бактери гүйцэтгэдэг.

• - азотыг тогтоогч бактери (мөн хөх-ногоон замаг);
• - дээд ургамал (зангилааны бактери) -тай симбиозоор амьдардаг бичил биетүүд;
• - аммонжих;
• - азотжуулах;
• - денитрификаци.

Хөрсөнд чөлөөтэй амьдардаг азотыг тогтоогч аэробик (хүчилтөрөгчийн дэргэд байдаг) бактери (Azotobacter) нь амьсгалах явцад хөрсний органик бодисын исэлдэлтээс гаргаж авсан энергийн улмаас агаар мандлын молекулын азотыг тогтоож, эцэст нь устөрөгчтэй холбодог. үүнийг амин бүлэг (- NH2) хэлбэрээр бие махбод дахь амин хүчлүүдийн найрлагад оруулах. Молекул азот нь хөрсөн дэх зарим агааргүй (хүчилтөрөгчгүй нөхцөлд амьдардаг) бактерийг (Clostridium) бэхлэх чадвартай. Эдгээр болон бусад бичил биетүүд устаж үгүй ​​болж хөрсийг органик азотоор баяжуулдаг.

Цагаан будааны талбайн хөрсөнд онцгой ач холбогдолтой хөх-ногоон замаг нь молекулын азотыг биологийн аргаар бэхлэх чадвартай.

Агаар мандлын азотын биологийн хамгийн үр дүнтэй бэхлэлт нь буурцагт ургамлын зангилаанд (зангилааны бактери) симбиозоор амьдардаг бактериудад тохиолддог.

Эдгээр бактери (Rizobium) нь эзэн ургамлын энергийг ашиглан азотыг тогтоон барихын зэрэгцээ эзний хуурай газрын эрхтнүүдийг боломжтой азотын нэгдлээр хангадаг.

Хөрсөнөөс азотын нэгдлүүдийг нитрат ба аммонийн хэлбэрээр шингээж авснаар ургамал нь өөрийн биед шаардлагатай азот агуулсан нэгдлүүдийг бий болгодог (ургамлын эс дэх нитратын азотыг урьдчилан сэргээдэг). Үйлдвэрлэгч үйлдвэрүүд бүхэлдээ азотын бодисоор хангадаг амьтны ертөнцмөн хүн төрөлхтөн. Үхсэн ургамлыг трофик гинжин хэлхээний дагуу биоредукторууд ашигладаг.

Аммонжуулагч бичил биетүүд нь азот (амин хүчил, мочевин) агуулсан органик бодисыг аммиак үүсэх замаар задалдаг. Хөрсөн дэх органик азотын нэг хэсэг нь эрдэсжүүлээгүй, харин ялзмагт бодис, битум, тунамал чулуулгийн бүрэлдэхүүн хэсэг болж хувирдаг.

Аммиак (аммиакийн ион хэлбэрээр) ургамлын үндэс системд нэвтэрч, нитрификацийн процесст ашиглаж болно.

Нитратжуулагч бичил биетүүд нь химийн синтетик бодисууд бөгөөд аммиакийн исэлдэлтийн энергийг нитрат, нитритээс нитрат болгон хувиргаж, амьдралын бүхий л үйл явцыг хангадаг. Энэхүү энергийн ачаар нитрификаторууд нүүрстөрөгчийн давхар ислийг сэргээж, биеийнхээ органик бодисыг бий болгодог. Нитржих явцад аммиакийн исэлдэлт дараах урвалын дагуу явагдана.

NH? + 3O? ? 2HNO? + 2H?O + 600 кЖ (148 ккал).

HNO? +Ө? ? 2HNO? + 198 кЖ (48 ккал).

Нитратжуулалтын явцад үүссэн нитратууд нь биологийн мөчлөгт дахин орж, хөрснөөс ургамлын үндэсээр шингэдэг эсвэл усны урсацтай хамт усны сав газар - фитопланктон, фитобентос руу орсны дараагаар шингэдэг.

Агаар мандлын азотыг бэхжүүлж, нитритжүүлдэг организмын хамт шим мандалд нитрат эсвэл нитритийг молекул азот болгон бууруулж чаддаг бичил биетүүд байдаг. Ус эсвэл хөрсөн дэх чөлөөт хүчилтөрөгчийн дутагдалтай денитрификатор гэж нэрлэгддэг ийм бичил биетүүд органик бодисыг исэлдүүлэхийн тулд нитратуудын хүчилтөрөгчийг ашигладаг.

C?H??O?(глюкоз) + 24KNO? ? 24KHCO? + 6CO? + 12N? + 18H?O + энерги

Нэгэн зэрэг ялгарсан энерги нь денитрифийн бичил биетний бүх амин чухал үйл ажиллагааны үндэс болдог.

Тиймээс амьд бодисууд нь мөчлөгийн бүх холбоосуудад онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг.

Одоогийн байдлаар хүний ​​гараар агаар мандлын азотыг үйлдвэрлэлийн аргаар тогтоох нь хөрсний азотын тэнцвэрт байдал, улмаар биосфер дахь азотын бүх мөчлөгт улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Фосфорын мөчлөг

Фосфорын эргэлт илүү хялбар байдаг. Азотын нөөц нь агаар байдаг бол фосфорын нөөц нь чулуулаг бөгөөд тэдгээрээс элэгдлийн үед ялгардаг.

Нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, устөрөгч, азот нь агаар мандалд илүү хялбар бөгөөд хурдан шилжинэ, учир нь тэдгээр нь хийн хэлбэрээр байдаг тул биологийн эргэлтэнд хийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг. Амьд бодис оршин тогтноход шаардлагатай хүхэрээс бусад бүх элементүүдийн хувьд биологийн мөчлөгт хийн нэгдлүүд үүсэх нь өвөрмөц бус юм. Эдгээр элементүүд нь усанд ууссан ион ба молекулын хэлбэрээр голчлон шилждэг.

Ортофосфорын хүчлийн ион хэлбэрээр ургамалд шингэсэн фосфор нь бүх амьд организмын амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь ADP, ATP, ДНХ, РНХ болон бусад нэгдлүүдийн нэг хэсэг юм.

Биосфер дахь фосфорын эргэлт нээлттэй байна. Хуурай газрын биогеоценозын үед фосфор нь хүнсний гинжин хэлхээгээр хөрснөөс ургамалд шингэсний дараа дахин фосфат хэлбэрээр хөрсөнд ордог. Фосфорын гол хэмжээ нь ургамлын үндэс системд дахин шингэдэг. Фосфорыг борооны усаар хөрснөөс усны сав руу урсгаснаар хэсэгчлэн угааж болно.

Байгалийн биогеоценозуудад ихэвчлэн фосфор дутагдалтай байдаг ба шүлтлэг, исэлдсэн орчинд ихэвчлэн уусдаггүй нэгдлүүд хэлбэрээр байдаг.

Их хэмжээний фосфат нь литосферийн чулуулаг агуулдаг. Тэдгээрийн зарим нь аажмаар хөрсөнд нэвтэрч, заримыг нь фосфатын бордоо үйлдвэрлэх зорилгоор хүн боловсруулж, ихэнхийг нь уусгаж, гидросферт угаадаг. Тэнд тэдгээрийг фитопланктон болон холбогдох организмууд хүнсний нарийн төвөгтэй гинжин хэлхээний янз бүрийн трофик түвшинд ашигладаг.

Дэлхийн далайд ургамал, амьтны үлдэгдэл их гүнд хуримтлагдсанаас болж биологийн мөчлөгөөс фосфатын алдагдал үүсдэг. Фосфор нь устай хамт литосферээс гидросфер руу голчлон шилждэг тул биологийн хувьд (далайн шувууд загас идэх, далайн ёроолын замаг, загасны гурилыг бордоо болгон ашиглах гэх мэт) литосфер руу шилжинэ.

Ургамлын эрдэс тэжээлийн бүх элементүүдээс фосфорыг дутагдалтай гэж үзэж болно.

Хүхрийн мөчлөг

Амьд организмын хувьд хүхэр нь хүхэр агуулсан амин хүчлүүдийн (цистин, цистеин, метионин гэх мэт) нэг хэсэг учраас маш чухал юм. Уургийн найрлагад агуулагдах хүхэр агуулсан амин хүчлүүд нь уургийн молекулуудын шаардлагатай гурван хэмжээст бүтцийг хадгалж байдаг.

Хүхэр нь хөрсөөс ургамалд зөвхөн исэлдсэн хэлбэрээр, ион хэлбэрээр шингэдэг. Ургамлын хувьд хүхэр багасч, амин хүчлүүдийн нэг хэсэг нь сульфгидрил (-SH) ба дисульфид (-S-S-) бүлэгт багтдаг.

Амьтад зөвхөн органик бодисын нэг хэсэг болох бууруулсан хүхрийг шингээдэг. Ургамал, амьтны организм үхсэний дараа хүхэр хөрсөнд буцаж орж, олон тооны бичил биетний үйл ажиллагааны үр дүнд хувирч өөрчлөгддөг.

Аэробик нөхцөлд зарим бичил биетүүд органик хүхрийг сульфат болгон исэлдүүлдэг. Ургамлын үндэст шингэсэн сульфатын ионууд биологийн мөчлөгт дахин ордог. Зарим сульфатыг усны нүүдэлд оруулж, хөрсөөс зайлуулж болно. Гумин бодисоор баялаг хөрсөнд их хэмжээний хүхэр нь органик нэгдлүүдэд агуулагддаг бөгөөд энэ нь түүнийг уусгахаас сэргийлдэг.

Агааргүй нөхцөлд хүхрийн органик нэгдлүүдийн задрал нь устөрөгчийн сульфид үүсгэдэг. Хэрэв сульфат ба органик бодисууд хүчилтөрөгчгүй орчинд байвал сульфат бууруулдаг бактерийн идэвхжил идэвхждэг. Тэд органик бодисыг исэлдүүлэхийн тулд сульфатын хүчилтөрөгчийг ашигладаг бөгөөд ингэснээр тэдний оршин тогтноход шаардлагатай энергийг олж авдаг.

Сульфат бууруулагч бактери нь гүний ус, лаг шавар, далайн усны зогсонги байдалд элбэг байдаг. Устөрөгчийн сульфид нь ихэнх амьд организмын хор тул усаар дүүрсэн хөрс, нуур, бэлчир зэрэгт хуримтлагддаг. амин чухал үйл явцыг мэдэгдэхүйц бууруулж, бүр бүрэн зогсооно. Ийм үзэгдэл Хар тэнгисийн гадаргуугаас 200 м-ээс доош гүнд ажиглагдаж байна.

Тиймээс таатай орчин бүрдүүлэхийн тулд хүхэрт устөрөгчийг сульфатын ион болгон исэлдүүлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь устөрөгчийн сульфидын хортой нөлөөг устгаж, хүхэр нь ургамалд хүртээмжтэй хэлбэр болох сульфатын давс хэлбэрээр хувирна. Байгальд энэ үүргийг хүхрийн бактери (өнгөгүй, ногоон, нил ягаан) ба тион бактерийн тусгай бүлэг гүйцэтгэдэг.

Өнгөгүй хүхрийн бактери нь химосинтетик шинж чанартай байдаг: тэд хүхэрт устөрөгчийг хүчилтөрөгчөөр хүхэр болгон исэлдэж, улмаар сульфат болгон исэлдүүлэх замаар олж авсан энергийг ашигладаг.

Өнгөт хүхрийн бактери нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг багасгахын тулд устөрөгчийн сульфидыг устөрөгчийн донор болгон ашигладаг фотосинтезийн организм юм.

Ногоон хүхрийн бактерид үүссэн элементийн хүхэр нь эсээс ялгарч, нил ягаан бактерид эс дотор хуримтлагддаг.

Энэ үйл явцын ерөнхий хариу үйлдэл нь фото багасгах явдал юм.

CO?+ 2H?S гэрэл? (CH?O) + H?O +2S.

Тионы бактери нь хүхэр болон түүний төрөл бүрийн бууруулсан нэгдлүүдийг чөлөөт хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлэн сульфат болгож, биологийн мөчлөгийн үндсэн урсгал руу буцаадаг.

Хүхэр хувирдаг биологийн мөчлөгийн үйл явцад амьд организм, ялангуяа бичил биетүүд асар их үүрэг гүйцэтгэдэг.

Манай гараг дээрх хүхрийн гол нөөц бол Дэлхийн далай юм, учир нь сульфатын ионууд хөрснөөс байнга орж ирдэг. Далайн хүхрийн нэг хэсэг нь устөрөгчийн сульфидын схемийн дагуу агаар мандалд буцаж ирдэг - хүхрийн давхар исэл болгон исэлдүүлдэг - хүхрийн хүчил ба сульфатыг борооны усанд уусгадаг - хур тунадастай хүхрийг дэлхийн хөрсний бүрхэвч рүү буцааж өгдөг.

Органик бус катионуудын мөчлөг

Амьд организмыг бүрдүүлдэг үндсэн элементүүдээс (нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, устөрөгч, фосфор, хүхэр) гадна бусад олон макро болон микроэлементүүд - органик бус катионууд нь амин чухал юм. Усны сав газарт ургамал шаардлагатай металлын катионуудыг хүрээлэн буй орчноос шууд авдаг. Газар дээр органик бус катионуудын гол эх үүсвэр нь эх чулуулгийг устгах явцад хүлээн авсан хөрс юм. Ургамлын үндэс системд шингэсэн катионууд нь навч болон бусад эрхтэн рүү шилждэг; тэдгээрийн зарим нь (магни, төмөр, зэс болон бусад хэд хэдэн) нь биологийн чухал молекулуудын (хлорофилл, фермент) нэг хэсэг юм; бусад нь чөлөөт хэлбэрээр үлдэж, эсийн протоплазмын шаардлагатай коллоид шинж чанарыг хадгалахад оролцож, бусад янз бүрийн үүргийг гүйцэтгэдэг.

Амьд организм үхэх үед органик бодисын эрдэсжилтийн явцад органик бус катионууд хөрсөнд буцаж ирдэг. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хөрснөөс алдагдах нь металлын катионуудыг борооны усаар уусгах, зайлуулах, газар тариалангийн ургамал тариалах, мод бэлтгэх, малын тэжээлд зориулж өвс хадах гэх мэт хүний ​​гараар органик бодисыг зайлуулах, зайлуулах зэрэг үр дүнд үүсдэг.

Ашигт малтмалын бордоог зохистой ашиглах, хөрсний нөхөн сэргээлт, органик бордоо хэрэглэх, газар тариалангийн зөв технологи нь биосферийн биоценоз дахь органик бус катионуудын тэнцвэрийг сэргээж, хадгалахад тусална.

Антропоген дугуй: ксенобиотикийн эргэлт (мөнгөн ус, хар тугалга, хром)

Хүн төрөлхтөн бол байгалийн нэг хэсэг бөгөөд зөвхөн түүнтэй байнгын харьцаж байж л оршин тогтнох боломжтой.

Биосферт үүсэх бодис, энергийн байгалийн ба антропоген эргэлтийн хооронд ижил төстэй ба зөрчилдөөн байдаг.

Амьдралын байгалийн (биогеохимийн) мөчлөг нь дараахь шинж чанартай байдаг.

• - нарны энергийг амьдралын эх үүсвэр болгон ашиглах, термодинамик хуулиуд дээр үндэслэн түүний бүх илрэл;
• - энэ нь хог хаягдалгүйгээр хийгддэг, өөрөөр хэлбэл. түүний амин чухал үйл ажиллагааны бүх бүтээгдэхүүн эрдэсжиж, бодисын эргэлтийн дараагийн мөчлөгт дахин орно. Үүний зэрэгцээ зарцуулсан, үнэ цэнээ алдсан дулааны энергийг биосферийн гаднаас зайлуулдаг. Бодисын биогеохимийн мөчлөгийн үед хог хаягдал үүсдэг, i.e. нүүрс, газрын тос, хий болон бусад хэлбэрээр нөөц ашигт малтмалын нөөц. Хог хаягдалгүй байгалийн мөчлөгөөс ялгаатай нь хүний ​​үйл ажиллагааны мөчлөг нь хог хаягдлын хэмжээ жил бүр нэмэгдсээр байна.

Байгальд ашиггүй, хор хөнөөлтэй зүйл гэж байдаггүй, тэр ч байтугай галт уулын дэлбэрэлт нь ашигтай байдаг, учир нь шаардлагатай элементүүд (жишээлбэл, азот) нь галт уулын хийтэй агаарт ордог.

Биосфер дахь биогеохимийн эргэлтийг дэлхийн хэмжээнд хаадаг хууль байдаг бөгөөд энэ нь түүний хөгжлийн бүх үе шатанд хүчинтэй байдаг, мөн биогеохимийн эргэлтийг залгамжлалын явцад нэмэгдүүлэх дүрэм байдаг.

Хүн биогеохимийн мөчлөгт асар их үүрэг гүйцэтгэдэг ч эсрэгээрээ. Хүн одоо байгаа бодисын эргэлтийг зөрчиж, энэ нь түүний геологийн хүчийг илтгэдэг - биосфертэй холбоотой сүйтгэгч юм. Антропоген үйл ажиллагааны үр дүнд биогеохимийн мөчлөгийн тусгаарлах зэрэг буурдаг.

Антропогенийн мөчлөг нь манай гаригийн ногоон ургамлуудын авсан нарны гэрлийн эрчим хүчээр хязгаарлагдахгүй. Хүн төрөлхтөн түлш, усан болон атомын цахилгаан станцын эрчим хүчийг ашигладаг.

Өнөөгийн үе шатанд антропоген үйл ажиллагаа нь биосферийг сүйтгэх асар их хүч болж байна гэж маргаж болно.

Биосфер нь онцгой шинж чанартай байдаг - бохирдуулагчид ихээхэн эсэргүүцэлтэй байдаг. Энэхүү тогтвортой байдал нь янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн байгалийн чадвар дээр суурилдаг байгалийн орчинөөрийгөө цэвэршүүлэх, өөрийгөө эдгээх. Гэхдээ хязгааргүй биш. Боломжит дэлхийн хямрал нь биосферийн төлөв байдлын талаархи мэдээллийг олж авахын тулд биосферийн математик загварыг бүхэлд нь ("Гайа" систем) бий болгох хэрэгцээг бий болгосон.

Ксенобиотик гэдэг нь антропоген үйл ажиллагааны (пестицид, гэр ахуйн химийн бодис болон бусад бохирдуулагч) үр дүнд бий болсон, биотик үйл явцыг тасалдуулах чадвартай, амьд организмд харь гаригийн бодис юм. өвчин эсвэл үхэл. Ийм бохирдуулагч нь биологийн задралд ордоггүй, харин трофик гинжин хэлхээнд хуримтлагддаг.

Мөнгөн ус бол маш ховор элемент юм. Энэ нь дэлхийн царцдас дээр тархсан бөгөөд зөвхөн циннабар зэрэг цөөн тооны эрдэс бодисуудад төвлөрсөн хэлбэрээр агуулагддаг. Мөнгөн ус нь биосфер дахь бодисын эргэлтэнд оролцож, хийн болон усан уусмалд шилжинэ.

Энэ нь ууршилтын үед, кинабараас ялгарах үед, галт уулын хий, дулааны булгийн хийтэй хамт гидросферээс агаар мандалд ордог. Агаар мандалд байгаа хийн мөнгөн усны нэг хэсэг нь хатуу үе шатанд орж, агаараас зайлуулдаг. Унасан мөнгөн ус хөрс, ялангуяа шавар, ус, чулуулагт шингэдэг. Шатамхай ашигт малтмал - газрын тос, нүүрс - мөнгөн ус нь 1 мг / кг хүртэл байдаг. Далайн усны массад ойролцоогоор 1.6 тэрбум тонн, ёроолын хурдас 500 тэрбум тонн, планктон 2 сая тонн орчим байдаг. Жил бүр 40 орчим мянган тонн голын ус хуурай газраас урсдаг бөгөөд энэ нь ууршилтын үед агаар мандалд орохоос (400 мянган тонн) 10 дахин бага юм. Жилд 100 орчим мянган тонн газрын гадаргуу дээр унадаг.

Мөнгөн ус нь хүрээлэн буй орчны байгалийн бүрэлдэхүүн хэсэг байснаас хүний ​​​​эрүүл мэндэд хамгийн аюултай хүний ​​​​биеийн ялгарлын нэг болж хувирав. Энэ нь металлурги, хими, цахилгаан, электроник, целлюлоз, цаас, эмийн үйлдвэрүүдэд өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд тэсрэх бодис, лак, будаг үйлдвэрлэх, түүнчлэн анагаах ухаанд ашиглагддаг. Мөнгөн усны уурхай, мөнгөн ус үйлдвэрлэх үйлдвэр, дулааны цахилгаан станц (ДЦС, уурын зуух) зэрэг үйлдвэрлэлийн бохир ус, агаар мандлын ялгарал нь нүүрс, газрын тос, нефтийн бүтээгдэхүүнээр дамждаг энэхүү хорт бүрэлдэхүүн хэсэг бүхий биосферийг бохирдуулах гол эх үүсвэр юм. Түүнчлэн мөнгөн ус нь хөдөө аж ахуйд үрийг эмчлэх, үр тариаг хортон шавьжнаас хамгаалахад ашигладаг мөнгөн усны органик пестицидийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хүний биед хоол хүнсээр (өндөг, даршилсан үр тариа, амьтан, шувууны мах, сүү, загас) ордог.

Усны болон голын ёроолын хурдас дахь мөнгөн ус

Байгалийн усны биед орж буй мөнгөн усны 80 орчим хувь нь ууссан хэлбэрээр байдаг нь эцсийн дүндээ усны урсгалын хамт хол зайд тархахад хувь нэмэр оруулдаг нь тогтоогдсон. Цэвэр элемент нь хоргүй юм.

Мөнгөн ус нь ёроолын лаг усанд харьцангуй хор хөнөөлгүй концентрацитай байдаг. Органик бус мөнгөн усны нэгдлүүд нь тортог, тунадас, нуур, голын ёроолын лаг шавар, биеийг бүрхсэн салстад амьдардаг нянгийн нөлөөгөөр метил мөнгөн ус CH?Hg, этил мөнгөн усны C?H?Hg зэрэг хорт органик мөнгөн усны нэгдлүүд болж хувирдаг. загас, мөн загасны ходоодны салст. Эдгээр нэгдлүүд нь амархан уусдаг, хөдөлгөөнт, маш хортой байдаг. Мөнгөн усны түрэмгий үйл ажиллагааны химийн үндэс нь түүний хүхэртэй, ялангуяа уураг дахь хүхэрт устөрөгчийн бүлэгтэй холбоотой байдаг. Эдгээр молекулууд нь хромосом болон тархины эсүүдтэй холбогддог. Загас, нялцгай биетүүд нь тэдгээрийг идсэн хүний ​​хувьд аюултай түвшинд хуримтлагдаж, Минамата өвчин үүсгэдэг.

Металл мөнгөн ус ба түүний органик бус нэгдлүүд нь элэг, бөөр, гэдэсний замд голчлон үйлчилдэг боловч хэвийн нөхцөлд биеэс харьцангуй хурдан ялгардаг бөгөөд хүний ​​биед аюултай хэмжээгээр хуримтлагдах цаг байдаггүй. Метил мөнгөн ус болон бусад алкил мөнгөн усны нэгдлүүд нь илүү аюултай, учир нь хуримтлал үүсдэг - хорт бодис нь биеэс ялгарахаасаа илүү хурдан биед орж, төв мэдрэлийн системд нөлөөлдөг.

Доод хурдас нь усны экосистемийн чухал шинж чанар юм. Хүнд металл, радионуклид, өндөр хортой органик бодисыг хуримтлуулж, ёроолын хурдас нь нэг талаас усны орчныг өөрөө цэвэршүүлэхэд хувь нэмрээ оруулж, нөгөө талаас усны биетийг хоёрдогч бохирдуулах байнгын эх үүсвэр болдог. Доод хурдас нь бохирдлын урт хугацааны хэв маягийг (ялангуяа удаан урсдаг усны биетүүдэд) тусгасан шинжилгээний ирээдүйтэй объект юм. Мөн ёроолын хурдас дахь органик бус мөнгөн усны хуримтлал ялангуяа голын аманд ажиглагдаж байна. Хурдас (лаг, хур тунадас) шингээх чадвар дуусах үед хурцадмал байдал үүсч болно. Шингээх чадварт хүрсэн үед хүнд металлууд, . мөнгөн ус усанд орох болно.

Далайн агааргүй нөхцөлд үхсэн замгийн хурдас дахь мөнгөн ус нь устөрөгчийг холбож, дэгдэмхий нэгдэлд шилждэг нь мэдэгдэж байна.

Бичил биетний оролцоотойгоор металл мөнгөн усыг хоёр үе шаттайгаар метилжүүлж болно.

CH?Hg+ ? (CH?)?Hg

Метил мөнгөн ус нь зөвхөн органик бус мөнгөн усны метилжилтийн үед л хүрээлэн буй орчинд илэрдэг.

Мөнгөн усны биологийн хагас задралын хугацаа урт, хүний ​​биеийн ихэнх эд эсэд 70-80 хоног байдаг.

Илд загас, туна зэрэг том загаснууд хүнсний сүлжээний эхэн үед мөнгөн усаар бохирддог нь мэдэгдэж байна. Үүний зэрэгцээ, мөнгөн ус нь загаснаас илүү их хэмжээгээр хясаанд хуримтлагддаг (хуримтлагддаг) гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.

Мөнгөн ус нь хүний ​​биед амьсгалах, хоол хүнс, арьсаар дамжин дараах схемийн дагуу ордог.

Нэгдүгээрт, мөнгөн усны өөрчлөлт байдаг. Энэ элемент нь байгалийн жамаар хэд хэдэн хэлбэрээр тохиолддог.

Термометрт ашигладаг металл мөнгөн ус, түүний органик бус давс (жишээлбэл, хлорид) нь биеэс харьцангуй хурдан ялгардаг.

Илүү хортой нь мөнгөн усны алкил нэгдлүүд, ялангуяа метил ба этилийн мөнгөн ус юм. Эдгээр нэгдлүүд нь биеэс маш удаан ялгардаг - өдөрт нийт дүнгийн ердөө 1% орчим байдаг. Байгалийн усанд орж буй мөнгөн усны ихэнх хэсэг нь органик бус нэгдлүүд хэлбэрээр байдаг ч загасанд илүү хортой метил мөнгөн ус хэлбэрээр төгсдөг. Нуур, голын ёроолын лаг шавар, загасны биеийг бүрхсэн салст, мөн загасны ходоодны салст дахь бактери нь мөнгөн усны органик бус нэгдлүүдийг метил мөнгөн ус болгон хувиргах чадвартай.

Хоёрдугаарт, сонгомол хуримтлал буюу биологийн хуримтлал (концентраци) нь загас, хясаа дахь мөнгөн усны агууламжийг булангийн уснаас хэд дахин өндөр түвшинд хүргэдэг. Гол мөрөнд амьдардаг загас, нялцгай биетүүд метил мөнгөн усыг хоол хүнсэндээ хэрэглэдэг хүмүүст аюултай концентрацид хуримтлуулдаг.

Дэлхийн загас агнуурын% нь 0.5 мг/кг-аас ихгүй мөнгөн ус, 95% нь 0.3 мг/кг-аас доош мөнгөн ус агуулдаг. Загасан дахь бараг бүх мөнгөн ус нь метил мөнгөн ус хэлбэртэй байдаг.

Хүнсний бүтээгдэхүүн дэх мөнгөн усны нэгдлүүдийн хүний ​​хувьд янз бүрийн хоруу чанарыг харгалзан үзэхэд органик бус (нийт) болон органик холбоотой мөнгөн усыг тодорхойлох шаардлагатай. Бид зөвхөн мөнгөн усны нийт агууламжийг тодорхойлдог. Анагаах ухаан, биологийн шаардлагын дагуу цэнгэг усны махчин загасанд мөнгөн усны агууламж 0.6 мг/кг, далайн загасанд 0.4 мг/кг, цэнгэг усны махчин бус загасанд ердөө 0.3 мг/кг, туна загасанд 0.7 мг хүртэл байхыг зөвшөөрдөг. /кг кг. Бүтээгдэхүүнд хүүхдийн хоолмөнгөн усны агууламж лаазалсан маханд 0.02 мг/кг, лаазалсан загасанд 0.15 мг/кг, бусад хэсэгт 0.01 мг/кг-аас ихгүй байна.

Хар тугалга нь байгаль орчны бараг бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд байдаг. Энэ нь дэлхийн царцдасын 0.0016% -ийг агуулдаг. Агаар мандал дахь хар тугалгын байгалийн түвшин 0.0005 мг/м3 байна. Үүний дийлэнх нь тоос шороо, 40 орчим хувь нь агаар мандлын хур тунадас унадаг. Ургамал хөрс, ус, агаар мандлаас хар тугалга авдаг бол амьтан ургамал, уснаас хар тугалга авдаг. Металл хүний ​​биед хоол хүнс, ус, тоос шороотой хамт ордог.

Биосфер дахь хар тугалгын бохирдлын гол эх үүсвэрүүд бензин хөдөлгүүрүүд, яндангийн хий нь триэтил хар тугалга агуулсан, нүүрс шатаадаг дулааны цахилгаан станц, уул уурхай, металлургийн болон химийн үйлдвэрүүд. Бордоо болгон ашигладаг бохир устай хамт их хэмжээний хар тугалга хөрсөнд ордог. Чернобылийн атомын цахилгаан станцын шатаж буй реакторыг унтраахын тулд хар тугалга нь агаарын цөөрөмд орж, өргөн уудам нутагт тархсан байв. Хар тугалгатай хүрээлэн буй орчны бохирдол нэмэгдэхийн хэрээр яс, үс, элгэнд хуримтлагдах нь нэмэгддэг.

Chromium. Хамгийн аюултай нь хүчиллэг, шүлтлэг хөрс, цэнгэг болон далайн усанд дайчлагдсан хортой хром (6+) юм. IN далайн усхром нь 10 - 20% нь Cr (3+) хэлбэрээр, 25 - 40% - Cr (6+), 45 - 65% - органик хэлбэрээр илэрхийлэгддэг. 5 - 7 рН-ийн мужид Cr (3+), рН > 7 - Cr (6+) давамгайлдаг. Cr (6+) болон органик хромын нэгдлүүд нь далайн усанд төмрийн гидроксидтэй хамт тунадас үүсгэдэггүй нь мэдэгдэж байна.

Бодисын байгалийн эргэлт бараг хаалттай байдаг. Байгалийн экосистемд бодис, энерги бага зарцуулагддаг бөгөөд зарим организмын хог хаягдал нь бусдын оршин тогтнох чухал нөхцөл болдог. Бодисын антропоген мөчлөг нь байгалийн нөөцийн асар их хэрэглээ, хүрээлэн буй орчныг бохирдуулдаг их хэмжээний хог хаягдал дагалддаг. Хамгийн дэвшилтэт цэвэрлэх байгууламжийг бий болгох нь ч асуудлыг шийдэж чадахгүй байгаа тул хүний ​​үйл ажиллагааны мөчлөгийг аль болох хаалттай болгох боломжтой хог хаягдал багатай, хаягдалгүй технологийг хөгжүүлэх шаардлагатай байна. Онолын хувьд хоггүй технологи бий болгох боломжтой ч хаягдал багатай технологи нь бодитой.

Байгалийн үзэгдэлд дасан зохицох

Дасан зохицох гэдэг нь хувьслын явцад организмын (хамгийн энгийнээс дээд хүртэл) бий болгосон хүрээлэн буй орчинд янз бүрийн дасан зохицох явдал юм. Дасан зохицох чадвар нь амьд хүмүүсийн оршин тогтнох боломжийг олгодог гол шинж чанаруудын нэг юм.

Дасан зохицох үйл явцыг хөгжүүлэх гол хүчин зүйлүүд нь: удамшил, хувьсах чадвар, байгалийн (болон зохиомол) сонголт юм.

Хэрэв бие нь бусад гадны нөхцөл байдалд орвол хүлцэл өөрчлөгдөж болно. Ийм нөхцөлд орсноор хэсэг хугацааны дараа тэр үүнд дасаж, дасан зохицож эхэлдэг (лат. дасан зохицох - дасан зохицох). Үүний үр дагавар нь физиологийн оновчтой байдлын заалтыг өөрчлөх явдал юм.

Организмын тодорхой хязгаарт оршин тогтноход дасан зохицох шинж чанар хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлэкологийн уян хатан чанар гэж нэрлэдэг.

Тухайн организм оршин тогтнох экологийн хүчин зүйлийн хүрээ хэдий чинээ өргөн байх тусам түүний экологийн уян хатан чанар нэмэгддэг. Хуванцар байдлын түвшингээс хамааран хоёр төрлийн организмыг ялгадаг: стенобионт (стеноекс) ба эурибионт (euryeks). Тиймээс, стенобионтууд нь экологийн хувьд хуванцар биш (жишээлбэл, шорвог загас зөвхөн давстай усанд амьдардаг, мөгөө загас нь зөвхөн цэвэр усанд амьдардаг), өөрөөр хэлбэл. богино тэсвэртэй, мөн eurybionts нь экологийн хуванцар, i.e. илүү тэсвэртэй (жишээлбэл, гурван нугастай мод нь цэнгэг болон давстай усанд амьдардаг).

Организм нь хүрээлэн буй орчны олон хүчин зүйлд нэгэн зэрэг нийцэх ёстой тул дасан зохицох нь олон талт байдаг.

Организмыг хүрээлэн буй орчны нөхцөлд дасан зохицох гурван үндсэн арга байдаг: идэвхтэй; идэвхгүй; сөрөг нөлөөллөөс зайлсхийх.

Дасан зохицох идэвхтэй зам нь эсэргүүцлийг бэхжүүлэх, хүчин зүйл нь оновчтой байдлаас хазайсан ч биеийн бүх чухал үйл ажиллагааг гүйцэтгэх боломжийг олгодог зохицуулалтын үйл явцыг хөгжүүлэх явдал юм. Жишээлбэл, халуун цуст амьтад биеийн тогтмол температурыг хадгалдаг - энэ нь түүнд тохиолддог биохимийн процессуудад оновчтой байдаг.

Дасан зохицох идэвхгүй зам нь организмын амин чухал үйл ажиллагааг хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлийн өөрчлөлтөд захирагдах явдал юм. Жишээлбэл, хүрээлэн буй орчны таагүй нөхцөлд олон организм анабиозын төлөвт ордог ( далд амьдрал), бие махбод дахь бодисын солилцоо бараг зогсдог (өвлийн нойрмог байдал, шавьжны тэнэг байдал, ичээ, хөрсөн дэх спорыг спор, үр хэлбэрээр хадгалах).

Сөрөг нөлөөллөөс зайлсхийх - дасан зохицох чадварыг хөгжүүлэх, организмын зан үйл (дасан зохицох) нь сөрөг нөхцөл байдлаас зайлсхийхэд тусалдаг. Энэ тохиолдолд дасан зохицох нь: морфологийн (биеийн бүтэц өөрчлөгддөг: кактусын навчны өөрчлөлт), физиологийн (тэмээ нь өөх тосны нөөцийн исэлдэлтээс болж өөрийгөө чийгээр хангадаг), этологийн (зан үйлийн өөрчлөлт: улирлын чанартай) байж болно. шувуудын нүүдэл, өвлийн улиралд өвөлждөг).

Амьд организм нь үечилсэн хүчин зүйлүүдэд сайн дасан зохицдог. Үе үе бус хүчин зүйл нь өвчин үүсгэдэг, тэр ч байтугай организмын үхэлд хүргэдэг (жишээлбэл, эм, пестицид). Гэсэн хэдий ч удаан хугацаагаар өртөхөд тэдгээрт дасан зохицох нь бас тохиолдож болно.

Организмууд өдөр тутмын, улирлын, түрлэгийн хэмнэл, нарны идэвхжилийн хэмнэл, сарны үе шат болон бусад хатуу үечилсэн үзэгдэлд дасан зохицдог. Тиймээс улирлын дасан зохицох нь байгалийн улирлын шинж чанар, өвлийн нойргүйдэл гэж ялгагдана.

Байгаль дахь улирлын шинж чанар. Организмын дасан зохицоход ургамал, амьтдын тэргүүлэх үнэ цэнэ нь жилийн температурын өөрчлөлт юм. Амьдралын таатай үе нь манай орны хувьд дунджаар зургаан сар (хавар, зун) үргэлжилдэг. Тогтвортой хяруу ирэхээс өмнө байгальд өвлийн нойрмоглох үе эхэлдэг.

Өвлийн нойрмог байдал. Өвлийн нойр нь зөвхөн хөгжлийн зогсолт биш юм бага температур, гэхдээ нарийн төвөгтэй физиологийн дасан зохицох, үүнээс гадна зөвхөн хөгжлийн тодорхой үе шатанд тохиолддог. Тухайлбал, хумхаа шумуул, хамхуулын эрвээхэй насанд хүрсэн шавьжны үе шатанд, байцааны эрвээхэй хүүхэлдэйн үедээ, цыган эрвээхэй өндөгний үе шатанд өвөлждөг.

Биоритмууд. Хувьслын явцад төрөл зүйл бүр эрчимтэй өсөлт, хөгжил, нөхөн үржихүй, өвөлжилт, өвөлжилтийн бэлтгэлийн жилийн онцлог шинж чанартай байдаг. Энэ үзэгдлийг биологийн хэмнэл гэж нэрлэдэг. Амьдралын мөчлөгийн үе бүр нь тухайн улиралтай давхцах нь тухайн зүйлийн оршин тогтноход маш чухал юм.

Ихэнх ургамал, амьтдын улирлын мөчлөгийг зохицуулах гол хүчин зүйл бол өдрийн уртын өөрчлөлт юм.

Биоритмууд нь:

экзоген (гадаад) хэмнэл (байгаль орчны үе үе өөрчлөгдөхөд хариу үйлдэл үзүүлэх (өдөр, шөнийн өөрчлөлт, улирал, нарны идэвхжил) үүсдэг) ​​эндоген (дотоод хэмнэл) нь бие махбодоос өөрөө үүсдэг.

Хариуд нь эндогенийг дараахь байдлаар хуваадаг.

Физиологийн хэмнэл (зүрхний цохилт, амьсгал, дотоод шүүрлийн булчирхай, ДНХ, РНХ, уургийн нийлэгжилт, фермент, эсийн хуваагдал гэх мэт)

Экологийн хэмнэл (өдөр тутмын, жилийн, түрлэг, сарны гэх мэт)

ДНХ, РНХ, уургийн нийлэгжилт, эсийн хуваагдал, зүрхний цохилт, амьсгал гэх мэт үйл явц нь хэмнэлтэй байдаг. Гадны нөлөөлөл нь эдгээр хэмнэлийн үе шатыг өөрчилж, далайцыг нь өөрчилдөг.

Физиологийн хэмнэл нь биеийн төлөв байдлаас хамааран өөр өөр байдаг бол хүрээлэн буй орчны хэмнэл нь илүү тогтвортой бөгөөд гадаад хэмнэлтэй нийцдэг. Эндоген хэмнэлийн тусламжтайгаар бие нь цаг тухайд нь жолоодож, хүрээлэн буй орчны өөрчлөлтөд урьдчилан бэлдэж чаддаг - энэ бол биеийн биологийн цаг юм. Олон амьд организмууд нь циркад ба цирканийн хэмнэлээр тодорхойлогддог.

Циркадиан хэмнэл (циркадиан) - 20-28 цагийн хугацаатай биологийн үйл явц, үзэгдлийн давтагдах эрч хүч, мөн чанар. Циркадиан хэмнэл нь өдрийн цагаар амьтан, ургамлын үйл ажиллагаатай холбоотой бөгөөд дүрмээр бол температур, гэрлийн эрчмээс хамаардаг. Жишээлбэл, сарьсан багваахай үдшийн цагаар нисч, өдрийн цагаар амардаг, олон тооны планктон организмууд шөнийн цагаар усны гадаргуу дээр үлдэж, өдөр нь гүн рүү буудаг.

Улирлын чанартай биологийн хэмнэл нь гэрлийн нөлөөлөлтэй холбоотой байдаг - фото үе. Организмын өдрийн уртад үзүүлэх хариу үйлдлийг фотопериодизм гэж нэрлэдэг. Фотопериодизм нь олон төрлийн организмын улирлын үзэгдлийг зохицуулдаг нийтлэг чухал дасан зохицох явдал юм. Ургамал, амьтдын фотопериодизмыг судлах нь организмын гэрэлд үзүүлэх хариу үйлдэл нь өдрийн цагаар тодорхой хугацааны гэрэл ба харанхуй үеийг ээлжлэн солиход үндэслэдэг болохыг харуулсан. Организмын (нэг эсээс хүн рүү) өдөр, шөнийн уртад үзүүлэх хариу үйлдэл нь цаг хугацааг хэмжих чадвартай болохыг харуулж байна, i.e. ямар нэгэн биологийн цагтай. Биологийн цаг нь улирлын мөчлөгөөс гадна бусад олон биологийн үзэгдлүүдийг хянадаг бөгөөд бүхэл бүтэн организмын үйл ажиллагаа, эсийн түвшинд, ялангуяа эсийн хуваагдлын түвшинд тохиолддог үйл явцын өдрийн зөв хэмнэлийг тодорхойлдог.

Вирус, бичил биетнээс эхлээд дээд ургамал, амьтан хүртэлх бүх амьд биетийн нийтлэг шинж чанар нь генетикийн материалд гэнэтийн, байгалийн болон зохиомлоор үүссэн, удамшлын өөрчлөлт, организмын тодорхой шинж тэмдгүүдийн өөрчлөлтөд хүргэдэг мутаци өгөх чадвар юм. Мутацийн хэлбэлзэл нь хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдалд тохирохгүй бөгөөд дүрмээр бол одоо байгаа дасан зохицох чадварыг алдагдуулдаг.

Олон шавьж нь хөгжлийн тодорхой үе шатанд диапауз (хөгжлийн удаан зогсолт) руу ордог бөгөөд үүнийг тааламжгүй нөхцөлд амрах төлөвтэй андуурч болохгүй. Далайн олон амьтдын үржилд сарны хэмнэл нөлөөлдөг.

Циркан (жилийн ойролцоо) хэмнэл нь 10-13 сарын хугацаанд биологийн үйл явц, үзэгдлийн эрч хүч, шинж чанарын давтагдах өөрчлөлт юм.

Хүний бие, сэтгэл зүйн байдал ч хэмнэлтэй байдаг.

Ажил, амралтын хэмнэл алдагдах нь үр ашгийг бууруулж, хүний ​​эрүүл мэндэд сөргөөр нөлөөлдөг. Хүний нөхцөл байдал эрс тэс нөхцөлДасан зохицох, нөхөн сэргээх цаг бараг байдаггүй тул эдгээр нөхцөлд түүний бэлэн байдлын түвшингээс хамаарна.

Дэлхий дээрх бүх бодисууд эргэлтэнд ордог. Нарны энерги нь дэлхий дээрх бодисын хоёр эргэлтийг үүсгэдэг. том (геологи, биосферийн)Тэгээд жижиг (биологийн).

Биосфер дахь бодисын томоохон эргэлт нь хоёр чухал цэгээр тодорхойлогддог: энэ нь дэлхийн геологийн хөгжлийн туршид явагддаг бөгөөд биосферийн цаашдын хөгжилд тэргүүлэх үүрэг гүйцэтгэдэг орчин үеийн гаригийн үйл явц юм.

Геологийн мөчлөг нь чулуулаг үүсэх, устах, улмаар устгалын бүтээгдэхүүн болох эвдэрсэн материал, химийн элементүүдийн хөдөлгөөнтэй холбоотой юм. Эдгээр үйл явцад газар, усны гадаргуугийн дулааны шинж чанар нь чухал үүрэг гүйцэтгэсэн бөгөөд одоо ч тоглож байна: нарны гэрлийг шингээх, тусгах, дулаан дамжуулалт, дулааны багтаамж. Дэлхийн гадаргуугийн тогтворгүй гидротермаль горим нь гаригийн агаар мандлын эргэлтийн системтэй хамт дэлхийн хөгжлийн эхний үе шатанд эндоген процессын хамт тив, далай, орчин үеийн үүсэхтэй холбоотой байсан бодисын геологийн эргэлтийг тодорхойлсон. геосфер. Биосфер үүссэний дараа организмын амин чухал үйл ажиллагааны бүтээгдэхүүнүүд агуу мөчлөгт орсон. Геологийн мөчлөг нь амьд организмыг шим тэжээлээр хангадаг бөгөөд тэдгээрийн оршин тогтнох нөхцөлийг ихээхэн тодорхойлдог.

Химийн үндсэн элементүүдлитосфер: хүчилтөрөгч, цахиур, хөнгөн цагаан, төмөр, магни, натри, кали болон бусад - дээд мантийн гүн хэсгээс литосферийн гадаргуу руу дамждаг томоохон эргэлтэнд оролцдог. Талсжих явцад үүссэн магмын чулуулаг

Магма нь дэлхийн гүнээс литосферийн гадаргуу руу нэвтэрч, шим мандлын задрал, өгөршилд ордог. Цаг уурын бүтээгдэхүүн нь хөдөлгөөнт байдалд шилжиж, ус, салхины нөлөөгөөр нам дор газар руу зөөгдөж, гол мөрөн, далайд унаж, тунамал чулуулгийн зузаан давхарга үүсгэдэг бөгөөд энэ нь цаг хугацааны явцад өндөр температур, даралттай газарт гүн рүү унадаг. метаморфоз, өөрөөр хэлбэл "дахин хайлсан". Ингэж дахин хайлуулах явцад дэлхийн царцдасын дээд давхрагад нэвтэрч дахин бодисын эргэлтэнд орох шинэ хувирмал чулуулаг гарч ирдэг. (Зураг 32).

Цагаан будаа. 32. Геологийн (том) бодисын эргэлт

Хялбар хөдөлгөөнт бодисууд - гаригийн агаар мандал, гидросферийг бүрдүүлдэг хий, байгалийн ус нь хамгийн эрчимтэй, хурдан эргэлтэнд ордог. Литосферийн материал илүү удаан эргэлддэг. Ерөнхийдөө аливаа химийн элементийн эргэлт бүр нь дэлхий дээрх бодисын ерөнхий том эргэлтийн нэг хэсэг бөгөөд бүгд хоорондоо нягт холбоотой байдаг. Энэхүү эргэлтэнд байгаа шим мандлын амьд бодис нь шим мандалд тасралтгүй эргэлддэг химийн элементүүдийг дахин хуваарилах, гадаад орчноос организмд, дахин гадаад орчинд шилжих асар том ажлыг гүйцэтгэдэг.

Бодисын жижиг буюу биологийн эргэлт- Энэ

ургамал, амьтан, мөөгөнцөр, бичил биетэн, хөрсний хоорондох бодисын эргэлт. Биологийн мөчлөгийн мөн чанар нь хоёр эсрэг тэсрэг боловч харилцан уялдаатай үйл явцын урсгал юм - органик бодисыг бий болгох, тэдгээрийг устгах. Органик бодис үүсэх эхний үе шат нь ногоон ургамлын фотосинтез, өөрөөр хэлбэл нарны энергийг ашиглан нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, энгийн ашигт малтмалын нэгдлүүдээс амьд бодис үүсэхтэй холбоотой юм. Ургамал (үйлдвэрлэгчид) хүхэр, фосфор, кальци, кали, магни, манган, цахиур, хөнгөн цагаан, цайр, зэс болон бусад элементүүдийн молекулуудыг хөрсөөс уусмал хэлбэрээр гаргаж авдаг. Өвс тэжээлт амьтад (эхний эрэмбийн хэрэглэгчид) эдгээр элементүүдийн нэгдлүүдийг аль хэдийн ургамлын гаралтай хүнсний хэлбэрээр шингээдэг. Махчин амьтад (хоёр дахь эрэмбийн хэрэглэгчид) өвсөн тэжээлт амьтдаар хооллож, уураг, өөх тос, амин хүчил болон бусад бодисыг багтаасан илүү төвөгтэй найрлагатай хоол хүнс хэрэглэдэг. Үхсэн ургамал, амьтны үлдэгдлийн органик бодисыг бичил биетээр (задруулагч) устгах явцад энгийн эрдэс бодисууд хөрс, усны орчинд орж, ургамалд шингээж авах боломжтой болж, биологийн мөчлөгийн дараагийн шат эхэлдэг. (Зураг 33).

Жижиг (биологийн) эргэлт

Биосфер дахь амьд бодисын масс харьцангуй бага байдаг. Хэрэв дэлхийн гадаргуу дээгүүр тархсан бол ердөө 1.5 см-ийн давхарга үүснэ.Хүснэгт 4.1-д шим мандлын болон дэлхийн бусад геосферийн зарим тоон шинж чанарыг харьцуулан үзүүлэв. Дэлхий дээрх бусад бүрхүүлийн 10-6-аас бага массыг эзэлдэг шим мандал нь зүйрлэшгүй олон төрөл зүйлтэй бөгөөд найрлага нь сая дахин хурдан шинэчлэгддэг.

Хүснэгт 4.1

Биосферийг дэлхийн бусад геосфертэй харьцуулах

*Амьд бодисыг амьдын жинд үндэслэнэ

4.4.1. Биосферийн функцууд

Биосферийн биотагийн ачаар дэлхий дээрх химийн өөрчлөлтүүдийн зонхилох хэсгийг гүйцэтгэдэг. Тиймээс В.И. Вернадский амьд бодисын асар их хувиргах геологийн үүргийн тухай. Органик хувьслын явцад амьд организмууд өөрсдийн эрхтэн, эд, эс, цус, бүхэл бүтэн агаар мандал, дэлхийн далай тэнгисийн бүх эзэлхүүн, хөрсний ихэнх масс, асар их хэмжээний эрдэс бодисоор дамжуулан өөрсдөө дамжин өнгөрдөг. тэдгээрийн эрхтэн, эд, эс, цус, мянган удаа (өөр өөр мөчлөгийн хувьд 103-105 удаа). Тэд үүнийг орхигдуулаад зогсохгүй дэлхийн орчныг өөрсдийн хэрэгцээ шаардлагад нийцүүлэн өөрчилсөн.

Нарны энергийг химийн холболтын энерги болгон хувиргах чадварын ачаар ургамал болон бусад организмууд гаригийн хэмжээнд биогеохимийн хэд хэдэн үндсэн функцийг гүйцэтгэдэг.

хийн функц. Амьд биетүүд фотосинтез, амьсгалах үйл явцад хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг хүрээлэн буй орчинтой байнга солилцдог. Ургамал нь манай гаригийн геохимийн хувьсалд бууруулагч орчноос исэлдүүлэгч орчин болж хувирах, орчин үеийн агаар мандлын хийн найрлагыг бүрдүүлэхэд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэсэн. Ургамал нь орчин үеийн бүх амьд организмд хамгийн оновчтой байдаг O2 ба CO2-ийн концентрацийг хатуу хянадаг.

концентрацийн функц. Амьд организмууд их хэмжээний агаар, байгалийн уусмалыг биеэрээ дамжуулснаар биогенийн шилжилт хөдөлгөөн (химийн бодисын хөдөлгөөн), химийн элементүүд болон тэдгээрийн нэгдлүүдийн концентрацийг гүйцэтгэдэг. Энэ нь органик бодисын биосинтез, шүрэн арлууд үүсэх, хясаа, араг яс барих, тунамал шохойн чулууны давхарга үүсэх, зарим металлын хүдрийн ордууд, төмрийн манганы зангилааны хуримтлал, далайн ёроолд хуримтлагдах гэх мэтийг хэлнэ. Биологийн хувьслын эхний үе шатууд онд болсон усан орчин. Организмууд шингэрүүлсэн усан уусмалаас өөрт хэрэгтэй бодисыг гаргаж авч сурснаар бие дэх концентраци нь хэд дахин нэмэгддэг.

Амьд бодисын исэлдэлтийн үйл ажиллагаа нь элементүүдийн биогенийн шилжилт хөдөлгөөн, бодисын концентрацитай нягт холбоотой байдаг. Байгаль дахь олон бодис тогтвортой бөгөөд хэвийн нөхцөлд исэлдэлтэнд ордоггүй, тухайлбал молекул азот нь биогенийн хамгийн чухал элементүүдийн нэг юм. Гэхдээ амьд эсүүд ийм хүчтэй катализатор буюу ферментүүдтэй байдаг бөгөөд тэдгээр нь абиотик орчинд явагдахаас хэдэн сая дахин хурдан исэлдүүлэх урвалыг гүйцэтгэх чадвартай байдаг.

Биосферийн амьд бодисын мэдээллийн функц. Анхны анхдагч амьд оршнолууд гарч ирснээр манай гариг ​​дээр идэвхтэй (амьд) мэдээлэл гарч ирсэн бөгөөд энэ нь бүтцийн энгийн тусгал болох "үхсэн" мэдээллээс ялгаатай юм. Организмууд энергийн урсгалыг програмын үүрэг гүйцэтгэдэг идэвхтэй молекулын бүтэцтэй холбож мэдээлэл хүлээн авах боломжтой болсон. Молекулын мэдээллийг хүлээн авах, хадгалах, боловсруулах чадвар нь байгальд дэвшилтэт хувьслыг туулж, экологийн тогтолцоог бүрдүүлэгч хамгийн чухал хүчин зүйл болжээ. Биота генетикийн мэдээллийн нийт нөөцийг 1015 бит гэж тооцдог. Дэлхийн биотагийн бүх эс дэх бодисын солилцоо, энергитэй холбоотой молекулын мэдээллийн урсгалын нийт хүч 1036 бит / с хүрдэг (Горшков нар, 1996).

4.4.2. Биологийн мөчлөгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд.

Биологийн мөчлөг нь биосферийн бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд (өөрөөр хэлбэл хөрс, агаар, ус, амьтан, бичил биетний хооронд) явагддаг. Энэ нь амьд организмын зайлшгүй оролцоотойгоор үүсдэг.

Биосферт хүрч буй нарны цацраг нь жилд ойролцоогоор 2.5 * 1024 Ж энергийг дамжуулдаг. Үүний зөвхөн 0.3% нь фотосинтезийн явцад шууд органик бодисын химийн бондын энерги болж хувирдаг, өөрөөр хэлбэл. биологийн мөчлөгт оролцдог. Дэлхий дээр унасан нарны энергийн 0.1-0.2% нь цэвэр анхдагч үйлдвэрлэлд агуулагддаг. Цаашдын хувь тавиланЭнэ энерги нь хүнсний органик бодисыг трофик гинжин хэлхээний каскад дамжуулахтай холбоотой юм.

Биологийн мөчлөгийг нөхцөлт байдлаар харилцан хамааралтай бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хувааж болно: бодисын эргэлт ба энергийн эргэлт.

4.4.3. Эрчим хүчний эргэлт. Биосфер дахь энергийн өөрчлөлт

Экосистемийг эрчим хүч, бодис, мэдээллийг тасралтгүй солилцдог амьд организмын цуглуулга гэж тодорхойлж болно. Эрчим хүчийг ажил хийх чадвар гэж тодорхойлж болно. Эрчим хүчний шинж чанар, түүний дотор экосистем дэх энергийн хөдөлгөөнийг термодинамикийн хуулиар тодорхойлдог.

Термодинамикийн 1-р хууль буюу энерги хадгалагдах хуулинд энерги алга болдоггүй, шинээр бий болдоггүй, зөвхөн нэг хэлбэрээс нөгөөд шилждэг гэж заасан байдаг.

Термодинамикийн хоёр дахь хуульд энтропи зөвхөн хаалттай системд л өсөх боломжтой гэж заасан байдаг. Экосистем дэх энергийн тухайд дараахь томъёолол тохиромжтой: энерги нь төвлөрсөн хэлбэрээс сарнисан хэлбэрт шилжсэн, өөрөөр хэлбэл доройтсон тохиолдолд л эрчим хүчний хувиралтай холбоотой үйл явц аяндаа явагдана. Ашиглах боломжгүй болсон эрчим хүчний хэмжигдэхүүн буюу эрчим хүч доройтох үед үүсэх дарааллын өөрчлөлтийн хэмжүүр нь энтропи юм. Системийн дараалал өндөр байх тусам энтропи бага байна.

Өөрөөр хэлбэл, амьд бодис нь сансар огторгуйн энерги болох нарыг хүлээн авч, хуурай газрын үйл явцын (химийн, механик, дулаан, цахилгаан) энерги болгон хувиргадаг. Энэ энерги болон органик бус бодисыг биосфер дахь бодисын тасралтгүй эргэлтэнд оролцуулдаг. Биосфер дахь энергийн урсгал нь нэг чиглэлтэй байдаг - нарнаас ургамал (автотрофууд) дамжин амьтдад (гетеротрофууд). Байгаль орчны байнгын чухал үзүүлэлтүүд (гомеостаз) бүхий тогтвортой байдалд байгаа байгалийн хөндөгдөөгүй экосистемүүд нь хамгийн эмх цэгцтэй систем бөгөөд хамгийн бага энтропиээр тодорхойлогддог.

4.4.4. Байгаль дахь бодисын эргэлт

Амьд бодис үүсэх, задрах нь нэг процессын хоёр тал бөгөөд үүнийг химийн элементүүдийн биологийн мөчлөг гэж нэрлэдэг. Амьдрал бол организм ба хүрээлэн буй орчны хоорондох химийн элементүүдийн эргэлт юм.

Циклийн шалтгаан нь организмын биеийг бий болгодог элементүүдийн хязгаарлагдмал байдал юм. Организм бүр амьдрахад шаардлагатай бодисыг хүрээлэн буй орчноос гаргаж аваад ашиглаагүй буцааж өгдөг. Үүнд:

зарим организмууд хүрээлэн буй орчноос эрдэс бодисыг шууд хэрэглэдэг;

бусад нь эхлээд боловсруулж, тусгаарласан бүтээгдэхүүнийг хэрэглэдэг;

гурав дахь нь - хоёр дахь гэх мэт бодисууд байгаль орчинд анхны төлөвтөө буцаж ирэх хүртэл.

Биосферт бие биенийхээ хаягдал бүтээгдэхүүнийг ашиглаж чадах янз бүрийн организмууд зэрэгцэн орших хэрэгцээ нь тодорхой юм. Бид бараг хаягдалгүй биологийн үйлдвэрлэлийг харж байна.

Амьд организм дахь бодисын эргэлтийг дөрвөн процесс болгон бууруулж болно.

1. Фотосинтез. Фотосинтезийн үр дүнд ургамал нарны энергийг шингээж, хуримтлуулж, органик бодис - анхдагч биологийн бүтээгдэхүүн - болон органик бус бодисоос хүчилтөрөгчийг нэгтгэдэг. Биологийн анхдагч бүтээгдэхүүн нь маш олон янз байдаг - тэдгээр нь нүүрс ус (глюкоз), цардуул, эслэг, уураг, өөх тос агуулдаг.

Хамгийн энгийн нүүрс ус (глюкоз) -ын фотосинтезийн схем нь дараахь схемтэй байна.

Энэ үйл явц нь зөвхөн өдрийн цагаар явагддаг бөгөөд ургамлын массын өсөлт дагалддаг.

Дэлхий дээр фотосинтезийн үр дүнд жилд 100 тэрбум тонн органик бодис үүсч, 200 орчим тэрбум тонн нүүрстөрөгчийн давхар исэл шингэж, 145 тэрбум тонн хүчилтөрөгч ялгардаг.

Фотосинтез нь дэлхий дээр амьдрал оршин тогтнохын тулд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Түүний дэлхий дахины ач холбогдлыг фотосинтез нь термодинамик үйл явц дахь энерги нь минималист зарчмын дагуу задрахгүй, харин хуримтлуулдаг цорын ганц процесс гэж тайлбарладаг.

Уураг үүсгэхэд шаардлагатай амин хүчлийг нийлэгжүүлснээр ургамал бусад амьд организмаас харьцангуй бие даасан оршин тогтнох боломжтой. Энэ нь ургамлын автотрофи (хоол тэжээлээр өөрийгөө хангах) илэрдэг. Үүний зэрэгцээ ургамлын ногоон масс, фотосинтезийн явцад үүссэн хүчилтөрөгч нь дараагийн бүлгийн амьд организмууд болох амьтан, бичил биетний амьдралыг хадгалах үндэс суурь болдог. Энэ нь энэ бүлгийн организмын гетеротрофийг харуулж байна.

2. Амьсгалах. Энэ үйл явц нь фотосинтезийн урвуу үйл явц юм. Бүх амьд эсүүдэд тохиолддог. Амьсгалын явцад органик бодисууд хүчилтөрөгчөөр исэлдэж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, энерги үүсдэг.

3. Автотроф ба гетеротроф организмын хоол тэжээлийн (трофик) хамаарал. Энэ тохиолдолд бид өмнө нь илүү дэлгэрэнгүй авч үзсэн хүнсний гинжин хэлхээний холбоосуудын дагуу энерги, бодисыг шилжүүлэх явдал байдаг.

4. Транспирацийн үйл явц. Биологийн мөчлөгийн хамгийн чухал үйл явцын нэг.

Схемийн хувьд үүнийг дараах байдлаар тодорхойлж болно. Ургамал хөрсний чийгийг үндсээр нь шингээдэг. Үүний зэрэгцээ усанд ууссан эрдэс бодисууд нь тэдгээрт нэвтэрч, шингэж, чийг нь хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлаас шалтгаалан их бага эрчимтэй ууршдаг.

4.4.5. Биогеохимийн мөчлөг

Геологи ба биологийн мөчлөгүүд хоорондоо холбоотой байдаг - тэдгээр нь биогеохимийн мөчлөг (BGCC) гэж нэрлэгддэг бодисын эргэлтийг бий болгодог нэг процесс хэлбэрээр оршдог. Элементүүдийн ийм эргэлт нь экосистем дэх органик бодисын нийлэгжилт, задралаас үүдэлтэй (Зураг 4.1) Биосферийн бүх элементүүд BHCC-д оролцдоггүй, зөвхөн биоген байдаг. Амьд организмууд нь тэдгээрээс бүрддэг бөгөөд эдгээр элементүүд нь олон тооны урвалд орж, амьд организмд тохиолддог үйл явцад оролцдог. Биосферийн амьд бодисын нийт масс нь дараахь үндсэн биоген элементүүдээс бүрдэнэ: хүчилтөрөгч - 70%, нүүрстөрөгч - 18%, устөрөгч - 10.5%, кальци - 0.5%, кали - 0.3%, азот - 0. , 3%, (хүчилтөрөгч, устөрөгч, азот, нүүрстөрөгч нь бүх ландшафтуудад байдаг бөгөөд амьд организмын үндэс суурь болдог - 98%).

Химийн элементүүдийн биоген шилжилтийн мөн чанар.

Тиймээс биосферт бодисын биогенийн мөчлөг (өөрөөр хэлбэл организмын амин чухал үйл ажиллагаанаас үүдэлтэй мөчлөг) ба нэг чиглэлтэй энергийн урсгал байдаг. Химийн элементүүдийн биоген шилжилтийг үндсэндээ хоёр эсрэг үйл явцаар тодорхойлдог.

1. Нарны энергийн нөлөөгөөр хүрээлэн буй орчны элементүүдээс амьд бодис үүсэх.

2. Органик бодисыг устгах, энерги ялгарах дагалддаг. Үүний зэрэгцээ эрдэс бодисын элементүүд нь амьд организмд дахин дахин орж, улмаар нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүдийн найрлагад орж, улмаар сүүлчийнх нь устах үед дахин эрдэс хэлбэрийг олж авдаг.

Амьд организмын нэг хэсэг болох биогентэй холбоогүй элементүүд байдаг. Ийм элементүүдийг организм дахь жингийн хувиар нь ангилдаг.

Макро шим тэжээлүүд - массын дор хаяж 10-2% -ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд;

Ул мөр элемент - массын 9 * 10-3-аас 1 * 10-3% хүртэл бүрэлдэхүүн хэсгүүд;

Хэт микроэлементүүд - массын 9 * 10-6% -иас бага;

Биосферийн бусад химийн элементүүдийн дунд биоген элементүүдийн байр суурийг тодорхойлохын тулд экологид батлагдсан ангиллыг авч үзье. Биосферт болж буй үйл явцын үйл ажиллагааны дагуу бүх химийн элементүүдийг 6 бүлэгт хуваадаг.

Эрхэм хий нь гелий, неон, аргон, криптон, ксенон юм. Инерцийн хий нь амьд организмын нэг хэсэг биш юм.

Эрхэм металлууд - рутени, радий, палладий, осми, иридиум, цагаан алт, алт. Эдгээр металлууд нь дэлхийн царцдасын нэгдлүүдийг бараг үүсгэдэггүй.

Цикл буюу биогенийн элементүүд (тэдгээрийг мөн нүүдлийн гэж нэрлэдэг). Дэлхийн царцдас дахь биогенийн элементүүдийн энэ бүлэг нь нийт массын 99.7%, үлдсэн 5 бүлэг нь 0.3% -ийг эзэлдэг. Тиймээс элементүүдийн дийлэнх нь эргэлтийг явуулдаг цагаачид юм газарзүйн дугтуй, мөн идэвхгүй элементүүдийн хэсэг нь маш бага.

Чөлөөт атомуудын давамгайллаар тодорхойлогддог тархсан элементүүд. Тэд химийн урвалд ордог боловч тэдгээрийн нэгдлүүд нь дэлхийн царцдасаас ховор байдаг. Тэд хоёр дэд бүлэгт хуваагддаг. Эхнийх нь - рубидий, цезий, ниобий, тантал нь дэлхийн царцдасын гүнд нэгдлүүдийг үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн ашигт малтмалын гадаргуу дээр устдаг. Хоёр дахь нь - иод, бром - зөвхөн гадаргуу дээр урвалд ордог.

Цацраг идэвхт элементүүд - полони, радон, радий, уран, нептун, плутони.

Газрын ховор элемент - иттрий, самари, европиум, тулий гэх мэт.

Жилийн туршид биохимийн мөчлөгүүд 480 тэрбум тонн бодисыг хөдөлгөдөг.

БА. Вернадский химийн элементүүдийн биоген шилжилтийн мөн чанарыг тайлбарласан биогеохимийн гурван зарчмыг томъёолсон.

Биосфер дахь химийн элементүүдийн биоген нүүдэл нь үргэлж түүний хамгийн их илрэлийг чиглүүлдэг.

Геологийн цаг хугацааны явцад зүйлийн хувьсал нь тогтвортой амьдралын хэлбэрийг бий болгоход хүргэдэг бөгөөд атомын биогенийн шилжилт хөдөлгөөнийг нэмэгдүүлэх чиглэлд явагддаг.

Амьд бодис нь хүрээлэн буй орчинтойгоо тасралтгүй химийн солилцоонд оршдог бөгөөд энэ нь биосферийг сэргээж, хадгалж байдаг хүчин зүйл юм.

Эдгээр элементүүдийн зарим нь шим мандалд хэрхэн хөдөлж байгааг авч үзье.

Нүүрстөрөгчийн эргэлт. Биотик мөчлөгийн гол оролцогч нь органик бодисын үндэс болох нүүрстөрөгч юм. Ихэнхдээ нүүрстөрөгчийн эргэлт нь фотосинтезийн явцад амьд бодис ба агаар мандлын нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хооронд явагддаг. Өвсөн тэжээлт амьтад үүнийг хоол хүнсээр авдаг, махчин амьтад өвсөн тэжээлт амьтдаас авдаг. Амьсгалах, ялзрах, нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь агаар мандалд хэсэгчлэн буцаж ирэхэд органик эрдэс бодисыг шатаах үед буцаж ирдэг.

Агаар мандалд нүүрстөрөгч буцаж ирэхгүй бол 7-8 жилийн дараа ногоон ургамлууд шавхагдах болно. Фотосинтезээр нүүрстөрөгчийн биологийн эргэлтийн хурд 300 жил байна. Агаар мандал дахь CO2-ийн хэмжээг зохицуулахад далай чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хэрэв CO2-ийн агууламж агаар мандалд нэмэгдвэл түүний зарим хэсэг нь усанд уусч, кальцийн карбонаттай урвалд ордог.

Хүчилтөрөгчийн эргэлт.

Хүчилтөрөгч нь химийн өндөр идэвхжилтэй, дэлхийн царцдасын бараг бүх элементүүдтэй нэгдлүүдэд ордог. Энэ нь голчлон нэгдлүүдийн хэлбэрээр тохиолддог. Амьд бодисын дөрөв дэх атом бүр нь хүчилтөрөгчийн атом юм. Агаар мандалд байгаа молекулын хүчилтөрөгч бараг бүхэлдээ ногоон ургамлын үйл ажиллагааны улмаас үүссэн бөгөөд тогтмол түвшинд хадгалагддаг. Амьсгалын явцад холбогдож, фотосинтезийн явцад ялгардаг агаар мандлын хүчилтөрөгч 200 жилийн дотор бүх амьд организмаар дамждаг.

Азотын эргэлт. Азот бол бүх уургийн салшгүй хэсэг юм. Органик бодисыг бүрдүүлэгч элемент болох азотын байгаль дахь азотын нийт харьцаа 1:100,000 байна. Азотын молекул дахь химийн бондын энерги маш өндөр байдаг. Тиймээс азотыг бусад элементүүдтэй хослуулах нь хүчилтөрөгч, устөрөгч (азотыг тогтоох үйл явц) нь маш их энерги шаарддаг. Үйлдвэрийн азотын бэхэлгээ нь катализаторын оролцоотойгоор -500 ° C температур, -300 атм даралттай явагддаг.

Та бүхний мэдэж байгаагаар агаар мандалд молекул азотын 78% -иас илүү агуулагддаг боловч энэ төлөвт ногоон ургамлуудад байхгүй. Хоол тэжээлийн хувьд ургамал нь зөвхөн азотын болон азотын хүчлийн давсыг ашиглаж болно. Эдгээр давс үүсэх ямар арга замууд байдаг вэ? Тэдгээрийн заримыг энд харуулав.

Биосферт биокатализын үр ашиг өндөр байдаг тул азотын бэхжилтийг хэд хэдэн бүлэг агааргүй бактери, цианобактерийн тусламжтайгаар хэвийн температур, даралтаар гүйцэтгэдэг. Бактери нь жилд ойролцоогоор 1 тэрбум тонн азотыг холбосон хэлбэрт хувиргадаг гэж үздэг (дэлхийн үйлдвэрлэлийн хэмжээ 90 сая тонн).

Хөрсний азотыг тогтоогч бактери нь агаараас молекулын азотыг шингээх чадвартай. Тэд хөрсийг азотын нэгдлээр баяжуулдаг тул тэдгээрийн үнэ цэнэ маш өндөр байдаг.

Ургамал, амьтны гаралтай органик бодисын азот агуулсан нэгдлүүдийн задралын үр дүнд.

Бактерийн нөлөөн дор азот нь нитрат, нитрит, аммонийн нэгдлүүд болж хувирдаг. Ургамал дахь азотын нэгдлүүд нь уургийн нэгдлүүдийн нийлэгжилтэнд оролцдог бөгөөд тэдгээр нь хүнсний гинжин хэлхээнд организмаас бие махбодид дамждаг.

Фосфорын мөчлөг. Уургийн синтез хийх боломжгүй өөр нэг чухал элемент бол фосфор юм. Гол эх үүсвэр нь магмын чулуулаг (апатит) ба тунамал чулуулаг (фосфорит) юм.

Байгалийн уусгах үйл явцын үр дүнд органик бус фосфор нь мөчлөгт оролцдог. Фосфорыг амьд организмууд шингээж авдаг бөгөөд түүний оролцоотойгоор олон тооны органик нэгдлүүдийг нэгтгэж, янз бүрийн трофик түвшинд шилжүүлдэг.

Органик фосфатууд трофик гинжин хэлхээний дагуу аялж дууссаны дараа микробууд задарч, ногоон ургамалд байдаг эрдэс фосфат болж хувирдаг.

Бодис, энергийн хөдөлгөөнийг баталгаажуулдаг биологийн эргэлтийн явцад хог хаягдал хуримтлагдах газар байдаггүй. Амьдралын хэлбэр бүрийн хаягдал бүтээгдэхүүн (жишээ нь хаягдал бүтээгдэхүүн) нь бусад организмын үржлийн үндэс болдог.

Онолын хувьд биосфер нь биомассын үйлдвэрлэл ба түүний задралын хоорондох тэнцвэрийг үргэлж хадгалах ёстой. Гэсэн хэдий ч геологийн тодорхой үеүүдэд байгалийн тодорхой нөхцөл байдал, сүйрлийн улмаас биологийн бүх бүтээгдэхүүн шингэж, өөрчлөгдөөгүй үед биологийн мөчлөгийн тэнцвэрт байдал алдагддаг. Эдгээр тохиолдолд биологийн бүтээгдэхүүний илүүдэл үүссэн бөгөөд тэдгээр нь хадгалагдаж, газрын царцдас, усны багана, хурдас дор хуримтлагдаж, мөнх цэвдгийн бүсэд оров. Тиймээс нүүрс, газрын тос, хий, шохойн чулууны ордууд үүссэн. Тэд шим мандалд хог хаядаггүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Фотосинтезийн явцад хуримтлагдсан нарны энерги нь органик эрдэс бодисуудад төвлөрдөг. Одоо органик чулуужсан түлшийг шатааснаар хүн энэ энергийг ялгаруулдаг.

Оросын нэрт эрдэмтэн академич В.И. Вернадский.

Биосфер- амьд организмын нийлбэрийг агуулсан дэлхийн гаднах нийлмэл бүрхүүл, эдгээр организмуудтай тасралтгүй солилцох үйл явц дахь гаригийн бодисын нэг хэсэг. Энэ бол хүнийг хүрээлэн буй орчны гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох дэлхийн хамгийн чухал геосферүүдийн нэг юм.

Дэлхий нь төвлөрсөн хэсгүүдээс бүрддэг хясаа(геосфер) дотоод болон гадаад. Дотор нь цөм ба нөмрөг, гаднах нь: литосфер -дэлхийн чулуун бүрхүүл, түүний дотор дэлхийн царцдас (1-р зураг) зузаан нь 6 км (далай доор) 80 км (уулын систем); усан мандал -дэлхийн усны бүрхүүл; уур амьсгал- янз бүрийн хий, усны уур, тоосны холимогоос бүрдэх дэлхийн хийн бүрхүүл.

10-50 км-ийн өндөрт озоны давхарга байдаг бөгөөд түүний хамгийн их агууламж нь 20-25 км-ийн өндөрт байдаг бөгөөд энэ нь дэлхийг хэт ягаан туяанаас хамгаалдаг бөгөөд энэ нь бие махбодийг үхэлд хүргэдэг. Биосфер нь мөн энд (гадаад геосферт) хамаарна.

шим мандал - 25-30 км-ийн өндөрт (озоны давхарга хүртэл) агаар мандлын нэг хэсэг, бараг бүх гидросфер, литосферийн дээд хэсгийг 3 км-ийн гүнд багтаасан дэлхийн гадна бүрхүүл.

Цагаан будаа. 1. Дэлхийн царцдасын бүтцийн схем

(Зураг 2). Эдгээр хэсгүүдийн онцлог нь тэдгээр нь гаригийн амьд бодисыг бүрдүүлдэг амьд организмуудаар амьдардаг. Харилцаа холбоо биосферийн абиотик хэсэг- агаар, ус, чулуулаг, органик бодис - биотахөрс, тунамал чулуулаг үүсэхэд хүргэсэн.

Цагаан будаа. 2. Биосферийн бүтэц, үндсэн бүтцийн нэгжүүдийн эзэлдэг гадаргуугийн харьцаа.

Биосфер ба экосистем дэх бодисын эргэлт

Амьд организмд бүгд боломжтой химийн нэгдлүүдшим мандалд хязгаарлагдмал. Уусахад тохиромжтой химийн бодисын шавхагдах чадвар нь хуурай газар эсвэл далайн орон нутгийн зарим бүлгийн организмын хөгжилд ихэвчлэн саад болдог. Академич В.Р. Уильямс, хязгааргүй байдлын хязгаарлагдмал шинж чанарыг өгөх цорын ганц арга бол түүнийг хаалттай муруй дагуу эргүүлэх явдал юм. Үүний үр дүнд бодисын эргэлт, энергийн урсгалын улмаас биосферийн тогтвортой байдал хадгалагдана. Боломжтой Бодисын хоёр үндсэн мөчлөг: том - геологийн ба жижиг - биогеохимийн.

Агуу геологийн мөчлөг(Зураг 3). Физик, хими, биологийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор талст чулуулаг (магмын) тунамал чулуулаг болж хувирдаг. Элс, шавар нь ердийн хурдас, гүн чулуулгийн хувирлын бүтээгдэхүүн юм. Гэсэн хэдий ч тунадас үүсэх нь зөвхөн одоо байгаа чулуулаг сүйрснээс гадна биоген эрдэс бодис - бичил биетний араг яс - байгалийн баялаг - далайн ус, далай, нууруудын нийлэгжилтээр үүсдэг. Сул усархаг хурдас нь усан сангийн ёроолд тунамал материалын шинэ хэсгүүдээр тусгаарлагдсан тул гүнд дүрж, шинэ термодинамик нөхцөлд (илүү өндөр температур, даралт) унаж, ус алдаж, хатуурч, тунамал чулуулаг болж хувирдаг.

Ирээдүйд эдгээр чулуулаг нь илүү гүн давхрагад шингэж, шинэ температур, даралтын нөхцөлд гүн гүнзгий хувирах процессууд явагддаг - метаморфизмын процессууд явагддаг.

Эндоген энергийн урсгалын нөлөөн дор гүний чулуулгууд дахин хайлж, шинэ магмын чулуулгийн эх үүсвэр болох магма үүсгэдэг. Эдгээр чулуулаг дэлхийн гадаргуу дээр гарсны дараа өгөршил, тээвэрлэлтийн үйл явцын нөлөөн дор дахин шинэ тунамал чулуулаг болж хувирдаг.

Ийнхүү том эргэлт нь нарны (экзоген) энерги нь дэлхийн гүн (эндоген) энергитэй харилцан үйлчлэлцсэнтэй холбоотой юм. Энэ нь шим мандал болон манай гаригийн гүний тэнгэрийн хоорондох бодисыг дахин хуваарилдаг.

Цагаан будаа. 3. Бодисын том (геологийн) эргэлт (нимгэн сум) ба дэлхийн царцдас дахь олон янз байдлын өөрчлөлт (хатуу өргөн сум - өсөлт, тасархай - олон янз байдал буурах)

Том тойрогНарны эрчим хүчээр хөдөлдөг гидросфер, агаар мандал, литосферийн хоорондох усны эргэлтийг мөн гэж нэрлэдэг. Ус нь усны биет, газрын гадаргуугаас ууршиж, дараа нь хур тунадас хэлбэрээр дэлхийд буцаж ирдэг. Ууршилт нь далай дээрх хур тунадаснаас давж, хуурай газар дээр эсрэгээрээ. Эдгээр ялгааг голын урсгалаар нөхдөг. Дэлхийн усны эргэлтэд газрын ургамал чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Дэлхийн гадаргын тодорхой хэсэгт ургамлын шилжилт нь энд унадаг хур тунадасны 80-90% хүртэл, цаг уурын бүх бүсэд дунджаар 30 орчим хувьтай байдаг. Том мөчлөгөөс ялгаатай нь бодисын жижиг мөчлөг нь зөвхөн биосферийн хүрээнд явагддаг. Усны том ба жижиг мөчлөгийн хоорондын хамаарлыг Зураг дээр үзүүлэв. 4.

Гаригийн хэмжээний циклүүд нь бие даасан экосистем дэх организмын амин чухал үйл ажиллагаанаас үүдэлтэй атомуудын тоо томшгүй олон орон нутгийн мөчлөгийн хөдөлгөөн, ландшафтын болон геологийн хүчин зүйлийн нөлөөллөөс үүдэлтэй хөдөлгөөнөөс (гадаргын болон газрын доорхи урсац, салхины элэгдэл, шилжилт хөдөлгөөн) үүсдэг. далайн ёроол, галт уул, уулын барилга гэх мэт).

Цагаан будаа. 4. Усны геологийн том эргэлт (ГБК) ба усны жижиг биогеохимийн мөчлөг (МБК) хоорондын хамаарал.

Бие махбодид нэг удаа хэрэглэгдэж, дулаан болж хувирч, алга болдог эрчим хүчээс ялгаатай нь шим мандлын бодисууд эргэлдэж, биогеохимийн мөчлөгийг үүсгэдэг. Байгальд байдаг ерэн гаруй элементийн дөч орчим нь амьд организмд хэрэгтэй байдаг. Тэдний хувьд хамгийн чухал нь нүүрстөрөгч, устөрөгч, хүчилтөрөгч, азот их хэмжээгээр шаардагддаг. Элемент ба бодисын эргэлт нь бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн оролцоотой өөрийгөө зохицуулах процессоор явагддаг. Эдгээр процессууд нь хог хаягдалгүй байдаг. Байгаа биосфер дахь биогеохимийн эргэлтийн дэлхийн хаалтын хуульхөгжлийнхөө бүх үе шатанд үйл ажиллагаа явуулдаг. Биосферийн хувьслын үйл явцад биогеохимийн биологийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь хаагдахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
хэний мөчлөг. Хүн биогеохимийн мөчлөгт бүр ч их нөлөө үзүүлдэг. Гэвч түүний үүрэг нь эсрэг чиглэлд илэрдэг (эргэлтүүд нээлттэй болдог). Бодисын биогеохимийн эргэлтийн үндэс нь нарны энерги, ногоон ургамлын хлорофилл юм. Бусад хамгийн чухал мөчлөгүүд - ус, нүүрстөрөгч, азот, фосфор, хүхэр нь биогеохимитэй холбоотой бөгөөд үүнд хувь нэмэр оруулдаг.

Биосфер дахь усны эргэлт

Ургамал фотосинтезийн явцад усны устөрөгчийг ашиглан органик нэгдлүүдийг бий болгож, молекулын хүчилтөрөгчийг ялгаруулдаг. Бүх амьд оршнолуудын амьсгалын үйл явцад органик нэгдлүүдийг исэлдүүлэх явцад ус дахин үүсдэг. Амьдралын түүхэнд усан бөмбөрцгийн бүх чөлөөт ус гаригийн амьд материйн задрал, шинэ хэлбэржилтийн мөчлөгийг олон удаа туулж ирсэн. Дэлхий дээрх усны эргэлтэнд жил бүр ойролцоогоор 500,000 км 3 ус оролцдог. Усны эргэлт ба түүний нөөцийг Зураг дээр үзүүлэв. 5 (харьцангуй утгаараа).

Биосфер дахь хүчилтөрөгчийн эргэлт

Дэлхий нь чөлөөт хүчилтөрөгчийн өндөр агууламжтай өвөрмөц уур амьсгалыг фотосинтезийн үйл явцад өртэй. Агаар мандлын өндөр давхаргад озон үүсэх нь хүчилтөрөгчийн эргэлттэй нягт холбоотой. Хүчилтөрөгч нь усны молекулуудаас ялгардаг бөгөөд үндсэндээ ургамлын фотосинтезийн үйл ажиллагааны дайвар бүтээгдэхүүн юм. Абиотикийн хувьд хүчилтөрөгч нь усны уурын фото диссоциацийн улмаас агаар мандлын дээд давхаргад үүсдэг боловч энэ эх үүсвэр нь фотосинтезээр хангагдсаны дөнгөж мянга гаруй хувийг эзэлдэг. Агаар мандал дахь хүчилтөрөгчийн агууламж ба гидросферийн хооронд хөдөлгөөнт тэнцвэр байдаг. Усанд энэ нь ойролцоогоор 21 дахин бага байдаг.

Цагаан будаа. Зураг 6. Хүчилтөрөгчийн мөчлөгийн схем: тод сумнууд - хүчилтөрөгчийн хангамж, хэрэглээний үндсэн урсгалууд

Гарсан хүчилтөрөгч нь бүх аэробик организмын амьсгалын үйл явц, янз бүрийн эрдэс бодисын исэлдэлтэд эрчимтэй зарцуулагддаг. Эдгээр үйл явц нь агаар мандал, хөрс, ус, шавар, чулуулагт тохиолддог. Тунамал чулуулагт холбогдсон хүчилтөрөгчийн нэлээд хэсэг нь фотосинтезийн гаралтай байдаг нь батлагдсан. Агаар мандалд байгаа O-ийн солилцооны сан нь фотосинтезийн нийт үйлдвэрлэлийн 5% -иас ихгүй байна. Олон тооны агааргүй бактери нь агааргүй амьсгалах явцад органик бодисыг сульфат эсвэл нитрат ашиглан исэлдүүлдэг.

Ургамлын үүсгэсэн органик бодисыг бүрэн задлахад фотосинтезийн явцад ялгарсан хүчилтөрөгчтэй яг ижил хэмжээний хүчилтөрөгч шаардлагатай байдаг. Органик бодисыг тунамал чулуулаг, нүүрс, хүлэрт булшлах нь агаар мандалд хүчилтөрөгчийн солилцооны санг хадгалах үндэс суурь болсон. Үүнд агуулагдах бүх хүчилтөрөгч дамждаг бүтэн мөчлөгамьд организмаар дамжуулан 2000 орчим жил.

Одоогийн байдлаар агаар мандлын хүчилтөрөгчийн ихээхэн хэсэг нь тээвэр, аж үйлдвэр болон антропоген үйл ажиллагааны бусад хэлбэрийн үр дүнд холбогддог. Хүн төрөлхтөн фотосинтезийн процессоор хангадаг нийт 430-470 тэрбум тонн чөлөөт хүчилтөрөгчийн 10 гаруй тэрбум тонныг аль хэдийн зарцуулж байгаа нь мэдэгдэж байна. Хэрэв бид фотосинтезийн хүчилтөрөгчийн багахан хэсэг нь солилцооны санд ордог гэдгийг харгалзан үзвэл энэ талаар хүмүүсийн идэвхжил түгшүүртэй хувь хэмжээг авч эхэлдэг.

Хүчилтөрөгчийн эргэлт нь нүүрстөрөгчийн эргэлттэй нягт холбоотой.

Биосфер дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт

Нүүрстөрөгч нь химийн элементийн хувьд амьдралын үндэс юм. Тэр чадна янз бүрийн арга замуудбусад олон элементүүдтэй нэгдэж, амьд эсийг бүрдүүлдэг энгийн бөгөөд нарийн төвөгтэй органик молекулуудыг үүсгэдэг. Дэлхий дээрх тархалтын хувьд нүүрстөрөгч нь арваннэгдүгээр байрыг (дэлхийн царцдасын жингийн 0.35%) эзэлдэг боловч амьд бодисын хувьд хуурай биомассын дунджаар 18 буюу 45 хувийг эзэлдэг.

Агаар мандалд нүүрстөрөгч нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн CO 2, бага хэмжээгээр метан CH 4-ийн найрлагад ордог. Гидросферт CO 2 нь усанд уусдаг бөгөөд нийт агууламж нь агаар мандлынхаас хамаагүй өндөр байдаг. Далай нь агаар мандалд CO 2-ыг зохицуулах хүчирхэг буфер болдог: агаар дахь концентраци нэмэгдэх тусам нүүрстөрөгчийн давхар ислийг усаар шингээх чадвар нэмэгддэг. CO 2 молекулуудын зарим нь устай урвалд орж, нүүрстөрөгчийн хүчил үүсгэж, улмаар HCO 3 - ба CO 2 - 3 ионуудад хуваагддаг. Эдгээр ионууд нь кальци эсвэл магнийн катионуудтай урвалд орж карбонатыг тунадас үүсгэдэг. Үүнтэй төстэй урвалууд нь далайн буфер системд байдаг. усны рН-ийг тогтмол байлгах.

Агаар мандал ба гидросферийн нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь нүүрстөрөгчийн эргэлтийн солилцооны сан бөгөөд тэндээс хуурай газрын ургамал, замаг татдаг. Фотосинтез нь дэлхий дээрх бүх биологийн мөчлөгийн үндэс суурь болдог. Тогтмол нүүрстөрөгч ялгарах нь фотосинтезийн организмууд болон бүх гетеротрофууд - амьд эсвэл үхсэн органик бодисын зардлаар хүнсний сүлжээнд багтдаг бактери, мөөгөнцөр, амьтдын амьсгалын үйл ажиллагааны явцад үүсдэг.

Цагаан будаа. 7. Нүүрстөрөгчийн эргэлт

Ялангуяа идэвхтэй байгаа нь CO 2-ыг хөрсөөс агаар мандалд буцааж өгөх явдал бөгөөд олон тооны организмын бүлгүүдийн үйл ажиллагаа төвлөрч, үхсэн ургамал, амьтны үлдэгдлийг задалж, ургамлын үндэс системийн амьсгалыг гүйцэтгэдэг. Энэхүү салшгүй үйл явцыг "хөрсний амьсгал" гэж нэрлэдэг бөгөөд агаар дахь CO 2 солилцооны санг нөхөхөд чухал хувь нэмэр оруулдаг. Органик бодисын эрдэсжилтийн үйл явцтай зэрэгцэн хөрсөнд ялзмаг үүсдэг - нүүрстөрөгчөөр баялаг цогц, тогтвортой молекулын цогцолбор. Хөрсний ялзмаг нь хуурай газрын нүүрстөрөгчийн чухал нөөцүүдийн нэг юм.

Байгаль орчны хүчин зүйлсийн нөлөөгөөр устгагчдын үйл ажиллагааг саатуулдаг нөхцөлд (жишээлбэл, хөрс, усны ёроолд агааргүй горим үүсэх үед) ургамалд хуримтлагдсан органик бодис задрахгүй, цаг хугацааны явцад нүүрс, чулуулаг болон хувирдаг. хүлэр, сапропел, газрын тосны занар болон бусад хуримтлагдсан нарны эрчим хүчээр баялаг. Тэд биологийн мөчлөгөөс удаан хугацаагаар тасарсан нүүрстөрөгчийн нөөцийн санг нөхдөг. Нүүрстөрөгч нь амьд биомасс, үхсэн хог хаягдал, далайн ууссан органик бодис гэх мэт түр зуур хуримтлагддаг. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчийн үндсэн нөөцийн санг бичнэамьд организм биш, шатамхай чулуужсан үлдэгдэл биш, харин тунамал чулуулаг нь шохойн чулуу, доломит юм.Тэдний үүсэх нь амьд бодисын үйл ажиллагаатай холбоотой байдаг. Эдгээр карбонатуудын нүүрстөрөгч нь дэлхийн гүнд удаан хугацаагаар оршдог бөгөөд чулуулаг нь тектоник мөчлөгт ил гарсан үед зөвхөн элэгдлийн үед эргэлтэнд ордог.

Дэлхий дээрх нүүрстөрөгчийн зөвхөн нэг хувь нь биогеохимийн мөчлөгт оролцдог. Агаар мандлын болон гидросферийн нүүрстөрөгч нь амьд организмаар олон удаа дамждаг. Газрын ургамал агаар дахь нөөцөө 4-5 жилийн дотор, хөрсний ялзмаг дахь нөөцийг 300-400 жилийн дотор шавхах чадвартай. Валютын санд нүүрстөрөгчийн үндсэн өгөөж нь амьд организмын үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг бөгөөд түүний зөвхөн багахан хэсэг нь (мянган хувь) нь галт уулын хийн нэг хэсэг болгон дэлхийн дотоод хэсгээс ялгарах замаар нөхөгддөг.

Одоогийн байдлаар чулуужсан түлшний асар их нөөцийг олборлож, шатаах нь нүүрстөрөгчийг нөөцөөс шим мандлын солилцооны санд шилжүүлэх хүчирхэг хүчин зүйл болж байна.

Биосфер дахь азотын эргэлт

Агаар мандал, амьд бодис нь дэлхий дээрх бүх азотын 2% -иас бага хувийг агуулдаг боловч энэ нь дэлхий дээрх амьдралыг дэмждэг. Азот бол хамгийн чухал зүйлийн нэг юм органик молекулууд- ДНХ, уураг, липопротейн, АТФ, хлорофилл гэх мэт Ургамлын эдэд нүүрстөрөгчийн харьцаа дунджаар 1: 30, далайн ургамал I: 6. Иймээс азотын биологийн эргэлт мөн нүүрстөрөгчтэй нягт холбоотой байдаг.

Агаар мандлын молекул азот нь ургамалд байдаггүй бөгөөд энэ элементийг зөвхөн аммонийн ион, нитрат хэлбэрээр эсвэл хөрс, усны уусмалаас шингээж чаддаг. Тиймээс азотын дутагдал нь ихэвчлэн хязгаарлах хүчин зүйл болдог анхан шатны үйлдвэрлэл- органик бус бодисоос органик бодис үүсгэхтэй холбоотой организмын ажил. Гэсэн хэдий ч атмосферийн азот нь тусгай бактери (азот тогтоогч) -ийн үйл ажиллагааны улмаас биологийн мөчлөгт өргөнөөр оролцдог.

Аммонжуулагч бичил биетүүд нь азотын эргэлтэнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэд уураг болон бусад азот агуулсан органик бодисыг аммиак болгон задалдаг. Аммонийн хэлбэрээр азотыг ургамлын үндэсээр хэсэгчлэн дахин шингээж, хэсэгчлэн нитрифжүүлэгч бичил биетүүдээр дамжуулдаг бөгөөд энэ нь бүлэг бичил биетний үйл ажиллагаанаас эсрэг байдаг - денитрификатор юм.

Цагаан будаа. 8. Азотын эргэлт

Хөрс, усан дахь агааргүй нөхцөлд тэд нитратуудын хүчилтөрөгчийг органик бодисыг исэлдүүлж, амьдралынхаа эрчим хүчийг олж авдаг. Азотыг молекул азот болгон бууруулна. Байгаль дахь азотын бэхжилт ба денитрификац нь ойролцоогоор тэнцвэртэй байдаг. Тиймээс азотын эргэлт нь нянгийн идэвхжилээс голчлон хамаардаг бол ургамал нь энэ мөчлөгийн завсрын бүтээгдэхүүнийг ашиглан биомасс үйлдвэрлэх замаар биосфер дахь азотын эргэлтийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.

Азотын эргэлтэнд нянгийн үүрэг маш их тул тэдгээрийн 20-хон төрөл зүйл устаж үгүй ​​болвол манай гариг ​​дээрх амьдрал зогсох болно.

Агаар мандлын иончлолын үед хур тунадас орох үед азотын биологийн бус тогтоц, түүний исэл ба аммиакийн хөрсөнд орох нь мөн тохиолддог. Орчин үеийн бордооны үйлдвэр нь газар тариалангийн үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд байгалийн азотын тогтоцоос хэтэрсэн агаар мандлын азотыг тогтоодог.

Одоогийн байдлаар хүний ​​​​үйл ажиллагаа нь азотын эргэлтэд улам бүр нөлөөлж, голчлон молекулын төлөв рүү буцах үйл явцтай холбоотойгоор түүний хөрвүүлэлтээс хэтэрсэн чиглэлд нөлөөлж байна.

Биосфер дахь фосфорын эргэлт

ATP, ДНХ, РНХ зэрэг олон органик бодисыг нийлэгжүүлэхэд шаардлагатай энэ элемент нь ургамалд зөвхөн ортофосфорын хүчлийн ион (PO 3 4 +) хэлбэрээр шингэдэг. Энэ нь хөрс, усан дахь фосфорын солилцооны сан бага тул хуурай газар, ялангуяа далайд анхдагч үйлдвэрлэлийг хязгаарладаг элементүүдэд хамаардаг. Биосферийн хэмжээнд энэ элементийн эргэлт хаалттай байдаггүй.

Газар дээр ургамал нь ялзарч буй органик үлдэгдэлээс ялгардаг фосфатыг хөрсөөс гаргаж авдаг. Гэсэн хэдий ч шүлтлэг эсвэл хүчиллэг хөрсөнд фосфорын нэгдлүүдийн уусах чадвар огцом буурдаг. Фосфатын үндсэн нөөц нь геологийн эрин үед далайн ёроолд үүссэн чулуулагт агуулагддаг. Чулуулгийг уусгах явцад эдгээр нөөцийн нэг хэсэг нь хөрсөнд орж, суспенз, уусмал хэлбэрээр усны биед угаана. Гидросферт фосфатыг фитопланктон ашиглаж, хүнсний гинжээр дамжин бусад гидробионтууд руу дамждаг. Гэсэн хэдий ч далайд фосфорын нэгдлүүдийн ихэнх хэсэг нь амьтан, ургамлын үлдэгдэлтэй хамт ёроолд нь булагдсан бөгөөд дараа нь тунамал чулуулагтай хамт геологийн томоохон мөчлөгт шилждэг. Гүнд ууссан фосфатууд нь кальцитай холбогдож, фосфорит, апатит үүсгэдэг. Биосферт фосфорын нэг чиглэлтэй урсгал нь газрын чулуулгаас далайн гүн рүү явагддаг тул гидросфер дахь түүний солилцооны сан маш хязгаарлагдмал байдаг.

Цагаан будаа. 9. Фосфорын эргэлт

Фосфорит ба апатитын хөрсний ордуудыг бордоо үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Фосфор нь цэвэр усанд орох нь тэдний "цэцэглэх" гол шалтгаануудын нэг юм.

Биосфер дахь хүхрийн эргэлт

Олон тооны амин хүчлийг бий болгоход шаардлагатай хүхрийн мөчлөг нь уургийн гурван хэмжээст бүтцийг хариуцдаг бөгөөд биосферт өргөн хүрээний бактериар дэмжигддэг. Органик үлдэгдэл хүхрийг сульфат болгон исэлдүүлдэг аэробик бичил биетүүд, мөн сульфатыг хүхэрт устөрөгч болгон бууруулдаг агааргүй сульфат бууруулагчид энэ мөчлөгийн салангид холбоосуудад оролцдог. Хүхрийн нянгийн жагсаалтад орсон бүлгүүдээс гадна тэд хүхэрт устөрөгчийг хүхэр, цаашлаад сульфат болгон исэлдүүлдэг. Ургамал хөрс, уснаас зөвхөн SO 2-4 ионыг шингээдэг.

Төв хэсэгт байгаа цагираг нь хөрс, тунадасны гүн дэх сульфатын усан сан болон төмрийн сульфидын усан сангийн хооронд хүхэр солилцох исэлдэлтийн (O) болон бууралтын (R) процессыг дүрсэлдэг.

Цагаан будаа. 10. Хүхрийн эргэлт. Төв хэсэгт байгаа цагираг нь хөрс, тунадасны гүн дэх сульфатын усан сан болон төмрийн сульфидын усан сангийн хооронд хүхэр солилцох исэлдэлтийн (0) ба бууралтын (R) процессыг дүрсэлдэг.

Хүхрийн гол хуримтлал нь голын урсац бүхий газраас сульфатын ионуудыг тасралтгүй нийлүүлдэг далайд үүсдэг. Устөрөгчийн сульфидыг уснаас гаргахад хүхэр нь агаар мандалд хэсэгчлэн буцаж, давхар исэл болж исэлдэж, борооны усанд хүхрийн хүчил болж хувирдаг. Аж үйлдвэрт их хэмжээний сульфат, хүхрийн элементийн хэрэглээ, чулуужсан түлшний шаталт нь агаар мандалд их хэмжээний хүхрийн давхар ислийг ялгаруулдаг. Энэ нь ургамал, амьтан, хүмүүст хор хөнөөл учруулж, хүчиллэг борооны эх үүсвэр болж, хүхрийн эргэлтэд хүний ​​оролцооны сөрөг үр дагаврыг нэмэгдүүлдэг.

Бодисын эргэлтийн хурд

Бодисын бүх мөчлөг өөр өөр хурдтайгаар явагддаг (Зураг 11)

Тиймээс манай гараг дээрх бүх биогенийн элементүүдийн мөчлөгүүд нь янз бүрийн хэсгүүдийн нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэлээр дэмжигддэг. Эдгээр нь янз бүрийн үүрэг бүхий организмын бүлгүүдийн үйл ажиллагаа, далай ба хуурай газрыг холбосон урсац, ууршилтын систем, ус, агаарын массын эргэлтийн үйл явц, таталцлын хүчний үйл ажиллагаа, литосферийн хавтангийн тектоник, болон бусад том хэмжээний геологи, геофизикийн процессоор .

Биосфер нь бодисын янз бүрийн эргэлт явагддаг нэг цогц систем болж ажилладаг. Эдгээрийн гол хөдөлгүүр мөчлөг бол гарагийн амьд бодис, бүх амьд организм,органик бодисын нийлэгжилт, хувирал, задралын үйл явцыг хангах.

Цагаан будаа. 11. Бодисын эргэлтийн хурд (П. Клоуд, А. Жибор, 1972)

Дэлхий ертөнцийн экологийн үзлийн үндэс нь амьд оршнол бүр түүнд нөлөөлж буй олон янзын хүчин зүйлээр хүрээлэгдсэн байдаг бөгөөд эдгээр нь хамтдаа амьдрах орчин - биотопыг бүрдүүлдэг. Тиймээс, биотоп - тодорхой төрлийн ургамал, амьтдын амьдрах нөхцлийн хувьд нэгэн төрлийн нутаг дэвсгэрийн хэсэг(жалгын налуу, хотын ойн цэцэрлэгт хүрээлэн, жижиг нуур эсвэл том нуурын хэсэг, гэхдээ нэгэн төрлийн нөхцөлтэй - эрэг орчмын хэсэг, гүн усны хэсэг).

Тодорхой биотопын шинж чанартай организмууд нь амьдралын нийгэмлэг буюу биоценоз(нуур, нуга, эргийн зурвасын амьтан, ургамал, бичил биетэн).

Амьдралын нийгэмлэг (биоценоз) нь биотоптойгоо нэг цогцыг бүрдүүлдэг бөгөөд үүнийг нэрлэдэг экологийн систем (экосистем).Шоргоолжны үүр, нуур, цөөрөм, нуга, ой мод, хот, ферм нь байгалийн экосистемийн жишээ болж чадна. Хиймэл экосистемийн сонгодог жишээ бол сансрын хөлөг юм. Эндээс харахад орон зайн хатуу бүтэц байхгүй. Экосистем гэдэг ойлголттой ойр байдаг нь ойлголт юм биогеоценоз.

Экосистемийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь:

• амьгүй (абиотик) орчин.Эдгээр нь ус, эрдэс бодис, хий, түүнчлэн органик бодис, ялзмаг;
• биотик бүрэлдэхүүн хэсгүүд.Үүнд: үйлдвэрлэгч эсвэл үйлдвэрлэгч (ногоон ургамал), хэрэглэгчид эсвэл хэрэглэгчид (үйлдвэрлэгчээр хооллодог амьд амьтад), задлагч, задлагч (бичил биетүүд).

Байгаль нь маш хэмнэлттэй байдаг. Тиймээс организмын үүсгэсэн биомасс (организмын биет бодис) ба тэдгээрт агуулагдах энерги нь экосистемийн бусад гишүүдэд шилждэг: амьтад ургамал иддэг, эдгээр амьтдыг бусад амьтад иддэг. Энэ процессыг нэрлэдэг хоол хүнс эсвэл трофик гинж.Байгальд хүнсний сүлжээ нь ихэвчлэн огтлолцдог. хүнсний сүлжээ үүсгэх.

Хүнсний сүлжээний жишээ: ургамал - өвсөн тэжээлтэн - махчин; үр тариа - хээрийн хулгана - үнэг гэх мэт ба хүнсний сүлжээг зурагт үзүүлэв. 12.

Ийнхүү биосфер дахь тэнцвэрт байдлын төлөв байдал нь экосистемийн бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд бодис, энергийн тасралтгүй солилцооны улмаас хадгалагдаж буй биотик ба абиотик орчны хүчин зүйлсийн харилцан үйлчлэлд суурилдаг.

Байгалийн экосистемийн хаалттай мөчлөгт бусадтай хамт хоёр хүчин зүйлийн оролцоо заавал байх ёстой: задалдагч бодис, нарны эрчим хүчийг байнга нийлүүлэх. Хотын болон зохиомол экосистемд задалдагч бодис цөөхөн буюу огт байдаггүй тул шингэн, хатуу, хийн хог хаягдал хуримтлагдан байгаль орчныг бохирдуулдаг.

Цагаан будаа. 12. Хүнсний сүлжээ ба бодисын урсгалын чиглэл

Байгаль дахь бодисын том эргэлтнарны энерги нь дэлхийн гүний энергитэй харилцан үйлчилж, шим мандал болон дэлхийн гүний давхрагын хооронд бодисыг дахин хуваарилдагтай холбоотой.

Дэлхийн царцдасын хөдөлгөөнт бүс дэх магмын чулуулгийн өгөршлийн улмаас үүссэн тунамал чулуулаг дахин өндөр температур, даралтын бүсэд шумбаж байна. Тэнд тэд хайлж, магма үүсгэдэг - шинэ магмын чулуулгийн эх үүсвэр. Эдгээр чулуулаг дэлхийн гадаргуу дээр гарч, өгөршлийн үйл явцын үйл ажиллагааны дараа дахин шинэ тунамал чулуулаг болж хувирдаг. Цусны эргэлтийн шинэ мөчлөг нь хуучныг яг давтдаггүй, харин шинэ зүйлийг нэвтрүүлдэг бөгөөд энэ нь цаг хугацааны явцад маш чухал өөрчлөлтөд хүргэдэг.

хөдөлгөгч хүч их (геологийн) эргэлтбайна экзоген ба эндогенгеологийн үйл явц.

Эндоген үйл явц(дотоод динамикийн үйл явц) цацраг идэвхт задрал, ашигт малтмал үүсэх химийн урвал, чулуулгийн талстжилт гэх мэт (жишээлбэл, тектоник хөдөлгөөн, газар хөдлөлт, магматизм) -ын үр дүнд ялгардаг дэлхийн дотоод энергийн нөлөөн дор үүсдэг. , метаморфизм).

Экзоген үйл явц(гадаад динамикийн үйл явц) нарны гадаад энергийн нөлөөн дор явагддаг. Жишээ нь: чулуулаг, ашигт малтмалын өгөршил, дэлхийн царцдасын зарим хэсгээс устгалын бүтээгдэхүүнийг зайлуулах, шинэ газар руу шилжүүлэх, тунамал чулуулаг үүсэх замаар устгалын бүтээгдэхүүнийг хуримтлуулах, хуримтлуулах. Ex.pr. харилцаа агаар мандал, гидросфер, түүнчлэн амьд организм ба хүний ​​геологийн үйл ажиллагаа.

Эндоген үйл явцын нөлөөгөөр газрын хамгийн том хэлбэр (тив, далайн хотгор), томоохон газрын хэлбэр (уул, тал) үүссэн бол томоохон газрын хэв шинж дээр давхардсан дунд болон жижиг гадарга (голын хөндий, толгод, гуу жалга, манхан гэх мэт) үүссэн. экзоген үйл явцтай холбоотой. Тиймээс эндоген ба экзоген процессууд эсрэгээрээ байдаг. Эхнийх нь том ландшафтын хэлбэрийг бий болгоход хүргэдэг, хоёр дахь нь тэдгээрийг тэгшитгэдэг.

Геологийн мөчлөгийн жишээ.Магмын чулуулаг нь өгөршлийн үр дүнд тунамал чулуулаг болж хувирдаг. Дэлхийн царцдасын хөдөлгөөнт бүсэд тэд дэлхийн гүнд живдэг. Тэнд өндөр температур, даралтын нөлөөн дор тэд хайлж, магма үүсгэдэг бөгөөд энэ нь гадаргуу дээр гарч, хатуурч, магмын чулуулаг үүсгэдэг.

Том мөчлөгийн жишээ бол агаар мандлаар дамжин газар ба далай тэнгисийн хоорондох усны эргэлт юм (Зураг 2.1).

Цагаан будаа. 2.1. Ус судлалын (цаг уурын) нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн схем

байгаль дахь усны эргэлт

Дэлхийн далайн гадаргаас ууршсан чийг (дэлхийн гадаргуу дээр ирж буй нарны энергийн бараг тал хувийг зарцуулдаг) хуурай газар руу шилжиж, хур тунадас хэлбэрээр унаж, гадаргын болон дахин далайд буцаж ирдэг. газар доорх урсац. Усны эргэлт нь илүү энгийн схемийн дагуу явагддаг: далайн гадаргаас чийгийн ууршилт - усны уурын конденсаци - далайн ижил гадаргуу дээрх хур тунадас.

Усны эргэлт бүхэлдээ манай гаригийн байгалийн нөхцөлийг бүрдүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ургамлын усны дамжуулалт, биогеохимийн мөчлөгт шингээх чадварыг харгалзан үзвэл дэлхий дээрх усны нөөц бүхэлдээ муудаж, 2 сая жилийн дараа сэргээгддэг.

Тиймээс бодисын геологийн эргэлт нь амьд организмын оролцоогүйгээр явагдаж, биосфер болон дэлхийн гүн давхаргад бодисыг дахин хуваарилдаг.