Store geologiske og små biologiske. Store (geologiske) og små (biogeokjemiske) sykluser av materie

Før fremveksten av biosfæren på jorden var det tre sykluser av stoffer: mineralsyklus - bevegelse av magmatiske produkter fra dypet til overflaten og tilbake; gass ​​syklus - sirkulasjon av luftmasser periodisk oppvarmet av solen,Vannets kretsløp - fordampning av vann og dets overføring av luftmasser, nedbør (regn, snø). Disse tre syklusene er forent av et enkelt begrep - geologisk (abiotisk) syklus. Med livets fremkomst ble gass-, mineral- og vannsyklusene supplert biotisk (biogen) syklus - sirkulasjonen av kjemiske elementer utført av den vitale aktiviteten til organismer. Sammen med det geologiske, en singel biogeokjemisk syklus stoffer på jorden.

Geologisk syklus.

Omtrent halvparten av solenergien som når jordoverflaten brukes på fordampning av vann, forvitring av bergarter, oppløsning av mineraler, bevegelse av luftmasser og, sammen med dem, vanndamp, støv og faste forvitringspartikler.

Bevegelsen av vann og vind fører til jorderosjon, bevegelse, omfordeling og akkumulering av mekanisk og kjemisk nedbør i hydrosfæren og litosfæren. Denne syklusen pågår fortsatt.

Av stor interesse er Vannets kretsløp. Omtrent 3,8 x 10 14 tonn vann fordamper fra hydrosfæren i løpet av ett år, og bare 3,4 x 10 14 tonn vann kommer tilbake med nedbør til vannskallet på jorden. Den manglende delen faller på land. Totalt faller det ca 1 10 14 tonn nedbør på land, og ca 0,6 10 14 tonn vann fordamper. Overskuddsvann som dannes i litosfæren renner ut i innsjøer og elver, og deretter ut i havene (fig. 2.4). Overflateavrenning er ca. 0,2 10 14 tonn, de resterende 0,2 10 14 tonn vann kommer inn i akviferer i undergrunnen, hvorfra vann renner ut i elver, innsjøer og havet, og fyller også opp grunnvannsreservoarer.

biotisk syklus. Det er basert på prosessene for syntese av organiske stoffer med deres påfølgende ødeleggelse til de originale mineralene. Prosessene for syntese og ødeleggelse av organiske stoffer er grunnlaget for eksistensen av levende materie og hovedtrekket i biosfærens funksjon.

Den vitale aktiviteten til enhver organisme er umulig uten utveksling av stoffer med miljøet. I prosessen med metabolisme forbruker og assimilerer kroppen de nødvendige stoffene og frigjør avfallsprodukter, størrelsen på planeten vår er ikke uendelig, og til slutt vil alt nyttig stoff bli behandlet til ubrukelig avfall. Men i utviklingsprosessen ble det funnet en fantastisk løsning: i tillegg til organismer som kan bygge levende materie fra de livløse dukket det opp andre organismer som dekomponerte dette komplekse organiske materialet til originale mineraler, klare til ny bruk. "Den eneste måten å gi en begrenset mengde egenskapene til en uendelig," skrev V.R. Williams, er å få den til å rotere i en lukket kurve.

Mekanismen for interaksjon mellom livlig og livløs natur består av involvering av livløs materie i livets område. Etter en rekke transformasjoner av livløs materie i levende organismer, går den tilbake til sin tidligere opprinnelige tilstand. En slik syklus er mulig på grunn av det faktum at levende organismer inneholder de samme kjemiske elementene som livløs natur.

Hvordan foregår en slik syklus? V. I. Vernadsky underbygget at hovedomformeren av energi som kommer fra verdensrommet (hovedsakelig solenergi) er det grønne stoffet til planter. Bare de er i stand til å syntetisere primære organiske forbindelser under påvirkning av solenergi. Forskeren beregnet at det totale overflatearealet til det grønne stoffet til planter som absorberer energi, avhengig av årstid, er fra 0,86 til 4,2% av overflaten til solen. Samtidig er overflaten av jorden

Dyr hvis mat er planter eller andre dyr, syntetiserer nye organiske forbindelser i kroppen.

Restene av dyr og planter tjener som mat for ormer, sopp og mikroorganismer, som til slutt gjør dem til sine opprinnelige mineraler, og frigjør karbondioksid i prosessen. Disse mineralene fungerer igjen som det første råmaterialet for dannelsen av primære organiske forbindelser av planter. Så sirkelen lukkes og en ny bevegelse av atomer begynner.

Imidlertid er sirkulasjonen av stoffer ikke helt lukket. Noen av atomene forlater syklusen, er fiksert og organisert av nye former for levende organismer og deres metabolske produkter. Ved å trenge inn i litosfæren, hydrosfæren og troposfæren har levende organismer produsert og fortsetter å produsere et enormt geokjemisk arbeid for å flytte og omfordele eksisterende stoffer og skape nye. Dette er essensen av den progressive utviklingen av biosfæren, siden sfæren av biogeokjemiske sykluser utvides og biosfæren styrkes. Som V. I. Vernadsky bemerket, er det i biosfæren en konstant biogen bevegelse av atomer i form av "virvler".

I motsetning til det geologiske kretsløpet er det biotiske kretsløpet preget av lavt energiforbruk. Som allerede nevnt, opprettelsen av den primære organisk materiale forbruker omtrent 1 % av solenergien som når jordens overflate. Denne energien er tilstrekkelig for funksjonen til de mest komplekse biogeokjemiske prosessene på planeten.

I biosfæren er det en global (stor eller geologisk) sirkulasjon av stoffer, som eksisterte selv før de første levende organismene dukket opp. Det involverer et bredt utvalg av kjemiske elementer. Den geologiske syklusen utføres takket være solenergi, gravitasjonsenergi, tektoniske og kosmiske energityper.

Med fremkomsten av levende materie, på grunnlag av den geologiske syklusen, oppsto syklusen av organisk materiale - en liten (biotisk eller biologisk) syklus.

Den biotiske syklusen av stoffer er en kontinuerlig, syklisk, ujevn i tid og rom prosess med bevegelse og transformasjon av stoffer som skjer med direkte deltakelse av levende organismer. Det er en kontinuerlig prosess med skapelse og ødeleggelse av organisk materiale og implementeres med deltakelse av alle tre grupper av organismer: produsenter, forbrukere og nedbrytere. Omtrent 40 biogene elementer er involvert i biotiske sykluser. Høyeste verdi for levende organismer har de sykluser av karbon, hydrogen, oksygen, nitrogen, fosfor, svovel, jern, kalium, kalsium og magnesium.

Etter hvert som levende materie utvikler seg, trekkes stadig flere grunnstoffer ut av det geologiske kretsløpet og går inn i en ny, biologisk syklus. Den totale massen av askestoffer som årlig er involvert i det biotiske kretsløpet av stoffer bare på land er omtrent 8 milliarder tonn. Dette er flere ganger massen av produktene fra utbruddet av alle vulkaner i verden gjennom året. Hastigheten av sirkulasjon av materie i biosfæren er forskjellig. Det levende stoffet i biosfæren oppdateres i gjennomsnitt i 8 år, massen av planteplankton i havet oppdateres daglig. Alt oksygen i biosfæren passerer gjennom levende stoffer om 2000 år, og karbondioksid - om 300 år.

Lokale biotiske sykluser utføres i økosystemer, og biogeokjemiske sykluser av atommigrasjon utføres i biosfæren, som ikke bare binder alle tre ytre skjell av planeten til en enkelt helhet, men også bestemmer den kontinuerlige utviklingen av dens sammensetning.

ATMOSFÆRE HYDROSFÆRE

­ ¯ ­ ¯

LEVENDE SUBSTANS

JORDEN

Evolusjon av biosfæren

Biosfæren dukket opp med fødselen av de første levende organismene for rundt 3,5 milliarder år siden. I løpet av livets utvikling endret det seg. Stadiene av utviklingen av biosfæren kan skilles ut ved å ta hensyn til egenskapene til typen økosystemer.

1. Fremveksten og utviklingen av liv i vann. Scenen henger sammen med eksistensen akvatiske økosystemer. Det var ikke oksygen i atmosfæren.

2. Fremveksten av levende organismer på land, utviklingen av land-luft-miljøet og jordsmonnet, og fremveksten av terrestriske økosystemer. Dette ble mulig på grunn av tilstedeværelsen av oksygen i atmosfæren og ozonskjermen. Det skjedde for 2,5 milliarder år siden.

3. Fremveksten av mennesket, dets transformasjon til et biososialt vesen og fremveksten av antropoøkosystemer skjedde for 1 million år siden.

4. Overgangen av biosfæren under påvirkning av intelligent menneskelig aktivitet til en ny kvalitativ tilstand - inn i noosfæren.

Noosfære

Det høyeste stadiet i utviklingen av biosfæren er noosfæren - stadiet for rimelig regulering av forholdet mellom menneske og natur. Dette begrepet ble introdusert i 1927 av den franske filosofen E. Leroy. Han mente at noosfæren inkluderer det menneskelige samfunn med dets industri, språk og andre attributter for intelligent aktivitet. På 30-40-tallet. XX århundre V.I. Vernadsky utviklet materialistiske ideer om noosfæren. Han mente at noosfæren oppstår som et resultat av samspillet mellom biosfæren og samfunnet, styres av det nære forholdet mellom naturlovene, tenkningen og samfunnets sosioøkonomiske lover, og understreket at

noosfære (sinnets sfære) - utviklingsstadiet av biosfæren, når den intelligente aktiviteten til mennesker vil bli den viktigste avgjørende faktoren i dens bærekraftige utvikling.

Noosfæren er et nytt, høyere stadium av biosfæren, assosiert med fremveksten og utviklingen av menneskeheten i den, som, ved å kjenne naturlovene og forbedre teknologien, blir den største kraften som i skala kan sammenlignes med geologiske, og begynner å ha en avgjørende innflytelse på forløpet av prosesser på jorden, og endret det dypt med deres arbeid. Dannelsen og utviklingen av menneskeheten kom til uttrykk i fremveksten av nye former for utveksling av materie og energi mellom samfunn og natur, i menneskets stadig økende innvirkning på biosfæren. Noosfæren vil komme når menneskeheten, ved hjelp av vitenskap, vil være i stand til meningsfullt å håndtere naturlige og sosiale prosesser. Derfor kan noosfæren ikke betraktes som et spesielt jordskall.

Vitenskapen om å håndtere forholdet mellom menneskelig samfunn og natur kalles noogenics.

Hovedmålet med noogenics er planlegging av nåtiden for fremtidens skyld, og dens hovedoppgaver er å korrigere brudd i forholdet mellom menneske og natur forårsaket av teknologiens fremgang, bevisst kontroll av utviklingen av biosfæren . Det bør dannes en planlagt, vitenskapelig basert bruk naturlige ressurser, som sørger for gjenoppretting i sirkulasjonen av stoffer av det en person har krenket, i motsetning til en spontan, rovdyr holdning til naturen, som fører til miljøforringelse. For dette er det nødvendig bærekraftig utvikling et samfunn som møter dagens behov uten at det går på bekostning av fremtidige generasjoners evne til å dekke sine egne behov.

For tiden har planeten dannet seg biotechnosphere - en del av biosfæren, radikalt forvandlet av mennesket til ingeniørstrukturer: byer, fabrikker og fabrikker, steinbrudd og gruver, veier, demninger og reservoarer, etc.

BIOSFÆRE OG MENNESKE

Biosfæren for mennesket er og habitat og kilde til naturressurser.

Naturlige ressurser – naturlige gjenstander og fenomener som en person bruker i arbeidsprosessen. De gir folk mat, klær, husly. I henhold til graden av utmattelse er de delt inn i utømmelig og uuttømmelig . Uttømmelig ressursene er delt inn i fornybar Og ikke-fornybare . Ikke-fornybare ressurser inkluderer de ressursene som ikke gjenopplives (eller fornyes hundrevis av ganger langsommere enn de brukes): olje, kull, metallmalm og de fleste mineraler. Fornybare naturressurser - jord, vegetasjon og dyreverden, mineralske råvarer (bordsalt). Disse ressursene fylles stadig på med forskjellig hastighet: dyr - flere år, skog - 60-80 år, jord som har mistet fruktbarhet - i flere årtusener. Å overskride forbrukshastigheten over reproduksjonshastigheten fører til fullstendig forsvinning av ressursen.

Uuttømmelig ressurser inkluderer vann, klima (atmosfærisk luft og vindenergi) og rom: solstråling, energi fra havvann og lavvann. Den økende forurensningen av miljøet krever imidlertid implementering av miljøtiltak for å bevare disse ressursene.

Tilfredsstillelse av menneskelige behov er utenkelig uten utnyttelse av naturressurser.

Alle typer menneskelig aktivitet i biosfæren kan kombineres i fire former.

1. Endring av strukturen til jordoverflaten(pløye land, drenere vannforekomster, avskoging, bygge kanaler). Menneskeheten er i ferd med å bli en mektig geologisk kraft. En person bruker 75 % av landet, 15 % av elvevannet, 20 hektar med skog blir hugget ned hvert minutt.

· Geologiske og geomorfologiske endringer - intensivering av dannelsen av raviner, utseendet og hyppigheten av gjørmestrømmer og jordskred.

· Komplekse (landskap) endringer - brudd på integriteten og den naturlige strukturen til landskap, det unike med naturmonumenter, tap av produktivt land, ørkenspredning.

Jordens biosfære er preget på en viss måte av den eksisterende sirkulasjonen av stoffer og strømningen av energi. Stoffers syklus er gjentatt deltakelse av stoffer i prosessene som skjer i atmosfæren, hydrosfæren og litosfæren, inkludert de lagene som er en del av jordens biosfære. Sirkulasjonen av materie utføres med en kontinuerlig tilførsel av ekstern energi fra solen og intern energi fra jorden.

Avhengig av drivkraften, innenfor sirkulasjonen av stoffer, kan man skille geologiske (stor sirkulasjon), biologiske (biogeokjemiske, liten sirkulasjon) og antropogene sykluser.

Geologisk syklus (stor sirkulasjon av stoffer i biosfæren)

Denne sirkulasjonen omfordeler materie mellom biosfæren og jordens dypere horisonter. drivkraft denne prosessen er eksogene og endogene geologiske prosesser. Endogene prosesser skjer under påvirkning av jordens indre energi. Dette er energien som frigjøres som følge av radioaktivt forfall, kjemiske reaksjoner ved dannelse av mineraler osv. Endogene prosesser inkluderer for eksempel tektoniske bevegelser, jordskjelv. Disse prosessene fører til dannelsen store former lettelse (kontinenter, oseaniske depresjoner, fjell og sletter). Eksogene prosesser fortsetter under påvirkning av solens ytre energi. Disse inkluderer den geologiske aktiviteten til atmosfæren, hydrosfæren, levende organismer og mennesker. Disse prosessene fører til utjevning av store landformer (elvedaler, åser, raviner, etc.).

Den geologiske syklusen fortsetter i millioner av år og består i at bergarter ødelegges, og forvitringsprodukter (inkludert vannløselige næringsstoffer) føres med vannstrømmer til Verdenshavet, hvor de danner marine lag og bare delvis går tilbake til land med nedbør. Geotektoniske endringer, prosessene med innsynkning av kontinentene og stigningen av havbunnen, bevegelsen av hav og hav i lang tid fører til at disse lagene går tilbake til land og prosessen begynner på nytt. Symbolet på denne sirkulasjonen av stoffer er en spiral, ikke en sirkel, fordi. den nye sirkulasjonssyklusen gjentar ikke akkurat den gamle, men introduserer noe nytt.

Den store syklusen inkluderer sirkulasjonen av vann (hydrologisk syklus) mellom land og hav gjennom atmosfæren (fig. 3.2).

Vannets kretsløp som helhet spiller en stor rolle i å forme de naturlige forholdene på planeten vår. Tatt i betraktning plantenes transpirasjon av vann og dets absorpsjon i den biogeokjemiske syklusen, forfaller hele vanntilførselen på jorden og gjenopprettes i 2 millioner år.

Ris. 3. 2. Vannets kretsløp i biosfæren.

I det hydrologiske kretsløpet er alle deler av hydrosfæren sammenkoblet. Mer enn 500 tusen km3 vann deltar i det hvert år. Drivkraften bak denne prosessen er solenergi. Vannmolekyler under påvirkning av solenergi varmes opp og stiger i form av gass til atmosfæren (875 km3 ferskvann fordamper daglig). Når de stiger, avkjøles de gradvis, kondenserer og danner skyer. Etter tilstrekkelig avkjøling slipper skyene ut vann i form av ulike nedbørsmengder som faller tilbake i havet. Vann som har falt på bakken kan følge to forskjellige veier: enten suge inn i jorda (infiltrasjon) eller renne av (overflateavrenning). På overflaten renner vann inn i bekker og elver som fører til havet eller andre steder der fordampning skjer. Vann absorbert i jorda kan beholdes i den øvre lag(horisonter) og returnere til atmosfæren ved transpirasjon. Slikt vann kalles kapillært. Vann som føres bort av tyngdekraften og siver ned i porene og sprekker kalles gravitasjonsvann. Gravitasjonsvann siver ned til et ugjennomtrengelig lag av stein eller tett leire, og fyller alle tomrom. Slike reserver kalles grunnvann, og deres øvre grense er grunnvannstanden. Underjordiske berglag som grunnvannet strømmer sakte gjennom kalles akviferer. Under påvirkning av tyngdekraften beveger grunnvann seg gjennom akviferen til det finner en "vei ut" (for eksempel danner naturlige kilder som mater innsjøer, elver, dammer, dvs. blir en del av overflatevann). Dermed inkluderer vannets kretsløp tre hovedsløyfer: overflateavrenning, fordampning-transpirasjon, grunnvann. Mer enn 500 tusen km3 vann er involvert i vannets syklus på jorden hvert år, og det spiller en stor rolle i å forme naturlige forhold.

Biologisk (biogeokjemisk) sirkulasjon

(liten sirkulasjon av stoffer i biosfæren)

Drivkraften til den biologiske syklusen av stoffer er aktiviteten til levende organismer. Den er en del av en større og foregår innenfor biosfæren på økosystemnivå. Et lite kretsløp består i at næringsstoffer, vann og karbon samler seg i planter (autotrofer), brukes på å bygge kropper og livsprosesser, både planter og andre organismer (vanligvis dyr - heterotrofer) som spiser disse plantene. Nedbrytningsproduktene av organisk materiale under påvirkning av destruktorer og mikroorganismer (bakterier, sopp, ormer) brytes ned igjen til mineralkomponenter. Disse uorganiske stoffene kan gjenbrukes for syntese av organiske stoffer ved hjelp av autotrofer.

I biogeokjemiske kretsløp skilles det mellom et reservefond (stoffer som ikke er knyttet til levende organismer) og et byttefond (stoffer som er forbundet ved direkte utveksling mellom organismer og deres nærmiljø).

Avhengig av plasseringen av reservefondet, er biogeokjemiske sykluser delt inn i to typer:

Sykluser av gasstypen med et reservefond av stoffer i atmosfæren og hydrosfæren (sykluser av karbon, oksygen, nitrogen).

Gyrer av sedimentær type med et reservefond i jordskorpen(sykluser av fosfor, kalsium, jern, etc.).

Sykluser av gasstypen, som har et stort byttefond, er mer perfekte. Og dessuten er de i stand til rask selvregulering. Sedimentære sykluser er mindre perfekte, de er mer inerte, siden hoveddelen av stoffet er inneholdt i reservefondet til jordskorpen i en form som er utilgjengelig for levende organismer. Slike sykluser blir lett forstyrret av ulike typer påvirkninger, og en del av det utvekslede materialet forlater syklusen. Det kan gå tilbake igjen til syklusen bare som følge av geologiske prosesser eller ved å trekke ut levende stoffer.

Intensiteten til den biologiske syklusen bestemmes av omgivelsestemperaturen og vannmengden. For eksempel er den biologiske syklusen mer intens i tropiske regnskoger enn i tundraen.

Sykluser av de viktigste biogene stoffene og elementene

Karbonkretsløpet

Alt liv på jorden er basert på karbon. Hvert molekyl i en levende organisme er bygget på grunnlag av et karbonskjelett. Karbonatomer migrerer hele tiden fra en del av biosfæren til en annen (fig. 3. 3.).

Ris. 3. 3. Karbonsyklus.

De viktigste karbonreservene på jorden er i form av karbondioksid (CO2) inneholdt i atmosfæren og oppløst i havene. Planter absorberer karbondioksidmolekyler under fotosyntesen. Som et resultat blir karbonatomet omdannet til en rekke organiske forbindelser og dermed inkludert i strukturen til planter. Følgende er flere alternativer:

· karbonrester i planter ® plantemolekyler spises av nedbrytere (organismer som lever av dødt organisk materiale og samtidig bryter det ned til enkle uorganiske forbindelser) ® karbon returneres til atmosfæren som CO2;

· planter spises av planteetere ® karbon blir returnert til atmosfæren under respirasjon av dyr og når de brytes ned etter døden; eller planteetere vil bli spist av rovdyr og deretter vil karbonet igjen returnere til atmosfæren på samme måter;

· etter døden blir planter til fossilt brensel (for eksempel til kull) ® karbon returneres til atmosfæren etter bruk av drivstoff, vulkanutbrudd og andre geotermiske prosesser.

Ved oppløsning av det opprinnelige CO2-molekylet i sjøvann er flere alternativer også mulige: karbondioksid kan ganske enkelt gå tilbake til atmosfæren (denne typen gjensidig gassutveksling mellom verdenshavet og atmosfæren skjer konstant); karbon kan komme inn i vevet til marine planter eller dyr, så vil det gradvis samle seg i form av sedimenter på bunnen av havene og til slutt bli til kalkstein eller igjen passere fra sedimentene til sjøvann.

CO2-syklushastigheten er omtrent 300 år.

Menneskelig inngripen i karbonkretsløpet (brenning av kull, olje, gass, avfukting) fører til en økning i innholdet av CO2 i atmosfæren og utviklingen drivhuseffekt. For tiden har studiet av karbonsyklusen blitt en viktig oppgave for forskere som er involvert i studiet av atmosfæren.

Oksygen syklus

Oksygen er det vanligste grunnstoffet på jorden (sjøvann inneholder 85,82 % oksygen, atmosfærisk luft 23,15 % og 47,2 % i jordskorpen). Oksygenforbindelser er uunnværlige for å opprettholde liv (de spiller en viktig rolle i metabolske prosesser og respirasjon, er en del av proteiner, fett, karbohydrater, som organismer er "bygget" fra). Hovedmassen av oksygen er i bundet tilstand (mengden av molekylært oksygen i atmosfæren er bare 0,01 % av det totale oksygeninnholdet i jordskorpen).

Siden oksygen finnes i mange kjemiske forbindelser, sirkulasjonen i biosfæren er svært kompleks og skjer hovedsakelig mellom atmosfæren og levende organismer. Konsentrasjonen av oksygen i atmosfæren opprettholdes gjennom fotosyntese, som et resultat av at grønne planter omdanner karbondioksid og vann til karbohydrater og oksygen under påvirkning av sollys. Hoveddelen av oksygen produseres av landplanter - nesten ¾, resten - av fotosyntetiske organismer i havene. En kraftig kilde til oksygen er den fotokjemiske nedbrytningen av vanndamp i den øvre atmosfæren under påvirkning av solens ultrafiolette stråler. I tillegg utgjør oksygen den viktigste syklusen, og er en del av vannet. En liten mengde oksygen dannes fra ozon under påvirkning av ultrafiolett stråling.

Oksygensyklushastigheten er omtrent 2 tusen år.

Avskoging, jorderosjon, ulike gruvearbeid på overflaten reduserer den totale massen av fotosyntese og reduserer oksygensyklusen over store områder. I tillegg forbrukes 25 % av oksygenet som genereres som følge av assimilering årlig til industrielle og huslige behov.

nitrogen syklus

Det biogeokjemiske nitrogenkretsløpet, i likhet med de foregående syklusene, dekker alle områder av biosfæren (fig. 3.4).

Ris. 3. 4. Nitrogenkretsløp.

Nitrogen er inkludert i jordens atmosfære i ubundet form i form av diatomiske molekyler (ca. 78 % av det totale volumet av atmosfæren er nitrogen). I tillegg finnes nitrogen i planter og dyr i form av proteiner. Planter syntetiserer proteiner ved å absorbere nitrater fra jorda. Nitrater dannes der fra atmosfæriske nitrogen- og ammoniumforbindelser som finnes i jorda. Prosessen med å omdanne atmosfærisk nitrogen til en form som kan brukes av planter og dyr kalles nitrogenfiksering. Under nedbrytningen av organisk materiale omdannes en betydelig del av nitrogenet i dem til ammoniakk, som, under påvirkning av nitrifiserende bakterier som lever i jorda, deretter oksideres til salpetersyre. Denne syren, som reagerer med karbonater i jorda (for eksempel kalsiumkarbonat CaCO3), danner nitrater. Noe av nitrogenet frigjøres alltid under forfall i fri form til atmosfæren. I tillegg frigjøres fritt nitrogen ved forbrenning av organiske stoffer, ved forbrenning av ved, kull og torv. I tillegg er det bakterier som med utilstrekkelig lufttilgang kan ta oksygen fra nitrater og ødelegge dem med frigjøring av fritt nitrogen. Aktiviteten til denitrifiserende bakterier fører til at en del av nitrogenet fra formen tilgjengelig for grønne planter (nitrater) blir utilgjengelig (fritt nitrogen). Dermed går langt fra alt nitrogenet som var en del av de døde plantene tilbake til jorda (en del av det frigjøres gradvis i fri form).

Prosessene som kompenserer for tapet av nitrogen inkluderer først og fremst elektriske utladninger som oppstår i atmosfæren, der det alltid dannes en viss mengde nitrogenoksider (sistnevnte med vann gir salpetersyre, som blir til nitrater i jorda) . En annen kilde til påfyll av nitrogenforbindelser i jorda er den vitale aktiviteten til de såkalte azotobakteriene, som er i stand til å assimilere atmosfærisk nitrogen. Noen av disse bakteriene setter seg på røttene til planter fra belgfruktfamilien, og forårsaker dannelse av karakteristiske hevelser - knuter. Nodulebakterier, som assimilerer atmosfærisk nitrogen, behandler det til nitrogenforbindelser, og planter omdanner på sin side sistnevnte til proteiner og andre komplekse stoffer. I naturen foregår altså en kontinuerlig syklus av nitrogen.

På grunn av at hvert år med innhøstingen fjernes de mest proteinrike delene av planter (for eksempel korn) fra åkrene, "krever" jorden å bruke gjødsel som kompenserer for tapet av de viktigste plantenæringsstoffene i den. De viktigste bruksområdene er kalsiumnitrat (Ca(NO)2), ammoniumnitrat (NH4NO3), natriumnitrat (NANO3) og kaliumnitrat (KNO3). Også, i stedet for kjemisk gjødsel, brukes selve plantene fra belgfruktfamilien. Hvis mengden av kunstig nitrogengjødsel som tilføres jorda er for stor, kommer nitrater også inn i menneskekroppen, hvor de kan bli til nitritter, som er svært giftige og kan forårsake kreft.

Fosfor syklus

Hovedtyngden av fosfor finnes i bergarter dannet i tidligere geologiske epoker. Innholdet av fosfor i jordskorpen er fra 8 - 10 til 20 % (i vekt) og det finnes her i form av mineraler (fluorapatitt, klorapatitt, etc.), som er en del av naturlige fosfater - apatitter og fosforitter. Fosfor kan komme inn i det biogeokjemiske kretsløpet som følge av forvitring av stein. Erosjonsprosesser fører fosfor ut i havet i form av mineralet apatitt. Levende organismer spiller en viktig rolle i transformasjonen av fosfor. Organismer trekker ut fosfor fra jord og vannløsninger. Videre overføres fosfor gjennom næringskjedene. Når organismer dør, går fosfor tilbake til jorda og til havets silt, og konsentreres i form av marine fosfatforekomster, som igjen skaper betingelser for dannelse av fosforrike bergarter (fig. 3. 5). ).

Ris. 3.5. Fosforsyklusen i biosfæren (ifølge P. Duvigno, M. Tang, 1973; med endringer).

Ved feil bruk av fosforgjødsel, som et resultat av vann- og vinderosjon (ødeleggelse under påvirkning av vann eller vind), fjernes en stor mengde fosfor fra jorden. På den ene siden fører dette til for stort forbruk av fosforgjødsel og utarming av fosforholdige malmer.

På den annen side forårsaker det økte innholdet av fosfor i vannveiene for overføringen en rask økning i biomassen til vannplanter, "oppblomstring av vannforekomster" og deres eutrofiering (anrikning med næringsstoffer).

Siden planter frakter bort en betydelig mengde fosfor fra jorda, og den naturlige påfyllingen av jordfosforforbindelser er ekstremt ubetydelig, er påføring av fosforgjødsel til jorda et av de viktigste tiltakene for å øke produktiviteten. Omtrent 125 millioner tonn fosfatmalm utvinnes årlig i verden. Det meste går til produksjon av fosfatgjødsel.

Svovel syklus

Hovedreservefondet for svovel finnes i sedimenter, jord og atmosfære. Hovedrollen i involveringen av svovel i den biogeokjemiske syklusen tilhører mikroorganismer. Noen av dem er reduksjonsmidler, andre er oksidasjonsmidler (fig. 3. 6.).

Ris. 3. 6. Svovelsyklus (ifølge Yu. Odum, 1975).

I naturen kjenner man i store mengder ulike sulfider av jern, bly, sink etc. Sulfidsvovel oksideres i biosfæren til sulfatsvovel. Sulfater tas opp av planter. I levende organismer er svovel en del av aminosyrer og proteiner, og i planter er det i tillegg en del av essensielle oljer mv. Prosessene med ødeleggelse av restene av organismer i jordsmonn og i silt av havet er ledsaget av komplekse transformasjoner av svovel (mikroorganismer skaper mange mellomliggende svovelforbindelser). Etter levende organismers død reduseres en del av svovelet i jorda av mikroorganismer til H2S, den andre delen oksideres til sulfater og inngår igjen i syklusen. Hydrogensulfid dannet i atmosfæren oksideres og returneres til jorda med nedbør. I tillegg kan hydrogensulfid omdanne "sekundære" sulfider, og sulfatsvovel skaper gips. I sin tur blir sulfider og gips igjen ødelagt, og svovel fortsetter å vandre.

I tillegg frigjøres svovel i form av SO2, SO3, H2S og elementært svovel til atmosfæren av vulkaner.

Svovelsyklusen kan forstyrres ved menneskelig inngripen. Årsaken til dette er brenning av kull og utslipp fra kjemisk industri, noe som resulterer i dannelse av svoveldioksid, som forstyrrer fotosynteseprosessene og fører til vegetasjonsdød.

Dermed gir biogeokjemiske sykluser homeostase av biosfæren. Imidlertid er de i stor grad underlagt menneskelig påvirkning. Og en av de kraftigste anti-miljøhandlingene til en person er forbundet med brudd og til og med ødeleggelse av naturlige sykluser (de blir asykliske).

Antropogen syklus

Drivkraften i den menneskeskapte syklusen er menneskelig aktivitet. Denne syklusen inkluderer to komponenter: biologisk, assosiert med funksjonen til en person som en levende organisme, og teknisk, assosiert med den økonomiske aktiviteten til mennesker. Den menneskeskapte syklusen, i motsetning til de geologiske og biologiske syklusene, er ikke lukket. Denne åpenheten fører til utarming av naturressurser og forurensning av naturmiljøet.

geologisk kretsløp stoffer har høyest hastighet i horisontal retning mellom land og hav. Betydningen av en stor sirkulasjon er at bergarter utsettes for ødeleggelse, forvitring og forvitringsprodukter, inkludert vannløselige næringsstoffer, føres med vannstrømmer inn i verdenshavet med dannelse av marine lag og går bare delvis tilbake til land, for eksempel , med nedbør eller med organismer utvunnet fra vann av mennesker. Deretter, over lang tid, oppstår langsomme geotektoniske endringer - bevegelse av kontinenter, stigning og fall av havbunnen, vulkanutbrudd, etc., som et resultat av at de dannede lagene går tilbake til land og prosessen begynner på nytt.

Stor geologisk syklus av materie. Under påvirkning av denudasjonsprosesser skjer ødeleggelse av bergarter og sedimentering. Sedimentære bergarter dannes. I områder med stabil innsynkning (vanligvis havbunnen), kommer substansen til den geografiske konvolutten inn i de dype lagene av jorden. Videre, under påvirkning av temperatur og trykk, foregår metamorfe prosesser, som et resultat av at det dannes bergarter, beveger stoffet seg nærmere jordens sentrum. Magmatisme oppstår i jordens tarmer ved svært høye temperaturer: bergarter smelter, stiger i form av magma langs forkastninger til jordoverflaten og renner ut til overflaten under utbrudd. Dermed utføres sirkulasjonen av materie. Det geologiske kretsløpet er komplisert dersom man tar hensyn til utveksling av stoff med det ytre rom. Den store geologiske syklusen er ikke lukket i den forstand at en partikkel av materie som har falt ned i jordens tarmer ikke nødvendigvis vil komme til overflaten, og omvendt, en partikkel som stiger opp under et utbrudd kunne aldri ha vært på jordens overflate før.

De viktigste energikildene til naturlige prosesser på jorden

Solstråling er den viktigste energikilden på jorden. Dens kraft er preget av solkonstanten - mengden energi som passerer gjennom området til en enhetsareal, vinkelrett på solstrålene. I en avstand på én astronomisk enhet (det vil si i jordens bane) er denne konstanten omtrent 1370 W / m².

Levende organismer bruker solens energi (fotosyntese) og energien til kjemiske bindinger (kjemosyntese). Denne energien kan brukes i ulike naturlige og kunstige prosesser. En tredjedel av all energi reflekteres av atmosfæren, 0,02% brukes av planter til fotosyntese, og resten brukes til å støtte mange naturlige prosesser - oppvarming av jorden, havet, atmosfæren, luftbevegelsen. vekt. Direkte oppvarming med solstråler eller energikonvertering ved bruk av fotovoltaiske celler kan brukes til å generere elektrisitet (solkraftverk) eller utføre andre nyttig arbeid. I en fjern fortid ble energien lagret i olje og annet fossilt brensel også hentet gjennom fotosyntese.

Denne enorme energien fører til global oppvarming, for etter at den har gått gjennom naturlige prosesser, stråler den tilbake og atmosfæren lar den ikke gå tilbake.

2. Jordens indre energi; manifestasjon - vulkaner, varme kilder

18. Energitransformasjoner av biotisk og abiotisk opprinnelse

Det er ikke noe avfall i et fungerende naturlig økosystem. Alle organismer, levende eller døde, er potensielt mat for andre organismer: en larve spiser blader, en trost spiser larver, en hauk kan spise en trost. Når plantene, larven, trosten og hauken dør, blir de igjen bearbeidet av nedbrytere.

Alle organismer som spiser samme type mat tilhører den samme trofisk nivå.

organismer naturlige økosystemer er involvert i et komplekst nettverk av mange sammenkoblede næringskjeder. Et slikt nettverk kalles matnett.

Pyramider av energistrømmer: Med hver overgang fra ett trofisk nivå til et annet innenfor næringskjeden eller nettverk, arbeid er gjort og inn miljø varmeenergi frigjøres, og mengden energi Høy kvalitet brukt av organismer på neste trofiske nivå reduseres.

10 % regel: når du flytter fra ett trofisk nivå til et annet, går 90 % av energien tapt, og 10 % overføres til neste nivå.

Jo lengre næringskjede, jo mer nyttig energi går til spille. Derfor er lengden på næringskjeden vanligvis ikke over 4 - 5 ledd.

Energetikk til jordens landskapssfære:

1) solenergi: termisk, strålende

2) strømmen av termisk energi fra jordens tarmer

3) energien til tidevannsstrømmer

4) tektonisk energi

5) energiassimilering under fotosyntese

Vannets kretsløp i naturen

Vannets syklus i naturen er prosessen med syklisk bevegelse av vann i jordens biosfære. Den består av fordampning, kondensering og nedbør (atmosfærisk nedbør fordamper delvis, danner delvis midlertidige og permanente avløp og reservoarer, siver delvis ned i bakken og dannes Grunnvannet), så vel som prosessene for avgassing av mantelen: vann strømmer kontinuerlig fra mantelen. vann er funnet selv på store dyp.

Havet taper på grunn av fordampning mer vann enn oppnådd med nedbør, på land - situasjonen er omvendt. Vann sirkulerer kontinuerlig rundt kloden, mens dens Total forblir uendret.

75 % av jordens overflate er dekket med vann. Vannskallet på jorden er hydrosfæren. Det meste er saltvannet i hav og hav, og den mindre delen er det ferskvann innsjøer, elver, isbreer, grunnvann og vanndamp.

På jorden eksisterer vann i tre aggregeringstilstander: flytende, fast og gassformig. Levende organismer kan ikke eksistere uten vann. I enhver organisme er vann mediet der kjemiske reaksjoner finner sted, uten hvilke levende organismer ikke kan leve. Vann er det mest verdifulle og mest nødvendige stoffet for livet til levende organismer.

Det finnes flere typer vannkretsløp i naturen:

En stor, eller verdens, syklus - vanndamp dannet over overflaten av havene bæres av vind til kontinentene, faller der i form av nedbør og går tilbake til havet i form av avrenning. I denne prosessen endres kvaliteten på vannet: under fordampning, salt sjøvann blir til fersk, og forurenset - er renset.

En liten, eller oseanisk, syklus - vanndamp dannet over overflaten av havet kondenserer og feller ut i havet som nedbør.

Intrakontinental sirkulasjon - vann som har fordampet over landoverflaten faller igjen på land i form av nedbør.

Til slutt når nedbøren i bevegelsesprosessen havet igjen.

Overføringshastighet forskjellige typer vann varierer over et bredt område, så periodene med strømning, og periodene med vannfornyelse er også forskjellige. De varierer fra noen få timer til flere titalls årtusener. Atmosfærisk fuktighet, som dannes ved fordampning av vann fra hav, hav og land og eksisterer i form av skyer, oppdateres i gjennomsnitt etter åtte dager.

Vannet som utgjør levende organismer, gjenopprettes i løpet av få timer. Dette er den mest aktive formen for vannutveksling. Perioden med fornyelse av vannreserver i fjellbreer er omtrent 1600 år, i isbreene i polare land er den mye lengre - omtrent 9700 år.

Den fullstendige fornyelsen av vannet i verdenshavet skjer om omtrent 2700 år.

Effekter av samspillet mellom solstråling, bevegelig og roterende jord.

I dette problemet sesongmessige variasjoner bør vurderes: vinter/sommer. Beskriv at på grunn av jordens rotasjon og bevegelse kommer solstrålingen ujevnt inn, noe som betyr at klimatiske forhold endres med breddegrad.

Jorden vippes til ekliptikkens plan med 23,5 grader.

Bjelkene beveger seg i forskjellige vinkler. strålingsbalanse. Det er viktig ikke bare hvor mye man vinner, men også hvor mye man taper, og hvor mye som gjenstår, tatt i betraktning albedoen.

Atmosfæriske handlingssentre

Store områder med vedvarende høyt eller lavt trykk knyttet til den generelle sirkulasjonen av atmosfæren - handlingssentre for atmosfæren. De bestemmer den rådende retningen til vindene og tjener som sentre for dannelsen av geografiske typer luftmasser. På synoptiske kart er de uttrykt med lukkede linjer - isobarer.

Fører til: 1) heterogenitet av jorden;

2) forskjellen i fysisk. egenskaper til land og vann (varmekapasitet)

3) forskjell i overflatealbedo (R/Q): vann – 6 %, ekv. skoger - 10-12%, brede skoger - 18%, enger - 22-23%, snø - 92%;

4) F Coriolis

Dette forårsaker OCA.

Atmosfæriske handlingssentre:

● fast- i dem eksisterer høy- eller lavtrykk hele året:

1. ekvatorial stripe ned. trykk, hvis akse migrerer noe fra ekvator etter solen mot sommerhalvkulen - Ekvatorial depresjon (årsaker: en stor mengde Q og hav);

2. på ett subtropisk bånd forhøyet. trykket i nord. og Yuzh. halvkuler; flere migrerer om sommeren til høyere subtroper. breddegrader, om vinteren - til lavere; bryte opp i en rekke oseaniske. antisykloner: i nord. halvkuler - Azorene antisyklon (spesielt om sommeren) og Hawaiian; i Sør-Sør-Indisk, Sør-Stillehavet og Sør-Atlanteren;

3. områder senket. trykk over havene i de høye breddegrader av tempererte soner: i nord. halvkuler - islandske (spesielt om vinteren) og Aleutiske lavmål, i sør - en kontinuerlig ring av lavtrykk som omgir Antarktis (50 0 S);

4. økningsområder. press over Arktis (spesielt om vinteren) og Antarktis - antisykloner;

● sesongmessige- spores som områder med høy- eller lavtrykk i løpet av en sesong, og endres i en annen sesong til handlingssenteret for atmosfæren til det motsatte tegnet. Deres eksistens er forbundet med en kraftig endring i løpet av året i temperaturen på landoverflaten i forhold til temperaturen på overflaten av havene; sommer overoppheting av landet skaper gunstige forhold for dannelsen av lavere områder her. trykk, vinter hypotermi - for områder med økt. press. Alt i. halvkule til vinterområder økte. presset inkluderer den asiatiske (sibirske) med et senter i Mongolia og den kanadiske maksima, i de sør-australske, søramerikanske og sørafrikanske maksima. Sommerområder lavere trykk: i Sev. halvkule - sørasiatiske (eller vestasiatiske) og nordamerikanske lavmål, i sør. - Australske, søramerikanske og sørafrikanske lavmål).

Atmosfærens handlingssentre er iboende i en bestemt type vær. Derfor får luften her relativt raskt egenskapene til den underliggende overflaten - varm og fuktig i ekvatorialdepresjonen, kald og tørr i den mongolske antisyklonen, kjølig og fuktig i den islandske lav, etc.

Planetarisk varmeoverføring og dens årsaker

Hovedtrekkene ved planetarisk varmeoverføring. Solenergien som absorberes av jordklodens overflate blir deretter brukt på fordampning og varmeoverføring ved turbulente strømmer. Fordampning tar i gjennomsnitt rundt planeten rundt 80%, og turbulent varmeoverføring - de resterende 20% av den totale varmen.

Prosessene for varmeoverføring og endringer med den geografiske breddegraden til komponentene i havet og på land er veldig unike. All varmen som absorberes av landet om våren og sommeren går helt tapt om høsten og vinteren; med et balansert årlig varmebudsjett viser det seg derfor å være lik null overalt.

I verdenshavet, på grunn av den høye varmekapasiteten til vann og dets mobilitet på lave breddegrader, akkumuleres varme, hvorfra den transporteres med strøm til høye breddegrader, hvor utgiftene overstiger inntaket. Dermed dekkes mangelen som skapes i varmevekslingen av vann med luft.

I ekvatorialsonen av verdenshavet, med en stor mengde absorbert solstråling og redusert energiforbruk, har det årlige varmebudsjettet maksimale positive verdier. Med avstand fra ekvator synker det positive årlige varmebudsjettet på grunn av en økning i varmeoverføringsforbruksvarer, hovedsakelig fordampning. Med overgangen fra tropene til tempererte breddegrader blir varmebudsjettet negativt.

Innenfor landet tilbringes all varmen som mottas i vår-sommertiden i høst-vinterperioden. I vannet i verdenshavet, i løpet av jordens lange historie, har en enorm mengde varme lik 7,6 * 10^21 kcal samlet seg. Akkumuleringen av en så stor masse forklares av den høye varmekapasiteten til vann og dets intensive blanding, hvor en ganske kompleks omfordeling av varme oppstår i tykkelsen av oceanosfæren. Varmekapasiteten til hele atmosfæren er 4 ganger mindre enn for et ti-meters lag av vannet i verdenshavet.

Til tross for at andelen solenergi som brukes til turbulent varmeveksling mellom jordoverflaten og luften er relativt liten, er den hovedkilden til oppvarming av den overflatenære delen av atmosfæren. Intensiteten til denne varmeoverføringen avhenger av temperaturforskjellen mellom luften og den underliggende overflaten (vann eller land). På planetens lave breddegrader (fra ekvator til omtrent førtiende breddegrader på begge halvkuler) varmes luften hovedsakelig opp fra land, som ikke klarer å samle solenergi og avgir all varmen den mottar til atmosfæren. På grunn av turbulent varmeoverføring mottar luftskallet fra 20 til 40 kcal/cm^2 per år, og i områder med lav fuktighet (Sahara, Arabia, etc.) enda mer enn 60 kcal/cm^2. Vann på disse breddegrader akkumulerer varme, noe som gir luften i prosessen med turbulent varmeveksling bare 5-10 kcal/cm^2 per år eller mindre. Bare i visse områder (begrenset område) viser vannet seg å være kaldere i gjennomsnitt per år og mottar derfor varme fra luften (i ekvatorialsonen, i nordvest indiske hav, samt utenfor vestkysten av Afrika og Sør-Amerika).

Alle stoffer på planeten vår er i ferd med å sirkulere. Solenergi forårsaker to sykluser av materie på jorden:

1) Stor (geologisk eller abiotisk);

2) Liten (biotisk, biogen eller biologisk).

Materiesyklusene og strømmene av kosmisk energi skaper stabiliteten til biosfæren. Syklusen av fast stoff og vann, som oppstår som et resultat av virkningen av abiotiske faktorer (levende natur), kalles stor geologisk syklus. Med en stor geologisk syklus (millioner av år flyter), blir bergarter ødelagt, forvitret, stoffer løses opp og kommer inn i verdenshavet; geotektoniske endringer finner sted, kontinentene synker, havbunnens stigning. Vannsyklustiden i isbreer er 8000 år, i elver - 11 dager. Det er den store sirkulasjonen som forsyner levende organismer med næringsstoffer og i stor grad bestemmer betingelsene for deres eksistens.

Stor, geologisk syklus i biosfæren er preget av to viktige punkter:

a) utføres gjennomgående geologisk utvikling Jord;

b) er en moderne planetarisk prosess som tar en ledende del i videre utvikling biosfære.

På nåværende stadium av menneskelig utvikling, som et resultat av stor syklus forurensninger transporteres også over lange avstander - oksider av svovel og nitrogen, støv, radioaktive urenheter. Territoriene med tempererte breddegrader på den nordlige halvkule ble utsatt for den største forurensningen.

En liten, biogen eller biologisk sirkulasjon av stoffer skjer i faste, flytende og gassformige faser med deltagelse av levende organismer. Den biologiske syklusen, i motsetning til den geologiske syklusen, krever mindre energi. En liten syklus er en del av en stor, forekommer på nivå med biogeocenoser (inne økosystemer) og ligger i det faktum at næringsstoffene i jord, vann, karbon akkumuleres i stoffet til planter og brukes på å bygge kroppen. Nedbrytningsproduktene av organisk materiale brytes ned til mineralske komponenter. Den lille syklusen er ikke lukket, som er assosiert med inntreden av stoffer og energi i økosystemet fra utsiden og med frigjøring av noen av dem i biosfærisk syklus.

Mange kjemiske elementer og deres forbindelser er involvert i store og små sykluser, men de viktigste av dem er de som bestemmer det nåværende utviklingsstadiet av biosfæren, assosiert med menneskelig økonomisk aktivitet. Disse inkluderer sykluser karbon, svovel og nitrogen(oksydene deres er store luftforurensninger), og fosfor (fosfater er den viktigste forurensningen i kontinentale farvann). Nesten alle forurensende stoffer virker som skadelige, og de er klassifisert som xenobiotika.

For tiden veldig viktig har sykluser av xenobiotika - giftige elementer - kvikksølv (matforurensning) produkter) og bly (en komponent i bensin). I tillegg kommer mange stoffer av menneskeskapt opprinnelse (DDT, plantevernmidler, radionuklider, etc.) inn i den lille sirkulasjonen fra den store sirkulasjonen, som forårsaker skade på biota og menneskers helse.

Essensen av den biologiske syklusen er strømmen av to motsatte, men innbyrdes beslektede prosesser - opprettelse organisk materiale og ødeleggelse levende stoff.

I motsetning til den store syklusen har den lille en annen varighet: det er sesongmessige, årlige, flerårige og sekulære små sykluser..

Sirkulasjon kjemiske substanser fra det uorganiske miljøet gjennom vegetasjon og dyr tilbake til det uorganiske miljøet ved hjelp av solenergi kalles kjemiske reaksjoner biogeokjemisk syklus .

Nåtiden og fremtiden til planeten vår avhenger av levende organismers deltakelse i biosfærens funksjon. I sirkulasjonen av stoffer, utfører levende materie eller biomasse biogeokjemiske funksjoner: gass, konsentrasjon, redoks og biokjemisk.

Den biologiske syklusen skjer med deltakelse av levende organismer og består i reproduksjon av organisk materiale fra uorganisk og nedbrytning av dette organiske til uorganisk gjennom næringskjeden. Intensiteten av produksjons- og destruksjonsprosesser i den biologiske syklusen avhenger av mengden varme og fuktighet. For eksempel avhenger den lave nedbrytningshastigheten av organisk materiale i de polare områdene av varmeunderskuddet.

En viktig indikator på intensiteten av den biologiske syklusen er sirkulasjonshastigheten til kjemiske elementer. Intensiteten er preget indeks , lik forholdet mellom massen av skogssøppel og søppelet. Jo høyere indeks, jo lavere intensitet på syklusen.

Indeks i barskoger - 10 - 17; bredbladet 3 - 4; savanne ikke mer enn 0,2; fuktige tropiske skoger ikke mer enn 0,1, dvs. her er den biologiske syklusen den mest intense.

Strømmen av grunnstoffer (nitrogen, fosfor, svovel) gjennom mikroorganismer er en størrelsesorden høyere enn gjennom planter og dyr. Den biologiske syklusen er ikke fullstendig reversibel, den er nært knyttet til den biogeokjemiske syklusen. Kjemiske elementer sirkulerer i biosfæren langs forskjellige veier i den biologiske syklusen:

absorbert av levende materie og ladet med energi;

forlate levende materie, frigjør energi til miljøet.

Disse syklusene er av to typer: sirkulasjonen av gassformige stoffer; sedimentær syklus (reserve i jordskorpen).

Selve syklusene består av to deler:

- reservefond(dette er en del av et stoff som ikke er assosiert med levende organismer);

- mobilt (børs)fond(den mindre delen av materie assosiert med direkte utveksling mellom organismer og deres nærmiljø).

Sykluser er delt inn i:

gyres gasstype med reservefond i jordskorpen (sykluser av karbon, oksygen, nitrogen) - i stand til rask selvregulering;

gyres sedimentær type med et reservefond i jordskorpen (syklusene av fosfor, kalsium, jern, etc.) er mer inerte, hoveddelen av stoffet er i en form "utilgjengelig" for levende organismer.

Sykluser kan også deles inn i:

- lukket(sirkulasjonen av gassformige stoffer, for eksempel oksygen, karbon og nitrogen, er en reserve i atmosfæren og hydrosfæren i havet, så mangelen blir raskt kompensert);

- åpen(opprette et reservefond i jordskorpen, for eksempel fosfor - derfor blir tap dårlig kompensert, dvs. et underskudd skapes).

Energigrunnlaget for tilværelsen biologiske sykluser på jorden og deres første kobling er prosessen med fotosyntese. Hver ny sirkulasjonssyklus er ikke en eksakt repetisjon av den forrige. For eksempel, under utviklingen av biosfæren, var noen av prosessene irreversible, noe som resulterte i dannelse og akkumulering av biogen nedbør, en økning i mengden oksygen i atmosfæren, en endring i de kvantitative forholdene mellom isotoper av en rekke elementer osv.

Sirkulasjonen av stoffer kalles biogeokjemiske sykluser . De viktigste biogeokjemiske (biosfæriske) syklusene av stoffer: vann kretsløp, oksygen kretsløp, nitrogen kretsløp(deltakelse av nitrogenfikserende bakterier), karbon syklus(deltakelse av aerobe bakterier; årlig ca. 130 tonn karbon slippes ut i det geologiske kretsløpet), fosfor syklus(deltakelse av jordbakterier; 14 millioner tonn fosfor), svovelsyklus, metallkationsyklus.