Siklus biologis dan geologis di alam. Siklus biologis kecil

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 dari biosfer.

Siklus geologis dikaitkan dengan pembentukan dan penghancuran batuan dan pergerakan produk penghancuran selanjutnya - bahan detrital dan unsur kimia. Peran penting dalam proses ini dimainkan dan terus dimainkan oleh sifat termal permukaan tanah dan air: penyerapan dan pantulan sinar matahari, konduktivitas termal, dan kapasitas panas. Rezim hidrotermal permukaan bumi yang tidak stabil, bersama dengan sistem sirkulasi atmosfer planet, menentukan sirkulasi geologis zat, yang pada tahap awal perkembangan bumi, bersama dengan proses endogen, dikaitkan dengan pembentukan benua, lautan, dan modern. geosfer. 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.

Unsur kimia utama 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 muncul selama kristalisasi magma, yang tiba di 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. (Nasi.).

Zat yang mudah bergerak - gas dan air alami yang membentuk atmosfer dan hidrosfer planet ini - mengalami sirkulasi paling intensif dan cepat. 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 besar dalam mendistribusikan kembali unsur-unsur kimia yang terus-menerus bersirkulasi di biosfer, berpindah dari lingkungan eksternal ke organisme dan kembali ke lingkungan luar.

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 pertama Munculnya zat organik karena fotosintesis tumbuhan hijau, yaitu pembentukan makhluk 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, mengonsumsi makanan dengan komposisi yang lebih 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).

Kemunculan dan perkembangan noosfer

Evolusi dunia organik di Bumi telah melalui beberapa tahap, yang pertama terkait dengan munculnya siklus biologis zat di biosfer. Yang kedua disertai dengan formasi organisme multiseluler. Kedua tahap ini disebut biogenesis.Tahap ketiga dikaitkan dengan penampilan masyarakat manusia, di bawah pengaruh yang dalam kondisi modern evolusi biosfer dan transformasinya menjadi lingkup pikiran-noosfer (dari gr.-pikiran,-bola) terjadi. Noosfer - keadaan baru biosfer, ketika aktivitas yang wajar seseorang menjadi faktor utama yang menentukan perkembangannya. Istilah "noosfer" diperkenalkan oleh E. Leroy. VI Vernadsky memperdalam dan mengembangkan doktrin noosfer. Dia menulis: "Noosfer adalah fenomena geologi baru di planet kita. Di dalamnya, manusia menjadi kekuatan geologis utama." V. I. Vernadsky memilih prasyarat yang diperlukan untuk penciptaan noosfer: 1. Kemanusiaan telah menjadi satu kesatuan. 2. Kemungkinan pertukaran informasi seketika. 3. Kesetaraan manusia yang nyata. 6. Pengecualian perang dari kehidupan masyarakat. Penciptaan prasyarat ini menjadi mungkin sebagai akibat dari ledakan pemikiran ilmiah di abad kedua puluh.

Topik - 6. Alam - manusia: pendekatan sistematis. Tujuan dari kuliah: Untuk membentuk pandangan holistik dari sistem postulat ekologi.

Pertanyaan utama: 1. Konsep sistem dan biosistem kompleks 2. Ciri-ciri sistem biologis 3. Postulat sistem: hukum komunikasi universal, hukum lingkungan B. Orang Biasa, Hukum angka besar, Prinsip Le Chatelier, Hukum umpan balik di alam dan hukum kekekalan jumlah materi hidup. 4. Model interaksi dalam sistem " alam adalah manusia” dan “manusia-ekonomi-biota-lingkungan”.

Sistem ekologi adalah objek utama ekologi. Ekologi pada hakikatnya bersifat sistemik dan dalam bentuk teoretisnya dekat dengan teori umum sistem. Menurut teori umum sistem, sistem adalah seperangkat bagian yang nyata atau dapat dibayangkan, sifat integralnya ditentukan oleh interaksi antara bagian-bagian (elemen) dari sistem. Dalam kehidupan nyata, sistem didefinisikan sebagai kumpulan objek yang disatukan oleh beberapa bentuk interaksi reguler atau saling ketergantungan untuk melakukan fungsi tertentu. Dalam materi ada hierarki tertentu - urutan subordinasi spatio-temporal yang teratur dan komplikasi sistem. Semua varietas dunia kita dapat direpresentasikan sebagai tiga hierarki yang muncul secara berurutan. Ini adalah hierarki utama, alami, fisiko-kimia-biologis (P, X, B) dan dua sisi yang muncul berdasarkan hierarki sosial (S) dan teknis (T). Keberadaan yang terakhir dalam hal rangkaian umpan balik dengan cara tertentu mempengaruhi hierarki utama. Menggabungkan sistem dari hierarki yang berbeda mengarah ke kelas sistem "campuran". Dengan demikian, kombinasi sistem dari bagian fisiko-kimia dari hierarki (F, X - "lingkungan") dengan sistem kehidupan dari bagian biologis hierarki (B - "biota") mengarah ke kelas sistem campuran yang disebut ekologis. Penyatuan sistem dari hierarki C

("manusia") dan T ("teknologi") mengarah ke kelas ekonomi, atau teknis dan ekonomi, sistem.

Beras. . Hirarki sistem bahan:

F, X - fisika dan kimia, B - biologi, C - sosial, T - teknis

Harus jelas bahwa dampak masyarakat manusia terhadap alam, tercermin dalam diagram, dimediasi oleh teknologi dan teknologi (technogenesis), mengacu pada seluruh hierarki sistem alam: cabang bawah - ke lingkungan abiotik, atas - ke biota biosfer. Di bawah ini kami akan mempertimbangkan kemungkinan aspek lingkungan dan teknis dan ekonomi dari interaksi ini.

Semua sistem memiliki beberapa properti umum:

1. Setiap sistem memiliki spesifik struktur, ditentukan oleh bentuk hubungan ruang-waktu atau interaksi antar elemen sistem. Tatanan struktural saja tidak menentukan organisasi suatu sistem. Sistem tersebut dapat disebut terorganisir jika keberadaannya diperlukan untuk mempertahankan beberapa struktur fungsional (melakukan pekerjaan tertentu), atau, sebaliknya, tergantung pada aktivitas struktur semacam itu.

2. Menurut prinsip keanekaragaman yang diperlukan sistem tidak dapat terdiri dari elemen identik tanpa individualitas. Batas bawah keanekaragaman setidaknya dua elemen (proton dan elektron, protein dan asam nukleat, "dia" dan "dia"), batas atas adalah tak terhingga. Keragaman adalah karakteristik informasi yang paling penting dari sistem. Ini berbeda dari jumlah varietas elemen dan dapat diukur 3. Sifat-sifat suatu sistem tidak dapat dipahami hanya berdasarkan sifat-sifat bagian-bagiannya. Ini adalah interaksi antara elemen-elemen yang menentukan. Tidak mungkin menilai pengoperasian mesin dari bagian-bagian individual mesin sebelum perakitan. Mempelajari secara terpisah beberapa bentuk jamur dan ganggang, tidak mungkin untuk memprediksi keberadaan simbiosis mereka dalam bentuk lumut. Efek gabungan dari dua atau lebih faktor yang berbeda pada suatu organisme hampir selalu berbeda dari jumlah efeknya yang terpisah. Tingkat tidak dapat direduksinya sifat-sifat sistem terhadap jumlah sifat-sifat elemen individu yang terdiri darinya menentukan munculnya sistem.

4. Alokasi sistem membagi dunianya menjadi dua bagian - sistem itu sendiri dan lingkungannya. Bergantung pada ada (tidak adanya) pertukaran materi, energi, dan informasi dengan lingkungan, hal-hal berikut pada dasarnya mungkin: terpencil sistem (tidak ada pertukaran yang mungkin); tertutup sistem (pertukaran materi yang tidak mungkin); membuka sistem (pertukaran materi dan energi dimungkinkan). Pertukaran energi menentukan pertukaran informasi. Di alam, hanya ada yang terbuka dinamis sistem, antara elemen internal yang dan unsur-unsur lingkungan melakukan transfer materi, energi dan informasi. Setiap sistem kehidupan- dari virus ke biosfer - adalah sistem dinamis terbuka.

5. Dominasi interaksi internal dalam sistem atas yang eksternal dan labilitas sistem dalam kaitannya dengan eksternal
tindakan mendefinisikannya kemampuan mempertahankan diri berkat kualitas organisasi, daya tahan dan stabilitas. Pengaruh eksternal pada sistem yang melebihi kekuatan dan fleksibilitas interaksi internalnya menyebabkan perubahan yang tidak dapat diubah.
dan kematian sistem. Stabilitas sistem dinamis dipertahankan oleh kerja siklik eksternal yang terus menerus. Ini membutuhkan aliran dan transformasi energi ke dalam ini. tema. Probabilitas mencapai tujuan utama sistem - pelestarian diri (termasuk melalui reproduksi diri) didefinisikan sebagai efisiensi potensial.

6. Aksi sistem dalam waktu disebut perilaku. Perubahan perilaku yang disebabkan oleh faktor eksternal dilambangkan sebagai reaksi sistem, dan perubahan reaksi sistem, terkait dengan perubahan struktur dan ditujukan untuk menstabilkan perilaku, sebagai perangkat, atau adaptasi. Konsolidasi perubahan adaptif dalam struktur dan koneksi sistem dalam waktu, di mana efisiensi potensialnya meningkat, dianggap sebagai: perkembangan, atau evolusi, sistem. Munculnya dan keberadaan semua sistem material di alam adalah karena evolusi. Sistem dinamis berkembang ke arah dari organisasi yang lebih memungkinkan ke organisasi yang lebih kecil kemungkinannya, yaitu. perkembangan berlangsung di sepanjang jalan komplikasi organisasi dan pembentukan subsistem dalam struktur sistem. Di alam, semua bentuk perilaku sistem - dari reaksi dasar sebelum evolusi global - pada dasarnya non-linier. Fitur penting dari evolusi sistem yang kompleks adalah
ketidakrataan, kurangnya monoton. Periode akumulasi bertahap dari perubahan kecil kadang-kadang terganggu oleh lompatan kualitatif tajam yang secara signifikan mengubah sifat-sifat sistem. Mereka biasanya dikaitkan dengan apa yang disebut titik bifurkasi- bifurkasi, pemisahan jalur evolusi sebelumnya. Banyak tergantung pada pilihan satu atau lain kelanjutan dari jalan di titik bifurkasi, hingga munculnya dan kemakmuran dunia baru partikel, zat, organisme, masyarakat, atau, sebaliknya, kematian sistem. Bahkan untuk sistem keputusan hasil pilihan seringkali tidak dapat diprediksi, dan pilihan itu sendiri pada titik bifurkasi mungkin disebabkan oleh impuls acak. Setiap sistem nyata dapat disajikan dalam bentuk beberapa kesamaan materi atau gambar simbolik, yaitu masing-masing analog atau tanda model sistem. Pemodelan pasti disertai dengan beberapa penyederhanaan dan formalisasi hubungan dalam sistem. Formalisasi ini dapat
diimplementasikan dalam bentuk hubungan logis (kausal) dan/atau matematis (fungsional).Seiring dengan meningkatnya kompleksitas sistem, muncul kualitas baru. Pada saat yang sama, kualitas sistem yang lebih sederhana dipertahankan. Oleh karena itu, keragaman keseluruhan kualitas sistem meningkat karena menjadi lebih kompleks (Gbr. 2.2).

Beras. 2.2. Pola perubahan sifat hierarki sistem dengan peningkatan levelnya (menurut Fleishman, 1982):

1 - keragaman, 2 - stabilitas, 3 - kemunculan, 4 - kompleksitas, 5 - non-identitas, 6 - prevalensi

Untuk meningkatkan aktivitas dalam kaitannya dengan pengaruh eksternal, kualitas sistem dapat diurutkan dalam urutan berikut: 1 - stabilitas, 2 - keandalan karena kesadaran lingkungan (kekebalan kebisingan), 3 - pengendalian, 4 - self- organisasi. Dalam seri ini, setiap kualitas berikutnya masuk akal di hadapan yang sebelumnya.

Kesulitan Uap struktur sistem ditentukan oleh bilangan P unsur dan bilangannya t

koneksi di antara mereka. Jika dalam sistem apa pun jumlah keadaan diskrit pribadi diselidiki, maka kompleksitas sistem DARI ditentukan oleh logaritma dari jumlah ikatan:

C = log(2.1)

Sistem diklasifikasikan secara kondisional berdasarkan kompleksitas sebagai berikut: 1) sistem dengan hingga seribu status (O <С < 3), относятся к sederhana; 2) sistem dengan hingga satu juta status (3< С < 6), являют собой sistem yang kompleks; 3) sistem dengan lebih dari satu juta status (C> 6) diidentifikasi sebagai: sangat rumit.

Semua biosistem alami yang nyata sangat kompleks. Bahkan dalam struktur virus tunggal, jumlah keadaan molekuler yang signifikan secara biologis melebihi nilai yang terakhir.

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

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

Siklus nitrogen saat ini sangat dipengaruhi oleh 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 bersifat racun, berbeda dengan nitrogen yang terikat secara biologis.Dengan 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 waktu dan ruang redistribusi materi, energi1 dan informasi dalam sistem ekologi dari berbagai tingkat organisasi hierarki - dari biogeocenosis ke 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 atom yang berulang-ulang unsur kimia ke dalam tubuh organisme hidup dan pelepasannya ke lingkungan, dari mana mereka kembali ditangkap 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 di dalam batas-batas biosfer yang berpenghuni dan mewujudkan properti unik materi hidup planet ini. Menjadi bagian dari siklus besar dan kecil dilakukan pada tingkat biogeocenosis, terdiri dari fakta bahwa nutrisi tanah, air, karbon terakumulasi dalam zat tanaman, dihabiskan untuk membangun tubuh dan proses kehidupan keduanya. 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 yang diperlukan untuk aktivitas vital 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 pada 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 berat, 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, 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 dalam endapan karbonat di 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 sirkulasi 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 dari 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 merupakan bentukan alam yang unik dalam kompleksitas komposisi materialnya. 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 maupun pada output - berhemat 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.[ ...]

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

Pada berbagai tahap perkembangan biosfer, proses di dalamnya tidak sama, meskipun mereka 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 perairan, dan kemudian dibagi menjadi dua subsiklus - darat dan laut), kemudian ia mulai terpecah. Alih-alih biota yang relatif homogen, ekosistem muncul dan menjadi semakin terdiferensiasi secara mendalam. level yang berbeda hierarki dan dislokasi geografis. Dibeli pentingnya kecil, biogeocenotic, lingkaran pertukaran. 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. Saat membuat energi tambahan lebih dari 15 GJ/ha per tahun, terjadi proses yang tidak menguntungkan bagi lingkungan - erosi dan deflasi tanah, pendangkalan dan pencemaran sungai-sungai kecil, eutrofikasi badan air, 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 zat berbahaya lainnya. Bahkan lebih elemen langka, jika dimasukkan ke lingkungan dalam bentuk senyawa logam yang sangat beracun atau isotop radioaktif, ia dapat memperoleh signifikansi biologis yang penting, karena bahkan sejumlah kecil (dari sudut pandang geokimia) zat tersebut dapat memiliki pengaruh yang nyata. efek biologis.[...]

Sifat kimia 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 unsur hara organik dalam air atau tanah sangat rendah sehingga harus disebut "unsur hara mikro" sebagai lawan dari "unsur hara makro" seperti nitrogen dan "unsur hara mikro" seperti logam "trace" (lihat Bab 5). Sering satu-satunya jalan untuk mengukur isinya adalah sampel biologis: strain mikroorganisme khusus digunakan, laju 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. Bidang penelitian yang paling menarik ini pasti akan menarik perhatian para ilmuwan dalam waktu dekat. 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 soroti ide penting 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 proses spesifik individu, pada siklus biologis kecil zat, kesuburan tanah, tanah humus 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 alam 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 ekologis, 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.

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 permukaan air laut, samudra, hewan, organisme tumbuhan, dan terutama manusia - teknogenesis.

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

Proses endogen membentuk sistem pegunungan, dataran tinggi, parit laut, dengan eksogen - ada penghancuran batuan beku, pergerakan produk penghancuran ke sungai, laut, samudera dan pembentukan batuan sedimen. 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 batu magma dingin. Maka terbentuklah batuan pembentuk tanah dan berbagai bentang alam.

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

Berapi batu 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. Mereka menempati sebagian kecil 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 berair 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).

Utama tipe genetik 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 klastik kasar yang tidak disortir berwarna merah-coklat atau warna abu-abu dengan inklusi batu, batu besar, kerikil.

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

9. Tanah liat penutup milik deposit ekstra-glasial dan dianggap sebagai deposit 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. Penutupan tanah dunia. M. ed. W. 1977

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

Dasar dari kehidupan mandiri di Bumi adalah siklus biogeokimia. Semua unsur kimia yang digunakan dalam proses kehidupan organisme membuat gerakan konstan, bergerak dari benda hidup ke senyawa alam mati dan sebaliknya. Kemungkinan penggunaan berulang dari atom yang sama membuat kehidupan di Bumi praktis abadi, asalkan jumlah energi yang tepat terus-menerus dipasok.

Jenis siklus zat. Biosfer Bumi dicirikan dengan cara tertentu oleh sirkulasi zat dan aliran energi yang ada. Sirkulasi zat – partisipasi ganda zat dalam proses yang terjadi di atmosfer, hidrosfer dan litosfer, termasuk lapisan yang merupakan bagian dari biosfer bumi. Sirkulasi zat dilakukan dengan aliran kontinu (aliran) energi eksternal Matahari dan energi internal Bumi.

Bergantung pada kekuatan pendorong, dengan tingkat konvensi tertentu, dalam sirkulasi zat, seseorang dapat membedakan siklus geologis, biologis, dan antropogenik. Sebelum kemunculan manusia di Bumi, hanya dua yang pertama yang dilakukan.

Siklus geologi (sirkulasi besar zat di alam) – peredaran zat penggerak yaitu proses geologi eksogen dan endogen.

Proses endogen(proses dinamika internal) terjadi di bawah pengaruh energi internal Bumi. Ini adalah energi yang dilepaskan sebagai akibat peluruhan radioaktif, reaksi kimia pembentukan mineral, kristalisasi batuan, dll. Proses endogen meliputi: gerakan tektonik, gempa bumi, magmatisme, metamorfisme. Proses eksogen(proses dinamika eksternal) berlangsung di bawah pengaruh energi eksternal Matahari. Proses eksogen meliputi pelapukan batuan dan mineral, penghilangan produk penghancur dari beberapa area kerak bumi dan pemindahannya ke area baru, pengendapan dan akumulasi produk penghancur dengan pembentukan batuan sedimen. Proses eksogen meliputi aktivitas geologi atmosfer, hidrosfer (sungai, aliran sementara, air tanah, laut dan samudera, danau dan rawa, es), serta organisme hidup dan manusia.

Bentang alam terbesar (benua dan depresi samudera) dan bentuk besar (pegunungan dan dataran) terbentuk karena proses endogen, dan bentang alam menengah dan kecil ( lembah sungai, bukit, jurang, bukit pasir, dll.), ditumpangkan pada bentuk yang lebih besar, karena proses eksogen. Dengan demikian, proses endogen dan eksogen berlawanan dalam tindakan mereka. Yang pertama mengarah pada pembentukan bentang alam besar, yang terakhir untuk menghaluskannya.

Batuan beku berubah menjadi batuan sedimen akibat pelapukan. Di zona bergerak kerak bumi, mereka terjun jauh ke dalam Bumi. Ada di bawah pengaruh suhu tinggi dan tekanan, mereka dilebur kembali dan membentuk magma, yang, naik ke permukaan dan mengeras, membentuk batuan beku.

Dengan demikian, sirkulasi geologis zat berlangsung tanpa partisipasi organisme hidup dan mendistribusikan kembali materi antara biosfer dan lapisan Bumi yang lebih dalam.

Siklus biologis (biogeokimia) (siklus kecil zat di biosfer) – siklus zat, kekuatan pendorongnya adalah aktivitas organisme hidup. Berbeda dengan siklus geologi besar, siklus biogeokimia kecil zat terjadi di dalam biosfer. Sumber energi utama siklus ini adalah radiasi matahari, yang menghasilkan fotosintesis. Dalam suatu ekosistem, zat organik disintesis oleh autotrof dari zat anorganik. Mereka kemudian dikonsumsi oleh heterotrof. Sebagai hasil ekskresi selama aktivitas hidup atau setelah kematian organisme (baik autotrof maupun heterotrof), zat organik mengalami mineralisasi, yaitu transformasi menjadi zat anorganik. Zat anorganik ini dapat digunakan kembali untuk sintesis zat organik oleh autotrof.

Dalam siklus biogeokimia, dua bagian harus dibedakan:

1) dana cadangan - itu adalah bagian dari zat yang tidak terkait dengan organisme hidup;

2) dana pertukaran - banyak minoritas zat yang secara langsung dipertukarkan antara organisme dan lingkungan terdekatnya. Tergantung pada lokasi dana cadangan, siklus biogeokimia dapat dibagi menjadi dua jenis:

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

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

Siklus jenis gas lebih sempurna, karena mereka memiliki dana pertukaran yang besar, yang berarti mereka mampu mengatur diri sendiri dengan cepat. Siklus 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. Namun, jauh lebih sulit untuk mengekstrak zat yang diperlukan untuk organisme hidup dari kerak bumi daripada dari atmosfer.

Intensitas siklus biologis terutama ditentukan oleh suhu lingkungan dan jumlah air. Jadi, misalnya, siklus biologis berlangsung lebih intensif di hutan tropis lembab daripada di tundra.

Dengan munculnya manusia, sirkulasi antropogenik, atau metabolisme, zat muncul. Siklus antropogenik (pertukaran) – sirkulasi (pertukaran) zat, yang kekuatan pendorongnya adalah aktivitas manusia. Ini memiliki dua komponen: biologis, berkaitan dengan fungsi manusia sebagai organisme hidup, dan teknis, berkaitan dengan kegiatan ekonomi masyarakat (siklus teknogenik).

Siklus geologis dan biologis sebagian besar tertutup, yang tidak dapat dikatakan tentang siklus antropogenik. Karena itu, mereka sering berbicara bukan tentang siklus antropogenik, tetapi tentang metabolisme antropogenik. Keterbukaan sirkulasi antropogenik zat menyebabkan kelelahan sumber daya alam dan pencemaran lingkungan penyebab utama dari semua masalah lingkungan umat manusia.

Siklus utama nutrisi dan elemen. Pertimbangkan siklus zat dan elemen paling penting untuk organisme hidup. Siklus air milik geologi besar, dan siklus elemen biogenik (karbon, oksigen, nitrogen, fosfor, belerang, dan elemen biogenik lainnya) - ke biogeokimia kecil.

Siklus air antara daratan dan lautan melalui atmosfer mengacu pada siklus geologi yang besar. Air menguap dari permukaan lautan dan dipindahkan ke darat, di mana ia jatuh dalam bentuk presipitasi, yang kembali lagi ke laut dalam bentuk limpasan permukaan dan bawah tanah, atau jatuh sebagai presipitasi ke permukaan laut. Lebih dari 500 ribu km 3 air setiap tahun berpartisipasi dalam siklus air di Bumi. 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 dalam 2 juta tahun.

Siklus karbon. Produsen menangkap karbon dioksida dari atmosfer dan mengubahnya menjadi zat organik, konsumen menyerap karbon dalam bentuk zat organik dengan tubuh produsen dan konsumen tingkat rendah, pengurai mineralisasi zat organik dan mengembalikan karbon ke atmosfer dalam bentuk karbon dioksida . Di lautan, siklus karbon diperumit oleh fakta bahwa bagian dari karbon yang terkandung dalam organisme mati tenggelam ke dasar dan terakumulasi dalam batuan sedimen. Bagian karbon ini dikeluarkan dari siklus biologis dan memasuki siklus geologis zat.

Hutan adalah reservoir utama karbon yang terikat secara biologis, mereka mengandung hingga 500 miliar ton elemen ini, yang merupakan 2/3 dari cadangannya di atmosfer. Intervensi manusia dalam siklus karbon (pembakaran batu bara, minyak, gas, dehumifikasi) menyebabkan peningkatan kandungan CO 2 di atmosfer dan perkembangan efek rumah kaca.

Laju siklus CO2, yaitu waktu yang dibutuhkan semua karbon dioksida di atmosfer untuk melewati materi hidup, adalah sekitar 300 tahun.

Siklus oksigen. Siklus oksigen terutama antara atmosfer dan organisme hidup. Pada dasarnya, oksigen bebas (0^) memasuki atmosfer sebagai hasil fotosintesis tumbuhan hijau, dan dikonsumsi dalam proses respirasi oleh hewan, tumbuhan dan mikroorganisme dan selama mineralisasi residu organik. Sejumlah kecil oksigen terbentuk dari air dan ozon di bawah pengaruh radiasi ultraviolet. Sejumlah besar oksigen dihabiskan untuk proses oksidatif di kerak bumi, selama letusan gunung berapi, dll. Bagian utama oksigen diproduksi oleh tanaman darat - hampir 3/4, sisanya - oleh organisme fotosintesis lautan. Kecepatan siklus adalah sekitar 2 ribu tahun.

Telah ditetapkan bahwa 23% oksigen, yang terbentuk dalam proses fotosintesis, dikonsumsi setiap tahun untuk kebutuhan industri dan domestik, dan angka ini terus meningkat.

Siklus nitrogen. Stok nitrogen (N 2) di atmosfer sangat besar (78% dari volumenya). Namun tumbuhan tidak dapat menyerap nitrogen bebas, melainkan hanya dalam bentuk terikat, terutama dalam bentuk NH4+ atau NO3-. Nitrogen bebas dari atmosfer diikat oleh bakteri pengikat nitrogen dan diubah menjadi bentuk yang tersedia bagi tanaman. Pada tumbuhan, nitrogen difiksasi dalam bahan organik (dalam protein, asam nukleat, dll.) dan ditransfer sepanjang rantai makanan. Setelah kematian organisme hidup, pengurai mineralisasi zat organik dan mengubahnya menjadi senyawa amonium, nitrat, nitrit, serta menjadi nitrogen bebas, yang dikembalikan ke atmosfer.

Nitrat dan nitrit sangat larut dalam air dan dapat bermigrasi ke air tanah dan tanaman dan ditransfer melalui rantai makanan. Jika jumlahnya terlalu besar, yang sering diamati dengan penggunaan pupuk nitrogen yang tidak tepat, maka air dan makanan tercemar dan menyebabkan penyakit manusia.

Siklus fosfor. Sebagian besar fosfor terkandung dalam batuan yang terbentuk di zaman geologis masa lalu. Fosfor termasuk dalam siklus biogeokimia sebagai hasil pelapukan batuan. Dalam ekosistem terestrial, tanaman mengekstrak fosfor dari tanah (terutama dalam bentuk PO 4 3–) dan memasukkannya ke dalam senyawa organik (protein, asam nukleat, fosfolipid, dll.) atau meninggalkannya dalam bentuk anorganik. Selanjutnya, fosfor ditransfer melalui rantai makanan. Setelah kematian organisme hidup dan dengan sekresinya, fosfor kembali ke tanah.

Dengan penggunaan pupuk fosfor yang tidak tepat, erosi air dan angin pada tanah, sejumlah besar fosfor dihilangkan dari tanah. Di satu sisi, ini menyebabkan konsumsi pupuk fosfor yang berlebihan dan menipisnya cadangan bijih yang mengandung fosfor (fosforit, apatit, dll.). Di sisi lain, aliran dari tanah ke badan air jumlah besar unsur-unsur biogenik seperti fosfor, nitrogen, belerang, dll., menyebabkan perkembangan pesat cyanobacteria dan tanaman air lainnya (“mekarnya” air) dan eutrofikasi waduk. Tetapi sebagian besar fosfor terbawa ke laut.

Dalam ekosistem perairan, fosfor diambil oleh fitoplankton dan ditransfer melalui rantai makanan hingga ke burung laut. Kotoran mereka segera jatuh kembali ke laut, atau pertama-tama menumpuk di pantai, dan kemudian hanyut ke laut. Dari hewan laut yang sekarat, terutama ikan, fosfor kembali memasuki laut dan ke dalam siklus, tetapi beberapa kerangka ikan mencapai kedalaman yang sangat dalam, dan fosfor yang terkandung di dalamnya kembali memasuki batuan sedimen, yaitu, dimatikan dari biogeokimia siklus.

Siklus belerang. Dana cadangan utama belerang ditemukan di sedimen dan tanah, tetapi tidak seperti fosfor, ada dana cadangan di atmosfer. Peran utama dalam keterlibatan belerang dalam siklus biogeokimia milik mikroorganisme. Beberapa dari mereka adalah agen pereduksi, yang lain adalah agen pengoksidasi.

Dalam batuan, belerang terjadi dalam bentuk sulfida (FeS 2, dll.), dalam larutan - dalam bentuk ion (SO 4 2–), dalam fase gas dalam bentuk hidrogen sulfida (H 2 S) atau belerang dioksida (SO2). Dalam beberapa organisme, belerang terakumulasi dalam bentuk murni, dan ketika mereka mati, endapan belerang asli terbentuk di dasar laut.

Dalam ekosistem terestrial, belerang memasuki tanaman dari tanah terutama dalam bentuk sulfat. Dalam organisme hidup, belerang ditemukan dalam protein, dalam bentuk ion, dll. Setelah kematian organisme hidup, sebagian belerang dikembalikan ke dalam tanah oleh mikroorganisme menjadi H 2 S, bagian lainnya dioksidasi menjadi sulfat dan sekali lagi dimasukkan ke dalam siklus. Hidrogen sulfida yang dihasilkan lolos ke atmosfer, teroksidasi di sana dan kembali ke tanah dengan curah hujan.

Pembakaran bahan bakar fosil (terutama batubara) oleh manusia, serta emisi dari industri kimia, menyebabkan akumulasi sulfur dioksida (SO 2 ) di atmosfer, yang, bereaksi dengan uap air, jatuh ke tanah dalam bentuk asam. hujan.

Siklus biogeokimia tidak sebesar siklus geologi dan sebagian besar dipengaruhi oleh manusia. Kegiatan ekonomi melanggar isolasi mereka, mereka menjadi asiklik.

Siklus belerang dan fosfor adalah siklus bio-geokimia sedimen yang khas. Siklus tersebut mudah dipatahkan oleh berbagai macam pengaruh, dan bagian dari materi yang dipertukarkan meninggalkan siklus. Ia dapat kembali lagi ke siklus hanya sebagai hasil dari proses geologis atau dengan mengekstraksi komponen biofilik oleh materi hidup.[ ...]

Sirkulasi zat dan transformasi energi memastikan keseimbangan dinamis dan stabilitas biosfer secara keseluruhan dan bagian-bagiannya masing-masing. Pada saat yang sama, dalam siklus tunggal umum, siklus zat padat dan air dibedakan, yang terjadi sebagai akibat dari tindakan. faktor abiotik(siklus geologi besar), serta siklus biotik kecil zat dalam padat, cair dan fase gas, terjadi dengan partisipasi organisme hidup.[ ...]

Siklus karbon. Karbon mungkin merupakan salah satu unsur kimia yang paling sering disebutkan ketika mempertimbangkan geologi, biologi, dan in tahun-tahun terakhir dan masalah teknis.[ ...]

Sirkulasi zat adalah partisipasi berulang zat dalam proses yang terjadi di atmosfer, hidrosfer, litosfer, termasuk lapisan yang merupakan bagian dari biosfer planet. Pada saat yang sama, dua siklus utama dibedakan: besar (geologis) dan kecil (biogenik dan biokimia).[ ...]

Siklus geologis dan biologis sebagian besar tertutup, yang tidak dapat dikatakan tentang siklus antropogenik. Karena itu, mereka sering berbicara bukan tentang siklus antropogenik, tetapi tentang metabolisme antropogenik. Keterbukaan sirkulasi zat antropogenik mengarah pada penipisan sumber daya alam dan pencemaran lingkungan alam - penyebab utama semua masalah lingkungan umat manusia.[ ...]

Siklus zat dan elemen biogenik utama. Pertimbangkan siklus zat dan elemen yang paling signifikan bagi organisme hidup (Gbr. 3-8). Siklus air termasuk dalam siklus geologis yang besar; dan siklus elemen biogenik (karbon, oksigen, nitrogen, fosfor, belerang, dan elemen biogenik lainnya) - menjadi biogeokimia kecil.[ ...]

Sirkulasi air antara daratan dan lautan melalui atmosfer mengacu pada siklus geologi yang besar. Air menguap dari permukaan lautan dan dipindahkan ke darat, di mana ia jatuh dalam bentuk presipitasi, yang kembali lagi ke laut dalam bentuk limpasan permukaan dan bawah tanah, atau jatuh sebagai presipitasi ke permukaan laut. Lebih dari 500 ribu km3 air berpartisipasi dalam siklus air di Bumi setiap tahun. Siklus air secara keseluruhan memainkan peran utama dalam membentuk kondisi alam di planet kita. Mempertimbangkan transpirasi air oleh tanaman dan penyerapannya dalam siklus biogeokimia, seluruh pasokan air di Bumi meluruh dan dipulihkan dalam 2 juta tahun.[ ...]

Siklus fosfor. Sebagian besar fosfor terkandung dalam batuan yang terbentuk di zaman geologis masa lalu. Fosfor termasuk dalam siklus biogeokimia sebagai hasil pelapukan batuan.[ ...]

Siklus geologi dimanifestasikan dengan jelas dalam contoh siklus air dan sirkulasi atmosfer. Diperkirakan hingga setengah dari energi yang berasal dari Matahari digunakan untuk menguapkan air. Penguapannya dari permukaan bumi dikompensasi oleh presipitasi. Pada saat yang sama, lebih banyak air yang menguap dari Laut daripada yang kembali dengan curah hujan, dan sebaliknya terjadi di darat - lebih banyak curah hujan yang turun daripada air yang menguap. Kelebihannya mengalir ke sungai dan danau, dan dari sana - lagi ke Samudra. Dalam proses siklus geologis, keadaan agregasi air berulang kali berubah (cair; padat - salju, es; gas - uap). Sirkulasi terbesarnya diamati dalam keadaan uap. Seiring dengan air, dalam siklus geologi dalam skala global, unsur-unsur lain dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain. mineral.[ ...]

Siklus air. Pada awal bagian, sirkulasi geologisnya dipertimbangkan. Pada dasarnya, itu bermuara pada proses penguapan air dari permukaan Bumi dan Lautan dan pengendapan di atasnya. Dalam ekosistem individu, proses tambahan terjadi yang memperumit siklus air besar (intersepsi, evapotranspirasi dan infiltrasi).[ ...]

Siklus geologi. Susunan timbal balik dan garis besar benua dan dasar laut terus berubah. Di dalam kulit bumi bagian atas, ada penggantian bertahap yang terus menerus dari beberapa batuan oleh batuan lain, yang disebut sirkulasi materi yang besar. Proses geologi pembentukan dan penghancuran gunung adalah yang terbesar proses energi di biosfer bumi.[ ...]

SIRKULASI ZAT (di Bumi) - berulang kali proses transformasi dan pergerakan zat di alam, memiliki sifat siklus yang kurang lebih. Jenderal Kv. terdiri dari proses-proses terpisah (siklus air, nitrogen, karbon, dan zat-zat lain serta unsur-unsur kimia) yang tidak sepenuhnya dapat dibalik, karena zat tersebut terdispersi, dihilangkan, tertimbun, berubah komposisi, dll. Ada biologi, biogeokimia, geologi Qv, serta siklus elemen kimia individu (Gbr. 15) dan air. Aktivitas manusia pada tahap perkembangan saat ini terutama meningkatkan intensitas K.v. dan memberikan pengaruh yang sepadan dalam kekuatan dengan skala proses planet alami.[ ...]

SIKLUS BIOGEOKIMIA adalah pergerakan dan transformasi unsur-unsur kimia melalui sifat inert dan organik dengan partisipasi aktif makhluk hidup. Unsur-unsur kimia beredar di biosfer di sepanjang berbagai jalur siklus biologis: mereka diserap oleh materi hidup dan diisi dengan energi, kemudian mereka meninggalkan materi hidup, memberikan energi yang terakumulasi ke lingkungan eksternal. Jalur yang kurang lebih tertutup seperti itu disebut oleh V.I. Vernadsky "siklus biogeokimia." Siklus ini dapat dibagi menjadi dua jenis utama: 1) sirkulasi zat gas dengan dana cadangan di atmosfer atau hidrosfer (lautan) dan 2) siklus sedimen dengan dana cadangan di kerak bumi. Materi hidup berperan aktif dalam semua siklus biogeokimia. Pada kesempatan ini, V.I. Vernadsky (1965, hlm. 127) menulis: “Materi hidup menutupi dan merestrukturisasi semua proses kimia biosfer, energi efektifnya sangat besar. Materi hidup adalah kekuatan geologis yang paling kuat, tumbuh seiring berjalannya waktu.” Siklus utama meliputi siklus karbon, oksigen, nitrogen, fosfor, belerang dan kation biogenik. Di bawah ini kami mempertimbangkan sebagai contoh fitur utama dari siklus elemen biofilik yang khas (karbon, oksigen dan fosfor), yang memainkan peran penting dalam kehidupan biosfer.[ ...]

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

karena perubahan geologi Di muka bumi, sebagian dari substansi biosfer dapat dikecualikan dari sirkulasi ini. Sebagai contoh, sedimen biogenik seperti batu bara, minyak terawetkan dalam ketebalan kerak bumi selama ribuan tahun, tetapi pada prinsipnya pemasukan kembali mereka ke dalam siklus biosfer tidak dikecualikan.[ ...]

Pengetahuan tentang siklus materi di Bumi sangat penting secara praktis, karena mereka secara signifikan mempengaruhi kehidupan manusia dan, pada saat yang sama, dipengaruhi oleh manusia. Konsekuensi dari dampak ini telah menjadi sebanding dengan hasil proses geologi. Ada cara baru migrasi elemen, ada yang baru senyawa kimia, secara signifikan mengubah laju pergantian zat di biosfer.[ ...]

Besarnya peredaran zat-zat di alam (geologis) disebabkan adanya interaksi energi matahari dengan energi yang dalam Bumi dan mendistribusikan kembali zat antara biosfer dan cakrawala Bumi yang lebih dalam. Sirkulasi dalam sistem "batuan beku - batuan sedimen - batuan metamorf (berubah oleh suhu dan tekanan) - batuan beku" terjadi karena proses magmatisme, metamorfisme, litogenesis, dan dinamika kerak (Gbr. 6.2). Simbol sirkulasi zat adalah spiral: setiap siklus sirkulasi baru tidak persis mengulangi yang lama, tetapi memperkenalkan sesuatu yang baru, yang seiring waktu menyebabkan perubahan yang sangat signifikan.[ ...]

Siklus geologi yang besar melibatkan batuan sedimen jauh ke dalam kerak bumi, untuk waktu yang lama mematikan unsur-unsur yang terkandung di dalamnya dari sistem siklus biologis. Dalam perjalanan sejarah geologi, batuan sedimen yang berubah, sekali lagi di permukaan bumi, secara bertahap dihancurkan oleh aktivitas organisme hidup, air dan udara, dan sekali lagi termasuk dalam siklus biosfer.[ ...]

Dengan demikian, siklus geologis zat berlangsung tanpa partisipasi organisme hidup dan mendistribusikan kembali materi antara biosfer dan banyak lagi. lapisan dalam Bumi.[ ...]

Jadi, siklus geologi dan sirkulasi batuan terdiri dari: 1) pelapukan, 2) pembentukan sedimen, 3) pembentukan batuan sedimen, 4) metamorfosis, 5) magmatisasi. Keluarnya magma ke permukaan siang hari dan pembentukan batuan beku mengulangi seluruh siklus dari awal. Siklus penuh dapat terganggu pada berbagai tahap (3 atau 4) jika, sebagai akibat dari pengangkatan tektonik dan denudasi, batuan muncul ke permukaan dan mengalami pelapukan berulang.[ ...]

Aktivitas geologis bakteri sangat penting. Bakteri mengambil paling banyak Partisipasi aktif dalam siklus zat di alam, Semua senyawa organik dan sebagian besar senyawa anorganik mengalami hal ini perubahan signifikan. Dan peredaran zat inilah yang menjadi dasar keberadaan kehidupan di Bumi.[ ...]

Di hidrosfer, penangguhan siklus karbon dikaitkan dengan penggabungan CO2 ke dalam CaCO3 (batu kapur, kapur, karang). Dalam varian ini, karbon keluar dari sirkulasi untuk seluruh zaman geologis dan tidak termasuk dalam konsep biosfer. Namun, kenaikan batuan organogenik di atas permukaan laut mengarah pada dimulainya kembali siklus karbon karena pencucian batugamping dan batuan serupa oleh presipitasi atmosfer, serta secara biologis - oleh aksi lumut, akar tanaman.[ ...]

Penghilangan sebagian karbon dari siklus alami ekosistem dan “penyimpanan” fosil berupa cadangan bahan organik di dalam perut bumi adalah fitur penting proses yang sedang dipertimbangkan. Dalam zaman geologi yang jauh, bagian penting dari bahan organik yang difotosintesis tidak digunakan oleh konsumen atau pengurai, tetapi terakumulasi dalam bentuk detritus. Kemudian, lapisan detritus terkubur di bawah lapisan berbagai sedimen mineral, di mana, di bawah pengaruh suhu dan tekanan tinggi, selama jutaan tahun mereka berubah menjadi minyak, batu bara dan gas alam(tergantung pada bahan sumber, durasi dan kondisi tinggal di tanah). Proses serupa sedang berlangsung saat ini, tetapi jauh lebih intensif. Hasilnya adalah pembentukan gambut.[ ...]

SIKLUS BIOGEOCHEMICAL [dari gr. kyklos - lingkaran], sirkulasi biogeokimia - proses siklik pertukaran dan transformasi unsur kimia antara komponen biosfer (dari bentuk anorganik melalui materi hidup lagi menjadi anorganik). Ini dilakukan dengan menggunakan sebagian besar energi matahari (ifotosintesis) dan sebagian energi reaksi kimia (kemosintesis). Lihat Sirkulasi zat. Sirkulasi biologis zat. Siklus geologi materi.[ ...]

Semua proses geologis yang tercatat dan banyak lainnya yang tersisa "di belakang layar", megah dalam hasil akhir, pertama, saling berhubungan dan, kedua, merupakan mekanisme utama yang memastikan perkembangan litosfer, yang berlanjut hingga hari ini, partisipasinya dalam sirkulasi konstan dan transformasi materi dan energi, mempertahankan keadaan fisik litosfer yang kita amati .[ .. ]

Semua proses planet di Bumi ini saling terkait erat, membentuk siklus zat global umum yang mendistribusikan kembali energi yang berasal dari matahari. Hal ini dilakukan melalui sistem siklus kecil. Proses tektonik berhubungan dengan siklus besar dan kecil, akibat aktivitas vulkanik dan pergerakan lempeng samudera di kerak bumi. Akibatnya, siklus geologi besar zat dilakukan di Bumi.[ ...]

Berkat fungsi tak henti-hentinya sistem "atmosfer-tanah-tumbuhan-hewan-mikroorganisme", siklus bio-geokimia dari banyak unsur kimia dan senyawanya telah berkembang, meliputi daratan, atmosfer, dan perairan pedalaman. Karakteristik totalnya sebanding dengan total aliran sungai di daratan, aliran total materi dari mantel atas ke biosfer planet. Itulah sebabnya materi hidup di Bumi telah menjadi faktor selama jutaan tahun. signifikansi geologis.[ ...]

Biota biosfer menentukan bagian utama dari transformasi kimia di planet ini. Oleh karena itu penilaian V.I. Vernadsky tentang peran geologis transformatif yang sangat besar dari materi hidup. Selama evolusi organik, organisme hidup seribu kali (untuk siklus yang berbeda dari 103 hingga 105) melewati diri mereka sendiri, melalui organ, jaringan, sel, darah, seluruh atmosfer, seluruh volume Samudra Dunia, sebagian besar massa tanah, massa besar zat mineral. Dan mereka tidak hanya “merindukannya, tetapi juga mengubah seluruh lingkungan duniawi sesuai dengan kebutuhan mereka.[ ...]

Tentu saja, semua sumber daya yang tidak dapat diperbarui dapat habis. Ini termasuk sebagian besar fosil: bahan gunung, bijih, mineral yang muncul dalam sejarah geologis Bumi, serta produk biosfer kuno yang keluar dari siklus biotik dan terkubur di kedalaman - bahan bakar fosil dan karbonat sedimen . Beberapa sumber daya mineral masih terbentuk secara perlahan selama proses geokimia di kedalaman lautan, atau di permukaan kerak bumi. Berkenaan dengan mineral, ketersediaan dan kualitas sumber daya, serta rasio kuantitatif antara sumber daya yang tidak diketahui tetapi diperkirakan (77), potensi yang diperkirakan (77), cadangan yang dieksplorasi nyata (P) dan operasional (E), sangat penting. penting, dan biasanya N > P > P > E (Gbr. 6.6).[ ...]

Studi tentang laut sebagai fisik dan sistem kimia berkembang jauh lebih cepat daripada studinya sebagai sistem biologis. Hipotesis tentang asal usul dan sejarah geologis lautan, yang awalnya bersifat spekulatif, telah memperoleh dasar yang kuat landasan teori.[ ...]

Organisme hidup, secara keseluruhan, merupakan pengatur aliran materi yang sangat kuat di permukaan bumi, secara selektif mempertahankan unsur-unsur tertentu dalam siklus biologis. ' Setiap tahun, 6-20 kali lebih banyak nitrogen terlibat dalam siklus biologis daripada dalam siklus geologis, dan 3-30 kali lebih banyak fosfor; pada saat yang sama, belerang, sebaliknya, terlibat 2-4 kali lebih banyak dalam siklus geologis daripada dalam siklus biologis (Tabel 4).[ ...]

Sistem yang kompleks umpan balik berkontribusi tidak hanya pada peningkatan diferensiasi spesies, tetapi juga pada pembentukan kompleks alami tertentu yang memiliki fitur spesifik tergantung pada kondisi lingkungan dan sejarah geologi bagian tertentu dari biosfer. Setiap kombinasi di biosfer organisme yang saling berhubungan secara alami dan komponen anorganik lingkungan di mana sirkulasi zat dilakukan disebut sistem ekologi atau ekosistem.[ ...]

Deterjen sintetis (deterjen, tensides). Mereka merupakan kelompok luas surfaktan buatan, yang diproduksi di seluruh dunia dalam jumlah besar. Zat-zat ini dalam volume besar memasuki lingkungan geologis dengan rumah tangga penyaluran pecomberan. Sebagian besar bukan termasuk toksikan, namun deterjen sintetik dapat merusak berbagai ekosistem, mengganggu proses alami sirkulasi geokimia zat di tanah dan air bawah tanah.[ ...]

Massa utama karbon terakumulasi dalam endapan karbonat di dasar laut (1,3 - 101 Wt), batuan kristal (1,0 1016 t), batu bara dan minyak (3,4 1015 t). 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, terus meningkat oleh manusia, secara signifikan melebihi yang alami.[ ...]

Masuk ke badan air dengan limbah, fosfat jenuh, dan kadang-kadang membuat sistem ekologi mereka terlalu jenuh. Dalam kondisi alami, fosfor kembali ke tanah praktis hanya dengan kotoran dan setelah kematian burung pemakan ikan. Mayoritas mutlak fosfat membentuk sedimen dasar, dan siklus memasuki fase paling lambat. Hanya proses geologis yang telah berlangsung selama jutaan tahun yang benar-benar dapat meningkatkan deposit fosfat samudera, setelah itu dimungkinkan untuk memasukkan kembali fosfor ke dalam siklus yang dijelaskan.[ ...]

Nilai-nilai yang mencirikan pemindahan sedimen tahunan dari setiap benua diberikan dalam Tabel. 17. Sangat mudah untuk melihat bahwa hilangnya tanah terbesar adalah karakteristik Asia - benua dengan peradaban paling kuno dan eksploitasi terkuat di bumi. Meskipun laju prosesnya bervariasi, selama periode aktivitas geologis minimum, akumulasi nutrisi mineral terlarut terjadi di dataran rendah dan di lautan dengan mengorbankan dataran tinggi. Dalam hal ini, mekanisme pengembalian biologis lokal sangat penting, karena hilangnya zat tidak melebihi asupannya dari batuan yang mendasarinya (ini dibahas saat mempertimbangkan siklus kalsium). Dengan kata lain, semakin lama elemen vital berada di area tertentu, digunakan berulang kali oleh generasi organisme yang berurutan, semakin sedikit material baru yang dibutuhkan dari luar. Sayangnya, seperti yang telah kita catat di bagian fosfor, orang sering mengganggu keseimbangan ini, biasanya secara tidak sengaja, tetapi hanya karena mereka tidak sepenuhnya memahami kerumitan simbiosis antara kehidupan dan materi anorganik yang telah berkembang selama ribuan tahun. Misalnya, sekarang diasumsikan (meskipun belum terbukti) bahwa bendungan yang mencegah salmon memasuki sungai untuk pemijahan tidak hanya mengurangi salmon, tetapi juga ikan non-migrasi, permainan, dan bahkan produksi kayu di beberapa bagian utara Western United Serikat. Ketika salmon bertelur dan mati di kedalaman daratan, mereka meninggalkan pasokan nutrisi berharga yang dikembalikan dari laut. Pembuangan kayu dalam jumlah besar dari hutan (dan mineral yang dikandungnya tidak dikembalikan ke tanah, tidak seperti yang terjadi di alam ketika pohon-pohon tumbang membusuk), tidak diragukan lagi juga memiskinkan dataran tinggi, biasanya dalam situasi di mana kolam nutrisi tidak ada lagi. miskin.[ ...]

Fungsi kelima adalah aktivitas biogeokimia umat manusia yang meliputi kandungan zat kerak bumi yang jumlahnya semakin meningkat untuk kebutuhan industri, transportasi, dan pertanian. Fungsi ini membutuhkan tempat spesial dalam sejarah dunia dan patut mendapat perhatian dan studi yang cermat. Dengan demikian, seluruh populasi yang hidup di planet kita - materi hidup - berada dalam siklus konstan elemen kimia biofilik. Siklus biologis zat di biosfer dikaitkan dengan siklus geologis yang besar (Gbr. 12.20).[ ...]

Proses lain yang mendorong karbon adalah pembentukan hummus oleh saprofag dan mineralisasi zat berikutnya oleh jamur dan bakteri. Ini adalah proses yang sangat lambat, yang kecepatannya ditentukan oleh jumlah oksigen, komposisi kimia tanah, suhunya. Dengan kekurangan oksigen dan keasaman tinggi, karbon menumpuk di gambut. Proses serupa di zaman geologis yang jauh membentuk endapan batu bara dan minyak, yang menghentikan proses siklus karbon.[ ...]

Sebagai contoh, pertimbangkan peran pembentuk lingkungan dari ekosistem hutan. Hasil hutan dan biomassa adalah cadangan bahan organik dan energi yang tersimpan yang dibuat dalam proses fotosintesis oleh tanaman. Intensitas fotosintesis menentukan tingkat penyerapan karbon dioksida dan pelepasan oksigen ke atmosfer. Jadi, selama pembentukan 1 ton produk tanaman, rata-rata 1,5-1,8 ton CO2 diserap dan 1,2-1,4 ton 02 dilepaskan. Biomassa, termasuk bahan organik mati, adalah reservoir utama karbon biogenik. Bagian dari bahan organik ini dikeluarkan dari siklus lama, membentuk endapan geologis.[ ...]

Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) - seorang ilmuwan besar Rusia, akademisi, pendiri biogeokimia dan doktrin biosfer. Dia dianggap sebagai salah satu universalis terbesar ilmu pengetahuan dunia. Kepentingan ilmiah V.I. Vernadsky sangat lebar. Dia membuat kontribusi yang signifikan untuk mineralogi, geokimia, radiogeologi, kristalografi; melakukan studi pertama tentang pola komposisi, struktur, dan migrasi elemen dan struktur yang berinteraksi dari kerak bumi, hidrosfer, dan atmosfer. Pada tahun 1923 ia merumuskan teori tentang peran utama organisme hidup dalam proses geokimia. Pada tahun 1926, dalam buku "Biosphere" oleh V.I. Vernadsky mengajukan Konsep baru biosfer dan peran materi hidup dalam sirkulasi materi kosmik dan terestrial. Transformasi alam sebagai hasil aktivitas manusia terlihat oleh V.I. Vernadsky sebagai proses planet yang kuat ("Pemikiran ilmiah sebagai fenomena geologis", 1936) dan sebagai peluang bagi biosfer untuk tumbuh menjadi noosfer - bidang pikiran.

Portal untuk siswa. Latihan mandiri

ARTIKEL TERKAIT