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पृथ्वी पर हर जगह, जहाँ भी आप अपनी नज़र घुमाते हैं, जीवन राज करता है। हर जगह आपको कुछ पौधे और जानवर मिल सकते हैं। और ऐसे कितने जीव हैं जो नंगी आँखों से अदृश्य हैं! सबसे सरल एकल-कोशिका वाले जानवर और सूक्ष्म शैवाल, असंख्य कवक, बैक्टीरिया, वायरस...

आजकल, पौधों की 500 हजार प्रजातियाँ और जानवरों की लगभग 15 लाख प्रजातियाँ ज्ञात हैं। लेकिन अभी तक सभी प्रजातियों की खोज और वर्णन नहीं किया गया है। और यदि आप कल्पना करें कि प्रत्येक प्रजाति में कितने व्यक्ति हैं!... टैगा में देवदार के पेड़ों की संख्या, या घास के मैदान में सिंहपर्णी, या एक खेत में गेहूं की बालियों की संख्या गिनने का प्रयास करें... एक एंथिल में कितनी चींटियाँ रहती हैं, कैसे एक पोखर में कई साइक्लोप्स या डफ़निया क्रस्टेशियंस, जंगल में कितनी गिलहरियाँ हैं, एक झील में कितने पाइक, पर्च या तिलचट्टे हैं?.. और सूक्ष्मजीवों को गिनने की कोशिश करने पर वास्तव में शानदार संख्याएँ प्राप्त होती हैं।

तो, में1 ग्राम औसतन, वन मिट्टी में शामिल हैं:

बैक्टीरिया -400,000,000,

मशरूम - 2,000,000,

शैवाल - 100,000,

प्रोटोजोआ - 10,000.

जॉर्जिया विश्वविद्यालय के माइक्रोबायोलॉजिस्ट ऐसा मानते हैं पृथ्वी पर केवल 5,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 हैं (5 नॉनिलियन) जीवाणु . यह बराबर होता है ग्रह पर समस्त जीवन का 70% द्रव्यमान।

जीवित प्राणियों की यह असंख्य भीड़ अव्यवस्थित और बेतरतीब ढंग से स्थित नहीं है, बल्कि पृथ्वी पर ऐतिहासिक रूप से स्थापित जीवन के नियमों के अनुसार, एक निश्चित क्रम में सख्ती से स्वाभाविक रूप से स्थित है। इस बारे में अमेरिकी जीवविज्ञानी के. विली लिखते हैं: “पहली नज़र में, ऐसा लग सकता है कि जीवित प्राणियों की दुनिया में पौधों और जानवरों की एक अकल्पनीय विविधता शामिल है, जो एक दूसरे से भिन्न हैं और प्रत्येक अपने तरीके से चलते हैं। हालाँकि, एक अधिक विस्तृत अध्ययन से पता चलता है कि सभी जीवों, दोनों पौधों और जानवरों, की बुनियादी जीवन ज़रूरतें समान हैं, उन्हें समान समस्याओं का सामना करना पड़ता है: ऊर्जा के स्रोत के रूप में भोजन प्राप्त करना, रहने की जगह पर विजय प्राप्त करना, प्रजनन, आदि। इन समस्याओं के कारण, पौधों और जानवरों ने विभिन्न रूपों की एक विशाल विविधता बनाई, जिनमें से प्रत्येक दी गई पर्यावरणीय परिस्थितियों में जीवन के लिए अनुकूलित है। प्रत्येक रूप ने न केवल पर्यावरण की भौतिक स्थितियों के लिए अनुकूलित किया है - इसने आर्द्रता, हवा, प्रकाश, तापमान, गुरुत्वाकर्षण इत्यादि की कुछ सीमाओं के भीतर उतार-चढ़ाव के लिए प्रतिरोध हासिल कर लिया है, बल्कि जैविक पर्यावरण के लिए भी - सभी पौधों और जानवरों के लिए प्रतिरोध हासिल कर लिया है। एक ही क्षेत्र में.

पृथ्वी पर नियमित रूप से वितरित, जीवों का पूरा समूह हमारे ग्रह - जीवमंडल का जीवित आवरण बनाता है। "जीवमंडल" की अवधारणा को विकसित करने और इसकी ग्रहीय भूमिका को स्पष्ट करने का श्रेय रूसी शिक्षाविद् वी.आई. वर्नाडस्की को है, हालाँकि इस शब्द का इस्तेमाल पिछली शताब्दी के अंत में किया गया था। जीवमंडल क्या है और इसे इतना महत्व क्यों दिया जाता है?

पृथ्वी के सतही भागों में तीन खनिज, अकार्बनिक शैल होते हैं: स्थलमंडल - पृथ्वी का कठोर चट्टान शैल; जलमंडल - एक तरल, गैर-निरंतर खोल, जिसमें सभी समुद्र, महासागर और आंतरिक जल शामिल हैं - विश्व महासागर; वायुमंडल एक गैसीय आवरण है।

संपूर्ण जलमंडल, स्थलमंडल के ऊपरी भाग और वायुमंडल की निचली परतें जानवरों और पौधों द्वारा निवास की जाती हैं। आधुनिक जीवमंडल का निर्माण जीवित पदार्थ के उद्भव और आगे के ऐतिहासिक विकास की प्रक्रिया में हुआ था। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति के बाद से, विभिन्न अनुमानों के अनुसार, 1.5-2.5 से 4.2 बिलियन वर्ष बीत चुके हैं। वी.आई. वर्नाडस्की इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि इस दौरान पृथ्वी की पपड़ी की सभी बाहरी परतों को जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि द्वारा 99 प्रतिशत तक संसाधित किया गया था। नतीजतन, जिस पृथ्वी को हम समझते हैं, जिस पर हम रहते हैं, वह काफी हद तक जीवों की गतिविधि का एक उत्पाद है।

पदार्थ के प्राकृतिक विकास के परिणामस्वरूप पृथ्वी पर उत्पन्न हुए जीवन ने, विभिन्न जीवों के रूप में अपने अस्तित्व के कई लाखों वर्षों के दौरान, हमारे ग्रह की उपस्थिति को बदल दिया है।

जीवमंडल में सभी जीव सामूहिक रूप से बायोमास या "जीवित पदार्थ" बनाते हैं, जिसमें शक्तिशाली ऊर्जा होती है जो पृथ्वी की पपड़ी और वायुमंडल को बदल देती है। पौधों का कुल वजन लगभग 10,000 बिलियन है, और जानवरों का वजन लगभग 10 बिलियन टन है, जो कि इसके ठोस, तरल और गैसीय आवासों के साथ पूरे जीवमंडल के वजन का लगभग 0.01 प्रतिशत है। यह अनुमान लगाया गया है कि जीवन की उपस्थिति के लगभग एक अरब साल बाद, पृथ्वी पर रहने वाले सभी जीवित प्राणियों का बायोमास हमारे ग्रह के द्रव्यमान से कई गुना अधिक होना चाहिए था। लेकिन वैसा नहीं हुआ।

बायोमास महत्वपूर्ण रूप से एकत्रित क्यों नहीं होता? इसे एक निश्चित स्तर पर क्यों रखा जाता है? आख़िरकार, जीवित पदार्थ के रूप में बायोमास इस विकास की प्रक्रिया में, जीवित प्राणियों के प्रजनन और विकास की प्रक्रिया में निरंतर विकास, सुधार और निरंतर संचय की ओर प्रवृत्त होता है।

लेकिन ऐसा नहीं होता है क्योंकि प्रत्येक तत्व जिससे किसी जीव के शरीर का निर्माण होता है, उसे पर्यावरण से लिया जाता है, और फिर कई अन्य जीवों के माध्यम से यह फिर से आसपास के, अकार्बनिक वातावरण में लौट आता है, जहां से यह फिर से संरचना में प्रवेश करता है। जीवित पदार्थ, बायोमास। परिणामस्वरूप, जीवित पदार्थ बनाने वाले प्रत्येक तत्व का उपयोग इसके द्वारा कई बार किया जाता है।

हालाँकि, इसे पूर्ण अर्थ में नहीं समझा जाना चाहिए। एक ओर, कुछ तत्व पदार्थों के चक्र को छोड़ देते हैं, क्योंकि पृथ्वी पर कोयला, तेल, पीट, तेल शेल आदि के भंडार के रूप में कार्बनिक यौगिकों का संचय होता है। दूसरी ओर, मनुष्य , अपनी गतिविधियों के माध्यम से, बायोमास संचय की अधिक गहन प्रक्रिया सुनिश्चित कर सकता है, जो फसल की पैदावार और घरेलू पशुओं की उत्पादकता में निरंतर वृद्धि में प्रकट होती है।

लेकिन यह सब सामान्य नियम को बिल्कुल भी खारिज नहीं करता है। पृथ्वी पर बायोमास अभी भी महत्वपूर्ण रूप से जमा नहीं होता है, लेकिन इसे लगातार कुछ निश्चित स्तर पर बनाए रखा जाता है, हालांकि यह स्तर पूर्ण और स्थिर नहीं है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि बायोमास एक ही निर्माण सामग्री से लगातार नष्ट और निर्मित होता रहता है; इसकी सीमाओं के भीतर पदार्थों का निरंतर संचलन होता रहता है। वी.आई. वर्नाडस्की लिखते हैं: “जीवन उन परमाणुओं के एक महत्वपूर्ण हिस्से पर कब्जा कर लेता है जो पृथ्वी की सतह का निर्माण करते हैं। इसके प्रभाव में ये परमाणु निरंतर तीव्र गति में रहते हैं। इनसे हर समय लाखों विविध यौगिकों का निर्माण होता रहता है। और यह प्रक्रिया सबसे प्राचीन आर्कियोज़ोइक युग से लेकर हमारे समय तक, लाखों वर्षों तक बिना किसी रुकावट के चलती है। पृथ्वी की सतह पर ऐसी कोई रासायनिक शक्ति नहीं है जो समग्र रूप से जीवित जीवों की तुलना में अधिक लगातार सक्रिय हो, और इसलिए अपने अंतिम प्रभावों में अधिक शक्तिशाली हो।

यह चक्र, जो जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि के परिणामस्वरूप होता है, पदार्थों का जैविक चक्र कहलाता है। प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को अंजाम देने वाले हरे पौधों के आगमन के साथ इसने आधुनिक स्वरूप धारण कर लिया। उस समय से, पृथ्वी पर जीवित पदार्थ के विकास की स्थितियों ने एक पूरी तरह से अलग चरित्र प्राप्त कर लिया है।

कार्बन के उदाहरण का उपयोग करके पदार्थों के संचलन के पाठ्यक्रम पर संक्षेप में विचार किया जा सकता है, जिसके परमाणु एक जटिल प्रोटीन अणु का हिस्सा हैं। यह प्रोटीन अणु के साथ है कि जीवन और चयापचय जुड़े हुए हैं।

पृथ्वी के प्रत्येक हेक्टेयर में 2.5 टन तक कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) होता है। जैसा कि गणना से पता चला है, उदाहरण के लिए, गन्ने की फसलें प्रति हेक्टेयर 8 टन तक कार्बन अवशोषित करती हैं, जिसका उपयोग इन पौधों के शरीर के निर्माण के लिए किया जाता है। परिणामस्वरूप, लगभग कई सौ वर्षों तक हरे पौधों का उपयोग किया जाता रहा

संपूर्ण कार्बन रिजर्व होगा। लेकिन ऐसा नहीं होता है, क्योंकि श्वसन की प्रक्रिया में जीव महत्वपूर्ण मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं। और इससे भी अधिक कार्बन पुटीय सक्रिय बैक्टीरिया और कवक द्वारा छोड़ा जाता है, जो जानवरों और पौधों के मृत शरीर में निहित कार्बन यौगिकों को नष्ट कर देता है। कार्बन का कुछ हिस्सा अभी भी "परिसंचरण" के क्षेत्र को छोड़ देता है, तेल, कोयला, पीट, आदि के भंडार के रूप में जमा हो जाता है, जिसमें मृत पौधे और जानवर बदल जाते हैं। लेकिन कार्बन के इस नुकसान की भरपाई रॉक कार्बोनेट के विनाश से होती है, और आधुनिक परिस्थितियों में भारी मात्रा में निकाले गए ईंधन के दहन से भी होती है। परिणामस्वरूप, कार्बन वातावरण से लगातार हरे पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों के माध्यम से वापस वायुमंडल में प्रवाहित होता प्रतीत होता है। इस प्रकार, जीवमंडल में कुल कार्बन भंडार लगभग स्थिर रहता है। यह उच्च स्तर की निश्चितता के साथ माना जा सकता है कि जीवमंडल में लगभग हर कार्बन परमाणु, पृथ्वी पर जीवन के उद्भव के बाद से, बार-बार जीवित पदार्थ का हिस्सा रहा है, वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड में पारित हुआ और फिर से जीवित पदार्थ की संरचना में लौट आया, बायोमास.

आधुनिक परिस्थितियों में, पदार्थों के जैविक चक्र की प्रक्रिया में कार्बन निम्नलिखित चरणों से गुजरता है: 1) हरे पौधे, कार्बनिक पदार्थ के निर्माता, वातावरण से कार्बन को अवशोषित करते हैं और इसे अपने शरीर की संरचना में पेश करते हैं; 2) जानवर, या उपभोक्ता, पौधे खाकर, उनके कार्बन यौगिकों से अपने शरीर के कार्बन यौगिकों का निर्माण करते हैं; 3) बैक्टीरिया, साथ ही कुछ अन्य जीव, या डीकंपोजर, मृत पौधों और जानवरों के कार्बनिक पदार्थों को नष्ट कर देते हैं और कार्बन छोड़ते हैं, जो फिर से कार्बन डाइऑक्साइड के रूप में वायुमंडल में चला जाता है।

बायोमास में अमीनो एसिड और प्रोटीन का एक अन्य महत्वपूर्ण घटक नाइट्रोजन है। पृथ्वी पर नाइट्रोजन का स्रोत नाइट्रेट है, जिसे पौधे मिट्टी और पानी से अवशोषित करते हैं। पशु, पौधे खाकर, पौधों के अमीनो एसिड और प्रोटीन से अपने प्रोटोप्लाज्म का संश्लेषण करते हैं। पुटीय सक्रिय जीवाणु इन जीवों के मृत शरीर से नाइट्रोजन यौगिकों को अमोनिया में परिवर्तित कर देते हैं। फिर नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया अमोनिया को नाइट्राइट और नाइट्रेट में बदल देते हैं। नाइट्रोजन का कुछ भाग जीवाणुओं को डीनाइट्रीकृत करके वायुमंडल में वापस आ जाता है। लेकिन पृथ्वी पर, जीवित पदार्थ के विकास की प्रक्रिया में, जीव मुक्त नाइट्रोजन को बांधने और इसे कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित करने में सक्षम दिखाई दिए। ये कुछ नीले-हरे शैवाल, मृदा शैवाल, साथ ही फलियां जड़ कोशिकाओं के साथ-साथ नोड्यूल बैक्टीरिया भी हैं। जब ये जीव मर जाते हैं, तो उनके शरीर में नाइट्रोजन नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रिक एसिड लवण में परिवर्तित हो जाती है।

एक समान चक्र पानी, फास्फोरस और कई अन्य पदार्थों द्वारा किया जाता है जो जीवित पदार्थ और जीवमंडल के खनिज गोले का हिस्सा हैं। नतीजतन, सभी तत्व, दुर्लभ अपवादों के साथ, उनके संदर्भ में सबसे भव्य हो जाते हैं स्केल निरंतर गतिशील प्रवाह - पदार्थों का जैविक चक्र। शिक्षाविद् वी. आई. वर्नाडस्की लिखते हैं, "जीवन की समाप्ति अनिवार्य रूप से रासायनिक परिवर्तनों की समाप्ति से जुड़ी होगी, यदि संपूर्ण पृथ्वी की पपड़ी की नहीं, तो कम से कम इसकी सतह की - पृथ्वी का चेहरा, जीवमंडल की।"

वर्नाडस्की का यह विचार विशेष रूप से उस भूमिका से स्पष्ट रूप से पुष्टि की जाती है जो पौधों के प्रकाश संश्लेषण का एक उत्पाद ऑक्सीजन, अपने चक्र की प्रक्रिया में निभाता है। पृथ्वी के वायुमंडल में लगभग सभी ऑक्सीजन हरे पौधों की गतिविधि से उत्पन्न होती है और एक निश्चित स्तर पर बनी रहती है। श्वसन के दौरान जीवों द्वारा इसका सेवन बड़ी मात्रा में किया जाता है। लेकिन, इसके अलावा, जबरदस्त रासायनिक गतिविधि के साथ, ऑक्सीजन लगातार लगभग सभी अन्य तत्वों के साथ जुड़ती रहती है।

यदि हरे पौधे इतनी भारी मात्रा में ऑक्सीजन का उत्पादन नहीं करते, तो लगभग 2000 वर्षों में यह वायुमंडल से पूरी तरह गायब हो जाती। पृथ्वी का पूरा स्वरूप बदल जाएगा, लगभग सभी जीव गायब हो जाएंगे, जीवमंडल के भौतिक भाग में सभी ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं बंद हो जाएंगी... पृथ्वी एक निर्जीव ग्रह बन जाएगी। यह ग्रह के वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन की उपस्थिति है जो इंगित करती है कि इस पर जीवन, जीवित पदार्थ और एक जीवमंडल है। और चूँकि वहाँ एक जीवमंडल है, पर्यावरण के लगभग सभी तत्व पदार्थों के एक भव्य, अंतहीन चक्र में खिंच जाते हैं।

यह अनुमान लगाया गया है कि आधुनिक समय में वायुमंडल में सभी ऑक्सीजन हर 2,000 वर्षों में जीवों के माध्यम से चक्रित होती है (श्वसन द्वारा बंधी होती है और प्रकाश संश्लेषण द्वारा जारी होती है), वायुमंडल में सभी कार्बन डाइऑक्साइड हर 300 वर्षों में विपरीत दिशा में चक्रित होती है, और सारा पानी पृथ्वी पर 2,000,000 वर्षों में प्रकाश संश्लेषण और श्वसन के माध्यम से विघटित और पुनः निर्मित हुआ।

जीवमंडल का सिद्धांत भू-रासायनिक अनुसंधान पर आधारित है, मुख्य रूप से वी.आई. वर्नाडस्की द्वारा अध्ययन किए गए ऑक्सीजन और कार्बन चक्र। वह यह सुझाव देने वाले पहले व्यक्ति थे कि आधुनिक वायुमंडल में मौजूद ऑक्सीजन पौधों की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि के परिणामस्वरूप बनती है।

उत्कृष्ट प्रकृतिवादी वी.आई.वर्नाडस्की के पास अपने तीक्ष्ण और प्रतिभाशाली विचार से आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान के लगभग सभी क्षेत्रों को कवर करने की अद्भुत क्षमता थी। अपने विचारों और अवधारणाओं में, वह अपने समकालीन ज्ञान के स्तर से बहुत आगे थे और उन्होंने दशकों पहले ही उनके विकास का पूर्वानुमान लगा लिया था। 1922 में, वर्नाडस्की ने परमाणु ऊर्जा के विशाल भंडार पर मनुष्य की आसन्न महारत के बारे में लिखा था, और 30 के दशक के अंत में उन्होंने अंतरिक्ष में मनुष्य के प्रवेश के आने वाले युग की भविष्यवाणी की थी। वह पृथ्वी के बारे में कई विज्ञानों के मूल में खड़े थे - आनुवंशिक खनिज विज्ञान, भू-रसायन विज्ञान, जैव-भू-रसायन, रेडियोभूविज्ञान और पृथ्वी के जीवमंडल का सिद्धांत बनाया, जो उनकी रचनात्मकता का शिखर बन गया।

वी.आई. वर्नाडस्की का वैज्ञानिक अनुसंधान लगातार विशाल संगठनात्मक कार्यों से जुड़ा था। वह रूस की प्राकृतिक उत्पादक शक्तियों के अध्ययन के लिए आयोग के निर्माण के आरंभकर्ता, यूक्रेनी विज्ञान अकादमी के आयोजकों में से एक और इसके पहले अध्यक्ष थे। वर्नाडस्की की पहल पर, भूगोल संस्थान, खनिज विज्ञान और भू-रसायन संस्थान का नाम एम.वी. लोमोनोसोव के नाम पर रखा गया, रेडियम, सिरेमिक और ऑप्टिकल संस्थान, बायोजियोकेमिकल प्रयोगशाला, जो अब वी.आई. वर्नाडस्की के नाम पर भू-रसायन और विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान संस्थान बन गया है। और अध्ययन आयोग यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज की प्रणाली में बनाया गया था। पर्माफ्रॉस्ट, बाद में वी.ए. ओब्रुचेव इंस्टीट्यूट ऑफ पर्माफ्रॉस्ट साइंस, ज्ञान के इतिहास पर आयोग, अब प्राकृतिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी के इतिहास का संस्थान, में तब्दील हो गया। उल्कापिंडों पर समिति, आइसोटोप, यूरेनियम और कई अन्य पर आयोग। अंततः, उनके मन में पृथ्वी की भूवैज्ञानिक आयु निर्धारित करने के लिए एक अंतर्राष्ट्रीय आयोग बनाने का विचार आया

जीवमंडल में ऊर्जा का प्रवाह

सभी पदार्थों के चक्र बंद हैं, उनमें एक ही परमाणु का बार-बार उपयोग होता है। इसलिए, चक्र को चलाने के लिए किसी नए पदार्थ की आवश्यकता नहीं होती है। पदार्थ के संरक्षण का नियम, जिसके अनुसार पदार्थ कभी उत्पन्न या लुप्त नहीं होता, यहाँ स्पष्ट है। लेकिन बायोजेनिक चक्र के भीतर पदार्थों के परिवर्तन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस भव्य प्रक्रिया को पूरा करने के लिए किस प्रकार की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है?


पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक ऊर्जा का मुख्य स्रोत, और इसलिए पदार्थों के जैविक चक्र के कार्यान्वयन के लिए, सूर्य का प्रकाश है, अर्थात, वह ऊर्जा जो लगभग 10,000,000 डिग्री के तापमान पर परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान सूर्य की गहराई में उत्पन्न होती है। (सूर्य की सतह पर तापमान बहुत कम है, केवल 6,000 डिग्री।) 30 प्रतिशत तक ऊर्जा वायुमंडल में नष्ट हो जाती है या बादलों और पृथ्वी की सतह से परावर्तित हो जाती है, 20 प्रतिशत तक ऊर्जा की ऊपरी परतों में अवशोषित हो जाती है। बादल, और लगभग 50 प्रतिशत भूमि या समुद्र की सतह तक पहुँच जाता है और ऊष्मा के रूप में अवशोषित हो जाता है। ऊर्जा की केवल थोड़ी सी मात्रा, केवल लगभग 0.1 से 0.2 प्रतिशत, हरे पौधों द्वारा ग्रहण की जाती है; यही वह है जो पृथ्वी पर पदार्थों के संपूर्ण जैविक चक्र को सुनिश्चित करता है।

हरे पौधे सूर्य की किरणों की ऊर्जा को संचित करके अपने शरीर में संग्रहित कर लेते हैं। पौधे खाने वाले जानवरों का अस्तित्व उस ऊर्जा के कारण होता है जो भोजन के साथ, खाए गए पौधों के साथ उनके शरीर में प्रवेश करती है। शिकारी भी अंततः हरे पौधों द्वारा संचित ऊर्जा के कारण अस्तित्व में हैं, क्योंकि वे शाकाहारी जीवों को खाते हैं।

इस प्रकार, सूर्य की ऊर्जा, जो मूल रूप से हरे पौधों द्वारा प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में उपयोग की जाती है, उन कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों की संभावित ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जिनसे पौधे का शरीर स्वयं निर्मित होता है। किसी पौधे को खाने वाले जानवर के शरीर में, इन कार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण होता है, जिससे उतनी ही मात्रा में ऊर्जा निकलती है जितनी पौधे द्वारा कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण पर खर्च की गई थी। इस ऊर्जा का एक हिस्सा जानवरों के जीवन के लिए उपयोग किया जाता है, और कुछ, थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुसार, गर्मी में परिवर्तित हो जाता है और अंतरिक्ष में नष्ट हो जाता है।

अंततः, हरे पौधे द्वारा सूर्य से प्राप्त ऊर्जा एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित हो जाती है। ऐसे प्रत्येक संक्रमण के साथ, ऊर्जा एक रूप (पौधे की जीवन ऊर्जा) से दूसरे (जानवर, सूक्ष्मजीव आदि की जीवन ऊर्जा) में परिवर्तित हो जाती है। ऐसे प्रत्येक परिवर्तन के साथ, उपयोगी ऊर्जा की मात्रा कम हो जाती है। नतीजतन, पदार्थों के संचलन के विपरीत, जो एक बंद घेरे में बहता है, ऊर्जा एक निश्चित दिशा में जीव से जीव तक चलती है। ऊर्जा का प्रवाह एकतरफ़ा होता है, कोई चक्र नहीं।

यह कल्पना करना कठिन नहीं है कि जैसे ही सूर्य अस्त होगा, पृथ्वी द्वारा संचित सारी ऊर्जा धीरे-धीरे, एक निश्चित और अपेक्षाकृत कम समय के बाद, गर्मी में बदल जाएगी और अंतरिक्ष में नष्ट हो जाएगी। जीवमंडल में पदार्थों का संचलन रुक जाएगा, सभी जानवर और पौधे मर जाएंगे। काफी निराशाजनक तस्वीर... पृथ्वी पर जीवन का अंत...

हालाँकि, हमें इस निष्कर्ष से भ्रमित नहीं होना चाहिए। आख़िरकार, सूर्य कई अरब वर्षों तक चमकता रहेगा, यानी, कम से कम तब तक जब तक पृथ्वी पर जीवन पहले से मौजूद है, जो जीवित पदार्थ के आदिम ढेर से आधुनिक मनुष्य तक विकसित हुआ है। इसके अलावा, मनुष्य स्वयं लगभग दस लाख वर्ष पहले ही पृथ्वी पर प्रकट हुआ था। इस अवधि के दौरान, वह एक पत्थर की कुल्हाड़ी से सबसे जटिल इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटर तक गए, परमाणु और ब्रह्मांड की गहराई में प्रवेश किया,

ऊर्जा का एक रूप से दूसरे रूप में कोई भी संक्रमण उपयोगी ऊर्जा की मात्रा में कमी के साथ होता है। यह पृथ्वी से परे चला गया है और बाहरी अंतरिक्ष की सफलतापूर्वक खोज कर रहा है।

मनुष्य की उपस्थिति और उसके मस्तिष्क जैसे उच्च संगठित पदार्थ का जीवित माताओं और संपूर्ण जीवमंडल के विकास के लिए असाधारण महत्व था और है। अपनी स्थापना के बाद से, बायोमास के हिस्से के रूप में मानवता काफी समय तक पूरी तरह से पर्यावरण पर निर्भर रही है। लेकिन जैसे-जैसे मस्तिष्क और सोच विकसित होती है, मनुष्य प्रकृति पर अधिक से अधिक विजय प्राप्त करता है, उससे ऊपर उठता है, उसे अपने हितों के अधीन कर लेता है। 1929 में, ए.पी. पावलोव ने, पृथ्वी पर जैविक दुनिया के विकास में मनुष्य की बढ़ती भूमिका पर जोर देते हुए, चतुर्धातुक काल को "एंथ्रोपोसीन" कहने का प्रस्ताव रखा, और फिर वी.आई. वर्नाडस्की ने यह मानते हुए कि मानवता एक नया, बुद्धिमान खोल बना रही है। पृथ्वी, या गोलाकार दिमाग ने "नोस्फीयर" नाम प्रस्तावित किया।

मानव गतिविधि जीवमंडल में पदार्थों के चक्र को महत्वपूर्ण रूप से बदल देती है। लगभग 50 अरब टन कोयले का खनन किया गया और उसे जला दिया गया; अरबों टन लोहा और अन्य धातुएँ, तेल और पीट का खनन किया जाता है। मनुष्य ने परमाणु ऊर्जा सहित ऊर्जा के विभिन्न रूपों में महारत हासिल कर ली है। परिणामस्वरूप, पृथ्वी पर पूरी तरह से नए रासायनिक तत्व प्रकट हुए और कुछ तत्वों को दूसरों में बदलने का अवसर पैदा हुआ, और बड़ी मात्रा में रेडियोधर्मी विकिरण जीवमंडल में प्रवेश कर गया। मनुष्य ब्रह्मांडीय व्यवस्था का एक परिमाण बन गया है और निकट भविष्य में अपने मन की शक्ति से वह ऊर्जा के ऐसे रूपों पर महारत हासिल करने में सक्षम होगा जिनके बारे में हम अभी भी नहीं जानते हैं।

वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति के युग में, पूरे ग्रह पर होने वाली सामान्य जीवन प्रक्रियाओं के बारे में ज्ञान विशेष महत्व प्राप्त कर लेता है। अंतरिक्ष अन्वेषण ने पृथ्वी को बाहर से देखना और इसके आसपास के क्षेत्रों का अध्ययन करना संभव बना दिया है। पृथ्वी पर जनसंख्या में वृद्धि के लिए नए खाद्य संसाधनों की खोज की आवश्यकता है। उद्योग और परिवहन से निकलने वाला हानिकारक कचरा न केवल जीवित जीवों, बल्कि पानी और हवा की शुद्धता की सुरक्षा की समस्या भी पैदा करता है।

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पृथ्वी ग्रह के जीवमंडल और बायोमास के गुण

वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति के युग में, पूरे ग्रह पर होने वाली सामान्य जीवन प्रक्रियाओं के बारे में ज्ञान विशेष महत्व प्राप्त कर लेता है। अंतरिक्ष अन्वेषण ने पृथ्वी को बाहर से देखना और इसके आसपास के क्षेत्रों का अध्ययन करना संभव बना दिया है। पृथ्वी पर जनसंख्या में वृद्धि के लिए नए खाद्य संसाधनों की खोज की आवश्यकता है। उद्योग और परिवहन से निकलने वाला हानिकारक कचरा न केवल जीवित जीवों, बल्कि पानी और हवा की शुद्धता की सुरक्षा की समस्या भी पैदा करता है। इस संबंध में, पृथ्वी पर पदार्थों के चक्र में जीवित प्रकृति की भूमिका को समझना आवश्यक है। मुख्य बात ऊर्जा के वाहक और ट्रांसफार्मर के रूप में जीवित प्रकृति के महत्व को निर्धारित करना है। संपूर्ण ग्रह पर जीवन की संरचना और उसकी स्थिरता के आधार को जानना आवश्यक है। पिछली कक्षाओं में पौधों, जानवरों, मनुष्यों और सामान्य जीव विज्ञान का अध्ययन करते समय, आप इसके संगठन के सभी स्तरों पर जीवित प्रकृति से परिचित हुए: आणविक, सेलुलर, जीव, जनसंख्या-प्रजाति और बायोजियोसेनोटिक। इस विषय का अध्ययन करते समय, आप हमारे ग्रह - जीवमंडल पर जीवन के उच्चतम स्तर के संगठन से परिचित हो जाएंगे।

जीवमंडल और इसकी सीमाएँ।संपूर्ण पृथ्वी ग्रह पर सामान्य रूप से जीवित जीवों के स्थान और भूमिका को समझे बिना जैविक दुनिया के रूपों की विविधता और इसके विकास के पैटर्न का अध्ययन पूरा नहीं होगा।सभी जीवित जीवों की समग्रता ग्रह के जीवित पदार्थ या बायोमास का निर्माण करती है।

जीवों की जीवन गतिविधि बदल गई है और पृथ्वी की पपड़ी और वातावरण बदल रही है। अरबों वर्षों में, बायोमास के पौधे वाले हिस्से ने वातावरण से कार्बन डाइऑक्साइड को साफ़ किया है, इसे ऑक्सीजन से समृद्ध किया है और चूना पत्थर, कोयले और तेल में कार्बन के जमाव को जन्म दिया है। विकास की प्रक्रिया में, पृथ्वी पर जीवित जीवों द्वारा रहने वाले एक विशेष खोल या गोले का निर्माण हुआ। इसे पार्थिव खोल या जीवन का क्षेत्र कहा जाता हैबीओस्फिअ (ग्रीक "बायोस" - जीवन, "गोलाकार" - गेंद)। यह नाम सबसे पहले जे.बी. लैमार्क ने दिया था। जीवमंडल का सिद्धांत शिक्षाविद वी.आई. वर्नाडस्की (1863 - 1945) द्वारा बनाया गया था, जो एक नए विज्ञान - बायोजियोकेमिस्ट्री के संस्थापक थे, जो पृथ्वी के रसायन विज्ञान को जीवन के रसायन विज्ञान से जोड़ता है और परिवर्तन में जीवित पदार्थ की भूमिका स्थापित करता है। पृथ्वी की सतह।

पृथ्वी ग्रह पर अनेक भू-मंडल हैं।

चावल। 42. स्थलमंडल (ग्रीक "लिथोस" - पत्थर) - ग्लोब का बाहरी कठोर आवरण। इसमें दो परतें होती हैं: ऊपरी परत - ग्रेनाइट के साथ तलछटी चट्टानें और निचली परत - बेसाल्ट। परतें असमान दूरी पर हैं। जगह-जगह ग्रेनाइट सतह पर आ जाता है।

सभी महासागर, समुद्र (उनकी समग्रता को विश्व महासागर कहा जाता है), जो पृथ्वी की सतह का 70.8% बनाते हैं, साथ ही झीलें और नदियाँ भी बनती हैंहीड्रास्फीयर . समुद्र की गहराई औसतन 3.8 किमी है, कुछ अवसादों में - 11.034 किमी तक।

स्थलमंडल और जलमंडल की सतह से 100 किमी ऊपर तक फैला हुआ हैवायुमंडल . 15 किमी की औसत ऊँचाई वाली वायुमंडल की निचली परत कहलाती हैक्षोभ मंडल (ग्रीक "ट्रोप" - परिवर्तन)। क्षोभमंडल में हवा में निलंबित जल वाष्प शामिल है, जो पृथ्वी की सतह के असमान रूप से गर्म होने पर गति करता है। क्षोभमंडल के ऊपर हैंसमताप मंडल (लैटिन "स्ट्रेटम" - परत) 100 किमी तक ऊँचा। इसकी सीमा पर उत्तरी रोशनी दिखाई देती है। 15-35 किमी की ऊंचाई पर समताप मंडल में, सौर विकिरण के प्रभाव में मुक्त ऑक्सीजन ओजोन (O) में परिवर्तित हो जाती है 2 → ओ 3 ), जो एक स्क्रीन बनाता है और जीवित जीवों के लिए हानिकारक ब्रह्मांडीय विकिरण और आंशिक रूप से सूर्य की पराबैंगनी किरणों को दर्शाता है।

पृथ्वी के सभी गोलों में इसका एक विशेष स्थान हैजीवमंडल - जीवित जीवों द्वारा बसा भूगर्भिक आवरण. यह पृथ्वी की सतह, स्थलमंडल के ऊपरी भाग, संपूर्ण जलमंडल और वायुमंडल के निचले भाग, क्षोभमंडल को कवर करता है। जीवमंडल जीवित पदार्थ की गतिविधि को प्रकट करता है: पौधे, जानवर, सूक्ष्मजीव और मानवता। जीवमंडल की सीमाएँ विभिन्न जीवों के जीवन के लिए आवश्यक परिस्थितियों की उपस्थिति से निर्धारित होती हैं। जीवमंडल जीवन की ऊपरी सीमा पराबैंगनी किरणों की तीव्र सांद्रता से सीमित है; पृथ्वी के आंतरिक भाग का निम्न उच्च तापमान (100 डिग्री सेल्सियस से अधिक)। केवल निचले जीव-जीवाणु ही इसकी चरम सीमा तक पहुंचते हैं। बैक्टीरिया और कवक के बीजाणु 20 किमी की ऊंचाई तक उड़ते हैं, और अवायवीय बैक्टीरिया पृथ्वी की पपड़ी में 3 किमी से अधिक की गहराई पर, तेल क्षेत्रों के पानी में पाए जाते हैं।

चावल। 43.
जीवमंडल में जीवित द्रव्यमान की उच्चतम सांद्रता भूमि और महासागर की सतह पर, स्थलमंडल और वायुमंडल, जलमंडल और वायुमंडल, जलमंडल और स्थलमंडल के बीच संपर्क की सीमाओं पर देखी जाती है। इन स्थानों में सबसे अनुकूल रहने की स्थितियाँ हैं - तापमान, आर्द्रता, ऑक्सीजन सामग्री और जीवों के पोषण के लिए महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व। वायुमंडल की ऊपरी परतों की ओर, समुद्र की गहराई में और स्थलमंडल की गहराई में, जीवन की सघनता कम हो जाती है। बायोमास का संचय हरे पौधों की महत्वपूर्ण गतिविधि से निर्धारित होता है।

जीवित पदार्थ का द्रव्यमान पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान की तुलना में नगण्य है। फिर भी, पृथ्वी की पपड़ी में कई परिवर्तन बायोमास की महत्वपूर्ण गतिविधि के कारण होते हैं।

जीवित पदार्थ के गुण.बायोमास बनाने वाले जीवों में पुनरुत्पादन-गुणन और पूरे ग्रह में फैलने की जबरदस्त क्षमता होती है।

बायोमास की ऊर्जा विशेष रूप से प्रजनन में स्पष्ट होती है। “जीवित पदार्थ - जीवों का एक संग्रह - गैस के द्रव्यमान की तरह, पृथ्वी की सतह पर फैलता है और पर्यावरण में एक निश्चित दबाव डालता है, उन बाधाओं को दरकिनार कर देता है जो इसकी प्रगति में बाधा डालते हैं या उन पर कब्ज़ा कर लेते हैं, उन्हें ढक देते हैं। इस आंदोलन द्वारा हासिल किया गया हैजीवों का प्रजनन... पहले से ही के. लिनिअस ने स्पष्ट रूप से देखा था कि इस संपत्ति को जीवित चीजों के लिए मौलिक माना जाना चाहिए, वह अगम्य रेखा जो इसे मृत, निष्क्रिय पदार्थ से अलग करती है" (वर्नाडस्की)।

कुछ वर्षों में, व्यक्तिगत प्रजातियों का प्रजनन इतनी तीव्रता से बढ़ता है कि इससे कीड़ों (टिड्डियों), कृन्तकों और अन्य जानवरों के विशाल समूह का आक्रमण होता है। विभिन्न जीवों द्वारा अंतरिक्ष पर कब्ज़ा उनके प्रजनन की तीव्रता से निर्धारित होता है।

छोटे जीव, विशेषकर जलीय वातावरण में, बहुत तेजी से प्रजनन करते हैं और फैलते हैं। कुछ जीवाणुओं की संख्या हर 22 मिनट में दोगुनी हो जाती है। आर्थ्रोपोड, जो ज़मीन पर रहने वाले अधिकांश जानवर हैं, तेज़ी से बढ़ते हैं।

जीवों के प्रजनन और तेजी से प्रसार, विशेष रूप से एककोशिकीय जीवों ने, जीवन की "हर जगह" (वर्नाडस्की) को निर्धारित किया - जीवमंडल की चरम सीमा तक।

जीवन का घनत्व जीवों के आकार और उनके जीवन के लिए आवश्यक क्षेत्र पर निर्भर करता है। डकवीड और क्लोरेला शैवाल के लिए, यह उनके आकार के बराबर क्षेत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है। एक हाथी को 30 किमी क्षेत्र की आवश्यकता होती है 2 , शहद इकट्ठा करने के लिए मधुमक्खी - 200 मी 2 , शाकाहारी पौधे - औसतन 30 सेमी 2 . जीवन का दबाव जीवों के बीच स्थान, भोजन, हवा और पानी के लिए संघर्ष पैदा करता है।

प्रत्येक जीवित जीव और सभी बायोमास की ख़ासियत पर्यावरण के साथ पदार्थों का निरंतर आदान-प्रदान है।

विभिन्न तत्व एक जीवित जीव में प्रवेश करते हैं, उसमें जमा होते हैं और उसे छोड़ देते हैं, आंशिक रूप से जीवन के दौरान और आंशिक रूप से मृत्यु के बाद। ये मुख्य रूप से ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, कार्बन, सोडियम, कैल्शियम, फास्फोरस, पोटेशियम, सिलिकॉन और अन्य - 20 से अधिक तत्व हैं। पोषण की प्रक्रिया के दौरान, ऊर्जा संचित होती है और खाद्य श्रृंखला के साथ और प्रजनन के माध्यम से अन्य जीवों में स्थानांतरित होती है। जीवमंडल में हरे पौधों के प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन की रिहाई और कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण का विशेष महत्व है।

जीवमंडल में, पौधों का द्रव्यमान जानवरों के द्रव्यमान से कई गुना अधिक है। सामान्य तौर पर, बायोमास पूरे जीवमंडल के द्रव्यमान का केवल 0.01% बनाता है, लेकिन ग्रह पर इसकी भूमिका बहुत बड़ी है।

आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, पृथ्वी पर औसतन बायोमास लगभग 2.423 × 1012 टन है, जिसमें हरी भूमि के पौधों का द्रव्यमान 97%, जानवरों और सूक्ष्मजीवों का द्रव्यमान 3% है।

बायोमास एक शब्द है जिसका उपयोग प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से निर्मित किसी भी कार्बनिक पदार्थ को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। इस परिभाषा में स्थलीय और जलीय वनस्पति और झाड़ियाँ, साथ ही जलीय पौधे और सूक्ष्मजीव शामिल हैं।

peculiarities

बायोमास पशु गतिविधि (खाद), औद्योगिक और कृषि अपशिष्ट के अवशेष हैं। यह उत्पाद औद्योगिक महत्व का है और ऊर्जा क्षेत्र में इसकी मांग है। बायोमास एक प्राकृतिक उत्पाद है जिसकी कार्बन सामग्री इतनी अधिक है कि इसे वैकल्पिक ईंधन के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

मिश्रण

बायोमास हरे पौधों, सूक्ष्मजीवों और जानवरों का मिश्रण है। इसे पुनर्स्थापित करने के लिए थोड़े समय की आवश्यकता होती है। जीवित जीवों का बायोमास ऊर्जा का एकमात्र स्रोत है जो प्रसंस्करण के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ सकता है। इसका मुख्य भाग जंगलों में केंद्रित है। भूमि पर, इसमें हरी झाड़ियाँ और पेड़ शामिल हैं, और उनकी मात्रा लगभग 2,400 बिलियन टन अनुमानित है। महासागरों में, जीवों का बायोमास बहुत तेजी से बनता है, यहां इसका प्रतिनिधित्व सूक्ष्मजीवों और जानवरों द्वारा किया जाता है।

वर्तमान में, हरे पौधों की संख्या में वृद्धि जैसी अवधारणा पर विचार किया जा रहा है। काष्ठीय वनस्पति लगभग दो प्रतिशत है। कुल संरचना का अधिकांश (लगभग सत्तर प्रतिशत) कृषि योग्य भूमि, हरी घास के मैदान और छोटी वनस्पति से बना है।

कुल बायोमास का लगभग पंद्रह प्रतिशत समुद्री फाइटोप्लांकटन से आता है। इस तथ्य के कारण कि इसके विभाजन की प्रक्रिया कम समय में होती है, हम दुनिया के महासागरों में वनस्पति के एक महत्वपूर्ण कारोबार के बारे में बात कर सकते हैं। वैज्ञानिक दिलचस्प तथ्य बताते हैं जिसके अनुसार समुद्र के हरे हिस्से को पूरी तरह से नवीनीकृत करने के लिए तीन दिन पर्याप्त हैं।

ज़मीन पर इस प्रक्रिया में लगभग पचास साल लग जाते हैं। हर साल प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया होती है, जिससे लगभग 150 अरब टन सूखा जैविक उत्पाद प्राप्त होता है। विश्व के महासागरों में बनने वाला कुल बायोमास, इसके महत्वहीन संकेतकों के बावजूद, भूमि पर बनने वाले उत्पादन के बराबर है।

दुनिया के महासागरों में पौधों के वजन के महत्व को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि उन्हें थोड़े समय में जानवरों और सूक्ष्मजीवों द्वारा खाया जाता है, लेकिन यहां की वनस्पति बहुत जल्दी पूरी तरह से बहाल हो जाती है।

पृथ्वी के जीवमंडल के महाद्वीपीय भाग में उपोष्णकटिबंधीय और उष्णकटिबंधीय वन सबसे अधिक उत्पादक माने जाते हैं। महासागर बायोमास का प्रतिनिधित्व मुख्य रूप से चट्टानों और मुहल्लों द्वारा किया जाता है।

वर्तमान में उपयोग की जाने वाली बायोएनेर्जी प्रौद्योगिकियों में से, हम हाइलाइट करते हैं: पायरोलिसिस, गैसीकरण, किण्वन, अवायवीय किण्वन, विभिन्न प्रकार के ईंधन दहन।

बायोमास का नवीनीकरण

हाल ही में कई यूरोपीय देशों में ऊर्जा वनों की खेती से संबंधित विभिन्न प्रयोग किए गए हैं, जिनसे बायोमास प्राप्त होता है। इस शब्द का अर्थ इन दिनों विशेष रूप से प्रासंगिक है, जब पर्यावरणीय मुद्दों पर बारीकी से ध्यान दिया जाता है। बायोमास प्राप्त करने की प्रक्रिया, साथ ही घरेलू ठोस अपशिष्ट, लकड़ी के गूदे और कृषि बॉयलरों की औद्योगिक प्रसंस्करण, भाप की रिहाई के साथ होती है जो टरबाइन को चलाती है। पर्यावरण की दृष्टि से यह पर्यावरण के लिए बिल्कुल सुरक्षित है।

इसके लिए धन्यवाद, जनरेटर रोटर का घूर्णन देखा जाता है, जो विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने में सक्षम है। धीरे-धीरे, राख जमा हो जाती है, जिससे बिजली उत्पादन की दक्षता कम हो जाती है, इसलिए इसे समय-समय पर प्रतिक्रिया मिश्रण से हटा दिया जाता है।

तेजी से बढ़ने वाले पेड़ विशाल प्रायोगिक वृक्षारोपण पर उगाए जाते हैं: बबूल, चिनार, नीलगिरी। लगभग बीस पौधों की प्रजातियों का परीक्षण किया गया है।

संयुक्त वृक्षारोपण, जिसमें पेड़ों के अलावा अन्य फसलें उगाई जाती हैं, को एक दिलचस्प विकल्प माना जाता था। उदाहरण के लिए, जौ को चिनार की पंक्तियों के बीच लगाया जाता है। निर्मित ऊर्जा वन के घूर्णन की अवधि छह से सात वर्ष है।

बायोमास प्रसंस्करण

आइए बायोमास क्या है इसके बारे में बातचीत जारी रखें। इस शब्द की परिभाषा विभिन्न वैज्ञानिकों द्वारा दी गई है, लेकिन वे सभी आश्वस्त हैं कि वैकल्पिक ईंधन प्राप्त करने के लिए हरे पौधे एक आशाजनक विकल्प हैं।

सबसे पहले, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि गैसीकरण का मुख्य उत्पाद हाइड्रोकार्बन - मीथेन है। इसका उपयोग रासायनिक उद्योग में फीडस्टॉक के रूप में और एक कुशल ईंधन के रूप में भी किया जा सकता है।

पायरोलिसिस

तीव्र पायरोलिसिस (पदार्थों का थर्मल अपघटन) जैव-तेल का उत्पादन करता है, जो एक ज्वलनशील ईंधन है। इस मामले में जारी थर्मल ऊर्जा का उपयोग रासायनिक रूप से हरे बायोमास को सिंथेटिक तेल में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। ठोस पदार्थों की तुलना में इसका परिवहन और भंडारण करना बहुत आसान है। इसके बाद, विद्युत ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए जैव-तेल को जलाया जाता है। पायरोलिसिस द्वारा, बायोमास को फेनोलिक तेल में परिवर्तित करना संभव है, जिसका उपयोग लकड़ी के गोंद, इन्सुलेट फोम और इंजेक्शन मोल्डिंग प्लास्टिक के उत्पादन के लिए किया जाता है।

अवायवीय किण्वन

यह प्रक्रिया अवायवीय जीवाणुओं की बदौलत संपन्न होती है। सूक्ष्मजीव उन स्थानों पर रहते हैं जहां ऑक्सीजन की पहुंच नहीं है। वे कार्बनिक पदार्थों का उपभोग करते हैं, प्रतिक्रिया के दौरान हाइड्रोजन और मीथेन का उत्पादन करते हैं। खाद और अपशिष्ट जल को विशेष डाइजेस्टर में डालकर, उनमें अवायवीय सूक्ष्मजीवों को शामिल करके, परिणामी गैस का उपयोग ईंधन स्रोत के रूप में किया जा सकता है।

बैक्टीरिया लैंडफिल और खाद्य अपशिष्ट में निहित कार्बनिक पदार्थों को विघटित करने में सक्षम हैं, जिससे मीथेन का उत्पादन होता है। गैस निकालने और इसे ईंधन के रूप में उपयोग करने के लिए विशेष प्रतिष्ठानों का उपयोग किया जा सकता है।

निष्कर्ष

जैव ईंधन न केवल ऊर्जा का एक उत्कृष्ट स्रोत है, बल्कि मूल्यवान रसायनों को निकालने का एक तरीका भी है। इस प्रकार, मीथेन के रासायनिक प्रसंस्करण के दौरान, विभिन्न प्रकार के कार्बनिक यौगिक प्राप्त किए जा सकते हैं: मेथनॉल, इथेनॉल, एसीटैल्डिहाइड, एसिटिक एसिड और पॉलिमरिक सामग्री। उदाहरण के लिए, इथेनॉल विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाने वाला एक मूल्यवान पदार्थ है।

जीवविज्ञानियों ने पृथ्वी पर बायोमास के वैश्विक वितरण का मात्रात्मक विश्लेषण किया, जिसमें कुल 550 बिलियन टन कार्बन था। वैज्ञानिकों ने लिखा है कि यह पता चला है कि इस संख्या का 80 प्रतिशत से अधिक हिस्सा पौधों से आता है, स्थलीय जीवों का कुल बायोमास समुद्री जीवों की तुलना में परिमाण के लगभग दो गुना अधिक है, और मनुष्यों का हिस्सा लगभग 0.01 प्रतिशत है। राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही.

पृथ्वी पर सभी जीवित जीवों के कुल बायोमास और व्यक्तिगत प्रजातियों के बीच इसके वितरण पर मात्रात्मक डेटा आधुनिक जीव विज्ञान और पारिस्थितिकी के लिए महत्वपूर्ण जानकारी है: इसका उपयोग संपूर्ण जीवमंडल की सामान्य गतिशीलता और विकास, होने वाली जलवायु प्रक्रियाओं के प्रति इसकी प्रतिक्रिया का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। ग्रह पर। बायोमास का स्थानिक वितरण (भौगोलिक रूप से, गहराई और प्रजातियों के आवास के आधार पर) और जीवित जीवों की विभिन्न प्रजातियों के बीच इसका वितरण कार्बन और अन्य तत्वों के परिवहन मार्गों के साथ-साथ पारिस्थितिक बातचीत या खाद्य जाल का आकलन करने में एक महत्वपूर्ण संकेतक के रूप में काम कर सकता है। हालाँकि, आज तक, बायोमास वितरण के मात्रात्मक अनुमान या तो व्यक्तिगत टैक्सा के लिए या कुछ पारिस्थितिक तंत्रों के भीतर लगाए गए हैं, और पूरे जीवमंडल का विश्वसनीय अनुमान अभी तक नहीं बनाया गया है।

इस तरह के डेटा प्राप्त करने के लिए, वीज़मैन इंस्टीट्यूट के रॉन मिलो के नेतृत्व में इज़राइल और संयुक्त राज्य अमेरिका के वैज्ञानिकों के एक समूह ने सभी जानवरों की प्रजातियों की एक तरह की जनगणना की, उनके बायोमास और भौगोलिक वितरण का आकलन किया। वैज्ञानिकों ने कई सौ वर्तमान वैज्ञानिक लेखों से सभी डेटा एकत्र किए, और फिर प्रजातियों के भौगोलिक वितरण को ध्यान में रखते हुए एक विकसित एकीकरण योजना का उपयोग करके इस जानकारी को संसाधित किया। विभिन्न प्रजातियों के लिए जिम्मेदार बायोमास के मात्रात्मक संकेतक के रूप में, वैज्ञानिकों ने विभिन्न टैक्सों पर पड़ने वाले कार्बन के द्रव्यमान के बारे में जानकारी का उपयोग किया (उदाहरण के लिए, पानी के द्रव्यमान को ध्यान में नहीं रखा गया)। अब प्राप्त सभी परिणाम, साथ ही विश्लेषण के लिए उपयोग किए गए कार्यक्रम सार्वजनिक रूप से उपलब्ध हैं और जीथब पर पाए जा सकते हैं।

पर्यावरणीय मापदंडों के भौगोलिक वितरण को ध्यान में रखते हुए, उपलब्ध अपूर्ण डेटा के आधार पर बायोमास के वैश्विक वितरण पर डेटा प्राप्त करने के लिए योजनाबद्ध आरेख

वाई. एम. बार-ऑन एट अल./ नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही, 2018

प्राप्त आंकड़ों के विश्लेषण से पता चला कि पृथ्वी पर सभी जीवित जीवों का कुल बायोमास लगभग 550 बिलियन टन कार्बन है। साथ ही, इसका अधिकांश हिस्सा पौधे साम्राज्य के प्रतिनिधियों द्वारा निहित है: 450 गीगाटन कार्बन कुल का 80 प्रतिशत से अधिक है। बैक्टीरिया दूसरे स्थान पर आते हैं: लगभग 70 बिलियन टन कार्बन, जबकि जानवर (2 बिलियन टन) भी कवक (12 बिलियन टन), आर्किया (7 बिलियन टन) और प्रोटोजोआ (4 बिलियन टन) के बाद दूसरे स्थान पर हैं। जानवरों में, आर्थ्रोपोड्स में सबसे बड़ा बायोमास (1 बिलियन टन) होता है, और, उदाहरण के लिए, प्रजातियों का कुल बायोमास होमो सेपियन्स 0.06 बिलियन टन कार्बन है - जो पृथ्वी पर सभी बायोमास का लगभग 0.01 प्रतिशत है।

विभिन्न राज्यों के प्रतिनिधियों के बीच बायोमास का वितरण (बाएं) और पशु साम्राज्य के भीतर (दाएं)

वाई. एम. बार-ऑन एट अल./ नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही, 2018

विभिन्न आवासों के बीच बायोमास का वितरण: सभी जीवित जीवों के लिए कुल (बाएं) और विभिन्न राज्यों के प्रतिनिधियों के लिए अलग से (दाएं)

वाई. एम. बार-ऑन एट अल./ नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही, 2018

दिलचस्प बात यह है कि बायोमास के मामले में मुख्य राज्यों के प्रतिनिधियों का अधिकतम अनुपात विभिन्न आवासों में रहता है। इस प्रकार, अधिकांश पौधे स्थलीय प्रजातियाँ हैं। जानवरों का अधिकतम बायोमास समुद्रों और महासागरों में रहता है, और, उदाहरण के लिए, अधिकांश बैक्टीरिया और आर्किया गहरे भूमिगत पाए जाते हैं। इसके अलावा, स्थलीय जीवों का कुल बायोमास समुद्री जीवों की तुलना में लगभग दो गुना अधिक है, जो अध्ययन लेखकों के अनुसार, केवल 6 बिलियन टन कार्बन के लिए जिम्मेदार है।

वैज्ञानिकों का कहना है कि सटीक जानकारी की कमी के कारण प्राप्त आंकड़ों की गणना बहुत बड़ी अनिश्चितताओं के साथ की जाती है। इस प्रकार, हम आत्मविश्वास से पृथ्वी पर केवल पौधों के बायोमास का अनुमान लगा सकते हैं, लेकिन बैक्टीरिया और आर्किया के लिए प्राप्त डेटा वास्तविक डेटा से 10 गुना भिन्न हो सकता है। हालाँकि, पृथ्वी पर सभी जीवित जीवों के कुल बायोमास पर डेटा में अनिश्चितता 70 प्रतिशत से अधिक नहीं है।

कार्य के लेखकों के अनुसार, उनके परिणाम वर्तमान वैज्ञानिक अनुसंधान के डेटा पर आधारित हैं, और इसलिए बड़ी त्रुटि के बावजूद भी आधुनिक पर्यावरण और जैविक आकलन के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है। वैज्ञानिकों ने यह भी ध्यान दिया कि डेटा का विश्लेषण करते समय, वे उन भौगोलिक क्षेत्रों की पहचान करने में सक्षम थे जिनके लिए वर्तमान में बहुत कम डेटा है और अतिरिक्त शोध की आवश्यकता है। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि भविष्य में, परिष्कृत डेटा न केवल पर्याप्त भौगोलिक रिज़ॉल्यूशन के साथ समान विश्लेषण करना संभव बनाएगा, बल्कि समय के साथ ऐसे वितरणों में परिवर्तन की गतिशीलता की निगरानी भी करेगा।

हाल ही में, वैज्ञानिकों ने पृथ्वी भर में बड़े जंगलों को देखकर बायोमास को छोटी प्रणालियों में वितरित किया है। यह पता चला कि कुल वन बायोमास का आधे से अधिक हिस्सा केवल एक प्रतिशत सबसे बड़े पेड़ों से आता है, जिनमें से अधिकांश का व्यास 60 सेंटीमीटर से अधिक है। साथ ही, कुछ भौगोलिक क्षेत्रों में कुछ पशु प्रजातियों के लिए गतिशील विश्लेषण करना पहले से ही संभव है। उदाहरण के लिए, पिछले साल यूरोपीय पारिस्थितिकीविदों ने जर्मन राष्ट्रीय उद्यानों में उड़ने वाले कीड़ों के बायोमास का अध्ययन किया और पाया कि 27 वर्षों में इसमें 76 प्रतिशत की कमी आई है।

अलेक्जेंडर डबोव