Maddenin biyolojik ve jeolojik döngüleri. madde döngüleri

jeolojik devre maddeler kara ile deniz arasındaki yatay yönde en büyük hıza sahiptir. Büyük bir sirkülasyonun anlamı, kayaların tahribat, ayrışma ve suda çözünen besinler de dahil olmak üzere ayrışma ürünlerine maruz kalmasıdır, su akışları ile deniz katmanlarının oluşumu ile Dünya Okyanusuna taşınır ve yalnızca kısmen karaya döner, örneğin , çökeltme veya insanlar tarafından sudan çıkarılan organizmalar ile. Daha sonra, uzun bir süre boyunca yavaş jeotektonik değişiklikler meydana gelir - kıtaların hareketi, deniz yatağının yükselmesi ve alçalması, volkanik patlamalar vb. Bunun sonucunda oluşan tabakalar karaya döner ve süreç yeniden başlar.

Maddenin büyük jeolojik döngüsü. Soyulma süreçlerinin etkisi altında, kayaların tahrip olması ve çökelme meydana gelir. Tortul kayaçlar oluşur. Kararlı çökme alanlarında (genellikle okyanus tabanı), coğrafi zarfın maddesi Dünya'nın derin katmanlarına girer. Ayrıca sıcaklık ve basıncın etkisi altında metamorfik süreçler meydana gelir, bunun sonucunda kayalar oluşur, madde Dünya'nın merkezine yaklaşır. Magmatizma, Dünya'nın bağırsaklarında çok yüksek sıcaklıklarda meydana gelir: kayalar erir, magma şeklinde faylar boyunca yeryüzüne yükselir ve püskürmeler sırasında yüzeye dökülür. Böylece maddenin sirkülasyonu gerçekleştirilmiş olur. Maddenin uzayla değişimi hesaba katılırsa, jeolojik döngü karmaşıktır. Büyük jeolojik döngü, Dünya'nın bağırsaklarına düşen bazı madde parçacıklarının mutlaka yüzeye çıkmaması anlamında kapalı değildir ve tam tersi, bir patlama sırasında yükselen bir parçacık asla dünyanın yüzeyinde olamaz. önce.

Dünyadaki doğal süreçlerin ana enerji kaynakları

Güneş radyasyonu, Dünya'daki ana enerji kaynağıdır. Gücü, güneş sabiti ile karakterize edilir - güneş ışınlarına dik bir birim alandan geçen enerji miktarı. Bir astronomik birim uzaklıkta (yani Dünya'nın yörüngesinde), bu sabit yaklaşık 1370 W / m²'dir.

Canlı organizmalar Güneş enerjisini (fotosentez) ve kimyasal bağların enerjisini (kemosentez) kullanır. Bu enerji çeşitli doğal ve yapay süreçlerde kullanılabilir. Tüm enerjinin üçte biri atmosfer tarafından yansıtılır,% 0,02'si bitkiler tarafından fotosentez için kullanılır ve geri kalanı birçok doğal süreci desteklemek için kullanılır - dünyayı ısıtmak, okyanus, atmosfer, hava hareketi. ağırlık Doğrudan güneş enerjisiyle ısıtma veya fotovoltaik hücreler kullanılarak enerji dönüşümü, elektrik (güneş enerjisi santralleri) üretmek veya diğer işlemleri gerçekleştirmek için kullanılabilir. faydalı iş. Uzak geçmişte, petrol ve diğer fosil yakıtlarda depolanan enerji de fotosentez yoluyla elde ediliyordu.

Bu devasa enerji küresel ısınmaya yol açar çünkü doğal süreçlerden geçtikten sonra geri yayılır ve atmosfer geri dönmesine izin vermez.

2. Dünyanın iç enerjisi; tezahür - volkanlar, kaplıcalar

18. Biyotik ve abiyotik kökenli enerji dönüşümleri

İşleyen bir doğal ekosistemde atık yoktur. Canlı veya ölü tüm organizmalar potansiyel olarak diğer organizmalar için besindir: tırtıl yaprakları yer, pamukçuk tırtılları yer, şahin pamukçuk'u yiyebilir. Bitkiler, tırtıl, pamukçuk ve atmaca öldüğünde, bunlar da ayrıştırıcılar tarafından işlenir.

Aynı tür besini yiyen tüm organizmalar aynı türe aittir. tropik seviye.

organizmalar doğal ekosistemler birbirine bağlı birçok besin zincirinden oluşan karmaşık bir ağda yer alırlar. Böyle bir ağ denir besin ağı.

Enerji akışı piramitleri:İçinde bir trofik seviyeden diğerine her geçişte besin zinciri veya şebeke, iş yapılır ve ortama ısıl enerji salınır ve bu enerji miktarı Yüksek kalite Bir sonraki trofik seviyedeki organizmalar tarafından kullanılan azalır.

%10 kuralı: bir trofik seviyeden diğerine geçerken enerjinin %90'ı kaybolur ve %10'u bir sonraki seviyeye aktarılır.

Besin zinciri ne kadar uzun olursa, o kadar faydalı enerji boşa harcanır. Bu nedenle, besin zincirinin uzunluğu genellikle 4-5 halkayı geçmez.

Dünyanın peyzaj küresinin enerjisi:

1) güneş enerjisi: termal, radyan

2) Dünyanın bağırsaklarından termal enerji akışı

3) gelgit akıntılarının enerjisi

4) tektonik enerji

5) fotosentez sırasında enerji asimilasyonu

Doğadaki su döngüsü

Doğadaki su döngüsü, dünyanın biyosferindeki suyun döngüsel hareketi sürecidir. Buharlaşma, yoğuşma ve çökeltme (atmosferik çökelme kısmen buharlaşır, kısmen geçici ve kalıcı drenajlar ve rezervuarlar oluşturur, kısmen toprağa sızar ve yeraltı suyunu oluşturur) ve ayrıca manto gazı giderme işlemlerinden oluşur: su sürekli olarak mantodan akar. büyük derinliklerde bile su bulunmuştur.

Denizler buharlaşma nedeniyle kaybediyor daha fazla su karada yağışla elde edilenden daha - durum tersine çevrilir. Su sürekli olarak dünyanın etrafında dolaşırken, Toplam değişmeden kalır.

Dünya yüzeyinin %75'i su ile kaplıdır. Dünyanın su kabuğu hidrosferdir. Büyük bölümü denizlerin ve okyanusların tuzlu suları, küçük bölümü ise temiz su göller, nehirler, buzullar, yeraltı suları ve su buharı.

Yeryüzünde, su üç küme halinde bulunur: sıvı, katı ve gaz halinde. Canlı organizmalar su olmadan var olamazlar. Herhangi bir organizmada su, içinde bulunduğu ortamdır. kimyasal reaksiyonlar hangi canlı organizmalar olmadan yaşayamazlar. Su, canlı organizmaların yaşamı için en değerli ve en gerekli maddedir.

Doğada birkaç tür su döngüsü vardır:

Büyük veya dünya döngüsü - okyanusların yüzeyinin üzerinde oluşan su buharı, rüzgarlarla kıtalara taşınır, oraya yağış şeklinde düşer ve akış şeklinde okyanusa geri döner. Bu süreçte suyun kalitesi değişir: buharlaşma sırasında tuz, deniz suyu taze olur ve kirlenir - saflaştırılır.

Küçük veya okyanusal bir döngü - okyanus yüzeyinin üzerinde oluşan su buharı yoğunlaşır ve yağış olarak okyanusa geri çökelir.

Kıta içi dolaşım - kara yüzeyinin üzerinde buharlaşan su tekrar yağış şeklinde karaya düşer.

Sonunda hareket sürecindeki yağışlar tekrar okyanuslara ulaşır.

aktarım hızı Çeşitli türler su geniş bir aralıkta değişir, bu nedenle akış periyotları ve su yenileme periyotları da farklıdır. Birkaç saatten birkaç on bin yıla kadar değişirler. Okyanuslardan, denizlerden ve karalardan gelen suların buharlaşmasıyla oluşan ve bulutlar halinde var olan atmosferik nem ortalama sekiz gün sonra güncellenir.

Canlı organizmaları oluşturan sular birkaç saat içinde yenilenir. Bu en çok aktif form su değişimi. Dağ buzullarında su rezervlerinin yenilenme süresi yaklaşık 1.600 yıl, kutup ülkelerinin buzullarında ise çok daha uzundur - yaklaşık 9.700 yıl.

Dünya Okyanusu'nun sularının tamamen yenilenmesi yaklaşık 2.700 yılda gerçekleşir.

Güneş radyasyonunun, hareketli ve dönen dünyanın etkileşiminin etkileri.

İÇİNDE bu konu mevsimsel değişkenlik dikkate alınmalıdır: kış/yaz. Dünyanın dönüşü ve hareketi nedeniyle, güneş radyasyonunun düzensiz bir şekilde ulaştığını, bunun da şu anlama geldiğini açıklayın: iklim koşulları enlem ile değişir.

Dünya ekliptik düzlemine 23,5 derece eğimlidir.

Kirişler farklı açılarda hareket eder. radyasyon dengesi. Kişinin sadece ne kadar kazandığı değil, ne kadar kaybettiği ve ne kadar kaldığı da albedo dikkate alındığında önemlidir.

Atmosferik Eylem Merkezleri

Atmosferin genel sirkülasyonu ile ilgili geniş sürekli yüksek veya alçak basınç alanları - atmosferin etki merkezleri. Rüzgarların hakim yönünü belirlerler ve oluşum merkezleri olarak hizmet ederler. coğrafi tipler hava kütleleri. Sinoptik haritalarda kapalı çizgilerle - izobarlarla ifade edilirler.

nedenler: 1) Dünyanın heterojenliği;

2) fiziksel fark. toprak ve suyun özellikleri (ısı kapasitesi)

3) yüzey albedo farkı (R/Q): su – %6, eşdeğer. ormanlar - %10-12, geniş ormanlar - %18, çayırlar - %22-23, kar - %92;

4) F Coriolis

Bu OCA'ya neden olur.

Atmosferik Eylem Merkezleri:

● kalıcı- içlerinde tüm yıl boyunca yüksek veya alçak basınç mevcuttur:

1. ekvatoral şerit aşağı. Ekseni bir şekilde ekvatordan Güneş'i takip ederek yaz yarımküresine doğru hareket eden basınç - Ekvator depresyonu (nedenleri: büyük miktarda Q ve okyanuslar);

2. yükseltilmiş bir subtropikal bantta. Kuzeydeki baskı. ve Yuzh. yarım küreler; birçoğu yaz aylarında daha yüksek subtropiklere göç eder. enlemler, kışın - daha düşük olanlara; bir dizi okyanusa bölün. antisiklonlar: kuzeyde. yarım küreler - Azor antisiklonu (özellikle yaz aylarında) ve Hawaii; Güney - Güney Hindistan, Güney Pasifik ve Güney Atlantik'te;

3. alanlar indirildi. ılıman bölgelerin yüksek enlemlerinde okyanuslar üzerindeki baskı: kuzeyde. yarım küreler - Güneyde İzlanda (özellikle kışın) ve Aleut alçakları - Antarktika'yı çevreleyen sürekli bir düşük basınç halkası (50 0 S);

4. artış alanları. Kuzey Kutbu (özellikle kışın) ve Antarktika üzerindeki baskı - antisiklonlar;

● mevsimsel- bir mevsim boyunca yüksek veya alçak basınç alanları olarak izlenir, başka bir mevsimde zıt burcun atmosferinin hareket merkezine dönüşür. Varlıkları, yıl boyunca kara yüzeyinin sıcaklığında okyanusların yüzeyinin sıcaklığına göre keskin bir değişiklikle ilişkilidir; arazinin yazın aşırı ısınması, burada alçak alanların oluşması için elverişli koşullar yaratır. basınç, kış hipotermisi - artan alanlar için. basınç. Hepsi icinde. yarımkürede kışlama alanları arttı. baskılar, merkezi Moğolistan'da olan Asya (Sibirya) ve Güney - Avustralya, Güney Amerika ve Güney Afrika maksimumlarında Kanada maksimumlarını içerir. Yazlık alanlar daha düşük basınç: Sev'de. yarımküreler - Güneyde Güney Asya (veya Batı Asya) ve Kuzey Amerika alçakları. - Avustralya, Güney Amerika ve Güney Afrika dipleri).

Atmosferin hareket merkezleri, belirli bir hava tipinin doğasında vardır. Bu nedenle, buradaki hava nispeten hızlı bir şekilde alttaki yüzeyin özelliklerini kazanır - Ekvator depresyonunda sıcak ve nemli, Moğol antisiklonunda soğuk ve kuru, İzlanda alçakta soğuk ve nemli, vb.

Gezegensel ısı transferi ve nedenleri

Gezegensel ısı transferinin ana özellikleri. Dünyanın yüzeyi tarafından emilen güneş enerjisi daha sonra türbülanslı akışlarla buharlaşmaya ve ısı transferine harcanır. Buharlaşma gezegenin etrafında ortalama olarak yaklaşık% 80 ve türbülanslı ısı transferi - toplam ısının kalan% 20'si.

Isı transferi süreçleri ve bileşenlerinin okyanustaki ve karadaki coğrafi enlemindeki değişiklikler çok benzersizdir. İlkbahar ve yaz aylarında toprağın emdiği tüm ısı, sonbahar ve kış aylarında tamamen kaybolur; dengeli bir yıllık ısı bütçesiyle, bu nedenle her yerde sıfıra eşit olduğu ortaya çıkıyor.

Dünya Okyanusunda, suyun yüksek ısı kapasitesi ve düşük enlemlerdeki hareketliliği nedeniyle, ısı akıntılarla taşındığı yerden yüksek enlemlere taşınır ve burada harcaması alımını aşar. Böylece suyun hava ile ısı alışverişinde oluşan eksiklik giderilmiş olur.

Dünya Okyanusunun ekvatoral bölgesinde, büyük miktarda emilen güneş radyasyonu ve azaltılmış enerji tüketimi ile yıllık ısı bütçesi maksimum pozitif değerlere sahiptir. Ekvatordan uzaklaştıkça, başta buharlaşma olmak üzere ısı transferi sarf malzemelerindeki artış nedeniyle pozitif yıllık ısı bütçesi azalır. Tropik bölgelerden ılıman enlemlere geçişle birlikte ısı bütçesi negatif olur.

Arazi içerisinde ilkbahar-yaz döneminde alınan ısının tamamı sonbahar-kış döneminde harcanmaktadır. Dünya Okyanusunun sularında, Dünya'nın uzun tarihi boyunca 7,6 * 10^21 kcal'e eşit büyük miktarda ısı birikmiştir. Böylesine büyük bir kütlenin birikmesi, suyun yüksek ısı kapasitesi ve okyanusosferin kalınlığında oldukça karmaşık bir ısı yeniden dağılımının meydana geldiği yoğun karışımı ile açıklanır. Tüm atmosferin ısı kapasitesi, Dünya Okyanusunun on metrelik bir su tabakasından 4 kat daha azdır.

Dünya yüzeyi ile hava arasındaki türbülanslı ısı değişimi için kullanılan güneş enerjisinin payı nispeten küçük olmasına rağmen, atmosferin yüzeye yakın kısmının ana ısınma kaynağıdır. Bu ısı transferinin yoğunluğu, hava ile alttaki yüzey (su veya kara) arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Gezegenin alçak enlemlerinde (ekvatordan her iki yarım kürenin yaklaşık kırkıncı enlemlerine kadar), hava esas olarak güneş enerjisini biriktiremeyen ve aldığı tüm ısıyı atmosfere veren karadan ısıtılır. Türbülanslı ısı transferi nedeniyle, hava kabuğu yılda 20 ila 40 kcal/cm^2 ve düşük nemli bölgelerde (Sahra, Arabistan, vb.) 60 kcal/cm^2'den bile fazlasını alır. Bu enlemlerdeki sular, türbülanslı ısı alışverişi sürecinde havaya yılda yalnızca 5-10 kcal/cm^2 veya daha az vererek ısı biriktirir. Yalnızca belirli bölgelerde (sınırlı bir alanda), su yılda ortalama olarak daha soğuk olur ve bu nedenle havadan ısı alır (ekvator bölgesinde, Hint Okyanusu'nun kuzeybatısında ve Afrika'nın batı kıyılarında) ve Güney Amerika).

Sayfa 1

Büyük bir jeolojik döngü, yer kabuğunun derinliklerindeki tortul kayaçları içerir ve içlerinde bulunan elementleri uzun süre sistemden kapatır. biyolojik döngü. Sırasında jeolojik tarih dönüştürülmüş tortul kayaçlar, bir kez daha Dünya yüzeyinde, canlı organizmaların, su ve havanın aktivitesi ile yavaş yavaş yok edilir ve yeniden biyosferik döngüye dahil edilir.

Yüzbinlerce veya milyonlarca yılda büyük bir jeolojik döngü meydana gelir. Aşağıdakilerden oluşur: kayalar yok edilir, yıpranır ve sonunda okyanuslara akan sularla yıkanır. Burada tortul kayaçlar oluşturarak dipte birikirler ve insanlar veya diğer hayvanlar tarafından sudan çıkarılan organizmalarla yalnızca kısmen karaya dönerler.

Büyük bir jeolojik döngünün kalbinde, canlı maddenin katılımı olmadan gezegen ölçeğinde mineral bileşiklerini bir yerden başka bir yere aktarma süreci vardır.

Küçük sirkülasyona ek olarak, büyük bir jeolojik sirkülasyon var. Bazı maddeler, mineral ve organik olmak üzere çeşitli bileşiklerin oluşumuyla yavaş dönüşümlerin meydana geldiği Dünyanın derin katmanlarına (denizlerin dip çökeltilerinden veya başka bir şekilde) girer. Jeolojik döngünün süreçleri, esas olarak aktif çekirdeği olan Dünya'nın iç enerjisi tarafından desteklenir. Aynı enerji, maddelerin Dünya yüzeyine salınmasına da katkıda bulunur. Böylece büyük bir madde sirkülasyonu kapanır. Milyonlarca yıl sürer.

Maddelerin büyük jeolojik dolaşımının hızı ve yoğunluğu ile ilgili olarak, şu anda herhangi bir doğru veri vermek imkansızdır, yalnızca yaklaşık tahminler vardır ve o zaman yalnızca dışsal bileşen için genel döngü, yani mantodan yer kabuğuna madde akışını hesaba katmadan.

Bu karbon, büyük bir jeolojik döngüde yer alır. Küçük bir biyotik döngü sürecindeki bu karbon, biyosferin ve genel olarak yaşamın gaz dengesini korur.

Dünyanın bazı nehirlerinin katı akışı.

Biyosferik ve teknosferik bileşenlerin Dünya'nın maddelerinin büyük jeolojik döngüsüne katkısı çok önemlidir: insan üretim faaliyeti alanının genişlemesi nedeniyle teknosferik bileşenlerin sürekli ilerleyen bir büyümesi vardır.

Dünya yüzeyindeki ana teknobiyo-jeokimyasal akış, maddelerin büyük bir jeolojik sirkülasyonu çerçevesinde, toprağın% 70'i okyanusa ve% 30'u - kapalı drenajsız çöküntülere, ancak her zaman daha yüksekten daha alçak kotlara yönlendirildiğinden, yerçekimi kuvvetlerinin etkisinin bir sonucu olarak, sırasıyla yer kabuğunun maddesinin yüksekten alçağa, karadan okyanusa farklılaşması. Ters akışlar (atmosferik taşınma, insan etkinliği, tektonik hareketler, volkanizma, organizmaların göçü), maddenin bu genel aşağı doğru hareketini bir ölçüde karmaşıklaştırarak yerel göç döngüleri yaratır, ancak genel olarak bunu değiştirmez.

Suyun kara ve okyanus arasındaki sirkülasyonu, büyük bir jeolojik döngüyü ifade eder. Su, okyanusların yüzeyinden buharlaşır ve ya yağış şeklinde düştüğü karaya aktarılır, bu da tekrar yüzey ve yer altı akışı şeklinde okyanusa geri döner ya da yüzeye yağış şeklinde düşer. okyanus. Her yıl 500 bin km3'ten fazla su Dünya'daki su döngüsüne katılıyor. Su döngüsü bir bütün olarak gezegenimizdeki doğal koşulların şekillenmesinde önemli bir rol oynar. Suyun bitkiler tarafından terlemesi ve biyojeokimyasal döngüdeki emilimi dikkate alındığında, Dünya'daki tüm su kaynağı bozulur ve 2 milyon yılda yenilenir.

Formülasyonuna göre, maddelerin biyolojik döngüsü, doğadaki maddelerin büyük, jeolojik döngüsünün yörüngesinin bir kısmında gelişir.

Maddenin yüzey yoluyla taşınması ve yeraltı suyu- bu, dünya topraklarının jeokimyasal farklılaşması açısından ana faktördür, ancak tek faktör değildir ve bir bütün olarak dünya yüzeyindeki maddelerin büyük jeolojik dolaşımından bahsedersek, o zaman çok Önemli rol akışlar ayrıca özellikle okyanus ve atmosferik taşımayı da oynar.

Maddelerin büyük jeolojik dolaşımının hızı ve yoğunluğu ile ilgili olarak, şu anda herhangi bir kesin veri vermek imkansızdır, yalnızca yaklaşık tahminler vardır ve o zaman yalnızca genel döngünün dışsal bileşeni, yani. mantodan yer kabuğuna madde akışını hesaba katmadan. Maddelerin büyük jeolojik dolaşımının eksojen bileşeni, dünya yüzeyinin sürekli devam eden soyulma sürecidir.

Sayfa 1

Jeolojik döngü (doğadaki büyük madde döngüsü) - madde döngüsü, itici güç eksojen ve endojen jeolojik süreçlerdir.

Jeolojik dolaşım - itici gücü dışsal ve içsel jeolojik süreçler olan maddelerin dolaşımı.

Jeolojik döngünün sınırları, biyosferin sınırlarından çok daha geniştir, genliği, yer kabuğunun biyosferin çok ötesindeki katmanlarını yakalar. Ve en önemlisi, canlı organizmalar bu döngünün süreçlerinde ikincil bir rol oynar.

Böylece, maddelerin jeolojik dolaşımı, canlı organizmaların katılımı olmadan devam eder ve maddeyi biyosfer ile Dünya'nın daha derin katmanları arasında yeniden dağıtır.

Jeolojik döngünün büyük döngüsündeki en önemli rolü, maddenin büyük jeokimyasal akıştan uzun bir süre için kapatıldığı, sonsuz sentez döngülerine dönüştüğü, hem biyosferik hem de teknosferik küçük madde döngüleri oynar. ayrışma

Jeolojik dolaşımın büyük döngüsündeki en önemli rolü, hem biyosferik hem de teknosferik küçük madde döngüleri oynar; bu döngülerde, madde uzun bir süre için büyük jeokimyasal akıştan kapatılır ve sonsuz sentez döngülerine dönüşür. ve ayrışma.

Bu karbon, yavaş jeolojik döngüde yer alır.

Yavaş jeolojik döngüde yer alan bu karbondur. Dünyadaki yaşam ve atmosferin gaz dengesi, küçük (biyojenik) döngüye katılan bitki (5 10 t) ve hayvan (5 109 t) dokularında bulunan nispeten küçük miktarlarda karbon ile desteklenir. Bununla birlikte, şu anda, bir kişi, karbon dahil, maddelerin döngüsünü yoğun bir şekilde kapatmaktadır. Örneğin, tüm evcil hayvanların toplam biyokütlesinin, tüm vahşi kara hayvanlarının biyokütlesini çoktan aştığı tahmin edilmektedir. Kültür bitkilerinin alanları, doğal biyogeosenoz alanlarına yaklaşıyor ve birçok kültürel ekosistem, insan tarafından sürekli artan verimlilikleri açısından doğal olanlardan önemli ölçüde üstün.

Zaman ve mekan açısından en geniş olanı, maddenin sözde jeolojik döngüsüdür.

Doğada 2 tür madde dolaşımı vardır: kara ve okyanus arasında büyük veya jeolojik bir madde döngüsü; küçük veya biyolojik - toprak ve bitkiler arasında.

Bitkinin topraktan buhar halinde çıkardığı su atmosfere girer, soğur, yoğunlaşır ve tekrar yağış olarak toprağa veya okyanusa döner. Jeolojik su döngüsü, mekanik yeniden dağıtım, sedimantasyon, katı tortuların karada ve su kütlelerinin dibinde birikmesinin yanı sıra toprak ve kayaların mekanik olarak yok edilmesi sürecinde sağlar. Ancak suyun kimyasal işlevi, canlı organizmaların veya bunların metabolik ürünlerinin katılımıyla gerçekleştirilir. Doğal sular, topraklar gibi, karmaşık bir biyo-etkisiz maddedir.

İnsanın jeokimyasal etkinliği biyolojik ve jeolojik süreçler. Jeolojik döngüde, soyma bağlantısı keskin bir şekilde artar.

Genel karakter ve biyolojik üzerinde ana iz bırakan faktör. Aynı zamanda, jeolojik su döngüsü sürekli olarak tüm bu elementleri kuru toprak katmanlarından okyanus havzasına yıkamak için çabalamaktadır. Bu nedenle, bitki besin elementlerinin toprakta muhafazası, onların suda kesinlikle çözünmez bir forma dönüştürülmesini gerektirir. Bu gereksinim canlı bir organik tarafından karşılanır.

Küçük (biyolojik) dolaşım

Biyosferdeki canlı maddenin kütlesi nispeten küçüktür. Dünyanın yüzeyine dağılırsa, yalnızca 1,5 cm'lik bir katman elde edilir Tablo 4.1, biyosferin ve Dünya'nın diğer jeosferlerinin bazı niceliksel özelliklerini karşılaştırır. Gezegenin diğer kabuklarının 10-6'dan daha az kütlesini oluşturan biyosfer, kıyaslanamayacak kadar büyük bir çeşitliliğe sahiptir ve bileşimini bir milyon kat daha hızlı yeniler.

Tablo 4.1

Biyosferin Dünya'nın diğer jeosferleriyle karşılaştırılması

*Yaşam meselesi canlı ağırlık olarak

4.4.1. Biyosferin işlevleri

Biyosferin biyotası sayesinde, gezegendeki kimyasal dönüşümlerin baskın kısmı gerçekleştirilir. Dolayısıyla V.I. Vernadsky büyük dönüştürücü hakkında jeolojik rol canlı madde İçin organik evrim canlı organizmalar bin kez (103 ila 105 kez farklı döngüler için) kendi içlerinden, organlarından, dokularından, hücrelerinden, kanlarından, tüm atmosferden, Dünya Okyanusunun tüm hacminden, toprak kütlesinin çoğundan, çok büyük mineral kütlesi. Ve sadece kaçırmakla kalmadılar, aynı zamanda dünyevi ortamı da ihtiyaçlarına göre değiştirdiler.

Güneş enerjisini kimyasal bağların enerjisine dönüştürme yeteneği sayesinde, bitkiler ve diğer organizmalar gezegen ölçeğinde bir dizi temel biyojeokimyasal işlevi yerine getirir.

gaz fonksiyonu. Canlılar, fotosentez ve solunum süreçlerinde çevre ile sürekli olarak oksijen ve karbondioksit alışverişi yaparlar. Bitkiler, gezegenin jeokimyasal evriminde indirgeyici bir ortamdan oksitleyici bir ortama geçişte ve modern atmosferin gaz bileşiminin oluşumunda belirleyici bir rol oynadı. Bitkiler, tüm modern canlı organizmaların tamamı için optimal olan O2 ve CO2 konsantrasyonlarını sıkı bir şekilde kontrol eder.

konsantrasyon fonksiyonu. Canlı organizmalar vücutlarından büyük hacimlerde hava ve doğal çözeltiler geçirerek biyojenik göç (hareket) gerçekleştirirler. kimyasal maddeler) ve kimyasal elementlerin ve bileşiklerinin konsantrasyonu. Bu, organik maddenin biyosentezi, mercan adalarının oluşumu, kabukların ve iskeletlerin inşası, tortul kireçtaşı tabakalarının görünümü, belirli metal cevherlerinin yatakları, demir-mangan nodüllerinin okyanus tabanında birikmesi vb. anlamına gelir. Biyolojik evrimin ilk aşamaları, su ortamı. Organizmalar, ihtiyaç duydukları maddeleri seyreltik sulu bir çözeltiden çıkarmayı ve vücutlarındaki konsantrasyonlarını kat kat artırmayı öğrendiler.

Canlı maddenin redoks işlevi, elementlerin biyojenik göçü ve maddelerin konsantrasyonu ile yakından ilgilidir. Doğadaki birçok madde kararlıdır ve normal koşullar altında oksidasyona uğramazlar, örneğin moleküler nitrojen en önemli biyojenik elementlerden biridir. Ancak canlı hücrelerde o kadar güçlü katalizörler - enzimler vardır ki, birçok redoks reaksiyonunu abiyotik bir ortamda gerçekleşebileceğinden milyonlarca kat daha hızlı gerçekleştirebilirler.

Biyosferin canlı maddesinin bilgi işlevi. Gezegende, yapının basit bir yansıması olan "ölü" bilgiden farklı olan aktif ("canlı") bilginin ortaya çıkması, ilk ilkel canlıların ortaya çıkışıyla oldu. Organizmaların, enerji akışını bir programın rolünü oynayan aktif bir moleküler yapıya bağlayarak bilgi alabildikleri ortaya çıktı. Moleküler bilgiyi algılama, depolama ve işleme yeteneği doğada ileri bir evrim geçirmiş ve ekolojik sistemi oluşturan en önemli faktör haline gelmiştir. Toplam biyota genetik bilgisi stokunun 1015 bit olduğu tahmin edilmektedir. Küresel biyotanın tüm hücrelerinde metabolizma ve enerji ile ilişkili moleküler bilgi akışının toplam gücü 1036 bit/s'ye ulaşır (Gorshkov ve diğerleri, 1996).

4.4.2. Biyolojik döngünün bileşenleri.

Biyolojik döngü, biyosferin tüm bileşenleri arasında (yani toprak, hava, su, hayvanlar, mikroorganizmalar vb.) gerçekleştirilir. Canlı organizmaların zorunlu katılımı ile oluşur.

Biyosfere ulaşan güneş radyasyonu yılda yaklaşık 2.5 * 1024 J'lik bir enerji taşır. Sadece% 0,3'ü fotosentez sürecinde doğrudan organik maddelerin kimyasal bağlarının enerjisine dönüştürülür, yani. biyolojik döngüde yer alır. Ve Dünya'ya düşen güneş enerjisinin% 0,1 - 0,2'si saf olarak çevreleniyor birincil üretim. Daha fazla kader Bu enerji, organik gıda maddesinin trofik zincirlerin kaskadları yoluyla transferi ile ilişkilidir.

Biyolojik döngü şartlı olarak birbiriyle ilişkili bileşenlere ayrılabilir: madde döngüsü ve enerji döngüsü.

4.4.3. Enerji döngüsü. Biyosferde enerji dönüşümü

Bir ekosistem, sürekli olarak enerji, madde ve bilgi alışverişi yapan canlı organizmalar topluluğu olarak tanımlanabilir. Enerji, iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanabilir. Ekosistemlerdeki enerji hareketi de dahil olmak üzere enerjinin özellikleri, termodinamik yasalarıyla tanımlanır.

Termodinamiğin birinci yasası veya enerjinin korunumu yasası, enerjinin yok olmadığını ve yeniden yaratılmadığını, yalnızca bir biçimden diğerine değiştiğini belirtir.

Termodinamiğin ikinci yasası, entropinin ancak kapalı bir sistemde artabileceğini söyler. Ekosistemlerdeki enerji ile ilgili olarak, aşağıdaki formülasyon uygundur: enerjinin dönüşümü ile ilgili süreçler, yalnızca enerji konsantre bir formdan dağınık bir forma geçtiğinde, yani bozulursa kendiliğinden gerçekleşebilir. Kullanılamaz hale gelen enerji miktarının bir ölçüsü veya başka bir şekilde enerji bozunduğunda meydana gelen düzen değişikliğinin bir ölçüsü entropidir. Sistemin sırası ne kadar yüksek olursa, entropisi o kadar düşük olur.

Başka bir deyişle, canlı madde, kozmosun, güneşin enerjisini alır ve karasal süreçlerin (kimyasal, mekanik, termal, elektrik) enerjisine dönüştürür. Biyosferdeki maddelerin sürekli dolaşımında bu enerjiyi ve inorganik maddeyi içerir. Biyosferdeki enerji akışının tek bir yönü vardır - Güneş'ten bitkilere (ototroflar) ve hayvanlara (heterotroflar) doğru. Sürekli önemli çevresel göstergelere (homeostaz) sahip istikrarlı bir durumda doğal, el değmemiş ekosistemler en düzenli sistemlerdir ve en düşük entropi ile karakterize edilirler.

4.4.4. Doğadaki maddelerin döngüsü

Canlı maddenin oluşumu ve ayrışması, kimyasal elementlerin biyolojik döngüsü olarak adlandırılan tek bir sürecin iki yüzüdür. Yaşam, organizmalar ve çevre arasındaki kimyasal elementlerin dolaşımıdır.

Döngünün nedeni, organizmaların vücutlarının inşa edildiği elementlerin sınırlılığıdır. Her organizma özütler çevre yaşam için gerekli maddeler kullanılmadan geri döner. burada:

bazı organizmalar mineralleri doğrudan çevreden tüketir;

diğerleri önce işlenmiş ve izole edilmiş ürünleri kullanır;

üçüncüsü - ikincisi, vb. maddeler çevreye orijinal hallerinde dönene kadar.

Biyosferde birbirinin atık ürünlerini kullanabilen çeşitli organizmaların bir arada yaşama ihtiyacı açıktır. Pratik olarak atıksız biyolojik üretim görüyoruz.

Canlı organizmalardaki maddelerin döngüsü şartlı olarak dört sürece indirgenebilir:

1. Fotosentez. Fotosentezin bir sonucu olarak, bitkiler güneş enerjisini emer ve biriktirir ve organik maddeleri - birincil biyolojik ürünleri - ve inorganik maddelerden oksijeni sentezler. Birincil biyolojik ürünler çok çeşitlidir - karbonhidratlar (glikoz), nişasta, lif, proteinler, yağlar içerirler.

En basit karbonhidratın (glikoz) fotosentez şeması aşağıdaki şemaya sahiptir:

Bu süreç sadece gün içinde gerçekleşir ve buna bitki kütlesinde bir artış eşlik eder.

Yeryüzünde fotosentez sonucunda yılda yaklaşık 100 milyar ton organik madde oluşmakta, yaklaşık 200 milyar ton karbondioksit asimile edilmekte ve yaklaşık 145 milyar ton oksijen açığa çıkmaktadır.

Fotosentez, Dünya'da yaşamın varlığının sağlanmasında belirleyici bir rol oynar. Küresel önemi, fotosentezin, termodinamik süreçte enerjinin minimalist ilkeye göre dağılmadığı, aksine biriktiği tek süreç olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır.

Bitkiler, protein oluşturmak için gerekli amino asitleri sentezleyerek, diğer canlı organizmalardan nispeten bağımsız olarak var olabilir. Bu, bitkilerin ototrofisini gösterir (beslenmede kendi kendine yeterlilik). Aynı zamanda, bitkilerin yeşil kütlesi ve fotosentez sürecinde oluşan oksijen, bir sonraki canlı organizma grubunun - hayvanlar, mikroorganizmalar - yaşamını sürdürmenin temelidir. Bu, bu organizma grubunun heterotrofisini gösterir.

2. Nefes almak. İşlem, fotosentezin tersidir. Tüm canlı hücrelerde bulunur. Solunum sırasında organik madde oksijen tarafından oksitlenerek karbondioksit, su ve enerji oluşumuna neden olur.

3. Ototrofik ve heterotrofik organizmalar arasındaki beslenme (trofik) ilişkileri. İÇİNDE bu durum Daha önce detaylı olarak tartıştığımız besin zincirinin halkaları boyunca bir enerji ve madde transferi vardır.

4. Terleme süreci. Biyolojik döngüdeki en önemli süreçlerden biri.

Şematik olarak, aşağıdaki gibi tarif edilebilir. Bitkiler topraktaki nemi kökleri aracılığıyla emer. Aynı zamanda, emilen suda çözünmüş mineral maddeler bunlara girer ve çevre koşullarına bağlı olarak nem az ya da çok yoğun bir şekilde buharlaşır.

4.4.5. Biyojeokimyasal döngüler

Jeolojik ve biyolojik döngüler birbirine bağlıdır - biyojeokimyasal döngüler (BGCC) olarak adlandırılan maddelerin dolaşımına yol açan tek bir süreç olarak var olurlar. Elementlerin bu dolaşımı, ekosistemdeki organik maddelerin sentezi ve çürümesinden kaynaklanmaktadır (Şekil 4.1).Biyosferin tüm elementleri BHCC'de değil, sadece biyojenik olanlarda yer alır. Canlı organizmalar bunlardan oluşur, bu elementler çok sayıda reaksiyona girer ve canlı organizmalarda meydana gelen süreçlere katılır. Yüzde olarak, biyosferdeki canlı maddenin toplam kütlesi şu ana biyojenik elementlerden oluşur: oksijen - %70, karbon - %18, hidrojen - %10,5, kalsiyum - %0,5, potasyum - %0,3, nitrojen - 0 , %3, (oksijen, hidrojen, nitrojen, karbon tüm peyzajlarda bulunur ve canlı organizmaların temelidir - %98).

Kimyasal elementlerin biyojenik göçünün özü.

Böylece, biyosferde maddelerin biyojenik bir döngüsü (yani organizmaların yaşamsal faaliyetlerinden kaynaklanan bir döngü) ve tek yönlü bir enerji akışı vardır. Kimyasal elementlerin biyojenik göçü, esas olarak iki karşıt süreç tarafından belirlenir:

1. Güneş enerjisi sayesinde çevredeki elementlerden canlı madde oluşumu.

2. Enerjinin serbest bırakılmasıyla birlikte organik maddelerin yok edilmesi. Aynı zamanda, mineral maddelerin elementleri tekrar tekrar canlı organizmalara girerek kompleksin bileşimine girer. organik bileşikler, formlar ve sonra, ikincisi yok edildiğinde, tekrar mineral bir form kazanırlar.

Canlı organizmaların bir parçası olan ancak biyojenik olanlarla ilgili olmayan elementler vardır. Bu tür elementler organizmalardaki ağırlık oranlarına göre sınıflandırılır:

Makrobesinler - kütlenin en az %10-2'sini oluşturan bileşenler;

İz elementler - kütlenin %9 * 10-3 ila 1 * 10-3'ü arasındaki bileşenler;

Ultramikro elementler - kütlenin %9 * 10-6'sından az;

Biyojenik elementlerin biyosferin diğer kimyasal elementleri arasındaki yerini belirlemek için ekolojide benimsenen sınıflandırmayı ele alalım. Biyosferde meydana gelen işlemlerde gösterilen aktiviteye göre, tüm kimyasal elementler 6 gruba ayrılır:

Soy gazlar helyum, neon, argon, kripton, ksenondur. İnert gazlar canlı organizmaların bir parçası değildir.

Asil metaller - rutenyum, radyum, paladyum, osmiyum, iridyum, platin, altın. Bu metaller neredeyse yer kabuğunda bileşikler oluşturmazlar.

Döngüsel veya biyojenik elementler (bunlara göçmen de denir). Yerkabuğundaki bu biyojenik element grubu, toplam kütlenin %99,7'sini ve geri kalan 5 grup - %0,3'ünü oluşturur. Dolayısıyla, unsurların büyük bir kısmı, dolaşımda bulunan göçmenlerdir. coğrafi zarf ve inert elemanların kısmı çok küçüktür.

Serbest atomların baskınlığı ile karakterize edilen dağınık elementler. Kimyasal reaksiyonlara girerler, ancak bileşikleri yer kabuğunda nadiren bulunur. İki alt gruba ayrılırlar. İlk - rubidyum, sezyum, niyobyum, tantal - yer kabuğunun derinliklerinde bileşikler oluşturur ve yüzeydeki mineralleri yok edilir. İkincisi - iyot, brom - sadece yüzeyde reaksiyona girer.

Radyoaktif elementler - polonyum, radon, radyum, uranyum, neptunyum, plütonyum.

Nadir toprak elementleri - itriyum, samaryum, öropiyum, tülyum vb.

Yıl boyu süren biyokimyasal döngüler, yaklaşık 480 milyar ton maddeyi harekete geçirdi.

İÇİNDE VE. Vernadsky, kimyasal elementlerin biyojenik göçünün özünü açıklayan üç biyojeokimyasal ilke formüle etti:

Biyosferdeki kimyasal elementlerin biyojenik göçü her zaman maksimum tezahür etme eğilimindedir.

Türlerin jeolojik zaman boyunca evrimi, sürdürülebilir yaşam formlarının yaratılmasına yol açar, atomların biyojenik göçünü artıran bir yönde ilerler.

Canlı madde, biyosferi yeniden oluşturan ve sürdüren bir faktör olan çevresiyle sürekli kimyasal alışveriş halindedir.

Bu elementlerden bazılarının biyosferde nasıl hareket ettiğini düşünelim.

Karbon döngüsü. Biyotik döngünün ana katılımcısı, organik maddelerin temeli olarak karbondur. Çoğunlukla karbon döngüsü, fotosentez sürecinde canlı madde ile atmosferin karbondioksiti arasında gerçekleşir. Otçullar onu yiyeceklerle, avcılar ise otçullardan alır. Solunduğunda, çürürken, karbondioksit kısmen atmosfere geri dönerken, geri dönüş organik mineraller yandığında gerçekleşir.

Atmosfere karbon dönüşü olmaması durumunda yeşil bitkiler tarafından 7-8 yılda tüketilir. Fotosentez yoluyla karbonun biyolojik dönüşüm hızı 300 yıldır. Okyanuslar, atmosferdeki CO2 içeriğinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Atmosferdeki CO2 içeriği yükselirse, bir kısmı suda çözünerek kalsiyum karbonat ile reaksiyona girer.

Oksijen döngüsü.

Oksijen, yüksek bir kimyasal aktiviteye sahiptir, yer kabuğunun hemen hemen tüm elementleriyle bileşiklere girer. Esas olarak bileşikler şeklinde oluşur. Canlı maddenin her dört atomundan biri bir oksijen atomudur. Atmosferdeki moleküler oksijenin hemen hemen tamamı yeşil bitkilerin faaliyetlerinden kaynaklanır ve sabit bir seviyede tutulur. Solunum sırasında bağlanan ve fotosentez sırasında açığa çıkan atmosferik oksijen, 200 yılda tüm canlı organizmalardan geçer.

Azot döngüsü. nitrojen ayrılmaz parça tüm proteinler. Organik maddeyi oluşturan bir element olan bağlı nitrojenin doğadaki nitrojene toplam oranı 1:100.000'dir. Azot molekülündeki kimyasal bağ enerjisi çok yüksektir. Bu nedenle, nitrojenin diğer elementlerle - oksijen, hidrojen (nitrojen sabitleme işlemi) - kombinasyonu çok fazla enerji gerektirir. Endüstriyel nitrojen fiksasyonu, -500°C sıcaklıkta ve -300 atm basınçta katalizör varlığında gerçekleşir.

Bildiğiniz gibi, atmosfer% 78'den fazla moleküler nitrojen içerir, ancak bu durumda yeşil bitkiler için mevcut değildir. Bitkiler beslenmeleri için sadece nitrik ve nitröz asit tuzlarını kullanabilirler. Bu tuzların oluşum yolları nelerdir? Bunlardan bazıları:

Biyosferde, nitrojen fiksasyonu, biyokatalizin yüksek verimliliği nedeniyle normal sıcaklık ve basınçta birkaç anaerobik bakteri ve siyanobakteri grubu tarafından gerçekleştirilir. Bakterilerin yılda yaklaşık 1 milyar ton nitrojeni bağlı bir forma dönüştürdüğüne inanılmaktadır (dünyadaki endüstriyel fiksasyon hacmi yaklaşık 90 milyon tondur).

Toprak azotu sabitleyen bakteriler, havadaki moleküler azotu asimile edebilir. Toprağı azotlu bileşiklerle zenginleştirirler, dolayısıyla değerleri son derece yüksektir.

Bitki ve hayvan kaynaklı organik maddelerin nitrojen içeren bileşiklerinin ayrışmasının bir sonucu olarak.

Bakterilerin etkisi altında nitrojen nitratlara, nitritlere, amonyum bileşiklerine dönüştürülür. Bitkilerde azot bileşikleri, besin zincirlerinde organizmadan organizmaya aktarılan protein bileşiklerinin sentezinde yer alır.

fosfor döngüsü. Protein sentezinin imkansız olduğu bir diğer önemli element fosfordur. Ana kaynaklar magmatik kayaçlar (apatitler) ve tortul kayaçlardır (fosforitler).

İnorganik fosfor, doğal liç işlemlerinin bir sonucu olarak döngüye dahil olur. Fosfor, katılımıyla bir dizi organik bileşiği sentezleyen ve bunları çeşitli trofik seviyelere aktaran canlı organizmalar tarafından asimile edilir.

Trofik zincirler boyunca yolculuklarını tamamlayan organik fosfatlar, mikroplar tarafından parçalanarak yeşil bitkilerin kullanabileceği mineral fosfatlara dönüşür.

Madde ve enerjinin hareketini sağlayan biyolojik dolaşım sürecinde atık birikimine yer yoktur. Her yaşam formunun atık ürünleri (yani atık ürünler), diğer organizmalar için üreme alanıdır.

Teorik olarak, biyosfer her zaman biyokütle üretimi ve ayrışması arasında bir denge sağlamalıdır. Ancak belirli jeolojik dönemlerde, belirli doğal koşullar, afetler nedeniyle biyolojik ürünlerin tümü asimile edilmeyip dönüştürülemeyince biyolojik döngünün dengesi bozuldu. Bu durumlarda, yer kabuğunda, su sütunu altında, çökeltilerde korunan ve biriktirilen ve permafrost bölgesinde sona eren biyolojik ürün fazlalıkları oluşmuştur. Böylece kömür, petrol, gaz, kireçtaşı yatakları oluştu. Biyosferi kirletmediklerine dikkat edilmelidir. Fotosentez sürecinde biriken Güneş enerjisi, organik minerallerde yoğunlaşmıştır. Artık insan organik fosil yakıtları yakarak bu enerjiyi açığa çıkarıyor.

Biyosferin var olmaya devam etmesi, hareketinin (gelişiminin) durmaması için, biyolojik açıdan önemli maddelerin döngüsünün Dünya'da sürekli gerçekleşmesi gerekir. Biyolojik açıdan önemli maddelerin halkadan halkaya bu geçişi, ancak kaynağı Güneş olan belirli bir enerji harcamasıyla gerçekleştirilebilir.

Güneş enerjisi, Dünya'da iki madde döngüsü sağlar:

- jeolojik (abiyotik) veya büyük sirkülasyon;

- biyolojik (biyotik) veya küçük dolaşım.

jeolojik döngü en açık şekilde su döngüsünde ve atmosferik sirkülasyonda kendini gösterir.

Her yıl Güneş'ten Dünya'ya yaklaşık 21 10 20 kJ radyant enerji gelir. Bunun yaklaşık yarısı suyun buharlaşması için harcanır. Büyük döngüyü yaratan da budur.

Biyosferdeki su döngüsü, Dünya yüzeyinden toplam buharlaşmasının yağışla telafi edildiği gerçeğine dayanmaktadır. Aynı zamanda, okyanustan yağışla geri dönenden daha fazla su buharlaşır. Karada, aksine, suyun buharlaşmasından daha fazla yağış düşer. Fazlalığı nehirlere ve göllere ve oradan da tekrar okyanusa akar.

Jeolojik su döngüsü sürecinde, mineral bileşikler gezegen ölçeğinde bir yerden diğerine aktarılır ve suyun toplanma durumu da değişir (sıvı, katı - kar, buz; gaz - buhar). Su, buhar halinde en yoğun şekilde dolaşır.

Atmosferin dolaşımına dayanan canlı maddenin ortaya çıkmasıyla birlikte, içinde çözünmüş su, mineral bileşikleri, yani. abiyotik, jeolojik döngü temelinde, organik madde döngüsü veya küçük, ortaya çıktı, biyolojik döngü.

Canlı madde geliştikçe, jeolojik döngüden sürekli olarak daha fazla element çıkarılır ve yeni, biyolojik bir döngüye girer.

Büyük (jeolojik) bir döngüde mineral elementlerin basit transfer hareketinin aksine, küçük (biyolojik) bir döngüde, en önemli anlar organik bileşiklerin sentezi ve yok edilmesidir. Bu iki süreç, yaşamın temelinde yatan ve temel özelliklerinden biri olan belirli bir orandadır.

Jeolojik döngünün aksine, biyolojik döngü daha düşük bir enerjiye sahiptir. Bilindiği gibi Dünya'da meydana gelen güneş enerjisi olayının sadece %0,1-0,2'si organik madde oluşumuna harcanmaktadır (jeolojik döngüde %50'ye kadar). Buna rağmen, biyolojik döngüde yer alan enerji, Dünya'da birincil üretimi oluşturmak için çok büyük miktarda çalışmaya harcanır.

Canlı maddenin Dünya'ya gelişiyle birlikte, kimyasal elementler sürekli olarak biyosferde dolaşır. dış ortam organizmalara dönüşür ve çevreye geri döner.

Güneş enerjisinin canlı organizmalar aracılığıyla kullanılmasıyla devam eden, az çok kapalı yollar boyunca kimyasal elementlerin böyle bir dolaşımına denir. biyojeokimyasal dolaşım (döngü).

Başlıca biyojeokimyasal döngüler oksijen, karbon, azot, fosfor, kükürt, su ve biyojenik elementlerin döngüleridir.

Karbon döngüsü.

Karada, karbon döngüsü, bitkiler tarafından fotosentez yoluyla karbondioksitin sabitlenmesiyle başlar. Ayrıca karbondioksitten karbonhidratlar oluşur ve su ve oksijen açığa çıkar. Aynı zamanda, bitkilerin solunumu sırasında karbondioksitin bir parçası olarak karbon kısmen salınır. Bitkilerde sabitlenen karbon bir ölçüde hayvanlar tarafından tüketilir. Hayvanlar ayrıca nefes aldıklarında karbondioksit salarlar. Eskimiş hayvan ve bitkiler mikroorganizmalar tarafından ayrıştırılır, bunun sonucunda ölü organik maddenin karbonu oksitlenerek karbondioksite dönüşür ve tekrar atmosfere girer.

Okyanusta da benzer bir karbon döngüsü meydana gelir.

Azot döngüsü.

Nitrojen döngüsü, diğer biyojeokimyasal döngüler gibi, biyosferin tüm alanlarını kapsar. Nitrojen döngüsü, nitrojen sabitleyici ve nitrifikasyon bakterilerinin aktivitesi nedeniyle nitratlara dönüştürülmesi ile ilişkilidir. Nitratlar bitkiler tarafından topraktan veya sudan emilir. Bitkiler hayvanlar tarafından yenir. Sonunda, indirgeyiciler nitrojeni tekrar gaz haline dönüştürür ve atmosfere geri döndürür.

Modern koşullarda, nitrojen döngüsüne, geniş alanlarda nitrojen sabitleyici baklagiller yetiştiren ve doğal nitrojeni yapay olarak bağlayan bir adam müdahale etti. Tarım ve endüstrinin, doğal karasal ekosistemlerden neredeyse %60 daha fazla sabit nitrojen sağladığına inanılıyor.

Su ortamında da benzer bir nitrojen döngüsü gözlenir.

fosfor döngüsü.

Karbon ve nitrojenden farklı olarak, fosfor bileşikleri aşınmış kayalarda bulunur ve fosfatları serbest bırakır. Birçoğu denizlerde ve okyanuslarda sona erer ve kısmen balık yiyen kuşlarla biten deniz besin zincirleri yoluyla tekrar karaya döndürülebilir. Fosfatların bir kısmı toprakta son bulur ve bitki kökleri tarafından alınır. Fosforun bitkiler tarafından emilmesi, toprak çözeltisinin asitliğine bağlıdır: asitlik arttıkça, suda pratik olarak çözünmeyen fosfatlar, yüksek oranda çözünür fosforik aside dönüştürülür. Bitkiler daha sonra hayvanlar tarafından yenir.

Biyojeokimyasal döngülerin ana bağlantıları, çeşitli formları döngülerin yoğunluğunu ve yer kabuğunun neredeyse tüm elementlerinin bunlara dahil edilmesini belirleyen çeşitli organizmalardır.

Genel olarak, herhangi bir kimyasal elementin her dolaşımı, Dünya üzerindeki maddelerin genel görkemli dolaşımının bir parçasıdır, yani. yakından ilişkilidirler.