Maddenin büyük jeolojik döngüsü nasıl bir rol oynar? Biyolojik ve jeolojik döngüler

Sayfa 1

Büyük bir jeolojik döngü, derinlemesine tortul kayaçları içerir. yerkabuğu, uzun süre içerdikleri elementleri biyolojik döngü sisteminden kapatarak. Jeolojik tarih boyunca, yeniden Dünya yüzeyinde bulunan dönüştürülmüş tortul kayaçlar, 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, ne kadar doğru veriler verilse de, yalnızca yaklaşık tahminler vardır ve o zaman yalnızca genel döngünün dışsal bileşeni, 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 ve yeraltı suları ile transferi, hacim açısından ana jeokimyasal farklılaşma faktörüdür, ancak tek faktör değildir ve bir bütün olarak dünya yüzeyindeki maddelerin büyük jeolojik sirkülasyonu hakkında konuşursak, o zaman akışlar çok önemli bir rol oynar. rolü, özellikle okyanus ve atmosferik ulaşım.

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.

Büyük (jeolojik) ve küçük (biyojeokimyasal) madde döngüleri

Gezegenimizdeki tüm maddeler dolaşım sürecindedir. Güneş enerjisi, Dünya'da iki madde döngüsüne neden olur:

Büyük (jeolojik veya cansız);

Küçük (biyotik, biyojenik veya biyolojik).

Madde döngüleri ve kozmik enerji akışları, biyosferin istikrarını yaratır. Abiyotik faktörlerin (cansız doğa) etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkan katı madde ve su döngüsüne büyük jeolojik döngü denir. Büyük bir jeolojik döngüyle (milyonlarca yıllık akış), kayalar yok edilir, ayrışır, maddeler çözülür ve Dünya Okyanusuna girer; jeotektonik değişimler yaşanıyor, kıtalar batıyor, deniz dibi yükseliyor. Buzullarda su döngüsü süresi 8.000 yıl, nehirlerde - 11 gündür. Canlı organizmalara besin sağlayan ve büyük ölçüde varlık koşullarını belirleyen büyük dolaşımdır.

Biyosferdeki geniş, jeolojik bir döngü iki özellik ile karakterize edilir: önemli noktalar: oksijen karbon jeolojik

• a) Dünyanın tüm jeolojik gelişimi boyunca gerçekleştirilir;
• b) öncü bir rol oynayan modern bir gezegensel süreçtir. Daha fazla gelişme biyosfer.

İnsan gelişiminin mevcut aşamasında, büyük bir dolaşımın bir sonucu olarak, kirleticiler de uzun mesafeler boyunca taşınır - kükürt ve nitrojen oksitler, toz, radyoaktif safsızlıklar. Kuzey Yarımküre'nin ılıman enlem bölgeleri en büyük kirliliğe maruz kaldı.

Canlı organizmaların katılımıyla katı, sıvı ve gaz fazlarında küçük, biyojenik veya biyolojik bir madde dolaşımı meydana gelir. Biyolojik döngü, jeolojik döngünün aksine daha az enerji gerektirir. Küçük bir döngü, büyük bir döngünün parçasıdır, biyogeosenoz seviyesinde (ekosistemler içinde) meydana gelir ve topraktaki besinlerin, suyun, karbonun bitki maddesinde birikmesi ve vücudun inşası için harcanması gerçeğinde yatar. çürüme ürünleri organik madde mineral bileşenlere ayrışır. Maddelerin ve enerjinin ekosisteme dışarıdan girmesi ve bir kısmının biyosferik döngüye salınması ile ilişkili olan küçük döngü kapalı değildir.

Birçok kimyasal element ve bunların bileşikleri, büyük ve küçük döngülerde yer alır, ancak bunların en önemlileri, insanın ekonomik faaliyetleriyle ilişkili olarak biyosferin mevcut gelişme aşamasını belirleyenlerdir. Bunlar, karbon, kükürt ve nitrojen döngülerini (oksitleri atmosferin ana kirleticileridir) ve ayrıca fosforu (fosfatlar kıta sularının ana kirleticisidir) içerir. Hemen hemen tüm kirleticiler zararlı olarak hareket eder ve ksenobiyotik olarak sınıflandırılır. Şu anda, ksenobiyotikler - toksik elementler - cıva (bir gıda kontaminantı) ve kurşun (benzinin bir bileşeni) döngüleri büyük önem taşımaktadır. Ayrıca antropojenik kökenli birçok madde (DDT, pestisitler, radyonüklidler vb.) büyük dolaşımdan küçük dolaşıma girerek biyota ve insan sağlığına zarar vermektedir.

Biyolojik döngünün özü, iki karşıt ama birbiriyle ilişkili sürecin akışıdır - organik maddenin yaratılması ve canlı madde tarafından yok edilmesi.

Büyük döngünün aksine, küçük olanın farklı bir süresi vardır: mevsimsel, yıllık, çok yıllık ve seküler küçük döngüler ayırt edilir. Kimyasal reaksiyonların güneş enerjisini kullanarak kimyasalların inorganik ortamdan bitkiler ve hayvanlar yoluyla inorganik ortama geri sirkülasyonu biyojeokimyasal döngü olarak adlandırılır.

Gezegenimizin bugünü ve geleceği, canlı organizmaların biyosferin işleyişine katılımına bağlıdır. Maddelerin döngüsünde yaşam meselesi veya biyokütle, biyojeokimyasal işlevleri yerine getirir: gaz, konsantrasyon, redoks ve biyokimyasal.

Biyolojik döngü, canlı organizmaların katılımıyla gerçekleşir ve organik maddenin inorganikten çoğaltılmasından ve bu organik maddenin gıda trofik zinciri yoluyla inorganikten inorganiğe ayrışmasından oluşur. Biyolojik döngüdeki üretim ve yıkım süreçlerinin yoğunluğu ısı ve nem miktarına bağlıdır. Örneğin, kutup bölgelerinde organik maddenin ayrışma hızının düşük olması, ısı açığına bağlıdır.

Biyolojik döngünün yoğunluğunun önemli bir göstergesi, kimyasal elementlerin dolaşım hızıdır. Yoğunluk, orman çöpü kütlesinin çöpe oranına eşit bir indeks ile karakterize edilir. İndeks ne kadar yüksek olursa, döngünün yoğunluğu o kadar düşük olur.

İğne yapraklı ormanlarda indeks - 10 - 17; geniş yapraklı 3 - 4; 0.2'den fazla olmayan savan; nemli tropikal ormanlar 0,1'den fazla değil, yani. burada biyolojik döngü en yoğun olanıdır.

Elementlerin (azot, fosfor, kükürt) mikroorganizmalardan akışı, bitki ve hayvanlardan çok daha yüksektir. Biyolojik döngü tamamen tersine çevrilemez, biyojeokimyasal döngü ile yakından ilişkilidir. Kimyasal elementler, biyosferde biyolojik döngünün çeşitli yolları boyunca dolaşır:

• - canlı madde tarafından emilir ve enerji ile yüklenir;
• - dış ortama enerji salan canlı maddeyi bırakın.

Bu çevrimler iki tiptir: gaz halindeki maddelerin sirkülasyonu; tortul döngü (yer kabuğundaki rezerv).

Döngülerin kendileri iki bölümden oluşur:

• - yedek fon (bu, maddenin canlı organizmalarla ilişkili olmayan bir parçasıdır);
• - mobil (değişim) fonu (organizmalar ve yakın çevreleri arasındaki doğrudan değişimle ilişkili maddenin daha küçük bir kısmı).

Döngüler ayrılır:

• - yer kabuğunda bir rezerv fonu olan gaz tipi döngüler (karbon, oksijen, nitrojen döngüleri) - hızlı kendi kendini düzenleme yeteneğine sahip;
• - yer kabuğunda bir rezerv fonu olan tortul döngüler (fosfor, kalsiyum, demir vb. Dolaşımı) - daha inerttir, maddenin büyük kısmı canlı organizmalar için "erişilemez" bir biçimdedir.

Döngüler ayrıca aşağıdakilere ayrılabilir:

• - kapalı (gaz halindeki maddelerin dolaşımı, örneğin oksijen, karbon ve nitrojen - okyanusun atmosferinde ve hidrosferinde bir rezerv, bu nedenle eksiklik hızla telafi edilir);
• - açık (yerkabuğunda bir rezerv fonu oluşturmak, örneğin fosfor - bu nedenle kayıplar yetersiz bir şekilde telafi edilir, yani bir açık yaratılır).

Dünya üzerindeki biyolojik döngülerin varlığının ve bunların ilk bağlantısının enerji temeli, fotosentez sürecidir. Her yeni dolaşım döngüsü, bir öncekinin tam olarak tekrarı değildir. Örneğin, biyosferin evrimi sırasında, bazı işlemler geri döndürülemezdi, bu da biyojenik çökeltinin oluşmasına ve birikmesine, atmosferdeki oksijen miktarının artmasına, bazı izotopların kantitatif oranlarının değişmesine neden oldu. elemanlar vb.

Maddelerin dolaşımına genellikle biyojeokimyasal döngüler denir. Maddelerin ana biyojeokimyasal (biyosferik) döngüleri: su döngüsü, oksijen döngüsü, nitrojen döngüsü (nitrojen sabitleyici bakterilerin katılımı), karbon döngüsü (aerobik bakterilerin katılımı; yılda yaklaşık 130 ton karbon jeolojik ortama boşaltılır) döngüsü), fosfor döngüsü (toprak bakterilerinin katılımı; yılda 14 milyon ton fosfor okyanuslardan yıkanır), kükürt döngüsü, metal katyonları döngüsü.

Su döngüsü

Su döngüsü, yukarıda bahsedildiği gibi, yaşamın yokluğunda bile gerçekleştirilebilen kapalı bir döngüdür, ancak canlı organizmalar bunu değiştirir.

Çevrim, toplam buharlaşmanın çökelme ile telafi edilmesi ilkesine dayanmaktadır. Bir bütün olarak gezegen için, buharlaşma ve yağış birbirini dengeler. Aynı zamanda, okyanustan yağışla geri dönenden daha fazla su buharlaşır. Karada, aksine, daha fazla yağış düşer, ancak fazlalık göllere ve nehirlere ve oradan tekrar okyanusa akar. Kıtalar ve okyanuslar arasındaki nem dengesi nehirlerin akışıyla sağlanır.

Böylece, küresel hidrolojik döngünün dört ana akışı vardır: yağış, buharlaşma, nem transferi ve terleme.

Biyosferdeki en yaygın madde olan su, yalnızca birçok organizma için bir yaşam alanı işlevi görmez, aynı zamanda ayrılmaz parça tüm canlıların vücutları. Biyosferde meydana gelen tüm yaşam süreçlerinde suyun muazzam önemine rağmen, canlı madde dünya üzerindeki büyük su döngüsünde belirleyici bir rol oynamaz. Bu döngünün itici gücü, su havzalarının veya karaların yüzeyinden suyun buharlaşması için harcanan güneş enerjisidir. Buharlaşan nem, atmosferde rüzgarla savrulan bulutlar şeklinde yoğunlaşır; Bulutlar soğudukça yağış düşer.

Toplam serbest bağlanmamış su miktarı (sıvı tuzlu suyun bulunduğu okyanus ve denizlerin oranı) %86 ila 98'dir. Suyun geri kalanı (tatlı su) kutup başlıklarında ve buzullarda depolanır ve su havzalarını ve bunun yeraltı suyunu oluşturur. Bitki örtüsü ile kaplı arazi yüzeyine düşen yağış, kısmen yaprak yüzeyi tarafından tutulur ve daha sonra atmosfere buharlaşır. Toprağa ulaşan nem, yüzey akışına katılabilir veya toprak tarafından emilebilir. Tamamen toprak tarafından emilir (bu, toprağın türüne, kayaların özelliklerine ve bitki örtüsüne bağlıdır), fazla tortu yeraltı suyunun derinliklerine sızabilir. Yağış miktarı toprağın üst katmanlarının nem kapasitesini aşarsa, hızı toprağın durumuna, eğimin dikliğine, yağış süresine ve bitki örtüsünün doğasına bağlı olan yüzey akışı başlar ( bitki örtüsü toprağı su erozyonundan koruyabilir). Toprakta hapsolmuş su, yüzeyinden buharlaşabilir veya bitki kökleri tarafından emildikten sonra yapraklar yoluyla atmosfere geçebilir (buharlaşabilir).

Suyun terleme akışı (toprak - bitki kökleri - yapraklar - atmosfer), gezegenimizdeki büyük sirkülasyonunda suyun canlı maddelerden geçen ana yoludur.

karbon döngüsü

Yeryüzündeki tüm organik maddeler, biyokimyasal süreçler ve yaşam formları karbonun özelliklerine ve özelliklerine bağlıdır. Çoğu canlı organizmadaki karbon içeriği, kuru biyokütlelerinin yaklaşık %45'i kadardır. Gezegenin tüm canlı maddesi, organik madde döngüsüne dahil olur ve sürekli olarak ortaya çıkan, mutasyona uğrayan, ölen, ayrışan Dünya'nın tüm karbonu ve bu sırada karbon bir organik maddeden diğerinin yapımına aktarılır. besin zinciri. Ayrıca tüm canlılar nefes alarak karbondioksit salarlar.

Karadaki karbon döngüsü. Karbon döngüsü, kara bitkileri ve okyanus fitoplanktonları tarafından fotosentez yoluyla sürdürülür. Bitkiler karbondioksiti emerek (inorganik karbonu sabitleyerek), güneş ışığının enerjisini kullanarak onu organik bileşiklere dönüştürür ve kendi biyokütlelerini oluşturur. Geceleri, tüm canlılar gibi bitkiler de nefes alır ve karbondioksit salar.

Ölü bitkiler, cesetler ve hayvan dışkısı, çok sayıda heterotrofik organizma (hayvanlar, saprofit bitkiler, mantarlar, mikroorganizmalar) için besin görevi görür. Bütün bu organizmalar esas olarak toprakta yaşarlar ve yaşam sürecinde organik karbon içeren kendi biyokütlelerini oluştururlar. Ayrıca karbondioksit salarak "toprak solunumu" yaratırlar. Çoğu zaman, ölü organik madde tamamen ayrışmaz ve toprak verimliliğinde önemli rol oynayan humus (humus) toprakta birikir. Organik maddelerin mineralizasyon ve nemlendirme derecesi birçok faktöre bağlıdır: nem, sıcaklık, fiziki ozellikleri toprak, organik kalıntıların bileşimi, vb. Bakteri ve mantarların etkisi altında humus, karbondioksit ve mineral bileşiklere ayrışabilir.

Okyanuslardaki karbon döngüsü. Okyanustaki karbon döngüsü karadakinden farklıdır. Okyanusta, daha yüksek trofik seviyelere sahip organizmaların zayıf halkası ve dolayısıyla karbon döngüsünün tüm halkaları. Karbonun okyanusun trofik bağlantısından geçiş süresi kısadır ve salınan karbondioksit miktarı önemsizdir.

Okyanus, atmosferdeki karbondioksit içeriğinin ana düzenleyicisi rolünü oynar. Okyanus ve atmosfer arasında yoğun bir karbondioksit alışverişi vardır. Okyanus suları büyük bir çözme gücüne ve tampon kapasitesine sahiptir. Karbonik asit ve tuzlarından (karbonatlar) oluşan sistem, CO difüzyonu yoluyla atmosfere bağlanan bir tür karbondioksit deposudur. sudan atmosfere ve tersi.

Fitoplankton fotosentezi, gün boyunca okyanusta yoğun bir şekilde ilerlerken, serbest karbondioksit yoğun bir şekilde tüketilirken, karbonatlar, oluşumu için ek bir kaynak görevi görür. Geceleri, hayvanların ve bitkilerin solunumu nedeniyle serbest asit içeriğinin artmasıyla, bunun önemli bir kısmı tekrar karbonatların bileşimine girer. Devam eden süreçler şu yönlerde ilerliyor: canlı madde? CO? H?CO? Sa(NSO?)?? CaCO?

Doğada oksijen eksikliği, ortamın yüksek asitliği, özel gömülme koşulları vb. nedenlerle belirli bir miktar organik madde mineralizasyona uğramaz. Karbonun bir kısmı inorganik (kireçtaşı, tebeşir, mercanlar) ve organik (şeyl, petrol, kömür) birikintileri şeklinde biyolojik döngüyü terk eder.

İnsan faaliyetleri gezegenimizdeki karbon döngüsünde önemli değişiklikler yapıyor. Manzaralar, bitki örtüsü türleri, biyosinozlar ve besin zincirleri değişiyor, arazi yüzeyinin geniş alanları kurutuluyor veya sulanıyor, toprak verimliliği iyileşiyor (veya kötüleşiyor), gübreler ve böcek ilaçları uygulanıyor, vb. En tehlikelisi, yakıtın yanması sonucu atmosfere karbondioksit salınımıdır. Bu, karbon döngüsünün hızını artırır ve döngüsünü kısaltır.

oksijen döngüsü

Oksijen, Dünya'daki yaşamın varlığı için bir ön koşuldur. Hemen hemen tüm biyolojik bileşiklerde bulunur, organik maddelerin oksidasyonunun biyokimyasal reaksiyonlarına katılır, biyosferdeki organizmaların tüm hayati süreçleri için enerji sağlar. Oksijen, atmosferdeki, topraktaki, sudaki hayvanların, bitkilerin ve mikroorganizmaların solunumunu sağlar, kayalarda, topraklarda, siltlerde, akiferlerde meydana gelen kimyasal oksidasyon reaksiyonlarına katılır.

Oksijen döngüsünün ana dalları:

• - fotosentez sırasında serbest oksijen oluşumu ve canlı organizmaların (bitkiler, hayvanlar, atmosferdeki mikroorganizmalar, toprak, su) solunumu sırasında emilimi;
• - bir ozon perdesinin oluşumu;
• - redoks bölgesinin oluşturulması;
• - volkanik patlamalar sırasında karbon monoksitin oksidasyonu, sülfat tortul kayaçların birikmesi, insan faaliyetlerinde oksijen tüketimi, vb.; Moleküler oksijenin fotosentezde yer aldığı her yerde.

nitrojen döngüsü

Azot, tüm canlı organizmaların biyolojik olarak önemli organik maddelerinin bir parçasıdır: proteinler, nükleik asitler, lipoproteinler, enzimler, klorofil, vb. Havadaki azot (%79) içeriğine rağmen canlı organizmalar için eksiktir.

Biyosferdeki nitrojen, organizmalar tarafından erişilemeyen gaz halindedir (N2) - kimyasal olarak düşük aktiftir, bu nedenle yüksek bitkiler (ve çoğu alt bitki) ve hayvanlar alemi tarafından doğrudan kullanılamaz. Bitkiler topraktan nitrojeni amonyum iyonları veya nitrat iyonları şeklinde emer, yani sözde sabit nitrojen.

Atmosferik, endüstriyel ve biyolojik nitrojen fiksasyonu vardır.

Atmosferik fiksasyon, atmosfer kozmik ışınlarla iyonize edildiğinde ve gök gürültülü fırtınalar sırasında güçlü elektriksel deşarjlar sırasında meydana gelirken, atmosferik yağış nedeniyle amonyum, nitrit, nitrat nitrojene dönüşen havanın moleküler nitrojeninden nitrojen ve amonyak oksitler oluşur. toprak ve su havzalarına girin.

Endüstriyel fiksasyon, insan faaliyetleri sonucunda ortaya çıkar. Atmosfer, azot bileşikleri üreten bitkiler tarafından azot bileşikleri ile kirlenir. Termik santrallerden, fabrikalardan, uzay gemilerinden, süpersonik uçaklardan çıkan sıcak emisyonlar havadaki nitrojeni okside eder. Yağış ile hava su buharı ile etkileşime giren nitrojen oksitler toprağa geri döner, toprağa iyonik biçimde girer.

Biyolojik fiksasyon nitrojen döngüsünde önemli bir rol oynar. Toprak bakterileri tarafından gerçekleştirilir:

• - nitrojen sabitleyen bakteriler (ve mavi-yeşil algler);
• - yüksek bitkilerle simbiyoz halinde yaşayan mikroorganizmalar (nodül bakterileri);
• - amonyaklaştırma;
• - nitrifikasyon;
• - denitrifikasyon.

Toprakta serbestçe yaşayan, nitrojen fikse eden aerobik (oksijen varlığında var olan) bakteriler (Azotobacter), solunum sırasında toprak organik maddesinin oksidasyonundan elde edilen enerji nedeniyle atmosferik moleküler nitrojeni fikse edebilir ve sonuçta onu hidrojene bağlar ve vücudunuzdaki amino asitlerin bileşimine bir amino grubu (- NH2) şeklinde sokmak. Moleküler nitrojen, toprakta (Clostridium) bulunan bazı anaerobik (oksijensiz ortamda yaşayan) bakterileri de sabitleyebilir. Ölürken, hem bunlar hem de diğer mikroorganizmalar toprağı organik azotla zenginleştirir.

Özellikle pirinç tarlalarının toprakları için önemli olan mavi-yeşil algler, moleküler nitrojeni biyolojik olarak fiksasyon yeteneğine de sahiptir.

Atmosferik nitrojenin en etkili biyolojik fiksasyonu, baklagil bitkilerinin nodüllerinde (nodül bakterileri) simbiyoz halinde yaşayan bakterilerde meydana gelir.

Bu bakteriler (Rizobium), konağın karasal organlarına mevcut nitrojen bileşikleri sağlarken, nitrojeni sabitlemek için konakçı bitkinin enerjisini kullanır.

Nitrat ve amonyum formlarında topraktan asimile edilmiş nitrojen bileşikleri, bitkiler vücutlarının gerekli nitrojen içeren bileşiklerini oluştururlar (bitki hücrelerindeki nitrat nitrojeni önceden restore edilir). Üreten bitkiler, tüm hayvanlar alemine ve insanlığa azotlu maddeler sağlar. Ölü bitkiler, trofik zincire göre biyoredüktörler tarafından kullanılır.

Ammonifiye edici mikroorganizmalar, azot içeren organik maddeleri (amino asitler, üre) amonyak oluşumu ile ayrıştırır. Topraktaki organik nitrojenin bir kısmı mineralleşmez, hümik maddelere, bitüme ve tortul kayaçların bileşenlerine dönüştürülür.

Amonyak (amonyum iyonu olarak) bitkilerin kök sistemine girebilir veya nitrifikasyon işlemlerinde kullanılabilir.

Nitrifikasyon mikroorganizmaları kemosentetiklerdir, tüm yaşam süreçlerini sağlamak için amonyak oksidasyonunun enerjisini nitratlara ve nitritleri nitratlara kullanırlar. Nitrifiye ediciler bu enerji nedeniyle karbondioksiti geri kazandırır ve vücutlarının organik maddelerini oluşturur. Nitrifikasyon sırasında amonyağın oksidasyonu aşağıdaki reaksiyonlara göre ilerler:

NH? + 3O? ? 2HNO? + 2HO + 600 kJ (148 kcal).

HNO? +O? ? 2HNO? + 198 kJ (48 kcal).

Nitrifikasyon işlemlerinde oluşan nitratlar tekrar biyolojik döngüye girer, bitki kökleri tarafından topraktan emilir veya su havzalarına - fitoplankton ve fitobentos - su akışı ile girdikten sonra.

Biyosferde atmosferik nitrojeni sabitleyen ve nitrifiye eden organizmaların yanı sıra nitratları veya nitritleri moleküler nitrojene indirgeyebilen mikroorganizmalar da vardır. Suda veya toprakta serbest oksijen eksikliği olan denitrifiye ediciler olarak adlandırılan bu tür mikroorganizmalar, organik maddeleri oksitlemek için nitratların oksijenini kullanır:

C?H??O?(glikoz) + 24KNO? ? 24KHCO? + 6CO? + 12N? + 18H?O + enerji

Aynı zamanda salınan enerji, denitrifikasyon yapan mikroorganizmaların tüm yaşamsal aktivitelerinin temelini oluşturur.

Böylece canlı maddeler, döngünün tüm halkalarında istisnai bir rol oynar.

Şu anda, atmosferik nitrojenin insanlar tarafından endüstriyel olarak sabitlenmesi, toprakların nitrojen dengesinde ve sonuç olarak biyosferdeki tüm nitrojen döngüsünde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır.

fosfor döngüsü

Fosfor döngüsü daha basittir. Azot deposu hava iken, fosfor deposu erozyon sırasında salındığı kayalardır.

Karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen, gaz halinde oldukları için atmosferde daha kolay ve daha hızlı hareket ederek biyolojik döngülerde gaz bileşikleri oluştururlar. Canlı maddenin varlığı için gerekli olan kükürt dışındaki diğer tüm elementler için, biyolojik döngülerde gaz halindeki bileşiklerin oluşumu karakteristik değildir. Bu elementler esas olarak suda çözünmüş iyonlar ve moleküller şeklinde göç eder.

Bitkiler tarafından ortofosforik asit iyonları şeklinde asimile edilen fosfor, tüm canlı organizmaların yaşamında önemli bir rol oynar. ADP, ATP, DNA, RNA ve diğer bileşiklerin bir parçasıdır.

Biyosferdeki fosfor döngüsü açıktır. Karasal biyogeosenozlarda fosfor, bitkiler tarafından topraktan alındıktan sonra, besin zinciri fosfatlar halinde tekrar toprağa girer. Ana fosfor miktarı yine bitkilerin kök sistemi tarafından emilir. Kısmen fosfor, yağmur suyunun topraktan su havzalarına akması ile yıkanabilir.

Doğal biyogeosenozlarda genellikle fosfor eksikliği vardır ve alkali ve oksitlenmiş bir ortamda genellikle çözünmeyen bileşikler şeklinde bulunur.

Büyük miktarda fosfat, litosferin kayalarını içerir. Bazıları yavaş yavaş toprağa geçer, bazıları insan tarafından fosfatlı gübre üretimi için geliştirilir, çoğu süzülür ve hidrosfere yıkanır. Orada fitoplankton ve ilgili organizmalar tarafından karmaşık besin zincirlerinin farklı trofik seviyelerinde kullanılırlar.

Dünya Okyanusunda, biyolojik döngüden kaynaklanan fosfat kaybı, bitki ve hayvan kalıntılarının büyük derinliklerde birikmesi nedeniyle oluşur. Fosfor esas olarak litosferden su ile hidrosfere hareket ettiğinden, litosfere biyolojik olarak göç eder (deniz kuşları tarafından balık yemek, bentik yosun ve gübre olarak balık unu kullanmak vb.).

Bitkilerin mineral beslenmesinin tüm unsurlarından fosfor eksik sayılabilir.

kükürt döngüsü

Canlı organizmalar için kükürt, kükürt içeren amino asitlerin (sistin, sistein, metiyonin, vb.) Bir parçası olduğu için büyük önem taşır. Proteinlerin bileşiminde bulunan kükürt içeren amino asitler, protein moleküllerinin gerekli üç boyutlu yapısını korurlar.

Kükürt bitkiler tarafından topraktan sadece oksitlenmiş formda, iyon formunda emilir. Bitkilerde kükürt indirgenir ve sülfhidril (-SH) ve disülfit (-S-S-) grupları formundaki amino asitlerin bir parçasıdır.

Hayvanlar, yalnızca organik maddenin bir parçası olan indirgenmiş kükürdü özümser. Bitki ve hayvan organizmalarının ölümünden sonra kükürt, çok sayıda mikroorganizma formunun aktivitesinin bir sonucu olarak dönüşüme uğradığı toprağa geri döner.

Aerobik koşullar altında, bazı mikroorganizmalar organik kükürdü sülfatlara oksitler. Bitki kökleri tarafından emilen sülfat iyonları tekrar biyolojik döngüye dahil edilir. Bazı sülfatlar su göçüne dahil edilerek topraktan uzaklaştırılabilir. Hümik maddelerce zengin topraklarda, organik bileşiklerde önemli miktarda kükürt bulunur ve bu da yıkanmasını önler.

Anaerobik koşullar altında, organik kükürt bileşiklerinin ayrışması hidrojen sülfit üretir. Sülfatlar ve organik maddeler oksijensiz bir ortamda ise sülfat indirgeyen bakterilerin aktivitesi aktive olur. Organik maddeyi oksitlemek için sülfatların oksijenini kullanırlar ve böylece varlıkları için gerekli olan enerjiyi elde ederler.

Sülfat indirgeyen bakteriler yeraltı sularında, silt ve durgun deniz suyunda yaygındır. Hidrojen sülfit çoğu canlı organizma için bir zehirdir, bu nedenle suyla dolu toprakta, göllerde, haliçlerde vb. hayati süreçleri önemli ölçüde azaltır ve hatta tamamen durdurur. Böyle bir fenomen, Karadeniz'de yüzeyinden 200 m'nin altında bir derinlikte gözlenir.

Bu nedenle, uygun bir ortam yaratmak için, hidrojen sülfürü sülfat iyonlarına oksitlemek gerekir, bu da hidrojen sülfürün zararlı etkisini yok edecek, kükürt, sülfat tuzları şeklinde bitkiler için erişilebilir bir forma dönüşecektir. Bu rol, doğada özel bir grup kükürt bakteri (renksiz, yeşil, mor) ve tiyonik bakteri tarafından gerçekleştirilir.

Renksiz kükürt bakterileri kemosentetiktir: hidrojen sülfürün oksijen tarafından elemental kükürde oksidasyonundan ve bunun sülfatlara daha fazla oksidasyonundan elde edilen enerjiyi kullanırlar.

Renkli kükürt bakterileri, karbondioksiti azaltmak için hidrojen donörü olarak hidrojen sülfidi kullanan fotosentetik organizmalardır.

Yeşil kükürt bakterilerinde ortaya çıkan elementel kükürt hücrelerden salınır, mor bakterilerde ise hücrelerin içinde biriktirir.

Bu sürecin genel reaksiyonu foto indirgemedir:

CO?+ 2H?S hafif mi? (CH?O) + H?O +2S.

Tiyon bakterileri, serbest oksijen pahasına elementel kükürdü ve çeşitli indirgenmiş bileşiklerini sülfatlara oksitleyerek onu biyolojik döngünün ana akışına geri döndürür.

Sülfürün dönüştürüldüğü biyolojik döngü süreçlerinde canlı organizmalar, özellikle mikroorganizmalar büyük rol oynar.

Gezegenimizdeki ana kükürt rezervuarı, sülfat iyonları sürekli olarak topraktan girdiği için Dünya Okyanusu'dur. Okyanustan gelen kükürdün bir kısmı, hidrojen sülfür şemasına göre atmosfer yoluyla karaya geri döner - onu kükürt dioksite oksitler - ikincisini yağmur suyunda sülfürik asit ve sülfatların oluşumu ile çözer - kükürdü yağışla birlikte Dünya'nın toprak örtüsüne geri döndürür.

inorganik katyonların döngüsü

Canlı organizmaları oluşturan temel elementlere (karbon, oksijen, hidrojen, fosfor ve kükürt) ek olarak, diğer birçok makro ve mikro element - inorganik katyonlar - hayati öneme sahiptir. Su havzalarında bitkiler ihtiyaç duydukları metal katyonlarını doğrudan çevre. Karada, inorganik katyonların ana kaynağı, onları ana kayaların yok edilmesi sürecinde alan topraktır. Bitkilerde kök sistemleri tarafından emilen katyonlar yapraklara ve diğer organlara taşınır; bazıları (magnezyum, demir, bakır ve diğerleri) biyolojik olarak önemli moleküllerin (klorofil, enzimler) bir parçasıdır; serbest formda kalan diğerleri, hücre protoplazmasının gerekli kolloidal özelliklerinin korunmasına katılır ve çeşitli diğer işlevleri yerine getirir.

Canlı organizmalar öldüğünde inorganik katyonlar, organik maddelerin mineralleşmesi sürecinde toprağa geri döner. Bu bileşenlerin topraktan kaybı, metal katyonların yağmur suyuyla yıkanması ve uzaklaştırılması, tarım bitkilerinin yetiştirilmesi, tomrukçuluk, hayvan yemi için çim biçme vb.

Mineral gübrelerin rasyonel kullanımı, toprak ıslahı, organik gübrelerin uygulanması ve uygun tarım teknolojisi, biyosferin biyosinozlarında inorganik katyonların dengesinin yeniden sağlanmasına ve korunmasına yardımcı olacaktır.

Antropojenik döngü: ksenobiyotiklerin döngüsü (cıva, kurşun, krom)

İnsanlık doğanın bir parçasıdır ve ancak onunla sürekli etkileşim halinde var olabilir.

Biyosferde meydana gelen madde ve enerjinin doğal ve antropojenik dolaşımı arasında benzerlikler ve çelişkiler vardır.

Doğal (biyojeokimyasal) yaşam döngüsü aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• - güneş enerjisinin bir yaşam kaynağı olarak kullanılması ve termodinamik yasalara dayalı tüm tezahürleri;
• - israf olmadan gerçekleştirilir, yani. hayati aktivitesinin tüm ürünleri mineralize edilir ve maddelerin dolaşımının bir sonraki döngüsüne yeniden dahil edilir. Aynı zamanda harcanan, değeri düşen termal enerji biyosferin dışına atılır. Maddelerin biyojeokimyasal döngüsü sırasında atık üretilir, yani. kömür, petrol, gaz ve diğer maden kaynakları şeklinde rezervler. Atıksız doğal döngünün aksine, antropojenik döngüye her yıl atık artışı eşlik eder.

Doğada işe yaramaz veya zararlı hiçbir şey yoktur, volkanik patlamaların bile faydaları vardır, çünkü gerekli elementler (örneğin nitrojen) havaya volkanik gazlarla girer.

Biyosferdeki biyojeokimyasal dolaşımın, gelişiminin tüm aşamalarında geçerli olan bir küresel kapanma yasası olduğu gibi, ardışık süreçte biyojeokimyasal dolaşımın kapanmasını artırma kuralı da vardır.

İnsanlar, biyojeokimyasal döngüde büyük bir rol oynar, ancak ters yöndedir. İnsan, mevcut madde döngülerini ihlal eder ve bu, biyosfere göre yıkıcı olan jeolojik gücünü gösterir. Antropojenik aktivitenin bir sonucu olarak, biyojeokimyasal döngülerin izolasyon derecesi azalır.

Antropojenik döngü, gezegenin yeşil bitkileri tarafından yakalanan güneş ışığının enerjisi ile sınırlı değildir. İnsanoğlu yakıt, hidro ve nükleer santrallerin enerjisini kullanır.

Mevcut aşamada antropojenik aktivitenin biyosfer için çok büyük bir yıkıcı güç olduğu tartışılabilir.

Biyosferin özel bir özelliği vardır - kirleticilere karşı önemli direnç. Bu stabilite, çeşitli bileşenlerin doğal yeteneğine dayanmaktadır. doğal çevre kendi kendini arındırmak ve kendi kendini iyileştirmek için. Ama sınırsız değil. Olası küresel kriz, biyosferin olası durumu hakkında bilgi elde etmek için bir bütün olarak biyosferin matematiksel bir modelini ("Gaia" sistemi) oluşturma ihtiyacına neden oldu.

Bir ksenobiyotik, antropojenik aktivitenin (böcek ilaçları, ev kimyasalları ve diğer kirleticiler) bir sonucu olarak ortaya çıkan, canlı organizmalara yabancı bir maddedir ve biyotik süreçlerin bozulmasına neden olabilir. hastalık veya ölüm. Bu tür kirleticiler biyolojik bozunmaya uğramaz, ancak trofik zincirlerde birikir.

Cıva çok nadir bir elementtir. Yer kabuğunda dağılmış halde bulunur ve zinober gibi sadece birkaç mineralde konsantre halde bulunur. Cıva, gaz halinde ve sulu çözeltilerde göç ederek, biyosferdeki madde döngüsünde yer alır.

Buharlaşma sırasında, zinober salınımı sırasında volkanik gazlar ve termal kaynaklardan gelen gazlarla hidrosferden atmosfere girer. Atmosferdeki gaz halindeki cıvanın bir kısmı katı faza geçer ve havadan uzaklaştırılır. Düşen cıva toprak, özellikle kil, su ve kayalar tarafından emilir. Yanıcı minerallerde - petrol ve kömür - 1 mg/kg'a kadar cıva içerir. İÇİNDE su kütlesi okyanuslarda yaklaşık 1,6 milyar ton, dip çökeltilerinde - 500 milyar ton, planktonlarda - 2 milyon ton. Her yıl yaklaşık 40 bin ton nehir suları tarafından karadan taşınıyor, bu da buharlaşma sırasında atmosfere girenden (400 bin ton) 10 kat daha az. Yılda yaklaşık 100 bin ton kara yüzeyine düşüyor.

Cıva, doğal çevrenin doğal bir bileşeni olmaktan, insan sağlığı için biyosfere insan yapımı en tehlikeli emisyonlardan birine dönüşmüştür. Metalurji, kimya, elektrik, elektronik, kağıt hamuru ve kağıt ve ilaç endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve tıpta olduğu gibi patlayıcı, vernik ve boya üretiminde de kullanılmaktadır. Kömür, petrol ve petrol ürünleri kullanan cıva madenleri, cıva üretim tesisleri ve termik santraller (CHP ve kazan daireleri) ile birlikte endüstriyel atıklar ve atmosferik emisyonlar bu toksik bileşen ile biyosfer kirliliğinin ana kaynaklarıdır. Ek olarak cıva, tarımda tohumları tedavi etmek ve ekinleri haşerelerden korumak için kullanılan organcıva pestisitlerinde bir bileşendir. İnsan vücuduna yiyeceklerle (yumurta, salamura tahıl, hayvan ve kuş eti, süt, balık) girer.

Sudaki cıva ve nehirlerin dip tortuları

Doğal su kütlelerine giren cıvanın yaklaşık% 80'inin çözünmüş halde olduğu ve bunun da su akışlarıyla birlikte uzun mesafelere yayılmasına katkıda bulunduğu tespit edilmiştir. Saf element toksik değildir.

Cıva, nispeten zararsız konsantrasyonlarda dip siltli suda daha sık bulunur. İnorganik cıva bileşikleri, detritus ve tortuda, göl ve nehirlerin dip alüvyonlarında, canlıların vücutlarını kaplayan mukusta yaşayan bakteriler tarafından metilcıva CH?Hg ve etilcıva C?H?Hg gibi toksik organik cıva bileşiklerine dönüştürülür. balık ve ayrıca balık mide mukusunda. Bu bileşikler kolayca çözünür, hareketli ve oldukça toksiktir. Cıvanın agresif etkisinin kimyasal temeli, kükürde, özellikle proteinlerdeki hidrojen sülfür grubuna olan yakınlığıdır. Bu moleküller kromozomlara ve beyin hücrelerine bağlanır. Balık ve kabuklu deniz ürünleri onları yiyen kişi için tehlikeli seviyelerde biriktirerek Minamata hastalığına neden olabilir.

Metal cıva ve inorganik bileşikleri esas olarak karaciğer, böbrekler ve bağırsaklar üzerinde hareket eder, ancak normal koşullar altında vücuttan nispeten hızlı bir şekilde atılırlar ve insan vücudu için tehlikeli olan miktarın birikecek zamanı yoktur. Metil cıva ve diğer alkil cıva bileşikleri çok daha tehlikelidir çünkü birikim meydana gelir - toksin vücuda vücuttan atıldığından daha hızlı girerek merkezi sinir sistemine etki eder.

Alt çökeltiler önemli bir özelliktir su ekosistemleri. Dip çökeltileri, ağır metaller, radyonüklidler ve oldukça toksik organik maddeler biriktirerek, bir yandan kendi kendini temizlemeye katkıda bulunur. su ortamları ve öte yandan, su kütlelerinin sürekli bir ikincil kirlilik kaynağını temsil ederler. Dip çökeltileri, uzun vadeli bir kirlilik modelini (özellikle yavaş akan su kütlelerinde) yansıtan umut verici bir analiz nesnesidir. Ayrıca dip sedimanlarında inorganik cıva birikimi özellikle nehir ağızlarında gözlenmektedir. Sedimentlerin (silt, çökeltme) adsorpsiyon kapasitesi tükendiğinde gergin bir durum ortaya çıkabilir. Adsorpsiyon kapasitesine ulaşıldığında, ağır metaller dahil. cıva suya girecek.

Ölü alglerin çökeltilerindeki deniz anaerobik koşullarında cıvanın hidrojeni bağlayarak uçucu bileşiklere geçtiği bilinmektedir.

Mikroorganizmaların katılımıyla metalik cıva iki aşamada metillenebilir:

CH?Hg+ ? (CH?)?Hg

Metil cıva, çevrede pratik olarak sadece inorganik cıvanın metilasyonu sırasında ortaya çıkar.

Cıvanın biyolojik yarı ömrü uzundur, insan vücudunun çoğu dokusu için 70-80 gündür.

Kılıç balığı ve ton balığı gibi büyük balıkların, besin zincirinin başlarında cıva ile kirlendiği bilinmektedir. Aynı zamanda, cıvanın istiridyelerde balıklardan daha fazla biriktiğini (biriktiğini) not etmek de ilginçtir.

Cıva insan vücuduna solunum yoluyla, yiyeceklerle ve deri yoluyla aşağıdaki şemaya göre girer:

İlk olarak, cıva dönüşümü vardır. Bu element doğal olarak çeşitli şekillerde bulunur.

Termometrelerde kullanılan metalik cıva ve inorganik tuzları (örneğin klorür) vücuttan nispeten hızlı bir şekilde atılır.

Alkil cıva bileşikleri, özellikle metil ve etil cıva çok daha toksiktir. Bu bileşikler vücuttan çok yavaş atılır - günlük toplam miktarın sadece yaklaşık %1'i. Doğal sulara giren cıvanın çoğu inorganik bileşikler halinde olmasına rağmen, her zaman balıklarda çok daha zehirli olan metil cıva şeklinde son bulur. Göllerin ve nehirlerin dip alüvyonundaki, balıkların vücutlarını kaplayan mukustaki ve balık midesindeki mukustaki bakteriler inorganik cıva bileşiklerini metilcıvaya dönüştürebilirler.

İkincisi, seçici birikim veya biyolojik birikim (konsantrasyon), balık ve kabuklu deniz hayvanlarındaki cıva içeriğini körfez suyundakinden çok daha yüksek seviyelere yükseltir. Nehirde yaşayan balıklar ve kabuklu deniz ürünleri, onları yiyecek olarak kullanan insanlar için tehlikeli olan konsantrasyonlarda metil cıva biriktirir.

Dünyada yakalanan balıkların %'si 0,5 mg/kg'ı aşmayan ve %95'i - 0,3 mg/kg'ın altında cıva içerir. Balıklardaki cıvanın neredeyse tamamı metil cıva formundadır.

Gıda ürünlerinde cıva bileşiklerinin insanlar için farklı toksisiteleri göz önüne alındığında, inorganik (toplam) ve organik olarak bağlı cıvanın belirlenmesi gereklidir. Sadece toplam cıva içeriğini belirliyoruz. Tıbbi ve biyolojik gerekliliklere göre, tatlı su yırtıcı balıklarında cıva içeriğine 0,6 mg/kg, deniz balıklarında - 0,4 mg/kg, tatlı su yırtıcı olmayan balıklarda sadece 0,3 mg/kg ve ton balığında 0,7 mg'a kadar izin verilir. /kg.kg. ürünlerde bebek maması cıva içeriği konserve ette 0,02 mg/kg'ı, konserve balıkta 0,15 mg/kg'ı, geri kalanında - 0,01 mg/kg'ı geçmemelidir.

Kurşun, doğal ortamın hemen hemen tüm bileşenlerinde bulunur. Yerkabuğunda% 0.0016 içerir. Atmosferdeki doğal kurşun seviyesi 0,0005 mg/m3'tür. Çoğu tozla birikir, yaklaşık% 40'ı atmosferik yağışla düşer. Bitkiler kurşunu topraktan, sudan ve atmosferdeki serpintilerden, hayvanlar ise bitkilerden ve sudan alır. Metal insan vücuduna yiyecek, su ve tozla girer.

Biyosferdeki kurşun kirliliğinin ana kaynakları şunlardır: benzinli motorlar, egzoz gazları trietil kurşun içeren , kömür yakan termik santraller , madencilik , metalurji ve kimya sanayilerinde . Önemli miktarda kurşun ile birlikte toprağa verilir. kanalizasyon gübre olarak kullanılır. Çernobil nükleer santralinin yanan reaktörünü söndürmek için hava havuzuna giren ve geniş alanlara dağılan kurşun da kullanıldı. Kurşunla çevre kirliliği arttıkça kemiklerde, saçta ve karaciğerde birikimi artar.

Krom. En tehlikelisi, asitli ve alkali topraklarda, tatlı sularda ve deniz sularında mobilize olan zehirli kromdur (6+). Deniz suyunda krom, %10-20 Cr (3+) formuyla, %25-40 Cr (6+) formuyla ve %45-65 organik formuyla temsil edilir. 5 - 7 pH aralığında Cr (3+) baskındır ve pH > 7 - Cr (6+) değerindedir. Cr (6+) ve organik krom bileşiklerinin deniz suyunda demir hidroksit ile birlikte çökelmediği bilinmektedir.

Maddelerin doğal döngüleri fiilen kapalıdır. Doğal ekosistemlerde madde ve enerji idareli harcanır ve bazı organizmaların atıkları diğerlerinin varlığı için önemli bir koşuldur. Antropojenik madde döngüsüne, büyük miktarda doğal kaynak tüketimi ve çevre kirliliğine neden olan büyük miktarda atık eşlik eder. En gelişmiş arıtma tesislerinin oluşturulması bile sorunu çözmez, bu nedenle antropojenik döngüyü olabildiğince kapalı hale getirmeyi mümkün kılan düşük atıklı ve atıksız teknolojilerin geliştirilmesi gerekir. Teorik olarak atıksız bir teknoloji yaratmak mümkündür, ancak düşük atıklı teknolojiler gerçektir.

Doğal olaylara adaptasyon

Adaptasyonlar, evrim sürecinde organizmalar tarafından (en basitinden en yükseğine) geliştirilen çevreye çeşitli adaptasyonlardır. Uyum sağlama yeteneği, canlıların temel özelliklerinden biridir ve onların var olma olasılığını sağlar.

Adaptasyon sürecini geliştiren ana faktörler şunları içerir: kalıtım, değişkenlik, doğal (ve yapay) seçilim.

Vücut başka dış koşullara girerse tolerans değişebilir. Bu tür koşullara girmek, bir süre sonra alışır, olduğu gibi onlara uyum sağlar (lat. adaptasyon - uyum sağlamak). Bunun sonucu, fizyolojik optimumun hükümlerinde bir değişikliktir.

Organizmaların belirli bir çevresel faktör yelpazesinde var olmaya uyum sağlama özelliğine ekolojik plastisite denir.

Belirli bir organizmanın içinde yaşayabileceği ekolojik faktörün aralığı ne kadar geniş olursa, ekolojik plastisitesi de o kadar büyük olur. Plastisite derecesine göre, iki tür organizma ayırt edilir: stenobiont (stenoeks) ve eurybiont (euryeks). Bu nedenle, stenobiyontlar ekolojik olarak plastik değildir (örneğin, pisi balığı yalnızca tuzlu suda ve havuz sazanı yalnızca tatlı suda yaşar), yani. kısa dayanıklı ve eurybionts ekolojik olarak plastiktir, yani. daha dayanıklıdır (örneğin, üç dikenli dikenli balık hem tatlı hem de tuzlu suda yaşayabilir).

Bir organizma aynı anda birçok farklı çevresel faktöre uyum sağlamak zorunda olduğundan, adaptasyonlar çok boyutludur.

Organizmaları çevresel koşullara uyarlamanın üç ana yolu vardır: aktif; pasif; olumsuz etkilerden kaçınma.

Aktif adaptasyon yolu, direncin güçlendirilmesi, faktörün optimumdan sapmasına rağmen vücudun tüm hayati fonksiyonlarını yerine getirmeyi mümkün kılan düzenleyici süreçlerin geliştirilmesidir. Örneğin, sıcakkanlı hayvanlar, içinde meydana gelen biyokimyasal süreçler için optimal olan sabit bir vücut ısısını korurlar.

Pasif adaptasyon yolu, organizmaların yaşamsal işlevlerinin çevresel faktörlerdeki değişikliklere tabi kılınmasıdır. Örneğin, olumsuz çevre koşulları altında, birçok organizma bir anabiyoz durumuna girer ( gizli hayat), vücuttaki metabolizmanın fiilen durduğu (kış uyuşukluğu durumu, böceklerin uyuşukluğu, kış uykusu, sporların toprakta sporlar ve tohumlar şeklinde korunması).

Olumsuz etkilerden kaçınma - olumsuz koşullardan kaçınmaya yardımcı olan adaptasyonların geliştirilmesi, organizmaların davranışı (adaptasyon). Bu durumda adaptasyonlar şunlar olabilir: morfolojik (vücudun yapısı değişir: kaktüsün yapraklarının modifikasyonu), fizyolojik (deve, yağ rezervlerinin oksidasyonu nedeniyle kendine nem sağlar), etolojik (davranıştaki değişiklikler: mevsimsel) kuş göçleri, kış uykusu).

Canlı organizmalar periyodik faktörlere iyi adapte olmuştur. Periyodik olmayan faktörler organizmanın hastalığa ve hatta ölümüne neden olabilir (örneğin ilaçlar, böcek ilaçları). Bununla birlikte, uzun süreli maruz kalma ile bunlara adaptasyon da meydana gelebilir.

Günlük, mevsimsel, gelgit ritimlerine, güneş aktivitesinin ritimlerine, ayın evrelerine ve diğer kesinlikle periyodik olaylara adapte olmuş organizmalar. Dolayısıyla mevsimsel adaptasyon, doğada mevsimsellik ve kış uykusu hali olarak ikiye ayrılır.

Doğada mevsimsellik. Organizmaların adaptasyonunda bitkiler ve hayvanlar için önde gelen değer, yıllık sıcaklık değişimidir. Ülkemiz için ortalama olarak yaşam için elverişli dönem yaklaşık altı ay sürer (ilkbahar, yaz). Sabit donların gelmesinden önce bile doğada bir kış dinlenmesi dönemi başlar.

Kış uykusu. Kış uyuşukluğu sadece düşük sıcaklıkların bir sonucu olarak gelişimin durması değil, sadece gelişimin belirli bir aşamasında ortaya çıkan karmaşık bir fizyolojik adaptasyondur. Örneğin, sıtma sivrisineği ve ısırgan güvesi yetişkin böcek aşamasında, lahana kelebeği pupa aşamasında ve çingene güvesi yumurta aşamasında kışlar.

Biyoritimler. Evrim sürecindeki her tür, karakteristik bir yıllık yoğun büyüme ve gelişme, üreme, kışa hazırlık ve kışlama döngüsü geliştirmiştir. Bu fenomene biyolojik ritim denir. Yaşam döngüsünün her döneminin mevsimle çakışması türün varlığı için çok önemlidir.

Çoğu bitki ve hayvanda mevsimsel döngülerin düzenlenmesindeki ana faktör, günün uzunluğundaki değişikliktir.

Biorhythms şunlardır:

eksojen (dış) ritimler (çevredeki periyodik değişikliklere (gece ve gündüz değişimi, mevsimler, güneş aktivitesi) tepki olarak ortaya çıkar) endojen (iç ritimler) vücudun kendisi tarafından üretilir

Sırayla, endojen ayrılır:

Fizyolojik ritimler (kalp atışı, solunum, endokrin bezleri, DNA, RNA, protein sentezi, enzimler, hücre bölünmesi vb.)

Ekolojik ritimler (günlük, yıllık, gelgit, ay vb.)

DNA, RNA, protein sentezi, hücre bölünmesi, kalp atışı, solunum vb. süreçlerin bir ritmi vardır. Dış etkiler bu ritimlerin fazlarını değiştirebilir ve genliklerini değiştirebilir.

Fizyolojik ritimler vücudun durumuna göre değişirken, çevresel ritimler daha kararlıdır ve dış ritimlere karşılık gelir. İçsel ritimlerle vücut zamanda gezinebilir ve çevrede yaklaşan değişikliklere önceden hazırlanabilir - bu vücudun biyolojik saatidir. Birçok canlı organizma, sirkadiyen ve sirkanyen ritimlerle karakterize edilir.

Sirkadiyen ritimler (sirkadiyen) - 20 ila 28 saatlik bir süre ile biyolojik süreçlerin ve fenomenlerin tekrar eden yoğunlukları ve doğası. Sirkadiyen ritimler, hayvanların ve bitkilerin gün içindeki faaliyetleriyle ilişkilidir ve kural olarak sıcaklık ve ışık yoğunluğuna bağlıdır. Örneğin, yarasalar Alacakaranlıkta uçup gündüz dinlenirken, birçok planktonik organizma geceleri su yüzeyinde kalır ve gündüzleri derinlere iner.

Mevsimsel biyolojik ritimler, ışığın etkisiyle - fotoperiyotla ilişkilidir. Organizmaların günün uzunluğuna verdiği tepkiye fotoperiyodizm denir. Fotoperiyodizm, çok çeşitli organizmalarda mevsimsel olayları düzenleyen yaygın ve önemli bir adaptasyondur. Bitkilerde ve hayvanlarda fotoperiyodizm çalışması, organizmaların ışığa tepkisinin, gün boyunca belirli bir süre boyunca ışık ve karanlık dönemlerinin değişmesine dayandığını gösterdi. Organizmaların (tek hücreliden insana) gece ve gündüzün uzunluğuna gösterdiği tepki, onların zamanı ölçebildiklerini, yani bir tür biyolojik saate sahip olmak. Biyolojik saat, mevsimsel döngülere ek olarak, diğer birçok biyolojik olayı kontrol eder, hem tüm organizmaların aktivitesinin hem de hücre düzeyinde, özellikle hücre bölünmelerinde meydana gelen süreçlerin doğru günlük ritmini belirler.

Virüslerden ve mikroorganizmalardan yüksek bitkilere ve hayvanlara kadar tüm canlıların evrensel bir özelliği, organizmanın belirli belirtilerinde bir değişikliğe yol açan, genetik materyalde ani, doğal ve yapay olarak neden olunan, kalıtsal değişiklikler olan mutasyonlar verme yeteneğidir. mutasyon değişkenliğiçevre koşullarını karşılamaz ve kural olarak mevcut uyarlamaları ihlal eder.

Pek çok böcek, olumsuz koşullar altında bir dinlenme durumuyla karıştırılmaması gereken, belirli bir gelişme aşamasında diyapoz (gelişimde uzun bir duraklama) içine girer. Birçok deniz hayvanının üremesi, ay ritimlerinden etkilenir.

Sirkanyen (yıllığa yakın) ritimler, biyolojik süreçlerin ve fenomenlerin yoğunluğunda ve doğasında 10 ila 13 aylık bir süre ile tekrar eden değişikliklerdir.

Bir kişinin fiziksel ve psikolojik durumu da ritmik bir karaktere sahiptir.

Çalışma ve dinlenme ritminin bozulması verimliliği düşürür ve insan sağlığını olumsuz etkiler. İnsanlığın içinde bulunduğu durum aşırı koşullar adaptasyon ve iyileşme için neredeyse hiç zaman olmadığı için, bu koşullara hazırlık derecesine bağlı olacaktır.

İLE içsel süreçler şunları içerir: magmatizma, metamorfizma (yüksek sıcaklık ve basıncın etkisi), volkanizma, yer kabuğunun hareketi (depremler, dağ oluşumu).

İLE eksojen- ayrışma, atmosferik aktivite ve yüzey suyu denizler, okyanuslar, hayvanlar, bitki organizmaları ve özellikle insan - teknogenez.

İç ve dış süreçlerin etkileşimi maddenin büyük jeolojik döngüsü.

Endojen süreçler sırasında dağ sistemleri, yaylalar, okyanus çöküntüleri oluşur, dışsal süreçler sırasında magmatik kayaçlar yok edilir, yıkım ürünleri nehirlere, denizlere, okyanuslara taşınır ve tortul kayaçlar oluşur. Yerkabuğunun hareketinin bir sonucu olarak, tortul kayaçlar derin katmanlara batar, metamorfizma süreçlerine (yüksek sıcaklık ve basıncın etkisi) maruz kalır ve metamorfik kayaçlar oluşur. Daha derin katmanlarda erimiş hale dönüşürler ...
durum (magmatizasyon). Daha sonra volkanik süreçlerin bir sonucu olarak, yüzeyinde magmatik kayaçlar şeklinde litosferin üst katmanlarına girerler. Toprağı oluşturan kayalar bu şekilde oluşur ve çeşitli formlar rahatlama.

kayalar Toprağın oluştuğu, toprak oluşturan veya ebeveyn olarak adlandırılır. Oluşum koşullarına göre magmatik, metamorfik ve tortul olmak üzere üç gruba ayrılırlar.

Volkanik taşlar silikon, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na bileşiklerinden oluşur. Bu bileşiklerin oranına bağlı olarak asidik ve bazik kayaçlar ayırt edilir.

Asit (granitler, liparitler, pegmatitler) yüksek oranda silika (%63'ten fazla), potasyum ve sodyum oksitler (%7-8), kalsiyum ve Mg oksitler (%2-3) içerir. Açık ve kahverengi renktedirler. Bu tür kayalardan oluşan topraklar gevşek yapılı, asitliği yüksek ve verimsizdir.

Ana magmatik kayaçlar (bazaltlar, dünitler, periitler), düşük Si02 içeriği (%40-60), artan CaO ve MgO içeriği (%20'ye kadar), demir oksitler (%10-20), Na2O ve K2O %30'dan az.

Ana kayaların ayrışma ürünleri üzerinde oluşan topraklar, alkali ve nötr reaksiyona, bol humusa ve yüksek verimliliğe sahiptir.

Magmatik kayaçlar, toplam kaya kütlesinin %95'ini oluşturur, ancak toprak oluşturan kayalar olarak küçük alanları (dağlarda) işgal ederler.

metamorfik kayaçlar magmatik ve tortul kayaçların yeniden kristalleşmesi sonucu oluşur. Bunlar mermer, gnays, kuvars. Toprak oluşturan kayalar olarak küçük bir oran işgal ederler.

Tortul kayaçlar. Oluşumları, magmatik ve metamorfik kayaçların ayrışma süreçlerinden, ayrışma ürünlerinin su, buzul ve hava akışları ile taşınması ve kara yüzeyinde, okyanusların, denizlerin, göllerin dibinde, nehirlerin taşkın yataklarında birikmesinden kaynaklanır.

Bileşimlerine göre, tortul kayaçlar kırıntılı, kemojenik ve biyojenik olarak alt gruplara ayrılır.

kırıntılı yataklar moloz ve parçacıkların boyutu farklıdır: bunlar kayalar, taşlar, çakıl, kırma taş, kumlar, tınlar ve killerdir.

kemojenik birikintiler sıcak iklimlerde deniz koylarında, göllerde sulu çözeltilerden tuzların çökelmesi veya kimyasal reaksiyonlar sonucu oluşur.

Bunlar arasında halojenürler (kaya ve potasyum tuzu), sülfatlar (alçıtaşı, anhidrit), karbonatlar (kireçtaşı, marn, dolomitler), silikatlar, fosfatlar bulunur. Birçoğu çimento üretimi için hammadde, kimyasal gübre ve tarımsal cevher olarak kullanılmaktadır.

Biyojenik birikintiler bitki ve hayvan kalıntılarının birikmesinden oluşur. Bunlar: karbonat (biyojenik kireçtaşları ve tebeşir), silisli (dolomit) ve karbonlu kayaçlar (kömür, turba, sapropel, petrol, gaz).

Tortul kayaçların ana genetik türleri şunlardır:

1. Elüvyal yataklar- oluşum tabakasında kalan kayaların ayrışma ürünleri. Elüvyon, yıkanmanın zayıf bir şekilde ifade edildiği havzaların tepelerinde bulunur.

2. kuruntu birikintileri- Yamaçların alt kısımlarında geçici yağmur akıntıları ve eriyen sular tarafından biriken erozyon ürünleri.

3. proluvial birikintiler- ayrışma ürünlerinin geçici dağ nehirleri ve yamaçların eteğindeki taşkınlarla taşınması ve birikmesi sonucu oluşur.

4. alüvyal birikintiler- ayrışma ürünlerinin nehir sularının yüzeysel akışla bunlara girmesiyle birikmesi sonucu oluşur.

5. göl yatakları– göllerin dip tortuları. Organik madde içeriği yüksek (%15-20) olan siltlere sapropel denir.

6. deniz sedimanları- denizlerin dip tortuları. Denizlerin çekilmesi (ihlal) sırasında toprak oluşturan kayalar olarak kalırlar.

7. Buzul (buzul) veya moren birikintileri- buzul tarafından yer değiştiren ve biriken çeşitli kayaların ayrışma ürünleri. Bu, taş, kaya ve çakıl kalıntıları içeren, sınıflandırılmamış iri taneli kırmızı-kahverengi veya gri bir malzemedir.

8. Fluvioglasial (su-buzul) yatakları buzulun erimesi sırasında oluşan geçici akarsular ve kapalı rezervuarlar.

9. Kaplama killeri buzul dışı birikintilere aittir ve eriyik suyun buzullara yakın sığ su birikintileri olarak kabul edilir. Kök boyayı yukarıdan 3-5 m'lik bir tabaka ile örterler, sarı-kahverengi renkli, iyi boylanmalı, taş ve kaya parçası içermezler. Örtü tınlarındaki topraklar kök boyadakinden daha verimlidir.

10. Lösler ve lös benzeri tınlar soluk sarı renk, yüksek silt ve siltli fraksiyon içeriği, gevşek yapı, yüksek gözeneklilik, yüksek kalsiyum karbonat içeriği ile karakterize edilir. Üzerlerinde verimli gri orman, kestane toprakları, çernozemler ve boz topraklar oluştu.

11. Aeolian yatakları rüzgarın etkisiyle oluşur. Rüzgârın yıkıcı faaliyeti, korozyon (taşların öğütülmesi, kumlanması) ve söndürülmesinden (küçük toprak parçacıklarının rüzgar tarafından üflenmesi ve taşınması) oluşur. Bu süreçlerin her ikisi de birlikte ele alındığında rüzgar erozyonunu oluşturur.

İçeriği gösteren temel şemalar, formüller vb.: Ayrışma türlerinin fotoğrafları ile sunum.

Otokontrol için sorular:

1. Ayrışma nedir?

2. Magmatizasyon nedir?

3. Fiziksel ve kimyasal ayrışma arasındaki fark nedir?

4. Maddenin jeolojik döngüsü nedir?

5. Dünyanın yapısını açıklayınız?

6. Magma nedir?

7. Dünyanın çekirdeği hangi katmanlardan oluşur?

8. Irklar nelerdir?

9. Irklar nasıl sınıflandırılır?

10. Lös nedir?

11. Grup nedir?

12. Hangi özelliklere organoleptik denir?

Ana:

1. Dobrovolsky V.V. Toprak Biliminin Temelleri ile Toprakların Coğrafyası: Liseler için Ders Kitabı. - M .: İnsanlık. ed. Merkez VLADOS, 1999.-384 s.

2. Toprak bilimi / Ed. DIR-DİR. Kauriçev. M. Agropromiadat ed. 4. 1989.

3. Toprak bilimi / Ed. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov, 2 bölümden M. Yüksek Okulu 1988.

4. Glazovskaya M.A., Gennadiev A.I. Toprak Biliminin Temelleri ile Toprak Coğrafyası, Moskova Devlet Üniversitesi. 1995

5. Rode A.A., Smirnov V.N. Toprak Bilimi. M.Yüksek Okulu, 1972

Ek olarak:

1. Glazovskaya M.A. Genel toprak bilimi ve toprak coğrafyası. M.Lise 1981

2. Kovda V.A. Toprak doktrininin temelleri. M. Bilim 1973

3. Liverovsky A.Ş. SSCB toprakları. M.Düşünce 1974

4. Rozanov B. G. Dünyanın toprak örtüsü. ed. W.1977

5. Aleksandrova L.N., Naydenova O.A. Toprak biliminde laboratuvar ve uygulamalı dersler. L. Agropromizdat. 1985

Mineral maddelerin ve suyun büyük bir jeolojik döngüsü, çok sayıda abiyotik faktörün etkisi altında ilerler.

4.3.1. Büyük bir jeolojik döngüde maddelerin dolaşımı.

Litosfer plakaları teorisine göre, Dünya'nın dış kabuğu birkaç çok büyük bloktan (plaka) oluşur. Bu teori, 100-150 km kalınlığındaki güçlü litosfer plakalarının yatay hareketlerinin varlığını varsayar.

Aynı zamanda, yarık bölgesi denilen okyanus ortası sırtlarında. Genç bir okyanus kabuğunun oluşumu ile litosferik plakaların kırılması ve ayrılması vardır.

Bu fenomene okyanus tabanı yayılması denir. Böylece, mantonun derinliklerinden bir mineral madde akışı yükselerek genç kristal kayalar oluşturur.

Bu sürecin aksine, derin okyanus çukurları bölgesinde, kıtasal kabuğun bir kısmı sürekli olarak diğerinin üzerine biner ve buna, levhanın çevresel kısmının mantoya, yani katı maddenin bir kısmına daldırılması eşlik eder. yer kabuğunun bir kısmı yer kabuğunun bileşimine geçer. Okyanus derin deniz hendeklerinde meydana gelen sürece okyanus kabuğunun batması denir.

Gezegendeki su döngüsü sürekli olarak ve her yerde işler. Su döngüsünün itici güçleri termal enerji ve yerçekimidir. Isı etkisi altında, güneşten gelen enerjinin yaklaşık% 50'sini tüketen buharlaşma, su buharının yoğunlaşması ve diğer işlemler meydana gelir. Yerçekiminin etkisi altında - yağmur damlalarının düşmesi, nehirlerin akışı, toprağın ve yeraltı suyunun hareketi. Genellikle bu nedenler birlikte hareket eder, örneğin hem termal işlemler hem de yerçekimi suyun atmosferik sirkülasyonu üzerinde etkilidir.

4.3.2. Cansız doğadaki elementlerin döngüsü

İki şekilde gerçekleştirilir: su ve hava göçü. Hava göçmenleri şunları içerir: oksijen, hidrojen, nitrojen, iyot.

Su göçmenleri, esas olarak toprakta, yüzey ve yeraltı sularında esas olarak moleküller ve iyonlar şeklinde göç eden maddeleri içerir: sodyum, magnezyum, alüminyum, silikon, fosfor, kükürt, klor, potasyum, manganez, demir, kobalt, nikel, stronsiyum , kurşun vb. Hava göçmenleri de suda göç eden tuzların bir parçasıdır. Ancak, hava göçü onlar için daha tipiktir.

4.4 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

*Canlı ağırlığa göre canlı madde

4.4.1. Biyosferin işlevleri

Biyosferin biyotası sayesinde, gezegendeki kimyasal dönüşümlerin baskın kısmı gerçekleştirilir. Dolayısıyla V.I. Vernadsky, canlı maddenin muazzam dönüştürücü jeolojik rolü hakkında. 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 (kimyasalların hareketi) ve kimyasal elementlerin ve bunların bileşiklerinin konsantrasyonunu gerçekleştirir. Bu, organik biyosentez, mercan adalarının oluşumu, kabukların ve iskeletlerin inşası, tortul kireçtaşı tabakalarının görünümü, belirli metal cevherlerinin yatakları, demir-mangan nodüllerinin okyanus tabanında birikmesi vb. için geçerlidir. Erken aşamalar Biyolojik evrim su ortamında gerçekleşti. 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. Bu enerjinin bir sonraki kaderi, gıda organik maddesinin trofik zincir basamakları yoluyla aktarılmasıyla bağlantılıdır.

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 alışverişinde bulunan 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, yaşam için gerekli maddeleri çevreden alır ve kullanılmadan geri getirir. 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. Bu durumda, daha önce daha ayrıntılı 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 girer, böylece karmaşık organik bileşiklerin, formların bileşimine girer ve daha sonra, ikincisi yok edildiğinde, tekrar bir mineral formu 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 süreçlerde 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. Bu nedenle, unsurların büyük bir kısmı coğrafi zarf içinde dolaşım gerçekleştiren göçmenlerdir ve inert unsurların bazıları 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. Azot, tüm proteinlerin ayrılmaz bir parçasıdır. 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.

Biyosferde, ilk canlı organizmaların ortaya çıkmasından önce bile var olan küresel (büyük veya jeolojik) bir madde dolaşımı vardır. Çok çeşitli kimyasal elementler içerir. Jeolojik döngü güneş, yerçekimi, tektonik ve kozmik enerji türleri sayesinde gerçekleştirilir.

Canlı maddenin gelişiyle, jeolojik döngü temelinde, organik madde döngüsü - küçük (biyotik veya biyolojik) bir döngü ortaya çıktı.

Maddelerin biyotik döngüsü, canlı organizmaların doğrudan katılımıyla meydana gelen maddelerin sürekli, döngüsel, zaman ve mekanda düzensiz bir hareket ve dönüşüm sürecidir. Sürekli bir organik madde yaratma ve yok etme sürecidir ve üç organizma grubunun da katılımıyla gerçekleştirilir: üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcılar. Biyotik döngülerde yaklaşık 40 biyojenik element yer alır. En yüksek değer canlı organizmalar için karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen, fosfor, kükürt, demir, potasyum, kalsiyum ve magnezyum döngülerine sahiptir.

Canlı madde geliştikçe, jeolojik döngüden sürekli olarak daha fazla element çıkarılır ve yeni, biyolojik bir döngüye girer. Yalnızca karada bulunan maddelerin biyotik döngüsüne dahil olan kül maddelerinin yıllık toplam kütlesi yaklaşık 8 milyar tondur. Bu, yıl boyunca dünyadaki tüm volkanların patlamasının ürünlerinin kütlesinin birkaç katıdır. Biyosferde maddenin dolaşım hızı farklıdır. Biyosferin canlı maddesi ortalama 8 yıl boyunca güncellenir, okyanustaki fitoplankton kütlesi günlük olarak güncellenir. Biyosferin tüm oksijeni 2000 yılda canlı maddeden ve 300 yılda karbondioksitten geçer.

Ekosistemlerde yerel biyotik döngüler gerçekleştirilir ve biyosferde, yalnızca gezegenin üç dış kabuğunu tek bir bütün halinde bağlamakla kalmayan, aynı zamanda bileşiminin sürekli evrimini de belirleyen biyojeokimyasal atomik göç döngüleri gerçekleştirilir.

ATMOSFER HİDROSFER

­ ¯ ­ ¯

CANLI MADDE

TOPRAK

Biyosferin evrimi

Biyosfer, yaklaşık 3,5 milyar yıl önce ilk canlı organizmaların doğumuyla ortaya çıktı. Yaşamın gelişimi sırasında değişti. Biyosferin evrim aşamaları, ekosistem türlerinin özellikleri dikkate alınarak ayırt edilebilir.

1. Suda yaşamın ortaya çıkışı ve gelişimi. Aşama, su ekosistemlerinin varlığı ile ilişkilidir. Atmosferde oksijen yoktu.

2. Karada canlı organizmaların ortaya çıkışı, kara-hava ortamının ve toprağın gelişmesi ve karasal ekosistemlerin ortaya çıkışı. Bu, atmosferdeki oksijenin görünümü ve ozon perdesi sayesinde mümkün oldu. 2,5 milyar yıl önce oldu.

3. İnsanın ortaya çıkışı, biyososyal bir varlığa dönüşmesi ve antropekosistemlerin ortaya çıkışı 1 milyon yıl önce gerçekleşti.

4. Akıllı insan faaliyetinin etkisi altında biyosferin yeni bir niteliksel duruma - noosfere geçişi.

noosfer

Biyosferin gelişimindeki en yüksek aşama, insan ve doğa arasındaki ilişkinin makul düzenleme aşaması olan noosferdir. Bu terim 1927'de Fransız filozof E. Leroy tarafından tanıtıldı. Noosferin, endüstrisi, dili ve akıllı faaliyetin diğer nitelikleri ile insan toplumunu içerdiğine inanıyordu. 30-40'larda. XX yüzyıl V.I. Vernadsky, noosfer hakkında materyalist fikirler geliştirdi. Noosferin, biyosfer ve toplumun etkileşimi sonucu ortaya çıktığına, doğa kanunları, düşünce ve toplumun sosyo-ekonomik kanunları arasındaki yakın ilişki tarafından kontrol edildiğine inandı ve şunu vurguladı:

noosfer (zihnin küresi) - insanların akıllı faaliyetlerinin sürdürülebilir kalkınmasında ana belirleyici faktör olacağı biyosferin gelişim aşaması.

Noosfer, biyosferin yeni, daha yüksek bir aşamasıdır, içinde insanlığın ortaya çıkması ve gelişmesiyle bağlantılıdır; Dünya üzerindeki süreçlerin seyri üzerinde belirleyici etki, onu derinden değiştirme emekleriyle. İnsanlığın oluşumu ve gelişimi, insanın biyosfer üzerindeki sürekli artan etkisinde, toplum ve doğa arasında yeni madde ve enerji alışverişi biçimlerinin ortaya çıkmasında ifade edildi. Noosfer, insanlığın bilimin yardımıyla doğal ve sosyal süreçleri anlamlı bir şekilde yönetebildiği zaman gelecek. Bu nedenle noosfer, Dünya'nın özel bir kabuğu olarak kabul edilemez.

İnsan toplumu ve doğa arasındaki ilişkiyi yönetme bilimine noojenik denir.

Noogenik bilimin temel amacı, gelecek adına bugünü planlamaktır ve ana görevleri, teknolojinin ilerlemesinden kaynaklanan insan ve doğa ilişkisindeki ihlallerin düzeltilmesi, biyosferin evriminin bilinçli kontrolüdür. . Çevresel bozulmaya yol açan doğaya karşı kendiliğinden, yırtıcı bir tutumun aksine, insan tarafından ihlal edilen maddelerin madde döngüsünde restorasyonunu sağlayan, doğal kaynakların planlı, bilimsel olarak kanıtlanmış bir kullanımı oluşturulmalıdır. Bunun için gerekli sürdürülebilir kalkınma gelecek nesillerin kendi ihtiyaçlarını karşılama yeteneğinden ödün vermeden bugünün ihtiyaçlarını karşılayan bir toplum.

Şu anda, gezegen oluştu biyoteknosfer - insan tarafından radikal bir şekilde mühendislik yapılarına dönüştürülen biyosferin bir parçası: şehirler, fabrikalar ve fabrikalar, taş ocakları ve madenler, yollar, barajlar ve rezervuarlar, vb.

BİYOKÜRE VE İNSAN

İnsan için biyosfer ve yaşam alanı ve doğal kaynakların kaynağı.

Doğal Kaynaklar – bir kişinin emek sürecinde kullandığı doğal nesneler ve olaylar. İnsanlara yiyecek, giyecek, barınak sağlıyorlar. Yorgunluk derecesine göre ikiye ayrılırlar. tükenebilir ve tükenmez . Tükenebilir kaynaklar ikiye ayrılır yenilenebilir Ve yenilenemez . Yenilenemeyen kaynaklar, canlanmayan (veya harcandığından yüzlerce kat daha yavaş yenilenen) kaynakları içerir: petrol, kömür, metal cevherleri ve çoğu mineral. Yenilenebilir Doğal Kaynaklar- toprak, flora ve fauna, mineraller (sofra tuzu). Bu kaynaklar sürekli olarak yenilenmektedir. farklı hız: hayvanlar - birkaç yıl, ormanlar - 60-80 yıl, doğurganlığını kaybetmiş topraklar - birkaç bin yıldır. Tüketim oranının yeniden üretim oranının üzerine çıkması, kaynağın tamamen yok olmasına yol açar.

tükenmez kaynaklar su, iklimsel (atmosferik hava ve rüzgar enerjisi) ve uzayı içerir: güneş radyasyonu, deniz gelgitlerinin enerjisi ve alçak gelgitler. Ancak, artan çevre kirliliği, bu kaynakları korumak için çevresel önlemlerin uygulanmasını gerektirmektedir.

Doğal kaynaklar kullanılmadan insan ihtiyaçlarının karşılanması düşünülemez.

Biyosferdeki her türlü insan faaliyeti dört biçimde birleştirilebilir.

1. Dünya yüzeyinin yapısını değiştirmek(toprağı sürmek, su kütlelerini boşaltmak, ormansızlaşma, kanal inşa etmek). İnsanlık güçlü bir jeolojik güç haline geliyor. Bir kişi toprağın %75'ini, nehir sularının %15'ini kullanıyor, her dakika 20 hektar orman kesiliyor.

· Jeolojik ve jeomorfolojik değişiklikler - vadi oluşumunun yoğunlaşması, çamur akışlarının ve toprak kaymalarının görünümü ve sıklığı.

· Karmaşık (peyzaj) değişiklikler - peyzajların bütünlüğünün ve doğal yapısının ihlali, doğal anıtların benzersizliği, verimli arazi kaybı, çölleşme.