Doğadaki maddelerin büyük jeolojik döngüsü. Büyük petrol ve gaz ansiklopedisi

Dünyadaki güneş enerjisi iki madde döngüsüne neden olur: büyük (jeolojik) en açık şekilde su döngüsünde ve atmosferik dolaşımda ortaya çıkar ve küçük, biyolojik(biyotik), büyük bir temelde gelişen ve sürekli, döngüsel, ancak zaman ve mekan açısından eşit olmayan bir şekilde oluşan ve çeşitli düzeylerdeki ekolojik sistemler içinde maddenin, enerjinin ve bilginin doğal yeniden dağıtımında az çok önemli kayıpların eşlik ettiği organizasyon. Her iki döngü de birbirine bağlıdır ve sanki tek bir süreci temsil eder.

Milyonlarca yıl sürer. Kayalar yok edilir, yıpranır ve su akıntılarıyla Dünya Okyanusu'na taşınır, burada güçlü deniz katmanları oluşur. Bazı kimyasal bileşikler suda çözünür veya biyosinoz tarafından tüketilir. Büyük yavaş jeotonik değişiklikler, kıtaların çökmesi ve deniz tabanının yükselmesiyle ilişkili süreçler, denizlerin ve okyanusların uzun süre hareketi, bu katmanların karaya dönmesine ve sürecin yeniden başlamasına neden olur.

Biyolojik döngü Daha büyük olanın bir parçası olan biyojeosinoz seviyesinde meydana gelir ve topraktan, sudan ve havadan gelen besinlerin bitkilerde birikmesi ve bunların kütlelerini ve yaşam süreçlerini oluşturmak için harcanmasından oluşur. Bakterilerin etkisi altındaki organik maddenin çürüme ürünleri, yine bitkilerin erişebileceği mineral bileşenlere ayrışır ve onlar tarafından madde akışına çekilir.

Etkileşim abiyotik faktörler Ekosistemin canlı organizmaları ve biyotop ile biyosinoz arasında alternatif organik ve mineral bileşikler şeklinde sürekli bir madde dolaşımı eşlik eder. Değişme kimyasal elementler Bir ekosistem içerisinde çeşitli aşamaları gerçekleşen canlı organizmalar ile inorganik çevre arasındaki etkileşime denir. biyojeokimyasal döngü veya biyojeokimyasal döngü.

Bu tür döngülerin varlığı, sistemin kendi kendini düzenlemesi (homeostazisi) için fırsat yaratır, bu da ekosisteme istikrar sağlar: çeşitli elementlerin yüzdesinin inanılmaz bir sabitliği.

Temel biyokimyasal döngüler .

Su döngüsü

Dünya'ya ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık üçte biri su döngüsünü harekete geçirmek için harcanıyor. Deniz, yağış yoluyla aldığından daha fazlasını buharlaşma nedeniyle kaybeder. Karada ise durum tam tersi. Yani kara ekosistemlerini destekleyen yağışların önemli bir kısmı denizlerden bize geliyor.

Bununla birlikte, belirli bir alanın bitki örtüsü, özellikle kıtanın iç kısmında yer alan veya denizden bir dağ sırtıyla "perdelenen" bölgelerde, su döngüsüne de önemli bir katkı sağlar. Gerçek şu ki, bitkilere topraktan giren suyun neredeyse tamamı (% 97-99) yapraklar aracılığıyla buharlaşıyor. Buna terleme denir. Buharlaşma yaprakları soğutur ve bitkilerdeki besin maddelerinin hareketini destekler.

Karbon döngüsü

Karbon yaşam için en önemli bileşenlerden biridir. Fotosentez sırasında organik maddeye dahil edilir. Daha sonra büyük kısmı hayvanların besin zincirlerine girer ve vücutlarında çeşitli karbonhidrat türleri şeklinde birikir.

Karbon döngüsündeki ana rol, karbondioksit CO2'nin atmosferik ve hidrosfer fonları tarafından oynanır. Bu fon, bitki ve hayvanların solunumunun yanı sıra ölü organik maddelerin ayrışmasıyla da yenilenir. Döngüden bir miktar karbon çöplüklere kaçıyor. Ancak insanlar son zamanlarda bu mezarlık alanlarını geliştirmede, milyonlarca yıl boyunca biriken karbon ve yaşam için önemli olan diğer elementleri yaşam döngüsüne geri döndürmede oldukça başarılı oldu. Fotosentetik yeşil kuşak ve denizin karbonat sistemi, atmosferde sabit bir CO2 seviyesini korur.

Nitrojen döngüsü

Azot, ana amino asitlerin bir parçasıdır Yapı malzemesi proteinler için. Azotun ana kaynağı, nitrojenin toprağa girdiği ve daha sonra nitrojen sabitleyici organizmaların aktivitesinin bir sonucu olan sadece nitrat formunda bitkilere girdiği atmosferdir ( bireysel türler bakteriler, mavi-yeşil algler ve mantarlar.

Bitkiler için ikinci azot kaynağı, organik maddenin, özellikle proteinlerin ayrışmasının sonucudur. Bu durumda, başlangıçta nitrifikasyon bakterileri tarafından nitratlara ve nitritlere dönüştürülen amonyak oluşur.

Azotun atmosfere geri dönüşü, nitratları serbest nitrojen ve oksijene ayrıştıran denitrifikasyon bakterilerinin aktivitesinin bir sonucu olarak meydana gelir.

Fosfor döngüsü

Fosfor önemli bir bileşendir nükleik asitler(RNA ve DNA), biyolojik sistemlerde organizmanın yapısı hakkındaki bilgilerin kaydedilmesi, saklanması ve okunması ile ilgili işlevleri yerine getirir. Fosfor oldukça nadir bir elementtir. Fosfor yalnızca birkaç kimyasal bileşikte bulunur. Dolaşır ve organik maddeyi daha sonra bitkiler tarafından kullanılabilecek fosfatlara dönüştürür. Fosfor döngüsünün özelliği, içinde gaz fazının bulunmamasıdır. Yani fosforun ana deposu atmosfer değil, geçmiş çağlarda oluşan kayalar ve diğer birikintilerdir. Bu kayalar erozyona maruz kalıyor ve fosfatlar ekosistemlere salınıyor. Fosfor, kara ve deniz organizmaları tarafından tekrar tekrar tüketildikten sonra en sonunda dipteki çökeltilere atılır. Bu fosfor eksikliğini tehdit eder. Geçmişte Deniz kuşları görünüşe göre fosforu döngüye geri döndürdü. Günümüzde fosforun ana tedarikçisi insandır. çok sayıda deniz balığı, ayrıca dip çökeltilerinin fosfatlara işlenmesi.

Kükürt döngüsü

Kükürt birçok proteinin sentezi için gerekli bir elementtir. Biyosistemler çok az kükürt gerektirir.

Kükürt döngüsü hava, su ve toprakta gerçekleşir. Nitrat ve fosfat gibi SO4 sülfat da bitkiler tarafından indirgenen ve proteinlere dahil edilen kükürtün mevcut ana formudur. Daha sonra ekosistemlerin besin zincirlerinden geçerek hayvan dışkısıyla döngüye geri döner. Biyosfere giren kükürt bileşiklerinin ana kaynakları insan üretim faaliyetleri (kömür ve kükürt içeren hidrokarbonların yakılması), volkanlar, organik maddenin ayrışması ve kükürt içeren cevher ve minerallerin ayrışmasıdır.

Öğeleri döngüye döndürmenin yolları :

• mikrobiyal ayrışma yoluyla;
• hayvan dışkısı yoluyla;
• simbiyozda bitkiden bitkiye doğrudan aktarım;
• fiziksel süreçler (yıldırım, iyonlaşma vb.);
• yakıt enerjisi nedeniyle (örneğin endüstriyel nitrojen fiksasyonu sırasında);
• otoliz (kendi kendine çözünme) - serbest bırakma besinler mikroorganizmaların katılımı olmadan bitki kalıntılarından ve dışkılardan.

Eğer yok etmezsen doğal mekanizmalar geri dönüşüme uğratır ve onları zehirlemezseniz, çoğunlukla suyu ve besin maddelerini kendiliğinden döngüye geri döndürürler. Ne yazık ki, insan birçok maddenin hareketini o kadar hızlandırır ki, döngüler kusurlu hale gelir veya süreç döngüselliğini kaybeder: bazı yerlerde bazı maddeler eksiktir, diğerlerinde ise fazladır.

Jeolojik dolaşım Maddeler kara ve deniz arasındaki yatay yönde en yüksek hıza sahiptir. Büyük dolaşımın anlamı, kayaların tahribat, hava koşulları ve suda çözünebilen besinler de dahil olmak üzere hava koşullarına maruz kalan ürünlerinin, deniz katmanlarının oluşmasıyla birlikte su akışlarıyla Dünya Okyanusu'na taşınması ve örneğin yalnızca kısmen karaya geri dönmesidir. yağış 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. .

Büyük jeolojik döngü maddeler. Soyulma süreçlerinin etkisi altında yıkım meydana gelir kayalar ve sedimantasyon. Tortul kayaçlar oluşur. Sabit daldırma alanlarında (genellikle okyanus tabanı) madde coğrafi zarf Dünyanın derin katmanlarına girer. Ayrıca sıcaklık ve basıncın etkisi altında metamorfik süreçler meydana gelir, bunun sonucunda kayalar oluşur, madde Dünya'nın merkezine yaklaşır. Dünyanın bağırsaklarında çok yüksek sıcaklıklar Magmatizma meydana gelir: Kayalar erir, faylar boyunca magma şeklinde yükselir. yeryüzü ve patlamalar sırasında yüzeye salınırlar. Böylece maddenin döngüsü meydana gelir. Dış uzayla madde alışverişini hesaba katarsak jeolojik döngü daha karmaşık hale gelir. Büyük jeolojik döngü, Dünya'nın içlerine düşen bir madde parçacığının mutlaka yüzeye çıkmaması veya bunun tersi durumda, bir patlama sırasında yükselen bir parçacığın daha önce hiç Dünya yüzeyinde bulunmamış olması anlamında kapalı değildir.

Dünyadaki doğal süreçler için ana enerji kaynakları

Güneş'ten gelen radyasyon, 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 işlemlerde kullanılabilir. Tüm enerjinin üçte biri atmosfer tarafından yansıtılır,% 0,02'si bitkiler tarafından fotosentez için kullanılır ve geri kalanı birçok doğal süreci sürdürmek için kullanılır - dünyayı, okyanusu, atmosferi, hava hareketini ısıtmak. ağırlık Güneş ışınlarıyla doğrudan ısıtma veya fotoseller kullanılarak enerji dönüşümü, elektrik üretmek (güneş enerjisi santralleri) veya başka faydalı işler yapmak için kullanılabilir. Uzak geçmişte petrol ve diğer fosil yakıt türlerinde depolanan enerji de fotosentez yoluyla elde ediliyordu.

Bu muazzam enerji, doğal süreçlerden geçtikten sonra geri yansıdığı ve atmosferin geri dönmesine izin vermediği için küresel ısınmaya yol açmaktadır.

2. Dünyanın iç enerjisi; tezahürü – 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: Bir tırtıl yaprakları yer, ardıç kuşu tırtılları yer, şahin bir karatavuk yiyebilir. Bitkiler, tırtıllar, ardıç kuşları ve şahinler öldüğünde bunlar da ayrıştırıcılar tarafından işlenir.

Aynı tür besini kullanan tüm organizmalar aynı gruba aittir tropik seviye.

Doğal ekosistemlerdeki organizmalar, birbirine bağlı birçok besin zincirinden oluşan karmaşık bir ağa dahil olurlar. Böyle bir ağa denir besin ağı.

Enerji akışı piramitleri: Besin zinciri veya ağı içerisinde bir trofik seviyeden diğerine her geçişte iş şu şekilde yapılır: çevre termal enerji açığa çıkar ve organizmaların bir sonraki trofik seviyede kullandığı yüksek kaliteli enerji miktarı 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 kaybolur. Bu nedenle besin zincirinin uzunluğu genellikle 4-5 bağlantıyı geçmez.

Dünyanın peyzaj küresinin enerjisi:

1) güneş enerjisi: termal, radyant

2) Dünyanın bağırsaklarından termal enerji akışı

3) gelgit akıntısı enerjisi

4) tektonik enerji

5) fotosentez sırasında enerji asimilasyonu

Doğada su döngüsü

Doğadaki su döngüsü, suyun dünyanın biyosferindeki döngüsel hareketi sürecidir. Buharlaşma, yoğunlaşma ve yağıştan (atmosferik yağış kısmen buharlaşır, kısmen geçici ve kalıcı drenajlar ve rezervuarlar oluşturur, kısmen yere sızar ve yeraltı suyu oluşturur) ve mantonun gazdan arındırma işlemlerinden oluşur: mantodan su sürekli olarak akar . çok derinlerde bile su bulunmuştur.

Denizler yağış yoluyla aldıklarından daha fazlasını buharlaşma nedeniyle kaybederler; karada ise durum tam tersidir. Su, dünya üzerinde sürekli olarak dolaşırken, toplam miktarı değişmeden kalır.

Dünya yüzeyinin %75'i sularla kaplıdır. Su kabuğu Dünya hidrosferdir. Çoğu öyle tuzlu su denizler ve okyanuslar ve daha küçüğü - temiz su göller, nehirler, buzullar, yeraltı suyu ve su buharı.

Yeryüzünde su üç toplanma halinde bulunur: sıvı, katı ve gaz. Su olmadan canlı organizmalar var olamaz. Herhangi bir organizmada su, canlı organizmaların onsuz yaşayamayacağı kimyasal reaksiyonların meydana geldiği ortamdır. Su, canlı organizmaların yaşamı için en değerli ve temel maddedir.

Doğada çeşitli su döngüleri vardır:

Büyük veya Küresel Döngü - okyanusların yüzeyinin üzerinde oluşan su buharı rüzgarlar tarafından kıtalara taşınır, oraya yağış şeklinde düşer ve akıntı şeklinde okyanusa geri döner. Bu süreçte suyun kalitesi değişir: buharlaşmayla birlikte tuzlu deniz suyu tatlıya dönüşür ve kirli su temizlenir.

Küçük veya okyanus döngüsü - Okyanus yüzeyinin üzerinde oluşan su buharı yoğunlaşır ve yağış olarak tekrar okyanusa düşer.

Kıtalararası döngü; kara yüzeyinde buharlaşan su, yağış şeklinde tekrar karaya düşer.

Sonunda hareket sürecindeki çökeltiler tekrar Dünya Okyanuslarına ulaşır.

Farklı su türlerinin aktarım hızları büyük farklılıklar gösterir ve akış dönemleri ile suyun yenilenme dönemleri de farklıdır. Birkaç saatten birkaç on binlerce yıla kadar değişirler. Okyanus, deniz ve karadaki suyun buharlaşmasıyla oluşan ve bulutlar halinde var olan atmosferik nem, ortalama sekiz günde bir yenilenir.

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

Dünya Okyanusu sularının tamamen yenilenmesi yaklaşık 2.700 yılda gerçekleşir.

Güneş radyasyonu ile hareketli ve dönen dünya arasındaki etkileşimin etkileri.

Bu konuda mevsimsel değişkenliği dikkate almak gerekir: kış/yaz. Dünyanın dönüşü ve hareketi nedeniyle güneş ışınımının eşit olmayan bir şekilde ulaştığını, bunun da şu anlama geldiğini açıklayın: iklim koşulları enleme göre değişir.

Dünya ekliptik düzleme 23,5 derece eğimlidir.

Işınlar farklı açılardan geçer. Radyasyon dengesi. Albedo dikkate alınarak sadece ne kadar aldığı değil, ne kadar kaybettiği ve ne kadar kaldığı da önemlidir.

Atmosferin etki merkezleri

Sürekli yüksek veya geniş alanlar alçak basınç atmosferin genel dolaşımıyla ilişkili - atmosferik eylem merkezleri. Rüzgarların hakim yönünü belirlerler ve coğrafi hava kütlelerinin oluşumunda merkez görevi görürler. Sinoptik haritalarda kapalı çizgiler - izobarlar olarak ifade edilirler.

Nedenler: 1) Dünyanın heterojenliği;

2) fiziksel farklılık toprağın ve suyun özellikleri (ısı kapasitesi)

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

4) Coriolis F

Bu OCA'ya neden olur.

Atmosferin etki merkezleri:

● kalıcı– tüm yıl boyunca yüksek veya düşük basınca sahiptirler:

1. ekvator düşük bandı Ekseni Güneş'i takip ederek ekvatordan yaz yarımküresine doğru bir miktar hareket eden basınç - Ekvator çöküntüsü (sebepler: büyük miktarda Q ve okyanuslar);

2. Bir subtropikal yükseklik şeridi boyunca. Kuzeydeki baskı ve Yuzh. yarım küreler; birkaçı yaz aylarında daha yüksek subtropikal bölgelere göç eder. enlemler, kışın - daha düşük olanlara; bir dizi okyanusa bölün antisiklonlar: Kuzeyde. yarım küreler - Azor antisiklon (özellikle yaz aylarında) ve Hawaii; Güney - Güney Hindistan, Güney Pasifik ve Güney Atlantik'te;

3. düşüş alanları. Yüksek enlemlerde okyanuslar üzerindeki basınç ılıman bölgeler: hepsi icinde. yarımküreler - Güney'de İzlanda (özellikle kışın) ve Aleut minimumları - Antarktika'yı (50 0 S) çevreleyen sürekli bir düşük basınç halkası;

4. artan alanlar Kuzey Kutbu (özellikle kışın) ve Antarktika - antisiklonlar üzerindeki baskı;

● mevsimsel– Bir mevsimde yüksek veya alçak basınç alanları olarak izlenebilir, başka bir mevsimde karşıt burcun atmosferinin hareket merkezine dönüşür. Onların varlığı şunlarla ilişkilidir: ani değişim yıl boyunca kara yüzeyinin sıcaklığının okyanus yüzeyinin sıcaklığına oranı; yazın toprağın aşırı ısınması, burada alçak alanların oluşması için uygun koşullar yaratır. basınç, kış hipotermisi - daha yüksek alanlar için basınç. Hepsi icinde. yarımkürelerden daha yüksek kış bölgelerine. Baskılar arasında Moğolistan merkezli Asya (Sibirya) ve Kanada yüksekleri ile Güney Avustralya, Güney Amerika ve Güney Afrika yüksekleri yer alıyor. Yaz alçak alanları basınç: Kuzeyde. yarımküreler - Güney'de Güney Asya (veya Batı Asya) ve Kuzey Amerika minimumları. - Avustralya, Güney Amerika ve Güney Afrika'nın en düşük seviyeleri).

Atmosferin etki merkezleri belirli bir hava durumu ile karakterize edilir. Bu nedenle, buradaki hava, nispeten hızlı bir şekilde alttaki yüzeyin özelliklerini kazanır - Ekvator Çöküntüsü'nde sıcak ve nemli, Moğol Antisiklonunda soğuk ve kuru, İzlanda Alçak'ında serin ve nemli, vb.

Gezegensel ısı değişimi ve nedenleri

Gezegensel ısı değişiminin ana özellikleri. Yüzey tarafından emilen güneş enerjisi küre, daha sonra türbülanslı akışlarla buharlaşmaya ve ısı transferine harcanır. Ortalama olarak, tüm gezegenin yaklaşık% 80'i buharlaşmaya, toplam ısının geri kalan% 20'si ise türbülanslı ısı değişimine gidiyor.

Isı alışverişi süreçleri ve bileşenlerinin okyanustaki ve karadaki coğrafi enlemindeki değişiklikler çok benzersizdir. İlkbahar ve yaz aylarında karaların emdiği ısının tamamı sonbahar ve kış aylarında tamamen kaybolur; dengeli bir yıllık ısı bütçesi ile bu nedenle her yerde sıfıra eşit olduğu ortaya çıkar.

Dünya Okyanusunda, suyun yüksek ısı kapasitesi ve hareketliliği nedeniyle ısı, akıntılar tarafından tüketiminin arzını aştığı yüksek enlemlere aktarıldığı alçak enlemlerde birikir. Bu sayede suyun hava ile ısı alışverişinde yarattığı açık kapatılır.

İÇİNDE ekvator bölgesi Dünya Okyanusu'nun büyük miktarda emilen güneş ışınımı ve azaltılmış enerji tüketimi ile yıllık ısı bütçesi maksimumdur. pozitif değerler. Ekvatordan uzaklaştıkça, ısı alışverişinin tüketim bileşenlerinin (özellikle buharlaşma) artması nedeniyle pozitif yıllık ısı bütçesi azalır. Tropikal bölgelerden geçişle birlikte ılıman enlemler Isı bütçesi negatif olur.

Arazi içerisinde ilkbahar-yaz döneminde alınan ısının tamamı sonbahar-kış döneminde harcanmaktadır. Dünya Okyanusunun ötesindeki sularda uzun Hikaye Dünya 7,6 * 10^21 kcal'a eşit büyük miktarda ısı biriktirdi. Bu kadar büyük bir kütlenin birikmesi, suyun yüksek ısı kapasitesi ve yoğun karışımıyla açıklanır; bu sırada okyanusosferin kalınlığında ısının oldukça karmaşık bir yeniden dağılımı meydana gelir. Tüm atmosferin ısı kapasitesi, Dünya Okyanusundaki on metrelik su tabakasınınkinden 4 kat daha azdır.

Dünya yüzeyi ile hava arasındaki türbülanslı ısı alışverişine giden güneş enerjisinin payı nispeten küçük olmasına rağmen, atmosferin yüzeye yakın kısmının ısıtılmasının ana kaynağıdır. Bu ısı alışverişinin yoğunluğu, hava ile alttaki yüzey (su veya kara) arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Gezegenin alçak enlemlerinde (ekvatordan her iki yarımkürenin yaklaşık kırkıncı enlemine kadar), hava esas olarak güneş enerjisini biriktiremeyen ve aldığı tüm ısıyı atmosfere veren kara tarafından ısıtılır. Türbülanslı ısı alışverişi nedeniyle, hava kabuğu yılda 20 ila 40 kcal/cm^2 alır ve nemin düşük olduğu bölgelerde (Sahra, Arabistan, vb.) 60 kcal/cm^2'den bile fazla olur. Bu enlemlerdeki sular ısı biriktirir ve türbülanslı ısı alışverişi sürecinde havaya yılda yalnızca 5-10 kcal/cm2 veya daha azını salar. Yalnızca belirli bölgelerde (sınırlı alan) su yılda ortalama olarak daha soğuk olur ve bu nedenle havadan ısı alır (ekvator bölgesinde, kuzeybatıda) Hint Okyanusu Afrika ve Güney Amerika'nın batı kıyılarının yanı sıra).

Kükürt ve fosfor döngüsü tipik bir tortul biyo-jeokimyasal döngüdür. Bu tür döngüler çeşitli etkilerle kolayca bozulur ve değiştirilen malzemenin bir kısmı döngüden ayrılır. Sadece sonuç olarak döngüye geri dönebilir jeolojik süreçler veya canlı maddeden biyofilik bileşenlerin çıkarılması yoluyla.[...]

Maddelerin dolaşımı ve enerjinin dönüşümü, bir bütün olarak biyosferin ve bireysel parçalarının dinamik dengesini ve istikrarını sağlar. Aynı zamanda, genel tek döngüde, abiyotik faktörlerin (büyük jeolojik döngü) etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkan katı madde ve su döngüsünün yanı sıra katı, sıvı haldeki maddelerin küçük biyotik döngüsü de vardır. ve canlı organizmaların katılımıyla oluşan gaz fazları ayırt edilir.[...]

Karbon döngüsü. Karbon, jeolojik, biyolojik ve çevresel faktörler dikkate alındığında muhtemelen en sık bahsedilen kimyasal elementlerden biridir. son yıllar ve teknik sorunlar.[...]

Maddelerin dolaşımı, maddelerin, gezegenin biyosferinin bir parçası olan katmanlar da dahil olmak üzere atmosferde, hidrosferde, litosferde meydana gelen süreçlere tekrar tekrar katılımıdır. Bu durumda iki ana döngü ayırt edilir: büyük (jeolojik) ve küçük (biyojenik ve biyokimyasal).[...]

Jeolojik ve biyolojik döngüler büyük ölçüde kapalıdır, bu da antropojenik döngü için söylenemez. Bu nedenle genellikle antropojenik döngüden değil, antropojenik metabolizmadan bahsederler. Antropojenik madde döngüsünün kapanmaması tükenmeye yol açar doğal Kaynaklar ve kirlilik doğal çevre- İnsanlığın tüm çevre sorunlarının temel nedenleri.[...]

Temel besin ve elementlerin döngüleri. Canlı organizmalar için en önemli madde ve elementlerin döngülerini ele alalım (Şekil 3-8). Su döngüsü büyük bir jeolojik döngüdür; ve biyojenik elementlerin (karbon, oksijen, nitrojen, fosfor, kükürt ve diğer biyojenik elementler) döngülerinden küçük biyojeokimyasallara kadar.[...]

Suyun kara ve okyanus arasındaki atmosferdeki dolaşımı büyük jeolojik döngünün bir parçasıdır. Su, okyanusların yüzeyinden buharlaşır ve ya karaya taşınır, burada yağış olarak düşer, yüzey ve yer altı akışı şeklinde okyanusa geri döner ya da okyanus yüzeyine yağış olarak düşer. Dünyadaki su döngüsüne yılda 500 bin km3'ten fazla su katılıyor. Su döngüsü bir bütün olarak gezegenimizdeki doğal koşulların şekillenmesinde önemli bir rol oynuyor. Suyun bitkiler tarafından terlemesi ve biyojeokimyasal döngüde emilmesi dikkate alındığında, Dünya'daki su kaynağının tamamı parçalanarak 2 milyon yıl içinde eski haline dönmektedir.[...]

Fosfor döngüsü. Fosforun büyük kısmı geçmiş jeolojik çağlarda oluşan kayalarda bulunur. Fosfor, kayaların ayrışma süreçleri sonucunda biyojeokimyasal döngüye dahil olur.[...]

Gaz tipi dolaşımlar daha mükemmeldir çünkü büyük bir değişim fonuna sahiptirler ve bu nedenle hızlı bir şekilde kendi kendini düzenleme yeteneğine sahiptirler. Tortul döngüler daha az mükemmeldir, maddenin büyük kısmı rezerv fonunda bulunduğundan daha inerttirler. yerkabuğu canlı organizmalar için “erişilemez” bir biçimde. Bu tür döngüler çeşitli etkilerle kolayca bozulur ve değiştirilen malzemenin bir kısmı döngüden çıkar. Ancak jeolojik süreçler sonucunda ya da canlı maddeler tarafından çıkarılmasıyla tekrar döngüye dönebilir. Ancak canlıların ihtiyaç duyduğu maddeleri yer kabuğundan çıkarmak, atmosferden elde etmekten çok daha zordur.[...]

Jeolojik döngü, su döngüsü ve atmosferik dolaşım örneğiyle açıkça gösterilmiştir. Güneş'ten alınan enerjinin yarısına kadarının suyun buharlaşmasına harcandığı tahmin edilmektedir. Dünya yüzeyinden buharlaşması yağışla telafi edilir. Aynı zamanda, okyanustan yağışla geri dönenden daha fazla su buharlaşır, ancak karada bunun tersi olur; suyun buharlaştığından daha fazla yağış düşer. Fazlalığı nehirlere ve göllere, oradan da tekrar Okyanusa akar. Jeolojik döngü sürecinde suyun toplam durumu tekrar tekrar değişir (sıvı; katı - kar, buz; gaz - buhar). En büyük dolaşımı buhar halinde gözlenir. Küresel ölçekte jeolojik döngü içerisinde su ile birlikte diğer mineraller de bir yerden başka bir yere aktarılmaktadır. [...]

Su döngüsü. Bölümün başında jeolojik döngüsü ele alındı. Temel olarak, suyun Dünya ve Okyanus yüzeyinden buharlaşması ve üzerlerine yağış süreçleriyle ilgilidir. Bireysel ekosistemlerde, büyük su döngüsünü karmaşıklaştıran ek süreçler meydana gelir (durma, buharlaşma ve terleme).[...]

Jeolojik döngüler. Kıtaların ve okyanus tabanının göreceli konumları ve ana hatları sürekli değişmektedir. Dünyanın üst kabuklarında, bazı kayaların diğerleriyle sürekli ve kademeli olarak yer değiştirmesi, maddenin büyük döngüsü olarak adlandırılır. Dağların oluşumu ve yok edilmesinin jeolojik süreçleri, Dünya'nın biyosferindeki en büyük enerji süreçleridir.[...]

MADDELERİN DÖNGÜSÜ (Dünyada) - doğası gereği az çok döngüsel olan, doğadaki maddelerin dönüşüm ve hareket süreçlerinin tekrar tekrar tekrarlanması. General K.v. Madde dağıldığından, uzaklaştırıldığından, gömüldüğünden, bileşimi değiştirildiğinden vb. tamamen geri döndürülemeyen bireysel süreçlerden (su, nitrojen, karbon ve diğer maddeler ve kimyasal elementlerin döngüsü) oluşur. Biyolojik, biyojeokimyasal , jeolojik vardır K.v.'nin yanı sıra bireysel kimyasal elementlerin (Şekil 15) ve suyun döngüleri. İnsan etkinliği modern sahne gelişme esas olarak K.v.'nin yoğunluğunu arttırır. ve doğal gezegen süreçlerinin ölçeğiyle orantılı bir etkiye sahiptir.[...]

BİYOJEOKİMYASAL DÖNGÜ, canlı maddenin aktif katılımıyla kimyasal elementlerin inert ve organik doğadaki hareketi ve dönüşümüdür. Kimyasal elementler biyosferde biyolojik döngünün çeşitli yolları boyunca dolaşırlar: canlı madde tarafından emilirler ve enerji ile yüklenirler, daha sonra canlı maddeyi bırakarak biriken enerjiyi dış ortama bırakırlar. Bu tür az çok kapalı yollara V.I.Vernadsky tarafından "biyojeokimyasal döngüler" adı verildi.Bu döngüler iki ana türe ayrılabilir: 1) gaz halindeki maddelerin atmosferde veya hidrosferde (okyanus) bir rezerv fonu ile dolaşımı ve 2) tortul yer kabuğunda rezerv fonlu döngü. Tüm biyojeokimyasal döngülerde canlı madde aktif bir rol oynar. Bu vesileyle V.I. Vernadsky (1965, s. 127) şunları yazdı: “Canlı madde, biyosferin tüm kimyasal süreçlerini kucaklar ve yeniden düzenler, onun etkin enerji çok büyüktür. Canlı madde, zamanla büyüyen en güçlü jeolojik kuvvettir." Ana döngüler karbon, oksijen, nitrojen, fosfor, kükürt ve biyojenik katyonların döngülerini içerir. Aşağıda, bir örnek olarak ele alacağız: Örneğin, biyosferin yaşamında önemli bir rol oynayan tipik biyofilik elementlerin (karbon, oksijen ve fosfor) döngüsünün temel özellikleri.[...]

Jeolojik döngü (doğadaki büyük madde döngüsü), itici gücü dışsal ve içsel jeolojik süreçler olan bir madde döngüsüdür.[...]

Dünya yüzeyindeki jeolojik değişiklikler nedeniyle biyosferin maddesinin bir kısmı bu döngünün dışında kalabilir. Örneğin, kömür ve petrol gibi biyojen çökeltiler binlerce yıl boyunca yer kabuğunun kalınlığında korunur, ancak prensipte bunların biyosfer döngüsüne yeniden dahil olmaları göz ardı edilemez.[...]

Dünyadaki madde döngüleri bilgisinin büyük pratik anlamı vardır, çünkü bunlar insan yaşamını önemli ölçüde etkiler ve aynı zamanda insanlardan da etkilenir. Bu etkilerin sonuçları jeolojik süreçlerin sonuçlarıyla karşılaştırılabilir hale geldi. Elementlerin yeni göç yolları ortaya çıkıyor, yeni kimyasal bileşikler biyosferdeki maddelerin devir hızı önemli ölçüde değişir.[...]

Doğadaki (jeolojik) büyük madde döngüsü, güneş enerjisinin Dünyanın derin enerjisi ile etkileşiminden kaynaklanır ve maddeleri biyosfer ile Dünyanın daha derin ufukları arasında yeniden dağıtır. “Magmatik kayaçlar - tortul kayaçlar - metamorfik kayaçlar (sıcaklık ve basınçla dönüştürülmüş) - magmatik kayaçlar” sistemindeki bu dolaşım, yer kabuğunun magmatizma, metamorfizma, litogenez ve dinamiği süreçleri nedeniyle meydana gelir (Şekil 6.2). Madde döngüsünün sembolü bir sarmaldır: döngünün her yeni döngüsü eskisini tam olarak tekrarlamaz, ancak yeni bir şey getirir ve bu da zamanla çok önemli değişikliklere yol açar.[...]

Büyük Jeolojik Döngü, tortul kayaları yer kabuğunun derinliklerine çeker ve içerdikleri elementleri biyolojik dolaşım sisteminden kalıcı olarak dışlar. Jeolojik tarih boyunca, yine Dünya yüzeyinde bulunan dönüşmüş tortul kayaçlar, canlı organizmaların, suyun ve havanın faaliyetleriyle yavaş yavaş yok edilir ve yeniden biyosfer döngüsüne dahil olur.[...]

Böylece, maddelerin jeolojik döngüsü canlı organizmaların katılımı olmadan gerçekleşir ve maddeleri biyosfer ile Dünyanın daha derin katmanları arasında yeniden dağıtır.[...]

Dolayısıyla kayaların jeolojik döngüsü ve dolaşımı şunlardan oluşur: 1) ayrışma, 2) tortu oluşumu, 3) tortul kayaların oluşumu, 4) metamorfizma, 5) magmatizasyon. Magmanın yüzeye çıkması ve magmatik kayaların oluşması tüm döngüyü yeniden tekrarlar. Tektonik yükselme ve aşındırma sonucunda kayalar yüzeye ulaşır ve tekrarlanan hava koşullarına maruz kalırsa, döngünün tamamı çeşitli aşamalarda (3 veya 4) kesintiye uğrayabilir.[...]

Bakterilerin jeolojik aktivitesi çok büyük önem taşımaktadır. Bakteriler doğadaki madde döngüsünde aktif rol alır.Tüm organik bileşikler ve inorganik bileşiklerin önemli bir kısmı önemli değişikliklere uğrar. Ve bu madde döngüsü Dünya'daki yaşamın varlığının temelini oluşturur.[...]

Hidrosferde, karbon döngüsünün askıya alınması, CO2'nin CaCO3'ün (kireçtaşı, tebeşir, mercanlar) bileşimine dahil edilmesiyle ilişkilidir. Bu versiyonda karbon, tüm jeolojik çağlar boyunca döngünün dışında kalıyor ve biyosfer kavramına dahil edilmiyor. Bununla birlikte, organojenik kayaların deniz seviyesinin üzerine yükselmesi, kireçtaşlarının ve benzeri kayaların atmosferik yağışla ve ayrıca likenlerin ve bitki köklerinin etkisiyle biyojenik yollarla süzülmesi nedeniyle karbon döngüsünün yeniden başlamasına yol açar. [... ]

Karbonun bir kısmının ekosistemin doğal döngüsünden çıkarılması ve dünyanın bağırsaklarındaki organik maddenin fosil rezervleri şeklinde “rezervasyonu”, söz konusu sürecin önemli bir özelliğidir. Uzak jeolojik çağlarda, fotosentezlenen organik maddenin önemli bir kısmı tüketiciler veya ayrıştırıcılar tarafından kullanılmamış, döküntü şeklinde birikmiştir. Daha sonra çeşitli mineral çökelti katmanlarının altına gömülen döküntü katmanları, milyonlarca yıl boyunca yüksek sıcaklık ve basıncın etkisi altında petrole, kömüre ve petrole dönüştü. doğal gaz(kaynak malzemeye, toprakta kalma süresine ve koşullarına bağlı olarak). Bugün de benzer süreçler yaşanıyor ama çok daha az yoğunlukta. Bunların sonucu turba oluşumudur.[...]

BİYOJEOKİMYASAL DÖNGÜ [gr. kyklos - daire], biyojeokimyasal döngü - biyosferin bileşenleri arasında kimyasal bir elementin değişim ve dönüşümünün döngüsel süreçleri (inorganik bir formdan canlı maddeye doğru tekrar inorganiğe). Çoğunlukla güneş enerjisi (fotosentez) ve kısmen de enerji kullanılarak gerçekleştirilir. kimyasal reaksiyonlar(kemosentez). Bkz. Maddelerin döngüsü. Maddelerin biyolojik döngüsü. Maddelerin jeolojik döngüsü.[...]

Nihai sonuçlarında görkemli olan “perde arkasında” kalan tüm belirtilen ve diğer birçok karşı jeolojik süreç, öncelikle birbirine bağlıdır ve ikinci olarak, günümüze kadar devam eden litosferin gelişimini sağlayan ana mekanizmadır. Madde ve enerjinin sürekli dolaşımına ve dönüşümüne katılım, gözlemlediğimiz litosferin fiziksel durumunu korur.[...]

Dünyadaki tüm bu gezegensel süreçler birbiriyle yakından bağlantılıdır ve güneşten gelen enerjiyi yeniden dağıtan ortak, küresel bir madde döngüsü oluşturur. Küçük dolaşım sistemi aracılığıyla gerçekleştirilir. Volkanik aktivitenin neden olduğu tektonik süreçler ve yer kabuğundaki okyanus plakalarının hareketi büyük ve küçük girdaplarla bağlantılıdır. Bunun sonucunda Dünya üzerinde büyük bir jeolojik madde döngüsü meydana gelir.[...]

Toprak, karasal biyojeosinozların ayrılmaz bir bileşenidir. Maddelerin büyük jeolojik ve küçük biyolojik döngülerinin konjugasyonunu (etkileşimini) gerçekleştirir. Toprak benzersiz bir malzeme bileşimi kompleksidir doğa eğitimi. Toprak maddesi dört fiziksel fazla temsil edilir: katı (mineral ve organik parçacıklar), sıvı (toprak çözeltisi), gaz (toprak havası) ve canlı (organizmalar). Topraklar karmaşık özelliklerle karakterize edilir mekansal organizasyon işaretlerin, özelliklerin ve süreçlerin farklılaşması.[...]

“Atmosfer-toprak-bitkiler-hayvanlar-mikroorganizmalar” sisteminin sürekli işleyişi sayesinde kara, atmosfer ve iç suları kapsayan birçok kimyasal element ve bunların bileşiklerinden oluşan biyo-jeokimyasal bir döngü gelişmiştir. Toplam özellikleri, toprağın toplam nehir akışıyla, üst mantodan gezegenin biyosferine kadar olan toplam madde tedarikiyle karşılaştırılabilir. Bu nedenle Dünya'daki canlı madde milyonlarca yıldır jeolojik öneme sahip bir faktör olmuştur.[...]

Biyosferin biyotası baskın kısmı belirler kimyasal dönüşümler gezegende. V.I. Vernadsky'nin canlı maddenin muazzam dönüştürücü jeolojik rolü hakkındaki yargısı buradan kaynaklanmaktadır. Organik evrim sırasında canlı organizmalar kendi içlerinden, organlarından, dokularından, hücrelerinden ve kanından binlerce kez (103'ten 105'e kadar farklı döngüler için), tüm atmosferden, Dünya Okyanusu'nun tüm hacminden, okyanusların büyük bir kısmından geçtiler. toprak kütlesi ve büyük miktarda mineral madde. Ve onlar sadece "onu kaçırmakla kalmadılar, aynı zamanda tüm dünya çevresini kendi ihtiyaçları doğrultusunda değiştirdiler.[...]

Elbette yenilenemeyen kaynakların tümü de tükenebilir. Bunlar fosillerin büyük çoğunluğunu içerir: Dünyanın jeolojik tarihinde ortaya çıkan madencilik malzemeleri, cevherler, minerallerin yanı sıra biyotik döngüden çıkan ve derinliklere gömülen eski biyosferin ürünleri - fosil yakıtlar ve tortul karbonatlar. Bazı maden kaynakları, toprak altında, okyanus derinliklerinde veya yer kabuğunun yüzeyindeki jeokimyasal süreçler sırasında hala yavaş yavaş oluşuyor. Minerallerle ilgili büyük önem kaynağın kullanılabilirliği ve kalitesinin yanı sıra bilinmeyen ancak tahmini kaynaklar (77), tahmini potansiyel (77), fiili keşfedilen (R) ve operasyonel (E) rezervler arasında niceliksel bir ilişkiye sahiptir ve genellikle N > P > R > E (Şek. 6.6).[...]

Okyanusun fiziksel ve kimyasal bir sistem olarak incelenmesi, biyolojik bir sistem olarak incelenmesinden çok daha hızlı ilerlemiştir. Okyanusların kökeni ve jeolojik geçmişine ilişkin başlangıçta spekülatif olan hipotezler artık sağlam bir şekilde yerleşmiştir. teorik temel.[ ...]

Canlı organizmalar, genel olarak, biyolojik döngüdeki belirli unsurları seçici olarak tutarak, dünya yüzeyindeki madde akışının çok güçlü bir düzenleyicisidir. ' Her yıl biyolojik döngüye jeolojik döngüye göre 6-20 kat daha fazla azot katılır ve fosfor - 3-30 kat; aynı zamanda kükürt ise tam tersine jeolojik döngüde biyolojik döngüye göre 2-4 kat daha fazla yer alır (Tablo 4).[...]

Karmaşık bir geri bildirim sistemi, yalnızca tür farklılaşmasının artmasına değil, aynı zamanda belirli türlerin oluşmasına da katkıda bulundu. doğal komplekslerÇevresel koşullara ve biyosferin belirli bir bölümünün jeolojik geçmişine bağlı olarak özgüllüğe sahip olan. Biyosferde doğal olarak birbirine bağlı organizmalar ve maddelerin dolaşımının gerçekleştiği ortamın inorganik bileşenlerinden oluşan herhangi bir kümeye ekolojik sistem veya ekosistem denir.[...]

Sentetik deterjanlar (deterjanlar, yüzey aktif maddeler). Tüm dünyada büyük miktarlarda üretilen yapay yüzey aktif maddelerin büyük bir grubunu oluştururlar. Bu maddeler evsel atıklarla birlikte büyük miktarlarda jeolojik çevreye karışmaktadır. atık su. Çoğu toksik değildir ancak sentetik deterjanlar çeşitli ekosistemleri yok edebilir ve toprak ve yeraltı suyundaki maddelerin jeokimyasal döngüsünün doğal süreçlerini bozabilir.[...]

Karbonun büyük kısmı okyanus tabanındaki karbonat çökeltilerinde (1,3 - 101 ton), kristal kayalarda (1,0 1016 ton), kömür ve petrolde (3,4 1015 ton) birikmektedir. Yavaş jeolojik döngüde yer alan bu karbondur. Dünyadaki yaşam ve atmosferin gaz dengesi, küçük (biyojenik) döngüye katılan bitki (5 10 ton) ve hayvan (5 109 ton) dokularında bulunan nispeten küçük miktarlardaki karbon tarafından desteklenir. Ancak şu anda insanlar, karbon da dahil olmak üzere maddelerin döngüsünü yoğun bir şekilde kapatıyor. Örneğin, tüm evcil hayvanların toplam biyokütlesinin halihazırda tüm yabani kara hayvanlarının biyokütlesini aştığı tahmin edilmektedir. Kültür bitkilerinin bulunduğu alanlar, doğal biyojeosinoz alanlarına yaklaşıyor ve birçok kültürel ekosistem, insanlar tarafından sürekli olarak arttırılan verimlilik açısından doğal olanlardan önemli ölçüde üstün.[...]

Fosfat atık su ile su kütlelerine girdiğinde onları doyurur ve bazen aşırı doyurur. ekolojik sistemler. Fosfor, doğal koşullar altında neredeyse yalnızca dışkıyla ve balık yiyen kuşların ölümünden sonra karaya geri döner. Fosfatların büyük çoğunluğu dip çökeltilerini oluşturur ve döngü en yavaş aşamasına girer. Yalnızca milyonlarca yıl boyunca meydana gelen jeolojik süreçler okyanustaki fosfat yataklarını gerçekten yükseltebilir ve bunun ardından fosfor, açıklanan döngüye yeniden dahil edilebilir.[...]

Her kıtadan çökeltilerin yıllık olarak uzaklaştırılmasını karakterize eden değerler Tabloda verilmiştir. 17. En büyük toprak kaybının, en eski uygarlıkların bulunduğu ve toprağın en kapsamlı şekilde sömürüldüğü kıta olan Asya'ya özgü olduğunu görmek kolaydır. Sürecin hızı değişken olmasına rağmen, minimum jeolojik aktivite dönemlerinde, yüksek alanlar pahasına ovalarda ve okyanuslarda çözünmüş mineral besinlerin birikmesi meydana gelir. Üstelik özellikle önemli Madde kaybının altta yatan kayalardan teminini aşmaması sayesinde yerel biyolojik geri dönüş mekanizmaları elde edilir (bu, kalsiyum döngüsü dikkate alındığında tartışılmıştır). Başka bir deyişle ömür ne kadar uzun olursa önemli unsurlar Belirli bir alanda kalacak ve birbirini izleyen organizma nesilleri tarafından tekrar tekrar kullanılacaksa, dışarıdan daha az yeni malzemeye ihtiyaç duyulacaktır. Ne yazık ki, fosforla ilgili bölümde de belirttiğimiz gibi, insan bu dengeyi genellikle istemeden bozar; bunun nedeni, yaşam ile inorganik madde arasındaki binlerce yıldır gelişen simbiyozun karmaşıklığını tam olarak anlamamasıdır. Örneğin, somonun üremek için nehirlere girmesini engelleyen barajların, yalnızca somonun değil, aynı zamanda anadrom olmayan balıkların, av hayvanlarının ve hatta türlerin sayısında da azalmaya yol açtığı varsayılmaktadır (her ne kadar bu henüz kanıtlanmamış olsa da). Bazı bölgelerde odun üretiminde azalma. kuzey bölgeleri Batı ABD. Somon balığı iç kesimlerde yumurtlayıp öldüğünde, denizden dönen değerli besin maddelerini arkalarında bırakırlar. Büyük miktarda odunun ormandan uzaklaştırılması (doğada devrilen ağaçların çürümesi durumunda meydana gelenin aksine, içindeki mineraller toprağa geri dönmeden), genellikle besin havuzunun eksik olduğu durumlarda yaylaları da yoksullaştırır. biri fakir.[...]

Beşinci işlev, insanlığın biyojeokimyasal faaliyetidir; sanayi, ulaşım, sanayi ihtiyaçları için yerkabuğunda giderek artan miktarda maddeyi kapsamaktadır. Tarım. Bu işlev dünya tarihinde özel bir yere sahiptir ve dikkatli bir dikkat ve çalışmayı hak etmektedir. Bu nedenle, gezegenimizin tüm yaşayan nüfusu - canlı madde - sürekli bir biyofilik kimyasal element döngüsü içindedir. Biyosferdeki maddelerin biyolojik döngüsü büyük bir jeolojik döngüyle ilişkilidir (Şekil 12.20).[...]

Karbonu harekete geçiren diğer bir süreç ise saprofajlar tarafından humusun oluşması ve ardından maddenin mantar ve bakteriler tarafından mineralleştirilmesidir. Bu çok yavaş bir süreçtir ve hızı oksijen miktarına göre belirlenir. kimyasal bileşim toprak, sıcaklığı. Oksijen eksikliği ve yüksek asitlik nedeniyle turbada karbon birikir. Uzak jeolojik çağlardaki benzer süreçler, karbon döngüsü sürecini durduran kömür ve petrol yataklarını oluşturdu.[...]

Örnek olarak bir orman ekosisteminin çevre oluşturma rolünü düşünün. Orman ürünleri ve biyokütle, bitkilerin fotosentez sürecinde yarattığı organik madde ve birikmiş enerji rezervleridir. Fotosentez hızı, karbondioksitin emilme ve oksijenin atmosfere salınma hızını belirler. Böylece 1 ton bitkisel ürün oluştuğunda ortalama 1,5-1,8 ton CO2 emilir ve 1,2-1,4 ton 02 açığa çıkar.Ölü organik madde de dahil olmak üzere biyokütle, biyojenik karbonun ana deposudur. Bu organik maddenin bir kısmı uzun süre döngüden uzaklaştırılarak jeolojik çökeltiler oluşur.[...]

Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) - büyük Rus bilim adamı, akademisyen, biyojeokimyanın kurucusu ve biyosfer çalışmasının kurucusu. Haklı olarak dünya bilimindeki en büyük evrenselcilerden biri olarak kabul ediliyor. V.I.'nin bilimsel ilgi alanları. Vernadsky son derece geniştir. Mineraloji, jeokimya, radyojeoloji, kristalografiye önemli katkılarda bulundu; yer kabuğunun, hidrosferin ve atmosferin etkileşimli elemanlarının ve yapılarının bileşimi, yapısı ve göçü kalıpları üzerine ilk çalışmaları gerçekleştirdi. 1923 yılında canlı organizmaların jeokimyasal süreçlerdeki öncü rolü hakkında bir teori formüle etti. 1926'da “Biyosfer” kitabında V.I. Vernadsky, yeni bir biyosfer kavramı ve maddelerin kozmik ve karasal dolaşımında canlı maddenin rolünü ortaya koydu. İnsan faaliyetinin bir sonucu olarak doğanın dönüşümleri V.I. Vernadsky'yi güçlü bir gezegensel süreç olarak (“Jeolojik bir fenomen olarak bilimsel düşünce”, 1936) ve biyosferin noosfere - zihin alanına - doğru büyüme olasılığı olarak.

Gezegendeki tüm maddeler dolaşım sürecindedir. Güneş enerjisi Dünya üzerinde iki madde döngüsüne neden olur: büyük (jeolojik, biyosfer) Ve küçük (biyolojik).

Biyosferdeki büyük madde döngüsü iki şeyle karakterize edilir: önemli noktalar: Dünyanın tüm jeolojik gelişimi boyunca meydana gelir ve öncü rol oynayan modern bir gezegensel süreci temsil eder. Daha fazla gelişme biyosfer.

Jeolojik döngü, kayaların oluşumu ve yıkımı ve ardından yıkım ürünlerinin - kırıntılı malzeme ve kimyasal elementlerin hareketi ile ilişkilidir. Kara ve su yüzeyinin termal özellikleri bu süreçlerde önemli bir rol oynadı ve oynamaya devam ediyor: güneş ışınlarının emilimi ve yansıması, termal iletkenlik ve ısı kapasitesi. Dünya yüzeyinin dengesiz hidrotermal rejimi, gezegensel atmosferik dolaşım sistemi ile birlikte, Dünya'nın gelişiminin ilk aşamasında maddelerin jeolojik dolaşımını belirledi. içsel süreçler kıtaların, okyanusların ve modern jeosferlerin oluşumuyla ilişkilendirildi. Biyosferin oluşmasıyla birlikte organizmaların atık ürünleri de büyük döngüye dahil oldu. Jeolojik döngü canlı organizmalara besin sağlar ve onların varoluş koşullarını büyük ölçüde belirler.

Ana kimyasal elementler litosfer: oksijen, silikon, alüminyum, demir, magnezyum, sodyum, potasyum ve diğerleri - üst mantonun derin kısımlarından litosferin yüzeyine geçerek büyük bir döngüye katılırlar. Kristalleşmeyle oluşan magmatik kaya

Litosferin yüzeyine Dünya'nın derinliklerinden gelen magma, biyosferde ayrışmaya ve hava koşullarına maruz kalır. Ayrışma ürünleri hareketli bir duruma girer, su ve rüzgar tarafından rölyefin alçak bölgelerine taşınır, nehirlere, okyanusa girer ve kalın tortul kaya katmanları oluşturur, bunlar zamanla sıcaklık ve basıncın arttığı bölgelerde derinliğe dalarak metamorfoza uğrar. yani "yeniden eritilmiş". Bu erime sırasında yerkabuğunun üst ufuklarına giren ve tekrar madde döngüsüne giren yeni bir metamorfik kaya ortaya çıkar. (Şek. 32).

Pirinç. 32. Maddelerin jeolojik (büyük) döngüsü

Kolayca hareket edebilen maddeler - gazlar ve doğal sular, gezegenin atmosferini ve hidrosferini oluşturur. Litosfer malzemesi çok daha yavaş döngü yapar. Genel olarak herhangi bir kimyasal elementin her döngüsü genel döngünün bir parçasıdır. büyük girdap Dünyadaki maddeler ve hepsi birbiriyle yakından bağlantılı. Bu döngüdeki biyosferin canlı maddesi, biyosferde sürekli dolaşan, dış ortamdan organizmalara ve tekrar dış ortama geçen kimyasal elementleri yeniden dağıtma konusunda muazzam bir iş yapar.

Küçük veya biyolojik madde döngüsü- Bu

Bitkiler, hayvanlar, mantarlar, mikroorganizmalar ve toprak arasındaki maddelerin dolaşımı. Biyolojik döngünün özü, iki zıt fakat birbirine bağlı sürecin ortaya çıkmasında yatmaktadır - organik maddelerin yaratılması ve bunların yok edilmesi. İlk aşama Organik maddelerin ortaya çıkışı, yeşil bitkilerin fotosentezinden, yani güneş enerjisini kullanarak karbondioksit, su ve basit mineral bileşiklerinden canlı maddenin oluşmasından kaynaklanmaktadır. Bitkiler (üreticiler) topraktan çözelti halindeki kükürt, fosfor, kalsiyum, potasyum, magnezyum, manganez, silikon, alüminyum, çinko, bakır ve diğer elementlerin moleküllerini çıkarırlar. Otçul hayvanlar (birinci dereceden tüketiciler), bu elementlerin bileşiklerini bitki kökenli gıda formunda emer. Yırtıcı hayvanlar (ikinci dereceden tüketiciler) otçullarla beslenirler ve daha fazla yiyecek tüketirler. karmaşık kompozisyon proteinler, yağlar, amino asitler ve diğer maddeler dahil. Ölü bitki ve hayvan kalıntılarının organik maddelerinin mikroorganizmalar (ayrıştırıcılar) tarafından yok edilmesi sürecinde, basit mineral bileşikleri toprağa ve su ortamına girer, bitkiler tarafından asimile edilebilir ve biyolojik döngünün bir sonraki turu başlar. (Şek. 33).

Doğadaki maddelerin döngüsü, bireysel kimyasal elementlerin ve bunların bileşiklerinin tekrarlanan döngüsel bir dönüşüm ve hareket sürecidir. Dünyanın gelişimi tarihi boyunca meydana geldi ve bugün de devam ediyor. Dolaşımdaki maddenin bileşiminde ve miktarında her zaman belirli bir sapma vardır, dolayısıyla doğada döngünün tam bir tekrarı yoktur. Bu, Dünya'nın bir gezegen olarak ilerici gelişimini belirler. Maddelerin dolaşımı, temel oluşumların oluştuğu jeolojik gelişim aşaması için özellikle karakteristiktir. Dünyanın kabuğu. Tezahürün ölçeği açısından ilk sırada yer almaktadır. jeolojik döngü. Esas olarak iç kabuklardaki maddenin hareketini temsil eder: artan tektonik hareketler ve volkanizmanın bir sonucu olarak yükselme; dış kabuklarda yatay aktarımı ve birikmesi; aşağı doğru hareketler - çökeltilerin gömülmesi, aşağı doğru tektonik hareketlerin bir sonucu olarak çökme. Derinlikte metamorfizma meydana gelir, magma ve metamorfik kayaların oluşmasıyla maddenin erimesi meydana gelir. Coğrafi zarfın oluşturulmasında temel rol, Su döngüsü.

Dünya üzerinde yaşamın ortaya çıkışından bu yana, biyolojik döngü. Maddelerin bazı organizmalar tarafından kullanıldıktan sonra diğer organizmalar tarafından sindirilebilecek bir forma geçmesi sonucu oluşan sürekli dönüşümleri sağlar. Enerjinin temeli Dünya'ya gelen güneş enerjisidir. Bitki organizmaları, besin zincirleri yoluyla hayvanların vücuduna giren mineralleri emer, daha sonra ayrıştırıcıların (bakteri, mantar vb.) yardımıyla toprağa veya atmosfere geri döner. Bu döngünün yoğunluğu, Dünya üzerindeki canlı organizmaların sayısını, çeşitliliğini ve biriktirdikleri enerji miktarını belirlemektedir. biyokütle. Maks. Karadaki biyolojik döngünün yoğunluğu nemli ortamda gözlenir tropikal ormanlar Bitki kalıntılarının neredeyse hiç birikmediği ve açığa çıkan minerallerin bitkiler tarafından hemen emildiği yer. Çürümeye vakti olmayan bitki kalıntılarının biriktiği bataklıklarda ve tundrada döngünün yoğunluğu çok düşüktür. Özel anlamöncelikle biyojenik kimyasal elementlerin döngülerine sahiptir karbon. Bitki organizmaları her yıl atmosferden 300 milyar tona kadar karbondioksit (veya 100 milyar ton karbon) çıkarıyor. Bitkilerin bir kısmı hayvanlar tarafından yenir, bir kısmı da ölür. organik madde Organizmaların solunumu, kalıntılarının ayrışması, fermantasyon ve çürüme süreçleri sonucunda karbondioksite dönüşür veya kömür, petrol ve yanıcı gazın oluştuğu sapropel, humus, turba şeklinde biriktirilir. sonradan oluştu. Çok küçük bir kısmı aktif karbon döngüsüne katılıyor, önemli miktar yanıcı fosil kireçtaşları ve diğer kayalar şeklinde korunmuştur. Temel nitrojen kütlesi atmosferde yoğunlaşmıştır (3.8510N?t); Dünya Okyanusunun sularında 2510Ni ton içerir.Azot döngüsünde başrol mikroorganizmalara aittir: nitrojen sabitleyiciler, nitrifikasyon maddeleri ve nitrifikasyon gidericiler. Karada her yıl yakl. 4510? t nitrojen, içinde su ortamı 4 kat daha az. Ölü kalıntılardan gelen nitrojen içeren bileşikler, nitrifikasyon mikroorganizmaları tarafından nitrojen oksitlere dönüştürülür ve bunlar daha sonra moleküler nitrojeni serbest bırakmak üzere nitrifikasyon bakterileri tarafından ayrıştırılır. Döngüler aynı zamanda canlı maddelerle de ilişkilidir oksijen, fosfor, kükürt ve diğer birçok unsur. İnsan etkisinin madde döngüsü üzerindeki sonuçları giderek daha önemli hale geliyor. Jeolojik süreçlerin sonuçlarıyla karşılaştırılabilir hale geldiler: Biyosferde maddeler için yeni göç yolları ortaya çıkıyor, daha önce var olmayan yeni kimyasal bileşikler ortaya çıkıyor ve su döngüsü değişiyor.