Alle Substanzen auf dem Planeten befinden sich im Kreislauf. Sonnenenergie verursacht auf der Erde zwei Stoffkreisläufe: groß (geologisch, biosphärisch) und klein (biologisch).

Der große Stoffkreislauf in der Biosphäre zeichnet sich durch zwei wichtige Punkte aus: Er vollzieht sich im gesamten geologische Entwicklung Erde und ist ein moderner planetarischer Prozess, der maßgeblich an der Weiterentwicklung der Biosphäre beteiligt ist.

Der geologische Zyklus ist mit der Bildung und Zerstörung von Gesteinen und der anschließenden Bewegung von Zerstörungsprodukten - Schuttmaterial und chemischen Elementen - verbunden. Eine wesentliche Rolle bei diesen Prozessen spielten und spielen die thermischen Eigenschaften der Land- und Wasseroberfläche: die Absorption und Reflexion des Sonnenlichts, die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität. Das instabile hydrothermale Regime der Erdoberfläche bestimmte zusammen mit dem planetaren atmosphärischen Zirkulationssystem die geologische Zirkulation von Substanzen, die im Anfangsstadium der Erdentwicklung zusammen mit endogenen Prozessen mit der Bildung von Kontinenten, Ozeanen und Moderne verbunden war Geosphären. Mit der Bildung der Biosphäre wurden die Produkte der Lebenstätigkeit der Organismen in den großen Kreislauf aufgenommen. Der geologische Kreislauf versorgt lebende Organismen mit Nährstoffen und bestimmt maßgeblich ihre Existenzbedingungen.

Wichtigste chemische Elemente Lithosphären: Sauerstoff, Silizium, Aluminium, Eisen, Magnesium, Natrium, Kalium und andere - nehmen an einer großen Zirkulation teil, die von den tiefen Teilen des oberen Mantels bis zur Oberfläche der Lithosphäre reicht. Das bei der Kristallisation von Magma entstandene Eruptivgestein, das aus den Tiefen der Erde an die Oberfläche der Lithosphäre gelangt ist, wird in der Biosphäre zersetzt und verwittert. Verwitterungsprodukte gehen in einen mobilen Zustand über, werden von Wasser und Wind zu Orten mit niedrigem Relief getragen, fallen in Flüsse, ins Meer und bilden dicke Schichten von Sedimentgestein, die im Laufe der Zeit in Gebieten mit in die Tiefe absinken erhöhte Temperatur und Druck, einer Metamorphose unterliegen, d.h. "umschmelzen". Bei dieser Umschmelzung entsteht ein neues metamorphes Gestein, das in die oberen Horizonte der Erdkruste eindringt und wieder in den Stoffkreislauf eintritt. (Reis.).

Leicht mobile Substanzen - Gase und natürliche Wässer, aus denen die Atmosphäre und Hydrosphäre des Planeten bestehen - unterliegen der intensivsten und schnellsten Zirkulation. Das Material der Lithosphäre kreist viel langsamer. Im Allgemeinen ist jeder Kreislauf eines chemischen Elements Teil des allgemeinen großen Kreislaufs von Substanzen auf der Erde, und alle sind eng miteinander verbunden. Die lebende Materie der Biosphäre leistet in diesem Kreislauf hervorragende Arbeit bei der Umverteilung der chemischen Elemente, die ständig in der Biosphäre zirkulieren und von der äußeren Umgebung in die Organismen und wieder hinein gelangen Außenumgebung.

Kleiner oder biologischer Stoffkreislauf- Das

Stoffkreisläufe zwischen Pflanzen, Tieren, Pilzen, Mikroorganismen und Boden. Die Essenz des biologischen Kreislaufs ist der Fluss zweier entgegengesetzter, aber miteinander verbundener Prozesse - der Entstehung organischer Substanzen und ihrer Zerstörung. Erste Stufe Die Entstehung organischer Substanzen beruht auf der Photosynthese grüner Pflanzen, also der Bildung lebender Materie aus Kohlendioxid, Wasser und einfachen mineralischen Verbindungen durch Sonnenenergie. Pflanzen (Produzenten) extrahieren Moleküle von Schwefel, Phosphor, Kalzium, Kalium, Magnesium, Mangan, Silizium, Aluminium, Zink, Kupfer und anderen Elementen aus dem Boden in einer Lösung. Pflanzenfressende Tiere (Verzehrer erster Ordnung) nehmen Verbindungen dieser Elemente bereits in Form von Nahrung pflanzlichen Ursprungs auf. Raubtiere (Verzehrer zweiter Ordnung) ernähren sich von pflanzenfressenden Tieren und nehmen Lebensmittel mit komplexerer Zusammensetzung zu sich, darunter Proteine, Fette, Aminosäuren und andere Substanzen. Bei der Zerstörung organischer Substanzen aus abgestorbenen Pflanzen und tierischen Überresten durch Mikroorganismen (Zersetzer) gelangen einfache mineralische Verbindungen in den Boden und in die aquatische Umwelt, die von den Pflanzen aufgenommen werden können, und die nächste Runde des biologischen Kreislaufs beginnt. (Abb. 33).

Die Entstehung und Entwicklung der Noosphäre

Die Evolution der organischen Welt auf der Erde hat mehrere Phasen durchlaufen, von denen die erste mit der Entstehung des biologischen Stoffkreislaufs in der Biosphäre verbunden ist. Die zweite wurde von der Formation begleitet mehrzellige Organismen. Diese beiden Stadien werden Biogenese genannt, das dritte Stadium ist mit dem Erscheinen verbunden menschliche Gesellschaft, unter deren Einfluss unter modernen Bedingungen die Evolution der Biosphäre und ihre Umwandlung in die Sphäre der Geist-Noosphäre (von gr.-mind,-ball) stattfindet. Noosphäre - ein neuer Zustand der Biosphäre, wenn vernünftige Tätigkeit Eine Person wird zum Hauptfaktor, der ihre Entwicklung bestimmt. Der Begriff „Noosphäre“ wurde von E. Leroy eingeführt. VI Vernadsky vertiefte und entwickelte die Doktrin der Noosphäre. Er schrieb: „Die Noosphäre ist ein neues geologisches Phänomen auf unserem Planeten. In ihr wird der Mensch zu einer großen geologischen Kraft.“ V. I. Vernadsky hat die notwendigen Voraussetzungen für die Schaffung der Noosphäre herausgegriffen: 1. Die Menschheit ist zu einem einzigen Ganzen geworden 2. Die Möglichkeit des sofortigen Informationsaustauschs 3. Wirkliche Gleichheit der Menschen. 6. Ausschluss von Kriegen aus dem Leben der Gesellschaft. Möglich wird die Schaffung dieser Voraussetzungen durch die Explosion des wissenschaftlichen Denkens im 20. Jahrhundert.

Thema - 6. Natur - Mensch: ein systematischer Ansatz. Ziel der Vorlesung: Bildung einer ganzheitlichen Sicht auf die Systempostulate der Ökologie.

Leitfragen: 1. Der Systembegriff und komplexe Biosysteme 2. Merkmale biologischer Systeme 3. Systempostulate: das Gesetz der universellen Kommunikation, Umweltgesetze B. Bürgerlicher, Recht große Zahlen, Prinzip von Le Chatelier, Das Gesetz der Rückkopplung in der Natur und das Gesetz der Konstanz der Menge lebender Materie. 4. Modelle der Wechselwirkungen in Systemen " Die Natur ist der Mensch“ und „Mensch-Wirtschaft-Biota-Umwelt“.

Das Ökosystem ist der Hauptgegenstand der Ökologie. Die Ökologie ist ihrem Wesen nach systemisch und steht in ihrer theoretischen Form der allgemeinen Systemtheorie nahe. Nach der allgemeinen Systemtheorie ist ein System eine reale oder denkbare Menge von Teilen, deren integrale Eigenschaften durch die Wechselwirkung zwischen den Teilen (Elementen) des Systems bestimmt werden. Im wirklichen Leben wird ein System als eine Sammlung von Objekten definiert, die durch irgendeine Form regelmäßiger Interaktion oder gegenseitiger Abhängigkeit zusammengebracht werden, um eine bestimmte Funktion auszuführen. Im Material gibt es bestimmte Hierarchien – geordnete Sequenzen räumlich-zeitlicher Unterordnung und Komplikation von Systemen. Alle Varietäten unserer Welt lassen sich als drei nacheinander entstandene Hierarchien darstellen. Dies ist die hauptsächliche, natürliche, physikalisch-chemisch-biologische (P, X, B) Hierarchie und zwei auf ihrer Basis entstandene Nebenhierarchien, soziale (S) und technische (T) Hierarchien. Die Existenz des letzteren in Bezug auf die Menge der Rückkopplungen wirkt sich in gewisser Weise auf die Haupthierarchie aus. Die Kombination von Systemen aus unterschiedlichen Hierarchien führt zu "gemischten" Klassen von Systemen. So führt die Kombination von Systemen aus dem physikalisch-chemischen Teil der Hierarchie (F, X – „Umwelt“) mit lebenden Systemen des biologischen Teils der Hierarchie (B – „Biota“) zu einer sogenannten gemischten Klasse von Systemen ökologisch. Eine Vereinigung von Systemen aus Hierarchien C

("Mensch") und T ("Technik") führt zu einer Klasse von Wirtschafts-, bzw technisch und wirtschaftlich, Systeme.

Reis. . Hierarchien materielle Systeme:

F, X - physikalisch und chemisch, B - biologisch, C - sozial, T - technisch

Es sollte klar sein, dass sich der Einfluss der menschlichen Gesellschaft auf die Natur, der sich im Diagramm widerspiegelt, vermittelt durch Technologie und Technologien (Technogenese), auf die gesamte Hierarchie natürlicher Systeme bezieht: der untere Zweig - auf die abiotische Umwelt, der obere - auf die Biota der Biosphäre. Im Folgenden betrachten wir die Kontingenz der ökologischen und technischen und wirtschaftlichen Aspekte dieser Wechselwirkung.

Alle Systeme haben einige gemeinsame Eigenschaften:

1. Jedes System hat eine spezifische Struktur, bestimmt durch die Form der raumzeitlichen Verbindungen oder Wechselwirkungen zwischen den Elementen des Systems. Strukturelle Ordnung allein bestimmt nicht die Organisation eines Systems. Das System kann aufgerufen werden organisiert wenn seine Existenz entweder notwendig ist, um eine funktionale (bestimmte Arbeit ausführende) Struktur aufrechtzuerhalten, oder im Gegenteil von der Aktivität einer solchen Struktur abhängt.

2. Gemäß das Prinzip der notwendigen Vielfalt das System kann nicht aus identischen Elementen ohne Individualität bestehen. Die untere Grenze der Diversität liegt bei mindestens zwei Elementen (Proton und Elektron, Protein und Nukleinsäure, „er“ und „sie“), die obere Grenze bei unendlich. Vielfalt ist das wichtigste Informationsmerkmal des Systems. Sie unterscheidet sich von der Anzahl der Elementarten und ist messbar 3. Die Eigenschaften eines Systems lassen sich nicht nur anhand der Eigenschaften seiner Teile erfassen. Entscheidend ist das Zusammenspiel der Elemente. Es ist nicht möglich, die Funktion der Maschine anhand der einzelnen Teile der Maschine vor dem Zusammenbau zu beurteilen. Wenn man einige Formen von Pilzen und Algen separat untersucht, ist es unmöglich, die Existenz ihrer Symbiose in Form einer Flechte vorherzusagen. Die kombinierte Wirkung von zwei oder mehr verschiedenen Faktoren auf einen Organismus unterscheidet sich fast immer von der Summe ihrer getrennten Wirkungen. Der Grad der Irreduzibilität der Eigenschaften des Systems auf die Summe der Eigenschaften der einzelnen Elemente, aus denen es besteht, bestimmt Entstehung Systeme.

4. Allokation des Systems teilt seine Welt in zwei Teile – das System selbst und seine Umgebung. Je nach Vorhandensein (Fehlen) des Stoff-, Energie- und Informationsaustausches mit der Umgebung sind grundsätzlich möglich: isoliert Systeme (kein Umtausch möglich); geschlossen Systeme (unmöglicher Stoffaustausch); offen(Materie- und Energieaustausch ist möglich). Der Energieaustausch bestimmt den Informationsaustausch. In der Natur gibt es nur offene dynamisch Systeme, zwischen interne Elemente die und die Elemente der Umwelt die Übertragung von Stoffen, Energie und Informationen durchführen. Irgendein Lebenssystem- vom Virus bis zur Biosphäre - ist ein offenes dynamisches System.

5. Vorherrschaft interne Wechselwirkungen im System gegenüber externen und die Labilität des Systems gegenüber externen
Handlungen definieren es Selbsterhaltungsfähigkeit dank der Qualitäten der Organisation, Ausdauer und Stabilität. Ein externer Einfluss auf ein System, der die Stärke und Flexibilität seiner internen Wechselwirkungen übersteigt, führt zu irreversiblen Veränderungen.
und Tod des Systems. Die Stabilität eines dynamischen Systems wird durch seine kontinuierliche externe zyklische Arbeit aufrechterhalten. Dies erfordert den Fluss und die Umwandlung von Energie in diese. Thema. Die Wahrscheinlichkeit, das Hauptziel des Systems zu erreichen - Selbsterhaltung (einschließlich durch Selbstreproduktion) wird als seine definiert mögliche Effizienz.

6. Die Aktion des Systems in der Zeit wird es genannt Verhalten. Die durch einen externen Faktor verursachte Verhaltensänderung wird als bezeichnet Reaktion System, und eine Änderung in der Reaktion des Systems, die mit einer Änderung der Struktur verbunden ist und auf die Stabilisierung des Verhaltens abzielt, als dessen Vorrichtung, oder Anpassung. Als Konsolidierung der adaptiven Änderungen in der Struktur und den Verbindungen des Systems in der Zeit, in der seine potenzielle Effizienz zunimmt, wird angesehen Entwicklung, oder Evolution, Systeme. Die Entstehung und Existenz aller materiellen Systeme in der Natur ist evolutionär bedingt. Dynamische Systeme entwickeln sich in Richtung von eher wahrscheinlicher zu weniger wahrscheinlicher Organisation, d.h. die entwicklung verläuft entlang dem pfad der komplikation der organisation und Bildung von Subsystemen in der Struktur des Systems. In der Natur sind alle Formen des Systemverhaltens - von elementare Reaktion vor der globalen Evolution - im Wesentlichen nichtlinear. Ein wichtiges Merkmal der Evolution komplexer Systeme ist
Unebenheiten, Mangel an Monotonie. Perioden der allmählichen Anhäufung geringfügiger Änderungen werden manchmal durch scharfe qualitative Sprünge unterbrochen, die die Eigenschaften des Systems erheblich verändern. Sie sind normalerweise mit den sogenannten verbunden Gabelungspunkte- Bifurkation, Aufspaltung des bisherigen Evolutionsweges. Viel hängt von der Wahl der einen oder anderen Fortsetzung des Weges an der Weggabelung ab, bis hin zum Entstehen und Gedeihen einer neuen Welt aus Teilchen, Stoffen, Organismen, Gesellschaften oder umgekehrt zum Tod des Systems. Sogar für Entscheidungssysteme das Wahlergebnis ist oft unvorhersehbar, und die Wahl selbst am Bifurkationspunkt kann auf einen zufälligen Impuls zurückzuführen sein. Irgendein echtes System kann in Form einer materiellen Ähnlichkeit oder eines symbolischen Bildes dargestellt werden, d.h. bzw. Analog oder Vorzeichen Systemmodell. Die Modellierung wird zwangsläufig von einer gewissen Vereinfachung und Formalisierung der Beziehungen im System begleitet. Diese Formalisierung kann sein
umgesetzt in Form von logischen (kausalen) und/oder mathematischen (funktionalen) Zusammenhängen Mit zunehmender Komplexität von Systemen entstehen neue emergente Qualitäten. Gleichzeitig bleiben die Qualitäten einfacherer Systeme erhalten. Daher nimmt die Gesamtvielfalt der Qualitäten des Systems zu, wenn es komplexer wird (Abb. 2.2).

Reis. 2.2. Änderungsmuster der Eigenschaften von Systemhierarchien mit zunehmender Ebene (nach Fleishman, 1982):

1 – Diversität, 2 – Stabilität, 3 – Emergenz, 4 – Komplexität, 5 – Nichtidentität, 6 – Prävalenz

In der Reihenfolge zunehmender Aktivität gegenüber äußeren Einflüssen können die Eigenschaften des Systems in folgender Reihenfolge geordnet werden: 1 - Stabilität, 2 - Zuverlässigkeit durch Umweltbewusstsein (Störfestigkeit), 3 - Beherrschbarkeit, 4 - Selbst- Organisation. In dieser Reihe ergibt jede nachfolgende Qualität einen Sinn in Gegenwart der vorherigen.

Dampf-Schwierigkeit Systemstruktur wird durch die Anzahl bestimmt P seine Elemente und die Zahl t

Verbindungen zwischen ihnen. Wenn in irgendeinem System die Anzahl privater diskreter Zustände untersucht wird, dann die Komplexität des Systems Mit wird durch den Logarithmus der Anzahl der Anleihen bestimmt:

C=logm.(2.1)

Systeme werden wie folgt bedingt nach Komplexität klassifiziert: 1) Systeme mit bis zu tausend Zuständen (O <С < 3), относятся к einfach; 2) Systeme mit bis zu einer Million Zuständen (3< С < 6), являют собой komplexe Systeme; 3) Systeme mit mehr als einer Million Zuständen (C > 6) werden als identifiziert sehr komplex.

Alle echten natürlichen Biosysteme sind sehr komplex. Selbst in der Struktur eines einzelnen Virus übersteigt die Anzahl biologisch bedeutsamer molekularer Zustände den letztgenannten Wert.

Biologischer (kleiner) Kreislauf – die Zirkulation von Stoffen zwischen Pflanzen, Wildtieren, Mikroorganismen und Boden. Seine Grundlage ist die Photosynthese, also die Umwandlung der Strahlungsenergie der Sonne durch grüne Pflanzen und spezielle Mikroorganismen in die Energie chemischer Bindungen organischer Substanzen. Die Photosynthese verursachte das Auftreten von Sauerstoff auf der Erde mit Hilfe von grünen Organismen, der Ozonschicht und den Bedingungen für biologische Evolution.[ ...]

Dem kleinen biologischen Stoffkreislauf kommt bei der Bodenbildung eine besondere Bedeutung zu, da dem Bodenbildungsprozess das Zusammenspiel von biologischen und geologischen Kreisläufen zugrunde liegt.[ ...]

Der Stickstoffkreislauf wird derzeit stark vom Menschen beeinflusst. Einerseits führt die Massenproduktion von Stickstoffdüngern und deren Einsatz zu einer übermäßigen Anreicherung von Nitraten. Stickstoff, der den Feldern in Form von Düngemitteln zugeführt wird, geht durch Ernteverfremdung, Auswaschung und Denitrifikation verloren. Wenn andererseits die Umwandlungsrate von Ammoniak in Nitrate abnimmt, reichern sich Ammoniumdünger im Boden an. Es ist möglich, die Aktivität von Mikroorganismen infolge einer Bodenkontamination mit Industrieabfällen zu unterdrücken. Alle diese Prozesse sind jedoch eher lokaler Natur. Viel wichtiger ist die Freisetzung von Stickoxiden in die Atmosphäre, wenn Kraftstoff in Wärmekraftwerken und im Verkehr verbrannt wird. In Industrieabgasen „fixierter“ Stickstoff ist im Gegensatz zu biologisch gebundenem Stickstoff giftig.Durch natürliche Prozesse treten Stickoxide in geringen Mengen in der Atmosphäre auf Zwischenprodukte, aber in Städten und Industriegebieten werden ihre Konzentrationen gefährlich. Sie reizen die Atmungsorgane, und unter dem Einfluss ultravioletter Strahlung kommt es zu Reaktionen zwischen Stickoxiden und Kohlenwasserstoffen unter Bildung hochgiftiger und krebserregender Verbindungen.[ ...]

Kreisläufe als Bewegungsform der Materie sind dem Biostrom ebenfalls inhärent, erhalten hier aber eigene Charakteristika. Der horizontale Zyklus wird durch einen Dreiklang dargestellt: Geburt - Reproduktion - Tod (Zersetzung); vertikal - der Prozess der Photosynthese. Beide finden in der Formulierung von A. I. Perelman (1975) ihre Einheit in einem kleinen biologischen Kreislauf: „... chemische Elemente in der Landschaft machen Kreisläufe, während denen sie wiederholt in lebende Organismen eintreten („organisieren“) und sie verlassen ( „mineralisiert“)“2.[ ...]

Der biologische (biotische) Kreislauf ist ein Phänomen der kontinuierlichen, zyklischen, regelmäßigen, aber zeitlich und räumlich ungleichmäßigen Umverteilung von Materie, Energie1 und Information innerhalb von Ökosystemen verschiedener hierarchischer Organisationsebenen - von der Biogeozänose bis zur Biosphäre. Die Zirkulation von Stoffen im Maßstab der gesamten Biosphäre wird als großer Kreislauf (Abb. 6.2) und innerhalb einer bestimmten Biogeozänose als kleiner Kreislauf des biotischen Austauschs bezeichnet.[ ...]

Jeder biologische Kreislauf ist durch den wiederholten Einschluss von Atomen gekennzeichnet chemische Elemente in den Körper lebender Organismen und deren Freisetzung in die Umwelt, von wo sie wieder von Pflanzen aufgenommen und in den Kreislauf eingebunden werden. Ein kleiner biologischer Kreislauf ist gekennzeichnet durch Kapazität - die Anzahl der chemischen Elemente, die gleichzeitig in der Zusammensetzung lebender Materie in einem bestimmten Ökosystem enthalten sind, und Geschwindigkeit - die Menge an lebender Materie, die pro Zeiteinheit gebildet und abgebaut wird.[ ...]

Der kleine biologische Stoffkreislauf basiert auf den Prozessen der Synthese und Zerstörung organischer Verbindungen unter Beteiligung lebender Materie. Im Gegensatz zu einem großen zeichnet sich ein kleiner Kreislauf durch eine unbedeutende Energiemenge aus.[ ...]

Im Gegenteil, der biologische Kreislauf der Materie findet innerhalb der Grenzen der bewohnten Biosphäre statt und verkörpert Einzigartige Eigenschaften lebende Materie des Planeten. Als Teil eines großen, kleinen Kreislaufs, der auf der Ebene der Biogeozänose durchgeführt wird, besteht er darin, dass die Nährstoffe des Bodens, des Wassers und des Kohlenstoffs in der Substanz der Pflanzen angereichert werden, um den Körper und die Lebensprozesse beider aufzubauen sich selbst und Verbraucherorganismen. Die Abbauprodukte organischer Substanz durch Bodenmikroflora und Mesofauna (Bakterien, Pilze, Weichtiere, Würmer, Insekten, Protozoen etc.) werden wieder in mineralische Bestandteile zerlegt, stehen den Pflanzen wieder zur Verfügung und werden daher von ihnen wieder in den Stofffluss einbezogen. [ ...]

Der beschriebene, durch Sonnenenergie unterstützte Stoffkreislauf auf der Erde – der Stoffkreislauf zwischen Pflanzen, Mikroorganismen, Tieren und anderen Lebewesen – wird als biologischer Stoffkreislauf oder kleiner Kreislauf bezeichnet. Die Zeit des vollständigen Stoffwechsels eines Stoffes in einem kleinen Kreislauf hängt von der Masse dieses Stoffes und der Intensität der Prozesse seiner Bewegung durch den Kreislauf ab und wird auf mehrere hundert Jahre geschätzt.[ ...]

Es gibt große und kleine - (biologische) Stoffkreisläufe in der Natur, den Wasserkreislauf.[ ...]

Trotz der relativ geringen Dicke der Wasserdampfschicht in der Atmosphäre (0,03 m) spielt die Luftfeuchtigkeit die Hauptrolle in der Wasserzirkulation und ihrem biogeochemischen Kreislauf. Im Allgemeinen gibt es für den gesamten Globus eine Quelle des Wasserzuflusses - Niederschlag - und eine Quelle des Flusses - Verdunstung, was 1030 mm pro Jahr beträgt. Im Leben der Pflanzen spielt Wasser eine große Rolle bei der Durchführung der Prozesse der Photosynthese (das wichtigste Glied im biologischen Kreislauf) und der Transpiration. Die Evapotranspiration oder die durch Gehölz- oder Krautvegetation verdunstete Wassermasse, die Bodenoberfläche, spielt eine wichtige Rolle im Wasserkreislauf auf den Kontinenten. Grundwasser, das beim Transpirationsprozess durch das Gewebe von Pflanzen dringt, bringt Mineralsalze, die für die lebenswichtige Aktivität der Pflanzen selbst notwendig sind.[ ...]

Auf der Grundlage eines großen geologischen Kreislaufs entstand ein Kreislauf organischer Substanzen - ein kleiner, der auf den Prozessen der Synthese und Zerstörung organischer Verbindungen basiert. Diese beiden Prozesse sorgen für Leben auf der Erde. Die Energie des biologischen Kreislaufs wird nur zu 1% von der Erde eingefangen Solarenergie, aber sie ist es, die die enorme Arbeit leistet, lebende Materie zu erschaffen.[ ...]

Solarenergie sorgt auf der Erde für zwei Stoffkreisläufe: geologische, oder große, und kleine, biologische (biotische).[ ...]

Die Destabilisierung des Nitrifikationsprozesses stört den Eintrag von Nitraten in den biologischen Kreislauf, dessen Menge die Reaktion auf eine Veränderung des Lebensraums im Komplex der Denitrifikanten vorbestimmt. Enzymsysteme von Denitrifizierern reduzieren die Rate der vollständigen Wiederherstellung, weniger Lachgas in der Endstufe, deren Umsetzung erhebliche Energiekosten erfordert. Als Ergebnis erreichte der Gehalt an Lachgas in der oberirdischen Atmosphäre erodierter Ökosysteme 79 - 83 % (Kosinova et al., 1993). Die Entfremdung einiger organischer Stoffe aus Schwarzerden unter dem Einfluss der Erosion spiegelt sich in der Auffüllung des Stickstofffonds im Zuge der photo- und heterotrophen Stickstofffixierung wider: aerob und anaerob. Frühstadien der Erosion schnell gerade die anaerobe Stickstofffixierung wird durch die Parameter des labilen Teils der organischen Substanz unterdrückt (Khaziev und Bagautdinov, 1987). Die Aktivität der Enzyme Invertase und Katalase in stark erodierten Schwarzerden nahm im Vergleich zu nicht erodierten Schwarzerden um mehr als 50 % ab. In grauen Waldböden nimmt die Invertaseaktivität mit zunehmender Auswaschung am stärksten ab. Wenn in leicht erodierten Böden eine allmähliche Abschwächung der Aktivität mit der Tiefe auftritt, dann ist in stark erodierten Böden die Invertaseaktivität sehr gering oder nicht bereits in der unterirdischen Schicht nachweisbar. Letzteres ist mit der Entstehung von Illuvialhorizonten mit extrem geringer Enzymaktivität an der Tagesoberfläche verbunden. Entsprechend der Aktivität von Phosphatase und insbesondere Katalase wurde keine eindeutige Abhängigkeit vom Grad der Bodenerosion beobachtet (Lichko, 1998).[ ...]

Landschaftsgeochemie enthüllt die verborgene, tiefgründigste Seite der kleinen geografischen Zirkulation von Materie und Energie. Das Konzept einer kleinen geografischen Verbreitung ist noch nicht ausreichend entwickelt Physische Geographie. BEIM Gesamtansicht er lässt sich als vielsträngiger nicht ganz geschlossener Kreislauf darstellen, bestehend aus ein- und ausgestrahlter Wärme, dem biologischen Kreislauf chemischer Elemente, einem kleinen Wasserkreislauf (Niederschlag – Verdunstung, boden- und unterirdischer Ab- und Zufluss), Äolische Wanderung – Mitbringen Ein- und Ausschleusen - Mineralstoffe. [...]

Die Schwächung des Sodenprozesses der Bodenbildung ist auf die geringe Intensität des biologischen Kreislaufs und die geringe Produktivität der Vegetation zurückzuführen. Jährliche Einstreu mit einer Gesamtbiomasse von etwa Yut/ha übersteigt 0,4-0,5 t/ha nicht. Der Großteil der Einstreu besteht aus Wurzelresten. Am biologischen Kreislauf sind etwa 70 kg/ha Stickstoff und 300 kg/ha Ascheelemente beteiligt.[ ...]

Tropische Regenwälder sind ziemlich alte Klimax-Ökosysteme, in denen der Nährstoffkreislauf perfektioniert wurde - sie sind wenig verloren und treten sofort in den biologischen Kreislauf ein, der von wechselseitigen Organismen und flachen, hauptsächlich luftig, mit kräftiger Mykorrhiza, Baumwurzeln. Dem ist es zu verdanken, dass Wälder auf knappen Böden so üppig wachsen.[ ...]

Die Bildung der chemischen Zusammensetzung des Bodens erfolgt unter dem Einfluss eines großen geologischen und kleinen biologischen Stoffkreislaufs in der Natur. Am leichtesten aus dem Boden zu entfernen sind Elemente wie Chlor, Brom, Jod, Schwefel, Calcium, Magnesium, Natrium.[ ...]

Aufgrund der höchsten Aktivität biogeochemischer Prozesse und der kolossalen Volumina und Größenordnungen der Stoffkreisläufe befinden sich biologisch bedeutsame chemische Elemente in ständiger zyklischer Bewegung. Wenn wir nach einigen Schätzungen davon ausgehen, dass die Biosphäre seit mindestens 3,5 bis 4 Milliarden Jahren existiert, hat das gesamte Wasser des Weltozeans den biogeochemischen Kreislauf mindestens 300 Mal durchlaufen und der freie Sauerstoff der Atmosphäre - at mindestens 1 Million mal. Der Kohlenstoffkreislauf vollzieht sich in 8 Jahren, Stickstoff in 110 Jahren, Sauerstoff in 2500 Jahren. Die Hauptmasse des Kohlenstoffs, konzentriert in den Karbonatablagerungen des Meeresbodens (1,3 x 1016 t), anderen kristallinen Gesteinen (1 x 1016 t), Kohle und Öl (0,34 x 1016 t), nimmt an einem großen Kreislauf teil. In pflanzlichem (5 x 10 mt) und tierischem Gewebe (5 x 109 mt) enthaltener Kohlenstoff ist an einem kleinen Kreislauf (biogeochemischer Kreislauf) beteiligt.[ ...]

An Land kommt es jedoch zusätzlich zu den aus dem Ozean eingebrachten Niederschlägen entlang des Wasserkreislaufs, der an Land geschlossen ist, zu Verdunstung und Niederschlag. Wenn es die Biota der Kontinente nicht gäbe, wären diese zusätzlichen Landniederschläge viel geringer als die aus dem Ozean gebrachten Niederschläge. Nur die Bildung von Vegetationsdecke und Boden führt zu einer großen Verdunstung von der Landoberfläche. Mit der Bildung der Vegetationsdecke sammelt sich Wasser im Boden, in den Pflanzen und im kontinentalen Teil der Atmosphäre an, was zu einer Erhöhung des geschlossenen Kreislaufs an Land führt. Derzeit ist der Niederschlag an Land im Durchschnitt dreimal höher als der Flussabfluss. Folglich wird nur ein Drittel des Niederschlags aus dem Meer gebracht und mehr als zwei Drittel werden durch den geschlossenen Wasserkreislauf an Land bereitgestellt. Dadurch wird Wasser an Land biologisch angereichert, der Hauptteil des Wasserhaushalts an Land wird von Biota gebildet und kann biologisch reguliert werden.[ ...]

Es ist bequem, einige der Hauptmerkmale der Manifestation der ersten und zweiten Kräfte zu identifizieren, basierend auf der Idee der Wirkung von Materiekreisläufen auf der Erde: groß - geologisch (Geokreis) und klein - biologisch (Biokreis aus). [ ...]

Die Pflanzengemeinschaften der südlichen Taiga sind widerstandsfähiger gegen chemische Verschmutzung als die der nördlichen Taiga. Die geringe Stabilität der Cenosen der nördlichen Taiga beruht auf ihrer geringen Artenvielfalt und einfacheren Struktur, dem Vorhandensein von Arten, die empfindlich auf chemische Verschmutzung reagieren (Moose und Flechten), einer geringen Produktivität und Kapazität des biologischen Kreislaufs und einer geringeren Erholungsfähigkeit.[ . ..]

Jedes Ökosystem, unabhängig von seiner Größe, umfasst jedoch einen lebenden Teil (Biozönose) und seine physische, dh unbelebte Umgebung. Gleichzeitig sind kleine Ökosysteme Teil immer größerer, bis hin zu globales Ökosystem Erde. Ebenso besteht auch der allgemeine biologische Stoffkreislauf auf dem Planeten aus dem Zusammenspiel vieler kleinerer, privater Kreisläufe.[ ...]

Der Boden ist ein integraler Bestandteil terrestrischer Biogeozänosen. Es vollzieht die Konjugation (Wechselwirkung) großer geologischer und kleiner biologischer Stoffkreisläufe. Der Boden ist eine natürliche Formation, die in der Komplexität ihrer stofflichen Zusammensetzung einzigartig ist. Die Bodensubstanz wird durch vier repräsentiert körperliche Phasen: fest (mineralische und organische Partikel), flüssig (Bodenlösung), gasförmig (Bodenluft) und lebend (Organismen). Böden zeichnen sich durch eine komplexe räumliche Organisation und Ausdifferenzierung von Merkmalen, Eigenschaften und Prozessen aus.[ ...]

Nach der ersten Folgerung können wir nur mit einer abfallarmen Produktion rechnen. Daher sollte die erste Stufe bei der Entwicklung von Technologien ihre geringe Ressourcenintensität sein (sowohl am Input als auch am Output - Sparsamkeit und unbedeutende Emissionen), die zweite Stufe wird die Schaffung einer zyklischen Produktion sein (die Verschwendung einiger kann sein Rohstoffe für andere) und drittens - die Organisation einer angemessenen Entsorgung von unvermeidlichen Reststoffen und die Neutralisierung von nicht entfernbaren Energieabfällen. Die Vorstellung, dass die Biosphäre nach dem Non-Waste-Prinzip funktioniert, ist falsch, da sie immer wieder Stoffe ansammelt, die den biologischen Kreislauf verlassen und Sedimentgesteine ​​bilden.[ ...]

Das Wesen der Bodenbildung ist nach V. R. Williams definiert als das dialektische Zusammenspiel der Prozesse des Auf- und Abbaus organischer Materie, das im System eines kleinen biologischen Stoffkreislaufs abläuft.[ ...]

In verschiedenen Stadien der Entwicklung der Biosphäre waren die Prozesse darin unterschiedlich, obwohl sie ähnlichen Mustern folgten. Das Vorhandensein einer ausgeprägten Stoffzirkulation, nach dem Gesetz der globalen Schließung des biogeochemischen Kreislaufs, ist obligatorisches Eigentum Biosphäre in jedem Stadium ihrer Entwicklung. Wahrscheinlich ist dies ein unveränderliches Gesetz seiner Existenz. Besonderes Augenmerk sollte auf die Erhöhung des Anteils der biologischen und nicht der geochemischen Komponente am Verschluss des biogeochemischen Stoffkreislaufs gelegt werden. Wenn in den ersten Stadien der Evolution der allgemeine biosphärische Zyklus vorherrschend war – ein großer biosphärischer Austauschkreislauf (zunächst nur innerhalb der aquatischen Umwelt und dann in zwei Unterzyklen aufgeteilt – Land und Ozean), dann begann er später zu fragmentieren. Anstelle einer relativ homogenen Biota entstanden Ökosysteme, die sich immer tiefer ausdifferenzierten. verschiedene Level Hierarchie und geografische Dislokation. Gekauft Bedeutung kleine, biogeocenotische Austauschkreise. Es entstand der sogenannte „Austausch der Tausche“ – ein harmonisches System biogeochemischer Kreisläufe mit höchster Wertigkeit der biotischen Komponente.[ ...]

In den mittleren Breiten beträgt die Energieeinnahme der Sonne 48-61 Tausend GJ/ha pro Jahr. Bei der Herstellung von zusätzliche Energie mehr als 15 GJ / ha pro Jahr, treten für die Umwelt ungünstige Prozesse auf - Bodenerosion und Deflation, Versandung und Verschmutzung kleiner Flüsse, Eutrophierung von Gewässern und Störungen des biologischen Kreislaufs in Ökosystemen.[ ...]

Die ostsibirische Region ist geprägt von strengen Wintern mit wenig Schnee und hauptsächlich sommerlichen Niederschlägen, die die Bodenschicht auswaschen. Infolgedessen findet in den ostsibirischen Schwarzerden ein periodisches Spülregime statt. Der biologische Kreislauf wird durch niedrige Temperaturen unterdrückt. Infolgedessen ist der Humusgehalt in den Transbaikal-Chernozemen gering (4-9%) und die Mächtigkeit des Humushorizonts gering. Der Gehalt an Karbonaten ist sehr gering oder fehlt. Daher werden die Schwarzerden der ostsibirischen Gruppe als karbonatarme und nicht karbonathaltige Schwarzerde bezeichnet (z. B. ausgelaugte karbonatarme oder nicht karbonathaltige Schwarzerde, gewöhnliche karbonatarme Schwarzerde).[ ...]

Die meisten Nebenelemente in Konzentrationen, die in vielen natürlichen Ökosystemen üblich sind, haben wenig Einfluss auf Organismen, vielleicht weil sich Organismen an sie angepasst haben. Somit interessierten uns die Wanderungen dieser Elemente wenig, wenn die Umwelt nicht allzu oft in die Umwelt gelangte. Nebenprodukte Bergbau, verschiedene Branchen, Chemieindustrie und modern Landwirtschaft, Produkte mit hohen Konzentrationen an Schwermetallen, giftigen organischen Verbindungen und anderen potenziell gefährlichen Stoffen. Sogar mehr seltenes Element, wenn es in Form einer hochgiftigen Metallverbindung oder eines radioaktiven Isotops in die Umwelt eingebracht wird, kann es eine wichtige biologische Bedeutung erlangen, da bereits eine kleine (aus geochemischer Sicht) Menge eines solchen Stoffes eine ausgeprägte Wirkung haben kann biologische Wirkung.[ ...]

Chemischer Natur Vitamine und andere wachstumsfördernde organische Verbindungen sowie deren Bedarf bei Menschen und Haustieren sind seit langem bekannt; Die Erforschung dieser Substanzen auf Ökosystemebene hat jedoch gerade erst begonnen. Der Gehalt an organischen Nährstoffen in Wasser oder Boden ist so gering, dass sie als „Mikronährstoffe“ bezeichnet werden sollten, im Gegensatz zu „Makronährstoffen“ wie Stickstoff und „Mikronährstoffen“ wie „Spurenmetallen“ (siehe Kapitel 5). Oft der einzige Weg Um ihren Gehalt zu messen, handelt es sich um eine biologische Probe: Es werden spezielle Mikroorganismenstämme verwendet, deren Wachstumsrate proportional zur Konzentration organischer Nährstoffe ist. Wie im vorigen Abschnitt betont, kann die Rolle einer bestimmten Substanz und ihre Durchflussrate nicht immer anhand ihrer Konzentration beurteilt werden. Es wird jetzt deutlich, dass organische Nährstoffe eine wichtige Rolle im Gemeinschaftsstoffwechsel spielen und dass sie ein limitierender Faktor sein können. Dieses höchst interessante Forschungsgebiet wird zweifellos in naher Zukunft die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich ziehen. Die folgende Beschreibung des Kreislaufs von Vitamin B12 (Cobalamin) von Provasoli (1963) zeigt, wie wenig wir über den Kreislauf organischer Nährstoffe wissen.[ ...]

V. R. Williams (1863-1939) entwickelte die Lehre von den Faktoren der Landwirtschaft. Gemäß dem ersten Gesetz der Landwirtschaft kann keiner der Faktoren des Pflanzenlebens durch einen anderen ersetzt werden. Und außerdem sind natürlich alle Faktoren des Pflanzenlebens äquivalent (der zweite Hauptsatz). Heben wir es hervor wichtige Idee dass der Boden das Ergebnis des Zusammenspiels eines kleinen – biologischen und großen – geologischen Stoffkreislaufs ist.[ ...]

V. R. Williams verband seine Positionen auf dem Gebiet der genetischen Bodenkunde und der Erforschung der Bodenfruchtbarkeit eng damit Praktische Angelegenheiten Landwirtschaft und stellen sie in die Grundlage des Grünlandsystems der Landwirtschaft. Die wichtigsten und originellsten Ansichten wurden von V. R. Williams zur Rolle lebender Organismen bei der Bodenbildung, zum Wesen des Bodenbildungsprozesses und zur Natur einzelner spezifischer Prozesse, zum kleinen biologischen Stoffkreislauf, zur Bodenfruchtbarkeit, zum Boden geäußert Humus- und Bodenstruktur.[ ...]

Diese Ansätze sind im Wesentlichen als Strategie und Taktik, als Wahl für langfristiges Verhalten und als Maß für vorrangige Entscheidungen miteinander verbunden. Sie können nicht getrennt werden: Umweltverschmutzung menschliches Umfeld Umwelt schadet anderen Organismen und Wildtieren im Allgemeinen, und die Degradation natürlicher Systeme schwächt ihre Fähigkeit, die Umwelt auf natürliche Weise zu reinigen. Es sollte jedoch immer verstanden werden, dass es unmöglich ist, die Qualität der menschlichen Umwelt ohne die Beteiligung natürlicher ökologischer Mechanismen zu erhalten. Auch wenn wir schadstoffarme Technologien beherrschen, werden wir nichts erreichen, wenn wir gleichzeitig nicht aufhören, die Natur daran zu hindern, die Zusammensetzung der Umwelt zu regulieren, zu reinigen und bewohnbar zu machen. Die saubersten Technologien und die fortschrittlichsten Umweltschutzgeräte werden uns nicht retten, wenn die Entwaldung weitergeht und die Vielfalt abnimmt Spezies den Stoffkreislauf der Natur stören. Es ist zu betonen, dass aus ökologischer Sicht der Begriff „Schutz“ von vornherein verfehlt ist, da Aktivitäten so aufgebaut werden sollten, dass alle Auswirkungen und Folgen, vor denen man „schützen“ müsste, verhindert werden. später.[ ...]

Etwa 99 % aller Materie in der Biosphäre wird durch lebende Organismen umgewandelt, und die Gesamtbiomasse der lebenden Materie der Erde wird auf nur 2,4 1012 Tonnen Trockenmasse geschätzt, was 10-9 Teilen der Masse der Erde entspricht. Die jährliche Reproduktion von Biomasse beträgt etwa 170 Milliarden Tonnen Trockenmasse. Die Gesamtbiomasse pflanzlicher Organismen ist 2500-mal größer als die von Tieren, aber die Artenvielfalt der Zoosphäre ist 6-mal größer als die der Phytosphäre. Wenn wir alle lebenden Organismen in einer Schicht auslegen, würde sich auf der Erdoberfläche eine nur 5 mm dicke biologische Hülle bilden. Doch trotz der geringen Größe der Biota bestimmt sie die lokalen Bedingungen auf der Erdkrustenoberfläche. Seine Existenz ist verantwortlich für das Auftreten von freiem Sauerstoff in der Atmosphäre, die Bildung von Böden und den Kreislauf der Elemente in der Natur.[ ...]

Wir haben Pilze bereits oben beschrieben, und wir nennen seinen Fruchtkörper eigentlich einen Pilz, aber das ist nur ein Teil riesiger Organismus. Dies ist ein ausgedehntes Netzwerk mikroskopisch kleiner Fasern (Riffe), das Myzel (Myzel) genannt wird und Detritus durchdringt, hauptsächlich Holz, Laub usw. Myzel setzt beim Wachstum eine erhebliche Anzahl von Enzymen frei, die Holz in einen Zustand zersetzen bereit für den Gebrauch, und nach und nach zersetzt das Myzel Totholz vollständig. Interessant ist, wie B. Nebel (1993) schreibt, dass Pilze auf anorganischen Böden zu finden sind, da ihr Mycel in der Lage ist, selbst sehr geringe Konzentrationen organischer Substanzen aus seiner Dicke zu extrahieren. Bakterien funktionieren auf ähnliche Weise, aber auf mikroskopischer Ebene. Sehr wichtig für die Aufrechterhaltung der Stabilität des biologischen Kreislaufs ist die Fähigkeit von Pilzen und einigen Bakterien, große Mengen an Sporen (Fortpflanzungszellen) zu bilden. Diese mikroskopisch kleinen Partikel werden von Luftströmungen in der Atmosphäre über sehr beträchtliche Entfernungen getragen, wodurch sie sich überall ausbreiten und in jedem Raum lebensfähige Nachkommen hervorbringen können optimale Bedingungen lebenswichtige Tätigkeit.

Zu endogen Prozesse sind: Magmatismus, Metamorphose (Einwirkung hoher Temperaturen und Druck), Vulkanismus, Bewegung der Erdkruste (Erdbeben, Gebirgsbildung).

Zu exogen- Verwitterung, atmosphärische Aktivität und Oberflächenwasser Meere, Ozeane, Tiere, Pflanzenorganismen und insbesondere der Mensch - Technogenese.

Es entsteht das Zusammenspiel von internen und externen Prozessen großen geologischen Kreislauf der Materie.

Endogene Prozesse bilden Gebirgssysteme, Hochländer, Meeresgräben, mit exogenen - es gibt eine Zerstörung von magmatischen Gesteinen, die Bewegung von Zerstörungsprodukten in Flüsse, Meere, Ozeane und die Bildung von Sedimentgesteinen. Durch die Bewegung der Erdkruste sinken Sedimentgesteine ​​in tiefe Schichten ab, durchlaufen Metamorphoseprozesse (Einwirkung hoher Temperaturen und Drücke) und es bilden sich metamorphe Gesteine. In tieferen Schichten werden sie zu geschmolzenem ...
Zustand (Magmatisierung). Dann dringen sie infolge vulkanischer Prozesse in die oberen Schichten der Lithosphäre auf ihrer Oberfläche in Form ein Magmatische Gesteine. So entstehen bodenbildende Gesteine ​​und verschiedene Landformen.

Felsen, aus denen der Boden gebildet wird, werden bodenbildend oder Mutter genannt. Entsprechend den Entstehungsbedingungen werden sie in drei Gruppen eingeteilt: magmatisch, metamorph und sedimentär.

Eruptiv Felsen bestehen aus Verbindungen von Silizium, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na. Je nach Verhältnis dieser Verbindungen werden saure und basische Gesteine ​​unterschieden.

Säuren (Granit, Liparit, Pegmatit) haben einen hohen Gehalt an Kieselsäure (mehr als 63 %), Kalium- und Natriumoxiden (7-8 %), Calcium- und Mg-Oxiden (2-3 %). Sie sind hell und braun gefärbt. Die aus solchen Gesteinen gebildeten Böden haben eine lockere Struktur, einen hohen Säuregehalt und sind unfruchtbar.

Die wichtigsten Eruptivgesteine ​​(Basalte, Dunite, Periodite) zeichnen sich durch einen niedrigen Gehalt an SiO 2 (40-60%), einen erhöhten Gehalt an CaO und MgO (bis zu 20%), Eisenoxiden (10-20%), Na 2 O und K 2 O weniger weniger als 30 %.

Die auf den Verwitterungsprodukten der Hauptgesteine ​​entstandenen Böden haben eine alkalische und neutrale Reaktion, viel Humus und eine hohe Fruchtbarkeit.

Eruptivgesteine ​​machen 95 % der gesamten Gesteinsmasse aus, nehmen aber als bodenbildende Gesteine ​​kleine Flächen (im Gebirge) ein.

Metaphorische Felsen, entstehen durch Rekristallisation von Eruptiv- und Sedimentgesteinen. Dies sind Marmor, Gneis, Quarz. Sie nehmen als bodenbildende Gesteine ​​einen geringen Anteil ein.

Sedimentgestein. Ihre Entstehung beruht auf Verwitterungsprozessen von magmatischen und metamorphen Gesteinen, der Übertragung von Verwitterungsprodukten durch Wasser-, Gletscher- und Luftströmungen und der Ablagerung auf der Landoberfläche, auf dem Grund von Ozeanen, Meeren, Seen, in Überschwemmungsgebieten von Flüssen.

Sedimentgesteine ​​werden nach ihrer Zusammensetzung in klastische, chemogene und biogene Gesteine ​​unterteilt.

klastische Ablagerungen unterscheiden sich in der Größe von Schutt und Partikeln: Das sind Geröll, Steine, Kies, Schotter, Sand, Lehm und Ton.

Chemogene Ablagerungen entstehen durch Ausfällung von Salzen aus wässrigen Lösungen in Meeresbuchten, Seen in heißen Klimazonen oder durch chemische Reaktionen.

Dazu gehören Halogenide (Stein- und Kalisalz), Sulfate (Gips, Anhydrid), Carbonate (Kalkstein, Mergel, Dolomit), Silikate, Phosphate. Viele von ihnen sind Rohstoffe für die Herstellung von Zement, chemischen Düngemitteln und werden als landwirtschaftliche Erze verwendet.

Biogene Ablagerungen entstanden aus Ansammlungen von Pflanzen- und Tierresten. Diese sind: karbonatische (biogene Kalksteine ​​und Kreide), kieselhaltige (Dolomit) und kohlige Gesteine ​​(Kohle, Torf, Sapropel, Öl, Gas).

Hauptsächlich genetische Typen Sedimentgesteine ​​sind:

1. Eluviale Ablagerungen- Verwitterungsprodukte von Gesteinen, die auf der Schicht ihrer Entstehung verbleiben. Das Eluvium befindet sich an den Spitzen der Wassereinzugsgebiete, wo die Auswaschung schwach ausgeprägt ist.

2. deluviale Ablagerungen- Erosionsprodukte, die durch vorübergehende Regenströme abgelagert werden und Wasser schmelzen am Fuße der Pisten.

3. proluviale Ablagerungen- entstanden durch die Übertragung und Ablagerung von Verwitterungsprodukten durch temporäre Gebirgsflüsse und Überschwemmungen am Fuße der Hänge.

4. Alluviale Ablagerungen- entstehen durch die Ablagerung von Verwitterungsprodukten durch mit Oberflächenabfluss eintretendes Flusswasser.

5. Seeablagerungen– Bodensedimente von Seen. Schlicke mit einem hohen Gehalt an organischer Substanz (15-20%) werden als Sapropel bezeichnet.

6. Meeressedimente- Bodensedimente der Meere. Beim Rückzug (Transgression) der Meere bleiben sie als bodenbildende Gesteine ​​zurück.

7. Glaziale (glaziale) oder Moränenablagerungen- Verwitterungsprodukte verschiedener Gesteine, die vom Gletscher verschoben und abgelagert wurden. Dies ist ein unsortiertes grobes klastisches Material von rotbraunem oder graue Farbe mit Einschlüssen von Steinen, Geröll, Kieselsteinen.

8. Fluvioglaziale (Wasser-Gletscher-) Ablagerungen temporäre Bäche und geschlossene Stauseen, die während des Abschmelzens des Gletschers entstanden sind.

9. Tone abdecken gehören zu extraglazialen Ablagerungen und gelten als Ablagerungen von flachwassernahen glazialen Schmelzwasserfluten. Sie überlappen den Krapp von oben mit einer Schicht von 3-5 m. Sie sind gelbbraun gefärbt, gut sortiert, enthalten keine Steine ​​und Geröll. Böden auf Decklehmen sind fruchtbarer als auf Krapp.

10. Lösse und lössähnliche Lehme zeichnen sich durch eine blassgelbe Farbe, einen hohen Gehalt an Schluff und Schlufffraktionen, eine lockere Struktur, eine hohe Porosität und einen hohen Gehalt an Calciumcarbonaten aus. Auf ihnen bildeten sich fruchtbarer Grauwald, Kastanienböden, Schwarzerden und Grauböden.

11. Äolische Ablagerungen durch Windeinwirkung entstanden. Die zerstörerische Aktivität des Windes setzt sich aus Korrosion (Honen, Schleifen von Steinen) und Deflation (Blasen und Transport durch Wind) zusammen kleine Partikel Böden). Beide Prozesse zusammen bilden Winderosion.

Grundlegende Schemata, Formeln etc. zur Veranschaulichung des Inhalts: Präsentation mit Fotografien von Verwitterungsarten.

Fragen zur Selbstkontrolle:

1. Was ist Verwitterung?

2. Was ist Magmatisierung?

3. Was ist der Unterschied zwischen physikalischer und chemischer Verwitterung?

4. Was ist der geologische Kreislauf der Materie?

5. Beschreiben Sie den Aufbau der Erde?

6. Was ist Magma?

7. Aus welchen Schichten besteht der Erdkern?

8. Was sind Rassen?

9. Wie werden Rassen klassifiziert?

10. Was ist Löss?

11. Was ist eine Fraktion?

12. Welche Eigenschaften werden als organoleptisch bezeichnet?

Hauptsächlich:

1. Dobrovolsky V.V. Geographie der Böden mit Grundlagen der Bodenkunde: Lehrbuch für Gymnasien. - M.: Humanit. ed. Zentrum VLADOS, 1999.-384 p.

2. Bodenkunde / Ed. IST. Kaurichev. M. Agropromiadad ed. 4. 1989.

3. Bodenkunde / Ed. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov in 2 Teilen M. Higher School 1988.

4. Glazovskaya M.A., Gennadiev A.I. Geographie der Böden mit Grundlagen der Bodenkunde, Staatliche Universität Moskau. 1995

5. Rode A. A., Smirnov V. N. Bodenkunde. M. Höhere Schule, 1972

Zusätzlich:

1. Glasowskaja M.A. Allgemeine Bodenkunde und Bodengeographie. M. Gymnasium 1981

2. Kovda V.A. Grundzüge der Bodenlehre. M. Wissenschaft 1973

3. Liverowski A.S. Böden der UdSSR. M. dachte 1974

4. Rozanov B. G. Bodenbedeckung des Globus. M. Hrsg. W. 1977

5. Aleksandrova L. N., Naydenova O. A. Labor und praktische Übungen in Bodenkunde. L. Agropromisdat. 1985

Die Grundlage des autarken Lebens auf der Erde sind biogeochemische Kreisläufe. Alle chemischen Elemente, die in den Lebensprozessen von Organismen verwendet werden, machen ständige Bewegungen und bewegen sich von lebenden Körpern zu Verbindungen unbelebter Natur und umgekehrt. Die Möglichkeit der wiederholten Verwendung derselben Atome macht das Leben auf der Erde praktisch ewig, vorausgesetzt, dass ständig die richtige Menge an Energie zugeführt wird.

Arten von Stoffkreisläufen. Die Biosphäre der Erde ist in gewisser Weise durch die vorhandenen Stoffkreisläufe und den Energiefluss geprägt. Zirkulation von Stoffen – mehrfache Beteiligung von Stoffen an Prozessen in Atmosphäre, Hydrosphäre und Lithosphäre, einschließlich der Schichten, die Teil der Biosphäre der Erde sind. Die Zirkulation von Substanzen erfolgt mit einem kontinuierlichen Fluss (Fluss) der äußeren Energie der Sonne und der inneren Energie der Erde.

Je nach treibender Kraft kann man bei gewisser Konventionalität innerhalb der Stoffkreisläufe geologische, biologische und anthropogene Kreisläufe unterscheiden. Vor dem Erscheinen des Menschen auf der Erde wurden nur die ersten beiden durchgeführt.

Geologischer Kreislauf (große Zirkulation von Stoffen in der Natur) – Zirkulation von Stoffen treibende Kraft die exogene und endogene geologische Prozesse sind.

Endogene Prozesse(Prozesse der inneren Dynamik) treten unter dem Einfluss der inneren Energie der Erde auf. Dies ist die Energie, die durch radioaktiven Zerfall, chemische Reaktionen bei der Bildung von Mineralien, Kristallisation von Gesteinen usw. freigesetzt wird. Endogene Prozesse umfassen: tektonische Bewegungen, Erdbeben, Magmatismus, Metamorphose. Exogene Prozesse(Prozesse der äußeren Dynamik) laufen unter dem Einfluss der äußeren Energie der Sonne ab. Exogene Prozesse umfassen die Verwitterung von Gesteinen und Mineralien, die Entfernung von Zerstörungsprodukten aus einigen Bereichen der Erdkruste und deren Übertragung auf neue Gebiete, die Ablagerung und Akkumulation von Zerstörungsprodukten mit der Bildung von Sedimentgesteinen. Exogene Prozesse umfassen die geologische Aktivität der Atmosphäre, der Hydrosphäre (Flüsse, temporäre Ströme, Grundwasser, Meere und Ozeane, Seen und Sümpfe, Eis) sowie lebende Organismen und Menschen.

Die größten Landformen (Kontinente und ozeanische Vertiefungen) und große Formen (Berge und Ebenen) wurden aufgrund von gebildet endogene Prozesse, sowie mittlere und kleine Landschaftsformen ( Flusstäler, Hügel, Schluchten, Dünen usw.), die aufgrund exogener Prozesse größere Formen überlagern. Somit sind endogene und exogene Prozesse in ihrer Wirkung entgegengesetzt. Erstere führen zur Bildung großer Landschaftsformen, letztere zu deren Glättung.

Durch Verwitterung werden Eruptivgesteine ​​in Sedimentgesteine ​​umgewandelt. In den beweglichen Zonen der Erdkruste tauchen sie tief in die Erde ein. Dort unter dem Einfluss hohe Temperaturen und Druck werden sie umgeschmolzen und bilden Magma, das an die Oberfläche steigt und sich verfestigt und magmatisches Gestein bildet.

Der geologische Stoffkreislauf läuft also ohne Beteiligung lebender Organismen ab und verteilt Materie zwischen der Biosphäre und den tieferen Erdschichten um.

Biologischer (biogeochemischer) Kreislauf (kleiner Stoffkreislauf in der Biosphäre) – Stoffkreislauf, dessen treibende Kraft die Aktivität lebender Organismen ist. Im Gegensatz zum großen geologischen Kreislauf findet der kleine biogeochemische Stoffkreislauf innerhalb der Biosphäre statt. Die Hauptenergiequelle des Kreislaufs ist die Sonnenstrahlung, die Photosynthese erzeugt. In einem Ökosystem werden organische Substanzen von Autotrophen aus anorganischen Substanzen synthetisiert. Sie werden dann von Heterotrophen konsumiert. Infolge der Ausscheidung während der Lebenstätigkeit oder nach dem Tod von Organismen (sowohl autotroph als auch heterotroph) werden organische Substanzen mineralisiert, dh in anorganische Substanzen umgewandelt. Diese anorganischen Substanzen können für die Synthese organischer Substanzen durch Autotrophe wiederverwendet werden.

Bei biogeochemischen Kreisläufen sind zwei Teile zu unterscheiden:

1) Rücklagen - es ist ein Teil einer Substanz, die nicht mit lebenden Organismen assoziiert ist;

2) Wechselfonds - viel Minderheit Stoff, der direkt zwischen Organismen und ihrer unmittelbaren Umgebung ausgetauscht wird. Biogeochemische Kreisläufe können je nach Lage des Reservefonds in zwei Typen eingeteilt werden:

1) Zyklen des Gastyps mit Stoffreserven in Atmosphäre und Hydrosphäre (Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Stickstoffkreisläufe).

2) Sedimentäre Wirbel mit einem Reservefonds in der Erdkruste (Zirkulation von Phosphor, Kalzium, Eisen usw.).

Zyklen vom Typ Gas sind perfekter, da sie einen großen Austauschfonds haben, was bedeutet, dass sie zu einer schnellen Selbstregulierung fähig sind. Sedimentkreisläufe sind weniger perfekt, sie sind inerter, da der Großteil der Materie in einer für Lebewesen "unzugänglichen" Form im Reservefonds der Erdkruste enthalten ist. Solche Kreisläufe werden leicht durch verschiedene Einflüsse gestört, und ein Teil des ausgetauschten Materials verlässt den Kreislauf. Es kann nur durch geologische Prozesse oder durch Entnahme durch lebende Materie wieder in den Kreislauf zurückkehren. Allerdings ist es viel schwieriger, die für Lebewesen notwendigen Stoffe aus der Erdkruste zu gewinnen als aus der Atmosphäre.

Die Intensität des biologischen Kreislaufs wird in erster Linie durch die Temperatur bestimmt Umfeld und die Wassermenge. So läuft beispielsweise der biologische Kreislauf in feuchten Tropenwäldern intensiver ab als in der Tundra.

Mit dem Aufkommen des Menschen entstand ein anthropogener Kreislauf oder Stoffwechsel von Stoffen. Anthropogener Kreislauf (Austausch) – Zirkulation (Austausch) von Stoffen, deren treibende Kraft menschliche Aktivität ist. Es hat zwei Komponenten: biologisch, verbunden mit dem Funktionieren des Menschen als lebendem Organismus, und technisch, im Zusammenhang mit den wirtschaftlichen Aktivitäten von Menschen (technogene Kreislauf).

Die geologischen und biologischen Kreisläufe sind weitgehend geschlossen, was vom anthropogenen Kreislauf nicht gesagt werden kann. Daher sprechen sie oft nicht vom anthropogenen Kreislauf, sondern vom anthropogenen Stoffwechsel. Die Offenheit des anthropogenen Stoffkreislaufes führt zu Erschöpfung natürliche Ressourcen und Umweltverschmutzung die Hauptursachen aller Umweltprobleme der Menschheit.

Zyklen der wichtigsten Nährstoffe und Elemente. Betrachten Sie die Kreisläufe der wichtigsten Substanzen und Elemente für lebende Organismen. Der Wasserkreislauf gehört zu den großen geologischen und die Kreisläufe der biogenen Elemente (Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und andere biogene Elemente) - zu den kleinen biogeochemischen.

Der Wasserkreislauf zwischen Land und Ozean durch die Atmosphäre bezieht sich auf einen großen geologischen Kreislauf. Wasser verdunstet von der Meeresoberfläche und wird entweder an Land geleitet, wo es in Form von Niederschlag fällt, der als Oberflächen- und Untergrundabfluss wieder in den Ozean zurückfließt, oder als Niederschlag an die Meeresoberfläche fällt. Mehr als 500.000 km 3 Wasser nehmen jährlich am Wasserkreislauf auf der Erde teil. Der Wasserkreislauf als Ganzes prägt maßgeblich die natürlichen Bedingungen auf unserem Planeten. Unter Berücksichtigung der Transpiration von Wasser durch Pflanzen und seiner Aufnahme in den biogeochemischen Kreislauf zerfällt der gesamte Wasservorrat der Erde und wird in 2 Millionen Jahren wiederhergestellt.

Der Kohlenstoffkreislauf. Produzenten fangen Kohlendioxid aus der Atmosphäre auf und wandeln es in organische Substanzen um, Verbraucher nehmen Kohlenstoff in Form organischer Substanzen mit den Körpern von Produzenten und Verbrauchern niedrigerer Ordnung auf, Zersetzer mineralisieren organische Substanzen und geben Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid an die Atmosphäre zurück . In den Ozeanen wird der Kohlenstoffkreislauf dadurch erschwert, dass ein Teil des in toten Organismen enthaltenen Kohlenstoffs zu Boden sinkt und sich in Sedimentgesteinen anreichert. Dieser Teil des Kohlenstoffs wird aus dem biologischen Kreislauf ausgeschlossen und gelangt in den geologischen Stoffkreislauf.

Wälder sind das Hauptreservoir für biologisch gebundenen Kohlenstoff; sie enthalten bis zu 500 Milliarden Tonnen dieses Elements, das sind 2/3 seiner Reserve in der Atmosphäre. Eingriffe des Menschen in den Kohlenstoffkreislauf (Verbrennung von Kohle, Öl, Gas, Entfeuchtung) führen zu einer Erhöhung des CO 2 -Gehalts in der Atmosphäre und zur Entstehung des Treibhauseffekts.

Die CO 2 -Zyklusrate, dh die Zeit, die das gesamte Kohlendioxid in der Atmosphäre benötigt, um lebende Materie zu passieren, beträgt etwa 300 Jahre.

Der Sauerstoffkreislauf. Der Sauerstoffkreislauf findet hauptsächlich zwischen der Atmosphäre und lebenden Organismen statt. Grundsätzlich gelangt freier Sauerstoff (0^) durch die Photosynthese grüner Pflanzen in die Atmosphäre und wird bei der Atmung von Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen sowie bei der Mineralisierung organischer Reststoffe verbraucht. Unter dem Einfluss von UV-Strahlung wird aus Wasser und Ozon eine geringe Menge Sauerstoff gebildet. Eine große Menge Sauerstoff wird für oxidative Prozesse in der Erdkruste, bei Vulkanausbrüchen usw. verbraucht. Der Hauptanteil des Sauerstoffs wird von Landpflanzen produziert - fast 3/4, der Rest - von photosynthetischen Organismen der Ozeane. Die Zyklusgeschwindigkeit beträgt etwa 2 Tausend Jahre.

Es wurde festgestellt, dass 23% des Sauerstoffs, der bei der Photosynthese gebildet wird, jährlich für den industriellen und häuslichen Bedarf verbraucht werden, und diese Zahl nimmt ständig zu.

Der Stickstoffkreislauf. Der Vorrat an Stickstoff (N 2) in der Atmosphäre ist riesig (78 % seines Volumens). Pflanzen können jedoch keinen freien Stickstoff aufnehmen, sondern nur in gebundener Form, hauptsächlich in Form von NH 4 + oder NO 3 -. Freier Stickstoff aus der Atmosphäre wird durch stickstofffixierende Bakterien gebunden und in pflanzenverfügbare Formen umgewandelt. In Pflanzen ist Stickstoff in organischer Substanz (in Proteinen, Nukleinsäuren usw.) fixiert und wird entlang der Nahrungsketten übertragen. Nach dem Tod lebender Organismen mineralisieren Zersetzer organische Substanzen und wandeln sie in Ammoniumverbindungen, Nitrate, Nitrite sowie in freien Stickstoff um, der in die Atmosphäre zurückgeführt wird.

Nitrate und Nitrite sind gut wasserlöslich und können in Grundwasser und Pflanzen migrieren und über Nahrungsketten übertragen werden. Wenn ihre Menge zu groß ist, was häufig bei unsachgemäßem Einsatz von Stickstoffdüngern beobachtet wird, werden Wasser und Lebensmittel verschmutzt und verursachen menschliche Krankheiten.

Phosphorkreislauf. Der Großteil des Phosphors ist in Gesteinen enthalten, die in vergangenen Erdepochen entstanden sind. Durch die Verwitterung von Gesteinen wird Phosphor in den biogeochemischen Kreislauf aufgenommen. In terrestrischen Ökosystemen entziehen Pflanzen dem Boden Phosphor (hauptsächlich in Form von PO 4 3–) und bauen ihn in organische Verbindungen (Proteine, Nukleinsäuren, Phospholipide etc.) ein oder belassen ihn in anorganischer Form. Darüber hinaus wird Phosphor durch die Nahrungsketten übertragen. Nach dem Tod lebender Organismen und mit ihren Sekreten kehrt Phosphor in den Boden zurück.

Bei unsachgemäßem Einsatz von Phosphordüngern, Wasser- und Winderosion von Böden werden dem Boden große Mengen Phosphor entzogen. Dies führt einerseits zu einem übermäßigen Verbrauch von Phosphordüngern und zur Erschöpfung der Reserven an phosphorhaltigen Erzen (Phosphorite, Apatite etc.). Andererseits der Abfluss vom Boden in die Gewässer große Mengen Nährstoffe wie Phosphor, Stickstoff, Schwefel usw. bewirken die schnelle Entwicklung von Cyanobakterien und anderen Wasserpflanzen („Blühen“ des Wassers) und Eutrophierung Stauseen. Aber der größte Teil des Phosphors wird ins Meer getragen.

In aquatischen Ökosystemen wird Phosphor vom Phytoplankton aufgenommen und über die Nahrungskette bis zu Seevögeln transportiert. Ihre Exkremente fallen entweder sofort zurück ins Meer oder sammeln sich zunächst am Ufer an und werden dann trotzdem ins Meer gespült. Von sterbenden Meerestieren, insbesondere Fischen, gelangt Phosphor wieder ins Meer und in den Kreislauf, die Fischskelette gelangen aber teilweise in große Tiefen, und der darin enthaltene Phosphor gelangt wieder in Sedimentgesteine, das heißt, er wird aus der Biogeochemie abgeschaltet Kreislauf.

Schwefelkreislauf. Der Hauptreservefonds für Schwefel befindet sich in Sedimenten und Böden, aber im Gegensatz zu Phosphor gibt es einen Reservefonds in der Atmosphäre. Die Hauptrolle bei der Beteiligung von Schwefel am biogeochemischen Kreislauf kommt den Mikroorganismen zu. Einige davon sind Reduktionsmittel, andere Oxidationsmittel.

In Gesteinen kommt Schwefel in Form von Sulfiden (FeS 2 usw.), in Lösungen - in Form eines Ions (SO 4 2–), in der Gasphase in Form von Schwefelwasserstoff (H 2 S) oder vor Schwefeldioxid (SO 2). In einigen Organismen reichert sich Schwefel in seiner reinen Form an, und wenn sie sterben, bilden sich Ablagerungen von nativem Schwefel auf dem Meeresgrund.

In terrestrischen Ökosystemen gelangt Schwefel hauptsächlich in Form von Sulfaten aus dem Boden in die Pflanzen. In lebenden Organismen kommt Schwefel in Proteinen, in Form von Ionen usw. vor. Nach dem Absterben lebender Organismen wird ein Teil des Schwefels im Boden durch Mikroorganismen zu H 2 S wiederhergestellt, der andere Teil zu Sulfaten oxidiert und wieder in den Kreislauf aufgenommen. Der entstehende Schwefelwasserstoff entweicht in die Atmosphäre, oxidiert dort und gelangt mit Niederschlägen wieder in den Boden.

Die menschliche Verbrennung fossiler Brennstoffe (insbesondere Kohle) sowie Emissionen aus der chemischen Industrie führen zur Anreicherung von Schwefeldioxid (SO 2 ) in der Atmosphäre, das durch Reaktion mit Wasserdampf in Form von Säure zu Boden fällt Regen.

Biogeochemische Kreisläufe sind nicht so groß wie geologische Kreisläufe und werden weitgehend vom Menschen beeinflusst. Wirtschaftliche Aktivitäten verletzen ihre Isolation, sie werden azyklisch.

Der Kreislauf von Schwefel und Phosphor ist ein typischer biogeochemischer Sedimentkreislauf. Solche Kreisläufe werden durch verschiedene Einflüsse leicht unterbrochen, und ein Teil des ausgetauschten Materials verlässt den Kreislauf. Es kann nur durch geologische Prozesse oder durch Extraktion biophiler Bestandteile durch lebende Materie wieder in den Kreislauf zurückkehren.[ ...]

Stoffkreisläufe und Energieumwandlungen sorgen für das dynamische Gleichgewicht und die Stabilität der Biosphäre als Ganzes und ihrer einzelnen Teile. Gleichzeitig wird im allgemeinen Einzelkreislauf der Kreislauf von Feststoff und Wasser unterschieden, der durch die Einwirkung entsteht abiotischen Faktoren(großer geologischer Kreislauf), sowie ein kleiner biotischer Stoffkreislauf in fester, flüssiger u gasförmige Phasen, die unter Beteiligung lebender Organismen auftritt.[ ...]

Der Kohlenstoffkreislauf. Kohlenstoff ist wahrscheinlich eines der am häufigsten genannten chemischen Elemente, wenn es um geologische, biologische und in letzten Jahren und technische Probleme.[ ...]

Die Zirkulation von Stoffen ist die wiederholte Teilnahme von Stoffen an den Prozessen, die in der Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, einschließlich derjenigen ihrer Schichten, die Teil der Biosphäre des Planeten sind, ablaufen. Dabei werden zwei Hauptkreisläufe unterschieden: große (geologische) und kleine (biogene und biochemische).[ ...]

Die geologischen und biologischen Kreisläufe sind weitgehend geschlossen, was vom anthropogenen Kreislauf nicht gesagt werden kann. Daher sprechen sie oft nicht vom anthropogenen Kreislauf, sondern vom anthropogenen Stoffwechsel. Die Offenheit der anthropogenen Stoffkreisläufe führt zur Erschöpfung natürlicher Ressourcen und zur Verschmutzung der natürlichen Umwelt - den Hauptursachen aller Umweltprobleme der Menschheit.[ ...]

Kreisläufe der wichtigsten biogenen Stoffe und Elemente. Betrachten Sie die Kreisläufe der wichtigsten Stoffe und Elemente für lebende Organismen (Abb. 3-8). Der Wasserkreislauf gehört zu einem großen geologischen Kreislauf; und die Kreisläufe biogener Elemente (Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und andere biogene Elemente) - zu einer kleinen Biogeochemikalie.[ ...]

Die Zirkulation von Wasser zwischen Land und Ozean durch die Atmosphäre bezieht sich auf einen großen geologischen Kreislauf. Wasser verdunstet von der Meeresoberfläche und wird entweder an Land geleitet, wo es in Form von Niederschlag fällt, der als Oberflächen- und Untergrundabfluss wieder in den Ozean zurückfließt, oder als Niederschlag an die Meeresoberfläche fällt. Mehr als 500.000 km3 Wasser nehmen jedes Jahr am Wasserkreislauf der Erde teil. Der Wasserkreislauf als Ganzes prägt maßgeblich die natürlichen Bedingungen auf unserem Planeten. Unter Berücksichtigung der Transpiration von Wasser durch Pflanzen und seiner Aufnahme in den biogeochemischen Kreislauf zerfällt der gesamte Wasservorrat der Erde und wird in 2 Millionen Jahren wiederhergestellt.[ ...]

Phosphorkreislauf. Der Großteil des Phosphors ist in Gesteinen enthalten, die in vergangenen Erdepochen entstanden sind. Durch Gesteinsverwitterung wird Phosphor in den biogeochemischen Kreislauf aufgenommen.[ ...]

Zyklen vom Gastyp sind perfekter, da sie über einen großen Austauschfonds verfügen, was bedeutet, dass sie sich schnell selbst regulieren können. Sedimentkreisläufe sind weniger perfekt, sie sind inerter, da der Großteil der Materie in einer für Lebewesen "unzugänglichen" Form im Reservefonds der Erdkruste enthalten ist. Solche Kreisläufe werden leicht durch verschiedene Einflüsse gestört, und ein Teil des ausgetauschten Materials verlässt den Kreislauf. Es kann nur durch geologische Prozesse oder durch Entnahme durch lebende Materie wieder in den Kreislauf zurückkehren. Allerdings ist es viel schwieriger, die für Lebewesen notwendigen Stoffe aus der Erdkruste zu gewinnen als aus der Atmosphäre.[ ...]

Am Beispiel des Wasserkreislaufs und der atmosphärischen Zirkulation wird der geologische Kreislauf deutlich. Es wird geschätzt, dass bis zur Hälfte der Sonnenenergie für die Verdunstung von Wasser verwendet wird. Seine Verdunstung von der Erdoberfläche wird durch Niederschlag kompensiert. Gleichzeitig verdunstet mehr Wasser aus dem Ozean als mit Niederschlag zurückkehrt, und an Land passiert das Gegenteil – es fällt mehr Niederschlag als Wasser verdunstet. Sein Überschuss fließt in Flüsse und Seen und von dort wieder in den Ozean. Im Verlauf des geologischen Kreislaufs ändert sich der Aggregatzustand von Wasser immer wieder (flüssig; fest - Schnee, Eis; gasförmig - Dampf). Seine größte Zirkulation wird im Dampfzustand beobachtet. Neben Wasser werden im geologischen Kreislauf im globalen Maßstab auch andere Elemente von einem Ort zum anderen transportiert. Mineralien.[ ...]

Der Wasserkreislauf. Zu Beginn des Abschnitts wurde seine geologische Zirkulation betrachtet. Im Grunde geht es um die Prozesse der Verdunstung von Wasser von der Erdoberfläche und des Ozeans und Niederschlag auf ihnen. Innerhalb einzelner Ökosysteme laufen zusätzliche Prozesse ab, die den großen Wasserkreislauf erschweren (Interzeption, Evapotranspiration und Infiltration).[ ...]

Geologische Zyklen. Die gegenseitige Anordnung und Umrisse der Kontinente und des Meeresbodens ändern sich ständig. In den oberen Schalen der Erde findet ein kontinuierlicher allmählicher Austausch einiger Gesteine ​​durch andere statt, die sogenannte große Zirkulation der Materie. Geologische Prozesse der Bildung und Zerstörung von Bergen sind die größten Energieprozesse in der Biosphäre der Erde.[ ...]

ZIRKULATION VON STOFFEN (auf der Erde) - wiederholt wiederholte Prozesse der Umwandlung und Bewegung von Substanzen in der Natur, die mehr oder weniger zyklischer Natur sind. General K. v. besteht aus separaten Prozessen (dem Kreislauf von Wasser, Stickstoff, Kohlenstoff und anderen Substanzen und chemischen Elementen), die nicht vollständig reversibel sind, da die Substanz verteilt, entfernt, begraben, in ihrer Zusammensetzung geändert usw. wird. Es gibt biologische, biogeochemische , geologische Q.v. sowie Zyklen einzelner chemischer Elemente (Abb. 15) und Wasser. Menschliche Aktivitäten im gegenwärtigen Entwicklungsstadium erhöhen hauptsächlich die Intensität von K.v. und übt einen Einfluss aus, der in seiner Stärke dem Ausmaß natürlicher planetarer Prozesse entspricht.[ ...]

DER BIOGEOCHEMISCHE ZYKLUS ist die Bewegung und Umwandlung chemischer Elemente durch die inerte und organische Natur unter aktiver Beteiligung lebender Materie. Chemische Elemente zirkulieren in der Biosphäre auf verschiedenen Wegen des biologischen Kreislaufs: Sie werden von lebender Materie absorbiert und mit Energie aufgeladen, dann verlassen sie die lebende Materie und geben die angesammelte Energie an die äußere Umgebung ab. Solche mehr oder weniger geschlossenen Pfade wurden von V. I. Vernadsky „biogeochemische Kreisläufe“ genannt. Diese Kreisläufe können in zwei Haupttypen unterteilt werden: 1) Zirkulation gasförmige Stoffe mit einem Reservefonds in der Atmosphäre oder Hydrosphäre (Ozean) und 2) einem Sedimentkreislauf mit einem Reservefonds in der Erdkruste. Lebende Materie spielt eine aktive Rolle in allen biogeochemischen Kreisläufen. Bei dieser Gelegenheit schrieb V. I. Vernadsky (1965, S. 127): „Lebende Materie bedeckt und restrukturiert alle chemischen Prozesse der Biosphäre, ihre effektive Energie ist enorm. Lebende Materie ist die stärkste geologische Kraft, die im Laufe der Zeit wächst.“ Zu den Hauptkreisläufen gehören die Kreisläufe von Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und biogenen Kationen. Im Folgenden betrachten wir beispielhaft die Grundzüge des Kreislaufs typischer biophiler Elemente (Kohlenstoff, Sauerstoff und Phosphor), die eine wesentliche Rolle im Leben der Biosphäre spielen.[ ...]

Geologischer Kreislauf (großer Stoffkreislauf in der Natur) - der Stoffkreislauf, dessen treibende Kraft exogene und endogene geologische Prozesse sind.[ ...]

Wegen geologische Veränderungen Auf der Erde kann ein Teil der Substanz der Biosphäre von diesem Kreislauf ausgeschlossen werden. Zum Beispiel werden solche biogenen Sedimente wie Kohle, Öl in der Dicke der Erdkruste für viele Jahrtausende aufbewahrt, aber grundsätzlich ist ihre Wiederaufnahme in den biosphärischen Kreislauf nicht ausgeschlossen.[ ...]

Die Kenntnis der Stoffkreisläufe auf der Erde ist von großer praktischer Bedeutung, da sie das menschliche Leben maßgeblich beeinflussen und gleichzeitig vom Menschen beeinflusst werden. Die Folgen dieser Einwirkungen sind mit den Folgen geologischer Prozesse vergleichbar geworden. Es gibt neue Wege der Migration von Elementen, es gibt neue Chemische Komponenten, die Umsatzgeschwindigkeit von Stoffen in der Biosphäre signifikant verändern.[ ...]

Die große Zirkulation von Stoffen in der Natur (geologisch) ist auf die Wechselwirkung von Sonnenenergie mit zurückzuführen tiefe Energie Erde und verteilt Stoffe zwischen der Biosphäre und tieferen Horizonten der Erde um. Diese Zirkulation im System „Eruptivgesteine ​​– Sedimentgesteine ​​– metamorphe Gesteine ​​(umgewandelt durch Temperatur und Druck) – Eruptivgesteine“ erfolgt aufgrund der Prozesse des Magmatismus, der Metamorphose, der Lithogenese und der Krustendynamik (Abb. 6.2). Das Symbol des Stoffkreislaufs ist eine Spirale: Jeder neue Kreislauf wiederholt nicht genau den alten, sondern führt etwas Neues ein, was im Laufe der Zeit zu ganz erheblichen Veränderungen führt.[ ...]

Ein großer geologischer Kreislauf umfasst Sedimentgesteine ​​tief in der Erdkruste und schaltet die darin enthaltenen Elemente für lange Zeit aus dem biologischen Kreislaufsystem aus. Im Laufe der Erdgeschichte werden die umgewandelten Sedimentgesteine, wieder auf der Erdoberfläche, nach und nach durch die Aktivität von Lebewesen, Wasser und Luft zerstört und wieder in den biosphärischen Kreislauf einbezogen.[ ...]

Somit läuft der geologische Stoffkreislauf ohne Beteiligung lebender Organismen ab und verteilt Materie zwischen der Biosphäre und darüber hinaus um tiefe Schichten Erde.[ ...]

Der geologische Kreislauf und Kreislauf der Gesteine ​​besteht also aus: 1) Verwitterung, 2) Sedimentbildung, 3) Sedimentgesteinsbildung, 4) Metamorphose, 5) Magmatisierung. Der Austritt von Magma an die Tagesoberfläche und die Bildung von Eruptivgestein wiederholt den gesamten Zyklus von Anfang an. Der vollständige Zyklus kann in verschiedenen Stadien (3 oder 4) unterbrochen werden, wenn durch tektonische Hebungen und Abtragungen Gesteine ​​an die Oberfläche kommen und wiederholt verwittern.[ ...]

Die geologische Aktivität von Bakterien ist von großer Bedeutung. Bakterien nehmen am meisten Aktive Teilnahme im Stoffkreislauf der Natur sind alle organischen Verbindungen und ein erheblicher Teil der anorganischen diesem unterworfen bedeutsame Änderungen. Und dieser Stoffkreislauf ist die Grundlage für das Leben auf der Erde.[ ...]

In der Hydrosphäre ist die Unterbrechung des Kohlenstoffkreislaufs mit dem Einbau von CO2 in CaCO3 (Kalkstein, Kreide, Korallen) verbunden. Bei dieser Variante fällt Kohlenstoff für ganze Erdepochen aus dem Kreislauf und wird nicht in den Begriff der Biosphäre einbezogen. Der Aufstieg von organogenen Gesteinen über den Meeresspiegel führt jedoch zur Wiederaufnahme des Kohlenstoffkreislaufs aufgrund der Auslaugung von Kalksteinen und ähnlichen Gesteinen durch atmosphärische Niederschläge sowie biogen - durch die Einwirkung von Flechten, Pflanzenwurzeln.[ ...]

Die Entnahme eines Teils des Kohlenstoffs aus dem natürlichen Kreislauf des Ökosystems und „Reservierung“ in Form von fossilen Reserven an organischer Substanz im Darm der Erde ist wichtiges Merkmal den betrachteten Prozess. In fernen geologischen Epochen wurde ein erheblicher Teil der photosynthetisierten organischen Materie weder von Verbrauchern noch von Zersetzern genutzt, sondern in Form von Detritus angesammelt. Später wurden Schichten von Schutt unter Schichten verschiedener mineralischer Sedimente begraben, wo sie sich unter dem Einfluss hoher Temperaturen und Drucks über Millionen von Jahren in Öl, Kohle und Öl verwandelten Erdgas(je nach Ausgangsmaterial, Dauer und Aufenthaltsbedingungen im Boden). Ähnliche Prozesse finden derzeit statt, jedoch mit deutlich geringerer Intensität. Ihr Ergebnis ist die Bildung von Torf.[ ...]

BIOGEOCHEMISCHER ZYKLUS [von Gr. kyklos - Kreis], biogeochemischer Kreislauf - zyklische Prozesse des Austauschs und der Umwandlung eines chemischen Elements zwischen den Bestandteilen der Biosphäre (von anorganischer Form über wieder lebende Materie zu anorganischer). Sie wird überwiegend mit Sonnenenergie (iPhotosynthese) und teilweise mit der Energie chemischer Reaktionen (Chemosynthese) durchgeführt. Siehe Stoffumlauf. Biologische Stoffkreisläufe. Geologischer Stoffkreislauf.[ ...]

Alle erwähnten und viele andere geologische Prozesse bleiben „hinter den Kulissen“, grandios in ihrer Endergebnisse, sind erstens miteinander verbunden und zweitens der Hauptmechanismus, der die Entwicklung der Lithosphäre sicherstellt, die bis heute andauert, ihre Teilnahme an der ständigen Zirkulation und Umwandlung von Materie und Energie, hält den physikalischen Zustand der Lithosphäre aufrecht, den wir beobachten .[ .. .]

All diese planetarischen Prozesse auf der Erde sind eng miteinander verflochten und bilden einen gemeinsamen, globalen Stoffkreislauf, der die von der Sonne kommende Energie umverteilt. Es wird durch ein System von kleinen Zyklen durchgeführt. Tektonische Prozesse sind durch vulkanische Aktivität und die Bewegung ozeanischer Platten in der Erdkruste mit großen und kleinen Kreisläufen verbunden. Dadurch vollzieht sich auf der Erde ein großer geologischer Stoffkreislauf.[ ...]

Der Boden ist ein integraler Bestandteil terrestrischer Biogeozänosen. Es vollzieht die Konjugation (Wechselwirkung) großer geologischer und kleiner biologischer Stoffkreisläufe. Der Boden ist eine natürliche Formation, die in der Komplexität ihrer stofflichen Zusammensetzung einzigartig ist. Bodensubstanz wird durch vier physikalische Phasen repräsentiert: fest (Mineral- und organische Partikel), flüssig (Bodenlösung), gasförmig (Bodenluft) und lebend (Organismen). Böden zeichnen sich durch eine komplexe räumliche Organisation und Ausdifferenzierung von Merkmalen, Eigenschaften und Prozessen aus.[ ...]

Dank des ununterbrochenen Funktionierens des Systems „Atmosphäre-Boden-Pflanzen-Tiere-Mikroorganismen“ hat sich ein biogeochemischer Kreislauf vieler chemischer Elemente und ihrer Verbindungen entwickelt, der Land, Atmosphäre und Binnengewässer umfasst. Seine Gesamteigenschaften sind vergleichbar mit dem gesamten Flussabfluss von Land, dem gesamten Stoffzufluss aus dem oberen Mantel in die Biosphäre des Planeten. Deshalb spielt lebende Materie auf der Erde seit vielen Millionen Jahren eine Rolle. geologische Bedeutung.[ ...]

Die Biota der Biosphäre bestimmen den überwiegenden Teil der chemischen Umwandlungen auf dem Planeten. Daher das Urteil von V. I. Vernadsky über die enorme transformative geologische Rolle der lebenden Materie. Im Laufe der organischen Evolution durchliefen lebende Organismen tausendmal (für verschiedene Zyklen von 103 bis 105) sich selbst, ihre Organe, Gewebe, Zellen, Blut, die gesamte Atmosphäre, das gesamte Volumen des Weltozeans, die meisten Bodenmasse, eine riesige Masse mineralischer Substanzen. Und sie „verpassten es nicht nur, sondern modifizierten auch die gesamte irdische Umwelt nach ihren Bedürfnissen.“[ ...]

Natürlich sind alle nicht erneuerbaren Ressourcen erschöpfbar. Dazu gehört die überwiegende Mehrheit der Fossilien: Bergmaterialien, Erze, Mineralien, die in der Erdgeschichte der Erde entstanden sind, sowie Produkte der alten Biosphäre, die aus dem biotischen Kreislauf gefallen und in der Tiefe vergraben sind - fossile Brennstoffe und sedimentäre Karbonate . Einige Bodenschätze entstehen immer noch langsam während geochemischer Prozesse in den Tiefen des Ozeans oder an der Oberfläche der Erdkruste. Im Hinblick auf Mineralien sind die Verfügbarkeit und Qualität der Ressource sowie das quantitative Verhältnis zwischen unbekannten, aber geschätzten Ressourcen (77), geschätztem Potenzial (77), tatsächlich erkundeten (P) und operativen (E) Reserven von großer Bedeutung , und normalerweise N> P> P > E (Abb. 6.6).[ ...]

Das Studium des Ozeans als physisches und chemisches System viel schneller voran als seine Erforschung als biologisches System. Anfänglich spekulative Hypothesen über den Ursprung und die geologische Geschichte der Ozeane haben sich durchgesetzt theoretische Basis.[ ...]

Lebende Organismen sind insgesamt ein sehr starker Regulator der Stoffströme auf der Erdoberfläche, indem sie bestimmte Elemente selektiv im biologischen Kreislauf zurückhalten. “ Im biologischen Kreislauf ist jedes Jahr 6-20 mal mehr Stickstoff als im geologischen Kreislauf und 3-30 mal mehr Phosphor beteiligt; gleichzeitig ist Schwefel dagegen 2-4 mal stärker am geologischen Kreislauf beteiligt als am biologischen (Tab. 4).[ ...]

Ein komplexes System Rückkopplungen trugen nicht nur zu einer Zunahme der Artendifferenzierung bei, sondern auch zur Bildung bestimmter natürlicher Komplexe, die je nach Umweltbedingungen und der geologischen Geschichte eines bestimmten Teils der Biosphäre spezifische Merkmale aufweisen. Jede Kombination in der Biosphäre aus natürlich miteinander verbundenen Organismen und anorganischen Bestandteilen der Umwelt, in der Stoffkreisläufe stattfinden, wird als ökologisches System oder Ökosystem bezeichnet.[ ...]

Synthetische Detergenzien (Detergenzien, Tenside). Sie stellen eine umfangreiche Gruppe künstlicher Tenside dar, die weltweit in hergestellt werden riesige Mengen. Diese Stoffe gelangen in großen Mengen mit dem Haushalt in die geologische Umwelt Abwasser. Die meisten von ihnen gehören nicht zu den Giftstoffen, jedoch können synthetische Waschmittel verschiedene Ökosysteme zerstören, stören natürliche Prozesse geochemische Stoffkreisläufe in Böden und Grundwässern.[ ...]

Die Hauptmasse des Kohlenstoffs wird in Karbonatablagerungen des Meeresbodens (1,3 - 101 Wt), kristallinen Gesteinen (1,0 · 1016 t), Kohle und Öl (3,4 · 1015 t) angesammelt. Es ist dieser Kohlenstoff, der am langsamen geologischen Kreislauf teilnimmt. Das Leben auf der Erde und der Gashaushalt der Atmosphäre werden durch die relativ geringen Mengen an Kohlenstoff unterstützt, die in pflanzlichen (5 10 t) und tierischen (5 109 t) Geweben enthalten sind, die am kleinen (biogenen) Kreislauf teilnehmen. Derzeit schließt der Mensch jedoch intensiv den Stoffkreislauf, einschließlich des Kohlenstoffs. So wird geschätzt, dass die Gesamtbiomasse aller Haustiere bereits die Biomasse aller wilden Landtiere übersteigt. Die Flächen der Kulturpflanzen nähern sich den Flächen natürlicher Biogeozänosen, und viele Kulturökosysteme übertreffen in ihrer vom Menschen kontinuierlich gesteigerten Produktivität die natürlichen deutlich.[ ...]

Das Eindringen in Gewässer mit Abwasser, Phosphat sättigt und übersättigt manchmal ihre Ökosysteme. Unter natürlichen Bedingungen kehrt Phosphor praktisch nur mit Kot und nach dem Tod fischfressender Vögel an Land zurück. Absolute Mehrheit Phosphate bilden Bodensedimente und der Kreislauf tritt in seine langsamste Phase ein. Erst seit Jahrmillionen ablaufende geologische Prozesse können ozeanische Phosphatvorkommen wirklich anheben, wonach es möglich ist, Phosphor wieder in den beschriebenen Kreislauf einzubeziehen.[ ...]

Die Werte, die die jährliche Entfernung von Sedimenten von jedem Kontinent charakterisieren, sind in der Tabelle angegeben. 17. Es ist leicht einzusehen, dass der größte Bodenverlust charakteristisch für Asien ist – den Kontinent mit den ältesten Zivilisationen und der stärksten Ausbeutung der Erde. Obwohl die Geschwindigkeit des Prozesses variabel ist, kommt es in Zeiten minimaler geologischer Aktivität zur Akkumulation gelöster mineralischer Nährstoffe im Tiefland und in den Ozeanen auf Kosten des Hochlandes. Von besonderer Bedeutung sind dabei lokale biologische Rückführungsmechanismen, durch die der Stoffverlust nicht über die Aufnahme aus dem darunter liegenden Gestein hinausgeht (dies wurde bei der Betrachtung des Calciumkreislaufs diskutiert). Mit anderen Worten, je länger lebenswichtige Elemente in einem bestimmten Bereich verbleiben und von aufeinanderfolgenden Generationen von Organismen immer wieder verwendet werden, desto weniger neues Material wird von außen benötigt. Leider, wie wir bereits im Abschnitt über Phosphor angemerkt haben, stören Menschen dieses Gleichgewicht oft, meist unabsichtlich, aber einfach, weil sie die Komplexität der Symbiose zwischen Leben und anorganischer Materie, die sich über viele Jahrtausende entwickelt hat, nicht vollständig verstehen. Zum Beispiel wird jetzt angenommen (obwohl noch nicht bewiesen), dass Dämme, die verhindern, dass Lachse zum Laichen in Flüsse gelangen, nicht nur Lachse, sondern auch nicht wandernde Fische, Wild und sogar die Holzproduktion in einigen nördlichen Teilen der Western United reduzieren Zustände. Wenn Lachse in den Tiefen des Festlandes laichen und sterben, hinterlassen sie wertvolle Nährstoffe aus dem Meer. Die Entfernung großer Mengen Holz aus dem Wald (und die darin enthaltenen Mineralien werden nicht wieder in den Boden zurückgeführt, anders als in der Natur, wenn umgestürzte Bäume zerfallen) verarmt zweifellos auch das Hochland, normalerweise in Situationen, in denen der Nährstoffpool darüber hinaus fehlt Arm.[ ...]

Die fünfte Funktion ist die biogeochemische Aktivität der Menschheit, die eine immer größere Menge der Substanz der Erdkruste für den Bedarf von Industrie, Verkehr und Landwirtschaft abdeckt. Diese Funktion übernimmt spezieller Ort in der Geschichte der Welt und verdient sorgfältige Aufmerksamkeit und Studium. Somit befindet sich die gesamte lebende Bevölkerung unseres Planeten – lebende Materie – in einem ständigen Kreislauf biophiler chemischer Elemente. Der biologische Stoffkreislauf der Biosphäre ist mit einem großen geologischen Kreislauf verbunden (Abb. 12.20).[ ...]

Ein weiterer kohlenstofftreibender Prozess ist die Bildung von Humus durch Saprophagen und die anschließende Mineralisierung der Substanz durch Pilze und Bakterien. Dies ist ein sehr langsamer Prozess, dessen Geschwindigkeit durch die Sauerstoffmenge bestimmt wird, chemische Zusammensetzung Boden, seine Temperatur. Bei Sauerstoffmangel und hohem Säuregehalt reichert sich Kohlenstoff im Torf an. Ähnliche Prozesse in fernen geologischen Epochen bildeten Kohle- und Ölvorkommen, die den Prozess des Kohlenstoffkreislaufs stoppten.[ ...]

Betrachten Sie als Beispiel die umweltbildende Rolle des Waldökosystems. Waldprodukte und Biomasse sind Reserven an organischer Substanz und gespeicherter Energie, die bei der Photosynthese von Pflanzen entstehen. Die Intensität der Photosynthese bestimmt die Absorptionsrate von Kohlendioxid und die Freisetzung von Sauerstoff in die Atmosphäre. Während der Bildung von 1 Tonne Pflanzenprodukten werden also durchschnittlich 1,5-1,8 Tonnen CO2 absorbiert und 1,2-1,4 Tonnen O2 freigesetzt Biomasse, einschließlich toter organischer Materie, ist das Hauptreservoir für biogenen Kohlenstoff. Ein Teil dieser organischen Substanz wird dem Kreislauf weiter entzogen lange Zeit, geologische Ablagerungen bilden.[ ...]

Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) - ein großer russischer Wissenschaftler, Akademiker, Begründer der Biogeochemie und der Doktrin der Biosphäre. Er gilt zu Recht als einer der größten Universalisten der Weltwissenschaft. Wissenschaftliche Interessen von V.I. Vernadsky sind extrem breit. Er leistete einen bedeutenden Beitrag zur Mineralogie, Geochemie, Radiogeologie, Kristallographie; führte die ersten Studien zu Zusammensetzungs-, Struktur- und Migrationsmustern interagierender Elemente und Strukturen der Erdkruste, der Hydrosphäre und der Atmosphäre durch. 1923 formulierte er eine Theorie über die führende Rolle lebender Organismen in geochemischen Prozessen. 1926 wurde in dem Buch "Biosphere" von V.I. Vernadsky vorgetragen neues Konzept Biosphäre und die Rolle lebender Materie in der kosmischen und terrestrischen Zirkulation der Materie. Transformationen der Natur als Ergebnis menschlicher Aktivitäten werden von V.I. Vernadsky als kraftvoller planetarischer Prozess („Wissenschaftliches Denken als geologisches Phänomen“, 1936) und als Chance für die Biosphäre, in die Noosphäre – die Sphäre des Geistes – hineinzuwachsen.