Grande geológico e pequeno biológico. Ciclos grandes (geológicos) e pequenos (biogeoquímicos) da matéria

Antes do surgimento da biosfera na Terra, havia três ciclos de substâncias: ciclo mineral - movimento de produtos magmáticos das profundezas para a superfície e vice-versa; ciclo do gás - circulação de massas de ar periodicamente aquecidas pelo Sol,O ciclo da água - evaporação da água e sua transferência por massas de ar, precipitação (chuva, neve). Esses três ciclos são unidos por um único termo - ciclo geológico (abiótico). Com o advento da vida, os ciclos de gás, mineral e água foram complementados ciclo biótico (biogênico) - a circulação de elementos químicos realizada pela atividade vital dos organismos. Juntamente com o geológico, um único ciclo biogeoquímico substâncias na terra.

Ciclo geológico.

Cerca de metade da energia solar que atinge a superfície da Terra é gasta na evaporação da água, intemperismo das rochas, dissolução de minerais, movimento das massas de ar e, junto com eles, vapor d'água, poeira e partículas sólidas do intemperismo.

O movimento da água e do vento leva à erosão do solo, movimento, redistribuição e acúmulo de precipitação mecânica e química na hidrosfera e na litosfera. Este ciclo ainda está acontecendo.

De grande interesse é O ciclo da água. Cerca de 3,8 x 10 14 toneladas de água evaporam da hidrosfera em um ano, e apenas 3,4 x 10 14 toneladas de água retornam com precipitação para a concha de água da Terra. A parte que falta cai em terra. No total, cerca de 1 10 14 toneladas de precipitação caem na terra e aproximadamente 0,6 10 14 toneladas de água evaporam. O excesso de água formado na litosfera flui para lagos e rios e depois para os oceanos (Fig. 2.4). O escoamento superficial é de aproximadamente 0,2 10 14 toneladas, as 0,2 10 14 toneladas restantes de água entram nos aquíferos do subsolo, de onde a água flui para rios, lagos e oceano, e também reabastece os reservatórios de águas subterrâneas.

ciclo biótico. Baseia-se nos processos de síntese de substâncias orgânicas com sua posterior destruição nos minerais originais. Os processos de síntese e destruição de substâncias orgânicas são a base da existência da matéria viva e a principal característica do funcionamento da biosfera.

A atividade vital de qualquer organismo é impossível sem a troca de substâncias com o meio ambiente. No processo de metabolismo, o corpo consome e assimila as substâncias necessárias e libera resíduos, o tamanho do nosso planeta não é infinito e, no final, toda a substância útil seria transformada em resíduos inúteis. Porém, no processo de evolução, uma solução magnífica foi encontrada: além de organismos que podem construir viver importa do inanimado surgiram outros organismos, decompondo essa complexa matéria orgânica em minerais originais, prontos para novos usos. “A única maneira de dar a uma quantidade limitada as propriedades de um infinito”, escreveu V.R. Williams, é fazê-lo girar em uma curva fechada.

O mecanismo de interação entre natureza animada e inanimada consiste no envolvimento da matéria inanimada na área da vida. Após uma série de transformações da matéria inanimada em organismos vivos, ela retorna ao seu estado inicial anterior. Tal ciclo é possível devido ao fato de que os organismos vivos contêm os mesmos elementos químicos que a natureza inanimada.

Como ocorre esse ciclo? V. I. Vernadsky comprovou que o principal conversor de energia vinda do espaço (principalmente solar) é a matéria verde das plantas. Somente eles são capazes de sintetizar compostos orgânicos primários sob a influência da energia solar. O cientista calculou que a área total da superfície da matéria verde das plantas que absorvem energia, dependendo da estação, é de 0,86 a 4,2% da área da superfície do Sol. Ao mesmo tempo, a área da superfície da Terra

Animais cujo alimento são plantas ou outros animais sintetizam novos compostos orgânicos em seus corpos.

Os restos de animais e plantas servem de alimento para vermes, fungos e microorganismos, que acabam por transformá-los em seus minerais originais, liberando gás carbônico no processo. Esses minerais servem novamente como matéria-prima inicial para a criação de compostos orgânicos primários pelas plantas. Então o círculo se fecha e um novo movimento de átomos começa.

No entanto, a circulação de substâncias não é absolutamente fechada. Alguns dos átomos deixam o ciclo, são fixados e organizados por novas formas de organismos vivos e seus produtos metabólicos. Penetrando na litosfera, hidrosfera e troposfera, os organismos vivos produziram e continuam a produzir um enorme trabalho geoquímico para mover e redistribuir as substâncias existentes e criar novas. Esta é a essência do desenvolvimento progressivo da biosfera, pois a esfera dos ciclos biogeoquímicos se expande e a biosfera se fortalece. Como observou V. I. Vernadsky, na biosfera há um constante movimento biogênico de átomos na forma de "vórtices".

Ao contrário do ciclo geológico, o ciclo biótico é caracterizado pelo baixo consumo de energia. Como já foi dito, a criação do primeiro matéria orgânica consome cerca de 1% da energia solar que atinge a superfície da Terra. Essa energia é suficiente para o funcionamento dos processos biogeoquímicos mais complexos do planeta.

Na biosfera, existe uma circulação global (grande ou geológica) de substâncias, que existia antes mesmo do aparecimento dos primeiros organismos vivos. Envolve uma grande variedade de elementos químicos. O ciclo geológico é realizado graças aos tipos de energia solar, gravitacional, tectônica e cósmica.

Com o advento da matéria viva, com base no ciclo geológico, surgiu o ciclo da matéria orgânica - um pequeno ciclo (biótico ou biológico).

O ciclo biótico das substâncias é um processo contínuo, cíclico, desigual no tempo e no espaço de movimento e transformação das substâncias que ocorre com a participação direta dos organismos vivos. É um processo contínuo de criação e destruição de matéria orgânica e é implementado com a participação de todos os três grupos de organismos: produtores, consumidores e decompositores. Cerca de 40 elementos biogênicos estão envolvidos nos ciclos bióticos. valor mais alto para os organismos vivos, eles têm ciclos de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo, enxofre, ferro, potássio, cálcio e magnésio.

À medida que a matéria viva se desenvolve, mais e mais elementos são constantemente extraídos do ciclo geológico e entram em um novo ciclo biológico. A massa total de substâncias cinzas envolvidas anualmente no ciclo biótico de substâncias apenas em terra é de cerca de 8 bilhões de toneladas. Isso é várias vezes a massa dos produtos da erupção de todos os vulcões do mundo ao longo do ano. A taxa de circulação da matéria na biosfera é diferente. A matéria viva da biosfera é atualizada em média por 8 anos, a massa de fitoplâncton no oceano é atualizada diariamente. Todo o oxigênio da biosfera passa pela matéria viva em 2.000 anos e dióxido de carbono - em 300 anos.

Os ciclos bióticos locais são realizados nos ecossistemas e os ciclos biogeoquímicos da migração atômica são realizados na biosfera, que não apenas unem as três camadas externas do planeta em um único todo, mas também determinam a evolução contínua de sua composição.

ATMOSFERA HIDROSFERA

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SUBSTÂNCIA VIVA

O SOLO

Evolução da biosfera

A biosfera surgiu com o nascimento dos primeiros organismos vivos há cerca de 3,5 bilhões de anos. No curso do desenvolvimento da vida, mudou. As fases de evolução da biosfera podem ser distinguidas tendo em conta as características do tipo de ecossistemas.

1. O surgimento e desenvolvimento da vida na água. O palco está conectado com a existência ecossistemas aquáticos. Não havia oxigênio na atmosfera.

2. A emergência de organismos vivos na terra, o desenvolvimento do ambiente terra-ar e solo, e a emergência de ecossistemas terrestres. Isso se tornou possível devido ao surgimento do oxigênio na atmosfera e à tela de ozônio. Aconteceu há 2,5 bilhões de anos.

3. O surgimento do homem, sua transformação em ser biossocial e o surgimento dos antropoecossistemas ocorreram há 1 milhão de anos.

4. A transição da biosfera sob a influência da atividade humana inteligente para um novo estado qualitativo - para a noosfera.

Noosfera

O estágio mais alto no desenvolvimento da biosfera é a noosfera - o estágio de regulação razoável da relação entre o homem e a natureza. Este termo foi introduzido em 1927 pelo filósofo francês E. Leroy. Ele acreditava que a noosfera inclui a sociedade humana com sua indústria, linguagem e outros atributos da atividade inteligente. Nos anos 30-40. século XX V.I. Vernadsky desenvolveu ideias materialistas sobre a noosfera. Ele acreditava que a noosfera surge como resultado da interação da biosfera e da sociedade, é controlada pela estreita relação entre as leis da natureza, o pensamento e as leis socioeconômicas da sociedade e enfatizou que

noosfera (esfera da mente) - o estágio de desenvolvimento da biosfera, quando a atividade inteligente das pessoas se tornará o principal fator determinante em seu desenvolvimento sustentável.

A noosfera é um novo estágio superior da biosfera, associado ao surgimento e desenvolvimento da humanidade nela, que, conhecendo as leis da natureza e aprimorando a tecnologia, torna-se a maior força comparável em escala às geológicas e começa a ter um influência decisiva no curso dos processos na Terra, alterando-a profundamente com o seu trabalho. A formação e o desenvolvimento da humanidade se expressaram no surgimento de novas formas de troca de matéria e energia entre a sociedade e a natureza, no impacto cada vez maior do homem sobre a biosfera. A noosfera virá quando a humanidade, com a ajuda da ciência, for capaz de administrar significativamente os processos naturais e sociais. Portanto, a noosfera não pode ser considerada uma concha especial da Terra.

A ciência de administrar a relação entre a sociedade humana e a natureza é chamada de noógena.

O principal objetivo da noogenia é o planejamento do presente em prol do futuro, e suas principais tarefas são a correção das violações na relação entre o homem e a natureza causadas pelo progresso da tecnologia, o controle consciente da evolução da biosfera . Um uso planejado e com base científica deve ser formado recursos naturais, que prevê a restauração na circulação de substâncias do que uma pessoa violou, em oposição a uma atitude espontânea e predatória em relação à natureza, levando à degradação ambiental. Para isso é necessário desenvolvimento sustentável uma sociedade que atende às necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de atender às suas próprias necessidades.

Atualmente, o planeta formou biotecnosfera - uma parte da biosfera, radicalmente transformada pelo homem em estruturas de engenharia: cidades, fábricas e fábricas, pedreiras e minas, estradas, barragens e reservatórios, etc.

BIOSFERA E HOMEM

A biosfera para o homem é e habitat e fonte de recursos naturais.

Recursos naturais – objetos e fenômenos naturais que uma pessoa usa no processo de trabalho. Eles fornecem às pessoas comida, roupas, abrigo. De acordo com o grau de exaustão, eles são divididos em esgotável e inesgotável . Esgotável recursos são divididos em renovável E não renovável . Recursos não renováveis ​​incluem aqueles recursos que não são revividos (ou são renovados centenas de vezes mais lentamente do que são gastos): petróleo, carvão, minérios metálicos e a maioria dos minerais. Recursos naturais renováveis ​​- solo, vegetação e mundo animal, matérias-primas minerais (sal de cozinha). Esses recursos são constantemente reabastecidos com velocidade diferente: animais - vários anos, florestas - 60-80 anos, solos que perderam fertilidade - por vários milênios. Exceder a taxa de consumo acima da taxa de reprodução leva ao desaparecimento completo do recurso.

Inesgotável os recursos incluem água, clima (ar atmosférico e energia eólica) e espaço: radiação solar, energia das marés e marés baixas. No entanto, a crescente poluição do meio ambiente exige a implementação de medidas ambientais para conservar esses recursos.

A satisfação das necessidades humanas é impensável sem a exploração dos recursos naturais.

Todos os tipos de atividade humana na biosfera podem ser combinados em quatro formas.

1. Mudando a estrutura da superfície da Terra(arar a terra, drenar corpos d'água, desmatar, construir canais). A humanidade está se tornando uma poderosa força geológica. Uma pessoa usa 75% da terra, 15% das águas dos rios, 20 hectares de florestas são derrubados a cada minuto.

· Alterações geológicas e geomorfológicas - intensificação da formação de ravinas, aparecimento e frequência de aluviões e desmoronamentos.

· Alterações complexas (paisagens) - violação da integridade e estrutura natural das paisagens, singularidade dos monumentos naturais, perda de terras produtivas, desertificação.

A biosfera da Terra é caracterizada de certa forma pela circulação existente de substâncias e pelo fluxo de energia. O ciclo das substâncias é a participação repetida de substâncias nos processos que ocorrem na atmosfera, hidrosfera e litosfera, incluindo aquelas camadas que fazem parte da biosfera da Terra. A circulação da matéria é realizada com um fornecimento contínuo de energia externa do Sol e energia interna da Terra.

Dependendo da força motriz, dentro da circulação de substâncias, pode-se distinguir os ciclos geológicos (grande circulação), biológicos (biogeoquímicos, pequena circulação) e antropogênicos.

Ciclo geológico (grande circulação de substâncias na biosfera)

Essa circulação redistribui a matéria entre a biosfera e os horizontes mais profundos da Terra. força motriz este processo são processos geológicos exógenos e endógenos. Os processos endógenos ocorrem sob a influência da energia interna da Terra. Esta é a energia que é liberada como resultado do decaimento radioativo, reações químicas da formação de minerais, etc. Os processos endógenos incluem, por exemplo, movimentos tectônicos, terremotos. Esses processos levam à formação formas grandes relevo (continentes, depressões oceânicas, montanhas e planícies). Os processos exógenos ocorrem sob a influência da energia externa do Sol. Estes incluem a atividade geológica da atmosfera, hidrosfera, organismos vivos e humanos. Estes processos conduzem ao alisamento de grandes relevos (vales fluviais, colinas, ravinas, etc.).

O ciclo geológico continua por milhões de anos e consiste no fato de que as rochas são destruídas e os produtos do intemperismo (incluindo nutrientes solúveis em água) são transportados por fluxos de água para o Oceano Mundial, onde formam estratos marinhos e retornam apenas parcialmente à terra com precipitação. As mudanças geotectônicas, os processos de subsidência dos continentes e elevação do fundo do mar, o movimento dos mares e oceanos por muito tempo levam ao fato de que esses estratos voltam à terra e o processo recomeça. O símbolo dessa circulação de substâncias é uma espiral, não um círculo, porque. o novo ciclo de circulação não repete exatamente o antigo, mas introduz algo novo.

O grande ciclo inclui a circulação da água (ciclo hidrológico) entre a terra e o oceano através da atmosfera (Fig. 3.2).

O ciclo da água como um todo desempenha um papel importante na formação das condições naturais do nosso planeta. Levando em consideração a transpiração da água pelas plantas e sua absorção no ciclo biogeoquímico, todo o suprimento de água da Terra decai e é restaurado por 2 milhões de anos.

Arroz. 3. 2. Ciclo da água na biosfera.

No ciclo hidrológico, todas as partes da hidrosfera estão interligadas. Mais de 500 mil km3 de água participam dela todos os anos. A força motriz por trás desse processo é a energia solar. As moléculas de água sob a ação da energia solar são aquecidas e sobem na forma de gás para a atmosfera (875 km3 de água doce evaporam diariamente). À medida que sobem, gradualmente esfriam, condensam e formam nuvens. Após resfriamento suficiente, as nuvens liberam água na forma de várias precipitações que caem de volta no oceano. A água que cai no solo pode seguir dois caminhos diferentes: penetrar no solo (infiltração) ou escoar (escoamento superficial). Na superfície, a água flui para córregos e rios que levam ao oceano ou a outros locais onde ocorre a evaporação. A água absorvida pelo solo pode ser retida nele camadas superiores(horizontes) e retornam à atmosfera pela transpiração. Essa água é chamada capilar. A água que é levada pela gravidade e penetra nos poros e rachaduras é chamada de água gravitacional. A água gravitacional se infiltra em uma camada impenetrável de rocha ou argila densa, preenchendo todos os vazios. Essas reservas são chamadas de águas subterrâneas e seu limite superior é o nível das águas subterrâneas. Camadas rochosas subterrâneas através das quais a água subterrânea flui lentamente são chamadas de aquíferos. Sob a influência da gravidade, as águas subterrâneas se movem pelo aquífero até encontrar uma “saída” (por exemplo, formando nascentes naturais que alimentam lagos, rios, lagoas, ou seja, passam a fazer parte das águas superficiais). Assim, o ciclo da água inclui três "loops" principais: escoamento superficial, evaporação-transpiração, águas subterrâneas. Mais de 500 mil km3 de água estão envolvidos no ciclo da água na Terra todos os anos e desempenham um papel importante na formação das condições naturais.

Circulação biológica (biogeoquímica)

(pequena circulação de substâncias na biosfera)

A força motriz do ciclo biológico das substâncias é a atividade dos organismos vivos. Faz parte de um maior e ocorre dentro da biosfera no nível do ecossistema. Um pequeno ciclo consiste no fato de que nutrientes, água e carbono se acumulam na matéria das plantas (autotróficos), são gastos na construção de corpos e processos vitais, tanto de plantas quanto de outros organismos (geralmente animais - heterótrofos) que comem essas plantas. Os produtos da decomposição da matéria orgânica sob a ação de destruidores e microorganismos (bactérias, fungos, vermes) se decompõem novamente em componentes minerais. Essas substâncias inorgânicas podem ser reutilizadas para a síntese de substâncias orgânicas pelos autotróficos.

Nos ciclos biogeoquímicos, distinguem-se um fundo de reserva (substâncias que não estão associadas a organismos vivos) e um fundo de troca (substâncias que estão conectadas por troca direta entre organismos e seu ambiente imediato).

Dependendo da localização do fundo de reserva, os ciclos biogeoquímicos são divididos em dois tipos:

Ciclos do tipo gás com fundo de reserva de substâncias na atmosfera e hidrosfera (ciclos de carbono, oxigênio, nitrogênio).

Giro do tipo sedimentar com fundo de reserva em crosta da terrra(ciclos de fósforo, cálcio, ferro, etc.).

Os ciclos do tipo gás, com um grande fundo de câmbio, são mais perfeitos. Além disso, eles são capazes de se autorregular rapidamente. Os ciclos do tipo sedimentar são menos perfeitos, são mais inertes, pois o grosso da matéria está contido no fundo de reserva da crosta terrestre em uma forma inacessível aos organismos vivos. Tais ciclos são facilmente perturbados por vários tipos de influências, e parte do material trocado sai do ciclo. Ele pode retornar novamente ao ciclo apenas como resultado de processos geológicos ou extraindo matéria viva.

A intensidade do ciclo biológico é determinada pela temperatura ambiente e pela quantidade de água. Por exemplo, o ciclo biológico é mais intenso nas florestas tropicais do que na tundra.

Ciclos das principais substâncias e elementos biogênicos

o ciclo do carbono

Toda a vida na Terra é baseada no carbono. Cada molécula de um organismo vivo é construída com base em um esqueleto de carbono. Os átomos de carbono estão constantemente migrando de uma parte da biosfera para outra (Fig. 3. 3.).

Arroz. 3. 3. Ciclo do carbono.

As principais reservas de carbono na Terra estão na forma de dióxido de carbono (CO2) contido na atmosfera e dissolvido nos oceanos. As plantas absorvem moléculas de dióxido de carbono durante a fotossíntese. Como resultado, o átomo de carbono é convertido em uma variedade de compostos orgânicos e, portanto, incluído na estrutura das plantas. Seguem-se várias opções:

· restos de carbono nas plantas ® as moléculas das plantas são comidas pelos decompositores (organismos que se alimentam de matéria orgânica morta e ao mesmo tempo a decompõem em compostos inorgânicos simples) ® o carbono é devolvido à atmosfera como CO2;

· as plantas são comidas pelos herbívoros ® o carbono é devolvido à atmosfera durante a respiração dos animais e à medida que se decompõem após a morte; ou os herbívoros serão comidos pelos carnívoros e então o carbono voltará novamente para a atmosfera da mesma forma;

· após a morte, as plantas se transformam em combustíveis fósseis (por exemplo, em carvão) ® o carbono é devolvido à atmosfera após o uso de combustível, erupções vulcânicas e outros processos geotérmicos.

No caso da dissolução da molécula original de CO2 na água do mar, várias opções também são possíveis: o dióxido de carbono pode simplesmente retornar à atmosfera (esse tipo de troca gasosa mútua entre o Oceano Mundial e a atmosfera ocorre constantemente); o carbono pode entrar nos tecidos de plantas ou animais marinhos, então se acumulará gradualmente na forma de sedimentos no fundo dos oceanos e eventualmente se transformará em calcário ou passará novamente dos sedimentos para a água do mar.

A taxa do ciclo de CO2 é de cerca de 300 anos.

A intervenção humana no ciclo do carbono (queima de carvão, petróleo, gás, desumidificação) conduz ao aumento do teor de CO2 na atmosfera e ao desenvolvimento efeito estufa. Atualmente, o estudo do ciclo do carbono tornou-se uma tarefa importante para os cientistas envolvidos no estudo da atmosfera.

ciclo de oxigênio

O oxigênio é o elemento mais comum na Terra (a água do mar contém 85,82% de oxigênio, o ar atmosférico 23,15% e 47,2% na crosta terrestre). Os compostos de oxigênio são indispensáveis ​​\u200b\u200bpara a manutenção da vida (desempenham um papel importante nos processos metabólicos e na respiração, fazem parte das proteínas, gorduras, carboidratos, dos quais os organismos são “construídos”). A massa principal de oxigênio está em um estado ligado (a quantidade de oxigênio molecular na atmosfera é de apenas 0,01% do conteúdo total de oxigênio na crosta terrestre).

Como o oxigênio é encontrado em muitos compostos químicos, sua circulação na biosfera é muito complexa e ocorre principalmente entre a atmosfera e os organismos vivos. A concentração de oxigênio na atmosfera é mantida por meio da fotossíntese, como resultado da qual as plantas verdes convertem dióxido de carbono e água em carboidratos e oxigênio sob a influência da luz solar. A maior parte do oxigênio é produzida por plantas terrestres - quase ¾, o restante - por organismos fotossintéticos dos oceanos. Uma poderosa fonte de oxigênio é a decomposição fotoquímica do vapor d'água na atmosfera superior sob a influência dos raios ultravioleta do sol. Além disso, o oxigênio faz o ciclo mais importante, fazendo parte da água. Uma pequena quantidade de oxigênio é formada a partir do ozônio sob a influência da radiação ultravioleta.

A taxa do ciclo do oxigênio é de cerca de 2 mil anos.

O desmatamento, a erosão do solo, várias minas na superfície reduzem a massa total da fotossíntese e reduzem o ciclo do oxigênio em grandes áreas. Além disso, 25% do oxigênio gerado como resultado da assimilação é consumido anualmente para necessidades industriais e domésticas.

ciclo do nitrogênio

O ciclo biogeoquímico do nitrogênio, como os ciclos anteriores, cobre todas as áreas da biosfera (Fig. 3.4).

Arroz. 3. 4. Ciclo do nitrogênio.

O nitrogênio está incluído em atmosfera da Terra na forma não ligada na forma de moléculas diatômicas (aproximadamente 78% do volume total da atmosfera é nitrogênio). Além disso, o nitrogênio é encontrado em plantas e animais na forma de proteínas. As plantas sintetizam proteínas absorvendo nitratos do solo. Nitratos são formados lá a partir de nitrogênio atmosférico e compostos de amônio presentes no solo. O processo de conversão do nitrogênio atmosférico em uma forma utilizável por plantas e animais é chamado de fixação de nitrogênio. Durante a decomposição da matéria orgânica, uma parte significativa do nitrogênio nelas contida é convertida em amônia, que, sob a influência de bactérias nitrificantes que vivem no solo, é então oxidada em ácido nítrico. Este ácido, reagindo com carbonatos no solo (por exemplo, carbonato de cálcio CaCO3), forma nitratos. Parte do nitrogênio é sempre liberada durante a decomposição na forma livre na atmosfera. Além disso, o nitrogênio livre é liberado durante a combustão de substâncias orgânicas, durante a combustão de lenha, carvão e turfa. Além disso, existem bactérias que, com acesso insuficiente ao ar, podem retirar oxigênio dos nitratos, destruindo-os com a liberação de nitrogênio livre. A atividade das bactérias desnitrificantes leva ao fato de que parte do nitrogênio da forma disponível para as plantas verdes (nitratos) se torna inacessível (nitrogênio livre). Assim, nem todo o nitrogênio que fazia parte das plantas mortas retorna ao solo (parte dele é gradualmente liberado de forma livre).

Os processos que compensam a perda de nitrogênio incluem, em primeiro lugar, as descargas elétricas que ocorrem na atmosfera, nas quais sempre se forma uma certa quantidade de óxidos de nitrogênio (estes últimos com água fornecem ácido nítrico, que se transforma em nitratos no solo) . Outra fonte de reposição de compostos de nitrogênio no solo é a atividade vital das chamadas azotobactérias, que são capazes de assimilar o nitrogênio atmosférico. Algumas dessas bactérias se instalam nas raízes de plantas da família das leguminosas, causando a formação de inchaços característicos - nódulos. As bactérias do nódulo, assimilando o nitrogênio atmosférico, o processam em compostos de nitrogênio e as plantas, por sua vez, convertem este último em proteínas e outras substâncias complexas. Assim, na natureza, ocorre um ciclo contínuo de nitrogênio.

Devido ao fato de que todos os anos com a colheita as partes mais ricas em proteínas das plantas (por exemplo, grãos) são removidas dos campos, o solo “exige” a aplicação de fertilizantes que compensem a perda dos nutrientes vegetais mais importantes em isto. Os principais usos são nitrato de cálcio (Ca(NO)2), nitrato de amônio (NH4NO3), nitrato de sódio (NANO3) e nitrato de potássio (KNO3). Além disso, em vez de fertilizantes químicos, são usadas as próprias plantas da família das leguminosas. Se a quantidade de fertilizantes nitrogenados artificiais aplicados ao solo for excessivamente grande, os nitratos também entram no corpo humano, onde podem se transformar em nitritos, que são altamente tóxicos e podem causar câncer.

ciclo do fósforo

A maior parte do fósforo está contida em rochas formadas em épocas geológicas passadas. O teor de fósforo na crosta terrestre é de 8 - 10 a 20% (em peso) e é encontrado aqui na forma de minerais (fluorapatita, clorapatita, etc.), que fazem parte dos fosfatos naturais - apatitas e fosforitos. O fósforo pode entrar no ciclo biogeoquímico como resultado do intemperismo das rochas. Processos erosivos transportam fósforo para o mar na forma do mineral apatita. Os organismos vivos desempenham um papel importante na transformação do fósforo. Organismos extraem fósforo de solos e soluções de água. Além disso, o fósforo é transferido através das cadeias alimentares. Com a morte dos organismos, o fósforo retorna ao solo e aos lodos dos mares, concentrando-se na forma de depósitos marinhos de fosfato, que por sua vez criam condições para a formação de rochas ricas em fósforo (Fig. 3. 5. ).

Arroz. 3.5. O ciclo do fósforo na biosfera (segundo P. Duvigno, M. Tang, 1973; com modificações).

Com o uso inadequado de fertilizantes fosfatados, como resultado da erosão hídrica e eólica (destruição sob a ação da água ou do vento), uma grande quantidade de fósforo é removida do solo. Por um lado, isso leva ao consumo excessivo de fertilizantes fosfatados e ao esgotamento dos minérios contendo fósforo.

Por outro lado, o aumento do teor de fósforo nos cursos d'água de sua transferência causa um rápido aumento da biomassa das plantas aquáticas, "floração de corpos d'água" e sua eutrofização (enriquecimento com nutrientes).

Como as plantas carregam uma quantidade significativa de fósforo do solo e a reposição natural de compostos de fósforo do solo é extremamente insignificante, a aplicação de fertilizantes fosfatados no solo é uma das medidas mais importantes para aumentar a produtividade. Aproximadamente 125 milhões de toneladas de minério de fosfato são extraídas anualmente no mundo. A maior parte é gasta na produção de fertilizantes fosfatados.

ciclo do enxofre

O principal fundo de reserva de enxofre é encontrado em sedimentos, solo e atmosfera. O principal papel no envolvimento do enxofre no ciclo biogeoquímico pertence aos microrganismos. Alguns deles são agentes redutores, outros são agentes oxidantes (Fig. 3. 6.).

Arroz. 3. 6. Ciclo do enxofre (segundo Yu. Odum, 1975).

Na natureza, vários sulfetos de ferro, chumbo, zinco, etc. são conhecidos em grandes quantidades. O sulfeto de enxofre é oxidado na biosfera em sulfato de enxofre. Os sulfatos são absorvidos pelas plantas. Nos organismos vivos, o enxofre faz parte dos aminoácidos e proteínas, e nas plantas, além disso, faz parte dos óleos essenciais, etc. Os processos de destruição dos restos de organismos nos solos e nos lodos dos mares são acompanhados por complexas transformações do enxofre (os microrganismos criam numerosos compostos intermediários de enxofre). Após a morte dos organismos vivos, parte do enxofre é reduzida no solo por microorganismos a H2S, a outra parte é oxidada a sulfatos e é novamente incluída no ciclo. O sulfeto de hidrogênio formado na atmosfera é oxidado e retorna ao solo com a precipitação. Além disso, o sulfeto de hidrogênio pode reformar sulfetos "secundários" e o sulfato de enxofre cria gesso. Por sua vez, os sulfetos e o gesso são novamente destruídos e o enxofre retoma sua migração.

Além disso, o enxofre na forma de SO2, SO3, H2S e enxofre elementar é emitido por vulcões para a atmosfera.

O ciclo do enxofre pode ser interrompido pela intervenção humana. A razão para isso é a queima de carvão e as emissões da indústria química, resultando na formação de dióxido de enxofre, que interrompe os processos de fotossíntese e leva à morte da vegetação.

Assim, os ciclos biogeoquímicos fornecem homeostase da biosfera. No entanto, eles estão amplamente sujeitos à influência humana. E uma das ações antiambientais mais poderosas de uma pessoa está associada à violação e até à destruição dos ciclos naturais (tornam-se acíclicos).

ciclo antropogênico

A força motriz do ciclo antropogênico é a atividade humana. Este ciclo inclui duas componentes: a biológica, associada ao funcionamento da pessoa enquanto organismo vivo, e a técnica, associada às atividades económicas das pessoas. O ciclo antropogênico, ao contrário dos ciclos geológicos e biológicos, não é fechado. Essa abertura causa o esgotamento dos recursos naturais e a poluição do ambiente natural.

circuito geológico substâncias tem a maior velocidade na direção horizontal entre a terra e o mar. O significado de uma grande circulação é que as rochas estão sujeitas à destruição, intemperismo e produtos do intemperismo, incluindo nutrientes solúveis em água, são transportados por fluxos de água para o Oceano Mundial com a formação de estratos marinhos e retornam à terra apenas parcialmente, por exemplo , com precipitação ou com organismos extraídos da água pelo homem. Então, por um longo período de tempo, ocorrem lentas mudanças geotectônicas - movimento dos continentes, ascensão e queda do fundo do mar, erupções vulcânicas, etc., como resultado das quais os estratos formados retornam à terra e o processo recomeça.

Grande ciclo geológico da matéria. Sob a influência dos processos de denudação, ocorre a destruição das rochas e a sedimentação. Rochas sedimentares são formadas. Em áreas de subsidência estável (geralmente o fundo do oceano), a substância do envelope geográfico entra nas camadas profundas da Terra. Além disso, sob a influência da temperatura e da pressão, ocorrem processos metamórficos, como resultado da formação de rochas, a substância se aproxima do centro da Terra. O magmatismo ocorre nas entranhas da Terra em temperaturas muito altas: as rochas derretem, sobem na forma de magma ao longo de falhas na superfície da Terra e se derramam na superfície durante as erupções. Assim, a circulação da matéria é realizada. O ciclo geológico é complicado se levarmos em conta a troca de matéria com o espaço sideral. O grande ciclo geológico não está fechado no sentido de que alguma partícula de matéria que caiu nas entranhas da Terra não necessariamente virá para a superfície, e vice-versa, uma partícula subindo durante uma erupção nunca poderia ter estado na superfície da terra antes.

As principais fontes de energia dos processos naturais da Terra

A radiação solar é a principal fonte de energia da Terra. Seu poder é caracterizado pela constante solar - a quantidade de energia que passa pela área de uma unidade de área, perpendicular aos raios solares. À distância de uma unidade astronômica (ou seja, na órbita da Terra), essa constante é de aproximadamente 1370 W/m².

Os organismos vivos utilizam a energia do Sol (fotossíntese) e a energia das ligações químicas (quimiossíntese). Essa energia pode ser utilizada em diversos processos naturais e artificiais. Um terço de toda a energia é refletida pela atmosfera, 0,02% é usado pelas plantas para a fotossíntese e o restante é usado para suportar muitos processos naturais - aquecimento da terra, oceano, atmosfera, movimento do ar. peso O aquecimento solar direto ou a conversão de energia usando células fotovoltaicas podem ser usados ​​para gerar eletricidade (usinas de energia solar) ou realizar outras trabalho útil. No passado distante, a energia armazenada no petróleo e outros combustíveis fósseis também era obtida por meio da fotossíntese.

Essa enorme energia leva ao aquecimento global, porque depois de passar por processos naturais, ela é irradiada de volta e a atmosfera não permite que ela volte.

2. Energia interna da Terra; manifestação - vulcões, fontes termais

18. Transformações energéticas de origem biótica e abiótica

Não há desperdício em um ecossistema natural em funcionamento. Todos os organismos, vivos ou mortos, são potencialmente alimento para outros organismos: uma lagarta come folhas, um tordo come lagartas, um falcão pode comer um tordo. Quando as plantas, lagarta, tordo e falcão morrem, eles por sua vez são processados ​​por decompositores.

Todos os organismos que comem o mesmo tipo de alimento pertencem ao mesmo nível trófico.

organismos ecossistemas naturais estão envolvidos em uma rede complexa de muitas cadeias alimentares interconectadas. Tal rede é chamada teia alimentar.

Pirâmides de fluxos de energia: Com cada transição de um nível trófico para outro dentro a cadeia alimentar ou rede, o trabalho é feito e em ambiente energia térmica é liberada, e a quantidade de energia Alta qualidade usado por organismos do próximo nível trófico diminui.

Regra dos 10%: ao passar de um nível trófico para outro, 90% da energia é perdida e 10% é transferida para o próximo nível.

Quanto mais longa a cadeia alimentar, mais energia útil é desperdiçada. Portanto, o comprimento da cadeia alimentar geralmente não excede 4 a 5 elos.

Energética da esfera da paisagem da Terra:

1) energia solar: térmica, radiante

2) o fluxo de energia térmica das entranhas da Terra

3) a energia das correntes de maré

4) energia tectônica

5) assimilação de energia durante a fotossíntese

O ciclo da água na natureza

O ciclo da água na natureza é o processo de movimento cíclico da água na biosfera terrestre. Consiste em evaporação, condensação e precipitação (a precipitação atmosférica evapora parcialmente, forma parcialmente drenos e reservatórios temporários e permanentes, infiltra-se parcialmente no solo e forma A água subterrânea), bem como os processos de desgaseificação do manto: a água flui continuamente do manto. água foi encontrada mesmo em grandes profundidades.

Os mares estão perdendo devido à evaporação Mais água do que obtido com precipitação, em terra - a situação é inversa. A água circula continuamente ao redor do globo, enquanto sua total continua sem alteração.

75% da superfície da Terra é coberta por água. A concha de água da Terra é a hidrosfera. A maior parte é água salgada dos mares e oceanos, e a parte menor é água fresca lagos, rios, geleiras, águas subterrâneas e vapor de água.

Na terra, a água existe em três estados de agregação: líquido, sólido e gasoso. Os organismos vivos não podem existir sem água. Em qualquer organismo, a água é o meio no qual ocorrem as reações químicas, sem a qual os organismos vivos não podem viver. A água é a substância mais valiosa e necessária para a vida dos organismos vivos.

Existem vários tipos de ciclos da água na natureza:

Um grande ciclo, ou mundial, - o vapor d'água formado acima da superfície dos oceanos é levado pelos ventos para os continentes, cai lá na forma de precipitação e retorna ao oceano na forma de escoamento superficial. Nesse processo, a qualidade da água muda: durante a evaporação, o sal água do mar se transforma em fresco e poluído - é purificado.

Um ciclo pequeno ou oceânico - o vapor d'água formado acima da superfície do oceano condensa e precipita de volta ao oceano como precipitação.

Circulação intracontinental - a água que evaporou acima da superfície da terra cai novamente na terra na forma de precipitação.

No final, a precipitação em movimento atinge novamente os oceanos.

Velocidade de transferência vários tipos a água varia em uma ampla faixa, de modo que os períodos de fluxo e os períodos de renovação da água também são diferentes. Eles variam de algumas horas a várias dezenas de milênios. A umidade atmosférica, que é formada pela evaporação da água dos oceanos, mares e terra e existe na forma de nuvens, é atualizada em média após oito dias.

As águas que compõem os organismos vivos são restabelecidas em poucas horas. Esta é a forma mais ativa de troca de água. O período de renovação das reservas de água nas geleiras das montanhas é de cerca de 1.600 anos, nas geleiras dos países polares é muito mais longo - cerca de 9.700 anos.

A completa renovação das águas do Oceano Mundial ocorre em cerca de 2.700 anos.

Efeitos da interação da radiação solar, movimento e rotação da Terra.

EM esse assunto deve ser considerada a variabilidade sazonal: inverno/verão. Descreva que, devido à rotação e movimento da Terra, a radiação solar chega de forma desigual, o que significa que as condições climáticas mudam com a latitude.

A Terra está inclinada em relação ao plano da eclíptica em 23,5 graus.

Os feixes viajam em ângulos diferentes. balanço de radiação. É importante não apenas quanto se ganha, mas também quanto se perde e quanto se mantém, levando em consideração o albedo.

Centros de Ação Atmosférica

Grandes áreas de alta ou baixa pressão persistentes associadas à circulação geral da atmosfera - centros de ação da atmosfera. Eles determinam a direção predominante dos ventos e servem como centros para a formação de tipos geográficos de massas de ar. Nos mapas sinóticos, eles são expressos por linhas fechadas - isóbaras.

Causas: 1) heterogeneidade da Terra;

2) a diferença no físico. propriedades da terra e da água (capacidade de calor)

3) diferença no albedo da superfície (R/Q): água – 6%, equiv. florestas - 10-12%, amplas florestas - 18%, prados - 22-23%, neve - 92%;

4) F Coriolis

Isso causa OCA.

Centros de Ação Atmosférica:

● permanente- neles existe alta ou baixa pressão durante todo o ano:

1. desnudamento equatorial. pressão, cujo eixo migra um pouco do equador seguindo o Sol em direção ao hemisfério de verão - Depressão equatorial (motivos: grande quantidade de Q e oceanos);

2. em uma faixa subtropical elevada. pressão no Norte. e Yuzh. hemisférios; vários migram no verão para regiões subtropicais mais altas. latitudes, no inverno - para as mais baixas; dividem-se em vários oceânicos. anticiclones: no Norte. hemisférios - anticiclone açoriano (especialmente no verão) e havaiano; no Sul - Sul da Índia, Pacífico Sul e Atlântico Sul;

3. áreas rebaixadas. pressão sobre os oceanos nas altas latitudes das zonas temperadas: no Norte. hemisférios - baixas islandesas (especialmente no inverno) e aleutas, no sul - um anel contínuo de baixa pressão em torno da Antártica (50 0 S);

4. áreas de aumento. pressão sobre o Ártico (especialmente no inverno) e a Antártida - anticiclones;

● sazonal- são traçadas como áreas de alta ou baixa pressão durante uma estação, mudando em outra estação para o centro de ação da atmosfera do signo oposto. Sua existência está associada a uma mudança brusca durante o ano na temperatura da superfície terrestre em relação à temperatura da superfície dos oceanos; o superaquecimento da terra no verão cria condições favoráveis ​​\u200b\u200bpara a formação de áreas mais baixas aqui. pressão, hipotermia de inverno - para áreas de aumento. pressão. Tudo em. hemisfério para áreas de inverno aumentou. as pressões incluem os máximos asiáticos (siberianos) com centro na Mongólia e os máximos canadenses, nos máximos sul-australianos, sul-americanos e sul-africanos. Áreas de verão mais baixas pressão: em Sev. hemisférios - mínimas do sul da Ásia (ou da Ásia Ocidental) e da América do Norte, no sul. - mínimas australianas, sul-americanas e sul-africanas).

Os centros de ação da atmosfera são inerentes a um determinado tipo de clima. Portanto, o ar aqui adquire com relativa rapidez as propriedades da superfície subjacente - quente e úmido na depressão equatorial, frio e seco no anticiclone mongol, frio e úmido na baixa islandesa, etc.

Transferência de calor planetária e suas causas

As principais características da transferência de calor planetária. A energia solar absorvida pela superfície do globo é então gasta em evaporação e transferência de calor por fluxos turbulentos. A evaporação leva em média cerca de 80% ao redor do planeta e a transferência turbulenta de calor - os 20% restantes do calor total.

Os processos de transferência de calor e mudanças com a latitude geográfica de seus componentes no oceano e na terra são únicos. Todo o calor absorvido pela terra na primavera e no verão é completamente perdido no outono e no inverno; com um orçamento de calor anual equilibrado, portanto, acaba sendo igual a zero em todos os lugares.

No Oceano Mundial, devido à elevada capacidade calorífica da água e à sua mobilidade em baixas latitudes, acumula-se calor, de onde é transportado pelas correntes para altas latitudes, onde o seu gasto supera a sua ingestão. Assim, a deficiência criada na troca de calor da água com o ar é suprida.

Na zona equatorial do Oceano Mundial, com grande quantidade de radiação solar absorvida e reduzido consumo de energia, o balanço anual de calor apresenta valores máximos positivos. Com a distância do equador, o orçamento de calor anual positivo diminui devido a um aumento nos consumíveis de transferência de calor, principalmente a evaporação. Com a transição dos trópicos para as latitudes temperadas, o balanço de calor torna-se negativo.

Dentro da terra, todo o calor recebido no período primavera-verão é gasto no período outono-inverno. Nas águas do Oceano Mundial, ao longo da longa história da Terra, uma enorme quantidade de calor igual a 7,6 * 10^21 kcal se acumulou. O acúmulo de uma massa tão grande é explicado pela alta capacidade calorífica da água e sua intensa mistura, durante a qual ocorre uma redistribuição bastante complexa do calor na espessura da oceanosfera. A capacidade de calor de toda a atmosfera é 4 vezes menor que a de uma camada de dez metros das águas do Oceano Mundial.

Apesar do fato de que a parcela de energia solar usada para a troca turbulenta de calor entre a superfície da Terra e o ar é relativamente pequena, ela é a principal fonte de aquecimento da parte próxima à superfície da atmosfera. A intensidade desta transferência de calor depende da diferença de temperatura entre o ar e a superfície subjacente (água ou terra). Nas baixas latitudes do planeta (do equador até aproximadamente a quadragésima latitude de ambos os hemisférios), o ar é aquecido principalmente pela terra, que não consegue acumular energia solar e cede todo o calor que recebe para a atmosfera. Devido à transferência turbulenta de calor, o reservatório de ar recebe de 20 a 40 kcal/cm^2 por ano e, em áreas com baixa umidade (Saara, Arábia, etc.), até mais de 60 kcal/cm^2. As águas nessas latitudes acumulam calor, dando ao ar no processo de troca turbulenta de calor apenas 5-10 kcal/cm^2 por ano ou menos. Apenas em certas áreas (área limitada) a água acaba sendo mais fria em média por ano e, portanto, recebe calor do ar (na zona equatorial, no noroeste oceano Índico, bem como na costa oeste da África e América do Sul).

Todas as substâncias do nosso planeta estão em processo de circulação. A energia solar causa dois ciclos de matéria na Terra:

1) Grande (geológico ou abiótico);

2) Pequeno (biótico, biogênico ou biológico).

Os ciclos da matéria e os fluxos de energia cósmica criam a estabilidade da biosfera. O ciclo da matéria sólida e da água, que ocorre como resultado da ação de fatores abióticos (natureza inanimada), é chamado grande ciclo geológico. Com um grande ciclo geológico (fluxo de milhões de anos), as rochas são destruídas, intemperizadas, as substâncias se dissolvem e entram no Oceano Mundial; estão ocorrendo mudanças geotectônicas, o afundamento dos continentes, a elevação do fundo do mar. O tempo do ciclo da água nas geleiras é de 8.000 anos, nos rios - 11 dias. É a grande circulação que fornece nutrientes aos organismos vivos e determina em grande parte as condições de sua existência.

Grande ciclo geológico na biosfera é caracterizada por dois pontos importantes:

a) realizada ao longo desenvolvimento geológico Terra;

b) é um processo planetário moderno que tem um papel preponderante na desenvolvimento adicional biosfera.

No estágio atual do desenvolvimento humano, como resultado da grande ciclo poluentes também são transportados por longas distâncias - óxidos de enxofre e nitrogênio, poeira, impurezas radioativas. Os territórios de latitudes temperadas do Hemisfério Norte foram submetidos à maior poluição.

Uma pequena circulação, biogênica ou biológica de substâncias ocorre nas fases sólida, líquida e gasosa com a participação de organismos vivos. O ciclo biológico, ao contrário do ciclo geológico, requer menos energia. Um pequeno ciclo faz parte de um grande, ocorre ao nível das biogeocenoses (dentro ecossistemas) e reside no fato de que os nutrientes do solo, água, carbono são acumulados na substância das plantas e são gastos na construção do corpo. Os produtos de decomposição da matéria orgânica se decompõem em componentes minerais. O pequeno ciclo não está fechado, que está associado à entrada no ecossistema de substâncias e energia de fora e à liberação de algumas delas no ciclo da biosfera.

Muitos elementos químicos e seus compostos estão envolvidos em grandes e pequenos ciclos, mas os mais importantes deles são aqueles que determinam o atual estágio de desenvolvimento da biosfera, associados à atividade econômica humana. Estes incluem ciclos carbono, enxofre e nitrogênio(seus óxidos são principais poluentes do ar), e fósforo (os fosfatos são o principal poluente das águas continentais). Quase todos os poluentes agem como nocivos e são classificados como xenobióticos.

Atualmente grande importância têm ciclos de xenobióticos - elementos tóxicos - mercúrio (contaminante alimentar) produtos) e chumbo (um componente da gasolina). Além disso, muitas substâncias de origem antrópica (DDT, pesticidas, radionuclídeos, etc.) entram na pequena circulação a partir da grande circulação, que causam danos à biota e à saúde humana.

A essência do ciclo biológico é o fluxo de dois processos opostos, mas inter-relacionados - criação matéria orgânica e destruição substância viva.

Em contraste com o grande ciclo, o pequeno tem uma duração diferente: existem pequenos ciclos sazonais, anuais, perenes e seculares..

Circulação substancias químicas do ambiente inorgânico através da vegetação e animais de volta ao ambiente inorgânico usando energia solar reações químicas são chamadas ciclo biogeoquímico .

O presente e o futuro do nosso planeta dependem da participação dos organismos vivos no funcionamento da biosfera. Na circulação de substâncias, a matéria viva, ou biomassa, desempenha funções biogeoquímicas: gás, concentração, redox e bioquímica.

O ciclo biológico ocorre com a participação dos organismos vivos e consiste na reprodução da matéria orgânica do inorgânico e a decomposição deste orgânico no inorgânico através da cadeia trófica alimentar. A intensidade dos processos de produção e destruição no ciclo biológico depende da quantidade de calor e umidade. Por exemplo, a baixa taxa de decomposição da matéria orgânica nas regiões polares depende do déficit de calor.

Um indicador importante da intensidade do ciclo biológico é a taxa de circulação dos elementos químicos. A intensidade é caracterizada índice , igual à razão da massa de serapilheira para a serapilheira. Quanto maior o índice, menor a intensidade do ciclo.

Índice em florestas de coníferas - 10 - 17; 3 - 4 de folhas largas; savana não mais que 0,2; florestas tropicais úmidas não mais que 0,1, ou seja, aqui o ciclo biológico é o mais intenso.

O fluxo de elementos (nitrogênio, fósforo, enxofre) através de microorganismos é uma ordem de grandeza maior do que através de plantas e animais. O ciclo biológico não é completamente reversível, está intimamente relacionado com o ciclo biogeoquímico. Os elementos químicos circulam na biosfera ao longo de vários caminhos do ciclo biológico:

absorvido pela matéria viva e carregado de energia;

deixar a matéria viva, liberando energia para o meio ambiente.

Esses ciclos são de dois tipos: a circulação de substâncias gasosas; ciclo sedimentar (reserva na crosta terrestre).

Os próprios ciclos consistem em duas partes:

- fundo de reserva(esta é uma parte de uma substância que não está associada a organismos vivos);

- fundo móvel (troca)(a menor porção de matéria associada à troca direta entre organismos e seu ambiente imediato).

Os ciclos são divididos em:

giros tipo de gás com um fundo de reserva na crosta terrestre (ciclos de carbono, oxigênio, nitrogênio) - capaz de auto-regulação rápida;

giros tipo sedimentar com fundo de reserva na crosta terrestre (os ciclos de fósforo, cálcio, ferro, etc.) são mais inertes, a maior parte da substância está em uma forma "inacessível" aos organismos vivos.

Os ciclos também podem ser divididos em:

- fechado(a circulação de substâncias gasosas, por exemplo, oxigênio, carbono e nitrogênio, é uma reserva na atmosfera e na hidrosfera do oceano, pelo que a escassez é rapidamente compensada);

- abrir(criando um fundo de reserva na crosta terrestre, por exemplo, fósforo - portanto, as perdas são mal compensadas, ou seja, um déficit é criado).

A base energética da existência ciclos biológicos na Terra e seu elo inicial é o processo de fotossíntese. Cada novo ciclo de circulação não é uma repetição exata do anterior. Por exemplo, durante a evolução da biosfera, alguns dos processos foram irreversíveis, resultando na formação e acúmulo de precipitação biogênica, aumento na quantidade de oxigênio na atmosfera, mudança nas proporções quantitativas de isótopos de vários elementos, etc

A circulação de substâncias é chamada ciclos biogeoquímicos . Os principais ciclos biogeoquímicos (biosféricos) de substâncias: ciclo da água, ciclo do oxigênio, ciclo do nitrogênio(participação de bactérias fixadoras de nitrogênio), ciclo do carbono(participação de bactérias aeróbias; anualmente cerca de 130 toneladas de carbono são liberadas no ciclo geológico), ciclo do fósforo(participação de bactérias do solo; 14 milhões de toneladas de fósforo), ciclo do enxofre, ciclo do cátion metálico.