थीम नंबर 5. मुख्य के वैश्विक चक्र पोषक तत्व

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वैश्विक और स्थानीय जल चक्र।

कार्बन चक्र। समय के साथ कार्बन डाइऑक्साइड संतुलन में परिवर्तन: दीर्घकालिक रुझान और मौसमी उतार-चढ़ाव।

ऑक्सीजन चक्र।

नाइट्रोजन चक्र। नाइट्रोजन चक्र को बनाए रखने में सूक्ष्मजीवों की भूमिका: अमोनीफाइंग बैक्टीरिया, नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया।

फास्फोरस का चक्र, इसका छोटा अलगाव। फास्फोरस एक सीमित कारक के रूप में।

सल्फर चक्र। सल्फर चक्र को बनाए रखने में सूक्ष्मजीवों की भूमिका। हाइड्रोजन सल्फाइड से जल निकायों का प्रदूषण।

लक्ष्य:मुख्य बायोजेनिक पदार्थों (पानी, कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर, फास्फोरस) के सीमा पार हस्तांतरण के बारे में विचारों का गठन।

1. वैश्विक और स्थानीय जल चक्र

पृथ्वी पर सौर ऊर्जा पदार्थ के दो चक्रों का कारण बनती है: एक बड़ा, या भूवैज्ञानिक, सबसे स्पष्ट रूप से जल चक्र और वायुमंडलीय परिसंचरण में प्रकट होता है, और एक छोटा, जैविक (जैविक), एक बड़े के आधार पर विकसित होता है और इसमें निरंतर होता है, चक्रीय, लेकिन समय और स्थान में असमान, और संगठन के विभिन्न स्तरों के पारिस्थितिक तंत्र के भीतर पदार्थ, ऊर्जा और सूचना के नियमित पुनर्वितरण में कमोबेश महत्वपूर्ण नुकसान के साथ।

परिवहन द्रव्यमान और ऊर्जा लागत के मामले में पृथ्वी पर सबसे महत्वपूर्ण चक्र ग्रहीय जल विज्ञान चक्र - जल चक्र है।

तरल, ठोस और वाष्प अवस्था में, जीवमंडल के सभी तीन मुख्य घटकों में पानी मौजूद होता है: वायुमंडल, जलमंडल, स्थलमंडल। सभी जल एकजुट सामान्य सिद्धांत"जलमंडल"। जलमंडल के घटक निरंतर आदान-प्रदान और अंतःक्रिया द्वारा परस्पर जुड़े हुए हैं। जल एक अवस्था से दूसरी अवस्था में निरंतर गतिमान होकर छोटे-बड़े चक्र बनाता है। समुद्र की सतह से पानी का वाष्पीकरण, वायुमंडल में जल वाष्प का संघनन और समुद्र की सतह पर वर्षा एक छोटा चक्र बनाती है। जब जल वाष्प को वायु धाराओं द्वारा भूमि पर ले जाया जाता है, तो चक्र बहुत अधिक जटिल हो जाता है। उसी समय, वर्षा का हिस्सा वाष्पित हो जाता है और वापस वायुमंडल में प्रवेश करता है, जबकि दूसरा हिस्सा नदियों और जलाशयों को खिलाता है, लेकिन अंततः नदी और भूमिगत अपवाह के साथ समुद्र में लौट आता है, जिससे एक बड़ा चक्र पूरा होता है।

जैविक (जैविक) चक्र को मिट्टी, पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों के बीच पदार्थों के संचलन के रूप में समझा जाता है। N. P. Remezov, L. E. Rodin और N. I. Bazilevich की परिभाषा के अनुसार, जैविक (जैविक) चक्र मिट्टी, पानी और वातावरण से जीवित जीवों में रासायनिक तत्वों का प्रवाह है, आने वाले तत्वों का नए जटिल यौगिकों में परिवर्तन और उन्हें वापस लौटाना जीवन की प्रक्रिया में कार्बनिक पदार्थों के हिस्से के वार्षिक गिरावट के साथ या पूरी तरह से मृत जीवों के साथ जो पारिस्थितिकी तंत्र का हिस्सा हैं।

2. कार्बन चक्र। समय के साथ कार्बन डाइऑक्साइड संतुलन में परिवर्तन: दीर्घकालिक रुझान और मौसमी उतार-चढ़ाव

जीवमंडल में CO2 का प्रवास दो तरह से होता है।

पहला तरीका यह है कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान ग्लूकोज और अन्य के निर्माण के साथ इसे अवशोषित किया जाए कार्बनिक पदार्थजिससे सभी पौधों के ऊतकों का निर्माण होता है। भविष्य में, वे खाद्य श्रृंखलाओं के माध्यम से स्थानांतरित हो जाते हैं और पारिस्थितिकी तंत्र के अन्य सभी जीवित प्राणियों के ऊतकों का निर्माण करते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कई जीवों की संरचना में एक चक्र के भीतर एक कार्बन "विजिटिंग" की संभावना कम है, क्योंकि एक से प्रत्येक संक्रमण के साथ पौष्टिकता स्तरदूसरी ओर, इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि इसमें मौजूद कार्बनिक अणु प्रक्रिया में विभाजित हो जाएंगे कोशिकीय श्वसनऊर्जा प्राप्त करने के लिए। उसी समय, कार्बन परमाणु फिर से के हिस्से के रूप में पर्यावरण में प्रवेश करते हैं कार्बन डाइआक्साइडइस प्रकार एक चक्र पूरा करके अगला चक्र शुरू करने के लिए तैयार होना। भूमि के भीतर, जहां वनस्पति होती है, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित हो जाती है दिन. रात में, इसमें से कुछ पौधों द्वारा जारी किया जाता है बाहरी वातावरण. सतह पर पौधों और जानवरों की मृत्यु के साथ, कार्बनिक पदार्थ सीओ 2 बनाने के लिए ऑक्सीकृत होते हैं।

कार्बनिक पदार्थों को जलाने पर कार्बन परमाणु भी वायुमंडल में वापस आ जाते हैं। कार्बन चक्र की एक महत्वपूर्ण और दिलचस्प विशेषता यह है कि दूर के भूवैज्ञानिक युगों में, लाखों साल पहले, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रियाओं में निर्मित कार्बनिक पदार्थों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा न तो उपभोक्ताओं द्वारा उपयोग किया जाता था और न ही डीकंपोजर द्वारा, बल्कि लिथोस्फीयर में जमा किया जाता था। जीवाश्म ईंधन के रूप में: तेल, कोयला, तेल शेल, पीट, आदि। हमारे औद्योगिक समाज की ऊर्जा जरूरतों को पूरा करने के लिए इस जीवाश्म ईंधन का भारी मात्रा में खनन किया जाता है। इसे जलाकर हम एक निश्चित अर्थ में कार्बन चक्र को पूरा करते हैं।

दूसरे तरीके से, विभिन्न जल निकायों में कार्बोनेट सिस्टम के निर्माण से कार्बन प्रवास होता है, जहां CO 2 H 2 CO 3, HCO 3, CO 2 में गुजरता है। पानी में घुले कैल्शियम (या मैग्नीशियम) की मदद से कार्बोनेट (CaCO3) बायोजेनिक और एबोजेनिक तरीके से अवक्षेपित होते हैं। चूना पत्थर की मोटी परतें बनती हैं। एबी रोनोव के अनुसार, प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों में दबे हुए कार्बन का कार्बोनेट चट्टानों में कार्बन से अनुपात 1:4 है। कार्बन के बड़े चक्र के साथ-साथ भूमि की सतह पर और समुद्र में कई छोटे चक्र होते हैं।

जीवमंडल में होने वाली प्रक्रियाओं में पानी की भूमिका बहुत बड़ी है। पानी के बिना जीवित जीवों में चयापचय असंभव है। पृथ्वी पर जीवन के आगमन के साथ, जल चक्र अपेक्षाकृत जटिल हो गया, क्योंकि से अधिक कठिन प्रक्रियापौधों और जानवरों की महत्वपूर्ण गतिविधि से जुड़े जैविक वाष्पीकरण (वाष्पोत्सर्जन)।

संक्षेप में, प्रकृति में जल चक्र को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है। जल पृथ्वी की सतह पर वर्षा के रूप में आता है, जो मुख्य रूप से भौतिक वाष्पीकरण और पौधों द्वारा पानी के वाष्पीकरण के परिणामस्वरूप वायुमंडल में छोड़े गए जल वाष्प से बनता है। इस पानी का एक हिस्सा सीधे सतह से वाष्पित हो जाता है जल निकायोंया परोक्ष रूप से, पौधों और जानवरों के माध्यम से, जबकि दूसरा भूजल का पोषण करता है (चित्र 1.13)।

वाष्पीकरण की प्रकृति कई कारकों पर निर्भर करती है। तो, एक वन क्षेत्र में एक इकाई क्षेत्र से, यह महत्वपूर्ण रूप से वाष्पित हो जाता है और पानीएक जल निकाय की सतह से। वनस्पति आवरण में कमी के साथ, वाष्पोत्सर्जन भी कम हो जाता है, और फलस्वरूप, वर्षा की मात्रा।

हाइड्रोलॉजिकल चक्र में पानी का प्रवाह वाष्पीकरण द्वारा निर्धारित होता है, न कि अवक्षेपण से। वायुमण्डल की जलवाष्प धारण करने की क्षमता सीमित होती है। वाष्पीकरण की दर में वृद्धि से वर्षा में समान वृद्धि होती है। किसी भी क्षण वाष्प के रूप में हवा में निहित पानी 2.5 सेमी मोटी की औसत परत से मेल खाता है, समान रूप से पृथ्वी की सतह पर वितरित किया जाता है। प्रति वर्ष गिरने वाली वर्षा की मात्रा औसतन 65 सेमी है। नतीजतन, वायुमंडलीय मोर्चे का जल वाष्प सालाना लगभग 25 बार (हर दो सप्ताह में एक बार) चक्र करता है।

पानी की मात्रा जल निकायोंऔर मिट्टी वातावरण की तुलना में सैकड़ों गुना अधिक है, लेकिन यह एक ही गति से पहले दो निधियों से बहती है। इसके लिए जल अंतरण का औसत समय द्रव चरणपृथ्वी की सतह पर लगभग 3650 वर्ष है, जो वायुमंडल में इसके स्थानांतरण के समय से 10,000 गुना अधिक है। आदमी प्रगति पर है आर्थिक गतिविधिप्रस्तुत करना मजबूत प्रभावजल विज्ञान चक्र के आधार पर - पानी का वाष्पीकरण।

जल निकायों का प्रदूषण और, सबसे पहले, तेल उत्पादों के साथ समुद्र और महासागर भौतिक वाष्पीकरण की प्रक्रिया को तेज करते हैं, और जंगलों के क्षेत्र में कमी - वाष्पोत्सर्जन। यह प्रकृति में जल चक्र की प्रकृति को प्रभावित नहीं कर सकता है।

चित्र 1.13 - जल चक्र

महत्वपूर्ण बायोजेनिक तत्वों के वैश्विक चक्र जीवमंडल में विभिन्न जैविक समुदायों के स्थानीय आवासों तक सीमित कई छोटे चक्रों में टूट जाते हैं। वे कम या ज्यादा जटिल हो सकते हैं और बदलती डिग्रियांविभिन्न प्रकार के बाहरी प्रभावों के प्रति संवेदनशील। लेकिन प्रकृति ने फैसला किया कि प्राकृतिक परिस्थितियों में ये जैव रासायनिक चक्र "अनुकरणीय अपशिष्ट मुक्त प्रौद्योगिकियां" हैं। चक्रीयता 98-99% बायोजेनिक तत्वों को कवर करती है और केवल 1-2% बर्बाद भी नहीं होती है, बल्कि भूवैज्ञानिक रिजर्व (चित्र 1.14) में जाती है।

1.8 जीवमंडल की स्थिरता के मूल सिद्धांत

पारिस्थितिक तंत्र की स्थिरता और जीवमंडल की उनकी समग्रता कई कारकों पर निर्भर करती है (चित्र 1.15), उनमें से सबसे महत्वपूर्ण का सार इस प्रकार है:

चित्र 1.15 - जीवमंडल स्थिरता कारक

1. जीवमंडल उपयोग करता है बाहरी स्रोतऊर्जा: सौर ऊर्जा और अपने संगठन को सुव्यवस्थित करने के लिए पृथ्वी के आंतरिक भाग को गर्म करने की ऊर्जा, प्रभावी उपयोग मुक्त ऊर्जाप्रदूषण पैदा किए बिना वातावरण. लगातार उपयोगऊर्जा की एक निश्चित मात्रा और गर्मी के रूप में इसके अपव्यय ने जीवमंडल में एक विकासवादी गर्मी संतुलन बनाया।

बायोकेनोसिस को "ऊर्जा चालकता" के कानून (सिद्धांत) की विशेषता है: ऊर्जा के प्रवाह के माध्यम से, बायोकेनोसिस के ट्रॉफिक स्तरों से गुजरते हुए, लगातार बुझ जाता है।

1942 में, R. Lindemann ने ऊर्जा के पिरामिड का नियम या 10% का नियम (नियम) तैयार किया, जिसके अनुसार एक पोषी स्तर से पारिस्थितिक पिरामिडएक और उच्च स्तर ("सीढ़ी पर" निर्माता - उपभोक्ता - डीकंपोजर) से गुजरता है, औसतन, पारिस्थितिक पिरामिड के पिछले स्तर पर प्राप्त ऊर्जा का लगभग 10%।

2. जीवमंडल मुख्य रूप से चक्रों के रूप में पदार्थों (मुख्य रूप से हल्के बायोजेनिक तत्व) का उपयोग करता है। तत्वों के जैव-भू-रासायनिक चक्रों को क्रमिक रूप से विकसित किया गया है और इससे अपशिष्ट का संचय नहीं होता है।

3. जीवमंडल में प्रजातियों और जैविक समुदायों की एक विशाल विविधता है। प्रजातियों के बीच प्रतिस्पर्धी और शिकारी संबंध उनके बीच संतुलन स्थापित करने में योगदान करते हैं। इसी समय, अत्यधिक संख्या वाली व्यावहारिक रूप से कोई प्रमुख प्रजाति नहीं है, जो आंतरिक कारकों से एक मजबूत खतरे से जीवमंडल की सुरक्षा सुनिश्चित करती है।

प्रजातियों की विविधता पारिस्थितिक तंत्र के प्रभावों के प्रति लचीलापन बढ़ाने का एक कारक है बाह्य कारक. जीन पूल वन्यजीव - अमूल्य उपहारजिनकी संभावनाओं का अब तक बहुत कम उपयोग हुआ है।

4. जीवित पदार्थ की विशेषता वाली लगभग सभी नियमितताओं का एक अनुकूली मूल्य होता है। बायोसिस्टम्स को लगातार बदलती रहने की स्थिति के अनुकूल होने के लिए मजबूर किया जाता है। जीवन के निरंतर बदलते परिवेश में प्रत्येक प्रकार के जीव अपने-अपने तरीके से अनुकूलित होते हैं। यह पारिस्थितिक व्यक्तित्व के नियम द्वारा व्यक्त किया गया है: कोई भी दो समान प्रजातियां मौजूद नहीं हैं।

प्रजातियों की पारिस्थितिक विशिष्टता को अनुकूलन क्षमता के तथाकथित स्वयंसिद्ध द्वारा बल दिया जाता है: प्रत्येक प्रजाति को इसके लिए विशिष्ट अस्तित्व की स्थितियों के कड़ाई से परिभाषित सेट के लिए अनुकूलित किया जाता है - एक पारिस्थितिक आला।

5. जनसंख्या के आकार का स्व-नियमन या रखरखाव अजैविक और . के संयोजन पर निर्भर करता है जैविक कारक. प्रत्येक जनसंख्या एक अभिन्न प्रणाली के रूप में प्रकृति के साथ अंतःक्रिया करती है।

जनसंख्या अधिकतम नियम: बहुतायत प्राकृतिक आबादीखाद्य संसाधनों की कमी और प्रजनन की स्थिति, इन संसाधनों की अपर्याप्तता और जनसंख्या वृद्धि के त्वरण की बहुत कम अवधि तक सीमित है।

किसी भी आबादी की एक कड़ाई से परिभाषित आनुवंशिक, फीनोटिक, लिंग-आयु और अन्य संरचना होती है। इसमें पर्यावरणीय कारकों के प्रतिरोध को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक से कम व्यक्ति शामिल नहीं हो सकते।

न्यूनतम आकार का सिद्धांत किसी भी प्रजाति के लिए स्थिर नहीं है, यह प्रत्येक आबादी के लिए सख्ती से विशिष्ट है। न्यूनतम से आगे जाने से आबादी को मौत का खतरा है: यह अब स्वयं की मरम्मत नहीं कर पाएगा।

उपरोक्त कारकों में से प्रत्येक के विनाश से व्यक्तिगत पारिस्थितिक तंत्र और समग्र रूप से जीवमंडल दोनों की स्थिरता में कमी आ सकती है।

इसी तरह की जानकारी।

वायुमंडल में बिखरा हुआ, पृथ्वी की पपड़ी में दबे या स्वयं जलमंडल का गठन करने वाला, पानी पूरे के कामकाज में एक असाधारण भूमिका निभाता है। भौगोलिक लिफाफानिरंतर गति में एक गतिशील प्रणाली के रूप में।

जल चक्र है सतत प्रक्रियानमी का संचलन, वातावरण, जलमंडल, स्थलमंडल और जीवमंडल को कवर करता है। यह एक सशर्त योजना के अनुसार होता है: वर्षा, सतह और भूमिगत अपवाह, घुसपैठ, वाष्पीकरण, वायुमंडल में जल वाष्प का स्थानांतरण, इसका संघनन और बार-बार वर्षा। प्रेरक शक्तिवैश्विक जल चक्र सौर ऊर्जा द्वारा संचालित होता है, जो महासागरों और भूमि की सतह से वाष्पीकरण का कारण बनता है। वातावरण में प्रवेश करने वाली नमी का मुख्य स्रोत (85%) विश्व महासागर की सतह है, और लगभग 14% भूमि की सतह से आता है। चक्र के दौरान, पानी एक से आगे बढ़ सकता है एकत्रीकरण की स्थितिदूसरे में। वायुमंडल में, वायुमंडल और पृथ्वी की सतह के बीच, पृथ्वी की सतह और स्थलमंडल की आंतों के बीच, स्थलमंडल की आंतों के अंदर, जलमंडल में जल चक्र आवंटित करें।

यहाँ बताया गया है कि एस। कालेसनिक प्रकृति में जल चक्र का वर्णन कैसे करते हैं: “समुद्र की सतह से पानी का वाष्पीकरण, वायुमंडल में जल वाष्प का संघनन और समुद्र की सतह पर वर्षा एक छोटा चक्र बनाते हैं। लेकिन जब जल वाष्प को वायु धाराओं द्वारा भूमि पर ले जाया जाता है, तो जल चक्र अधिक जटिल हो जाता है। भूमि की सतह पर गिरने वाली वर्षा का एक हिस्सा वाष्पित हो जाता है और वायुमंडल में प्रवेश करता है, दूसरा हिस्सा भूमि और भूमिगत मार्गों से राहत अवसादों में बहता है और नदियों और स्थिर जलाशयों को खिलाता है। भूमि पर जल के वाष्पीकरण और वर्षा की प्रक्रिया को कई बार दोहराया जा सकता है, लेकिन, अंत में, समुद्र से हवा की धाराओं द्वारा भूमि पर लाई गई नमी नदी और भूमिगत अपवाह द्वारा फिर से समुद्र में लौट आती है, अपने महान चक्र को पूरा करती है।.

जल चक्र केवल पृथ्वी पर ही बंद नहीं होता है। जल वाष्प के अणु, वायुमंडल की उच्च परतों में उठे, सूर्य की पराबैंगनी किरणों की क्रिया के तहत फोटोडिसोसिएशन से गुजरते हुए, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन परमाणुओं में विघटित हो जाते हैं। कारण उच्च तापमानथर्मोस्फीयर में, हाइड्रोजन कणों की गति ब्रह्मांडीय एक से अधिक हो जाती है, और यह वातावरण को इंटरप्लेनेटरी स्पेस - साइट के लिए छोड़ देती है। जाहिर है, एक हाइड्रोजन परमाणु के निकलने का अर्थ है पृथ्वी के लिए पानी के एक अणु की हानि। बदले में, ब्रह्मांड पृथ्वी को पानी की आपूर्ति करता है, जो इसमें निहित है उल्कापिंड पदार्थऔर बर्फ धूमकेतु। कुछ अनुमानों के अनुसार, इस मार्ग से प्रतिदिन लगभग 80 m3 नमी पृथ्वी में प्रवेश करती है; 25 - 30 हजार टन सालाना।

पानी के प्राकृतिक चक्र में, तीन मुख्य लिंक को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: महाद्वीपीय, महासागरीय और वायुमंडलीय।

जल चक्र की महाद्वीपीय कड़ी

वर्षा के रूप में भूमि की सतह पर पहुँचते हुए, पानी या तो मिट्टी में रिसता है (घुसपैठ) या सतह पर बहता है, सतह और नदी अपवाह का निर्माण करता है, और फिर झीलों, समुद्रों और महासागरों में प्रवेश करता है।

प्रति दिन जल चक्र का विश्व आयतन, किमी 3

पानी का एक हिस्सा वाष्पित हो जाता है, और वाष्पीकरण सीधे मिट्टी की सतह, जल निकायों और ऊपर के पौधों के अंगों से और मिट्टी से, अपक्षय क्रस्ट और दोनों से होता है। चट्टानोंकेशिकाओं के माध्यम से सतह पर उठने के बाद। मिट्टी में रिसने वाली नमी का कुछ हिस्सा उप-मृदा अपवाह के साथ-साथ जमीन और . के रूप में चला जाता है भूजल. भूजल और भूमिगत जल कभी-कभी ढलानों पर पृथ्वी की सतह पर आते हैं, उन जगहों पर जहां एक्वीफर्स बाहर निकलते हैं, और नदी के तल में भी। भूजल का हिस्सा भर जाता है जल भंडारगहरे भूमिगत क्षितिज और इस प्रकार लंबे समय तक सक्रिय जल विनिमय से बाहर।

जल चक्र की महाद्वीपीय कड़ी का एक विशिष्ट तत्व हिमनद है। के दौरान पृथ्वी पर हिमनदों का द्रव्यमान भूवैज्ञानिक इतिहासबड़े उतार-चढ़ाव का अनुभव किया। बड़े महाद्वीपीय हिमनद ग्रह पर कई बार हुए, जब पानी का विशाल द्रव्यमान समुद्र से वापस ले लिया गया और भूमि पर बर्फ की चादरों के रूप में केंद्रित हो गया (मुख्य रूप से सर्कंपोलर क्षेत्रों में)। ऐसी अवधि के दौरान, विश्व महासागरों के स्तर में 100 मीटर या उससे अधिक की कमी आई। इसके विपरीत, इंटरग्लेशियल युगों में; ग्लेशियर लगभग पूरी तरह से गायब हो गए, जिससे वृद्धि हुई; समुद्र का स्तर।

जल चक्र की महासागरीय कड़ी

सौर विकिरण के अवशोषण और वातावरण के तापीय प्रति-विकिरण के कारण समुद्र मुख्य रूप से ऊपर से गर्म होता है। पृथ्वी के आंतरिक भाग से समुद्र तल तक जाने वाला भूतापीय प्रवाह छोटा है और इसके सबसे गहरे क्षेत्र को छोड़कर, समुद्र के तापीय शासन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करता है। ऊपर से समुद्र के पानी का गर्म होना इसे हाइड्रोस्टेटिक स्थिरता प्रदान करता है (गर्मी की ऊपरी परतों में अंतर्निहित ठंडे वाले की तुलना में कम घनत्व होता है), जिसके परिणामस्वरूप समुद्र में ऊर्ध्वाधर गति वायुमंडल की तुलना में कम स्पष्ट होती है। यह अधिक योगदान देता है उच्च घनत्वहवा की तुलना में पानी।

समुद्र में जल की गति की समग्रता विभिन्न स्थानिक और लौकिक पैमानों के आंदोलनों और चक्रों से बनी होती है। गति की अवधि कुछ सेकंड से लेकर सैकड़ों वर्षों तक होती है, और स्थानिक (क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर) तराजू कुछ मिलीमीटर से लेकर हजारों किलोमीटर तक होते हैं। समुद्री धाराओं के अलावा, जो समुद्र के सामान्य संचलन, अशांत घटना, सतह और आंतरिक तरंगों, ज्वारीय घटनाओं (स्तर में उतार-चढ़ाव और ज्वारीय धाराएं), मेन्डर्स और एडीज, अपवेलिंग और डाउनवेलिंग घटनाएँ हैं जो क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशाओं में जल ऊर्जा को स्थानांतरित करती हैं। .

क्षेत्रीय वितरण के अनुसार सौर ऊर्जाग्रह की सतह पर, समुद्र और वायुमंडल में, आनुवंशिक रूप से परस्पर जुड़े परिसंचरण तंत्र एक ही प्रकार के जल और वायु द्रव्यमान द्वारा निर्मित होते हैं। महासागरीय संचलन की घटना में सबसे महत्वपूर्ण यांत्रिक कारक पानी की सतह पर हवा का घर्षण है, जिसके कारण महासागर को वातावरण से यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त होती है। हवा बहाव धाराओं का कारण बनती है, जिससे कुछ क्षेत्रों में पानी की वृद्धि होती है और दूसरों में वृद्धि होती है, जिसके परिणामस्वरूप ढाल धाराएं होती हैं।

धाराओं का निर्माण थर्मोहेलिन कारकों द्वारा भी सुगम होता है: गर्मी की प्राप्ति और रिहाई, वर्षा, वाष्पीकरण, और महाद्वीपों से पानी की आमद पानी के तापमान और लवणता को प्रभावित करती है, और इस प्रकार इसका घनत्व। सघन परतें डूबती हैं, जिससे ऊर्ध्वाधर मिश्रण होता है और फिर क्षैतिज परिवहन (संवहन) होता है।

के नीचे विशेषणिक विशेषताएंप्रसार ऊपरी तह का पानीविश्व महासागर व्यक्तिगत तत्वों के चक्रों की एक प्रणाली है। यह चित्र से देखा जा सकता है कि समुद्री धाराएँ प्रत्येक महासागर में परिसंचरण तंत्र बनाती हैं। अपवाद अंटार्कटिक सर्कम्पोलर करंट (पश्चिमी हवाओं की धारा, या ग्रेट ईस्ट ड्रिफ्ट) है, जो मध्य अक्षांशों में दुनिया भर में पानी की एक निरंतर धारा बनाता है। दक्षिणी गोलार्द्ध, जिसका उत्तरी गोलार्ध में कोई समकक्ष नहीं है।

विश्व महासागर की सतही धाराएँ: प्रशांत महासागर के उत्तरी भाग का केंद्रीय परिसंचरण: 1 - कुरोशियो; 2 - उत्तरी प्रशांत; 3 - कैलिफोर्निया; 4 - उत्तरी ट्रेडविंड; दक्षिण प्रशांत महासागर का केंद्रीय ग्यार: 5 - पूर्वी ऑस्ट्रेलियाई; 6 - पश्चिमी हवाएं (अंटार्कटिक सर्कम्पोलर करंट का हिस्सा); 7 - हम्बोल्ट (पेरू); 8 - दक्षिण पासत्नोय; केंद्रीय गायरे उत्तर अटलांटिक: 9 - गल्फ स्ट्रीम; 10 - उत्तरी अटलांटिक; 11 - कैनरी; 12 - उत्तरी ट्रेडविंड; केंद्रीय गायरे दक्षिण अटलांटिक: 13 - ब्राजीलियाई; 14 - पश्चिमी हवाएं (अंटार्कटिक सर्कम्पोलर करंट का हिस्सा); 15 - बेंगुएला; 16- दक्षिण व्यापार हवा; केंद्रीय गायरे हिंद महासागर: 17 - केप अगुलहास; 18 - पश्चिमी हवाएं (अंटार्कटिक सर्कम्पोलर करंट का हिस्सा); 19 - पश्चिमी ऑस्ट्रेलियाई; 20 - दक्षिण पासत्नोय; प्रशांत महासागर के उत्तरी भाग का उप-आर्कटिक परिसंचरण: 21 - अलास्का; 22 - अलास्का धारा; 23 - बेरिंग सागर का ढाल मार्ग; 24 - कामचत्सकोए; 25 - ओयाशियो; उत्तरी अटलांटिक के उपोष्णकटिबंधीय गीयर: 26 - इर्मिंगर; 27 - पूर्वी ग्रीनलैंड; 28 - लैब्राडोर; अन्य परिसंचरण तत्व: 29 - इंटरट्रेड काउंटरकुरेंट; 30 - सोमाली धारा।

सतही जल का संचलन विश्व महासागर के एक विशेष क्षेत्र में विकसित मुख्य पवन प्रणालियों को लगभग पूरी तरह से दोहराता है, हालांकि, केवल वातावरण में प्रक्रियाओं द्वारा महासागर के संचलन की व्याख्या करना असंभव है, क्योंकि अन्य स्रोत हैं , समेत अलौकिक उत्पत्ति(चाँद सूरज)।

यदि हम सतही धाराओं के कारण पानी के लाभ और हानि की गणना करते हैं, तो एक असंतुलन पाया जाएगा: कुछ क्षेत्रों में, पानी कम होने की तुलना में अधिक बहता है, अन्य में - इसके विपरीत। इसका उत्तर ऊर्ध्वाधर विनिमय में पाया जाना है जो सतह की धाराओं को गहरे से जोड़ता है। गहराई पर, धाराओं की प्रणाली सतह एक से भिन्न होती है, और कई मामलों में सतह के पानी के प्रसार के विपरीत दिशा में निर्देशित गहरे प्रतिवर्त होते हैं। उदाहरण के लिए, क्रॉमवेल करंट प्रशांत महासागर 100-400 मीटर की गहराई पर, यह सतह के नीचे पश्चिम से पूर्व की ओर चलती है दक्षिण भूमध्यरेखीय धारा, लोमोनोसोव धारा में अटलांटिक महासागरपश्चिम से पूर्व की ओर दक्षिण विषुवतीय धारा के अंतर्गत भी गुजरती है। हालांकि, सतही प्रणालियों में सतही प्रतिधाराएं भी बनती हैं, जो एक दिशा के प्रवाह को सीमित करती हैं (उदाहरण के लिए, प्रशांत और अटलांटिक महासागरों के इंटरट्रेड काउंटरकरंट्स)।

समय के विशिष्ट क्षणों में, समुद्री लिंक बनाने वाले वर्तमान क्षेत्र औसत चित्र से भिन्न होंगे। नदियों की तरह, वे विचित्र रूप से दिशा बदल सकते हैं (मींडर) या एडी बना सकते हैं, जैसे हवा या चैनल प्रवाह।

महासागर में एक बड़ी तापीय और गतिशील जड़ता है और वातावरण के प्रभाव के प्रति इसकी प्रतिक्रिया में देरी होती है। महासागर एक प्रकार का "स्मृति उपकरण" है जो कुछ पिछली अवधि के लिए वातावरण के "छाप" को संग्रहीत करता है।

जल चक्र में वायुमंडलीय लिंक

वाष्पीकरण के माध्यम से नमी वातावरण में प्रवेश करती है। वार्षिक रूप से, 577 x 10 12 मीटर 3 पृथ्वी की सतह से वाष्पित हो जाता है, और उनमें से 505 x 10 12 मीटर 3 समुद्र की सतह से होते हैं। वाष्पीकरण विकिरण बजट का 80% खर्च करता है। बादलों के स्तर पर वातावरण में नमी के संघनन के दौरान उतनी ही मात्रा में ऊर्जा निकलती है, और जलवाष्प, सैकड़ों और हजारों किलोमीटर चलती है, बड़ी मात्रा में गर्मी भी स्थानांतरित करती है। संघनन के दौरान वाष्पन की गुप्त ऊष्मा का वायुमंडल में विमोचन सबसे महत्वपूर्ण है ऊर्जा स्रोतवायुमंडलीय प्रक्रियाएं। इसलिए जलवाष्प को "वायुमंडल का प्राथमिक ईंधन" कहा जाता है।

भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच नमी युक्त हवा का आदान-प्रदान मुख्य रूप से क्षैतिज परिवहन द्वारा प्राप्त किया जाता है वायु द्रव्यमान. ऊर्ध्वाधर आंदोलनों को बाहर नहीं किया जाता है, लेकिन उनकी गति क्षैतिज गति से बहुत कम होती है।

जल चक्र की आर्थिक कड़ी

असीमित आपूर्ति पर राय ताजा पानीपृथ्वी पर पूरी तरह से संशोधित किया गया है। पानी के मुख्य उपभोक्ता (आमतौर पर ताजे पानी) कृषि, उद्योग और जनसंख्या हैं। पर कृषिसबसे बड़ा (2 10 12 मीटर 3 से अधिक) पानी की मात्रा सिंचाई पर खर्च की जाती है, और इसका 80% अपरिवर्तनीय रूप से नदी नेटवर्क को किस हिस्से के रूप में छोड़ देता है रासायनिक यौगिकया वाष्पीकरण द्वारा। औद्योगिक जरूरतों के लिए कुल पानी का सेवन 0.7 · 10 12 मीटर 3 / वर्ष है, जिसमें से 5-10% तकनीकी प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने के लिए अपरिवर्तनीय रूप से वापस ले लिया जाता है। लगभग 0.2·10 12 मीटर 3/वर्ष आबादी की जरूरतों के लिए उपयोग किया जाता है, और पानी का छठा हिस्सा नदी नेटवर्क - साइट पर वापस नहीं किया जाता है। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि अपशिष्टवस्तुतः किसी भी उपचार के लिए साफ पानी से पतला करने की आवश्यकता होती है, जो वर्तमान में विश्व के सभी गुणवत्ता वाले जल संसाधनों का लगभग 40% खपत करता है।

नदी अपवाह के संबंध में, ये खंड छोटे हैं। हालांकि, मोर्चे के सबसे घनी आबादी वाले इलाकों में और मध्य एशिया, अफ्रीका, रूस के कुछ औद्योगिक क्षेत्रों में पहले से ही जल संसाधनों की भारी कमी है, जो और भी बढ़ रही है। इसकी भरपाई के लिए, वे अपवाह और भूमि के पुनर्वितरण के कृत्रिम क्षेत्रीय पुनर्वितरण का सहारा लेते हैं, जो बदले में न केवल कई पर्यावरण की समस्याएलेकिन हमेशा आर्थिक रूप से उचित नहीं।

1. वैश्विक जल चक्र।

2. वैश्विक कार्बन चक्र।

3. ऑक्सीजन चक्र।

4. प्रकाश संश्लेषण और उत्पादक जीवों के प्रकार।

5. अपचय और विनाशकारी जीवों के प्रकार।

6. उत्पादन और अपघटन प्रक्रियाओं का सामान्य संतुलन।

वैश्विक जल चक्र।

जल चक्र और सीओ 2 इंच वैश्विक स्तरशायद मानवता के लिए सबसे महत्वपूर्ण जैव-भू-रासायनिक चक्र हैं। दोनों को वातावरण में छोटे लेकिन अत्यधिक मोबाइल पूल की विशेषता है, जो मानव गतिविधि के कारण होने वाली गड़बड़ी के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है और जो मौसम और जलवायु को प्रभावित कर सकता है।

यद्यपि प्रकाश संश्लेषण को बनाने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं में पानी शामिल होता है, एक पारिस्थितिकी तंत्र के माध्यम से पानी का अधिकांश प्रवाह वाष्पीकरण, वाष्पोत्सर्जन (पौधों द्वारा वाष्पीकरण) और वर्षा के कारण होता है।

जल चक्र, या जल चक्र, किसी भी अन्य चक्र की तरह, ऊर्जा द्वारा संचालित होता है। तरल पानी द्वारा प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण मुख्य बिंदु है जिस पर ऊर्जा स्रोत जल चक्र के साथ जुड़ जाता है। यह अनुमान लगाया गया है कि पृथ्वी तक पहुंचने वाली सभी सौर ऊर्जा का लगभग एक तिहाई जल चक्र को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है।

उपलब्ध का 90% से अधिक पृथ्वीपानी चट्टानों में बंधा होता है जो बनता है पृथ्वी की पपड़ी, और पृथ्वी की सतह पर तलछट (बर्फ और बर्फ) में। यह पानी पारिस्थितिक तंत्र में होने वाले हाइड्रोलॉजिकल चक्र में बहुत कम ही प्रवेश करता है: केवल जल वाष्प के ज्वालामुखी उत्सर्जन के साथ। इस प्रकार, पृथ्वी की पपड़ी में उपलब्ध पानी के बड़े भंडार पृथ्वी की सतह के पास पानी की आवाजाही में बहुत ही महत्वहीन योगदान देते हैं, जो इस संचलन के आरक्षित कोष का आधार बनते हैं।

वायुमण्डल में जल कोष छोटा (लगभग 3%) है। वायु में समाहित जल किसी में भी वाष्प के रूप में इस पल, औसतन 2.5 सेमी मोटी परत से मेल खाती है, जो पृथ्वी की सतह पर समान रूप से वितरित होती है। एक वर्ष में होने वाली वर्षा की मात्रा औसतन 65 सेमी होती है, जो किसी भी समय वातावरण में निहित नमी की मात्रा का 25 गुना है। नतीजतन, जल वाष्प, लगातार वातावरण में निहित है, तथाकथित वायुमंडलीय कोष, सालाना 25 बार चक्र। तदनुसार, वायुमंडल में जल अंतरण का समय औसतन दो सप्ताह है।

जल चक्र के निम्नलिखित पहलुओं पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए:

1. वाष्पीकरण के कारण समुद्र में वर्षा से प्राप्त होने वाले पानी की तुलना में अधिक पानी खो देता है; जमीन पर, स्थिति उलट है. उस। अधिकांश कृषि पारिस्थितिकी प्रणालियों सहित स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र का समर्थन करने वाली अधिकांश वर्षा में समुद्र से वाष्पित पानी होता है।

2. भूमि से कुल वाष्पोत्सर्जन (वाष्पीकरण) में पौधे के वाष्पोत्सर्जन की एक महत्वपूर्ण, यदि मुख्य भूमिका नहीं है। वनस्पति द्वारा पानी की गति पर पड़ने वाले प्रभाव का सबसे अच्छा पता तब चलता है जब वनस्पति हटा दी जाती है। इस प्रकार, छोटी नदियों के घाटियों में सभी पेड़ों की प्रायोगिक कटाई से नदियों में पानी के प्रवाह में 200 प्रतिशत से अधिक की वृद्धि होती है। सामान्य परिस्थितियों में, जल वाष्प के रूप में यह अतिरिक्त सीधे वायुमंडल में फंस जाएगा।

3. यद्यपि सतही अपवाह भूजल जलाशयों की पूर्ति करता है और स्वयं उनसे भर जाता है, इन मूल्यों में है उलटा नाता. मानवीय गतिविधियों के परिणामस्वरूप (पृथ्वी की सतह को जल-अभेद्य सामग्री से ढंकना, नदियों पर जलाशय बनाना, सिंचाई प्रणाली का निर्माण, कृषि योग्य भूमि को संकुचित करना, वनों की कटाई, आदि), अपवाह बढ़ता है और इस तरह के एक महत्वपूर्ण भूजल कोष की पुनःपूर्ति कम हो जाती है। कई शुष्क क्षेत्रों में, भूजल जलाशयों को अब प्रकृति द्वारा फिर से भरने की तुलना में मनुष्यों द्वारा तेजी से बाहर निकाला जाता है।