วัฏจักรทางธรณีวิทยาที่ยิ่งใหญ่ของสสารมีบทบาทอย่างไร วัฏจักรทางชีวภาพและธรณีวิทยา

หน้าที่ 1

วัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่เกี่ยวข้องกับหินตะกอนในเชิงลึก เปลือกโลกเป็นเวลานานที่ปิดองค์ประกอบที่มีอยู่ในนั้นจากระบบวัฏจักรชีวภาพ ในประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา หินตะกอนที่แปรสภาพอีกครั้งบนพื้นผิวโลกจะค่อยๆ ถูกทำลายโดยกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต น้ำและอากาศ และรวมอยู่ในวัฏจักรชีวสเฟียร์อีกครั้ง

วัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่เกิดขึ้นเป็นเวลาหลายแสนหรือหลายล้านปี ประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้: หินถูกทำลาย ผุกร่อน และในที่สุดน้ำก็ไหลลงสู่มหาสมุทร ที่นี่พวกมันจะทับถมกันที่ก้นบ่อ ก่อตัวเป็นหินตะกอน และกลับคืนสู่ผืนดินเพียงบางส่วนพร้อมกับสิ่งมีชีวิตที่มนุษย์หรือสัตว์อื่น ๆ ดึงขึ้นจากน้ำ

หัวใจของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่คือกระบวนการถ่ายโอนสารประกอบแร่ธาตุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในระดับดาวเคราะห์โดยปราศจากการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต

นอกจากการไหลเวียนขนาดเล็กแล้วยังมีการไหลเวียนทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่อีกด้วย สารบางชนิดเข้าสู่ชั้นลึกของโลก (ผ่านตะกอนด้านล่างของทะเลหรือด้วยวิธีอื่น) ซึ่งการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆเกิดขึ้นกับการก่อตัวของสารประกอบต่างๆ แร่และสารอินทรีย์ กระบวนการของวัฏจักรทางธรณีวิทยาได้รับการสนับสนุนโดยพลังงานภายในของโลกซึ่งเป็นแกนกลางที่ใช้งานอยู่ พลังงานเดียวกันก่อให้เกิดการปลดปล่อยสารสู่พื้นผิวโลก ดังนั้นการไหลเวียนของสารจำนวนมากจึงปิดลง ต้องใช้เวลาหลายล้านปี

เกี่ยวกับความเร็วและความเข้มของการหมุนเวียนทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสสาร ในปัจจุบัน ไม่ว่าจะให้ข้อมูลที่แม่นยำเพียงใด มีเพียงค่าประมาณโดยประมาณเท่านั้น และจากนั้นสำหรับส่วนประกอบภายนอกของวัฏจักรทั่วไปเท่านั้น เช่น โดยไม่คำนึงถึงการไหลเข้าของสสารจากเนื้อโลกเข้าสู่เปลือกโลก

คาร์บอนนี้มีส่วนร่วมในวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ คาร์บอนนี้อยู่ในกระบวนการของวัฏจักรชีวภาพขนาดเล็ก รักษาสมดุลก๊าซของชีวมณฑลและชีวิตโดยทั่วไป

การไหลบ่าของแม่น้ำบางสายในโลก

การมีส่วนร่วมขององค์ประกอบชีวทรงกลมและเทคโนสเฟียร์ในวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสสารของโลกมีความสำคัญมาก: มีการเติบโตอย่างต่อเนื่องของส่วนประกอบเทคโนสเฟียร์เนื่องจากการขยายตัวของขอบเขตของกิจกรรมการผลิตของมนุษย์

เนื่องจากการไหลของเทคโนโลยีธรณีเคมีหลักบนพื้นผิวโลกนั้นอยู่ภายใต้กรอบของการไหลเวียนทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสสารสำหรับ 70% ของแผ่นดินลงสู่มหาสมุทรและ 30% - เข้าสู่ภาวะซึมเศร้าที่ปิดสนิท แต่จากระดับความสูงที่สูงกว่าถึงต่ำกว่าเสมอ อันเป็นผลจากการกระทำของแรงโน้มถ่วง ตามลำดับ ความแตกต่างของเปลือกโลกจากที่สูงลงสู่ที่ต่ำ จากบกสู่มหาสมุทร การไหลย้อนกลับ (การขนส่งในบรรยากาศ กิจกรรมของมนุษย์ การเคลื่อนตัวของเปลือกโลก ภูเขาไฟ การอพยพของสิ่งมีชีวิต) ในระดับหนึ่งทำให้การเคลื่อนที่ของสสารโดยทั่วไปนี้ซับซ้อนขึ้น ทำให้เกิดวงจรการย้ายถิ่นในท้องถิ่น แต่โดยทั่วไปจะไม่เปลี่ยนแปลง

การหมุนเวียนของน้ำระหว่างแผ่นดินและมหาสมุทรผ่านชั้นบรรยากาศหมายถึงวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ น้ำระเหยจากพื้นผิวของมหาสมุทรและถูกถ่ายโอนไปยังพื้นดินซึ่งตกในรูปของหยาดน้ำฟ้า ซึ่งไหลกลับสู่มหาสมุทรอีกครั้งในรูปของพื้นผิวและใต้ดิน หรือตกในรูปของหยาดน้ำฟ้าสู่พื้นผิวของ มหาสมุทร. น้ำมากกว่า 500,000 km3 มีส่วนร่วมในวัฏจักรของน้ำบนโลกทุกปี วัฏจักรของน้ำโดยรวมมีบทบาทสำคัญในการกำหนดเงื่อนไขทางธรรมชาติบนโลกของเรา เมื่อคำนึงถึงการคายน้ำโดยพืชและการดูดซับในวัฏจักรชีวธรณีเคมี แหล่งน้ำทั้งหมดบนโลกจะสลายตัวและได้รับการฟื้นฟูใน 2 ล้านปี

ตามสูตรของเขา วัฏจักรทางชีวภาพของสสารพัฒนาในส่วนของวิถีของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสสารในธรรมชาติ

การถ่ายโอนสสารโดยพื้นผิวและน้ำใต้ดินเป็นปัจจัยหลักในการสร้างความแตกต่างทางธรณีเคมีในแง่ของปริมาตร แต่ไม่ใช่ปัจจัยเดียวและถ้าเราพูดถึงการไหลเวียนทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสารบนพื้นผิวโลกโดยรวม การไหลก็มีความสำคัญมาก มีบทบาทในการขนส่งโดยเฉพาะในมหาสมุทรและในชั้นบรรยากาศ

เกี่ยวกับความเร็วและความเข้มของการหมุนเวียนทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสาร ปัจจุบันไม่สามารถให้ข้อมูลที่แน่นอนได้ มีเพียงการประมาณการโดยประมาณเท่านั้น และสำหรับส่วนประกอบภายนอกของวัฏจักรทั่วไปเท่านั้น เช่น โดยไม่คำนึงถึงการไหลเข้าของสสารจากเนื้อโลกเข้าสู่เปลือกโลก องค์ประกอบภายนอกของการหมุนเวียนทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสารคือกระบวนการอย่างต่อเนื่องของการปฏิเสธของพื้นผิวโลก

วัฏจักรขนาดใหญ่ (ทางธรณีวิทยา) และวัฏจักรขนาดเล็ก (ชีวเคมี) ของสสาร

สารทั้งหมดบนโลกของเราอยู่ในกระบวนการหมุนเวียน พลังงานแสงอาทิตย์ทำให้เกิดวัฏจักรของสสารบนโลกสองรอบ:

ขนาดใหญ่ (ทางธรณีวิทยาหรือไม่มีชีวิต);

ขนาดเล็ก (ไบโอติก ไบโอจีนิก หรือชีวภาพ)

วัฏจักรของสสารและการไหลของพลังงานจักรวาลสร้างความมั่นคงของชีวมณฑล วัฏจักรของของแข็งและน้ำซึ่งเกิดขึ้นจากการกระทำของปัจจัยที่ไม่มีชีวิต (ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต) เรียกว่าวัฏจักรทางธรณีวิทยาที่ยิ่งใหญ่ ด้วยวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ (ไหลเป็นล้านปี) หินจะถูกทำลาย ผุกร่อน สารต่างๆ ละลายและเข้าสู่มหาสมุทรโลก การเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยากำลังเกิดขึ้น การจมของทวีป การเพิ่มขึ้นของก้นทะเล วัฏจักรของน้ำในธารน้ำแข็งคือ 8,000 ปีในแม่น้ำ - 11 วัน เป็นการไหลเวียนขนาดใหญ่ที่ให้สารอาหารแก่สิ่งมีชีวิตและกำหนดเงื่อนไขสำหรับการดำรงอยู่ของพวกมันเป็นส่วนใหญ่

วัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ในชีวมณฑลมีลักษณะสองแบบ จุดสำคัญ: คาร์บอนออกซิเจนทางธรณีวิทยา

• ก) ดำเนินการตลอดการพัฒนาทางธรณีวิทยาทั้งหมดของโลก
• b) เป็นกระบวนการของดาวเคราะห์สมัยใหม่ที่มีส่วนสำคัญ การพัฒนาต่อไปชีวมณฑล

ในขั้นตอนปัจจุบันของการพัฒนามนุษย์ เนื่องจากการหมุนเวียนจำนวนมาก สารมลพิษยังถูกขนส่งเป็นระยะทางไกล เช่น ออกไซด์ของกำมะถันและไนโตรเจน ฝุ่น สิ่งสกปรกที่มีกัมมันตภาพรังสี ดินแดนของละติจูดพอสมควรของซีกโลกเหนืออยู่ภายใต้มลพิษที่ยิ่งใหญ่ที่สุด

การไหลเวียนของสารขนาดเล็กทางชีวภาพหรือทางชีวภาพเกิดขึ้นในเฟสของแข็งของเหลวและก๊าซโดยมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต วัฏจักรชีวภาพนั้นตรงกันข้ามกับวัฏจักรทางธรณีวิทยา คือต้องการพลังงานน้อยกว่า วัฏจักรขนาดเล็กเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรขนาดใหญ่ เกิดขึ้นที่ระดับไบโอจีโอซีโนส (ภายในระบบนิเวศ) และอยู่ในข้อเท็จจริงที่ว่าธาตุอาหารในดิน น้ำ คาร์บอนสะสมอยู่ในสสารของพืชและถูกใช้ไปในการสร้างร่างกาย ผลิตภัณฑ์สลายตัว อินทรียฺวัตถุสลายตัวเป็นส่วนประกอบของแร่ธาตุ วัฏจักรขนาดเล็กไม่ได้ปิดซึ่งเกี่ยวข้องกับการเข้าสู่ระบบนิเวศของสารและพลังงานจากภายนอกและด้วยการปล่อยสารบางส่วนเข้าสู่วงจรชีวมณฑล

องค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบจำนวนมากมีส่วนร่วมในวัฏจักรขนาดใหญ่และขนาดเล็ก แต่ที่สำคัญที่สุดคือองค์ประกอบที่กำหนดขั้นตอนการพัฒนาชีวมณฑลในปัจจุบันซึ่งเกี่ยวข้องกับกิจกรรมทางเศรษฐกิจของมนุษย์ ซึ่งรวมถึงวัฏจักรของคาร์บอน ซัลเฟอร์ และไนโตรเจน (ออกไซด์ของพวกมันเป็นสารก่อมลพิษหลักในชั้นบรรยากาศ) เช่นเดียวกับฟอสฟอรัส (ฟอสเฟตเป็นสารก่อมลพิษหลักของน่านน้ำภาคพื้นทวีป) สารก่อมลพิษเกือบทั้งหมดมีพฤติกรรมที่เป็นอันตราย และสารเหล่านี้จัดอยู่ในประเภทซีโนไบโอติก ปัจจุบัน วัฏจักรของซีโนไบโอติกส์ - องค์ประกอบที่เป็นพิษ - ปรอท (สารปนเปื้อนในอาหาร) และตะกั่ว (ส่วนประกอบของน้ำมันเบนซิน) มีความสำคัญอย่างยิ่ง นอกจากนี้ สารจำนวนมากที่มาจากมนุษย์ (ดีดีที สารกำจัดศัตรูพืช สารกัมมันตภาพรังสี ฯลฯ) เข้าสู่การไหลเวียนขนาดเล็กจากการไหลเวียนขนาดใหญ่ ซึ่งก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและสุขภาพของมนุษย์

สาระสำคัญของวัฏจักรชีวภาพคือการไหลของสองกระบวนการที่ตรงกันข้าม แต่สัมพันธ์กัน - การสร้างสารอินทรีย์และการทำลายโดยสิ่งมีชีวิต

ตรงกันข้ามกับวัฏจักรขนาดใหญ่ วัฏจักรเล็กมีระยะเวลาแตกต่างกัน: วัฏจักรเล็กตามฤดูกาล ประจำปี รอบยืนต้น และฆราวาส การหมุนเวียนของสารเคมีจากสภาพแวดล้อมอนินทรีย์ผ่านพืชและสัตว์กลับสู่สภาพแวดล้อมอนินทรีย์โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ของปฏิกิริยาเคมีเรียกว่าวัฏจักรชีวธรณีเคมี

ปัจจุบันและอนาคตของโลกขึ้นอยู่กับการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตในการทำงานของชีวมณฑล ในวัฏจักรของสาร สิ่งมีชีวิตหรือชีวมวล ทำหน้าที่ทางชีวธรณีเคมี: ก๊าซ ความเข้มข้น รีดอกซ์ และชีวเคมี

วัฏจักรทางชีวภาพเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตและประกอบด้วยการสืบพันธุ์ของสารอินทรีย์จากอนินทรีย์และการสลายตัวของสารอินทรีย์นี้เป็นอนินทรีย์ผ่านห่วงโซ่อาหาร ความรุนแรงของกระบวนการผลิตและการทำลายในวงจรชีวภาพขึ้นอยู่กับปริมาณความร้อนและความชื้น ตัวอย่างเช่น อัตราการสลายตัวของสารอินทรีย์ที่ต่ำในบริเวณขั้วโลกขึ้นอยู่กับการขาดดุลของความร้อน

ตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความเข้มของวัฏจักรชีวภาพคืออัตราการไหลเวียนขององค์ประกอบทางเคมี ความเข้มนั้นถูกกำหนดโดยดัชนีเท่ากับอัตราส่วนของมวลของขยะในป่าต่อขยะ ยิ่งดัชนีสูงเท่าใด ความเข้มของวัฏจักรก็จะยิ่งลดลงเท่านั้น

ดัชนีในป่าสน - 10 - 17; ใบกว้าง 3 - 4; ทุ่งหญ้าสะวันนาไม่เกิน 0.2; ป่าเขตร้อนชื้นไม่เกิน 0.1 เช่น ที่นี่มีวัฏจักรทางชีววิทยาที่รุนแรงที่สุด

การไหลของธาตุ (ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส กำมะถัน) ผ่านจุลินทรีย์เป็นลำดับความสำคัญที่สูงกว่าผ่านพืชและสัตว์ วัฏจักรทางชีวภาพไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์ มันสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับวัฏจักรชีวธรณีเคมี องค์ประกอบทางเคมีหมุนเวียนในชีวมณฑลตามเส้นทางต่างๆ ของวัฏจักรชีวภาพ:

• - ดูดซับโดยสิ่งมีชีวิตและชาร์จด้วยพลังงาน
• - ทิ้งสิ่งมีชีวิตปล่อยพลังงานสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก

วัฏจักรเหล่านี้มีสองประเภท: การหมุนเวียนของสารที่เป็นก๊าซ วัฏจักรตะกอน (สำรองในเปลือกโลก)

วัฏจักรประกอบด้วยสองส่วน:

• - ทุนสำรอง (เป็นส่วนหนึ่งของสารที่ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต)
• - กองทุนเคลื่อนที่ (แลกเปลี่ยน) (ส่วนเล็ก ๆ ของสารที่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนโดยตรงระหว่างสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมใกล้เคียง)

รอบแบ่งออกเป็น:

• - วัฏจักรประเภทก๊าซที่มีทุนสำรองในเปลือกโลก (วัฏจักรของคาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน) - สามารถควบคุมตนเองได้อย่างรวดเร็ว
• - วัฏจักรตะกอนที่มีทุนสำรองในเปลือกโลก (การไหลเวียนของฟอสฟอรัส แคลเซียม เหล็ก ฯลฯ) - เฉื่อยกว่า สารส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบ "ไม่สามารถเข้าถึงได้" สำหรับสิ่งมีชีวิต

รอบสามารถแบ่งออกเป็น:

• - ปิด (การหมุนเวียนของสารที่เป็นก๊าซ เช่น ออกซิเจน คาร์บอน และไนโตรเจน - สำรองในชั้นบรรยากาศและไฮโดรสเฟียร์ของมหาสมุทร ดังนั้นการขาดแคลนจึงได้รับการชดเชยอย่างรวดเร็ว)
• - เปิด (การสร้างทุนสำรองในเปลือกโลกเช่นฟอสฟอรัส - ดังนั้นการชดเชยการสูญเสียจึงไม่ดีเช่น การขาดดุลถูกสร้างขึ้น)

พื้นฐานพลังงานสำหรับการดำรงอยู่ของวัฏจักรทางชีวภาพบนโลกและการเชื่อมโยงเริ่มต้นคือกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การหมุนเวียนรอบใหม่แต่ละรอบจะไม่ซ้ำกับรอบก่อนหน้าอย่างแน่นอน ตัวอย่างเช่น ในระหว่างวิวัฒนาการของชีวมณฑล กระบวนการบางอย่างไม่สามารถย้อนกลับได้ ส่งผลให้เกิดการก่อตัวและการสะสมของฝนที่ก่อตัวทางชีวภาพ การเพิ่มขึ้นของปริมาณออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนเชิงปริมาณของไอโซโทปของจำนวนหนึ่ง องค์ประกอบ ฯลฯ

การหมุนเวียนของสารเรียกกันโดยทั่วไปว่า วัฏจักรชีวธรณีเคมี วัฏจักรชีวธรณีเคมีหลัก (ชีวสเฟียร์) ของสาร: วัฏจักรน้ำ วัฏจักรออกซิเจน วัฏจักรไนโตรเจน (การมีส่วนร่วมของแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจน) วัฏจักรคาร์บอน (การมีส่วนร่วมของแบคทีเรียแอโรบิก คาร์บอนประมาณ 130 ตันต่อปีถูกปล่อยสู่ธรณีวิทยา วัฏจักรฟอสฟอรัส (การมีส่วนร่วมของแบคทีเรียในดิน ฟอสฟอรัส 14 ล้านตันต่อปีถูกชะล้างออกจากมหาสมุทร) วัฏจักรกำมะถัน วัฏจักรของโลหะไอออนบวก

วัฏจักรของน้ำ

วัฏจักรของน้ำเป็นวัฏจักรปิดที่สามารถดำเนินการได้ดังที่ได้กล่าวมาแล้วแม้ในสภาวะที่ไม่มีชีวิตแต่สิ่งมีชีวิตก็ปรับเปลี่ยน

วัฏจักรนี้ขึ้นอยู่กับหลักการที่การระเหยทั้งหมดจะถูกชดเชยด้วยการตกตะกอน สำหรับโลกโดยรวม การระเหยและการตกตะกอนจะสมดุลซึ่งกันและกัน ในขณะเดียวกัน น้ำระเหยออกจากมหาสมุทรมากกว่ากลับมาพร้อมกับหยาดน้ำฟ้า ในทางตรงกันข้ามบนบกมีฝนตกมากขึ้น แต่ส่วนเกินจะไหลลงสู่ทะเลสาบและแม่น้ำและจากที่นั่นลงสู่มหาสมุทรอีกครั้ง ความสมดุลของความชื้นระหว่างทวีปและมหาสมุทรได้รับการดูแลโดยการไหลบ่าของแม่น้ำ

ดังนั้น วัฏจักรอุทกวิทยาของโลกจึงมีสี่กระแสหลัก ได้แก่ การตกตะกอน การระเหย การถ่ายเทความชื้น และการคายน้ำ

น้ำ - สารที่พบมากที่สุดในชีวมณฑล - ไม่เพียงทำหน้าที่เป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตหลายชนิดเท่านั้น แต่ยังเป็นที่อยู่อาศัยอีกด้วย ส่วนประกอบร่างกายของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด แม้ว่าน้ำจะมีความสำคัญมหาศาลในทุกกระบวนการของสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นในชีวมณฑล แต่สิ่งมีชีวิตก็ไม่ได้มีบทบาทชี้ขาดในวัฏจักรของน้ำขนาดใหญ่บนโลก แรงขับเคลื่อนของวัฏจักรนี้คือพลังงานของดวงอาทิตย์ ซึ่งใช้ไปกับการระเหยของน้ำจากผิวแอ่งน้ำหรือบนบก ความชื้นที่ระเหยควบแน่นในชั้นบรรยากาศในรูปของเมฆที่ลมพัด เมื่อเมฆเย็นลง ฝนจะตกลงมา

ปริมาณน้ำอิสระทั้งหมด (สัดส่วนของมหาสมุทรและทะเลที่มีน้ำเกลือเป็นของเหลว) คิดเป็น 86 ถึง 98% น้ำส่วนที่เหลือ (น้ำจืด) จะถูกเก็บไว้ในขั้วโลกและธารน้ำแข็งและก่อตัวเป็นแอ่งน้ำและน้ำใต้ดิน หยาดน้ำฟ้าที่ตกลงมาบนผิวดินที่ปกคลุมด้วยพืชพรรณบางส่วนถูกกักเก็บไว้ที่ผิวใบและระเหยสู่ชั้นบรรยากาศในเวลาต่อมา ความชื้นที่มาถึงดินสามารถรวมเข้ากับการไหลบ่าของผิวหรือถูกดูดซับโดยดิน ดินดูดซับไว้อย่างสมบูรณ์ (ขึ้นอยู่กับชนิดของดิน ลักษณะของหิน และพืชปกคลุม) ตะกอนส่วนเกินสามารถซึมลึกลงไปในน้ำใต้ดินได้ หากปริมาณน้ำฝนเกินความจุความชื้นของชั้นบนของดิน การไหลบ่าของผิวดินจะเริ่มขึ้น ความเร็วขึ้นอยู่กับสภาพของดิน ความชันของความลาดชัน ระยะเวลาที่ฝนตก และธรรมชาติของพืชพรรณ ( พืชสามารถป้องกันดินจากการกัดเซาะของน้ำได้) น้ำที่ขังอยู่ในดินสามารถระเหยออกจากผิวดินได้ หรือหลังจากดูดซับโดยรากพืชแล้ว จะระเหย (ระเหย) ขึ้นสู่บรรยากาศทางใบ

การไหลของน้ำ (ดิน - รากพืช - ใบไม้ - บรรยากาศ) เป็นเส้นทางหลักของน้ำผ่านสิ่งมีชีวิตในการไหลเวียนขนาดใหญ่บนโลกของเรา

วัฏจักรคาร์บอน

ความหลากหลายของสารอินทรีย์ กระบวนการทางชีวเคมี และรูปแบบชีวิตบนโลกขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและลักษณะของคาร์บอน ปริมาณคาร์บอนในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่อยู่ที่ประมาณ 45% ของมวลชีวภาพแห้ง สิ่งมีชีวิตทั้งหมดของโลกมีส่วนร่วมในวัฏจักรของสารอินทรีย์และคาร์บอนทั้งหมดของโลก ซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง กลายพันธุ์ ตาย สลายตัว และในลำดับนี้ คาร์บอนจะถูกถ่ายโอนจากสารอินทรีย์หนึ่งไปยังการสร้างของสารอื่นตาม ห่วงโซ่อาหาร. นอกจากนี้สิ่งมีชีวิตทั้งหมดยังหายใจและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

วัฏจักรคาร์บอนบนบก วัฏจักรคาร์บอนได้รับการบำรุงรักษาโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยพืชบกและแพลงก์ตอนพืชในมหาสมุทร โดยการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ (การตรึงคาร์บอนอนินทรีย์) พืชจะใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อเปลี่ยนให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ - สร้างมวลชีวภาพของพวกมันเอง ในตอนกลางคืน พืชก็เหมือนกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ หายใจ ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

พืชที่ตายแล้ว ซากศพ และอุจจาระของสัตว์ทำหน้าที่เป็นอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตต่างชนิดกันหลายชนิด (สัตว์ พืชจำพวก saprophyte เชื้อรา จุลินทรีย์) สิ่งมีชีวิตทั้งหมดเหล่านี้อาศัยอยู่ในดินเป็นส่วนใหญ่ และในกระบวนการของชีวิตสร้างมวลชีวภาพของพวกมันเอง ซึ่งรวมถึงคาร์บอนอินทรีย์ พวกมันยังปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้เกิด "การหายใจของดิน" บ่อยครั้งที่อินทรียวัตถุที่ตายแล้วไม่ได้ถูกย่อยสลายอย่างสมบูรณ์ และฮิวมัส (ฮิวมัส) จะสะสมอยู่ในดิน ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อความอุดมสมบูรณ์ของดิน ระดับของแร่ธาตุและความชื้นของสารอินทรีย์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: ความชื้น อุณหภูมิ คุณสมบัติทางกายภาพดิน ส่วนประกอบของสารอินทรีย์ตกค้าง เป็นต้น ภายใต้การกระทำของแบคทีเรียและเชื้อรา ฮิวมัสสามารถย่อยสลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และสารประกอบของแร่ธาตุ

วัฏจักรคาร์บอนในมหาสมุทร วัฏจักรคาร์บอนในมหาสมุทรแตกต่างจากบนบก ในมหาสมุทร การเชื่อมโยงที่อ่อนแอของสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการที่สูงขึ้น และด้วยเหตุนี้การเชื่อมโยงทั้งหมดของวัฏจักรคาร์บอน เวลาในการขนส่งคาร์บอนผ่านทางเชื่อมทางโภชนาการของมหาสมุทรนั้นสั้น และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ปล่อยออกมานั้นไม่มีนัยสำคัญ

มหาสมุทรมีบทบาทหลักในการควบคุมปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ มีการแลกเปลี่ยนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์อย่างเข้มข้นระหว่างมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศ น้ำทะเลมีกำลังการละลายและความจุบัฟเฟอร์สูง ระบบที่ประกอบด้วยกรดคาร์บอนิกและเกลือของมัน (คาร์บอเนต) เป็นคลังก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ชนิดหนึ่งที่เชื่อมต่อกับชั้นบรรยากาศผ่านการแพร่ของ CO? จากน้ำสู่บรรยากาศและในทางกลับกัน

การสังเคราะห์ด้วยแสงของแพลงก์ตอนพืชดำเนินไปอย่างเข้มข้นในมหาสมุทรในระหว่างวัน ขณะที่คาร์บอนไดออกไซด์อิสระถูกบริโภคอย่างเข้มข้น คาร์บอเนตเป็นแหล่งเพิ่มเติมของการก่อตัวของมัน ในเวลากลางคืนด้วยปริมาณกรดอิสระที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการหายใจของสัตว์และพืชส่วนสำคัญของมันจึงเข้าสู่องค์ประกอบของคาร์บอเนตอีกครั้ง กระบวนการต่อเนื่องไปในทิศทางต่อไปนี้: สิ่งมีชีวิต? ผู้บังคับกองร้อย?? H?CO?? สา(สส.?)?? แคลเซียมคาร์บอเนต?.

ในธรรมชาติ สารอินทรีย์จำนวนหนึ่งไม่ผ่านการทำให้เป็นแร่อันเป็นผลมาจากการขาดออกซิเจน, ความเป็นกรดสูงของสิ่งแวดล้อม, สภาพการฝังที่เฉพาะเจาะจง ฯลฯ คาร์บอนส่วนหนึ่งออกจากวงจรชีวภาพในรูปของสารอนินทรีย์ (หินปูน ชอล์ค ปะการัง) และสารอินทรีย์ (หินดินดาน น้ำมัน ถ่านหิน)

กิจกรรมของมนุษย์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญต่อวัฏจักรคาร์บอนบนโลกของเรา ภูมิทัศน์ ประเภทของพืช ไบโอซีโนสและห่วงโซ่อาหารของพวกมันกำลังเปลี่ยนไป พื้นที่กว้างใหญ่ของพื้นผิวดินกำลังถูกระบายน้ำหรือให้น้ำ ความอุดมสมบูรณ์ของดินกำลังดีขึ้น (หรือแย่ลง) มีการใช้ปุ๋ยและยาฆ่าแมลง ฯลฯ สิ่งที่อันตรายที่สุดคือการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง สิ่งนี้จะเพิ่มอัตราของวัฏจักรคาร์บอนและทำให้วัฏจักรของมันสั้นลง

วัฏจักรออกซิเจน

ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก มันรวมอยู่ในสารประกอบทางชีวภาพเกือบทั้งหมด มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางชีวเคมีของการเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์ ให้พลังงานสำหรับกระบวนการที่สำคัญทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล ออกซิเจนช่วยในการหายใจของสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ในชั้นบรรยากาศ ดิน น้ำ มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาออกซิเดชั่นทางเคมีที่เกิดขึ้นในหิน ดิน ตะกอน และชั้นหินอุ้มน้ำ

สาขาหลักของวัฏจักรออกซิเจน:

• - การก่อตัวของออกซิเจนอิสระในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและการดูดซึมในระหว่างการหายใจของสิ่งมีชีวิต (พืช, สัตว์, จุลินทรีย์ในชั้นบรรยากาศ, ดิน, น้ำ)
• - การก่อตัวของหน้าจอโอโซน
• - การสร้างการแบ่งเขตรีดอกซ์
• - ปฏิกิริยาออกซิเดชันของคาร์บอนมอนอกไซด์ระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟ การสะสมตัวของหินตะกอนซัลเฟต การใช้ออกซิเจนในกิจกรรมของมนุษย์ ฯลฯ ทุกโมเลกุลของออกซิเจนเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสง

วัฏจักรไนโตรเจน

ไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของสารอินทรีย์ที่มีความสำคัญทางชีวภาพของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด: โปรตีน กรดนิวคลีอิก ไลโปโปรตีน เอนไซม์ คลอโรฟิลล์ ฯลฯ แม้จะมีปริมาณไนโตรเจน (79%) ในอากาศ แต่ก็ไม่เพียงพอสำหรับสิ่งมีชีวิต

ไนโตรเจนในชีวมณฑลอยู่ในรูปก๊าซ (N2) ที่สิ่งมีชีวิตไม่สามารถเข้าถึงได้ - เป็นสารที่มีปฏิกิริยาทางเคมีต่ำ ดังนั้นจึงไม่สามารถนำไปใช้โดยตรงกับพืชชั้นสูง (และพืชชั้นล่างส่วนใหญ่) และสัตว์โลก พืชดูดซับไนโตรเจนจากดินในรูปของแอมโมเนียมไอออนหรือไนเตรตไอออน กล่าวคือ เรียกว่าไนโตรเจนคงที่

มีการตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศ อุตสาหกรรม และทางชีวภาพ

การตรึงบรรยากาศเกิดขึ้นเมื่อบรรยากาศแตกตัวเป็นไอออนโดยรังสีคอสมิกและในระหว่างการปล่อยไฟฟ้าแรงสูงระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง ในขณะที่ไนโตรเจนและแอมโมเนียออกไซด์เกิดขึ้นจากโมเลกุลไนโตรเจนในอากาศ ซึ่งเนื่องจากการตกตะกอนในชั้นบรรยากาศจะเปลี่ยนเป็นแอมโมเนียม ไนไตรท์ ไนเตรตไนโตรเจน และ เข้าสู่แอ่งดินและน้ำ

การตรึงทางอุตสาหกรรมเกิดขึ้นจากกิจกรรมของมนุษย์ บรรยากาศปนเปื้อนด้วยสารประกอบไนโตรเจนโดยพืชที่ผลิตสารประกอบไนโตรเจน การปล่อยความร้อนจากโรงไฟฟ้าพลังความร้อน โรงงาน ยานอวกาศ เครื่องบินความเร็วเหนือเสียง ออกซิไดซ์ไนโตรเจนในอากาศ ไนโตรเจนออกไซด์, ทำปฏิกิริยากับไอน้ำในอากาศด้วยการตกตะกอน, กลับสู่พื้นดิน, เข้าสู่ดินในรูปไอออนิก

การตรึงทางชีวภาพมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรไนโตรเจน ดำเนินการโดยแบคทีเรียในดิน:

• - แบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจน (และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน)
• - จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ร่วมกับพืชชั้นสูง (nodule bacteria)
• - แอมโมนิไฟ;
• - ไนตริไฟเออร์;
• - ทำลายล้าง

แบคทีเรีย (Azotobacter) ที่อาศัยอยู่อย่างอิสระในดิน (Azotobacter) สามารถตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศได้เนื่องจากพลังงานที่ได้รับจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของอินทรียวัตถุในดินระหว่างการหายใจ ในที่สุดจับกับไฮโดรเจนและ แนะนำให้อยู่ในรูปของหมู่อะมิโน (- NH2) ในองค์ประกอบของกรดอะมิโนในร่างกายของคุณ โมเลกุลไนโตรเจนยังสามารถตรึงแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจน (ที่อาศัยอยู่ในที่ไม่มีออกซิเจน) บางชนิดที่มีอยู่ในดิน (Clostridium) ได้ เมื่อตายไปทั้งจุลินทรีย์เหล่านี้และจุลินทรีย์อื่น ๆ จะทำให้ดินมีไนโตรเจนอินทรีย์มากขึ้น

สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อดินในนาข้าว ยังสามารถตรึงไนโตรเจนระดับโมเลกุลได้ทางชีวภาพอีกด้วย

การตรึงไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเกิดขึ้นในแบคทีเรียที่อาศัยอยู่แบบพึ่งพาอาศัยกันในก้อนของพืชตระกูลถั่ว (ก้อนแบคทีเรีย)

แบคทีเรียเหล่านี้ (ไรโซเบียม) ใช้พลังงานของพืชโฮสต์เพื่อตรึงไนโตรเจนในขณะที่ส่งสารประกอบไนโตรเจนที่มีอยู่ไปยังอวัยวะบนบกของโฮสต์

สารประกอบไนโตรเจนที่ดูดซึมจากดินในรูปของไนเตรตและแอมโมเนียม ทำให้พืชสร้างสารประกอบที่มีไนโตรเจนที่จำเป็นต่อร่างกาย (ไนโตรเจนไนเตรตในเซลล์พืชจะได้รับการฟื้นฟูในเบื้องต้น) การผลิตพืชให้สารไนโตรเจนแก่สัตว์โลกและมนุษยชาติ พืชที่ตายแล้วถูกนำมาใช้ตามห่วงโซ่อาหารโดยสารลดทางชีวภาพ

จุลินทรีย์ที่มีแอมโมเนียจะย่อยสลายสารอินทรีย์ที่มีไนโตรเจน (กรดอะมิโน ยูเรีย) ด้วยการก่อตัวของแอมโมเนีย ไนโตรเจนอินทรีย์ส่วนหนึ่งในดินไม่ได้ถูกทำให้เป็นแร่ แต่จะถูกเปลี่ยนเป็นสารฮิวมิก น้ำมันดิน และส่วนประกอบของหินตะกอน

แอมโมเนีย (เป็นแอมโมเนียมไอออน) สามารถเข้าสู่ระบบรากของพืช หรือใช้ในกระบวนการไนตริฟิเคชัน

จุลินทรีย์ไนตริฟิเคชันเป็นสารสังเคราะห์ทางเคมี พวกมันใช้พลังงานของแอมโมเนียออกซิเดชันเป็นไนเตรตและไนไตรต์เป็นไนเตรตเพื่อให้แน่ใจว่าทุกกระบวนการชีวิต ด้วยพลังงานนี้ ไนตริไฟเออร์จะคืนคาร์บอนไดออกไซด์และสร้างสารอินทรีย์ในร่างกาย ปฏิกิริยาออกซิเดชันของแอมโมเนียระหว่างไนตริฟิเคชันเป็นไปตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:

เอ็นเอช? + 3O? ? 2HNO? + 2H?O + 600 กิโลจูล (148 กิโลแคลอรี)

เอชเอ็นโอ? +O? ? 2HNO? + 198 กิโลจูล (48 กิโลแคลอรี)

ไนเตรตที่เกิดขึ้นจากกระบวนการไนตริฟิเคชันจะเข้าสู่วงจรชีวภาพอีกครั้ง จะถูกดูดซึมจากดินโดยรากของพืชหรือหลังจากน้ำไหลบ่าเข้าสู่แอ่งน้ำ - แพลงก์ตอนพืชและไฟโตเบนโทส

นอกจากสิ่งมีชีวิตที่ตรึงไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศและไนเตรตแล้ว ยังมีจุลินทรีย์ในชีวมณฑลที่สามารถลดไนเตรตหรือไนไตรต์ให้เป็นโมเลกุลไนโตรเจนได้ จุลินทรีย์ดังกล่าวเรียกว่า denitrifiers ซึ่งขาดออกซิเจนอิสระในน้ำหรือดิน ใช้ออกซิเจนของไนเตรตเพื่อออกซิไดซ์สารอินทรีย์:

C?H??O?(กลูโคส) + 24KNO? ? 24KHCO? +6CO? +12N? + พลังงาน 18H?O +

พลังงานที่ปล่อยออกมาในเวลาเดียวกันทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับกิจกรรมที่สำคัญทั้งหมดของจุลินทรีย์ที่ทำให้เป็นกรด

ดังนั้น สิ่งมีชีวิตจึงมีบทบาทพิเศษในการเชื่อมโยงทั้งหมดของวัฏจักร

ในปัจจุบัน การตรึงไนโตรเจนในบรรยากาศโดยอุตสาหกรรมโดยมนุษย์มีบทบาทสำคัญมากขึ้นในสมดุลไนโตรเจนของดิน และเป็นผลให้เกิดขึ้นในวัฏจักรไนโตรเจนทั้งหมดในชีวมณฑล

วัฏจักรฟอสฟอรัส

วงจรฟอสฟอรัสนั้นง่ายกว่า ในขณะที่แหล่งกักเก็บไนโตรเจนคืออากาศ แหล่งกักเก็บฟอสฟอรัสคือหิน ซึ่งจะถูกปล่อยออกมาระหว่างการกัดเซาะ

คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน และไนโตรเจนเคลื่อนย้ายได้ง่ายและรวดเร็วขึ้นในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากพวกมันอยู่ในรูปของก๊าซ ก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นก๊าซในวัฏจักรชีวภาพ สำหรับองค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมด ยกเว้นกำมะถัน ซึ่งจำเป็นต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต การก่อตัวของสารประกอบก๊าซในวัฏจักรชีวภาพนั้นไม่เคยมีมาก่อน องค์ประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่ย้ายในรูปของไอออนและโมเลกุลที่ละลายในน้ำ

ฟอสฟอรัสซึ่งถูกดูดซึมโดยพืชในรูปของไอออนของกรดออร์โธฟอสฟอริก มีบทบาทสำคัญในการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด เป็นส่วนหนึ่งของ ADP, ATP, DNA, RNA และสารประกอบอื่นๆ

วัฏจักรของฟอสฟอรัสในชีวมณฑลเปิดอยู่ ใน biogeocenoses บนบก, ฟอสฟอรัส, หลังจากที่พืชดูดซึมจากดิน, ห่วงโซ่อาหารกลับคืนสู่ดินในรูปของฟอสเฟต ปริมาณฟอสฟอรัสหลักจะถูกดูดซึมโดยระบบรากของพืชอีกครั้ง ฟอสฟอรัสบางส่วนสามารถชะล้างออกไปได้ด้วยการไหลบ่าของน้ำฝนจากดินลงสู่แอ่งน้ำ

ในไบโอจีโอซีโนสตามธรรมชาติมักขาดฟอสฟอรัส และในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างและออกซิไดซ์ มักพบในรูปของสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ

ฟอสเฟตจำนวนมากประกอบด้วยหินของธรณีภาค บางส่วนค่อยๆ ซึมลงสู่ดิน บางส่วนได้รับการพัฒนาโดยมนุษย์เพื่อผลิตปุ๋ยฟอสเฟต ส่วนใหญ่ถูกชะล้างและชะล้างลงสู่ไฮโดรสเฟียร์ พวกมันถูกใช้โดยแพลงก์ตอนพืชและสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องในระดับโภชนาการที่แตกต่างกันของห่วงโซ่อาหารที่ซับซ้อน

ในมหาสมุทรโลก การสูญเสียฟอสเฟตจากวัฏจักรชีวภาพเกิดขึ้นเนื่องจากการทับถมของซากพืชและสัตว์ในระดับความลึกมาก เนื่องจากฟอสฟอรัสส่วนใหญ่เคลื่อนย้ายจากธรณีภาคไปยังไฮโดรสเฟียร์ด้วยน้ำ จึงเคลื่อนย้ายไปยังธรณีภาคโดยทางชีววิทยา (นกทะเลกินปลา ใช้สาหร่ายหน้าดินและปลาป่นเป็นปุ๋ย ฯลฯ)

จากองค์ประกอบทั้งหมดของแร่ธาตุอาหารของพืช ฟอสฟอรัสถือได้ว่าขาด

วงจรกำมะถัน

สำหรับสิ่งมีชีวิต กำมะถันมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นส่วนหนึ่งของกรดอะมิโนที่มีกำมะถัน (ซีสทีน ซีสเตอีน เมไทโอนีน ฯลฯ) กรดอะมิโนที่มีกำมะถันประกอบด้วยโปรตีนจะรักษาโครงสร้างสามมิติที่จำเป็นของโมเลกุลโปรตีน

กำมะถันถูกพืชดูดซับจากดินเฉพาะในรูปออกซิไดซ์ในรูปของไอออน ในพืช กำมะถันจะลดลงและเป็นส่วนหนึ่งของกรดอะมิโนในรูปของหมู่ซัลไฟริล (-SH) และไดซัลไฟด์ (-S-S-)

สัตว์ดูดซับกำมะถันที่ลดลงซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสารอินทรีย์เท่านั้น หลังจากการตายของสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์ กำมะถันจะกลับสู่ดิน ซึ่งเป็นผลมาจากกิจกรรมของจุลินทรีย์หลายรูปแบบ มันผ่านการเปลี่ยนแปลง

ภายใต้สภาวะที่ใช้ออกซิเจน จุลินทรีย์บางชนิดจะออกซิไดซ์กำมะถันอินทรีย์ให้เป็นซัลเฟต ซัลเฟตไอออนซึ่งถูกดูดซับโดยรากของพืชจะรวมอยู่ในวัฏจักรชีวภาพอีกครั้ง ซัลเฟตบางชนิดสามารถรวมอยู่ในการอพยพของน้ำและถูกกำจัดออกจากดิน ในดินที่อุดมด้วยสารฮิวมิก จะพบกำมะถันจำนวนมากในสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งป้องกันการชะล้างได้

ภายใต้สภาวะไร้อากาศ การสลายตัวของสารประกอบกำมะถันอินทรีย์ทำให้เกิดไฮโดรเจนซัลไฟด์ หากซัลเฟตและสารอินทรีย์อยู่ในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน กิจกรรมของแบคทีเรียที่ลดซัลเฟตจะทำงาน พวกมันใช้ออกซิเจนของซัลเฟตในการออกซิไดซ์สารอินทรีย์ และได้รับพลังงานที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของพวกมัน

แบคทีเรียลดซัลเฟตมีอยู่ทั่วไปในน้ำใต้ดิน ตะกอน และน้ำทะเลนิ่ง ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ ดังนั้นจึงสะสมอยู่ในดินที่มีน้ำขัง ทะเลสาบ ปากแม่น้ำ ฯลฯ ลดหรือหยุดกระบวนการที่สำคัญโดยสิ้นเชิง ปรากฏการณ์ดังกล่าวพบได้ในทะเลดำที่ระดับความลึกต่ำกว่า 200 ม. จากพื้นผิว

ดังนั้นเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้ออำนวยจึงจำเป็นต้องออกซิไดซ์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ให้เป็นไอออนซัลเฟตซึ่งจะทำลายผลกระทบที่เป็นอันตรายของไฮโดรเจนซัลไฟด์ กำมะถันจะกลายเป็นรูปแบบที่พืชสามารถเข้าถึงได้ - ในรูปของเกลือซัลเฟต บทบาทนี้ดำเนินการในธรรมชาติโดยแบคทีเรียกำมะถันกลุ่มพิเศษ (ไม่มีสี เขียว ม่วง) และแบคทีเรียไทโอนิก

แบคทีเรียกำมะถันไม่มีสีเป็นสารสังเคราะห์ทางเคมี: พวกมันใช้พลังงานที่ได้จากการออกซิเดชั่นของไฮโดรเจนซัลไฟด์ด้วยออกซิเจนไปเป็นธาตุกำมะถันและออกซิเดชั่นต่อไปเป็นซัลเฟต

แบคทีเรียสีกำมะถันเป็นสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสงที่ใช้ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นตัวให้ไฮโดรเจนเพื่อลดคาร์บอนไดออกไซด์

ธาตุกำมะถันที่เกิดขึ้นในแบคทีเรียกำมะถันสีเขียวจะถูกปล่อยออกมาจากเซลล์ ส่วนในแบคทีเรียสีม่วงจะสะสมอยู่ภายในเซลล์

ปฏิกิริยาโดยรวมของกระบวนการนี้คือการลดแสง:

CO?+ 2H?S แสง? (CH?O) + H?O +2ส.

แบคทีเรียไธออนออกซิไดซ์ธาตุกำมะถันและสารประกอบต่างๆ ที่ถูกรีดิวซ์ให้เป็นซัลเฟตโดยใช้ออกซิเจนอิสระ และนำมันกลับคืนสู่กระแสหลักของวงจรชีวภาพ

ในกระบวนการของวัฏจักรชีวภาพซึ่งกำมะถันถูกแปลง สิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งจุลินทรีย์มีบทบาทอย่างมาก

แหล่งกักเก็บกำมะถันหลักบนโลกของเราคือมหาสมุทรโลกเนื่องจากซัลเฟตไอออนไหลเข้ามาจากดินอย่างต่อเนื่อง ส่วนหนึ่งของกำมะถันจากมหาสมุทรกลับสู่พื้นดินผ่านชั้นบรรยากาศตามรูปแบบ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ - ออกซิไดซ์เป็นซัลเฟอร์ไดออกไซด์ - ละลายในน้ำฝนด้วยการก่อตัวของกรดซัลฟิวริกและซัลเฟต - คืนกำมะถันด้วยการตกตะกอนสู่ดินปกคลุมโลก

วัฏจักรของไอออนบวกอนินทรีย์

นอกจากองค์ประกอบพื้นฐานที่ประกอบกันเป็นสิ่งมีชีวิต (คาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส และกำมะถัน) แล้ว องค์ประกอบระดับมหภาคและจุลภาคอื่นๆ อีกมากมาย ซึ่งก็คือไอออนอนินทรีย์แคตไอออนก็มีความสำคัญเช่นกัน ในแอ่งน้ำ พืชจะได้รับโลหะไอออนบวกที่ต้องการโดยตรง สิ่งแวดล้อม. บนบกแหล่งที่มาหลักของไอออนบวกอนินทรีย์คือดินซึ่งได้รับมาจากกระบวนการทำลายหินต้นกำเนิด ในพืช ไอออนบวกที่ระบบรากดูดซึมได้จะเคลื่อนไปที่ใบและอวัยวะอื่นๆ บางส่วน (แมกนีเซียม เหล็ก ทองแดง และอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง) เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลที่มีความสำคัญทางชีวภาพ (คลอโรฟิลล์ เอนไซม์); อื่น ๆ ที่เหลืออยู่ในรูปแบบอิสระ มีส่วนร่วมในการรักษาคุณสมบัติของคอลลอยด์ที่จำเป็นของโปรโตพลาสซึมของเซลล์ และทำหน้าที่อื่น ๆ อีกมากมาย

เมื่อสิ่งมีชีวิตตาย ไอออนอนินทรีย์จะกลับสู่ดินในกระบวนการสร้างแร่ธาตุของสารอินทรีย์ การสูญเสียส่วนประกอบเหล่านี้จากดินเกิดขึ้นจากการชะล้างและกำจัดโลหะไอออนบวกด้วยน้ำฝน การปฏิเสธและกำจัดอินทรียวัตถุโดยมนุษย์ในระหว่างการเพาะปลูกพืชเกษตร การตัดไม้ การตัดหญ้าเพื่อเป็นอาหารปศุสัตว์ ฯลฯ

การใช้ปุ๋ยแร่ธาตุอย่างมีเหตุผล การถมดิน การใช้ปุ๋ยอินทรีย์ และเทคโนโลยีการเกษตรที่เหมาะสมจะช่วยฟื้นฟูและรักษาสมดุลของไอออนอนินทรีย์ไอออนบวกใน biocenoses ของชีวมณฑล

การหมุนเวียนของมนุษย์: การหมุนเวียนของ xenobiotics (ปรอท ตะกั่ว โครเมียม)

มนุษยชาติเป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติและสามารถมีปฏิสัมพันธ์กับมันอย่างต่อเนื่องเท่านั้น

มีความคล้ายคลึงกันและความขัดแย้งระหว่างการหมุนเวียนของสสารและพลังงานตามธรรมชาติและของมนุษย์ที่เกิดขึ้นในชีวมณฑล

วัฏจักรชีวิตตามธรรมชาติ (ชีวเคมี) มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• - การใช้พลังงานแสงอาทิตย์เป็นแหล่งชีวิตและปรากฏการณ์ทั้งหมดตามกฎอุณหพลศาสตร์
• - ดำเนินการโดยไม่เสียเปล่าเช่น ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดของกิจกรรมที่สำคัญของมันจะถูกทำให้เป็นแร่ธาตุและรวมอยู่ในวงจรการหมุนเวียนของสารต่อไป ในขณะเดียวกัน พลังงานความร้อนที่ใช้แล้วและมีค่าน้อยจะถูกกำจัดออกไปนอกชีวมณฑล ในระหว่างวัฏจักรชีวธรณีเคมีของสารต่างๆ จะเกิดของเสียขึ้น เช่น สำรองในรูปของถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซ และทรัพยากรแร่ธาตุอื่นๆ ตรงกันข้ามกับวัฏจักรธรรมชาติที่ปราศจากขยะ วัฏจักรของมนุษย์นั้นมาพร้อมกับปริมาณขยะที่เพิ่มขึ้นทุกปี

ไม่มีอะไรไร้ประโยชน์หรือเป็นอันตรายในธรรมชาติ แม้แต่การปะทุของภูเขาไฟก็มีประโยชน์ เพราะองค์ประกอบที่จำเป็น (เช่น ไนโตรเจน) เข้าไปในอากาศด้วยก๊าซภูเขาไฟ

มีกฎของการปิดการไหลเวียนของชีวธรณีเคมีทั่วโลกในชีวมณฑล ซึ่งใช้ได้ในทุกขั้นตอนของการพัฒนา เช่นเดียวกับกฎสำหรับการเพิ่มการปิดการไหลเวียนของชีวธรณีเคมีในแนวทางที่สืบทอดมา

มนุษย์มีบทบาทอย่างมากในวัฏจักรชีวธรณีเคมี แต่ในทิศทางตรงกันข้าม มนุษย์ละเมิดวัฏจักรของสารที่มีอยู่และสิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงพลังทางธรณีวิทยาของเขา - การทำลายล้างที่เกี่ยวข้องกับชีวมณฑล อันเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์ทำให้ระดับของการแยกวัฏจักรชีวธรณีเคมีลดลง

วัฏจักรของมนุษย์ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงพลังงานของแสงอาทิตย์ที่พืชสีเขียวของโลกจับได้ มนุษย์ใช้พลังงานจากเชื้อเพลิง พลังน้ำ และโรงไฟฟ้านิวเคลียร์

เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่ากิจกรรมของมนุษย์ในระยะปัจจุบันเป็นพลังทำลายล้างครั้งใหญ่สำหรับชีวมณฑล

ชีวมณฑลมีคุณสมบัติพิเศษ - ต้านทานสารมลพิษอย่างมีนัยสำคัญ ความเสถียรนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถตามธรรมชาติของส่วนประกอบต่างๆ สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติเพื่อการทำให้บริสุทธิ์และการรักษาตนเอง แต่ไม่ไร้ขอบเขต วิกฤตโลกที่เป็นไปได้ทำให้เกิดความต้องการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของชีวมณฑลโดยรวม (ระบบ "ไกอา") เพื่อรับข้อมูลเกี่ยวกับสถานะที่เป็นไปได้ของชีวมณฑล

ซีโนไบโอติกเป็นสารจากต่างดาวของสิ่งมีชีวิตที่ปรากฏเป็นผลจากกิจกรรมของมนุษย์ (ยาฆ่าแมลง สารเคมีในครัวเรือน และสารมลพิษอื่นๆ) ที่สามารถทำให้เกิดการหยุดชะงักของกระบวนการทางชีวภาพ รวมถึง ความเจ็บป่วยหรือความตาย สารมลพิษดังกล่าวไม่ผ่านการย่อยสลายทางชีวภาพ แต่สะสมในห่วงโซ่อาหาร

ปรอทเป็นธาตุที่หายากมาก มันกระจายตัวอยู่ในเปลือกโลกและมีแร่ธาตุเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น เช่น ซินนาบาร์ ในรูปแบบเข้มข้น ปรอทมีส่วนร่วมในวัฏจักรของสสารในชีวมณฑล การเคลื่อนย้ายในสถานะก๊าซและในสารละลายที่เป็นน้ำ

มันเข้าสู่ชั้นบรรยากาศจากไฮโดรสเฟียร์ระหว่างการระเหย ระหว่างการปลดปล่อยจากชาดด้วยก๊าซภูเขาไฟและก๊าซจากน้ำพุร้อน ส่วนหนึ่งของก๊าซปรอทในบรรยากาศจะผ่านเข้าสู่เฟสของแข็งและถูกกำจัดออกจากอากาศ สารปรอทที่ร่วงหล่นจะถูกดูดกลืนโดยดิน โดยเฉพาะดินเหนียว น้ำ และหิน ในแร่ธาตุที่ติดไฟได้ - น้ำมันและถ่านหิน - ปรอทมีมากถึง 1 มก. / กก. ใน มวลน้ำมหาสมุทรประมาณ 1.6 พันล้านตันในตะกอนด้านล่าง - 500 พันล้านตันในแพลงก์ตอน - 2 ล้านตัน ประมาณ 40,000 ตันถูกพัดพาออกจากน้ำในแม่น้ำทุกปีซึ่งน้อยกว่าที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างการระเหยถึง 10 เท่า (400,000 ตัน) ประมาณ 100,000 ตันตกลงบนพื้นดินทุกปี

ดาวพุธได้เปลี่ยนจากองค์ประกอบทางธรรมชาติของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติไปสู่หนึ่งในการปล่อยมลพิษที่มนุษย์สร้างขึ้นที่อันตรายที่สุดสู่ชีวมณฑลเพื่อสุขภาพของมนุษย์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา เคมี ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ เยื่อและกระดาษ และเภสัชกรรม และใช้สำหรับการผลิตวัตถุระเบิด สารเคลือบเงา และสี รวมถึงในทางการแพทย์ ของเสียจากอุตสาหกรรมและการปล่อยมลพิษในชั้นบรรยากาศ รวมถึงเหมืองปรอท โรงงานผลิตสารปรอท และโรงไฟฟ้าพลังความร้อน (CHP และโรงต้ม) ที่ใช้ถ่านหิน น้ำมัน และผลิตภัณฑ์จากน้ำมัน เป็นแหล่งหลักของมลพิษทางชีวมณฑลที่มีส่วนประกอบที่เป็นพิษนี้ นอกจากนี้ ปรอทยังเป็นส่วนประกอบในสารกำจัดศัตรูพืชที่มีสารออร์กาโนเมอร์คิวรีที่ใช้ในการเกษตรเพื่อรักษาเมล็ดพืชและปกป้องพืชผลจากศัตรูพืช มันเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ด้วยอาหาร (ไข่, เม็ดดอง, เนื้อสัตว์และนก, นม, ปลา)

สารปรอทในน้ำและตะกอนก้นแม่น้ำ

เป็นที่ทราบกันดีว่าประมาณ 80% ของปรอทที่เข้าสู่แหล่งน้ำธรรมชาตินั้นอยู่ในรูปแบบที่ละลายน้ำ ซึ่งในที่สุดจะก่อให้เกิดการแพร่กระจายในระยะทางไกลพร้อมกับการไหลของน้ำ ธาตุบริสุทธิ์ไม่มีพิษ

พบปรอทในน้ำตะกอนก้นบ่อได้บ่อยกว่าในระดับความเข้มข้นที่ไม่เป็นอันตราย สารประกอบปรอทอนินทรีย์ถูกแปลงเป็นสารประกอบปรอทอินทรีย์ที่เป็นพิษ เช่น เมทิลเมอร์คิวรี CH?Hg และเอทิลเมอร์คิวรี C?H?Hg โดยแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในเศษซากและตะกอนในก้นทะเลสาบและแม่น้ำ ในเมือกที่ปกคลุมร่างของ ปลาและเมือกในท้องปลาด้วย สารประกอบเหล่านี้ละลายได้ง่าย เคลื่อนที่ได้ และเป็นพิษสูง พื้นฐานทางเคมีของการกระทำเชิงรุกของปรอทคือความสัมพันธ์กับกำมะถัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับกลุ่มไฮโดรเจนซัลไฟด์ในโปรตีน โมเลกุลเหล่านี้จับกับโครโมโซมและเซลล์สมอง ปลาและหอยสามารถสะสมพวกมันในระดับที่เป็นอันตรายต่อผู้ที่กินเข้าไป ทำให้เกิดโรคมินามาตะ

ปรอทโลหะและสารประกอบอนินทรีย์ของมันทำหน้าที่ส่วนใหญ่ในตับ ไต และลำไส้ อย่างไรก็ตามภายใต้สภาวะปกติ สารเหล่านี้จะถูกขับออกจากร่างกายค่อนข้างเร็วและปริมาณที่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์จะไม่มีเวลาสะสม เมทิลเมอร์คิวรีและสารประกอบอัลคิลเมอร์คิวรีอื่น ๆ นั้นอันตรายกว่ามาก เนื่องจากการสะสมเกิดขึ้น - สารพิษจะเข้าสู่ร่างกายเร็วกว่าที่จะถูกขับออกจากร่างกายโดยออกฤทธิ์ต่อระบบประสาทส่วนกลาง

ตะกอนด้านล่างเป็นลักษณะสำคัญ ระบบนิเวศทางน้ำ. โดยการสะสมของโลหะหนัก นิวไคลด์กัมมันตภาพรังสี และสารอินทรีย์ที่มีพิษสูง ตะกอนด้านล่าง ในแง่หนึ่ง นำไปสู่การทำให้บริสุทธิ์ด้วยตนเอง สภาพแวดล้อมทางน้ำและในทางกลับกันพวกมันเป็นตัวแทนของแหล่งกำเนิดมลพิษทุติยภูมิของแหล่งน้ำ ตะกอนด้านล่างเป็นวัตถุที่มีแนวโน้มในการวิเคราะห์ ซึ่งสะท้อนถึงรูปแบบมลพิษในระยะยาว (โดยเฉพาะในแหล่งน้ำที่ไหลช้า) ยิ่งไปกว่านั้น ยังพบการสะสมของปรอทอนินทรีย์ในตะกอนก้นแม่น้ำโดยเฉพาะบริเวณปากแม่น้ำ สถานการณ์ตึงเครียดอาจเกิดขึ้นเมื่อความสามารถในการดูดซับตะกอน (ตะกอน หยาดน้ำฟ้า) หมดลง เมื่อถึงความสามารถในการดูดซับ โลหะหนัก รวมถึง สารปรอทจะเข้าสู่น้ำ

เป็นที่ทราบกันดีว่าภายใต้สภาวะไร้อากาศในทะเลในตะกอนของสาหร่ายที่ตายแล้ว สารปรอทจะจับไฮโดรเจนและผ่านเข้าไปในสารประกอบระเหยง่าย

ด้วยการมีส่วนร่วมของจุลินทรีย์ ปรอทโลหะสามารถถูกเมทิลเลตในสองขั้นตอน:

CH?Hg+ ? (CH?)?ปรอท

เมธิลเมอร์คิวรี่ปรากฏในสิ่งแวดล้อมจริง ๆ เฉพาะระหว่างเมทิลเลชั่นของปรอทอนินทรีย์เท่านั้น

ครึ่งชีวิตทางชีวภาพของปรอทนั้นยาวนาน 70-80 วันสำหรับเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ของร่างกายมนุษย์

ปลาขนาดใหญ่ เช่น ปลากระโทงดาบและปลาทูน่า เป็นที่รู้กันว่าปนเปื้อนสารปรอทในห่วงโซ่อาหารตั้งแต่เนิ่นๆ ในขณะเดียวกันก็ไม่ใช่เรื่องน่าสนใจที่จะสังเกตว่าปรอทสะสม (สะสม) ในหอยนางรมในระดับที่มากกว่าในปลา

ปรอทเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ผ่านการหายใจ อาหาร และทางผิวหนังตามรูปแบบต่อไปนี้:

ประการแรกมีการเปลี่ยนแปลงของปรอท องค์ประกอบนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติในหลายรูปแบบ

ปรอทโลหะที่ใช้ในเทอร์โมมิเตอร์ และเกลืออนินทรีย์ (เช่น คลอไรด์) จะถูกกำจัดออกจากร่างกายค่อนข้างเร็ว

เป็นพิษมากกว่ามากคือสารประกอบอัลคิลเมอร์คิวรี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมทิลและเอทิลเมอร์คิวรี สารประกอบเหล่านี้ถูกขับออกจากร่างกายอย่างช้าๆ - เพียงประมาณ 1% ของปริมาณทั้งหมดต่อวัน แม้ว่าปรอทส่วนใหญ่ที่ลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติจะอยู่ในรูปของสารประกอบอนินทรีย์ แต่ก็มักจะลงเอยที่ปลาในรูปของเมทิลเมอร์คิวรีที่มีพิษมากกว่า แบคทีเรียในตะกอนด้านล่างของทะเลสาบและแม่น้ำ ในเมือกที่ปกคลุมตัวปลา รวมทั้งในเมือกของกระเพาะปลา สามารถเปลี่ยนสารประกอบอนินทรีย์ของปรอทให้เป็นเมทิลเมอร์คิวรี่ได้

ประการที่สอง การสะสมอย่างเลือกสรรหรือการสะสมทางชีวภาพ (ความเข้มข้น) ทำให้ปริมาณปรอทในปลาและหอยมีระดับสูงขึ้นกว่าในน้ำอ่าวหลายเท่า ปลาและหอยที่อาศัยอยู่ในแม่น้ำจะสะสมเมธิลเมอร์คิวรีในระดับความเข้มข้นที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ที่ใช้เป็นอาหาร

% ของปลาที่จับได้ทั่วโลกมีสารปรอทในปริมาณไม่เกิน 0.5 มก./กก. และ 95% - ต่ำกว่า 0.3 มก./กก. สารปรอทเกือบทั้งหมดในปลาอยู่ในรูปของเมทิลเมอร์คิวรี่

เนื่องจากความเป็นพิษที่แตกต่างกันของสารประกอบปรอทสำหรับมนุษย์ในผลิตภัณฑ์อาหาร จึงจำเป็นต้องระบุปรอทอนินทรีย์ (ทั้งหมด) และสารปรอทที่จับกับสารอินทรีย์ เรากำหนดปริมาณปรอททั้งหมดเท่านั้น ตามข้อกำหนดทางการแพทย์และชีวภาพ ปริมาณปรอทในปลานักล่าน้ำจืดได้รับอนุญาต 0.6 มก./กก. ในปลาทะเล - 0.4 มก./กก. ในปลาน้ำจืดที่ไม่กินสัตว์อื่น 0.3 มก./กก. และในปลาทูน่าไม่เกิน 0.7 มก. /กก.กก. ในผลิตภัณฑ์ อาหารเด็กปริมาณปรอทไม่ควรเกิน 0.02 มก./กก. ในเนื้อกระป๋อง 0.15 มก./กก. ในปลากระป๋อง ส่วนที่เหลือ - 0.01 มก./กก.

สารตะกั่วมีอยู่ในองค์ประกอบเกือบทั้งหมดของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ประกอบด้วย 0.0016% ในเปลือกโลก ระดับตะกั่วตามธรรมชาติในบรรยากาศคือ 0.0005 มก./ลบ.ม. ส่วนใหญ่ถูกสะสมด้วยฝุ่นละอองประมาณ 40% ตกอยู่กับหยาดน้ำฟ้าในชั้นบรรยากาศ พืชได้รับสารตะกั่วจากดิน น้ำ และมลพิษในชั้นบรรยากาศ ในขณะที่สัตว์ได้รับสารตะกั่วจากพืชและน้ำ โลหะเข้าสู่ร่างกายของมนุษย์พร้อมกับอาหาร น้ำ และฝุ่นละออง

แหล่งที่มาหลักของมลพิษตะกั่วในชีวมณฑลคือ เครื่องยนต์เบนซิน, ก๊าซไอเสียที่มีไตรเอทิลตะกั่ว, โรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่เผาไหม้ถ่านหิน, เหมืองแร่, อุตสาหกรรมโลหะและเคมี ตะกั่วจำนวนมากถูกนำเข้าสู่ดินพร้อมกับ น้ำเสียใช้เป็นปุ๋ย เพื่อดับเครื่องปฏิกรณ์ที่กำลังลุกไหม้ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนปิล ตะกั่วยังใช้ซึ่งเข้าไปในแอ่งอากาศและกระจายไปทั่วพื้นที่กว้างใหญ่ ด้วยการเพิ่มขึ้นของมลพิษในสิ่งแวดล้อมที่มีสารตะกั่ว การสะสมของสารตะกั่วในกระดูก เส้นผม และตับจึงเพิ่มขึ้น

โครเมียม. ที่อันตรายที่สุดคือโครเมียมที่เป็นพิษ (6+) ซึ่งถูกระดมพลในดินที่เป็นกรดและด่างในน้ำจืดและน้ำทะเล ในน้ำทะเล โครเมียม 10–20% แสดงโดยรูปแบบ Cr (3+), 25–40% โดย Cr (6+) และ 45–65% โดยรูปแบบอินทรีย์ ในช่วงค่า pH 5 - 7 Cr (3+) จะมีอำนาจเหนือกว่า และที่ pH > 7 - Cr (6+) เป็นที่ทราบกันว่า Cr (6+) และสารประกอบอินทรีย์โครเมียมไม่ตกตะกอนร่วมกับไอรอนไฮดรอกไซด์ในน้ำทะเล

วัฏจักรธรรมชาติของสารถูกปิดจริง ในระบบนิเวศตามธรรมชาติ สสารและพลังงานถูกใช้อย่างประหยัด และของเสียจากสิ่งมีชีวิตบางชนิดเป็นเงื่อนไขสำคัญสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ วัฏจักรของสารมานุษยวิทยานั้นมาพร้อมกับการบริโภคทรัพยากรธรรมชาติจำนวนมากและของเสียจำนวนมากที่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม การสร้างแม้แต่โรงบำบัดที่ทันสมัยที่สุดก็ไม่สามารถแก้ปัญหาได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพัฒนาเทคโนโลยีที่มีของเสียน้อยและปราศจากของเสีย ซึ่งทำให้วัฏจักรของมนุษย์ปิดลงได้มากที่สุด ในทางทฤษฎี เป็นไปได้ที่จะสร้างเทคโนโลยีที่ปราศจากของเสีย แต่เทคโนโลยีที่มีของเสียต่ำนั้นเป็นของจริง

การปรับตัวให้เข้ากับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

การปรับตัวคือการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่พัฒนาโดยสิ่งมีชีวิต (จากสิ่งที่ง่ายที่สุดไปจนถึงระดับสูงสุด) ในกระบวนการวิวัฒนาการ ความสามารถในการปรับตัวเป็นคุณสมบัติหลักอย่างหนึ่งของสิ่งมีชีวิต ซึ่งให้ความเป็นไปได้ในการดำรงอยู่ของพวกมัน

ปัจจัยหลักที่พัฒนากระบวนการปรับตัว ได้แก่ กรรมพันธุ์ ความแปรปรวน การคัดเลือกโดยธรรมชาติ (และเทียม)

ความอดทนสามารถเปลี่ยนแปลงได้หากร่างกายเข้าสู่สภาวะภายนอกอื่นๆ เมื่อเข้าสู่เงื่อนไขดังกล่าวหลังจากนั้นไม่นานเขาก็คุ้นเคยกับมัน ปรับตัวให้เข้ากับพวกเขา (จาก lat. การปรับตัว - เพื่อปรับตัว) ผลที่ตามมาคือการเปลี่ยนแปลงข้อกำหนดทางสรีรวิทยาที่เหมาะสมที่สุด

คุณสมบัติของสิ่งมีชีวิตในการปรับตัวให้เข้ากับการดำรงอยู่ในปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงเรียกว่าพลาสติกในระบบนิเวศ

ยิ่งช่วงกว้างของปัจจัยทางนิเวศวิทยาที่สิ่งมีชีวิตสามารถมีชีวิตอยู่ได้ ความเป็นพลาสติกในระบบนิเวศก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตามระดับของความเป็นพลาสติกสิ่งมีชีวิตสองประเภทมีความโดดเด่น: stenobiont (stenobiont) และ eurybiont (euryeks) ดังนั้น สตีโนเบียนต์จึงไม่ใช่พลาสติกในระบบนิเวศน์ (เช่น ปลาลิ้นหมาอาศัยอยู่ในน้ำเค็มเท่านั้น และปลาคาร์ปกางเขนในน้ำจืดเท่านั้น) เช่น บึกบึนสั้นและ eurybionts เป็นพลาสติกทางนิเวศวิทยาเช่น มีความทนทานมากกว่า (เช่น กระบองสามหนามสามารถอยู่ได้ทั้งในน้ำจืดและน้ำเค็ม)

การปรับตัวมีหลายมิติ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตต้องสอดคล้องกับปัจจัยแวดล้อมหลายอย่างในเวลาเดียวกัน

มีสามวิธีหลักในการปรับสิ่งมีชีวิตให้เข้ากับสภาพแวดล้อม: ใช้งานอยู่; เฉยเมย; หลีกเลี่ยงผลกระทบ

เส้นทางการปรับตัวที่ใช้งานอยู่คือการเสริมความแข็งแกร่งของความต้านทานการพัฒนากระบวนการกำกับดูแลที่ทำให้สามารถทำหน้าที่สำคัญทั้งหมดของร่างกายได้แม้จะมีการเบี่ยงเบนของปัจจัยจากค่าที่เหมาะสมก็ตาม ตัวอย่างเช่น สัตว์เลือดอุ่นจะรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในนั้น

เส้นทางการปรับตัวแบบพาสซีฟคือการอยู่ใต้บังคับบัญชาของหน้าที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตต่อการเปลี่ยนแปลงของปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย สิ่งมีชีวิตจำนวนมากเข้าสู่สภาวะของอะนาบิโอซิส ( ชีวิตที่ซ่อนอยู่) ซึ่งเมแทบอลิซึมในร่างกายหยุดลงจริง (สถานะของการพักตัวในฤดูหนาว อาการมึนงงของแมลง การจำศีล การเก็บรักษาสปอร์ในดินในรูปของสปอร์และเมล็ดพืช)

การหลีกเลี่ยงผลกระทบ - การพัฒนาของการปรับตัวพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิต (การปรับตัว) ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงสภาวะที่ไม่พึงประสงค์ ในกรณีนี้การดัดแปลงสามารถ: ทางสัณฐานวิทยา (โครงสร้างของร่างกายเปลี่ยนแปลง: การดัดแปลงใบของต้นกระบองเพชร), ทางสรีรวิทยา (อูฐให้ความชุ่มชื้นเนื่องจากการเกิดออกซิเดชันของไขมันสำรอง), จริยธรรม (การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรม: ตามฤดูกาล การอพยพของนก การจำศีลในฤดูหนาว)

สิ่งมีชีวิตได้รับการปรับให้เข้ากับปัจจัยเป็นระยะ ปัจจัยที่ไม่ใช่ธาตุสามารถทำให้เกิดโรคและแม้กระทั่งการตายของสิ่งมีชีวิต (เช่น ยา ยาฆ่าแมลง) อย่างไรก็ตาม เมื่อเปิดรับแสงเป็นเวลานาน อาจมีการปรับตัวให้เข้ากับสิ่งเหล่านี้ได้เช่นกัน

สิ่งมีชีวิตที่ปรับให้เข้ากับชีวิตประจำวัน ตามฤดูกาล จังหวะน้ำขึ้นน้ำลง จังหวะของกิจกรรมดวงอาทิตย์ ข้างขึ้นข้างแรม และปรากฏการณ์ตามช่วงเวลาอย่างเคร่งครัดอื่นๆ ดังนั้นการปรับตัวตามฤดูกาลจึงแตกต่างกันตามฤดูกาลในธรรมชาติและสภาวะของการพักตัวในฤดูหนาว

ฤดูกาลในธรรมชาติ ค่านำของพืชและสัตว์ในการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตคือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิประจำปี ระยะเวลาที่เอื้ออำนวยต่อชีวิตโดยเฉลี่ยสำหรับประเทศของเราคือประมาณหกเดือน (ฤดูใบไม้ผลิ ฤดูร้อน) แม้กระทั่งก่อนที่น้ำค้างแข็งจะมาถึง การพักตัวในฤดูหนาวจะเริ่มขึ้นในธรรมชาติ

การพักตัวในฤดูหนาว การพักตัวในฤดูหนาวไม่ได้เป็นเพียงการหยุดพัฒนาอันเป็นผลมาจากอุณหภูมิต่ำ แต่เป็นการปรับตัวทางสรีรวิทยาที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นในระยะหนึ่งของการพัฒนาเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ยุงมาลาเรียและแมลงเม่าตำแยจะหลบหนาวในระยะแมลงตัวเต็มวัย ผีเสื้อกะหล่ำปลีในระยะดักแด้ และผีเสื้อกลางคืนยิปซีในระยะไข่

จังหวะชีวภาพ แต่ละสปีชีส์ในกระบวนการวิวัฒนาการได้พัฒนาวัฏจักรประจำปีของการเติบโตและการพัฒนาอย่างเข้มข้น การสืบพันธุ์ การเตรียมพร้อมสำหรับฤดูหนาวและการหลบหนาว ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าจังหวะทางชีวภาพ ความบังเอิญของแต่ละช่วงเวลาของวงจรชีวิตกับฤดูกาลที่สอดคล้องกันนั้นมีความสำคัญต่อการดำรงอยู่ของสปีชีส์

ปัจจัยหลักในการควบคุมวัฏจักรฤดูกาลในพืชและสัตว์ส่วนใหญ่คือการเปลี่ยนแปลงความยาวของวัน

จังหวะชีวภาพคือ:

จังหวะภายนอก (ภายนอก) (เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาต่อการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะในสภาพแวดล้อม (การเปลี่ยนแปลงของกลางวันและกลางคืน ฤดูกาล กิจกรรมแสงอาทิตย์) ภายนอก (จังหวะภายใน) ถูกสร้างขึ้นโดยร่างกายเอง

ในทางกลับกัน ภายนอกจะถูกแบ่งออกเป็น:

จังหวะทางสรีรวิทยา (การเต้นของหัวใจ การหายใจ ต่อมไร้ท่อ DNA RNA การสังเคราะห์โปรตีน เอนไซม์ การแบ่งเซลล์ ฯลฯ)

จังหวะทางนิเวศวิทยา (รายวัน ประจำปี น้ำขึ้นน้ำลง จันทรคติ ฯลฯ)

กระบวนการของ DNA, RNA, การสังเคราะห์โปรตีน, การแบ่งเซลล์, การเต้นของหัวใจ, การหายใจ ฯลฯ มีจังหวะ อิทธิพลภายนอกสามารถเปลี่ยนเฟสของจังหวะเหล่านี้และเปลี่ยนแอมพลิจูดได้

จังหวะทางสรีรวิทยาแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสถานะของร่างกาย ในขณะที่จังหวะของสิ่งแวดล้อมจะเสถียรกว่าและสอดคล้องกับจังหวะภายนอก ด้วยจังหวะภายนอกร่างกายสามารถนำทางได้ทันเวลาและเตรียมพร้อมล่วงหน้าสำหรับการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมที่จะเกิดขึ้น - นี่คือนาฬิกาชีวภาพของร่างกาย สิ่งมีชีวิตหลายชนิดมีลักษณะตามจังหวะของวงจรและจังหวะของวงจร

จังหวะ circadian (circadian) - ความเข้มที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ และธรรมชาติของกระบวนการและปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่มีระยะเวลา 20 ถึง 28 ชั่วโมง จังหวะรอบวันสัมพันธ์กับกิจกรรมของสัตว์และพืชในระหว่างวัน และตามกฎแล้วขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความเข้มของแสง ตัวอย่างเช่น, ค้างคาวบินในตอนค่ำและพักผ่อนในตอนกลางวัน สิ่งมีชีวิตในแพลงก์ตอนจำนวนมากอาศัยอยู่ที่ผิวน้ำในตอนกลางคืน และลงไปสู่ระดับความลึกในตอนกลางวัน

จังหวะทางชีวภาพตามฤดูกาลเกี่ยวข้องกับอิทธิพลของแสง - ช่วงแสง ปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตต่อความยาวของวันเรียกว่าช่วงแสง ช่วงแสงเป็นการปรับตัวที่สำคัญโดยทั่วไปซึ่งควบคุมปรากฏการณ์ตามฤดูกาลในสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด การศึกษาช่วงแสงในพืชและสัตว์แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตต่อแสงนั้นขึ้นอยู่กับการสลับช่วงเวลาของแสงและความมืดในช่วงเวลาหนึ่งในระหว่างวัน ปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิต (จากเซลล์เดียวถึงมนุษย์) ต่อความยาวของกลางวันและกลางคืนแสดงให้เห็นว่าพวกมันสามารถวัดเวลาได้ เช่น มีนาฬิกาชีวภาพบางชนิด นาฬิกาชีวภาพนอกเหนือจากวัฏจักรของฤดูกาลยังควบคุมปรากฏการณ์ทางชีววิทยาอื่น ๆ อีกมากมาย กำหนดจังหวะประจำวันที่ถูกต้องของทั้งกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและกระบวนการที่เกิดขึ้นแม้ในระดับเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแบ่งเซลล์

คุณสมบัติสากลของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ตั้งแต่ไวรัสและจุลินทรีย์ไปจนถึงพืชและสัตว์ชั้นสูง คือความสามารถในการทำให้เกิดการกลายพันธุ์ - เกิดขึ้นอย่างกะทันหัน เป็นธรรมชาติและประดิษฐ์ขึ้น สืบทอดการเปลี่ยนแปลงในสารพันธุกรรม ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสัญญาณบางอย่างของสิ่งมีชีวิต ความแปรปรวนร่วมกันไม่เป็นไปตามสภาพแวดล้อมและตามกฎแล้วละเมิดการดัดแปลงที่มีอยู่

แมลงหลายชนิดตกอยู่ในภาวะหยุดชั่วคราว (การหยุดพัฒนาเป็นเวลานาน) ในขั้นตอนหนึ่งของการพัฒนา ซึ่งไม่ควรสับสนกับสภาวะพักภายใต้สภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย การสืบพันธุ์ของสัตว์ทะเลหลายชนิดได้รับอิทธิพลจากจังหวะของดวงจันทร์

จังหวะ Circanian (ใกล้ปี) เป็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในความเข้มข้นและธรรมชาติของกระบวนการและปรากฏการณ์ทางชีววิทยาในช่วง 10 ถึง 13 เดือน

สภาพร่างกายและจิตใจของบุคคลก็มีลักษณะเป็นจังหวะ

จังหวะการทำงานและการพักผ่อนที่ถูกรบกวนจะลดประสิทธิภาพและส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ สภาพของมนุษย์ใน เงื่อนไขที่รุนแรงจะขึ้นอยู่กับระดับความพร้อมของเขาสำหรับเงื่อนไขเหล่านี้เนื่องจากไม่มีเวลาสำหรับการปรับตัวและการกู้คืน

ถึง ภายนอกกระบวนการรวมถึง: แมกมาติซึม, การเปลี่ยนแปลง (การกระทำของอุณหภูมิและความดันสูง), ภูเขาไฟ, การเคลื่อนที่ของเปลือกโลก (แผ่นดินไหว, การสร้างภูเขา)

ถึง ภายนอก- สภาพดินฟ้าอากาศกิจกรรมของบรรยากาศและ ผิวน้ำทะเล มหาสมุทร สัตว์ สิ่งมีชีวิตในพืช และโดยเฉพาะอย่างยิ่งมนุษย์ - เทคโนจีเนซิส

ปฏิสัมพันธ์ของรูปแบบกระบวนการภายในและภายนอก วัฏจักรทางธรณีวิทยาที่ยิ่งใหญ่ของสสาร.

ในระหว่างกระบวนการภายนอก ระบบภูเขา ที่ราบลุ่ม ความกดอากาศในมหาสมุทรก่อตัวขึ้น ในระหว่างกระบวนการภายนอก หินอัคนีจะถูกทำลาย ผลิตภัณฑ์จากการทำลายล้างจะเคลื่อนตัวลงสู่แม่น้ำ ทะเล มหาสมุทร และก่อตัวเป็นหินตะกอน อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก ทำให้หินตะกอนจมลงในชั้นลึก ผ่านกระบวนการแปรสภาพ (การกระทำของอุณหภูมิและความดันสูง) และเกิดหินแปร ในชั้นที่ลึกกว่านั้นพวกมันจะกลายเป็นของหลอมเหลว ...
รัฐ (magmatization) จากนั้นอันเป็นผลมาจากกระบวนการภูเขาไฟพวกมันจะเข้าสู่ชั้นบนของธรณีภาคบนพื้นผิวของมันในรูปของหินอัคนี นี่คือลักษณะของหินที่ก่อตัวเป็นดินและ แบบฟอร์มต่างๆการบรรเทา.

หินซึ่งเกิดจากดินเรียกว่าดินก่อตัวหรือผู้ปกครอง ตามเงื่อนไขการก่อตัวพวกมันถูกแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม: อัคนี, แปรสภาพและตะกอน

หินอัคนีประกอบด้วยสารประกอบของซิลิกอน Al, Fe, Mg, Ca, K, Na หินที่เป็นกรดและหินพื้นฐานนั้นขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของสารประกอบเหล่านี้

กรด (แกรนิต ลิปาไรต์ เพกมาไทต์) มีปริมาณซิลิกาสูง (มากกว่า 63%) โพแทสเซียมและโซเดียมออกไซด์ (7-8%) แคลเซียมและ Mg ออกไซด์ (2-3%) มีสีอ่อนและสีน้ำตาล ดินที่เกิดจากหินดังกล่าวมีโครงสร้างหลวม มีความเป็นกรดสูงและไม่อุดมสมบูรณ์

หินอัคนีหลัก (หินบะซอลต์ ดูไนต์ คาบแร่) มีลักษณะที่มีปริมาณ SiO 2 ต่ำ (40-60%) เนื้อหาที่เพิ่มขึ้นของ CaO และ MgO (สูงถึง 20%) เหล็กออกไซด์ (10-20%) Na 2 O และ K 2 O น้อยกว่า 30%

ดินที่เกิดขึ้นจากการผุกร่อนของหินหลักมีปฏิกิริยาเป็นด่างและเป็นกลาง มีซากพืชจำนวนมากและมีความอุดมสมบูรณ์สูง

หินอัคนีคิดเป็น 95% ของมวลหินทั้งหมด แต่เนื่องจากหินที่ก่อตัวเป็นดิน พวกมันจึงครอบครองพื้นที่เล็กๆ (ในภูเขา)

หินแปร, เกิดขึ้นจากการตกผลึกใหม่ของหินอัคนีและหินตะกอน เหล่านี้เป็นหินอ่อน, gneiss, ควอตซ์ พวกมันมีสัดส่วนเล็กน้อยเหมือนหินที่ก่อตัวเป็นดิน

หินตะกอน. การก่อตัวของพวกมันเกิดจากกระบวนการผุกร่อนของหินอัคนีและหินแปร การถ่ายโอนผลิตภัณฑ์จากสภาพดินฟ้าอากาศทางน้ำ ธารน้ำแข็งและกระแสอากาศ และการทับถมบนผิวดิน ก้นมหาสมุทร ทะเล ทะเลสาบ ในที่ราบน้ำท่วมถึงของแม่น้ำ

ตามองค์ประกอบของหินตะกอนแบ่งออกเป็น clastic, chemogenic และ biogenic

เงินฝากคลาสสิกขนาดของเศษและอนุภาคแตกต่างกัน: เหล่านี้คือก้อนหิน, หิน, กรวด, หินบด, ทราย, ดินร่วนและดินเหนียว

เงินฝากเคมีเกิดจากการตกตะกอนของเกลือจากสารละลายในน้ำในอ่าว ทะเล ทะเลสาบในสภาพอากาศร้อน หรือจากปฏิกิริยาเคมี

เหล่านี้รวมถึงเฮไลด์ (หินและเกลือโพแทสเซียม), ซัลเฟต (ยิปซั่ม, แอนไฮไดรด์), คาร์บอเนต (หินปูน, มาร์ล, โดโลไมต์), ซิลิเกต, ฟอสเฟต ส่วนใหญ่เป็นวัตถุดิบในการผลิตปูนซีเมนต์ ปุ๋ยเคมี และใช้เป็นสินแร่ทางการเกษตร

การสะสมทางชีวภาพเกิดจากการทับถมของซากพืชและสัตว์ เหล่านี้คือ: คาร์บอเนต (หินปูนชีวภาพและชอล์ค) หินทราย (โดโลไมต์) และหินคาร์บอนาเชียส (ถ่านหิน พีท ซาโพรเพล น้ำมัน ก๊าซ)

ประเภทพันธุกรรมหลักของหินตะกอนคือ:

1. เงินฝาก Eluvial- ผลิตภัณฑ์ผุกร่อนของหินที่เหลืออยู่บนแผ่นหิน Eluvium ตั้งอยู่ที่ด้านบนสุดของแหล่งต้นน้ำซึ่งมีการชะล้างอย่างอ่อน

2. เงินฝากที่หลงเหลือ- ผลิตภัณฑ์จากการกัดเซาะที่สะสมโดยสายฝนชั่วคราวและน้ำที่ละลายในส่วนล่างของเนินเขา

3. เงินฝากที่อุดมสมบูรณ์- เกิดขึ้นจากการถ่ายโอนและการทับถมของผลิตภัณฑ์จากสภาพดินฟ้าอากาศโดยแม่น้ำภูเขาชั่วคราวและน้ำท่วมที่เชิงเขา

4. เงินฝากลุ่มน้ำ- เกิดขึ้นจากการทับถมของผลิตภัณฑ์ที่ผุกร่อนโดยน้ำในแม่น้ำไหลบ่าเข้ามา

5. เงินฝาก Lacustrine- ตะกอนด้านล่างของทะเลสาบ ตะกอนที่มีปริมาณสารอินทรีย์สูง (15-20%) เรียกว่า sapropels

6. ตะกอนทะเล- ตะกอนก้นทะเล ในระหว่างที่ทะเลถอยหนี (ละเมิด) พวกมันยังคงเป็นหินที่ก่อตัวเป็นดิน

7. ธารน้ำแข็ง (ธารน้ำแข็ง) หรือตะกอนจาร- ผลิตภัณฑ์จากการผุกร่อนของหินต่างๆ แทนที่และทับถมโดยธารน้ำแข็ง วัสดุนี้เป็นวัสดุสีน้ำตาลแดงหรือสีเทาเนื้อหยาบที่ไม่ผ่านการจัดเรียง โดยมีหิน ก้อนหิน และก้อนกรวดรวมอยู่ด้วย

8. การสะสมของฟลูวิโอกลาเซียล (น้ำ-น้ำแข็ง)ลำธารชั่วคราวและอ่างเก็บน้ำปิดเกิดขึ้นระหว่างการละลายของธารน้ำแข็ง

9. ดินเหนียวปกคลุมเป็นของเงินฝากน้ำแข็งพิเศษและถือเป็นเงินฝากของน้ำท่วมน้ำตื้นใกล้น้ำแข็งของน้ำละลาย พวกเขาทับแมดเดอร์จากด้านบนด้วยชั้น 3-5 ม. มีสีน้ำตาลเหลืองจัดเรียงอย่างดีไม่มีหินและก้อนหิน ดินบนดินร่วนซุยมีความอุดมสมบูรณ์มากกว่าบนแมดเดอร์

10. ดินร่วนและดินร่วนปนดินร่วนมีลักษณะเป็นสีเหลืองอ่อน ปริมาณตะกอนและเศษทรายปนทรายสูง โครงสร้างหลวม มีความพรุนสูง ปริมาณแคลเซียมคาร์บอเนตสูง ป่าสีเทาที่อุดมสมบูรณ์ ดินเกาลัด เชอร์โนเซม และดินสีเทาก่อตัวขึ้นบนพวกมัน

11. เงินฝาก Aeolianเกิดจากการกระทำของลม กิจกรรมการทำลายล้างของลมประกอบด้วยการกัดกร่อน (การบด การขัดหิน) และการยุบตัว (การพัดพาและการขนส่งอนุภาคดินขนาดเล็กโดยลม) กระบวนการทั้งสองนี้นำมารวมกันเป็นการกัดเซาะของลม

แบบแผนพื้นฐาน สูตร ฯลฯ แสดงเนื้อหา:การนำเสนอด้วยภาพถ่ายประเภทสภาพดินฟ้าอากาศ

คำถามสำหรับการควบคุมตนเอง:

1. การผุกร่อนคืออะไร?

2. การทำให้เป็นแม่เหล็กคืออะไร?

3. การผุกร่อนทางกายภาพและทางเคมีแตกต่างกันอย่างไร?

4. วัฏจักรทางธรณีวิทยาของสสารคืออะไร?

5. อธิบายโครงสร้างของโลก?

6. แมกมาคืออะไร?

7. แกนโลกประกอบด้วยชั้นอะไรบ้าง?

8. สายพันธุ์คืออะไร?

9. สายพันธุ์จำแนกอย่างไร?

10. ดินเหลืองคืออะไร?

11. ฝ่ายคืออะไร?

12. ลักษณะใดที่เรียกว่าประสาทสัมผัส ?

หลัก:

1. โดโบรโวลสกี วี.วี. ภูมิศาสตร์ของดินกับความรู้พื้นฐานทางปฐพีวิทยา: หนังสือเรียนสำหรับโรงเรียนมัธยม. - ม.: มนุษยศาสตร์. เอ็ด ศูนย์ VLADOS, 1999.-384 น.

2. ปฐพีวิทยา / กศ. เป็น. เคาริเชฟ. M. Agropromiadat ed. 4. 2532.

3. ปฐพีวิทยา / กศ. เวอร์จิเนีย คอฟดี, บี.จี. Rozanov ใน 2 ส่วน M. Higher School 1988

4. Glazovskaya M.A. , Gennadiev A.I. ภูมิศาสตร์ของดินกับความรู้พื้นฐานของปฐพีวิทยา มหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโก 2538

5. Rode A.A. , Smirnov V.N. ปฐพีวิทยา. ม.ปลาย, 2515

เพิ่มเติม:

1. กลาซอฟสกายา M.A. วิทยาศาสตร์ดินทั่วไปและภูมิศาสตร์ดิน ม.ปลาย 2524

2. คอฟดา วี.เอ. หลักคำสอนเรื่องดิน ม. วิทยาศาสตร์.2516

3. ลิเวอร์รอฟสกี เอ.เอส. ดินของสหภาพโซเวียต เอ็ม คิด 1974

4. Rozanov B. G. ดินปกคลุมโลก เอ็ม เอ็ด ว. 2520

5. Aleksandrova L.N., Naydenova O.A. ห้องปฏิบัติการและภาคปฏิบัติทางปฐพีวิทยา L. Agropromizdat. 2528

วัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของแร่ธาตุและน้ำเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยทางชีวภาพจำนวนมาก

4.3.1. การหมุนเวียนของสารในวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่

ตามทฤษฎีของแผ่นธรณีภาคเปลือกนอกของโลกประกอบด้วยบล็อกขนาดใหญ่มากหลายแผ่น (จาน) ทฤษฎีนี้ถือว่าการมีอยู่ของการเคลื่อนที่ในแนวนอนของแผ่นเปลือกโลกที่มีกำลังสูงซึ่งมีความหนา 100-150 กม.

ในเวลาเดียวกัน ภายในสันเขากลางมหาสมุทร ที่เรียกว่าเขตรอยแยก มีการแตกและแยกตัวของแผ่นเปลือกโลกด้วยการก่อตัวของเปลือกโลกในมหาสมุทร

ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการแพร่กระจายของพื้นมหาสมุทร ดังนั้นการไหลของสารแร่จึงเพิ่มขึ้นจากส่วนลึกของเนื้อโลก ก่อตัวเป็นหินผลึกอายุน้อย

ตรงกันข้ามกับกระบวนการนี้ ในบริเวณร่องลึกก้นมหาสมุทร ส่วนหนึ่งของเปลือกโลกทวีปถูกผลักไปอีกส่วนหนึ่งอย่างต่อเนื่อง ซึ่งมาพร้อมกับการจุ่มส่วนรอบนอกของแผ่นเปลือกโลกเข้าไปในชั้นเนื้อโลก นั่นคือ ส่วนหนึ่งของสสารที่เป็นของแข็ง ของเปลือกโลกผ่านเข้าไปเป็นส่วนประกอบของเนื้อโลก กระบวนการที่เกิดขึ้นในร่องลึกใต้มหาสมุทรเรียกว่าการมุดตัวของเปลือกโลกในมหาสมุทร

วัฏจักรของน้ำบนโลกดำเนินไปอย่างต่อเนื่องและทุกที่ แรงผลักดันของวัฏจักรของน้ำคือพลังงานความร้อนและแรงโน้มถ่วง ภายใต้อิทธิพลของความร้อน การระเหย การควบแน่นของไอน้ำ และกระบวนการอื่น ๆ เกิดขึ้น ซึ่งใช้พลังงานประมาณ 50% ที่มาจากดวงอาทิตย์ ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง - การตกของเม็ดฝน, การไหลของแม่น้ำ, การเคลื่อนที่ของดินและน้ำใต้ดิน บ่อยครั้งที่สาเหตุเหล่านี้ทำร่วมกัน ตัวอย่างเช่น ทั้งกระบวนการทางความร้อนและแรงโน้มถ่วงทำหน้าที่ในการหมุนเวียนของน้ำในชั้นบรรยากาศ

4.3.2. วัฏจักรของธาตุในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต

ดำเนินการในสองวิธี: การอพยพทางน้ำและทางอากาศ การเคลื่อนย้ายทางอากาศ ได้แก่ ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน ไอโอดีน

การอพยพย้ายถิ่นของน้ำรวมถึงสารเหล่านั้นที่อพยพส่วนใหญ่ในดิน น้ำผิวดิน และน้ำใต้ดินส่วนใหญ่อยู่ในรูปของโมเลกุลและไอออน: โซเดียม แมกนีเซียม อะลูมิเนียม ซิลิกอน ฟอสฟอรัส กำมะถัน คลอรีน โพแทสเซียม แมงกานีส เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล สตรอนเทียม , ตะกั่ว ฯลฯ การอพยพทางอากาศก็เป็นส่วนหนึ่งของเกลือที่อพยพมาในน้ำเช่นกัน อย่างไรก็ตาม การอพยพทางอากาศเป็นเรื่องปกติสำหรับพวกเขา

4.4 การไหลเวียนขนาดเล็ก (ทางชีวภาพ)

มวลของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลมีขนาดค่อนข้างเล็ก หากกระจายไปทั่วพื้นผิวโลกจะได้ชั้นเพียง 1.5 ซม. ตารางที่ 4.1 เปรียบเทียบลักษณะเชิงปริมาณของชีวมณฑลและธรณีภาคอื่น ๆ ของโลก ชีวมณฑลซึ่งมีมวลน้อยกว่า 10-6 มวลของเปลือกอื่นๆ ของโลก มีความหลากหลายมากกว่าอย่างหาที่เปรียบไม่ได้และต่ออายุองค์ประกอบเร็วกว่าล้านเท่า

ตารางที่ 4.1

การเปรียบเทียบชีวมณฑลกับธรณีภาคอื่นๆ ของโลก

*สารมีชีวิตขึ้นอยู่กับน้ำหนักที่มีชีวิต

4.4.1. หน้าที่ของชีวมณฑล

ต้องขอบคุณ biota ของ biosphere ส่วนสำคัญของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีบนโลกใบนี้จึงเกิดขึ้น ดังนั้นการตัดสินของ V.I. Vernadsky เกี่ยวกับบทบาททางธรณีวิทยาการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ของสิ่งมีชีวิต สำหรับ วิวัฒนาการอินทรีย์สิ่งมีชีวิตหนึ่งพันครั้ง (สำหรับวัฏจักรที่ต่างกันตั้งแต่ 103 ถึง 105 ครั้ง) ผ่านตัวเองผ่านอวัยวะ เนื้อเยื่อ เซลล์ เลือด บรรยากาศทั้งหมด ปริมาตรทั้งหมดของมหาสมุทรโลก มวลดินส่วนใหญ่ มหาศาล มวลแร่ธาตุ และพวกเขาไม่เพียงพลาด แต่ยังปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมของโลกให้สอดคล้องกับความต้องการของพวกเขาด้วย

ด้วยความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานของพันธะเคมี พืชและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ จึงทำหน้าที่พื้นฐานทางชีวธรณีเคมีจำนวนหนึ่งในระดับดาวเคราะห์

ฟังก์ชั่นแก๊ส สิ่งมีชีวิตแลกเปลี่ยนออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์กับสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่องในกระบวนการสังเคราะห์แสงและการหายใจ พืชมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงจากสภาพแวดล้อมที่ลดลงไปเป็นสภาพแวดล้อมที่ออกซิไดซ์ในวิวัฒนาการทางธรณีเคมีของดาวเคราะห์และในการก่อตัวขององค์ประกอบของก๊าซในชั้นบรรยากาศสมัยใหม่ พืชควบคุมความเข้มข้นของ O2 และ CO2 อย่างเคร่งครัด ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตสมัยใหม่ทั้งหมด

ฟังก์ชันความเข้มข้น โดยการส่งผ่านอากาศปริมาณมากและสารละลายตามธรรมชาติผ่านร่างกาย สิ่งมีชีวิตจะทำการอพยพทางชีวภาพ (การเคลื่อนที่ของสารเคมี) และความเข้มข้นขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบของพวกมัน สิ่งนี้นำไปใช้กับการสังเคราะห์ทางชีวภาพของสารอินทรีย์, การก่อตัวของเกาะปะการัง, การสร้างเปลือกหอยและโครงกระดูก, การปรากฏตัวของชั้นหินปูนตะกอน, การทับถมของแร่โลหะบางชนิด, การสะสมของก้อนเหล็กแมงกานีส, บนพื้นมหาสมุทร ฯลฯ ระยะแรก ของวิวัฒนาการทางชีววิทยาเกิดขึ้นในสิ่งแวดล้อมทางน้ำ สิ่งมีชีวิตเรียนรู้ที่จะสกัดสารที่ต้องการจากสารละลายที่มีน้ำเจือจาง ทำให้ความเข้มข้นในร่างกายทวีคูณขึ้นหลายเท่า

ฟังก์ชันรีดอกซ์ของสิ่งมีชีวิตมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการอพยพขององค์ประกอบทางชีวภาพและความเข้มข้นของสารต่างๆ สารหลายชนิดในธรรมชาติมีความเสถียรและไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันภายใต้สภาวะปกติ ตัวอย่างเช่น โมเลกุลไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบทางชีวภาพที่สำคัญที่สุดองค์ประกอบหนึ่ง แต่เซลล์ที่มีชีวิตมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทรงพลัง เช่น เอ็นไซม์ที่พวกมันสามารถทำปฏิกิริยารีดอกซ์ได้เร็วกว่าหลายล้านเท่าในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต

ฟังก์ชั่นข้อมูลของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล ด้วยการถือกำเนิดของสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์กลุ่มแรกที่ข้อมูลที่ใช้งานอยู่ (“มีชีวิต”) ปรากฏขึ้นบนโลก ซึ่งแตกต่างจากข้อมูลที่ “ตายแล้ว” ซึ่งเป็นภาพสะท้อนที่เรียบง่ายของโครงสร้าง สิ่งมีชีวิตสามารถรับข้อมูลได้โดยการเชื่อมต่อการไหลของพลังงานกับโครงสร้างโมเลกุลที่ใช้งานซึ่งมีบทบาทเป็นโปรแกรม ความสามารถในการรับรู้ จัดเก็บ และประมวลผลข้อมูลระดับโมเลกุลได้ผ่านวิวัฒนาการขั้นสูงในธรรมชาติ และกลายเป็นปัจจัยสร้างระบบนิเวศที่สำคัญที่สุด ข้อมูลพันธุกรรมของ biota ทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 1,015 บิต พลังรวมของการไหลเวียนของข้อมูลระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึมและพลังงานในทุกเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั่วโลกสูงถึง 1,036 บิต/วินาที (Gorshkov et al., 1996)

4.4.2. ส่วนประกอบของวัฏจักรชีวภาพ

วัฏจักรชีวภาพดำเนินไประหว่างส่วนประกอบทั้งหมดของชีวมณฑล (เช่น ระหว่างดิน อากาศ น้ำ สัตว์ จุลินทรีย์ ฯลฯ) มันเกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมบังคับของสิ่งมีชีวิต

รังสีดวงอาทิตย์ที่ไปถึงชีวมณฑลมีพลังงานประมาณ 2.5 * 1024 J ต่อปี มีเพียง 0.3% เท่านั้นที่ถูกแปลงโดยตรงในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงให้เป็นพลังงานของพันธะเคมีของสารอินทรีย์ เช่น มีส่วนร่วมในวงจรทางชีวภาพ และ 0.1 - 0.2% ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกลงมาบนโลกกลายเป็นสิ่งบริสุทธิ์ การผลิตขั้นต้น. ชะตากรรมต่อไปของพลังงานนี้เชื่อมโยงกับการถ่ายโอนสารอินทรีย์ในอาหารผ่านห่วงโซ่อาหาร

วัฏจักรชีวภาพสามารถแบ่งตามเงื่อนไขออกเป็นองค์ประกอบที่สัมพันธ์กัน: วัฏจักรของสารและวัฏจักรพลังงาน

4.4.3. วัฏจักรพลังงาน การเปลี่ยนแปลงพลังงานในชีวมณฑล

ระบบนิเวศสามารถอธิบายได้ว่าเป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตที่มีการแลกเปลี่ยนพลังงาน สสาร และข้อมูลอย่างต่อเนื่อง พลังงานสามารถกำหนดเป็นความสามารถในการทำงาน คุณสมบัติของพลังงาน รวมถึงการเคลื่อนที่ของพลังงานในระบบนิเวศ อธิบายไว้ในกฎของอุณหพลศาสตร์

กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์หรือกฎการอนุรักษ์พลังงานระบุว่าพลังงานจะไม่หายไปและไม่ได้ถูกสร้างขึ้นใหม่ มันจะเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปยังอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น

กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ระบุว่าเอนโทรปีสามารถเพิ่มขึ้นได้ในระบบปิดเท่านั้น สำหรับพลังงานในระบบนิเวศ สูตรต่อไปนี้สะดวก: กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานสามารถเกิดขึ้นได้เองก็ต่อเมื่อพลังงานผ่านจากรูปแบบที่มีความเข้มข้นไปยังรูปแบบที่กระจาย นั่นคือ มันลดคุณภาพลง การวัดปริมาณพลังงานที่ไม่สามารถใช้งานได้ หรือการวัดการเปลี่ยนแปลงตามลำดับที่เกิดขึ้นเมื่อพลังงานเสื่อมโทรม คือ เอนโทรปี ยิ่งระบบมีลำดับสูงเท่าใด เอนโทรปีก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น

กล่าวอีกนัยหนึ่ง สิ่งมีชีวิตได้รับและเปลี่ยนพลังงานของจักรวาล ดวงอาทิตย์ ให้เป็นพลังงานของกระบวนการทางโลก (เคมี เครื่องกล ความร้อน ไฟฟ้า) มันเกี่ยวข้องกับพลังงานและสารอนินทรีย์ในการหมุนเวียนอย่างต่อเนื่องของสสารในชีวมณฑล การไหลของพลังงานในชีวมณฑลมีทิศทางเดียว - จากดวงอาทิตย์ผ่านพืช (ออโตโทรฟ) ไปยังสัตว์ (เฮเทอโรโทรฟ) ระบบนิเวศที่ไม่ถูกแตะต้องตามธรรมชาติในสภาวะที่เสถียรโดยมีตัวบ่งชี้ด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญคงที่ (สภาวะสมดุล) เป็นระบบที่ได้รับคำสั่งมากที่สุดและมีลักษณะค่าเอนโทรปีต่ำที่สุด

4.4.4. วัฏจักรของสารในธรรมชาติ

การก่อตัวของสิ่งมีชีวิตและการสลายตัวเป็นสองด้านของกระบวนการเดียว ซึ่งเรียกว่า วัฏจักรชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมี ชีวิตคือการหมุนเวียนขององค์ประกอบทางเคมีระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม

เหตุผลของวัฏจักรคือความจำกัดขององค์ประกอบที่สร้างร่างกายของสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดดึงสารที่จำเป็นต่อชีวิตออกจากสิ่งแวดล้อมและส่งคืนส่วนที่ไม่ได้ใช้ ประเด็น:

สิ่งมีชีวิตบางชนิดกินแร่ธาตุโดยตรงจากสิ่งแวดล้อม

คนอื่นใช้ผลิตภัณฑ์แปรรูปและแยกก่อน

ครั้งที่สาม-ครั้งที่สอง ฯลฯ จนกว่าสารจะกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อมในสภาพเดิม

ในชีวมณฑล ความต้องการการอยู่ร่วมกันของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่สามารถใช้ของเสียของกันและกันได้นั้นชัดเจน เราเห็นการผลิตทางชีวภาพที่ปราศจากของเสีย

วัฏจักรของสารในสิ่งมีชีวิตสามารถลดลงตามเงื่อนไขได้ถึงสี่กระบวนการ:

1. การสังเคราะห์ด้วยแสง. ผลจากการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชดูดซับและสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ และสังเคราะห์สารอินทรีย์ - ผลิตภัณฑ์ทางชีวภาพขั้นต้น - และออกซิเจนจากสารอนินทรีย์ ผลิตภัณฑ์ชีวภาพขั้นต้นมีความหลากหลายมาก - ประกอบด้วยคาร์โบไฮเดรต (กลูโคส) แป้ง ไฟเบอร์ โปรตีน ไขมัน

รูปแบบการสังเคราะห์ด้วยแสงของคาร์โบไฮเดรตที่ง่ายที่สุด (กลูโคส) มีรูปแบบดังต่อไปนี้:

กระบวนการนี้เกิดขึ้นเฉพาะในระหว่างวันและมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของมวลพืช

บนโลกนี้ สารอินทรีย์ประมาณ 1 แสนล้านตันก่อตัวขึ้นทุกปีจากการสังเคราะห์ด้วยแสง คาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 2 แสนล้านตันถูกดูดซึม และออกซิเจนประมาณ 145 พันล้านตันถูกปล่อยออกมา

การสังเคราะห์ด้วยแสงมีบทบาทสำคัญในการรับรองการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก ความสำคัญระดับโลกของมันอธิบายได้จากความจริงที่ว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการเดียวที่พลังงานในกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ตามหลักการมินิมัลลิสต์ไม่สลายไป แต่จะสะสม

โดยการสังเคราะห์กรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับการสร้างโปรตีน พืชสามารถดำรงอยู่ได้ค่อนข้างเป็นอิสระจากสิ่งมีชีวิตอื่นๆ สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึง autotrophy ของพืช (ความพอเพียงทางโภชนาการ) ในเวลาเดียวกันมวลสีเขียวของพืชและออกซิเจนที่เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นพื้นฐานสำหรับการรักษาชีวิตของสิ่งมีชีวิตกลุ่มต่อไป - สัตว์จุลินทรีย์ สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของสิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้

2. ลมหายใจ กระบวนการนี้เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการสังเคราะห์ด้วยแสง เกิดขึ้นในเซลล์ที่มีชีวิตทั้งหมด ในระหว่างการหายใจ สารอินทรีย์จะถูกออกซิไดซ์ด้วยออกซิเจน ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ และพลังงาน

3. ความสัมพันธ์ทางโภชนาการ (โภชนาการ) ระหว่างสิ่งมีชีวิต autotrophic และ heterotrophic ในกรณีนี้ มีการถ่ายโอนพลังงานและสสารไปตามการเชื่อมโยงของห่วงโซ่อาหาร ซึ่งเราได้กล่าวถึงรายละเอียดเพิ่มเติมก่อนหน้านี้

4. กระบวนการคายน้ำ หนึ่งในกระบวนการที่สำคัญที่สุดในวงจรชีวภาพ

สามารถอธิบายเป็นแผนผังได้ดังนี้ พืชดูดซับความชื้นในดินผ่านทางราก ในเวลาเดียวกันสารแร่ที่ละลายในน้ำจะถูกดูดซับและความชื้นจะระเหยมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม

4.4.5. วัฏจักรชีวธรณีเคมี

วัฏจักรทางธรณีวิทยาและชีวภาพเชื่อมโยงกัน - พวกมันมีอยู่เป็นกระบวนการเดียว ก่อให้เกิดการหมุนเวียนของสารที่เรียกว่า วัฏจักรชีวธรณีเคมี (BGCC) การหมุนเวียนขององค์ประกอบนี้เกิดจากการสังเคราะห์และการสลายตัวของสารอินทรีย์ในระบบนิเวศ (รูปที่ 4.1) ไม่ใช่องค์ประกอบทั้งหมดของชีวมณฑลที่เกี่ยวข้องกับ BHCC แต่มีเพียงองค์ประกอบทางชีวภาพเท่านั้น สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยองค์ประกอบเหล่านี้เข้าสู่ปฏิกิริยามากมายและมีส่วนร่วมในกระบวนการที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต ในแง่เปอร์เซ็นต์ มวลรวมของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลประกอบด้วยองค์ประกอบทางชีวภาพหลักดังต่อไปนี้: ออกซิเจน - 70%, คาร์บอน - 18%, ไฮโดรเจน - 10.5%, แคลเซียม - 0.5%, โพแทสเซียม - 0.3%, ไนโตรเจน - 0 , 3%, (ออกซิเจน, ไฮโดรเจน, ไนโตรเจน, คาร์บอนมีอยู่ในทุกภูมิประเทศและเป็นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต - 98%)

สาระสำคัญของการย้ายถิ่นทางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมี

ดังนั้น ในชีวมณฑลจึงมีวัฏจักรทางชีวภาพของสาร (กล่าวคือ วัฏจักรที่เกิดจากกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต) และการไหลเวียนของพลังงานแบบทิศทางเดียว การย้ายถิ่นทางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่พิจารณาจากสองกระบวนการที่ตรงกันข้าม:

1. การก่อตัวของสิ่งมีชีวิตจากองค์ประกอบของสิ่งแวดล้อมเนื่องจากพลังงานแสงอาทิตย์

2. การทำลายสารอินทรีย์พร้อมกับการปลดปล่อยพลังงาน ในเวลาเดียวกันองค์ประกอบของสารแร่จะเข้าสู่สิ่งมีชีวิตซ้ำ ๆ ดังนั้นการเข้าสู่องค์ประกอบของสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนรูปแบบและจากนั้นเมื่อสิ่งหลังถูกทำลายพวกเขาจะได้รับรูปแบบแร่อีกครั้ง

มีองค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต แต่ไม่เกี่ยวข้องกับไบโอจีนิก องค์ประกอบดังกล่าวจำแนกตามสัดส่วนน้ำหนักในสิ่งมีชีวิต:

ธาตุอาหารหลัก - ส่วนประกอบอย่างน้อย 10-2% ของมวล

ธาตุติดตาม - ส่วนประกอบตั้งแต่ 9 * 10-3 ถึง 1 * 10-3% ของมวล

Ultramicroelements - น้อยกว่า 9 * 10-6% ของมวล

ในการระบุตำแหน่งขององค์ประกอบทางชีวภาพท่ามกลางองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ ของชีวมณฑล ให้เราพิจารณาการจัดประเภทที่ใช้ในระบบนิเวศวิทยา ตามกิจกรรมที่แสดงในกระบวนการที่เกิดขึ้นในชีวมณฑลทั้งหมด องค์ประกอบทางเคมีแบ่งออกเป็น 6 กลุ่ม:

ก๊าซมีตระกูล ได้แก่ ฮีเลียม นีออน อาร์กอน คริปทอน ซีนอน ก๊าซเฉื่อยไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต

โลหะมีตระกูล - รูทีเนียม, เรเดียม, แพลเลเดียม, ออสเมียม, อิริเดียม, แพลทินัม, ทอง โลหะเหล่านี้แทบไม่สร้างสารประกอบในเปลือกโลก

องค์ประกอบที่เป็นวัฏจักรหรือไบโอจีนิก (เรียกอีกอย่างว่าการย้ายถิ่น) องค์ประกอบทางชีวภาพกลุ่มนี้ในเปลือกโลกคิดเป็น 99.7% ของมวลทั้งหมดและอีก 5 กลุ่มที่เหลือ - 0.3% ดังนั้นองค์ประกอบส่วนใหญ่คือผู้อพยพที่หมุนเวียนในซองจดหมายทางภูมิศาสตร์และองค์ประกอบเฉื่อยบางส่วนมีขนาดเล็กมาก

องค์ประกอบที่กระจัดกระจายโดดเด่นด้วยความเด่นของอะตอมอิสระ พวกมันเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมี แต่ไม่ค่อยพบสารประกอบของพวกมันในเปลือกโลก พวกเขาแบ่งออกเป็นสองกลุ่มย่อย ครั้งแรก - รูบิเดียม, ซีเซียม, ไนโอเบียม, แทนทาลัม - สร้างสารประกอบในส่วนลึกของเปลือกโลกและบนพื้นผิวของแร่ธาตุจะถูกทำลาย ประการที่สอง - ไอโอดีน, โบรมีน - ทำปฏิกิริยากับพื้นผิวเท่านั้น

ธาตุกัมมันตภาพรังสี - พอโลเนียม เรดอน เรเดียม ยูเรเนียม เนปทูเนียม พลูโทเนียม

ธาตุหายาก - อิตเทรียม ซาแมเรียม ยูโรเพียม ทูเลียม ฯลฯ

วัฏจักรทางชีวเคมีตลอดทั้งปีมีการเคลื่อนไหวประมาณ 480 พันล้านตันของสสาร

ในและ Vernadsky ได้กำหนดหลักการทางชีวธรณีเคมีสามประการที่อธิบายสาระสำคัญของการย้ายถิ่นทางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมี:

การย้ายถิ่นทางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีในชีวมณฑลมักจะแสดงออกมาสูงสุดเสมอ

วิวัฒนาการของสปีชีส์ในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา ซึ่งนำไปสู่การสร้างรูปแบบของชีวิตที่ยั่งยืน ดำเนินไปในทิศทางที่ส่งเสริมการอพยพทางชีวภาพของอะตอม

สิ่งมีชีวิตมีการแลกเปลี่ยนทางเคมีกับสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเป็นปัจจัยที่สร้างและคงไว้ซึ่งชีวมณฑล

ให้เราพิจารณาว่าองค์ประกอบเหล่านี้เคลื่อนที่อย่างไรในชีวมณฑล

วัฏจักรคาร์บอน ผู้เข้าร่วมหลักในวัฏจักรไบโอติกคือคาร์บอนซึ่งเป็นพื้นฐานของสารอินทรีย์ วัฏจักรคาร์บอนส่วนใหญ่เกิดขึ้นระหว่างสิ่งมีชีวิตกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง สัตว์กินพืชได้รับจากอาหาร ผู้ล่าได้รับจากสัตว์กินพืช เมื่อหายใจ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เน่าเปื่อยจะถูกส่งกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศบางส่วน การส่งคืนเกิดขึ้นเมื่อแร่ธาตุอินทรีย์ถูกเผา

หากไม่มีการปล่อยคาร์บอนกลับคืนสู่บรรยากาศ พืชสีเขียวจะถูกใช้จนหมดภายใน 7-8 ปี อัตราการหมุนเวียนทางชีวภาพของคาร์บอนผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงคือ 300 ปี มหาสมุทรมีบทบาทสำคัญในการควบคุมเนื้อหาของ CO2 ในชั้นบรรยากาศ หากปริมาณ CO2 เพิ่มขึ้นในชั้นบรรยากาศ บางส่วนจะละลายในน้ำ ทำปฏิกิริยากับแคลเซียมคาร์บอเนต

วงจรออกซิเจน

ออกซิเจนมีกิจกรรมทางเคมีสูงเข้าสู่สารประกอบกับองค์ประกอบเกือบทั้งหมดของเปลือกโลก ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในรูปของสารประกอบ ทุก ๆ อะตอมที่สี่ของสิ่งมีชีวิตคืออะตอมออกซิเจน ออกซิเจนโมเลกุลเกือบทั้งหมดในชั้นบรรยากาศเกิดขึ้นและคงอยู่ในระดับคงที่เนื่องจากกิจกรรมของพืชสีเขียว ออกซิเจนในบรรยากาศซึ่งจับตัวกันระหว่างการหายใจและปล่อยออกมาระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ส่งผ่านไปยังสิ่งมีชีวิตทุกชนิดใน 200 ปี

วัฏจักรไนโตรเจน ไนโตรเจนเป็นส่วนสำคัญของโปรตีนทั้งหมด อัตราส่วนรวมของไนโตรเจนที่ถูกผูกไว้ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ประกอบด้วยสารอินทรีย์ต่อไนโตรเจนในธรรมชาติคือ 1:100,000 พลังงานพันธะเคมีในโมเลกุลไนโตรเจนมีค่าสูงมาก ดังนั้นการรวมกันของไนโตรเจนกับองค์ประกอบอื่น ๆ - ออกซิเจน, ไฮโดรเจน (กระบวนการตรึงไนโตรเจน) - ต้องใช้พลังงานจำนวนมาก การตรึงไนโตรเจนในอุตสาหกรรมจะเกิดขึ้นโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ -500°C และความดัน -300 atm

อย่างที่คุณทราบ บรรยากาศมีโมเลกุลไนโตรเจนมากกว่า 78% แต่ในสถานะนี้พืชสีเขียวไม่สามารถหาได้ สำหรับสารอาหาร พืชสามารถใช้เกลือของกรดไนตริกและกรดไนตรัสเท่านั้น วิธีการก่อตัวของเกลือเหล่านี้คืออะไร? นี่คือบางส่วนของพวกเขา:

ในชีวมณฑล การตรึงไนโตรเจนดำเนินการโดยแบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจนและไซยาโนแบคทีเรียหลายกลุ่มที่อุณหภูมิและความดันปกติ เนื่องจากประสิทธิภาพของการเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพในระดับสูง เชื่อกันว่าแบคทีเรียเปลี่ยนไนโตรเจนประมาณ 1 พันล้านตันต่อปีให้อยู่ในรูปแบบที่ถูกผูกไว้ (ปริมาณการตรึงทางอุตสาหกรรมของโลกประมาณ 90 ล้านตัน)

แบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนในดินสามารถดูดซึมโมเลกุลไนโตรเจนจากอากาศได้ พวกเขาทำให้ดินอุดมด้วยสารประกอบไนโตรเจน ดังนั้นมูลค่าของพวกมันจึงสูงมาก

อันเป็นผลมาจากการสลายตัวของสารประกอบที่มีไนโตรเจนของสารอินทรีย์จากพืชและสัตว์

ภายใต้การกระทำของแบคทีเรีย ไนโตรเจนจะถูกแปลงเป็นไนเตรต ไนไตรต์ สารประกอบแอมโมเนียม ในพืช สารประกอบไนโตรเจนมีส่วนร่วมในการสังเคราะห์สารประกอบโปรตีน ซึ่งถูกถ่ายโอนจากสิ่งมีชีวิตสู่สิ่งมีชีวิตในห่วงโซ่อาหาร

วัฏจักรฟอสฟอรัส องค์ประกอบที่สำคัญอีกประการหนึ่งซึ่งไม่สามารถสังเคราะห์โปรตีนได้ก็คือฟอสฟอรัส แหล่งที่มาหลักคือหินอัคนี (อะปาไทต์) และหินตะกอน (ฟอสฟอไรต์)

ฟอสฟอรัสอนินทรีย์มีส่วนร่วมในวงจรอันเป็นผลมาจากกระบวนการชะล้างตามธรรมชาติ ฟอสฟอรัสถูกดูดซึมโดยสิ่งมีชีวิตซึ่งมีส่วนร่วมสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์จำนวนหนึ่งและถ่ายโอนไปยังระดับโภชนาการต่างๆ

หลังจากเสร็จสิ้นการเดินทางตามห่วงโซ่อาหารแล้ว ฟอสเฟตอินทรีย์จะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์และเปลี่ยนเป็นแร่ธาตุฟอสเฟตที่พืชสีเขียวใช้ได้

ในกระบวนการหมุนเวียนทางชีวภาพซึ่งรับประกันการเคลื่อนที่ของสสารและพลังงาน ไม่มีที่สำหรับสะสมของเสีย ของเสีย (เช่น ของเสีย) ของสิ่งมีชีวิตแต่ละรูปแบบเป็นแหล่งเพาะพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตอื่นๆ

ตามทฤษฎีแล้ว ชีวมณฑลควรรักษาสมดุลระหว่างการผลิตมวลชีวภาพและการสลายตัวอยู่เสมอ อย่างไรก็ตาม ในบางช่วงเวลาทางธรณีวิทยา ความสมดุลของวัฏจักรชีวภาพถูกรบกวน เมื่อกลียุคเนื่องจากสภาวะทางธรรมชาติบางประการ ผลิตภัณฑ์ทางชีวภาพบางชนิดไม่ได้รับการหลอมรวมและเปลี่ยนรูป ในกรณีเหล่านี้ ผลิตภัณฑ์ชีวภาพส่วนเกินได้ก่อตัวขึ้น ซึ่งถูกอนุรักษ์และทับถมในชั้นเปลือกโลก ใต้ชั้นน้ำ ตะกอน และจบลงที่โซนเพอร์มาฟรอสต์ จึงมีการสะสมของถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซ หินปูน ควรสังเกตว่าพวกมันไม่ทิ้งขยะชีวมณฑล พลังงานของดวงอาทิตย์ที่สะสมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงมีความเข้มข้นในแร่ธาตุอินทรีย์ ตอนนี้ การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลอินทรีย์ คนๆ หนึ่งจะปล่อยพลังงานนี้ออกมา

ในชีวมณฑลมีการหมุนเวียนของสสารทั่วโลก (ขนาดใหญ่หรือทางธรณีวิทยา) ซึ่งดำรงอยู่ก่อนการปรากฏตัวของสิ่งมีชีวิตตัวแรก มันเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบทางเคมีที่หลากหลาย วัฏจักรทางธรณีวิทยาดำเนินไปได้ด้วยพลังงานจากแสงอาทิตย์ ความโน้มถ่วง การแปรสัณฐานและจักรวาล

ด้วยการกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนพื้นฐานของวัฏจักรทางธรณีวิทยา วัฏจักรของอินทรียวัตถุเกิดขึ้น - วัฏจักรขนาดเล็ก (ชีวภาพหรือชีวภาพ)

วัฏจักรทางชีวภาพของสารเป็นกระบวนการที่ต่อเนื่องเป็นวัฏจักรไม่สม่ำเสมอในเวลาและพื้นที่ของการเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงของสารที่เกิดขึ้นกับการมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิต เป็นกระบวนการต่อเนื่องของการสร้างและทำลายอินทรียวัตถุและดำเนินการโดยมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตทั้งสามกลุ่ม ได้แก่ ผู้ผลิต ผู้บริโภค และผู้ย่อยสลาย องค์ประกอบทางชีวภาพประมาณ 40 ชนิดมีส่วนร่วมในวัฏจักรชีวภาพ ค่าสูงสุดสำหรับสิ่งมีชีวิต พวกมันมีวัฏจักรของคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส กำมะถัน เหล็ก โพแทสเซียม แคลเซียม และแมกนีเซียม

เมื่อสิ่งมีชีวิตพัฒนาขึ้น ธาตุต่างๆ จะถูกดึงออกจากวัฏจักรทางธรณีวิทยาและเข้าสู่วัฏจักรชีวภาพใหม่อย่างต่อเนื่อง มวลรวมของสารเถ้าที่เกี่ยวข้องทุกปีในวัฏจักรชีวภาพของสารเฉพาะบนบกคือประมาณ 8 พันล้านตัน นี่เป็นจำนวนหลายเท่าของผลิตภัณฑ์จากการปะทุของภูเขาไฟทั้งหมดในโลกตลอดทั้งปี อัตราการหมุนเวียนของสสารในชีวมณฑลนั้นแตกต่างกัน สิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลได้รับการปรับปรุงโดยเฉลี่ยเป็นเวลา 8 ปี มวลของแพลงก์ตอนพืชในมหาสมุทรได้รับการปรับปรุงทุกวัน ออกซิเจนทั้งหมดของชีวมณฑลผ่านสิ่งมีชีวิตใน 2,000 ปีและคาร์บอนไดออกไซด์ใน 300 ปี

วัฏจักรชีวภาพในท้องถิ่นนั้นดำเนินการในระบบนิเวศและวัฏจักรชีวธรณีเคมีของการย้ายถิ่นของปรมาณูนั้นดำเนินการในชีวมณฑลซึ่งไม่เพียงผูกเปลือกนอกทั้งสามของโลกเข้าด้วยกัน แต่ยังกำหนดวิวัฒนาการอย่างต่อเนื่องขององค์ประกอบ

บรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์

­ ¯ ­ ¯

สารที่มีชีวิต

ดิน

วิวัฒนาการของชีวมณฑล

ชีวมณฑลปรากฏขึ้นพร้อมกับการถือกำเนิดของสิ่งมีชีวิตกลุ่มแรกเมื่อประมาณ 3.5 พันล้านปีก่อน ในการพัฒนาชีวิตก็เปลี่ยนไป ขั้นตอนของวิวัฒนาการของชีวมณฑลสามารถแยกแยะได้โดยคำนึงถึงลักษณะของประเภทของระบบนิเวศ

1. การเกิดขึ้นและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตในน้ำ ขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับการดำรงอยู่ของระบบนิเวศทางน้ำ ไม่มีออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ

2. การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิตบนบก การพัฒนาของสิ่งแวดล้อมบนบก อากาศ และดิน และการเกิดขึ้นของระบบนิเวศบนบก สิ่งนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากการปรากฏตัวของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศและหน้าจอโอโซน มันเกิดขึ้นเมื่อ 2.5 พันล้านปีที่แล้ว

3. การเกิดขึ้นของมนุษย์ การเปลี่ยนแปลงของมนุษย์เป็นชีวสังคม และการเกิดขึ้นของระบบนิเวศมานุษยวิทยาเกิดขึ้นเมื่อ 1 ล้านปีก่อน

4. การเปลี่ยนแปลงของชีวมณฑลภายใต้อิทธิพลของกิจกรรมของมนุษย์ที่ชาญฉลาดไปสู่สถานะเชิงคุณภาพใหม่ - เข้าสู่ noosphere

นูสเฟียร์

ขั้นตอนที่สูงที่สุดในการพัฒนาชีวมณฑลคือ noosphere ซึ่งเป็นขั้นตอนของการควบคุมความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติอย่างสมเหตุสมผล คำนี้ถูกนำมาใช้ในปี 1927 โดยนักปรัชญาชาวฝรั่งเศส E. Leroy เขาเชื่อว่านูสเฟียร์รวมถึงสังคมมนุษย์ด้วยอุตสาหกรรม ภาษา และคุณลักษณะอื่นๆ ของกิจกรรมอัจฉริยะ ในช่วงทศวรรษที่ 30-40 ศตวรรษที่ XX V.I. Vernadsky พัฒนาแนวคิดวัตถุนิยมเกี่ยวกับ noosphere เขาเชื่อว่านูสเฟียร์เกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ของชีวมณฑลและสังคม ซึ่งถูกควบคุมโดยความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างกฎแห่งธรรมชาติ ความคิด และกฎทางเศรษฐกิจและสังคมของสังคม และย้ำว่า

noosphere (ขอบเขตของจิตใจ) - ขั้นตอนของการพัฒนา biosphere เมื่อกิจกรรมที่ชาญฉลาดของผู้คนจะกลายเป็นปัจจัยหลักในการพัฒนาที่ยั่งยืน

นูสเฟียร์เป็นชีวมณฑลขั้นใหม่ที่สูงกว่า ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นและการพัฒนาของมนุษยชาติในนั้น ซึ่งเมื่อรู้กฎของธรรมชาติและปรับปรุงเทคโนโลยี กลายเป็นกำลังที่ใหญ่ที่สุดเทียบได้กับขนาดทางธรณีวิทยา และเริ่มมี อิทธิพลชี้ขาดต่อกระบวนการต่างๆ บนโลก เปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งด้วยแรงงานของพวกเขา การก่อตัวและการพัฒนาของมนุษยชาติแสดงออกด้วยการเกิดขึ้นของรูปแบบใหม่ของการแลกเปลี่ยนสสารและพลังงานระหว่างสังคมและธรรมชาติ ในผลกระทบที่เพิ่มมากขึ้นของมนุษย์ที่มีต่อชีวมณฑล นูสเฟียร์จะมาถึงเมื่อมนุษยชาติด้วยความช่วยเหลือของวิทยาศาสตร์จะสามารถจัดการกระบวนการทางธรรมชาติและสังคมได้อย่างมีความหมาย ดังนั้นนูสเฟียร์จึงไม่สามารถถือเป็นเปลือกพิเศษของโลกได้

ศาสตร์แห่งการจัดการความสัมพันธ์ระหว่างสังคมมนุษย์กับธรรมชาติ เรียกว่า โนเจนิกส์

เป้าหมายหลักของ noogenics คือการวางแผนปัจจุบันเพื่ออนาคตและภารกิจหลักคือการแก้ไขการละเมิดในความสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติที่เกิดจากความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการควบคุมวิวัฒนาการของชีวมณฑลอย่างมีสติ . ควรใช้ทรัพยากรธรรมชาติที่มีการวางแผนและได้รับการยืนยันทางวิทยาศาสตร์ โดยจัดให้มีการฟื้นฟูในวัฏจักรของสารต่างๆ ของสิ่งที่ถูกละเมิดโดยมนุษย์ ตรงข้ามกับทัศนคติที่เป็นธรรมชาติและกินสัตว์อื่นต่อธรรมชาติ ซึ่งนำไปสู่ความเสื่อมโทรมของสิ่งแวดล้อม สำหรับสิ่งนี้จำเป็น การพัฒนาที่ยั่งยืนสังคมที่ตอบสนองความต้องการของปัจจุบันโดยไม่ลดทอนความสามารถของคนรุ่นต่อไปในการตอบสนองความต้องการของตนเอง

ปัจจุบันดาวเคราะห์ได้ก่อตัวขึ้น ไบโอเทคโนสเฟียร์ - ส่วนหนึ่งของชีวมณฑลที่มนุษย์เปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงให้กลายเป็นโครงสร้างทางวิศวกรรม: เมือง โรงงานและโรงงาน เหมืองหินและเหมือง ถนน เขื่อนและอ่างเก็บน้ำ ฯลฯ

ไบออสเฟียร์และมนุษย์

ชีวมณฑลของมนุษย์คือและ ที่อยู่อาศัยและแหล่งทรัพยากรธรรมชาติ

ทรัพยากรธรรมชาติ – วัตถุและปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่บุคคลใช้ในกระบวนการทำงาน พวกเขาให้อาหารเสื้อผ้าที่อยู่อาศัยแก่ผู้คน ตามระดับความเหนื่อยจะแบ่งออกเป็น หมดและไม่หมด . หมด ทรัพยากรแบ่งออกเป็น ทดแทน และ ไม่หมุนเวียน . ทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้รวมถึงทรัพยากรที่ไม่ได้รับการฟื้นฟู (หรือได้รับการฟื้นฟูช้ากว่าที่ใช้ไปหลายร้อยเท่า): น้ำมัน ถ่านหิน แร่โลหะ และแร่ธาตุส่วนใหญ่ หมุนเวียน ทรัพยากรธรรมชาติ- ดิน พืชและสัตว์ แร่ธาตุ (เกลือแกง) ทรัพยากรเหล่านี้ถูกเติมเต็มอย่างต่อเนื่อง ความเร็วที่แตกต่างกัน: สัตว์ - หลายปี, ป่าไม้ - 60-80 ปี, ดินที่สูญเสียความอุดมสมบูรณ์ - เป็นเวลาหลายพันปี การใช้เกินอัตราการบริโภคเกินอัตราการสืบพันธุ์ทำให้ทรัพยากรหายไปอย่างสมบูรณ์

ไม่สิ้นสุด ทรัพยากรรวมถึงน้ำ ภูมิอากาศ (อากาศในบรรยากาศและพลังงานลม) และอวกาศ: รังสีดวงอาทิตย์ พลังงานของกระแสน้ำในทะเลและกระแสน้ำลง อย่างไรก็ตาม มลพิษทางสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นทำให้ต้องใช้มาตรการด้านสิ่งแวดล้อมเพื่ออนุรักษ์ทรัพยากรเหล่านี้

ความพึงพอใจในความต้องการของมนุษย์เป็นสิ่งที่คิดไม่ถึงหากปราศจากการแสวงหาผลประโยชน์จากทรัพยากรธรรมชาติ

กิจกรรมของมนุษย์ทุกประเภทในชีวมณฑลสามารถรวมกันเป็นสี่รูปแบบ

1. การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของพื้นผิวโลก(ไถดิน ระบายน้ำ ตัดไม้ทำลายป่า สร้างคลอง) มนุษยชาติกำลังกลายเป็นพลังธรณีอันทรงพลัง คนใช้ที่ดิน 75% น้ำในแม่น้ำ 15% ป่าไม้ 20 เฮกตาร์ถูกตัดลงทุกนาที

· การเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาและธรณีสัณฐานวิทยา - การทวีความรุนแรงของการก่อตัวของหุบเหว ลักษณะและความถี่ของโคลนไหลและแผ่นดินถล่ม

· การเปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อน (ภูมิทัศน์) - การละเมิดความสมบูรณ์และโครงสร้างทางธรรมชาติของภูมิทัศน์, ความเป็นเอกลักษณ์ของอนุสรณ์สถานทางธรรมชาติ, การสูญเสียที่ดินให้ผลผลิต, การกลายเป็นทะเลทราย