Halaman 1

Siklus geologi (sirkulasi besar zat di alam) adalah siklus zat, yang kekuatan pendorongnya adalah proses geologi eksogen dan endogen.

Sirkulasi geologis - sirkulasi zat, kekuatan pendorongnya adalah proses geologi eksogen dan endogen.

Batas-batas siklus geologis jauh lebih luas daripada batas-batas biosfer, amplitudonya menangkap lapisan-lapisan kerak bumi jauh melampaui biosfer. Dan, yang paling penting, organisme hidup memainkan peran sekunder dalam proses siklus ini.

Dengan demikian, siklus geologi zat berlangsung tanpa partisipasi organisme hidup dan mendistribusikan kembali materi antara biosfer dan lapisan bumi yang lebih dalam.

Peran paling penting dalam siklus besar dari siklus geologi dimainkan oleh siklus kecil materi, baik biosfer dan teknosfer, sekali di mana zat dimatikan untuk waktu yang lama dari aliran geokimia besar, berubah dalam siklus sintesis yang tak berujung dan penguraian.

Peran paling penting dalam siklus besar sirkulasi geologis dimainkan oleh siklus kecil materi, baik biosfer dan teknosfer, di mana suatu saat, substansi dimatikan untuk waktu yang lama dari aliran geokimia besar, berubah dalam siklus sintesis yang tak berujung dan penguraian.

Karbon ini mengambil bagian dalam siklus geologi yang lambat.

Karbon inilah yang mengambil bagian dalam siklus geologi yang lambat. Kehidupan di Bumi dan keseimbangan gas di atmosfer didukung oleh jumlah karbon yang relatif kecil yang terkandung dalam jaringan tumbuhan (5 10 t) dan hewan (5 109 t) yang berpartisipasi dalam siklus kecil (biogenik). Namun, saat ini, seseorang sedang gencar menutup siklus zat, termasuk karbon. Misalnya, diperkirakan total biomassa semua hewan domestik sudah melebihi biomassa semua hewan liar di darat. Area tanaman budidaya mendekati area biogeocenosis alami, dan banyak ekosistem budaya dalam hal produktivitasnya, yang terus ditingkatkan oleh manusia, secara signifikan lebih unggul daripada yang alami.

Yang paling ambisius dalam ruang dan waktu adalah apa yang disebut siklus materi geologis.

Ada 2 jenis sirkulasi zat di alam: siklus besar atau geologis zat antara daratan dan lautan; kecil atau biologis - antara tanah dan tanaman.

Air yang diekstraksi oleh tanaman dari tanah dalam keadaan uap memasuki atmosfer, kemudian, mendingin, mengembun dan kembali lagi ke tanah atau laut dalam bentuk presipitasi. Siklus air geologis menyediakan redistribusi mekanis, sedimentasi, akumulasi sedimen padat di darat dan di dasar badan air, serta dalam proses penghancuran mekanis tanah dan batu. Namun fungsi kimia air dilakukan dengan partisipasi organisme hidup atau produk metabolismenya. Perairan alami, seperti tanah, adalah zat bio-inert yang kompleks.

Aktivitas geokimia manusia menjadi sebanding dalam skala dengan proses biologis dan geologis. Dalam siklus geologi, mata rantai denudasi meningkat tajam.

Faktor yang meninggalkan jejak utama pada karakter umum dan biologis. Pada saat yang sama, siklus air geologis terus berusaha untuk mencuci semua elemen ini dari lapisan tanah kering ke dalam cekungan laut. Oleh karena itu, pelestarian unsur-unsur makanan nabati di dalam tanah membutuhkan konversi ke bentuk yang benar-benar tidak larut dalam air. Kebutuhan ini dipenuhi oleh makhluk hidup organik.

Semua zat di planet ini sedang dalam proses sirkulasi. Energi matahari menyebabkan dua siklus materi di Bumi: besar (geologis, biosfer) dan kecil (biologis).

Sirkulasi besar zat di biosfer ditandai oleh dua poin penting: itu dilakukan di seluruh perkembangan geologi Bumi dan merupakan proses planet modern yang mengambil bagian utama dalam pengembangan lebih lanjut lingkungan.

Siklus geologis dikaitkan dengan pembentukan dan penghancuran batuan dan pergerakan selanjutnya dari produk penghancuran - bahan detrital dan unsur kimia. Peran penting dalam proses ini dimainkan dan terus dimainkan oleh sifat termal permukaan tanah dan air: penyerapan dan refleksi sinar matahari, konduktivitas termal dan kapasitas panas. Rezim hidrotermal permukaan bumi yang tidak stabil, bersama dengan sistem planet Sirkulasi atmosfer menentukan sirkulasi geologis zat, yang pada tahap awal perkembangan Bumi, bersama dengan proses endogen, dikaitkan dengan pembentukan benua, lautan, dan geosfer modern. Dengan pembentukan biosfer, produk aktivitas vital organisme dimasukkan ke dalam siklus besar. Siklus geologi memasok organisme hidup dengan nutrisi dan sangat menentukan kondisi keberadaan mereka.

Utama unsur kimia litosfer: oksigen, silikon, aluminium, besi, magnesium, natrium, kalium, dan lainnya - berpartisipasi dalam sirkulasi besar, melewati bagian terdalam mantel atas ke permukaan litosfer. Batuan beku yang terbentuk selama kristalisasi

Magma, yang memasuki permukaan litosfer dari kedalaman Bumi, mengalami dekomposisi dan pelapukan di biosfer. Produk pelapukan masuk ke keadaan bergerak, dibawa oleh air dan angin ke tempat-tempat dengan relief rendah, jatuh ke sungai, laut dan membentuk lapisan batuan sedimen yang tebal, yang, seiring waktu, tenggelam ke kedalaman di daerah-daerah dengan suhu tinggi dan tekanan, mengalami metamorfosis, yaitu, "meleleh". Selama peleburan ini, batuan metamorf baru muncul, memasuki cakrawala atas kerak bumi dan memasuki kembali sirkulasi zat. (Gbr. 32).

Beras. 32. Geologi (besar) sirkulasi zat

Zat yang mudah dipindahkan - gas dan perairan alami yang membentuk atmosfer planet dan hidrosfer. Materi dari siklus litosfer jauh lebih lambat. Secara umum, setiap sirkulasi unsur kimia apa pun adalah bagian dari sirkulasi besar umum zat di Bumi, dan semuanya saling berhubungan erat. Materi hidup Biosfer dalam siklus ini melakukan pekerjaan yang baik dalam mendistribusikan kembali unsur-unsur kimia yang terus-menerus bersirkulasi di biosfer, berpindah dari lingkungan eksternal ke organisme dan kembali ke lingkungan eksternal.

Kecil, atau biologis, sirkulasi zat- Ini

sirkulasi zat antara tumbuhan, hewan, jamur, mikroorganisme dan tanah. Inti dari siklus biologis adalah aliran dua proses yang berlawanan, tetapi saling terkait - penciptaan zat organik dan penghancurannya. Tahap awal munculnya zat organik adalah karena fotosintesis tumbuhan hijau, yaitu pembentukan zat hidup dari karbon dioksida, air, dan senyawa mineral sederhana dengan menggunakan energi matahari. Tumbuhan (produsen) mengekstrak molekul belerang, fosfor, kalsium, kalium, magnesium, mangan, silikon, aluminium, seng, tembaga, dan elemen lain dari tanah dalam larutan. Hewan herbivora (konsumen orde pertama) menyerap senyawa dari unsur-unsur tersebut yang sudah berupa makanan asal tumbuhan. Predator (konsumen orde kedua) memakan hewan herbivora, memakan lebih dari komposisi kompleks, termasuk protein, lemak, asam amino dan zat lainnya. Dalam proses penghancuran oleh mikroorganisme (pengurai) zat organik tumbuhan dan sisa-sisa hewan yang mati, senyawa mineral sederhana memasuki tanah dan lingkungan akuatik, tersedia untuk asimilasi oleh tanaman, dan putaran berikutnya dari siklus biologis dimulai. (Gbr. 33).

Ke endogen Prosesnya meliputi: magmatisme, metamorfisme (aksi suhu dan tekanan tinggi), vulkanisme, pergerakan kerak bumi (gempa bumi, pembentukan gunung).

Ke eksogen- pelapukan, aktivitas atmosfer dan perairan permukaan laut, samudra, hewan, organisme tumbuhan dan terutama manusia - teknogenesis.

Interaksi internal dan proses eksternal formulir siklus materi geologis yang hebat.

Selama proses endogen, sistem gunung, dataran tinggi, depresi samudera terbentuk, selama proses eksogen, batuan beku dihancurkan, produk kehancuran pindah ke sungai, laut, samudera, dan batuan sedimen terbentuk. Akibat pergerakan kerak bumi, batuan sedimen tenggelam ke dalam lapisan yang dalam, mengalami proses metamorfisme (aksi suhu dan tekanan tinggi), dan terbentuklah batuan metamorf. Di lapisan yang lebih dalam, mereka berubah menjadi cair ...
keadaan (magmatisasi). Kemudian, sebagai hasil dari proses vulkanik, mereka memasuki lapisan atas litosfer, di permukaannya dalam bentuk batuan beku. Ini adalah bagaimana batuan pembentuk tanah terbentuk dan berbagai bentuk lega.

batu, dari mana tanah terbentuk, disebut pembentuk tanah atau induk. Menurut kondisi pembentukannya, mereka dibagi menjadi tiga kelompok: beku, metamorf dan sedimen.

Batu magma dingin terdiri dari senyawa silikon, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na. Tergantung pada rasio senyawa ini, batuan asam dan basa dibedakan.

Asam (granit, liparit, pegmatit) memiliki kandungan silika yang tinggi (lebih dari 63%), kalium dan natrium oksida (7-8%), kalsium dan Mg oksida (2-3%). Mereka berwarna terang dan coklat. Tanah yang terbentuk dari batuan tersebut memiliki struktur longgar, keasaman tinggi dan tidak subur.

Batuan beku utama (basal, dunit, periodit) dicirikan oleh kandungan SiO 2 yang rendah (40-60%), peningkatan kandungan CaO dan MgO (hingga 20%), oksida besi (10-20%), Na 2 O dan K 2 O kurang dari 30%.

Tanah yang terbentuk pada hasil pelapukan batuan induk memiliki reaksi basa dan netral, banyak humus dan kesuburan tinggi.

Batuan beku membentuk 95% dari total massa batuan, tetapi sebagai batuan pembentuk tanah, mereka menempati area kecil (di pegunungan).

batuan metamorf, terbentuk sebagai hasil rekristalisasi batuan beku dan batuan sedimen. Ini adalah marmer, gneiss, kuarsa. Menempati yang kecil berat jenis sebagai batuan pembentuk tanah.

Batuan sedimen. Pembentukan mereka disebabkan oleh proses pelapukan batuan beku dan metamorf, transfer produk pelapukan oleh air, aliran glasial dan udara dan pengendapan di permukaan tanah, di dasar lautan, laut, danau, di dataran banjir sungai.

Menurut komposisinya, batuan sedimen dibagi menjadi klastik, kemogenik dan biogenik.

endapan klastik berbeda dalam ukuran puing dan partikel: ini adalah batu besar, batu, kerikil, batu pecah, pasir, lempung dan tanah liat.

Deposit kemogenik terbentuk sebagai hasil pengendapan garam dari larutan air di teluk laut, danau di iklim panas atau sebagai akibat dari reaksi kimia.

Ini termasuk halida (batu dan garam kalium), sulfat (gipsum, anhidrida), karbonat (batu kapur, napal, dolomit), silikat, fosfat. Banyak dari mereka adalah bahan baku untuk produksi semen, pupuk kimia, dan digunakan sebagai bijih pertanian.

Deposit biogenik terbentuk dari akumulasi sisa-sisa tumbuhan dan hewan. Ini adalah: karbonat (batugamping biogenik dan kapur), silika (dolomit) dan batuan karbon (batubara, gambut, sapropel, minyak, gas).

Jenis genetik utama batuan sedimen adalah:

1. Deposito Eluvial- produk pelapukan batuan yang tersisa pada lembaran formasinya. Eluvium terletak di bagian atas DAS, di mana washout diekspresikan dengan lemah.

2. deposit deluvial- produk erosi yang diendapkan oleh aliran hujan sementara dan air lelehan di bagian bawah lereng.

3. deposito produktif- terbentuk sebagai akibat dari transfer dan pengendapan produk pelapukan oleh sungai gunung sementara dan banjir di kaki lereng.

4. Endapan aluvial- terbentuk sebagai hasil pengendapan produk pelapukan oleh air sungai yang memasukinya dengan limpasan permukaan.

5. Deposit lakustrin- sedimen dasar danau. Lumpur dengan kandungan bahan organik tinggi (15-20%) disebut sapropel.

6. sedimen laut- sedimen dasar laut. Selama retret (pelanggaran) lautan, mereka tetap sebagai batuan pembentuk tanah.

7. Endapan glasial (glasial) atau moraine- produk pelapukan berbagai batuan, dipindahkan dan disimpan oleh gletser. Ini adalah bahan merah-coklat atau abu-abu berbutir kasar yang tidak disortir dengan inklusi batu, batu besar, dan kerikil.

8. Endapan fluvioglacial (glasial air) aliran sementara dan reservoir tertutup yang terbentuk selama pencairan gletser.

9. Tanah liat penutup milik deposito ekstra-glasial dan dianggap sebagai deposito air dangkal dekat-glasial banjir air lelehan. Mereka tumpang tindih lebih gila dari atas dengan lapisan 3-5 m, berwarna kuning-cokelat, disortir dengan baik, tidak mengandung batu dan batu besar. Tanah di lapisan penutup lebih subur daripada di tanah yang lebih gila.

10. Loesses dan loams seperti loess dicirikan oleh warna kuning pucat, kandungan fraksi lanau dan lanau yang tinggi, struktur lepas, porositas tinggi, kandungan kalsium karbonat yang tinggi. Hutan abu-abu yang subur, tanah kastanye, chernozem, dan tanah abu-abu terbentuk di atasnya.

11. Deposito Aeolian terbentuk sebagai akibat dari aksi angin. Aktivitas angin yang merusak terdiri dari korosi (pengamplasan, pengamplasan batuan) dan deflasi (tiupan dan pengangkutan oleh angin). partikel kecil tanah). Kedua proses ini secara bersama-sama membentuk erosi angin.

Skema dasar, rumus, dll. yang mengilustrasikan konten: presentasi dengan foto-foto jenis pelapukan.

Pertanyaan untuk pengendalian diri:

1. Apa itu pelapukan?

2. Apa itu magmatisasi?

3. Apa perbedaan antara pelapukan fisika dan kimia?

4. Apa siklus geologi materi?

5. Jelaskan struktur bumi?

6. Apa itu magma?

7. Terdiri dari lapisan apakah inti bumi?

8. Apa itu breed?

9. Bagaimana breed diklasifikasikan?

10. Apa itu rugi?

11. Apa itu faksi?

12. Sifat apa yang disebut organoleptik?

Utama:

1. Dobrovolsky V.V. Geografi Tanah dengan Dasar-dasar Ilmu Tanah: Buku Ajar untuk Sekolah Menengah Atas. - M.: Kemanusiaan. ed. Pusat VLADOS, 1999.-384 hal.

2. Ilmu Tanah / Ed. ADALAH. Kaurichev. M.Agropromiadat ed. 4. 1989.

3. Ilmu Tanah / Ed. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov dalam 2 bagian M. Higher School 1988.

4. Glazovskaya M.A., Gennadiev A.I. Geografi Tanah dengan Dasar-dasar Ilmu Tanah, Universitas Negeri Moskow. 1995

5. Naik A.A., Smirnov V.N. Ilmu tanah. Sekolah Tinggi M. 1972

Tambahan:

1. Glazovskaya M.A. Ilmu tanah umum dan geografi tanah. SMA M. 1981

2. Kovda V.A. Dasar-dasar doktrin tanah. M.Sains 1973

3. Liverovsky A.S. Tanah Uni Soviet. M. Pemikiran 1974

4. Rozanov B.G. penutup tanah dunia. M. ed. W. 1977

5. Aleksandrova L.N., Naydenova O.A. Laboratorium dan kelas praktis dalam ilmu tanah. L.Agropromizdat. 1985

Siklus biologis (kecil) - sirkulasi zat antara tanaman, satwa liar, mikroorganisme dan tanah. Dasarnya adalah fotosintesis, yaitu, konversi energi radiasi Matahari menjadi energi oleh tanaman hijau dan mikroorganisme khusus. ikatan kimia zat organik. Fotosintesis menyebabkan munculnya oksigen di Bumi dengan bantuan organisme hijau, lapisan ozon dan kondisi untuk evolusi biologis.[ ...]

Sirkulasi biologis kecil zat sangat penting dalam pembentukan tanah, karena interaksi siklus biologis dan geologis yang mendasari proses pembentukan tanah.[ ...]

Siklus nitrogen saat ini terbuka dampak yang kuat dari sisi manusia. Di satu sisi, produksi massal pupuk nitrogen dan penggunaannya menyebabkan akumulasi nitrat yang berlebihan. Nitrogen yang dipasok ke ladang dalam bentuk pupuk hilang karena pemindahtanganan tanaman, pencucian dan denitrifikasi. Di sisi lain, ketika laju konversi amonia menjadi nitrat menurun, pupuk amonium menumpuk di tanah. Dimungkinkan untuk menekan aktivitas mikroorganisme sebagai akibat dari pencemaran tanah dengan limbah industri. Namun, semua proses ini agak bersifat lokal. Jauh lebih penting adalah pelepasan nitrogen oksida ke atmosfer ketika bahan bakar dibakar di pembangkit listrik termal dan dalam transportasi. Nitrogen "tetap" dalam emisi industri beracun, tidak seperti nitrogen yang tetap secara biologis. proses alami nitrogen oksida muncul di atmosfer dalam jumlah kecil sebagai: produk antara, tetapi di kota-kota dan kawasan industri, konsentrasinya menjadi berbahaya. Mereka mengiritasi organ pernapasan, dan di bawah pengaruh radiasi ultraviolet, reaksi terjadi antara nitrogen oksida dan hidrokarbon dengan pembentukan senyawa yang sangat beracun dan karsinogenik.[ ...]

Siklus sebagai bentuk pergerakan materi juga melekat pada biostroma, tetapi di sini mereka memperoleh karakteristiknya sendiri. Siklus horizontal diwakili oleh tiga serangkai: kelahiran - reproduksi - kematian (penguraian); vertikal - proses fotosintesis. Keduanya, dalam rumusan A. I. Perelman (1975), menemukan kesatuan dalam siklus biologis kecil: "... unsur-unsur kimia di lanskap membuat siklus, di mana mereka berulang kali memasuki organisme hidup ("mengorganisir diri") dan meninggalkannya ( "termineralisasi")”2.[ ...]

Siklus biologis (biotik) adalah fenomena terus menerus, siklik, teratur, tetapi tidak merata dalam ruang dan waktu, redistribusi materi, energi1 dan informasi di dalamnya. sistem ekologi berbagai tingkat hierarki organisasi - dari biogeocenosis hingga biosfer. Sirkulasi zat pada skala seluruh biosfer disebut lingkaran besar (Gbr. 6.2), dan dalam biogeocenosis spesifik - lingkaran kecil pertukaran biotik.[ ...]

Setiap siklus biologis dicirikan oleh penyertaan berulang atom unsur kimia dalam tubuh organisme hidup dan pelepasannya ke lingkungan, dari mana mereka ditangkap kembali oleh tanaman dan terlibat dalam siklus. Siklus biologis kecil dicirikan oleh kapasitas - jumlah unsur kimia yang secara bersamaan dalam komposisi materi hidup dalam ekosistem tertentu, dan kecepatan - jumlah materi hidup yang terbentuk dan terurai per satuan waktu.[ ...]

Siklus biologis kecil zat didasarkan pada proses sintesis dan penghancuran senyawa organik dengan partisipasi makhluk hidup. Tidak seperti yang besar, siklus kecil ditandai dengan jumlah energi yang tidak signifikan.[ ...]

Sebaliknya, sirkulasi biologis materi terjadi dalam batas-batas biosfer yang dihuni dan mewujudkan properti unik materi hidup planet ini. Menjadi bagian dari siklus besar dan kecil dilakukan pada tingkat biogeocenosis, itu terletak pada kenyataan bahwa nutrisi tanah, air, karbon terakumulasi dalam substansi tanaman, dihabiskan untuk pembangunan tubuh dan proses kehidupan mereka sendiri dan organisme - konsumen. Produk penguraian bahan organik oleh mikroflora tanah dan mesofauna (bakteri, jamur, moluska, cacing, serangga, protozoa, dll.) diurai lagi menjadi komponen mineral, tersedia lagi bagi tanaman dan oleh karena itu kembali terlibat oleh mereka dalam aliran materi. [ ...]

Sirkulasi zat yang dijelaskan di Bumi, didukung oleh energi matahari - sirkulasi zat melingkar antara tumbuhan, mikroorganisme, hewan dan organisme hidup lainnya - disebut siklus biologis zat, atau siklus kecil. Waktu metabolisme lengkap suatu zat dalam siklus kecil tergantung pada massa zat ini dan intensitas proses pergerakannya melalui siklus dan diperkirakan beberapa ratus tahun.[ ...]

Ada besar dan kecil - siklus materi (biologis) di alam, siklus air.[ ...]

Meskipun ketebalan lapisan uap air di atmosfer relatif kecil (0,03 m), kelembaban atmosferlah yang memainkan peran utama dalam sirkulasi air dan siklus biogeokimianya. Secara umum, untuk seluruh dunia ada satu sumber aliran air - curah hujan - dan satu sumber aliran - penguapan, yaitu 1030 mm per tahun. Dalam kehidupan tumbuhan, peran besar air termasuk dalam pelaksanaan proses fotosintesis (mata rantai terpenting dalam siklus biologis) dan transpirasi. Evapotranspirasi, atau massa air yang diuapkan oleh vegetasi berkayu atau herba, permukaan tanah, memainkan peran penting dalam siklus air di benua. Air tanah, menembus jaringan tanaman dalam proses transpirasi, membawa garam mineral diperlukan untuk kehidupan tanaman itu sendiri.[ ...]

Atas dasar siklus geologis yang besar, siklus zat organik muncul - siklus kecil, yang didasarkan pada proses sintesis dan penghancuran senyawa organik. Kedua proses ini memberikan kehidupan di Bumi. Energi siklus biologis hanya 1% dari Bumi yang ditangkap energi matahari, tetapi dialah yang melakukan pekerjaan besar dalam menciptakan materi hidup.[ ...]

Energi matahari menyediakan dua siklus materi di Bumi: geologis, atau besar, dan kecil, biologis (biotik).[ ...]

Destabilisasi proses nitrifikasi mengganggu masuknya nitrat ke dalam siklus biologis, yang jumlahnya menentukan respons terhadap perubahan habitat di kompleks denitrifier. Sistem denitrifier enzimatik mengurangi tingkat pemulihan lengkap, lebih sedikit melibatkan nitro oksida pada tahap akhir, yang implementasinya membutuhkan biaya energi yang signifikan. Akibatnya, kandungan nitrous oxide di atmosfer atas tanah ekosistem yang terkikis mencapai 79 - 83% (Kosinova et al., 1993). Keterasingan beberapa bahan organik dari chernozem di bawah pengaruh erosi tercermin dalam pengisian kembali dana nitrogen selama fiksasi nitrogen foto dan heterotrofik: aerobik dan anaerobik. Tahap awal erosi dengan cepat justru fiksasi nitrogen anaerobik yang ditekan karena parameter bagian bahan organik yang labil (Khaziev dan Bagautdinov, 1987). Aktivitas enzim invertase dan katalase di chernozem yang sangat terkikis menurun lebih dari 50% dibandingkan dengan chernozem yang tidak terkikis. Di tanah hutan abu-abu, saat pencuciannya meningkat, aktivitas invertase menurun paling tajam. Jika pada tanah yang sedikit tererosi terdapat pelemahan aktivitas secara bertahap dengan kedalaman, maka pada tanah yang tererosi kuat, aktivitas invertase sangat rendah atau sudah tidak terdeteksi di lapisan bawah permukaan. Yang terakhir ini dikaitkan dengan munculnya cakrawala iluvial dengan aktivitas enzim yang sangat rendah di permukaan siang hari. Menurut aktivitas fosfatase dan, terutama, katalase, tidak ada ketergantungan yang jelas pada tingkat erosi tanah yang diamati (Lichko, 1998).[ ...]

Geokimia lanskap mengungkapkan sisi tersembunyi dan paling dalam dari sirkulasi geografis materi dan energi yang kecil. Konsep sirkulasi geografis kecil belum cukup berkembang di geografi fisik. PADA pandangan umum itu dapat direpresentasikan sebagai aliran melingkar multi-string yang tidak sepenuhnya tertutup, terdiri dari panas yang masuk dan terpancar, siklus biologis unsur-unsur kimia, siklus air kecil (presipitasi - penguapan, limpasan dan aliran masuk tanah dan bawah tanah), migrasi aeolian - membawa dalam dan penghapusan - bahan mineral. [...]

Melemahnya proses sod pembentukan tanah disebabkan oleh rendahnya intensitas siklus biologis, rendahnya produktivitas vegetasi. Serasah tahunan dengan total biomassa sekitar Yut/ha tidak melebihi 0,4-0,5 t/ha. Sebagian besar serasah diwakili oleh residu akar. Sekitar 70 kg/ha nitrogen dan 300 kg/ha elemen abu terlibat dalam siklus biologis.[ ...]

Hutan hujan tropis adalah ekosistem klimaks yang cukup kuno di mana siklus nutrisi telah dibawa ke kesempurnaan - mereka sedikit hilang dan segera memasuki siklus biologis yang dilakukan oleh organisme mutualistik dan dangkal, untuk sebagian besar lapang, dengan mikoriza kuat, akar pohon. Berkat inilah hutan tumbuh begitu subur di tanah yang langka.[ ...]

Pembentukan komposisi kimia tanah dilakukan di bawah pengaruh siklus geologis besar dan biologis kecil zat di alam. Yang paling mudah dihilangkan dari tanah adalah unsur-unsur seperti klorin, brom, yodium, belerang, kalsium, magnesium, natrium.[ ...]

Karena aktivitas tertinggi dari proses biogeokimia dan volume dan skala kolosal dari pergantian zat, unsur-unsur kimia yang signifikan secara biologis berada dalam gerakan siklik yang konstan. Menurut beberapa perkiraan, jika kita berasumsi bahwa biosfer telah ada setidaknya selama 3,5-4 miliar tahun, maka semua air di Samudra Dunia telah melewati siklus biogeokimia setidaknya 300 kali, dan oksigen bebas di atmosfer - di setidaknya 1 juta kali. Siklus karbon terjadi dalam 8 tahun, nitrogen dalam 110 tahun, oksigen dalam 2500 tahun. Massa utama karbon yang terkonsentrasi di endapan karbonat dasar laut (1,3 x 1016 t), batuan kristal lainnya (1 x 1016 t), batu bara dan minyak (0,34 x 1016 t), berpartisipasi dalam siklus besar. Karbon yang terkandung dalam jaringan tumbuhan (5 x 10 mt) dan hewan (5 x 109 mt) berpartisipasi dalam siklus kecil (siklus biogeokimia).[ ...]

Namun, di darat, selain presipitasi yang dibawa dari laut, evaporasi dan presipitasi terjadi di sepanjang siklus air, yang tertutup di darat. Jika biota benua tidak ada, maka presipitasi darat tambahan ini akan jauh lebih sedikit daripada presipitasi yang dibawa dari laut. Hanya pembentukan tutupan vegetasi dan tanah yang menyebabkan sejumlah besar penguapan dari permukaan tanah. Dengan pembentukan tutupan vegetasi, air terakumulasi di tanah, tanaman, dan bagian kontinental atmosfer, yang mengarah pada peningkatan sirkulasi tertutup di darat. Saat ini, curah hujan di darat rata-rata tiga kali lebih tinggi dari limpasan sungai. Akibatnya, hanya sepertiga dari curah hujan yang dibawa dari laut dan lebih dari dua pertiga disediakan oleh siklus air tertutup di darat. Dengan demikian, air di darat menjadi akumulatif secara biologis, bagian utama rezim air tanah dibentuk oleh biota dan dapat diatur secara biologis.[ ...]

Lebih mudah untuk mengidentifikasi beberapa fitur utama dari manifestasi kekuatan pertama dan kedua, berdasarkan gagasan aksi siklus materi di Bumi: besar - geologis (geocircle) dan kecil - biologis (biocircle dari). [ ...]

Komunitas tumbuhan taiga selatan lebih tahan terhadap polusi kimia daripada komunitas taiga utara. Stabilitas yang rendah dari cenosis taiga utara disebabkan oleh keanekaragaman spesies yang rendah dan struktur yang lebih sederhana, keberadaan spesies yang sensitif terhadap polusi kimia (lumut dan lumut kerak), produktivitas dan kapasitas siklus biologis yang rendah, dan kemampuan pemulihan yang rendah.[ . ..]

Namun, ekosistem apa pun, terlepas dari ukurannya, mencakup bagian hidup (biocenosis) dan fisiknya, yaitu lingkungan mati. Pada saat yang sama, ekosistem kecil adalah bagian dari ekosistem yang lebih besar, hingga ekosistem global Bumi. Demikian pula, siklus biologis umum materi di planet ini juga terdiri dari interaksi banyak siklus pribadi yang lebih kecil.[ ...]

Tanah merupakan komponen integral dari biogeocenosis terestrial. Ini melakukan konjugasi (interaksi) dari siklus biologis besar dan biologis kecil zat. Tanah adalah gGo unik dari kompleksitas komposisi material formasi alami. Bahan tanah diwakili oleh empat fase fisik: padat (mineral dan partikel organik), cair (larutan tanah), gas (udara tanah) dan hidup (organisme). Tanah dicirikan oleh organisasi spasial yang kompleks dan diferensiasi fitur, sifat dan proses.[ ...]

Menurut akibat wajar pertama, kita hanya bisa mengandalkan produksi limbah rendah. Oleh karena itu, tahap pertama dalam pengembangan teknologi haruslah intensitas sumber daya yang rendah (baik pada input dan output - ekonomi dan emisi yang tidak signifikan), tahap kedua adalah penciptaan produksi siklus (pemborosan beberapa dapat bahan baku untuk orang lain) dan yang ketiga - pengorganisasian pembuangan residu yang tak terhindarkan dan netralisasi limbah energi yang tidak dapat dipindahkan secara wajar. Gagasan bahwa biosfer bekerja berdasarkan prinsip non-limbah adalah keliru, karena selalu mengakumulasi zat yang meninggalkan siklus biologis yang membentuk batuan sedimen.[ ...]

Esensi pembentukan tanah, menurut V. R. Williams, didefinisikan sebagai interaksi dialektis dari proses sintesis dan dekomposisi bahan organik, yang terjadi dalam sistem siklus biologis kecil zat.[ ...]

pada tahapan yang berbeda perkembangan biosfer, proses di dalamnya tidak sama, meskipun faktanya mengikuti pola yang sama. Kehadiran sirkulasi zat yang diucapkan, menurut hukum penutupan global siklus biogeokimia, adalah properti wajib biosfer pada setiap tahap perkembangannya. Mungkin, ini adalah hukum abadi dari keberadaannya. Perhatian khusus harus diberikan pada peningkatan bagian biologis, dan bukan komponen geokimia, dalam penutupan siklus biogeokimia zat. Jika pada tahap pertama evolusi, siklus biosfer umum berlaku - lingkaran pertukaran biosfer besar (pada awalnya hanya dalam lingkungan akuatik, dan kemudian dibagi menjadi dua subsiklus - darat dan laut), kemudian di masa depan mulai dihancurkan. Alih-alih biota yang relatif homogen, ekosistem muncul dan menjadi semakin terdiferensiasi secara mendalam. level yang berbeda hierarki dan dislokasi geografis. Lingkaran pertukaran kecil, biogeocenotic, telah menjadi penting. Apa yang disebut "pertukaran pertukaran" muncul - sistem siklus biogeokimia yang harmonis dengan nilai komponen biotik tertinggi.[ ...]

Di lintang tengah, pendapatan energi dari Matahari adalah 48-61 ribu GJ/ha per tahun. Dengan masuknya energi tambahan lebih dari 15 GJ/ha per tahun, proses yang tidak menguntungkan bagi lingkungan terjadi - erosi dan deflasi tanah, pendangkalan dan pencemaran sungai-sungai kecil, eutrofikasi badan air, dan pelanggaran siklus biologis dalam ekosistem.[ ...]

Wilayah Siberia Timur dicirikan oleh musim dingin yang parah dengan sedikit salju dan sebagian besar curah hujan musim panas, yang menyapu lapisan tanah. Akibatnya, di chernozem Siberia Timur, rezim pembilasan berkala terjadi. Siklus biologis ditekan oleh suhu rendah. Akibatnya, kandungan humus di chernozem Trans-Baikal rendah (4-9%) dan ketebalan cakrawala humus kecil. Kandungan karbonat sangat rendah atau tidak ada. Oleh karena itu, chernozem dari kelompok Siberia Timur disebut rendah karbonat dan non-karbonat (misalnya, chernozem rendah karbonat atau non-karbonat, chernozem rendah karbonat biasa).[ ...]

Sebagian besar unsur-unsur kecil pada konsentrasi yang umum di banyak ekosistem alami memiliki pengaruh yang kecil terhadap organisme, mungkin karena organisme telah beradaptasi dengannya. Dengan demikian, migrasi elemen-elemen ini tidak terlalu menarik bagi kami, jika lingkungan tidak terlalu sering masuk ke lingkungan. produk sampingan industri pertambangan, berbagai industri, industri kimia dan modern Pertanian, produk yang mengandung konsentrasi tinggi logam berat, senyawa organik beracun dan lainnya yang berpotensi zat berbahaya. Bahkan unsur yang sangat langka, jika dimasukkan ke lingkungan dalam bentuk senyawa logam yang sangat beracun atau isotop radioaktif, dapat memperoleh signifikansi biologis, karena bahkan sejumlah kecil (dari sudut pandang geokimia) zat semacam itu dapat diucapkan efek biologis.[ ...]

Sifat kimiawi vitamin dan senyawa organik perangsang pertumbuhan lainnya, serta kebutuhannya pada manusia dan hewan peliharaan, telah lama diketahui; namun, penelitian tentang zat ini di tingkat ekosistem baru saja dimulai. Kandungan nutrisi organik dalam air atau tanah sangat rendah sehingga harus disebut "nutrisi mikro" sebagai lawan dari "nutrisi makro" seperti nitrogen dan "nutrisi mikro" seperti logam "trace" (lihat Bab 5). Seringkali satu-satunya cara untuk mengukur kandungannya adalah sampel biologis: strain mikroorganisme khusus digunakan, tingkat pertumbuhannya sebanding dengan konsentrasi nutrisi organik. Seperti ditekankan di bagian sebelumnya, peran zat tertentu dan laju alirannya tidak selalu dapat dinilai dari konsentrasinya. Sekarang menjadi jelas bahwa nutrisi organik memainkan peran penting dalam metabolisme komunitas dan mereka mungkin menjadi faktor pembatas. Ini daerah yang menarik penelitian dalam waktu dekat niscaya akan menarik perhatian para ilmuwan. Deskripsi siklus vitamin B12 (cobalamin) berikut, diambil dari Provasoli (1963), menunjukkan betapa sedikit yang kita ketahui tentang siklus nutrisi organik.[ ...]

V.R. Williams (1863-1939) mengembangkan doktrin tentang faktor-faktor pertanian. Menurut hukum pertama pertanian, tidak ada satu pun faktor kehidupan tumbuhan yang dapat digantikan oleh faktor lain. Dan, selain itu, semua faktor kehidupan tanaman, tentu saja, adalah setara (hukum kedua). Mari kita singkirkan gagasan pentingnya bahwa tanah adalah hasil interaksi siklus materi geologis kecil - biologis dan besar.[ ...]

V. R. Williams menghubungkan erat posisinya di bidang ilmu tanah genetik dan studi kesuburan tanah dengan: hal-hal praktis pertanian dan menempatkannya di dasar sistem pertanian ladang rumput. Pandangan paling penting dan orisinal diungkapkan oleh V.R. Williams tentang peran organisme hidup dalam pembentukan tanah, tentang esensi proses pembentukan tanah dan sifat dari proses spesifik individu, pada siklus biologis kecil zat, pada kesuburan tanah, humus tanah dan struktur tanah.[ ...]

Pendekatan ini pada dasarnya terkait sebagai strategi dan taktik, sebagai pilihan perilaku jangka panjang dan ukuran keputusan prioritas pertama. Mereka tidak dapat dipisahkan: polusi lingkungan manusia lingkungan merugikan organisme lain dan satwa liar pada umumnya, dan degradasi sistem alami melemahkan kemampuan mereka untuk membersihkan lingkungan secara alami. Tetapi harus selalu dipahami bahwa tidak mungkin melestarikan kualitas lingkungan manusia tanpa partisipasi mekanisme ekologi alam. Bahkan jika kita menguasai teknologi rendah polusi, kita tidak akan mencapai apa pun jika pada saat yang sama kita tidak berhenti mencegah alam mengatur komposisi lingkungan, memurnikannya dan menjadikannya layak huni. Teknologi terbersih dan perangkat perlindungan lingkungan tercanggih tidak akan menyelamatkan kita jika deforestasi berlanjut, keanekaragaman berkurang jenis mengganggu siklus zat di alam. Harus ditekankan bahwa dari sudut pandang ekologi, konsep “perlindungan” sejak awal cacat, karena kegiatan harus dibangun sedemikian rupa untuk mencegah semua efek dan hasil yang harus “dilindungi” nanti.[ ...]

Sekitar 99% dari semua materi di biosfer diubah oleh organisme hidup, dan total biomassa materi hidup Bumi diperkirakan hanya 2,4 1012 ton bahan kering, yang merupakan 10-9 bagian dari massa Bumi. Reproduksi tahunan biomassa adalah sekitar 170 miliar ton bahan kering. Biomassa total organisme tumbuhan adalah 2500 kali lebih besar daripada hewan, tetapi keanekaragaman spesies zoosfer 6 kali lebih kaya daripada fitosfer. Jika kita meletakkan semua organisme hidup dalam satu lapisan, maka penutup biologis dengan ketebalan hanya 5 mm akan terbentuk di permukaan Bumi. Namun meskipun ukuran biota kecil, hal itu yang menentukan kondisi lokal di permukaan kerak bumi. Keberadaannya bertanggung jawab atas munculnya oksigen bebas di atmosfer, pembentukan tanah dan siklus unsur-unsur di alam.[ ...]

Kami telah menjelaskan jamur di atas, dan kami sebenarnya menyebut tubuh buahnya jamur, tetapi ini hanya sebagian organisme besar. Ini adalah jaringan luas serat mikroskopis (terumbu), yang disebut miselium (miselium) dan menembus detritus, terutama kayu, serasah daun, dll. Miselium, saat tumbuh, melepaskan sejumlah besar enzim yang menguraikan kayu ke keadaan siap. untuk digunakan, dan secara bertahap, miselium benar-benar menguraikan kayu mati. Sangat menarik, seperti yang ditulis B. Nebel (1993), bahwa jamur dapat ditemukan di tanah anorganik, karena miseliumnya mampu mengekstraksi zat organik dengan konsentrasi yang sangat kecil dari ketebalannya. Bakteri berfungsi dengan cara yang sama, tetapi pada tingkat mikroskopis. Sangat penting untuk menjaga stabilitas siklus biologis adalah kemampuan jamur dan beberapa bakteri untuk membentuk spora (sel reproduksi) dalam jumlah besar. Partikel mikroskopis ini dibawa oleh arus udara di atmosfer melalui jarak yang sangat jauh, yang memungkinkan mereka menyebar ke mana-mana dan memberikan keturunan yang layak di ruang mana pun dengan adanya kondisi optimal aktivitas vital.

Biosfer Bumi dicirikan dengan cara tertentu oleh sirkulasi zat dan aliran energi yang ada. Siklus zat adalah partisipasi berulang zat dalam proses yang terjadi di atmosfer, hidrosfer dan litosfer, termasuk lapisan yang merupakan bagian dari biosfer bumi. Sirkulasi materi dilakukan dengan pasokan energi eksternal yang terus menerus dari Matahari dan energi dalam Bumi.

Tergantung pada kekuatan pendorong, dalam sirkulasi zat, seseorang dapat membedakan siklus geologis (sirkulasi besar), biologis (biogeokimia, sirkulasi kecil) dan antropogenik.

Siklus geologi (sirkulasi besar zat di biosfer)

Sirkulasi ini mendistribusikan kembali materi antara biosfer dan cakrawala Bumi yang lebih dalam. penggerak Proses ini merupakan proses geologi eksogen dan endogen. Proses endogen terjadi di bawah pengaruh energi internal Bumi. Ini adalah energi yang dilepaskan sebagai hasilnya peluruhan radioaktif, reaksi kimia pembentukan mineral, dll. Proses endogen termasuk, misalnya, gerakan tektonik, gempa bumi. Proses ini mengarah pada pembentukan bentuk besar relief (benua, depresi samudera, pegunungan dan dataran). Proses eksogen mengalir di bawah pengaruh energi eksternal Matahari. Ini termasuk aktivitas geologi atmosfer, hidrosfer, organisme hidup dan manusia. Proses-proses ini mengarah pada perataan bentang alam besar (lembah sungai, bukit, jurang, dll.).

Siklus geologis berlanjut selama jutaan tahun dan terdiri dari fakta bahwa batuan dihancurkan, dan produk pelapukan (termasuk nutrisi yang larut dalam air) dibawa oleh aliran air ke Samudra Dunia, di mana mereka membentuk strata laut dan hanya sebagian kembali ke daratan dengan pengendapan. Perubahan geotektonik, proses penurunan benua dan naiknya dasar laut, pergerakan laut dan samudera untuk waktu yang lama mengarah pada fakta bahwa lapisan-lapisan ini kembali ke darat dan prosesnya dimulai lagi. Simbol peredaran zat ini adalah spiral, bukan lingkaran, karena. siklus baru sirkulasi tidak persis mengulangi yang lama, tetapi memperkenalkan sesuatu yang baru.

Ke siklus besar mengacu pada siklus air (siklus hidrologi) antara daratan dan lautan melalui atmosfer (Gbr. 3.2).

Siklus air secara keseluruhan memainkan peran utama dalam membentuk kondisi alam di planet kita. Dengan mempertimbangkan transpirasi air oleh tanaman dan penyerapannya dalam siklus biogeokimia, seluruh pasokan air di Bumi meluruh dan dipulihkan selama 2 juta tahun.

Beras. 3. 2. Siklus air di biosfer.

Dalam siklus hidrologi, semua bagian hidrosfer saling berhubungan. Lebih dari 500 ribu km3 air berpartisipasi di dalamnya setiap tahun. Kekuatan pendorong di balik proses ini adalah energi matahari. Molekul air di bawah aksi energi matahari dipanaskan dan naik dalam bentuk gas ke atmosfer (875 km3 air tawar menguap setiap hari). Saat mereka naik, mereka secara bertahap mendingin, memadat dan membentuk awan. Setelah pendinginan yang cukup, awan melepaskan air dalam bentuk berbagai presipitasi yang jatuh kembali ke laut. Air yang jatuh ke tanah dapat mengikuti dua cara yang berbeda: meresap ke dalam tanah (infiltrasi) atau mengalir (run off permukaan). Di permukaan, air mengalir ke aliran dan sungai yang mengarah ke laut atau tempat lain di mana penguapan terjadi. Air yang diserap ke dalam tanah dapat ditahan di lapisan atasnya (cakrawala) dan dikembalikan ke atmosfer melalui transpirasi. Air seperti itu disebut kapiler. Air yang terbawa oleh gravitasi dan meresap ke dalam pori-pori dan retakan disebut air gravitasi. Air gravitasi merembes ke lapisan batu atau tanah liat padat yang tidak dapat ditembus, mengisi semua rongga. Cadangan tersebut disebut air tanah, dan batas atas– tingkat air tanah. Lapisan batuan bawah tanah di mana air tanah mengalir perlahan disebut akuifer. Di bawah pengaruh gravitasi, air tanah bergerak melalui akuifer sampai menemukan "jalan keluar" (misalnya, membentuk mata air alami yang memberi makan danau, sungai, kolam, yaitu menjadi bagian dari air permukaan). Dengan demikian, siklus air mencakup tiga "putaran" utama: limpasan permukaan, evaporasi-transpirasi, air tanah. Lebih dari 500 ribu km3 air terlibat dalam siklus air di Bumi setiap tahun, dan memainkan peran utama dalam membentuk kondisi alam.

Sirkulasi biologis (biogeokimia)

(sirkulasi kecil zat di biosfer)

Kekuatan pendorong siklus biologis zat adalah aktivitas organisme hidup. Ini adalah bagian dari yang lebih besar dan terjadi di dalam biosfer pada tingkat ekosistem. Siklus kecil terdiri dari fakta bahwa nutrisi, air, dan karbon terakumulasi dalam materi tanaman (autotrof), dihabiskan untuk membangun tubuh dan proses kehidupan, baik tanaman maupun organisme lain (biasanya hewan - heterotrof) yang memakan tanaman ini. Produk penguraian bahan organik di bawah aksi perusak dan mikroorganisme (bakteri, jamur, cacing) terurai lagi menjadi komponen mineral. Ini zat anorganik dapat digunakan kembali untuk sintesis zat organik oleh autotrof.

Dalam siklus biogeokimia, dana cadangan (zat yang tidak terkait dengan organisme hidup) dan dana pertukaran (zat yang dihubungkan oleh pertukaran langsung antara organisme dan lingkungan terdekatnya) dibedakan.

Tergantung pada lokasi dana cadangan, siklus biogeokimia dibagi menjadi dua jenis:

Siklus jenis gas dengan dana cadangan zat di atmosfer dan hidrosfer (siklus karbon, oksigen, nitrogen).

Siklus jenis sedimen dengan dana cadangan di kerak bumi (sirkulasi fosfor, kalsium, besi, dll).

Siklus jenis gas, memiliki dana pertukaran besar, lebih sempurna. Dan selain itu, mereka mampu mengatur diri sendiri dengan cepat. Siklus tipe sedimen kurang sempurna, mereka lebih lembam, karena sebagian besar materi terkandung dalam dana cadangan kerak bumi dalam bentuk yang tidak dapat diakses oleh organisme hidup. Siklus tersebut mudah terganggu oleh berbagai macam pengaruh, dan bagian dari materi yang dipertukarkan meninggalkan siklus. Ia dapat kembali lagi ke sirkulasi hanya sebagai hasil dari proses geologis atau dengan ekstraksi oleh materi hidup.

Intensitas siklus biologis ditentukan oleh suhu lingkungan dan jumlah air. Misalnya, siklus biologis berlangsung lebih intensif dalam kondisi basah hutan tropis daripada di tundra.

Siklus zat dan elemen biogenik utama

siklus karbon

Semua kehidupan di bumi didasarkan pada karbon. Setiap molekul organisme hidup dibangun atas dasar kerangka karbon. Atom karbon secara konstan bermigrasi dari satu bagian biosfer ke bagian lain (Gbr. 3. 3).

Beras. 3. 3. Siklus karbon.

Cadangan karbon utama di Bumi berupa karbon dioksida (CO2) yang terkandung di atmosfer dan terlarut di lautan. Tumbuhan menyerap molekul karbon dioksida selama fotosintesis. Akibatnya, atom karbon diubah menjadi berbagai senyawa organik dan dengan demikian termasuk dalam struktur tanaman. Berikut ini adalah beberapa opsi:

· karbon tetap dalam tanaman ® molekul tanaman dimakan oleh pengurai (organisme yang memakan bahan organik mati dan pada saat yang sama memecahnya menjadi senyawa anorganik sederhana) ® karbon dikembalikan ke atmosfer sebagai CO2;

· tanaman dimakan oleh herbivora ® karbon dikembalikan ke atmosfer selama respirasi hewan dan saat mereka terurai setelah kematian; atau herbivora akan dimakan oleh karnivora dan kemudian karbon akan kembali lagi ke atmosfer dengan cara yang sama;

Tumbuhan mati dan berubah menjadi bahan bakar fosil (misalnya batu bara) ® karbon dikembalikan ke atmosfer setelah bahan bakar digunakan, letusan gunung berapi dan proses panas bumi lainnya.

Dalam kasus pelarutan molekul CO2 asli dalam air laut, beberapa opsi juga dimungkinkan: karbon dioksida dapat dengan mudah kembali ke atmosfer (jenis pertukaran gas timbal balik antara Samudra Dunia dan atmosfer ini terjadi terus-menerus); Karbon dapat masuk ke dalam jaringan tumbuhan atau hewan laut, kemudian lambat laun akan terakumulasi dalam bentuk sedimen di dasar lautan dan akhirnya berubah menjadi batugamping atau kembali lolos dari sedimen tersebut ke dalam air laut.

Tingkat siklus CO2 adalah sekitar 300 tahun.

Intervensi manusia dalam siklus karbon (pembakaran batu bara, minyak, gas, dehumifikasi) menyebabkan peningkatan kandungan CO2 di atmosfer dan perkembangan efek rumah kaca. Saat ini, studi tentang siklus karbon telah menjadi tugas penting bagi para ilmuwan yang terlibat dalam studi atmosfer.

Siklus oksigen

Oksigen adalah unsur paling umum di Bumi (air laut mengandung 85,82% oksigen, udara atmosfer 23,15%, dan 47,2% di kerak bumi). Senyawa oksigen sangat diperlukan untuk menopang kehidupan (bermain peran penting dalam proses metabolisme dan respirasi, adalah bagian dari protein, lemak, karbohidrat, di mana organisme "dibangun"). Massa utama oksigen ada di keadaan terikat(Jumlah oksigen molekuler di atmosfer hanya 0,01% dari konten umum oksigen di kerak bumi).

Karena oksigen ditemukan di banyak senyawa kimia, peredarannya di biosfer sangat kompleks dan terutama terjadi antara atmosfer dan organisme hidup. Konsentrasi oksigen di atmosfer dipertahankan melalui fotosintesis, akibatnya tanaman hijau, di bawah pengaruh sinar matahari, mengubah karbon dioksida dan air menjadi karbohidrat dan oksigen. Sebagian besar oksigen diproduksi oleh tanaman darat - hampir , sisanya - oleh organisme fotosintesis lautan. Sumber oksigen yang kuat adalah dekomposisi fotokimia uap air di atmosfer atas di bawah pengaruh sinar ultraviolet matahari. Selain itu, oksigen membuat siklus yang paling penting, menjadi bagian dari air. Sejumlah kecil oksigen terbentuk dari ozon di bawah pengaruh radiasi ultraviolet.

Tingkat siklus oksigen adalah sekitar 2 ribu tahun.

Penggundulan hutan, erosi tanah, berbagai pekerjaan tambang di permukaan berkurang berat keseluruhan fotosintesis dan mengurangi siklus oksigen di area yang luas. Selain itu, 25% oksigen yang dihasilkan sebagai hasil asimilasi dikonsumsi setiap tahun untuk kebutuhan industri dan domestik.

siklus nitrogen

Siklus nitrogen biogeokimia, seperti siklus sebelumnya, mencakup semua area biosfer (Gbr. 3.4).

Beras. 3. 4. Siklus nitrogen.

Nitrogen termasuk dalam atmosfer bumi tidak terikat dalam bentuk molekul diatomik(sekitar 78% dari total volume atmosfer adalah nitrogen). Selain itu, nitrogen ditemukan pada tumbuhan dan hewan dalam bentuk protein. Tumbuhan mensintesis protein dengan menyerap nitrat dari tanah. Nitrat terbentuk di sana dari nitrogen atmosfer dan senyawa amonium yang ada di tanah. Proses mengubah nitrogen atmosfer menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh tumbuhan dan hewan disebut fiksasi nitrogen. Ketika bahan organik membusuk, sebagian besar nitrogen yang terkandung di dalamnya berubah menjadi amonia, yang, di bawah pengaruh bakteri nitrifikasi yang hidup di tanah, kemudian dioksidasi menjadi amonia. asam sendawa. Asam ini, bereaksi dengan karbonat di dalam tanah (misalnya, kalsium karbonat CaCO3), membentuk nitrat. Beberapa nitrogen selalu dilepaskan selama peluruhan dalam bentuk bebas ke atmosfer. Selain itu, nitrogen bebas dilepaskan selama pembakaran zat organik, selama pembakaran kayu bakar, batu bara, dan gambut. Selain itu, ada bakteri yang, dengan akses udara yang tidak memadai, dapat mengambil oksigen dari nitrat, menghancurkannya dengan pelepasan nitrogen bebas. Aktivitas bakteri denitrifikasi mengarah pada fakta bahwa bagian dari nitrogen dari bentuk yang tersedia untuk tanaman hijau (nitrat) menjadi tidak dapat diakses (nitrogen bebas). Jadi, jauh dari semua nitrogen yang merupakan bagian dari tanaman mati, kembali ke tanah (sebagian darinya dilepaskan secara bertahap dalam bentuk bebas).

Proses yang mengkompensasi hilangnya nitrogen termasuk, pertama-tama, pelepasan listrik yang terjadi di atmosfer, di mana sejumlah oksida nitrogen selalu terbentuk (yang terakhir dengan air memberikan asam nitrat, yang berubah menjadi nitrat di dalam tanah) . Sumber lain pengisian senyawa nitrogen di tanah adalah aktivitas vital dari apa yang disebut azotobacteria, yang mampu mengasimilasi nitrogen atmosfer. Beberapa dari bakteri ini menetap di akar tanaman dari keluarga kacang-kacangan, menyebabkan pembentukan pembengkakan yang khas - bintil. Bakteri nodul, mengasimilasi nitrogen atmosfer, memprosesnya menjadi senyawa nitrogen, dan tanaman, pada gilirannya, mengubah yang terakhir menjadi protein dan senyawa lain. zat kompleks. Dengan demikian, di alam, sirkulasi terus menerus nitrogen.

Karena kenyataan bahwa setiap tahun dengan panen bagian tanaman yang paling kaya protein (misalnya, biji-bijian) dikeluarkan dari ladang, tanah "wajib" menggunakan pupuk yang mengkompensasi kehilangan di dalamnya. elemen penting nutrisi tanaman. Kegunaan utamanya adalah kalsium nitrat (Ca(NO)2), amonium nitrat (NH4NO3), natrium nitrat (NANO3), dan kalium nitrat (KNO3). Juga, alih-alih pupuk kimia, tanaman itu sendiri dari keluarga kacang-kacangan digunakan. Jika jumlah pupuk nitrogen buatan yang diterapkan ke tanah terlalu besar, maka nitrat juga masuk ke dalam tubuh manusia, di mana mereka dapat berubah menjadi nitrit, yang sangat beracun dan dapat menyebabkan kanker.

Siklus fosfor

Sebagian besar fosfor terkandung dalam batuan yang terbentuk di zaman geologis masa lalu. Kandungan fosfor dalam kerak bumi adalah dari 8 - 10 hingga 20% (berat) dan ditemukan di sini dalam bentuk mineral (fluorapatite, chlorapatite, dll.), Yang merupakan bagian dari fosfat alam - apatit dan fosforit. Fosfor dapat masuk ke dalam siklus biogeokimia sebagai hasil pelapukan batuan. Proses erosi membawa fosfor ke laut dalam bentuk mineral apatit. Dalam transformasi fosfor peran besar dimainkan oleh makhluk hidup. Organisme mengekstrak fosfor dari tanah dan larutan air. Selanjutnya, fosfor ditransfer melalui rantai makanan. Dengan kematian organisme, fosfor kembali ke tanah dan ke lanau laut, dan terkonsentrasi dalam bentuk endapan fosfat laut, yang pada gilirannya menciptakan kondisi untuk pembentukan batuan kaya fosfor (Gbr. 3. 5. ).

Beras. 3.5. Siklus fosfor di biosfer (menurut P. Duvigno, M. Tang, 1973; dengan perubahan).

Pada penyalahgunaan pupuk fosfat, sebagai akibat dari erosi air dan angin (penghancuran di bawah aksi air atau angin), sejumlah besar fosfor dihilangkan dari tanah. Di satu sisi, ini mengarah pada konsumsi pupuk fosfor yang berlebihan dan penipisan bijih yang mengandung fosfor.

Di sisi lain, peningkatan kandungan fosfor dalam saluran air transfernya menyebabkan peningkatan pesat dalam biomassa tanaman air, "mekarnya reservoir" dan eutrofikasinya (pengayaan nutrisi).

Karena tanaman membawa sejumlah besar fosfor dari tanah, dan pengisian alami senyawa fosfor tanah sangat tidak signifikan, aplikasi pupuk fosfor ke tanah adalah salah satu langkah terpenting untuk meningkatkan produktivitas. Sekitar 125 juta ton ditambang setiap tahun di dunia. bijih fosfat. Sebagian besar dihabiskan untuk produksi pupuk fosfat.

Siklus belerang

Dana cadangan utama belerang ditemukan di sedimen, tanah dan atmosfer. peran utama dalam keterlibatan belerang dalam siklus biogeokimia milik mikroorganisme. Beberapa dari mereka adalah agen pereduksi, yang lain adalah agen pengoksidasi (Gbr. 3. 6.).

Beras. 3. 6. Siklus belerang (menurut Yu. Odum, 1975).

Di alam, berbagai sulfida besi, timbal, seng, dll diketahui dalam jumlah besar Sulfida belerang dioksidasi di biosfer menjadi belerang sulfat. Sulfat diserap oleh tanaman. Dalam organisme hidup, belerang adalah bagian dari asam amino dan protein, dan pada tumbuhan, sebagai tambahan, itu adalah bagian dari minyak esensial, dll. Proses penghancuran sisa-sisa organisme di tanah dan di lumpur laut disertai dengan transformasi belerang yang kompleks (mikroorganisme menciptakan banyak senyawa belerang antara). Setelah kematian organisme hidup, sebagian belerang dikembalikan ke dalam tanah oleh mikroorganisme menjadi H2S, bagian lainnya dioksidasi menjadi sulfat dan sekali lagi dimasukkan ke dalam siklus. Hidrogen sulfida yang terbentuk di atmosfer dioksidasi dan dikembalikan ke tanah dengan presipitasi. Selain itu, hidrogen sulfida dapat membentuk kembali sulfida "sekunder", dan belerang sulfat menciptakan gipsum. Pada gilirannya, sulfida dan gipsum kembali dihancurkan, dan belerang melanjutkan migrasinya.

Selain itu, belerang dalam bentuk SO2, SO3, H2S dan unsur belerang dilepaskan ke atmosfer oleh gunung berapi.

Siklus belerang dapat terganggu oleh campur tangan manusia. Alasan untuk ini adalah pembakaran batu bara dan emisi dari industri kimia, yang mengakibatkan pembentukan belerang dioksida, yang mengganggu proses fotosintesis dan menyebabkan kematian vegetasi.

Dengan demikian, siklus biogeokimia menyediakan homeostasis biosfer. Namun, mereka sebagian besar tunduk pada pengaruh manusia. Dan salah satu tindakan anti-ekologis seseorang yang paling kuat dikaitkan dengan pelanggaran dan bahkan penghancuran siklus alam (mereka menjadi asiklik).

Siklus antropogenik

Kekuatan pendorong siklus antropogenik adalah aktivitas manusia. Siklus ini mencakup dua komponen: biologis, terkait dengan fungsi seseorang sebagai organisme hidup, dan teknis, terkait dengan kegiatan ekonomi manusia. Siklus antropogenik, tidak seperti siklus geologis dan biologis, tidak tertutup. Keterbukaan ini menyebabkan menipisnya sumber daya alam dan pencemaran lingkungan alam.