Kaikki planeetan aineet ovat kiertoprosessissa. Aurinkoenergia aiheuttaa kaksi aineen kiertoa maan päällä: suuri (geologinen, biosfäärinen) ja pieni (biologinen).

Biosfäärin suurelle ainekierrolle on tunnusomaista kaksi tärkeää seikkaa: se tapahtuu kauttaaltaan geologinen kehitys Maa ja on moderni planeettaprosessi, joka ottaa johtavan osan biosfäärin jatkokehityksessä.

Geologinen kierto liittyy kivien muodostumiseen ja tuhoutumiseen ja sitä myöhempään hävitystuotteiden - tuhomateriaalin ja kemiallisten alkuaineiden - liikkumiseen. Näissä prosesseissa merkittävä rooli oli ja on edelleen maan ja veden pinnan lämpöominaisuuksilla: auringonvalon absorptio ja heijastus, lämmönjohtavuus ja lämpökapasiteetti. Maan pinnan epävakaa hydroterminen järjestelmä yhdessä planeetan ilmakehän kiertojärjestelmän kanssa määritteli aineiden geologisen kierron, joka maapallon kehityksen alkuvaiheessa endogeenisten prosessien ohella liittyi mantereiden, valtamerten ja nykyajan muodostumiseen. geosfäärit. Biosfäärin muodostumisen myötä organismien elintärkeän toiminnan tuotteet sisällytettiin suureen kiertokulkuun. Geologinen kiertokulku antaa eläville organismeille ravinteita ja määrää suurelta osin niiden olemassaolon edellytykset.

Tärkeimmät kemialliset alkuaineet litosfäärit: happi, pii, alumiini, rauta, magnesium, natrium, kalium ja muut - osallistuvat suureen kiertoon, joka kulkee ylemmän vaipan syvistä osista litosfäärin pintaan. Magman kiteytymisen aikana syntynyt magmakivi, joka on saapunut litosfäärin pinnalle maan syvyyksistä, hajoaa ja rapistuu biosfäärissä. Sään aiheuttavat tuotteet siirtyvät liikkuvaan tilaan, kulkeutuvat vesien ja tuulen mukana matalille paikoille, putoavat jokiin, valtamereen ja muodostavat paksuja sedimenttikivikerroksia, jotka ajan myötä vajoavat syvyyteen alueilla, joilla on kohonnut lämpötila ja paine, läpikäyvät muodonmuutoksen, ts. "sulavat uudelleen". Tämän uudelleensulatuksen aikana ilmaantuu uusi metamorfinen kivi, joka tulee maankuoren ylähorisontteihin ja palaa aineiden kiertoon. (riisi.).

Helposti liikkuvat aineet - kaasut ja luonnonvedet, jotka muodostavat planeetan ilmakehän ja hydrosfäärin - käyvät läpi intensiivisimmän ja nopeimman kierron. Litosfäärin materiaali kiertää paljon hitaammin. Yleensä minkä tahansa kemiallisen alkuaineen jokainen kierto on osa yleistä suurta aineiden kiertoa maan päällä, ja ne kaikki liittyvät läheisesti toisiinsa. Biosfäärin elävä aines tässä kierrossa tekee suuren työn jakaessaan uudelleen biosfäärissä jatkuvasti kiertäviä kemiallisia alkuaineita, jotka siirtyvät ulkoisesta ympäristöstä organismeihin ja takaisin ulkoinen ympäristö.

Pieni tai biologinen aineiden kierto- Tämä

aineiden kierto kasvien, eläinten, sienten, mikro-organismien ja maaperän välillä. Biologisen kierron ydin on kahden vastakkaisen, mutta toisiinsa liittyvän prosessin virtaus - orgaanisten aineiden luominen ja niiden tuhoaminen. Ensimmäinen taso Orgaanisten aineiden ilmaantuminen johtuu viherkasvien fotosynteesistä eli elävän aineen muodostumisesta hiilidioksidista, vedestä ja yksinkertaisista mineraaliyhdisteistä aurinkoenergian avulla. Kasvit (tuottajat) ottavat maaperästä liuoksessa rikin, fosforin, kalsiumin, kaliumin, magnesiumin, mangaanin, piin, alumiinin, sinkin, kuparin ja muiden alkuaineiden molekyylejä. Kasvissyöjäeläimet (ensimmäisen asteen kuluttajat) imevät näiden alkuaineiden yhdisteitä jo kasviperäisen ruoan muodossa. Petoeläimet (toisen luokan kuluttajat) ruokkivat kasvinsyöjäeläimiä ja kuluttavat monimutkaisemman koostumuksen ruokaa, mukaan lukien proteiineja, rasvoja, aminohappoja ja muita aineita. Mikro-organismien (hajottajien) aiheuttaman kuolleiden kasvien ja eläinjäännösten orgaanisten aineiden tuhoamisen prosessissa maaperään ja vesiympäristöön joutuvat yksinkertaiset mineraaliyhdisteet, jotka ovat saatavilla kasvien assimilaatioon, ja biologisen kierron seuraava kierros alkaa. (Kuva 33).

Noosfäärin synty ja kehitys

Maapallon orgaanisen maailman evoluutio on käynyt läpi useita vaiheita, joista ensimmäinen liittyy aineiden biologisen kierron syntymiseen biosfäärissä. Toiseen liittyi muodostuminen monisoluiset organismit. Näitä kahta vaihetta kutsutaan biogeneesiksi, kolmas vaihe liittyy ulkonäköön ihmisyhteiskunta, jonka vaikutuksesta nykyaikaisissa olosuhteissa tapahtuu biosfäärin evoluutio ja sen muuttuminen mieli-noosfäärin sfääriksi (sanasta gr.-mind,-ball). Noosfääri - biosfäärin uusi tila, kun järkevää toimintaa henkilöstä tulee tärkein tekijä, joka määrää sen kehityksen. Termin "noosfääri" esitteli E. Leroy. VI Vernadsky syvensi ja kehitti noosfäärioppia. Hän kirjoitti: "Noosfääri on uusi geologinen ilmiö planeetallamme. Siinä ihmisestä tulee suuri geologinen voima." V. I. Vernadsky nosti esiin noosfäärin luomisen välttämättömät edellytykset: 1. Ihmisyydestä on tullut yhtenäinen kokonaisuus 2. Mahdollisuus välittömään tiedonvaihtoon 3. Ihmisten todellinen tasa-arvo. 6. Sotien sulkeminen pois yhteiskunnan elämästä. Näiden edellytysten luominen tulee mahdolliseksi 1900-luvulla tapahtuneen tieteellisen ajattelun räjähdyksen seurauksena.

Aihe - 6. Luonto - ihminen: systemaattinen lähestymistapa. Luennon tarkoitus: Muodostaa kokonaisvaltainen näkemys ekologian järjestelmäpostulaateista.

Tärkeimmät kysymykset: 1. Järjestelmän käsite ja monimutkaiset biosysteemit 2. Biologisten järjestelmien ominaisuudet 3. Järjestelmäpostulaatit: universaalin viestinnän laki, ympäristölakeja B. Commoner, laki suuria lukuja, Le Chatelier'n periaate, Palautteen laki luonnossa ja elävän aineen määrän pysyvyyden laki. 4. Vuorovaikutusmallit järjestelmissä " luonto on ihminen” ja ”ihmistalous-eliöstö-ympäristö”.

Ekologinen järjestelmä on ekologian pääkohde. Ekologia on olemukseltaan systeemistä ja teoreettiselta muodoltaan lähellä yleistä systeemiteoriaa. Yleisen järjestelmäteorian mukaan järjestelmä on todellinen tai ajateltavissa oleva joukko osia, joiden kokonaisominaisuudet määräytyvät järjestelmän osien (elementtien) välisen vuorovaikutuksen perusteella. Tosielämässä järjestelmä määritellään kokoelmaksi esineitä, jotka on tuotu yhteen jonkinlaisen säännöllisen vuorovaikutuksen tai keskinäisen riippuvuuden avulla tietyn toiminnon suorittamiseksi. Aineistossa on tiettyjä hierarkioita - järjestetyt järjestysjärjestykset tila-ajallisesta alistamisesta ja järjestelmien monimutkaisuudesta. Kaikki maailmamme lajikkeet voidaan esittää kolmena peräkkäisenä hierarkiana. Tämä on päähierarkia, luonnollinen, fysikaalis-kemiallis-biologinen (P, X, B) ja kaksi sen pohjalta syntynyttä sivuhierarkiaa, sosiaalinen (S) ja tekninen (T) hierarkia. Jälkimmäisen olemassaolo palautejoukon kannalta tietyllä tavalla vaikuttaa päähierarkiaan. Eri hierarkioiden järjestelmien yhdistäminen johtaa "sekoitettuihin" järjestelmäluokkiin. Siten hierarkian fysikaalis-kemiallisen osan (F, X - "ympäristö") järjestelmien yhdistäminen hierarkian biologisen osan eläviin järjestelmiin (B - "eliöstö") johtaa sekoitettuun systeemiluokkaan, jota kutsutaan ns. ekologinen. C-hierarkioiden järjestelmien liitto

("ihminen") ja T ("teknologia") johtavat taloudellisen tai tekninen ja taloudellinen, järjestelmät.

Riisi. . Hierarkiat materiaalijärjestelmät:

F, X - fysikaalinen ja kemiallinen, B - biologinen, C - sosiaalinen, T - tekninen

Pitäisi olla selvää, että kaaviossa heijastuva ihmisyhteiskunnan vaikutus luontoon teknologian ja teknologioiden välittämänä (teknogeneesi) viittaa koko luonnonjärjestelmien hierarkiaan: alempi haara - abioottiseen ympäristöön, ylempi - biosfäärin eliöstö. Seuraavassa tarkastellaan tämän vuorovaikutuksen ympäristöllisten ja teknisten ja taloudellisten näkökohtien satunnaisuutta.

Kaikilla järjestelmillä on joitain yhteisiä ominaisuuksia:

1. Jokaisella järjestelmällä on oma rakenne, määräytyy aika-avaruusyhteyksien tai järjestelmän elementtien välisten vuorovaikutusten muodossa. Pelkkä rakenteellinen järjestys ei määritä järjestelmän organisointia. Järjestelmää voidaan kutsua järjestetty jos sen olemassaolo on joko välttämätöntä jonkin toimivan (tietyn työn suorittavan) rakenteen ylläpitämiseksi tai päinvastoin, riippuu tällaisen rakenteen toiminnasta.

2. Mukaan välttämättömän monimuotoisuuden periaate järjestelmä ei voi koostua identtisistä elementeistä vailla yksilöllisyyttä. Monimuotoisuuden alaraja on vähintään kaksi elementtiä (protoni ja elektroni, proteiini ja nukleiinihappo, "hän" ja "she"), yläraja on ääretön. Monimuotoisuus on järjestelmän tärkein ominaisuus. Se eroaa elementtien lajikkeiden lukumäärästä ja voidaan mitata 3. Järjestelmän ominaisuuksia ei voida käsittää vain sen osien ominaisuuksien perusteella. Ratkaisevaa on elementtien välinen vuorovaikutus. Koneen toimintaa ei ole mahdollista arvioida koneen yksittäisistä osista ennen kokoamista. Tutkimalla erikseen joitakin sienten ja levien muotoja, on mahdotonta ennustaa niiden symbioosin olemassaoloa jäkälän muodossa. Kahden tai useamman eri tekijän yhteisvaikutus organismiin on lähes aina erilainen kuin niiden erillisten vaikutusten summa. Järjestelmän ominaisuuksien pelkistämättömyyden aste yksittäisten elementtien ominaisuuksien summaan, joista se koostuu, määrittää ilmaantuminen järjestelmät.

4. Järjestelmän allokaatio jakaa sen maailman kahteen osaan - itse järjestelmään ja sen ympäristöön. Riippuen aineen, energian ja tiedon vaihdon olemassaolosta (puuttumisesta) ympäristön kanssa, seuraavat ovat pohjimmiltaan mahdollisia: eristetty järjestelmät (ei vaihto mahdollista); suljettu järjestelmät (mahdoton aineenvaihto); avata järjestelmät (aineen ja energian vaihto on mahdollista). Energian vaihto määrää tiedonvaihdon. Luonnossa on vain avoimia dynaaminen järjestelmät, välillä sisäisiä elementtejä jotka ja ympäristön elementit suorittavat aineen, energian ja tiedon siirtoa. Minkä tahansa elävä järjestelmä- viruksesta biosfääriin - on avoin dynaaminen järjestelmä.

5. Ylivoima sisäisiä vuorovaikutuksia järjestelmässä ulkoisten yli ja järjestelmän labilisuus suhteessa ulkoiseen
teot määrittelevät sen itsesäilytyskyky organisoinnin, kestävyyden ja vakauden ominaisuuksien ansiosta. Ulkoinen vaikutus järjestelmään, joka ylittää sen sisäisten vuorovaikutusten vahvuuden ja joustavuuden, johtaa peruuttamattomiin muutoksiin.
ja järjestelmän kuolema. Dynaamisen järjestelmän vakautta ylläpitää sen jatkuva ulkoinen syklinen työ. Tämä edellyttää energian virtausta ja muuntamista tähän. aihe. Todennäköisyys saavuttaa järjestelmän päätavoite - itsesäilytys (mukaan lukien itsensä lisääntyminen) määritellään sen potentiaalinen tehokkuus.

6. Järjestelmän toimintaa ajassa kutsutaan nimellä käyttäytymistä. Ulkoisen tekijän aiheuttamaa käyttäytymisen muutosta merkitään reaktio järjestelmä ja muutos järjestelmän reaktiossa, joka liittyy rakenteen muutokseen ja jolla pyritään vakauttamaan käyttäytymistä, koska sen teline, tai sopeutumista. Järjestelmän rakenteessa ja yhteyksissä tapahtuvien adaptiivisten muutosten konsolidoitumista ajassa, jossa sen potentiaalinen tehokkuus kasvaa, katsotaan kehitys, tai evoluutio, järjestelmät. Kaikkien aineellisten järjestelmien syntyminen ja olemassaolo luonnossa johtuu evoluutiosta. Dynaamiset järjestelmät kehittyvät suuntaan todennäköisemmästä vähemmän todennäköisempään organisaatioon, ts. kehitys etenee organisaation monimutkaisuuden polkua ja alijärjestelmien muodostuminen järjestelmän rakenteessa. Luonnossa kaikki järjestelmän käyttäytymisen muodot - alkaen alkeellinen reaktio ennen globaalia evoluutiota - olennaisesti epälineaarinen. Monimutkaisten järjestelmien kehityksen tärkeä piirre on
epätasaisuus, yksitoikkoisuuden puute. Pienten muutosten asteittaisen kertymisen jaksot keskeytyvät joskus terävillä laadullisilla hyppyillä, jotka muuttavat merkittävästi järjestelmän ominaisuuksia. Ne liittyvät yleensä ns bifurkaatiopisteet- Bifurkaatio, entisen evoluution polun halkeaminen. Paljon riippuu siitä, valitaanko polun yksi tai toinen jatke haaroittumispisteessä uuden hiukkasten, aineiden, organismien, yhteiskuntien maailman syntymiseen ja vaurauteen tai päinvastoin järjestelmän kuolemaan asti. Jopa varten päätöksentekojärjestelmät valinnan tulos on usein arvaamaton, ja itse valinta bifurkaatiopisteessä voi johtua satunnaisesta impulssista. Minkä tahansa todellinen järjestelmä voidaan esittää jonkin aineellisen samankaltaisuuden tai symbolisen kuvan muodossa, ts. vastaavasti analoginen tai merkki järjestelmän malli. Mallinnukseen liittyy väistämättä jonkin verran järjestelmän suhteiden yksinkertaistamista ja formalisointia. Tämä formalisointi voi olla
toteutetaan loogisten (syy-) ja/tai matemaattisten (toiminnallisten) suhteiden muodossa.Järjestelmien monimutkaisuuden kasvaessa ne saavat uusia esiin nousevia ominaisuuksia. Samalla yksinkertaisempien järjestelmien ominaisuudet säilyvät. Siksi järjestelmän ominaisuuksien yleinen monimuotoisuus kasvaa sitä monimutkaisemmiksi (kuva 2.2).

Riisi. 2.2. Järjestelmähierarkioiden ominaisuuksien muutosmallit niiden tason noustessa (Fleishman, 1982:n mukaan):

1 - monimuotoisuus, 2 - vakaus, 3 - ilmaantuminen, 4 - monimutkaisuus, 5 - ei-identiteetti, 6 - esiintyvyys

Aktiivisuuden lisääntymisen järjestyksessä suhteessa ulkoisiin vaikutuksiin järjestelmän ominaisuudet voidaan järjestää seuraavaan järjestykseen: 1 - vakaus, 2 - ympäristötietoisuudesta johtuva luotettavuus (melunsieto), 3 - hallittavuus, 4 - itseohjautuvuus. organisaatio. Tässä sarjassa jokainen seuraava laatu on järkevä edellisen läsnä ollessa.

Steam-vaikeus järjestelmän rakenne määräytyy numeron mukaan P sen elementit ja numero t

yhteyksiä niiden välillä. Jos missä tahansa järjestelmässä tutkitaan yksityisten diskreettien tilojen määrää, niin järjestelmän monimutkaisuus Kanssa määräytyy sidosten lukumäärän logaritmilla:

C = logm.(2.1)

Järjestelmät luokitellaan ehdollisesti monimutkaisuuden mukaan seuraavasti: 1) järjestelmät, joissa on enintään tuhat tilaa (O <С < 3), относятся к yksinkertainen; 2) järjestelmät, joissa on jopa miljoona tilaa (3< С < 6), являют собой monimutkaiset järjestelmät; 3) järjestelmät, joissa on yli miljoona tilaa (C > 6), tunnistetaan hyvin monimutkainen.

Kaikki todelliset luonnolliset biosysteemit ovat hyvin monimutkaisia. Jopa yksittäisen viruksen rakenteessa biologisesti merkittävien molekyylitilojen määrä ylittää jälkimmäisen arvon.

Biologinen (pieni) kiertokulku - aineiden kierto kasvien, villieläinten, mikro-organismien ja maaperän välillä. Sen perustana on fotosynteesi, eli vihreiden kasvien ja erityisten mikro-organismien muuttaminen Auringon säteilyenergiasta orgaanisten aineiden kemiallisten sidosten energiaksi. Fotosynteesi aiheutti hapen ilmaantumisen maapallolle vihreiden organismien, otsonikerroksen ja olosuhteiden avulla. biologinen evoluutio.[ ...]

Aineiden pieni biologinen kierto on erityisen tärkeää maaperän muodostuksessa, koska se on biologisten ja geologisten kiertokulkujen vuorovaikutus maanmuodostusprosessin taustalla.[ ...]

Ihmiset vaikuttavat tällä hetkellä voimakkaasti typen kiertokulkuun. Toisaalta typpilannoitteiden massatuotanto ja niiden käyttö johtavat liialliseen nitraattien kertymiseen. Pelloille lannoitteina toimitettu typpi häviää sadon vieraantumisen, huuhtoutumisen ja denitrifikaation vuoksi. Toisaalta, kun ammoniakin muuttumisnopeus nitraateiksi laskee, ammoniumlannoitteita kertyy maaperään. Mikro-organismien aktiivisuutta on mahdollista tukahduttaa maaperän teollisuusjätteiden saastuttamisen seurauksena. Kaikki nämä prosessit ovat kuitenkin luonteeltaan melko paikallisia. Paljon tärkeämpää on typen oksidien vapautuminen ilmakehään, kun polttoainetta poltetaan lämpövoimalaitoksissa ja liikenteessä. Teollisuuden päästöissä "kiinnittyvä" typpi on myrkyllistä, toisin kuin biologisesti sitoutunut typpi.Typpioksideja esiintyy luonnollisissa prosesseissa ilmakehässä pieniä määriä mm. välituotteet, mutta kaupungeissa ja teollisuusalueilla niiden pitoisuudet muuttuvat vaarallisiksi. Ne ärsyttävät hengityselimiä, ja ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta typen oksidien ja hiilivetyjen välillä tapahtuu reaktioita, joissa muodostuu erittäin myrkyllisiä ja syöpää aiheuttavia yhdisteitä.[ ...]

Kierteet aineen liikkumismuotona ovat myös luontaisia ​​bioströmille, mutta täällä ne saavat omat ominaisuutensa. Vaakakiertoa edustaa kolmikko: syntymä - lisääntyminen - kuolema (hajoaminen); pystysuora - fotosynteesiprosessi. Molemmat löytävät A. I. Perelmanin (1975) sanamuodossa yhtenäisyyden pienessä biologisessa kierrossa: "... maiseman kemialliset elementit tekevät kiertokulkuja, joiden aikana ne toistuvasti tulevat eläviin organismeihin ("organisoituvat") ja poistuvat niistä ("mineralisoitu""2.[ ...]

Biologinen (bioottinen) kiertokulku on ilmiö jatkuvasta, syklisestä, säännöllisestä, mutta ajallisesti ja tilassa epätasaisesta aineen, energian1 ja tiedon uudelleenjakautumisesta eri hierarkkisten organisaatiotasojen ekologisissa järjestelmissä - biogeosenoosista biosfääriin. Aineiden kiertoa koko biosfäärin mittakaavassa kutsutaan suureksi ympyräksi (kuva 6.2) ja tietyn biogeokenoosin sisällä pieneksi bioottisen vaihdon ympyräksi.[ ...]

Kaikille biologisille syklille on ominaista toistuva atomien sisällyttäminen kemiallisia alkuaineita elävien organismien elimistöön ja niiden vapautuminen ympäristöön, josta kasvit vangitsevat ne uudelleen ja osallistuvat kiertokulkuun. Pienelle biologiselle kierrolle on ominaista kapasiteetti - kemiallisten alkuaineiden määrä, jotka ovat samanaikaisesti elävän aineen koostumuksessa tietyssä ekosysteemissä, ja nopeus - muodostuneen ja hajoavan elävän aineen määrä aikayksikköä kohti.[ ...]

Aineiden pieni biologinen kierto perustuu orgaanisten yhdisteiden synteesi- ja tuhoutumisprosesseihin elävän aineen osallistuessa. Toisin kuin suurelle, pienelle syklille on ominaista merkityksetön määrä energiaa.[ ...]

Päinvastoin, aineen biologinen kierto tapahtuu asutun biosfäärin rajojen sisällä ja ilmentää ainutlaatuisia ominaisuuksia planeetan elävä aine. Osana suurta, pientä kiertokulkua tapahtuu biogeocenoosin tasolla, se koostuu siitä, että maaperän ravinteet, vesi, hiili kerääntyvät kasvien aineisiin, kuluvat molempien kehon ja elämänprosessien rakentamiseen. itse ja kuluttajaorganismit. Maaperän mikroflooran ja mesofaunan (bakteerit, sienet, nilviäiset, madot, hyönteiset, alkueläimet jne.) aiheuttamat orgaanisen aineen hajoamistuotteet hajoavat jälleen mineraalikomponenteiksi, jotka ovat jälleen kasvien saatavilla ja ovat siten taas mukana aineen virtauksessa. [...]

Kuvattua aineiden kiertoa maapallolla aurinkoenergian tukemana - aineiden kiertokulkua kasvien, mikro-organismien, eläinten ja muiden elävien organismien välillä - kutsutaan aineiden biologiseksi kierroksi tai pieneksi kierroksi. Aineen täydellisen aineenvaihdunnan aika pienessä syklissä riippuu tämän aineen massasta ja sen syklin läpi kulkevien prosessien intensiteetistä, ja sen arvioidaan olevan useita satoja vuosia.[ ...]

Luonnossa on suuria ja pieniä - (biologisia) aineen kiertokulkuja, veden kiertokulkua.[ ...]

Huolimatta ilmakehän vesihöyrykerroksen suhteellisen pienestä paksuudesta (0,03 m), veden kierrossa ja sen biogeokemiallisessa kierrossa päärooli on ilmakehän kosteus. Yleisesti ottaen koko maapallolla on yksi veden sisäänvirtauslähde - sade - ja yksi virtauslähde - haihdutus, joka on 1030 mm vuodessa. Kasvien elämässä veden valtava rooli kuuluu fotosynteesin (tärkein linkki biologisessa kierrossa) ja transpiraation prosessien toteuttamiseen. Evapotranspiraatiolla eli puumaisen tai ruohomaisen kasvillisuuden, maan pinnan, haihduttaman vesimassalla on tärkeä rooli mantereiden vedenkierrossa. Pohjavesi, joka tunkeutuu kasvien kudosten läpi haihtuessaan, tuo mukanaan mineraalisuoloja, jotka ovat välttämättömiä kasvien itsensä elintärkeälle toiminnalle.[ ...]

Suuren geologisen kierron perusteella syntyi orgaanisten aineiden kierto - pieni, joka perustuu orgaanisten yhdisteiden synteesi- ja tuhoutumisprosesseihin. Nämä kaksi prosessia tarjoavat elämää maan päällä. Biologisen kierron energia on vain 1 % vangitusta maapallosta aurinkoenergia, mutta juuri hän tekee valtavan työn elävän aineen luomiseksi.[ ...]

Aurinkoenergia tarjoaa kaksi aineen kiertoa maan päällä: geologinen eli suuri ja pieni, biologinen (bioottinen).[ ...]

Nitrifikaatioprosessin destabiloituminen häiritsee nitraattien pääsyä biologiseen kiertoon, jonka määrä määrää ennalta reaktion elinympäristön muutokseen denitrifiointiainekompleksissa. Denitrifiointiaineiden entsyymijärjestelmät vähentävät täydellisen talteenoton nopeutta, vähentäen typpioksiduulia loppuvaiheessa, jonka toteuttaminen vaatii merkittäviä energiakustannuksia. Tämän seurauksena typpioksiduulipitoisuus erodoituneiden ekosysteemien maanpäällisessä ilmakehässä nousi 79 - 83 %:iin (Kosinova et al., 1993). Erosion vaikutuksesta joidenkin orgaanisten aineiden vieraantuminen tsernozemeista näkyy typpirahaston täydentymisenä foto- ja heterotrofisen typen kiinnittymisen aikana: aerobisesti ja anaerobisesti. Eroosion alkuvaiheet nopeasti juuri anaerobinen typen kiinnittyminen vaimenee orgaanisen aineen labiilin osan parametrien vuoksi (Khaziev ja Bagautdinov, 1987). Invertaasin ja katalaasientsyymien aktiivisuus voimakkaasti kuluneissa tshernozemeissa laski yli 50 % verrattuna erodoitumattomiin tšernotseemiin. Harmaalla metsämaalla niiden huuhtoutumisen lisääntyessä invertaasiaktiivisuus vähenee voimakkaimmin. Jos lievästi erodoituneessa maaperässä aktiivisuus vaimenee asteittain syvyyden myötä, niin voimakkaasti eroosoituneessa maaperässä invertaasiaktiivisuus on hyvin alhaista tai sitä ei havaita jo maanalaisessa kerroksessa. Jälkimmäinen liittyy illuviaalisten horisonttien syntymiseen, joilla on erittäin alhainen entsyymiaktiivisuus päivän pinnalla. Fosfataasin ja erityisesti katalaasin aktiivisuuden mukaan selvää riippuvuutta maaperän eroosion asteesta ei havaittu (Lichko, 1998).[ ...]

Maisemageokemia paljastaa aineen ja energian pienen maantieteellisen kierron piilotetun, syvimmän puolen. Pienen maantieteellisen levikin käsitettä ei ole vielä kehitetty riittävästi fyysinen maantiede. AT yleisnäkymä se voidaan kuvata monisäikeisenä ei täysin sulkeutuneena ympyrävirtauksena, joka koostuu tulevasta ja säteilevästä lämmöstä, kemiallisten alkuaineiden biologisesta kierrosta, pienestä veden kierrosta (saostus - haihtuminen, maa- ja maanalainen valuma ja sisäänvirtaus), eolinen vaeltaminen - tuominen sisään ja poistaminen - mineraaliaine. [...]

Maanmuodostuksen turveprosessin heikkeneminen johtuu biologisen kierron alhaisesta intensiteetistä ja kasvillisuuden alhaisesta tuottavuudesta. Vuotuinen kuivike, jonka kokonaisbiomassa on noin Yut/ha, ei ylitä 0,4-0,5 t/ha. Suurin osa pentueesta on juurijäännöksiä. Biologisessa kierrossa on mukana noin 70 kg/ha typpeä ja 300 kg/ha tuhkaelementtejä.[ ...]

Trooppiset sademetsät ovat melko ikivanhoja huipentumaekosysteemejä, joissa ravinteiden kierto on saatettu täydellisyyteen - ne häviävät vain vähän ja siirtyvät välittömästi biologiseen kiertokulkuun, jonka suorittavat molemminpuoliset organismit ja matalat, suurimmaksi osaksi ilmava, voimakas mykorritsa, puiden juuret. Tämän ansiosta metsät kasvavat niin rehevästi niukalla maaperällä.[ ...]

Maaperän kemiallisen koostumuksen muodostuminen tapahtuu luonnon laajan geologisen ja pienen biologisen aineiden kierron vaikutuksesta. Helposti maaperästä poistuvat alkuaineet, kuten kloori, bromi, jodi, rikki, kalsium, magnesium, natrium.[ ...]

Biogeokemiallisten prosessien suurimman aktiivisuuden ja aineiden kiertokulun valtavan volyymin ja mittakaavan vuoksi biologisesti merkittävät kemialliset alkuaineet ovat jatkuvassa syklisessä liikkeessä. Joidenkin arvioiden mukaan, jos oletetaan, että biosfääri on ollut olemassa vähintään 3,5-4 miljardia vuotta, niin kaikki Maailman valtameren vesi on läpäissyt biogeokemiallisen kierron vähintään 300 kertaa ja ilmakehän vapaa happi - klo. vähintään 1 miljoona kertaa. Hiilen kierto tapahtuu 8 vuodessa, typen 110 vuodessa, hapen kiertokulkua 2500 vuodessa. Valtameren pohjan karbonaattiesiintymiin (1,3 x 1016 t), muihin kiteisiin kiviin (1 x 1016 t), hiileen ja öljyyn (0,34 x 1016 t) keskittynyt hiilen päämassa osallistuu laajaan kiertokulkuun. Kasvien (5 x 10 mt) ja eläinkudosten (5 x 109 mt) sisältämä hiili osallistuu pieneen kiertokulkuun (biogeokemiallinen kierto).[ ...]

Maalla kuitenkin tapahtuu merestä tuotujen sateiden lisäksi haihtumista ja sadetta pitkin veden kiertokulkua, joka on suljettu maalla. Jos maanosien eliöstöä ei olisi olemassa, nämä lisäsateet maalla olisivat paljon pienemmät kuin valtameristä tuotu sade. Ainoastaan ​​kasvillisuuden ja maaperän muodostuminen johtaa suureen määrään haihtumista maan pinnalta. Kasvillisuuden muodostuessa vettä kerääntyy maaperään, kasveihin ja ilmakehän mannerosaan, mikä johtaa suljetun kierron lisääntymiseen maalla. Tällä hetkellä maalla sataa keskimäärin kolme kertaa enemmän kuin jokien valuma. Näin ollen vain kolmasosa sateesta tuodaan valtamerestä ja yli kaksi kolmasosaa saadaan maalla suljetusta vedenkierrosta. Siten maalla oleva vesi muuttuu biologisesti kertyväksi, suurimman osan maaperän vesistöstä muodostuu eliöstöstä ja sitä voidaan säädellä biologisesti.[ ...]

On kätevää tunnistaa joitain ensimmäisen ja toisen voiman ilmentymisen pääpiirteitä, jotka perustuvat ajatukseen ainekiertojen vaikutuksesta maapallolla: suuri - geologinen (geoympyrä) ja pieni - biologinen (bioympyrä). [...]

Eteläisen taigan kasviyhteisöt kestävät paremmin kemiallista saastumista kuin pohjoisen taigan kasviyhteisöt. Pohjoisen taiga-kenoosien alhainen stabiilisuus johtuu niiden vähäisestä lajien monimuotoisuudesta ja yksinkertaisemmasta rakenteesta, kemiallisille saasteille herkkien lajien (sammaleet ja jäkälät) esiintymisestä, alhaisesta biologisen kierron tuottavuudesta ja kapasiteetista sekä huonommasta toipumiskyvystä.[ . ..]

Kuitenkin mikä tahansa ekosysteemi koosta riippumatta sisältää elävän osan (biokenoosi) ja sen fyysisen eli elottoman ympäristön. Samaan aikaan pienet ekosysteemit ovat osa yhä suurempia, jopa globaali ekosysteemi Maapallo. Samoin planeetan yleinen biologinen aineen kiertokulku koostuu myös monien pienempien, yksityisten syklien vuorovaikutuksesta.[ ...]

Maaperä on olennainen osa maanpäällisiä biogeosenoosia. Se suorittaa suurten geologisten ja pienten biologisten aineiden kiertokulkujen konjugoinnin (vuorovaikutuksen). Maaperä on luonnonmuodostelma, joka on ainutlaatuinen materiaalikoostumuksensa monimutkaisuuden vuoksi. Maaperää edustaa neljä fyysiset vaiheet: kiinteä (mineraali- ja orgaaniset hiukkaset), nestemäinen (maaliuos), kaasumainen (maailma) ja elävä (eliöt). Maaperälle on ominaista monimutkainen tilajärjestely ja ominaisuuksien, ominaisuuksien ja prosessien erilaistuminen.[ ...]

Ensimmäisen seurauksen mukaan voimme luottaa vain vähäjäteiseen tuotantoon. Siksi teknologioiden kehittämisen ensimmäisen vaiheen tulisi olla niiden alhainen resurssiintensiteetti (sekä panoksessa että lähdössä - taloudellisuus ja merkityksettömät päästöt), toinen vaihe on syklisen tuotannon luominen (joidenkin hukka voi olla raaka-aineet muille) ja kolmas - väistämättömien jäännösten kohtuullisen hävittämisen järjestäminen ja poistamattoman energiajätteen neutralointi. Ajatus siitä, että biosfääri toimii ei-jätteen periaatteella, on virheellinen, koska se kerää aina biologisesta kierrosta poistuvia aineita, jotka muodostavat sedimenttikiviä.[ ...]

V. R. Williamsin mukaan maaperän muodostumisen olemus määritellään orgaanisen aineen synteesi- ja hajoamisprosessien dialektiseksi vuorovaikutukseksi, joka tapahtuu pienen biologisen aineiden kierron järjestelmässä.[ ...]

Biosfäärin eri kehitysvaiheissa prosessit eivät olleet samoja huolimatta siitä, että ne seurasivat samanlaisia ​​​​malleja. Voimakkaan aineiden kierron esiintyminen biogeokemiallisen kierron globaalin sulkemisen lain mukaan on pakollinen omaisuus biosfäärin missä tahansa kehitysvaiheessa. Todennäköisesti tämä on sen olemassaolon muuttumaton laki. Erityistä huomiota tulee kiinnittää biologisen, ei geokemiallisen, osuuden kasvuun aineiden biogeokemiallisen kierron sulkemisessa. Jos evoluution ensimmäisissä vaiheissa vallitsi yleinen biosfäärin kiertokulku - suuri biosfäärin vaihtoympyrä (alkuun vain vesiympäristössä ja sitten jaettu kahteen osasykliin - maa ja valtameri), sitten myöhemmin se alkoi pirstoutua. Suhteellisen homogeenisen eliöstön sijasta ilmaantui ekosysteemejä, jotka erilaistuivat yhä syvemmälle. eri tasoilla hierarkia ja maantieteellinen sijoittuminen. Ostettu merkitys pienet, biogeosenoottiset, vaihtopiirit. Syntyi niin kutsuttu "vaihtojen vaihto" - harmoninen biogeokemiallisten syklien järjestelmä, jossa on suurin bioottisen komponentin arvo.[ ...]

Keskileveysasteilla Auringon energiatulo on 48-61 tuhatta GJ/ha vuodessa. Valmistettaessa lisäenergiaa yli 15 GJ/ha vuodessa, tapahtuu ympäristölle epäsuotuisia prosesseja - maaperän eroosio ja deflaatio, pienten jokien liettyminen ja saastuminen, vesistöjen rehevöityminen, ekosysteemien biologisen kierron rikkomukset.[ ...]

Itä-Siperian alueelle on ominaista ankarat talvet, joissa on vähän lunta ja pääasiassa kesäsateita, jotka pesevät maakerrosta. Tämän seurauksena Itä-Siperian tsernozemeissä tapahtuu säännöllistä huuhtelujärjestelmää. Alhaiset lämpötilat tukahduttavat biologisen kierron. Tämän seurauksena humuspitoisuus Trans-Baikalin chernozemeissa on alhainen (4-9%) ja humushorisontin paksuus on pieni. Karbonaattipitoisuus on hyvin alhainen tai ei ollenkaan. Tästä syystä Itä-Siperian ryhmän tshernozemeja kutsutaan vähäkarbonaattisiksi ja karbonaattittomaksi (esimerkiksi huuhtoutuneiksi vähäkarbonaattisiksi tai karbonaattittomaksi tshernozemeiksi, tavallisiksi vähäkarbonaattisiksi tshernozemeiksi).[ ...]

Useimmat pienet alkuaineet monissa luonnollisissa ekosysteemeissä yleisinä pitoisuuksina vaikuttavat vain vähän organismeihin, ehkä siksi, että organismit ovat sopeutuneet niihin. Näin ollen näiden alkuaineiden vaeltaminen ei kiinnostanut meitä juurikaan, jos ympäristö ei päässyt ympäristöön liian usein. sivutuotteita kaivosteollisuus, eri teollisuudenalat, kemianteollisuus ja moderni Maatalous, tuotteet, jotka sisältävät suuria pitoisuuksia raskasmetalleja, myrkyllisiä orgaanisia yhdisteitä ja muita mahdollisesti vaarallisia aineita. Vielä enemmän harvinainen elementti, jos se joutuu ympäristöön erittäin myrkyllisen metalliyhdisteen tai radioaktiivisen isotoopin muodossa, se voi saada tärkeän biologisen merkityksen, koska pienelläkin (geokemiallisesta näkökulmasta katsottuna) määrällä tällaista ainetta voi olla selvä biologinen vaikutus.[...]

Kemiallinen luonne vitamiinit ja muut kasvua stimuloivat orgaaniset yhdisteet sekä niiden tarve ihmisillä ja kotieläimillä on tiedetty pitkään; näiden aineiden tutkimus ekosysteemitasolla on kuitenkin vasta alkanut. Orgaanisten ravinteiden pitoisuus vedessä tai maaperässä on niin alhainen, että niitä tulisi kutsua "mikroravinteiksi" vastakohtana "makroravinteiksi", kuten typpelle, ja "mikroravinteille", kuten "hivenaineille" (katso luku 5). Usein ainoa tapa niiden pitoisuuden mittaamiseen käytetään biologista näytettä: käytetään erityisiä mikro-organismikantoja, joiden kasvunopeus on verrannollinen orgaanisten ravinteiden pitoisuuteen. Kuten edellisessä osiossa korostettiin, tietyn aineen roolia ja sen virtausnopeutta ei aina voida arvioida sen pitoisuuden perusteella. Nyt on käymässä selväksi, että orgaanisilla ravintoaineilla on tärkeä rooli yhteisön aineenvaihdunnassa ja että ne voivat olla rajoittava tekijä. Tämä mielenkiintoisin tutkimusalue tulee epäilemättä kiinnittämään tutkijoiden huomion lähitulevaisuudessa. Seuraava kuvaus B12-vitamiinin (kobalamiinin) kierrosta, joka on otettu Provasolista (1963), osoittaa, kuinka vähän tiedämme orgaanisesta ravinnekierrosta.[ ...]

V. R. Williams (1863-1939) kehitti oppia maatalouden tekijöistä. Maatalouden ensimmäisen lain mukaan mitään kasvien elämän tekijöitä ei voida korvata toisella. Ja lisäksi kaikki kasvien elämän tekijät ovat tietysti samanarvoisia (toinen laki). Korostetaan sitä tärkeä ajatus että maaperä on seurausta pienen - biologisen ja suuren - geologisen ainekierron vuorovaikutuksesta.[ ...]

V. R. Williams yhdisti tiiviisti asemansa geneettisen maaperän tieteen ja maaperän hedelmällisyyden tutkimuksen alalla käytännön asioita maataloudesta ja asettamaan ne maatalouden niittyjärjestelmän perustalle. V. R. Williams ilmaisi tärkeimmät ja omaperäisimmät näkemykset elävien organismien roolista maaperän muodostumisessa, maanmuodostusprosessin olemuksesta ja yksittäisten spesifisten prosessien luonteesta, aineiden pienestä biologisesta kierrosta, maaperän hedelmällisyydestä, maaperän humus ja maaperän rakenne.[ ...]

Nämä lähestymistavat liittyvät olennaisesti toisiinsa strategiana ja taktiikkana, pitkän aikavälin käyttäytymisen valintana ja ensisijaisten päätösten mittana. Niitä ei voi erottaa: saastuminen ihmisen ympäristö ympäristö vahingoittaa muita organismeja ja villieläimiä yleensä, ja luonnonjärjestelmien rappeutuminen heikentää niiden kykyä luonnollisesti puhdistaa ympäristöä. Mutta on aina ymmärrettävä, että on mahdotonta säilyttää ihmisen ympäristön laatua ilman luonnollisten ekologisten mekanismien osallistumista. Vaikka hallitsemme vähän saastuttavia teknologioita, emme saavuta mitään, ellemme samalla lakkaa estämästä luontoa säätelemästä ympäristön koostumusta, puhdistamasta sitä ja tekemästä sitä asuttavaksi. Puhtaimmat teknologiat ja edistyksellisimmät ympäristönsuojelulaitteet eivät pelasta meitä, jos metsien hävittäminen jatkuu, monimuotoisuus vähenee lajit häiritsee aineiden kiertokulkua luonnossa. On korostettava, että ekologisesta näkökulmasta katsottuna "suojelun" käsite on alusta alkaen virheellinen, koska toiminta tulee rakentaa siten, että vältetään kaikki vaikutukset ja seuraukset, joilta "suojella". myöhemmin.[...]

Noin 99 % kaikesta biosfäärin aineesta muuttuu elävien organismien toimesta, ja maapallon elävän aineen kokonaisbiomassaksi arvioidaan vain 2,4 1012 tonnia kuiva-ainetta, mikä on 10-9 osaa Maan massasta. Biomassan vuotuinen lisääntyminen on noin 170 miljardia tonnia kuiva-ainetta. Kasvieliöiden kokonaisbiomassa on 2500 kertaa suurempi kuin eläinten, mutta eläinfäärin lajien monimuotoisuus on kuusi kertaa rikkaampi kuin kasvisfäärin. Jos asetamme kaikki elävät organismit yhteen kerrokseen, maan pinnalle muodostuisi vain 5 mm:n paksuinen biologinen kansi. Mutta eliöstön pienestä koosta huolimatta se määrittää paikalliset olosuhteet maankuoren pinnalla. Sen olemassaolo on vastuussa vapaan hapen ilmestymisestä ilmakehään, maaperän muodostumisesta ja alkuaineiden kierrosta luonnossa.[ ...]

Olemme jo kuvanneet sieniä yllä, ja kutsumme sen hedelmärunkoa sieneksi, mutta tämä on vain osa valtava organismi. Tämä on laaja mikroskooppisten kuitujen (riuttojen) verkosto, jota kutsutaan rihmastoksi (rihmasto) ja joka tunkeutuu roskan, pääasiassa puun, lehtien kuivikkeen jne. läpi. Rihmasto vapauttaa kasvaessaan huomattavan määrän entsyymejä, jotka hajottavat puun valmiiseen tilaan. käyttöön, ja vähitellen myseeli hajottaa kuollutta puuta kokonaan. On mielenkiintoista, kuten B. Nebel (1993) kirjoittaa, että sieniä löytyy epäorgaanisesta maaperästä, koska niiden sienirihmasto pystyy erottamaan paksuudestaan ​​hyvin pieniäkin pitoisuuksia orgaanisia aineita. Bakteerit toimivat samalla tavalla, mutta mikroskooppisella tasolla. Erittäin tärkeä biologisen kierron vakauden ylläpitämiseksi on sienten ja joidenkin bakteerien kyky muodostaa valtavia määriä itiöitä (sukusoluja). Näitä mikroskooppisia hiukkasia kuljettavat ilmavirrat ilmakehässä erittäin pitkiä matkoja, mikä mahdollistaa niiden leviämisen kaikkialle ja tuottaen elinkelpoisia jälkeläisiä missä tahansa tilassa. optimaaliset olosuhteet elintärkeää toimintaa.

Vastaanottaja endogeeninen prosesseja ovat: magmatismi, metamorfismi (korkeiden lämpötilojen ja paineen vaikutus), vulkanismi, maankuoren liike (maanjäristykset, vuoristorakentaminen).

Vastaanottaja eksogeeninen- sään, ilmakehän ja pintavesi meret, valtameret, eläimet, kasviorganismit ja erityisesti ihminen - teknogeneesi.

Sisäisten ja ulkoisten prosessien vuorovaikutus muodostuu aineen suuri geologinen kiertokulku.

Endogeeniset prosessit muodostavat vuoristojärjestelmiä, ylänköjä, valtameren juoksuhautoja, eksogeenisten kivien kanssa - tapahtuu magmaisten kivien tuhoutumista, tuhotuotteiden siirtymistä jokiin, meriin, valtameriin ja sedimenttikivien muodostumista. Maankuoren liikkeen seurauksena sedimenttikivet vajoavat syviin kerroksiin, käyvät läpi metamorfismiprosesseja (korkeiden lämpötilojen ja paineen vaikutus) ja muodostuu metamorfisia kiviä. Syvemmissä kerroksissa ne muuttuvat sulaksi ...
tila (magmatisaatio). Sitten ne pääsevät vulkaanisten prosessien seurauksena litosfäärin ylempiin kerroksiin, sen pinnalle muodossa tuliperäiset kivet. Joten muodostuu maaperää muodostavia kiviä ja erilaisia ​​​​maamuotoja.

Kivet, joista maaperä muodostuu, kutsutaan maaperän muodostaviksi tai vanhemmiksi. Muodostumisolosuhteiden mukaan ne jaetaan kolmeen ryhmään: magmaiset, metamorfiset ja sedimenttiset.

Vulkaaninen kiviä koostuvat piin, AI:n, Fe:n, Mg:n, Ca:n, K:n, Na:n yhdisteistä. Näiden yhdisteiden suhteesta riippuen erotetaan happamat ja emäksiset kivet.

Hapoissa (graniitit, liipariitit, pegmatiitit) on runsaasti piidioksidia (yli 63 %), kalium- ja natriumoksideja (7-8 %), kalsium- ja Mg-oksideja (2-3 %). Ne ovat väriltään vaaleita ja ruskeita. Tällaisista kivistä muodostuneella maaperällä on löysä rakenne, korkea happamuus ja hedelmätön.

Tärkeimmille magmaisille kiville (basaltit, duniitit, periodiitit) on ominaista alhainen SiO 2 -pitoisuus (40-60 %), lisääntynyt CaO- ja MgO-pitoisuus (jopa 20 %), rautaoksidit (10-20 %), Na 2 O ja K 2 O alle 30 %.

Pääkivien säätuotteille muodostuneissa maaperässä on emäksinen ja neutraali reaktio, paljon humusta ja korkea hedelmällisyys.

Magmaiset kivet muodostavat 95 % kivien kokonaismassasta, mutta maaperän muodostavina kivinä ne vievät pieniä alueita (vuoristossa).

metamorfisia kiviä muodostuu magma- ja sedimenttikivien uudelleenkiteytymisen seurauksena. Näitä ovat marmori, gneissi, kvartsi. Ne muodostavat pienen osan maaperää muodostavina kivinä.

Sedimenttikivilajeja. Niiden muodostuminen johtuu magmaisten ja metamorfisten kivien rapautumisprosesseista, sään tuotteiden siirtymisestä veden, jäätikkö- ja ilmavirtojen kautta sekä laskeutumisesta maan pinnalle, valtamerten, merien, järvien pohjalle, jokien tulvatasanteille.

Sedimenttikivet jaetaan koostumuksensa mukaan klastisiin, kemogeenisiin ja biogeenisiin.

klassiset talletukset eroavat roskien ja hiukkasten koosta: nämä ovat lohkareita, kiviä, soraa, murskattua kiviä, hiekkaa, savia ja savea.

Kemogeeniset kerrostumat muodostuu suolojen saostumisen seurauksena vesiliuoksista merenlahdissa, järvissä kuumassa ilmastossa tai kemiallisten reaktioiden seurauksena.

Näitä ovat halogenidit (kivi- ja kaliumsuola), sulfaatit (kipsi, anhydridi), karbonaatit (kalkkikivi, mergeli, dolomiitit), silikaatit, fosfaatit. Monet niistä ovat raaka-aineita sementin ja kemiallisten lannoitteiden valmistukseen, ja niitä käytetään maatalouden malmeina.

Biogeeniset kerrostumat muodostuu kasvien ja eläinten jäänteiden kerääntymisestä. Näitä ovat: karbonaatti (biogeeniset kalkkikivet ja liitu), piipitoiset (dolomiitti) ja hiilipitoiset kivet (hiili, turve, sapropeli, öljy, kaasu).

Main geneettisiä tyyppejä sedimenttikiviä ovat:

1. Eluviaaliset talletukset- muodostumislevylle jääneiden kivien rapautumistuotteet. Eluvium sijaitsee vesistöjen huipulla, missä huuhtoutuminen on heikosti ilmennyt.

2. deluviaaliset talletukset- tilapäisten sadevirtojen aiheuttamat eroosiotuotteet ja sulattaa vettä rinteiden alaosassa.

3. proluviaaliset talletukset- muodostuu väliaikaisten vuoristojokien ja rinteiden juurella sijaitsevien sään aiheuttamien tuotteiden siirtymisen ja laskeuman seurauksena.

4. Alluviaaliset esiintymät- muodostuvat sään aiheuttamien tuotteiden laskeuman seurauksena pintavirtauksen mukana jokivesien kautta.

5. Lacustrine kerrostumia– järvien pohjasedimentit. Lietettä, jossa on korkea orgaanisen aineksen pitoisuus (15-20 %), kutsutaan sapropelleiksi.

6. merelliset sedimentit- merten pohjasedimentit. Merien vetäytymisen (läpimenon) aikana ne pysyvät maaperää muodostavina kivinä.

7. Jäätikkö (jäätikkö) tai moreeniesiintymät- jäätikön siirtämien ja laskemien erilaisten kivien rapautumistuotteet. Tämä on lajittelematonta karkeaa mullistavaa punaruskeaa materiaalia harmaa väri kivillä, lohkareilla, kivillä.

8. Fluvioglacial (vesi-jäätikkö) kerrostumia jäätikön sulamisen aikana muodostuneita tilapäisiä virtoja ja suljettuja altaita.

9. Peitä savet kuuluvat jääkauden ulkopuolisiin esiintymiin ja niitä pidetään matalan veden lähellä jäätikköä olevien sulamisveden tulvien esiintymänä. Ne peittävät madderin ylhäältä 3-5 m kerroksella. Ne ovat väriltään kellanruskeita, hyvin lajiteltuja, eivät sisällä kiviä ja lohkareita. Peitesavien maaperä on hedelmällisempää kuin madderilla.

10. Lössit ja lössin kaltaiset savet niille on ominaista vaaleankeltainen väri, korkea liete- ja silttifraktioiden pitoisuus, löysä rakenne, korkea huokoisuus, korkea kalsiumkarbonaattipitoisuus. Niille muodostui hedelmällistä harmaata metsää, kastanjamaitaa, chernozemeja ja harmaata maata.

11. Lipariesiintymät muodostuu tuulen vaikutuksesta. Tuulen tuhoava toiminta koostuu korroosiosta (kivien hiominen, hiominen) ja deflaatiosta (tuulen puhaltaminen ja kuljettaminen) pieniä hiukkasia maaperät). Molemmat prosessit yhdessä muodostavat tuulieroosiota.

Sisällön havainnollistavat peruskaaviot, kaavat jne.: esitys valokuvilla säätyypeistä.

Kysymyksiä itsehillintää varten:

1. Mitä sää on?

2. Mitä magmatisaatio on?

3. Mitä eroa on fysikaalisella ja kemiallisella säällä?

4. Mikä on aineen geologinen kiertokulku?

5. Kuvaile maan rakennetta?

6. Mikä on magma?

7. Mistä kerroksista Maan ydin koostuu?

8. Mitä rodut ovat?

9. Miten rodut luokitellaan?

10. Mitä lössi on?

11. Mikä on ryhmä?

12. Mitä ominaisuuksia kutsutaan organoleptisiksi?

Pääasiallinen:

1. Dobrovolsky V.V. Maaperän maantiede ja maaperätieteen perusteet: Oppikirja lukioille. - M .: Humanit. toim. Keskus VLADOS, 1999.-384 s.

2. Maaperätiede / Toim. ON. Kaurichev. M. Agropromiadat toim. 4. 1989.

3. Maaperätiede / Toim. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov 2-osassa M. Higher School 1988.

4. Glazovskaya M.A., Gennadiev A.I. Maaperän maantiede ja maaperätieteen perusteet, Moskovan valtionyliopisto. 1995

5. Rode A.A., Smirnov V.N. Maaperätiede. M. Higher School, 1972

Lisätiedot:

1. Glazovskaya M.A. Yleinen maaperätiede ja maaperän maantiede. M. Lukio 1981

2. Kovda V.A. Maaperän opin perusteet. M. Science. 1973

3. Liverovsky A.S. Neuvostoliiton maaperät. M. Ajatus 1974

4. Rozanov B. G. Maapallon maapeite. M. toim. W. 1977

5. Aleksandrova L.N., Naydenova O.A. Maaperätieteen laboratorio- ja käytännön tunnit. L. Agropromizdat. 1985

Omavaraisen elämän perusta maapallolla ovat biogeokemialliset syklit. Kaikki organismien elinprosesseissa käytetyt kemialliset alkuaineet liikkuvat jatkuvasti, siirtyen elävistä ruumiista elottomiin yhdisteisiin ja päinvastoin. Mahdollisuus toistuvaan samojen atomien käyttöön tekee elämästä maapallolla käytännössä ikuisen, edellyttäen, että oikea määrä energiaa toimitetaan jatkuvasti.

Aineiden syklien tyypit. Maan biosfäärille on ominaista tietyllä tavalla olemassa oleva aineiden kierto ja energiavirta. Aineiden kierto – aineiden moninkertainen osallistuminen ilmakehässä, hydrosfäärissä ja litosfäärissä tapahtuviin prosesseihin, mukaan lukien ne kerrokset, jotka ovat osa maapallon biosfääriä. Aineiden kierto tapahtuu Auringon ulkoisen energian ja Maan sisäisen energian jatkuvalla virtauksella (virtauksella).

Riippuen liikkeellepanevasta voimasta, tietyllä tavalla, aineiden kierrossa voidaan erottaa geologiset, biologiset ja antropogeeniset syklit. Ennen ihmisen ilmestymistä maan päälle, vain kaksi ensimmäistä suoritettiin.

Geologinen kiertokulku (aineiden suuri kierto luonnossa) – aineiden kierto liikkeellepaneva voima jotka ovat eksogeenisiä ja endogeenisiä geologisia prosesseja.

Endogeeniset prosessit(sisäisen dynamiikan prosessit) tapahtuvat maan sisäisen energian vaikutuksesta. Tämä on energiaa, joka vapautuu radioaktiivisen hajoamisen, mineraalien muodostumisen kemiallisten reaktioiden, kivien kiteytymisen jne. seurauksena. Endogeenisiä prosesseja ovat: tektoniset liikkeet, maanjäristykset, magmatismi, metamorfismi. Eksogeeniset prosessit(ulkoisen dynamiikan prosessit) etenevät Auringon ulkoisen energian vaikutuksesta. Eksogeenisiä prosesseja ovat kivien ja mineraalien rapautuminen, tuhotuotteiden poisto eräiltä maankuoren alueilta ja niiden siirtyminen uusille alueille, tuhotuotteiden laskeutuminen ja kerääntyminen sedimenttikivien muodostumisen myötä. Eksogeenisiä prosesseja ovat ilmakehän, hydrosfäärin (joet, tilapäiset purot, pohjavedet, meret ja valtameret, järvet ja suot, jää) sekä elävien organismien ja ihmisten geologinen aktiivisuus.

Suurimmat maamuodot (mantereet ja valtameren syvennykset) ja suuret muodot (vuoret ja tasangot) muodostuivat endogeeniset prosessit ja keskikokoiset ja pienet maamuodot ( jokilaaksot, kukkulat, rotkot, dyynit jne.), jotka ovat päällekkäin suurempien muotojen päällä eksogeenisten prosessien vuoksi. Siten endogeeniset ja eksogeeniset prosessit ovat toiminnassaan vastakkaisia. Ensimmäiset johtavat suurten maamuotojen muodostumiseen, jälkimmäiset niiden tasoittamiseen.

Magmaiset kivet muuttuvat sään vaikutuksesta sedimenttikiviksi. Maankuoren liikkuvilla vyöhykkeillä ne syöksyvät syvälle maahan. Siellä vaikutuksen alaisena korkeita lämpötiloja ja paine, ne sulavat uudelleen ja muodostavat magmaa, joka pintaan noustaessaan ja kiinteytyessään muodostaa magmaisia ​​kiviä.

Siten aineiden geologinen kierto etenee ilman elävien organismien osallistumista ja jakaa aineen uudelleen biosfäärin ja maan syvempien kerrosten välillä.

Biologinen (biogeokemiallinen) kierto (pieni aineiden kierto biosfäärissä) – aineiden kiertokulku, jonka liikkeellepaneva voima on elävien organismien toiminta. Toisin kuin suuri geologinen kiertokulku, pieni biogeokemiallinen aineiden kierto tapahtuu biosfäärissä. Kierroksen pääenergialähde on auringon säteily, joka synnyttää fotosynteesiä. Ekosysteemissä orgaanisia aineita syntetisoivat autotrofit epäorgaanisista aineista. Heterotrofit kuluttavat ne sitten. Elämän aikana tapahtuvan erittymisen seurauksena tai organismien (sekä autotrofien että heterotrofien) kuoleman jälkeen orgaaniset aineet mineralisoituvat eli muuttuvat epäorgaanisiksi aineiksi. Näitä epäorgaanisia aineita voidaan käyttää uudelleen orgaanisten aineiden synteesiin autotrofien avulla.

Biogeokemiallisissa sykleissä tulisi erottaa kaksi osaa:

1) vararahasto - se on osa ainetta, joka ei liity eläviin organismeihin;

2) vaihtorahasto - paljon vähemmistö aine, joka vaihdetaan suoraan organismien ja niiden välittömän ympäristön välillä. Vararahaston sijainnista riippuen biogeokemialliset syklit voidaan jakaa kahteen tyyppiin:

1) Kaasutyyppiset syklit ilmakehän ja hydrosfäärin aineiden vararahastolla (hiilen, hapen, typen kiertokulku).

2) Sedimenttipyörät vararahastolla maankuoressa (fosforin, kalsiumin, raudan kiertokulku jne.).

Kaasutyyppiset syklit ovat täydellisempiä, koska niissä on suuri vaihtorahasto, mikä tarkoittaa, että ne pystyvät nopeaan itsesäätelyyn. Sedimenttisyklit ovat vähemmän täydellisiä, ne ovat inerttejä, koska suurin osa aineesta sisältyy maankuoren vararahastoon muodossa, joka ei ole "pääsemätön" eläville organismeille. Sellaiset syklit häiriintyvät helposti erilaisilla vaikutuksilla, ja osa vaihdetusta materiaalista poistuu kierrosta. Se voi palata takaisin kiertoon vain geologisten prosessien seurauksena tai uuttamalla elävällä aineella. Eläville organismeille välttämättömiä aineita on kuitenkin paljon vaikeampi erottaa maankuoresta kuin ilmakehästä.

Biologisen kierron intensiteetti määräytyy ensisijaisesti lämpötilan perusteella ympäristöön ja veden määrä. Joten esimerkiksi biologinen kiertokulku etenee intensiivisemmin kosteissa trooppisissa metsissä kuin tundrassa.

Ihmisen tulon myötä syntyi aineiden antropogeeninen kierto eli aineenvaihdunta. Antropogeeninen kierto (vaihto) – aineiden kierto (vaihto), jonka liikkeellepaneva voima on ihmisen toiminta. Siinä on kaksi komponenttia: biologinen, liittyy ihmisen toimintaan elävänä organismina, ja tekninen, liittyy ihmisten taloudelliseen toimintaan (teknogeeninen kierto).

Geologiset ja biologiset syklit ovat suurelta osin suljettuja, mitä ei voida sanoa ihmisperäisestä kierrosta. Siksi he eivät usein puhu ihmisperäisestä syklistä, vaan ihmisen aiheuttamasta aineenvaihdunnasta. Antropogeenisen ainekierron avoimuus johtaa uupumusta luonnonvarat ja ympäristön saastuminen ihmiskunnan kaikkien ympäristöongelmien tärkeimmät syyt.

Pääsyklit ravinteita ja elementtejä. Harkitse elävien organismien tärkeimpien aineiden ja alkuaineiden kiertoja. Veden kiertokulku kuuluu suuriin geologisiin ja biogeenisten alkuaineiden (hiili, happi, typpi, fosfori, rikki ja muut biogeeniset alkuaineet) syklit pieniin biogeokemiallisiin.

Veden kiertokulku maan ja valtameren välillä ilmakehän läpi viittaa laajaan geologiseen kiertokulkuun. Vesi haihtuu valtamerten pinnalta ja joko siirtyy maahan, jossa se putoaa sateen muodossa, joka palaa taas mereen pinta- ja maanalaisena valumana tai putoaa sateena valtameren pintaan. Yli 500 tuhatta km 3 vettä osallistuu vuosittain maan veden kiertokulkuun. Veden kiertokulku kokonaisuudessaan on tärkeä rooli planeettamme luonnonolosuhteiden muovaamisessa. Kun otetaan huomioon kasvien veden haihtuminen ja sen imeytyminen biogeokemiallisessa kierrossa, koko maapallon vesivarasto hajoaa ja palautuu 2 miljoonassa vuodessa.

Hiilen kiertokulku. Tuottajat sitovat hiilidioksidia ilmakehästä ja muuttavat sen orgaanisiksi aineiksi, kuluttajat imevät hiiltä orgaanisten aineiden muodossa alemman luokan tuottajien ja kuluttajien kehon kanssa, hajottajat mineralisoivat orgaanisia aineita ja palauttavat hiiltä ilmakehään hiilidioksidin muodossa. . Valtamerissä hiilen kiertoa vaikeuttaa se, että osa kuolleiden organismien sisältämästä hiilestä uppoaa pohjaan ja kerääntyy sedimenttikiviin. Tämä osa hiilestä jää pois biologisesta kierrosta ja siirtyy aineiden geologiseen kiertokulkuun.

Metsät ovat pääasiallinen biologisesti sitoutuneen hiilen varasto; ne sisältävät tätä alkuainetta jopa 500 miljardia tonnia, mikä on 2/3 sen varannosta ilmakehässä. Ihmisen puuttuminen hiilen kiertokulkuun (hiilen, öljyn, kaasun polttaminen, kosteudenpoisto) johtaa ilmakehän CO 2 -pitoisuuden lisääntymiseen ja kasvihuoneilmiön kehittymiseen.

CO 2 -kiertonopeus eli aika, joka kuluu ilmakehän kaiken hiilidioksidin kulkeutumiseen elävän aineen läpi, on noin 300 vuotta.

Happikierto. Happikierto tapahtuu pääasiassa ilmakehän ja elävien organismien välillä. Pohjimmiltaan vapaa happi (0^) pääsee ilmakehään vihreiden kasvien fotosynteesin seurauksena, ja sitä kulutetaan eläinten, kasvien ja mikro-organismien hengitysprosessissa sekä orgaanisten jäämien mineralisoitumisen aikana. Ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta vedestä ja otsonista muodostuu pieni määrä happea. Suuri määrä happea kuluu maankuoren oksidatiivisiin prosesseihin, tulivuorenpurkausten aikana jne. Pääosan hapesta tuottavat maakasvit - lähes 3/4, loput - valtamerten fotosynteettiset organismit. Kiertonopeus on noin 2 tuhatta vuotta.

On todettu, että 23% fotosynteesiprosessissa muodostuvasta hapesta kuluu vuosittain teollisuuden ja kotitalouksien tarpeisiin, ja tämä luku kasvaa jatkuvasti.

Typen kiertokulku. Typpi (N 2) -varasto ilmakehässä on valtava (78 % sen tilavuudesta). Kasvit eivät kuitenkaan pysty absorboimaan vapaata typpeä, vaan vain sitoutuneessa muodossa, pääasiassa NH 4 + tai NO 3 - muodossa. Ilmakehän vapaata typpeä sitovat typpeä sitovat bakteerit ja muuttavat sen kasvien käytettävissä oleviin muotoihin. Kasveissa typpi kiinnittyy orgaaniseen aineeseen (proteiiniin, nukleiinihappoihin jne.) ja siirtyy ravintoketjuja pitkin. Elävien organismien kuoleman jälkeen hajottajat mineralisoivat orgaaniset aineet ja muuttavat ne ammoniumyhdisteiksi, nitraateiksi, nitriiteiksi ja myös vapaaksi typeksi, joka palautetaan ilmakehään.

Nitraatit ja nitriitit liukenevat hyvin veteen ja voivat kulkeutua pohjaveteen ja kasveihin sekä kulkeutua ravintoketjujen kautta. Jos niiden määrä on liian suuri, mikä usein havaitaan typpilannoitteiden väärällä käytöllä, vesi ja ruoka saastuvat ja aiheuttavat ihmisten sairauksia.

Fosforin kierto. Suurin osa fosforista on menneiden geologisten aikakausien aikana muodostuneissa kivissä. Fosfori sisältyy biogeokemialliseen kiertokulkuun kivien rapautumisen seurauksena. Maan ekosysteemeissä kasvit erottavat maaperästä fosforia (pääasiassa PO 4 3–:n muodossa) ja sisällyttävät sen orgaanisiin yhdisteisiin (proteiinit, nukleiinihapot, fosfolipidit jne.) tai jättävät sen epäorgaaniseen muotoon. Lisäksi fosfori siirtyy ravintoketjujen kautta. Elävien organismien ja niiden eritteiden kuoleman jälkeen fosfori palaa maaperään.

Fosforilannoitteiden väärällä käytöllä, maaperän vesi- ja tuulieroosiolla maaperästä poistuu suuria määriä fosforia. Toisaalta tämä johtaa fosforilannoitteiden liialliseen kulutukseen ja fosforipitoisten malmien (fosforiitit, apatiitit jne.) varojen ehtymiseen. Toisaalta virtaus maaperästä vesistöihin suuria määriä sellaiset ravintoaineet kuten fosfori, typpi, rikki jne. aiheuttavat sinilevien ja muiden vesikasvien nopeaa kehitystä (veden "kukkimista") ja rehevöityminen säiliöt. Mutta suurin osa fosforista kulkeutuu mereen.

Vesiekosysteemeissä kasviplankton ottaa fosforia vastaan ​​ja siirtyy ravintoketjun kautta merilintuihin. Niiden ulosteet joko putoavat välittömästi takaisin mereen tai kerääntyvät ensin rantaan ja huuhtoutuvat sitten kuitenkin mereen. Kuolevista merieläimistä, erityisesti kaloista, fosfori pääsee jälleen mereen ja kiertokulkuun, mutta osa kalojen luurangoista saavuttaa suuria syvyyksiä, ja niiden sisältämä fosfori joutuu jälleen sedimenttikiviin, eli se kytkeytyy pois biogeokemiasta. sykli.

Rikkikierto. Rikin päävarasto löytyy sedimenteistä ja maaperästä, mutta toisin kuin fosforilla, ilmakehässä on vararahasto. Päärooli rikin osallistumisessa biogeokemialliseen kiertoon kuuluu mikro-organismeille. Jotkut niistä ovat pelkistäviä aineita, toiset ovat hapettavia aineita.

Kivissä rikki esiintyy sulfidien muodossa (FeS 2 jne.), liuoksissa - ionin muodossa (SO 4 2–), kaasufaasissa rikkivedyn muodossa (H 2 S) tai rikkidioksidi (SO 2). Joissakin organismeissa rikki kertyy puhtaassa muodossaan, ja kun ne kuolevat, merien pohjalle muodostuu alkuperäisen rikin kerrostumia.

Maan ekosysteemeissä rikki pääsee kasveihin maaperästä pääasiassa sulfaattien muodossa. Elävissä organismeissa rikkiä löytyy proteiineista, ionien muodossa jne. Elävien organismien kuoleman jälkeen osa rikistä palautetaan maaperään mikro-organismien toimesta H 2 S:ksi, toinen osa hapettuu sulfaatiksi ja sisällytetään jälleen kiertoon. Syntynyt rikkivety karkaa ilmakehään, hapettuu siellä ja palaa maaperään sateen mukana.

Ihmisen fossiilisten polttoaineiden (erityisesti hiilen) polttaminen sekä kemianteollisuuden päästöt johtavat rikkidioksidin (SO 2 ) kertymiseen ilmakehään, joka vesihöyryn kanssa reagoidessaan putoaa maahan hapon muodossa. sade.

Biogeokemialliset syklit eivät ole yhtä suuria kuin geologiset syklit, ja niihin vaikuttavat suurelta osin ihmiset. Taloudellinen toiminta rikkoo heidän eristyneisyyttään, heistä tulee asyklisiä.

Rikin ja fosforin kiertokulku on tyypillinen sedimentin biogeokemiallinen kiertokulku. Tällaiset syklit katkeavat helposti erilaisilla vaikutuksilla ja osa vaihdetusta materiaalista poistuu kierrosta. Se voi palata takaisin kiertoon vain geologisten prosessien seurauksena tai erottamalla biofiiliset komponentit elävällä aineella.[ ...]

Aineiden kierto ja energian muuntuminen varmistavat koko biosfäärin ja sen yksittäisten osien dynaamisen tasapainon ja vakauden. Samaan aikaan yleisessä yksittäiskierrossa erotetaan kiinteän aineen ja veden kierto, joka tapahtuu toiminnan seurauksena abioottiset tekijät(suuri geologinen kierto), sekä pieni bioottinen aineiden kierto kiinteissä, nestemäisissä ja kaasumaiset faasit, joka tapahtuu elävien organismien osallistuessa.[ ...]

Hiilen kiertokulku. Hiili on luultavasti yksi useimmin mainituista kemiallisista alkuaineista, kun tarkastellaan geologisia, biologisia ja sisäisiä alkuaineita viime vuodet ja tekniset ongelmat.[ ...]

Aineiden kierto on aineiden toistuvaa osallistumista ilmakehässä, hydrosfäärissä, litosfäärissä tapahtuviin prosesseihin, mukaan lukien ne kerrokset, jotka ovat osa planeetan biosfääriä. Samalla erotetaan kaksi pääkiertoa: suuri (geologinen) ja pieni (biogeeninen ja biokemiallinen).[ ...]

Geologiset ja biologiset syklit ovat suurelta osin suljettuja, mitä ei voida sanoa ihmisperäisestä kierrosta. Siksi he eivät usein puhu ihmisperäisestä syklistä, vaan ihmisen aiheuttamasta aineenvaihdunnasta. Ihmisten aiheuttaman aineiden kierron avoimuus johtaa luonnonvarojen ehtymiseen ja luonnonympäristön saastumiseen, jotka ovat tärkeimpiä syitä ihmiskunnan kaikkiin ympäristöongelmiin.[ ...]

Tärkeimpien biogeenisten aineiden ja alkuaineiden syklit. Tarkastellaan eläville organismeille tärkeimpien aineiden ja alkuaineiden kiertoja (kuva 3-8). Veden kiertokulku kuuluu laajaan geologiseen kiertokulkuun; ja biogeenisten alkuaineiden (hiili, happi, typpi, fosfori, rikki ja muut biogeeniset alkuaineet) kierrot - pieneen biogeokemialliseen aineeseen.[ ...]

Veden kierto maan ja valtameren välillä ilmakehän läpi viittaa laajaan geologiseen kiertokulkuun. Vesi haihtuu valtamerten pinnalta ja joko siirtyy maahan, jossa se putoaa sateen muodossa, joka palaa taas mereen pinta- ja maanalaisena valumana tai putoaa sateena valtameren pintaan. Yli 500 tuhatta km3 vettä osallistuu maan veden kiertoon vuosittain. Veden kiertokulku kokonaisuudessaan on tärkeä rooli planeettamme luonnonolosuhteiden muovaamisessa. Kun otetaan huomioon kasvien veden haihtuminen ja sen imeytyminen biogeokemiallisessa kierrossa, koko maapallon vesivarasto hajoaa ja palautuu 2 miljoonassa vuodessa.[ ...]

Fosforin kierto. Suurin osa fosforista on menneiden geologisten aikakausien aikana muodostuneissa kivissä. Fosfori sisältyy biogeokemialliseen kiertokulkuun kivien rapautumisen seurauksena.[ ...]

Kaasutyyppiset syklit ovat täydellisempiä, koska niissä on suuri vaihtorahasto, mikä tarkoittaa, että ne pystyvät nopeaan itsesäätelyyn. Sedimenttisyklit ovat vähemmän täydellisiä, ne ovat inerttejä, koska suurin osa aineesta sisältyy maankuoren vararahastoon muodossa, joka ei ole "pääsemätön" eläville organismeille. Sellaiset syklit häiriintyvät helposti erilaisilla vaikutuksilla, ja osa vaihdetusta materiaalista poistuu kierrosta. Se voi palata takaisin kiertoon vain geologisten prosessien seurauksena tai uuttamalla elävällä aineella. Eläville organismeille välttämättömiä aineita on kuitenkin paljon vaikeampi erottaa maankuoresta kuin ilmakehästä.[ ...]

Geologinen kiertokulku näkyy selkeästi esimerkkinä veden kierrosta ja ilmakehän kierrosta. On arvioitu, että jopa puolet Auringosta tulevasta energiasta käytetään veden haihduttamiseen. Sen haihtumista maan pinnalta kompensoi sade. Samaan aikaan valtamerestä haihtuu enemmän vettä kuin palaa sateen mukana, ja maalla tapahtuu päinvastoin - enemmän sataa kuin vettä haihtuu. Sen ylimäärä virtaa jokiin ja järviin, ja sieltä - jälleen valtamereen. Geologisen kierron aikana veden aggregaatiotila muuttuu toistuvasti (neste; kiinteä - lumi, jää; kaasumainen - höyry). Sen suurin kierto havaitaan höyrytilassa. Veden mukana geologisessa kierrossa globaalissa mittakaavassa muutkin alkuaineet siirtyvät paikasta toiseen. mineraaleja.[ ...]

Veden kiertokulku. Osion alussa pohdittiin sen geologista kiertokulkua. Pohjimmiltaan se liittyy veden haihtumisen prosesseihin maan ja valtameren pinnasta ja sademäärästä niillä. Yksittäisissä ekosysteemeissä tapahtuu lisäprosesseja, jotka vaikeuttavat laajaa veden kiertokulkua (sieppaus, haihtuminen ja tunkeutuminen).[ ...]

Geologiset syklit. Mannerten ja merenpohjan keskinäinen järjestely ja ääriviivat muuttuvat jatkuvasti. Maan yläkuorten sisällä tapahtuu jatkuvaa asteittaista joidenkin kivien korvaamista toisilla, jota kutsutaan suureksi aineen kierroksi. Vuorten muodostumisen ja tuhoutumisen geologiset prosessit ovat suurimmat energiaprosesseja Maan biosfäärissä.[ ...]

AINEIDEN LIIKKUVUUS (maan päällä) - toistuvasti toistuvat aineiden muunnos- ja liikkumisprosessit luonnossa, joilla on enemmän tai vähemmän syklinen luonne. Kenraali K.v. koostuu erillisistä prosesseista (veden, typen, hiilen ja muiden aineiden ja kemiallisten alkuaineiden kierto), jotka eivät ole täysin palautuvia, koska aine hajoaa, poistetaan, hautautuu, koostumus muuttuu jne. On olemassa biologisia, biogeokemiallisia, geologisia Q.v. sekä yksittäisten kemiallisten alkuaineiden syklit (kuva 15) ja vesi. Ihmisen toiminta nykyisessä kehitysvaiheessa lisää pääasiassa K.v:n intensiteettiä. ja sillä on voimaltaan verrannollinen vaikutus planeettojen luonnollisten prosessien mittakaavaan.[ ...]

BIOGEOKEMIALLINEN SYKLI on kemiallisten alkuaineiden liikkumista ja muuntamista inertin ja orgaanisen luonnon kautta elävän aineen aktiivisella osallistumisella. Kemialliset alkuaineet kiertävät biosfäärissä biologisen kierron eri polkuja pitkin: ne imeytyvät elävään aineeseen ja varautuvat energialla, sitten ne poistuvat elävästä aineesta antaen kertyneen energian ulkoiseen ympäristöön. Tällaisia ​​enemmän tai vähemmän suljettuja polkuja V. I. Vernadsky kutsui "biogeokemiallisiksi sykleiksi". Nämä syklit voidaan jakaa kahteen päätyyppiin: 1) kiertokulku kaasumaisia ​​aineita vararahastolla ilmakehässä tai hydrosfäärissä (valtameressä) ja 2) sedimenttikierto vararahastolla maankuoressa. Elävillä aineilla on aktiivinen rooli kaikissa biogeokemiallisissa sykleissä. Tässä yhteydessä V.I. Vernadsky (1965, s. 127) kirjoitti: "Elävä aine peittää ja järjestää uudelleen kaikki biosfäärin kemialliset prosessit, sen tehollinen energia on valtava. Elävä aine on voimakkain geologinen voima, joka kasvaa ajan myötä." Pääsyklit sisältävät hiilen, hapen, typen, fosforin, rikin ja biogeenisten kationien syklit. Jäljempänä tarkastellaan esimerkkinä tyypillisten biofiilisten alkuaineiden (hiili, happi ja fosfori) kierron pääpiirteitä, joilla on olennainen rooli biosfäärin elämässä.[ ...]

Geologinen kiertokulku (suuri aineiden kierto luonnossa) on aineiden kiertokulkua, jonka liikkeellepanevana voimana ovat eksogeeniset ja endogeeniset geologiset prosessit.[ ...]

Koska geologiset muutokset Maan pinnalla osa biosfäärin aineesta voidaan sulkea pois tästä kierrosta. Esimerkiksi sellaiset biogeeniset sedimentit, kuten kivihiili, öljy, ovat säilyneet maankuoren paksuudessa vuosituhansien ajan, mutta periaatteessa ei ole poissuljettua niiden palaamista biosfäärin kiertokulkuun.[ ...]

Maan aineen kiertokulkujen tuntemuksella on suuri käytännön merkitys, koska ne vaikuttavat merkittävästi ihmisten elämään ja samalla ovat ihmisten vaikuttamia. Näiden vaikutusten seuraukset ovat tulleet verrattavissa geologisten prosessien tuloksiin. On uusia tapoja siirtyä elementtejä, on uusia kemialliset yhdisteet, muuttaa merkittävästi aineiden kiertonopeutta biosfäärissä.[ ...]

Aineiden suuri kierto luonnossa (geologinen) johtuu aurinkoenergian vuorovaikutuksesta syvää energiaa Maan ja jakaa aineita uudelleen biosfäärin ja maan syvempien horisonttien välillä. Tämä kiertojärjestelmässä "magmatismi - sedimenttikivet - metamorfiset kivet (muuntuvat lämpötilan ja paineen vaikutuksesta) - vulkaaniset kivet" johtuu magmatismin, muodonmuutoksen, litogeneesin ja maankuoren dynamiikan prosesseista (kuva 6.2). Aineiden kierron symboli on kierre: jokainen uusi kiertokierto ei täsmälleen toista vanhaa, vaan tuo jotain uutta, mikä ajan myötä johtaa erittäin merkittäviin muutoksiin.[ ...]

Laaja geologinen kiertokulku sisältää sedimenttikiviä syvälle maankuoreen, mikä pitkäksi ajaksi sulkee niiden sisältämät alkuaineet biologisesta kiertojärjestelmästä. Geologisen historian aikana uudelleen maan pinnalle nousseet muuttuneet sedimenttikivet tuhoutuvat vähitellen elävien organismien, veden ja ilman toiminnan vaikutuksesta, ja ne kuuluvat jälleen biosfäärin kiertokulkuun.[ ...]

Siten aineiden geologinen kiertokulku etenee ilman elävien organismien osallistumista ja jakaa ainetta uudelleen biosfäärin ja muiden välillä. syviä kerroksia Maa.[...]

Siten kivien geologinen kiertokulku ja kierto koostuu: 1) rapautumisesta, 2) sedimenttien muodostumisesta, 3) sedimenttikivien muodostumisesta, 4) metamorfismista, 5) magmatisaatiosta. Magman poistuminen päiväsaikaan ja magmaisten kivien muodostuminen toistaa koko syklin alusta alkaen. Täysi kierto voi keskeytyä eri vaiheissa (3 tai 4), jos tektonisten nousujen ja denudaatioiden seurauksena kivet nousevat päivän pinnalle ja läpikäyvät toistuvan sään.[ ...]

Bakteerien geologisella aktiivisuudella on suuri merkitys. Bakteerit vievät eniten Aktiivinen osallistuminen Luonnon aineiden kierrossa Kaikki orgaaniset yhdisteet ja merkittävä osa epäorgaanisista joutuvat tähän merkittäviä muutoksia. Ja tämä aineiden kierto on perusta elämän olemassaololle maan päällä.[ ...]

Hydrosfäärissä hiilikierron suspensio liittyy CO2:n liittymiseen CaCO3:een (kalkkikivi, liitu, korallit). Tässä muunnelmassa hiili putoaa kierrosta kokonaisten geologisten aikakausien ajan, eikä se sisälly biosfäärin käsitteeseen. Organogeenisten kivien kohoaminen merenpinnan yläpuolelle johtaa kuitenkin hiilen kierron palautumiseen kalkkikivien ja vastaavien kivien huuhtoutumisesta ilmakehän sateen vaikutuksesta sekä biogeenisesti - jäkälän, kasvien juurien vaikutuksesta.[ ...]

Hiilen osan poistaminen ekosysteemin luonnollisesta kierrosta ja "varaaminen" orgaanisen aineen fossiilisten varastojen muodossa maan suolistossa on tärkeä ominaisuus harkittava prosessi. Kaukaisilla geologisilla aikakausilla merkittävä osa fotosyntetisoituneesta orgaanisesta aineksesta ei jäänyt kuluttajien tai hajottajien käyttöön, vaan se kerääntyi roskan muodossa. Myöhemmin roskakerroksia haudattiin erilaisten mineraalisedimenttien alle, joissa ne muuttuivat korkeiden lämpötilojen ja paineen vaikutuksesta miljoonien vuosien aikana öljyksi, kivihiileksi ja maakaasu(riippuen lähdemateriaalista, maassa oleskelun kestosta ja olosuhteista). Samanlaisia ​​prosesseja tapahtuu tällä hetkellä, mutta paljon vähemmän intensiivisesti. Niiden tuloksena muodostuu turvetta.[ ...]

SYCLE BIOGEOCHEMICAL [alkaen gr. kyklos - ympyrä], biogeokemiallinen kierto - sykliset prosessit, joissa kemiallinen alkuaine vaihdetaan ja muuttuu biosfäärin komponenttien välillä (epäorgaanisesta muodosta elävän aineen kautta jälleen epäorgaaniseen). Se suoritetaan pääasiassa aurinkoenergialla (ifotosynteesi) ja osittain kemiallisten reaktioiden energialla (kemosynteesi). Katso Aineiden kierto. Aineiden biologinen kierto. Aineen geologinen kiertokulku.[ ...]

Kaikki huomattavat ja monet muut geologiset prosessit, jotka ovat jääneet "kulissien taakse", suurenmoisia lopputuloksia Ensinnäkin ovat yhteydessä toisiinsa ja toiseksi ovat päämekanismi, joka varmistaa litosfäärin kehityksen, joka jatkuu tähän päivään asti, sen osallistuminen aineen ja energian jatkuvaan kiertoon ja muuntamiseen, ylläpitää litosfäärin fyysistä tilaa, jota tarkastelemme. [...]

Kaikki nämä planeettaprosessit maapallolla kietoutuvat tiiviisti toisiinsa muodostaen yhteisen, globaalin aineiden kierron, joka jakaa uudelleen auringosta tulevan energian. Se suoritetaan pienten syklien järjestelmällä. Tektoniset prosessit liittyvät suuriin ja pieniin kiertokulkuihin, jotka johtuvat tulivuoren toiminnasta ja valtamerten laattojen liikkumisesta maankuoressa. Tämän seurauksena maapallolla tapahtuu laaja geologinen aineiden kierto.[ ...]

Maaperä on olennainen osa maanpäällisiä biogeosenoosia. Se suorittaa suurten geologisten ja pienten biologisten aineiden kiertokulkujen konjugoinnin (vuorovaikutuksen). Maaperä on luonnonmuodostelma, joka on ainutlaatuinen materiaalikoostumuksensa monimutkaisuuden vuoksi. Maaperää edustaa neljä fysikaalista faasia: kiinteä (mineraali- ja orgaaniset hiukkaset), nestemäinen (maaliuos), kaasumainen (maailma) ja elävä (eliöt). Maaperälle on ominaista monimutkainen tilajärjestely ja ominaisuuksien, ominaisuuksien ja prosessien erilaistuminen.[ ...]

"Ilmakehä-maa-kasvit-eläimet-mikro-organismit" -järjestelmän lakkaamattoman toiminnan ansiosta on kehittynyt monien kemiallisten alkuaineiden ja niiden yhdisteiden biogeokemiallinen kiertokulku, joka kattaa maan, ilmakehän ja sisävedet. Sen kokonaisominaisuudet ovat verrattavissa maan jokien kokonaisvirtaukseen, aineen kokonaisvirtaukseen ylemmästä vaipasta planeetan biosfääriin. Siksi elävä aine Maan päällä on ollut tekijä useiden miljoonien vuosien ajan. geologinen merkitys.[ ...]

Biosfäärin eliöstö määrittää suurimman osan planeetan kemiallisista muutoksista. Tästä johtuu V.I. Vernadskyn tuomio elävän aineen valtavasta transformatiivisesta geologisesta roolista. Orgaanisen evoluution aikana elävät organismit kulkivat tuhat kertaa (eri sykleissä 103-105) läpi itsensä, läpi elinten, kudosten, solujen, veren, koko ilmakehän, koko maailman valtameren tilavuuden, suurimman osan maaperän massa, valtava massa mineraaliaineita. Eivätkä he vain "jääneet kaipaamaan sitä, vaan myös muuttivat koko maallista ympäristöä tarpeidensa mukaan.[ ...]

Tietenkin kaikki uusiutumattomat luonnonvarat ovat ehtyviä. Näitä ovat valtaosa fossiileista: vuoristomateriaalit, malmit, maapallon geologisessa historiassa syntyneet mineraalit sekä muinaisen biosfäärin tuotteet, jotka putosivat bioottisesta kierrosta ja haudattiin syvyyksiin - fossiiliset polttoaineet ja sedimenttikarbonaatit . Joitakin mineraalivaroja muodostuu edelleen hitaasti geokemiallisten prosessien aikana valtameren syvyyksissä tai maankuoren pinnalla. Mineraalien osalta resurssin saatavuus ja laatu sekä tuntemattomien, mutta arvioitujen resurssien (77), arvioidun potentiaalin (77), todellisten tutkittujen (P) ja operatiivisten (E) varastojen määrällinen suhde ovat tärkeitä. , ja yleensä N> P> P > E (kuva 6.6).[ ...]

Meren tutkiminen fyysisenä ja kemiallinen järjestelmä eteni paljon nopeammin kuin sen tutkimus biologisena järjestelmänä. Aluksi spekulatiiviset hypoteesit valtamerten alkuperästä ja geologisesta historiasta ovat saaneet vankan teoreettinen perusta.[ ...]

Elävät organismit ovat kaiken kaikkiaan erittäin voimakas aineen virtauksen säätelijä maan pinnalla, ja ne säilyttävät valikoivasti tiettyjä alkuaineita biologisessa kierrossa. Biologiseen kiertokulkuun osallistuu vuosittain 6-20 kertaa enemmän typpeä kuin geologiseen kiertokulkuun ja 3-30 kertaa enemmän fosforia; samalla rikki päinvastoin osallistuu 2-4 kertaa enemmän geologiseen kiertokulkuun kuin biologiseen (taulukko 4).[ ...]

Monimutkainen järjestelmä palaute ei edistänyt vain lajien erilaistumisen lisääntymistä, vaan myös tiettyjen luonnollisten kompleksien muodostumista, joilla on erityispiirteitä ympäristöolosuhteista ja tietyn biosfäärin osan geologisesta historiasta riippuen. Mitä tahansa yhdistelmää biosfäärissä luonnollisesti toisiinsa yhteydessä olevista organismeista ja ympäristön epäorgaanisista komponenteista, joissa aineiden kierto tapahtuu, kutsutaan ekologiseksi järjestelmäksi tai ekosysteemiksi.[ ...]

Synteettiset pesuaineet (pesuaineet, tensidit). Ne muodostavat laajan ryhmän keinotekoisia pinta-aktiivisia aineita, joita valmistetaan kaikkialla maailmassa valtavia määriä. Näitä aineita joutuu suuria määriä geologiseen ympäristöön kotitalouden mukana jätevettä. Suurin osa niistä ei kuulu myrkyllisiin aineisiin, mutta synteettiset pesuaineet voivat tuhota erilaisia ​​ekosysteemejä, häiritä luonnollisia prosesseja aineiden geokemiallinen kierto maaperässä ja pohjavesissä.[ ...]

Pääosa hiilestä kertyy merenpohjan karbonaattiesiintymiin (1,3 - 101 Wt), kiteisiin kiviin (1,0 1016 t), hiileen ja öljyyn (3,4 1015 t). Tämä hiili osallistuu hitaan geologiseen kiertokulkuun. Maapallon elämää ja ilmakehän kaasutasapainoa tukevat pieneen (biogeeniseen) kiertokulkuun osallistuvien kasvien (5 10 t) ja eläinkudosten (5 109 t) sisältämät suhteellisen pienet hiilimäärät. Tällä hetkellä ihminen kuitenkin sulkee intensiivisesti aineiden, mukaan lukien hiilen, kiertoa. Esimerkiksi kaikkien kotieläinten kokonaisbiomassan arvioidaan jo ylittävän kaikkien luonnonvaraisten maaeläinten biomassan. Viljelykasvien pinta-alat lähestyvät luonnollisten biogeosenoosien alueita, ja monet kulttuuriekosysteemit ylittävät tuottavuudeltaan ihmisen jatkuvasti lisäämänsä merkittävästi luonnolliset.[ ...]

Joutuessaan vesistöihin jäteveden kanssa fosfaatti kyllästää ja joskus ylikyllästää niiden ekologiset järjestelmät. Luonnollisissa olosuhteissa fosfori palaa takaisin maahan käytännössä vain ulosteiden mukana ja kalaa syövien lintujen kuoleman jälkeen. Absoluuttinen enemmistö fosfaatit muodostavat pohjasedimenttejä ja kierto siirtyy hitain vaiheeseensa. Vain miljoonia vuosia jatkuneet geologiset prosessit voivat todella nostaa valtamerten fosfaattiesiintymiä, minkä jälkeen on mahdollista sisällyttää fosfori uudelleen kuvattuun kiertokulkuun.[ ...]

Taulukossa on kunkin maanosan sedimenttien vuotuista poistumista kuvaavat arvot. 17. On helppo nähdä, että suurin maaperän menetys on ominaista Aasialle - mantereelle, jossa on vanhimmat sivilisaatiot ja voimakkain maapallon riisto. Vaikka prosessin nopeus vaihtelee, geologisen aktiivisuuden aikoina liuenneiden mineraaliravinteiden kertymistä tapahtuu alangoilla ja valtamerissä ylängöjen kustannuksella. Tässä tapauksessa paikalliset biologiset palautusmekanismit ovat erityisen tärkeitä, minkä ansiosta aineiden hävikki ei ylitä niiden saantia alla olevista kivistä (tämä oli puhe kalsiumin kiertokulkua pohdittaessa). Toisin sanoen mitä pidempään elintärkeät elementit pysyvät tietyllä alueella, ja peräkkäiset organismisukupolvet käyttävät niitä yhä uudelleen, sitä vähemmän uutta materiaalia tarvitaan ulkopuolelta. Valitettavasti, kuten jo fosforia käsittelevässä osiossa totesimme, ihmiset usein häiritsevät tätä tasapainoa, yleensä tahattomasti, mutta yksinkertaisesti siksi, että he eivät täysin ymmärrä monien vuosituhansien aikana kehittyneen elämän ja epäorgaanisen aineen symbioosin monimutkaisuutta. Esimerkiksi nyt oletetaan (tosin ei vielä todistettu), että padot, jotka estävät lohia pääsemästä jokiin kutemaan, vähentävät lohen lisäksi myös ei-vaeltavan kalojen, riistan ja jopa puun tuotantoa joissakin Länsi-Yhdistyksen pohjoisosissa. osavaltioissa. Kun lohet kutevat ja kuolevat mantereen syvyyksissä, ne jättävät jälkeensä merestä palautettuja arvokkaita ravintoaineita. Suurten puumäärien poisto metsästä (eikä sen sisältämiä mineraaleja palauteta maaperään, toisin kuin luonnossa tapahtuu kaatuneiden puiden lahoamisen yhteydessä) epäilemättä köyhdyttää myös ylänköjä, yleensä tilanteissa, joissa ravinnevarasto on vailla mm. köyhä.[...]

Viides toiminto on ihmiskunnan biogeokemiallinen toiminta, joka kattaa jatkuvasti kasvavan määrän maankuoren ainetta teollisuuden, liikenteen ja maatalouden tarpeisiin. Tämä toiminto kestää erityinen paikka maapallon historiassa ja ansaitsee huolellisen huomion ja tutkimuksen. Siten planeettamme koko elävä väestö - elävä aine - on jatkuvassa biofiilisten kemiallisten alkuaineiden kierrossa. Aineiden biologinen kierto biosfäärissä liittyy laajaan geologiseen kiertokulkuun (kuva 12.20).[ ...]

Toinen hiiltä kuljettava prosessi on hummuksen muodostuminen saprofagien toimesta ja sitä seuraava aineen mineralisoituminen sienten ja bakteerien toimesta. Tämä on erittäin hidas prosessi, jonka nopeus määräytyy hapen määrästä, kemiallinen koostumus maaperä, sen lämpötila. Hapen puutteen ja korkean happamuuden vuoksi hiili kertyy turpeeseen. Samanlaiset prosessit kaukaisilla geologisilla aikakausilla muodostivat hiilen ja öljyn kerrostumia, jotka pysäyttivät hiilen kiertoprosessin.[ ...]

Ajatellaanpa esimerkkinä metsäekosysteemin ympäristöä muodostavaa roolia. Metsätuotteet ja biomassa ovat kasvien fotosynteesin yhteydessä syntyviä orgaanisen aineksen ja varastoidun energian varantoja. Fotosynteesin intensiteetti määrää hiilidioksidin imeytymisnopeuden ja hapen vapautumisen ilmakehään. Näin ollen 1 tonnin kasvituotteiden muodostumisen aikana hiilidioksidia imeytyy keskimäärin 1,5-1,8 tonnia ja vapautuu 1,2-1,4 tonnia 02. Biomassa, mukaan lukien kuollut orgaaninen aines, on pääasiallinen biogeenisen hiilen säiliö. Osa tästä orgaanisesta aineesta poistetaan kierrosta pitkä aika, muodostaen geologisia esiintymiä.[ ...]

Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) - suuri venäläinen tiedemies, akateemikko, biogeokemian ja biosfääriopin perustaja. Häntä pidetään oikeutetusti yhtenä maailmantieteen suurimmista universalisteista. V.I.:n tieteelliset intressit Vernadsky ovat erittäin leveitä. Hän teki merkittävän panoksen mineralogiaan, geokemiaan, radiogeologiaan, kristallografiaan; suoritti ensimmäiset tutkimukset maankuoren, hydrosfäärin ja ilmakehän vuorovaikutuksessa olevien elementtien ja rakenteiden koostumuksesta, rakenteesta ja kulkeutumisesta. Vuonna 1923 hän muotoili teorian elävien organismien johtavasta roolista geokemiallisissa prosesseissa. Vuonna 1926 kirjassa "Biosfääri" V.I. Vernadski esitti uusi konsepti biosfääri ja elävän aineen rooli kosmisessa ja maanpäällisessä aineen kierrossa. V.I. näkee ihmisen toiminnan seurauksena tapahtuvia luonnon muutoksia. Vernadsky voimakkaana planetaarisena prosessina ("Tieteellinen ajattelu geologisena ilmiönä", 1936) ja mahdollisuutena biosfäärille kasvaa noosfääriksi - mielen sfääriksi.