Siklus besar zat di alam karena interaksi energi matahari dengan energi dalam Bumi dan mendistribusikan kembali materi antara biosfer dan cakrawala Bumi yang lebih dalam.

Batuan sedimen yang terbentuk oleh pelapukan batuan beku di zona bergerak kerak bumi terjun kembali ke zona suhu tinggi dan tekanan. Di sana mereka meleleh dan membentuk magma - sumber batuan beku baru. Setelah batuan ini naik ke permukaan bumi dan aksi proses pelapukan, mereka kembali berubah menjadi batuan sedimen baru. Siklus sirkulasi baru tidak persis mengulangi yang lama, tetapi memperkenalkan sesuatu yang baru, yang seiring waktu membawa perubahan yang sangat signifikan.

penggerak sirkulasi (geologis) yang hebat adalah eksogen dan endogen proses geologi.

Proses endogen(proses dinamika internal) terjadi di bawah pengaruh energi internal Bumi, yang dilepaskan sebagai akibat dari peluruhan radioaktif, reaksi kimia pembentukan mineral, kristalisasi batu dan lain-lain (misalnya, gerakan tektonik, gempa bumi, magmatisme, metamorfisme).

Proses eksogen(proses dinamika eksternal) berlangsung di bawah pengaruh energi eksternal Matahari. Contoh: pelapukan batuan dan mineral, pemindahan produk penghancur dari beberapa area kerak bumi dan pemindahannya ke area baru, pengendapan dan akumulasi produk penghancur dengan pembentukan batuan sedimen. Untuk Ex.pr. hubungan aktivitas geologi atmosfer, hidrosfer, serta organisme hidup dan manusia.

Bentang alam terbesar (benua dan parit laut) dan bentuk besar (pegunungan dan dataran) terbentuk karena proses endogen, dan bentuk lahan menengah dan kecil ( lembah sungai, bukit, jurang, bukit pasir, dll.), ditumpangkan pada bentuk yang lebih besar - karena proses eksogen. Jadi, endogen dan proses eksogen berlawanan. Yang pertama mengarah ke pendidikan bentuk besar lega, kedua setelah smoothing mereka.

Contoh siklus geologi. Batuan beku berubah menjadi batuan sedimen akibat pelapukan. Di zona bergerak kerak bumi, mereka tenggelam ke kedalaman Bumi. Di sana, di bawah pengaruh suhu dan tekanan tinggi, mereka meleleh dan membentuk magma, yang, naik ke permukaan dan, mengeras, membentuk batuan beku.

Sebuah contoh siklus besar siklus air antara daratan dan lautan melalui atmosfer juga dapat berfungsi (Gbr. 2.1).

Beras. 2.1. Skema hidrologi (iklim) yang diterima secara umum

siklus air di alam

Kelembaban yang diuapkan dari permukaan lautan (yang menghabiskan hampir setengah dari energi matahari yang datang ke permukaan bumi) dipindahkan ke daratan, di mana ia jatuh dalam bentuk presipitasi, yang kembali lagi ke lautan dalam bentuk permukaan dan bawah tanah. limpasan. Siklus air juga terjadi menurut skema yang lebih sederhana: penguapan uap air dari permukaan laut - kondensasi uap air - pengendapan di permukaan air laut yang sama.

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.

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

Halaman 1

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. Selama 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.

Siklus geologi yang besar terjadi selama ratusan ribu atau jutaan tahun. Ini terdiri dari sebagai berikut: batu dihancurkan, lapuk dan akhirnya hanyut oleh aliran air ke lautan. Di sini mereka diendapkan di dasar, membentuk batuan sedimen, dan hanya sebagian yang kembali ke darat dengan organisme yang dikeluarkan dari air oleh manusia atau hewan lain.

Inti dari siklus geologi yang besar adalah proses pemindahan senyawa mineral dari satu tempat ke tempat lain dalam skala planet tanpa partisipasi materi hidup.

Selain sirkulasi kecil, ada sirkulasi geologis yang besar. Beberapa zat memasuki lapisan dalam Bumi (melalui sedimen dasar laut atau dengan cara lain), di mana transformasi lambat terjadi dengan pembentukan berbagai koneksi, mineral dan organik. Proses sirkulasi geologi didukung terutama energi dalam Bumi, inti aktifnya. Energi yang sama berkontribusi pada pelepasan zat ke permukaan bumi. Dengan demikian, sirkulasi besar zat ditutup. Dibutuhkan jutaan tahun.

Mengenai kecepatan dan intensitas sirkulasi geologis zat yang besar, saat ini tidak mungkin untuk memberikan data yang akurat, hanya ada perkiraan perkiraan, dan kemudian hanya untuk komponen eksogen. siklus umum, yaitu tanpa memperhitungkan masuknya materi dari mantel ke dalam kerak bumi.

Karbon ini mengambil bagian dalam siklus geologi yang besar. Karbon ini, dalam proses siklus biotik kecil, menjaga keseimbangan gas biosfer dan kehidupan secara umum.

Aliran padat dari beberapa sungai di dunia.

Kontribusi komponen biosfer dan teknosfer terhadap siklus geologis besar zat-zat Bumi sangat signifikan: ada pertumbuhan komponen teknosfer yang terus-menerus progresif karena perluasan bidang aktivitas produksi manusia.

Karena pada permukaan bumi aliran teknobio-geokimia utama diarahkan dalam kerangka sirkulasi geologis besar zat untuk 70% daratan ke lautan dan 30% - ke dalam depresi tanpa drainase tertutup, tetapi selalu dari tingkat yang lebih tinggi ke tingkat yang lebih rendah, sebagai akibat dari tindakan gaya gravitasi Sejalan dengan itu, bahan kerak bumi juga dibedakan dari dataran tinggi hingga rendah, dari daratan hingga lautan. Arus balik (transportasi atmosfer, aktivitas manusia, pergerakan tektonik, vulkanisme, migrasi organisme) sampai batas tertentu memperumit pergerakan materi ke bawah secara umum, menciptakan siklus migrasi lokal, tetapi tidak mengubahnya secara umum.

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. Dengan mempertimbangkan transpirasi air oleh tanaman dan penyerapannya dalam siklus biogeokimia, seluruh pasokan air di Bumi meluruh dan dipulihkan dalam 2 juta tahun.

Menurut rumusannya, siklus biologis zat berkembang sebagai bagian dari lintasan siklus geologi zat yang besar di alam.

Transpor materi melalui permukaan dan air tanah- ini adalah faktor utama dalam hal diferensiasi tanah dunia geokimia, tetapi bukan satu-satunya, dan jika kita berbicara tentang sirkulasi geologis yang besar dari zat-zat di permukaan bumi secara keseluruhan, maka itu sangat peran penting arus juga berperan, khususnya, transportasi laut dan atmosfer.

Mengenai kecepatan dan intensitas sirkulasi geologis zat yang besar, saat ini tidak mungkin untuk memberikan data yang tepat, hanya ada perkiraan perkiraan, dan kemudian hanya untuk komponen eksogen dari siklus umum, yaitu. tanpa memperhitungkan masuknya materi dari mantel ke dalam kerak bumi. Komponen eksogen dari sirkulasi geologis zat yang besar adalah proses denudasi permukaan bumi yang terus-menerus.

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

Peredaran 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 klastik dan unsur kimia. Peran penting dalam proses ini telah dimainkan dan terus dimainkan 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 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 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, bergerak dari lingkungan luar menjadi organisme dan kembali ke lingkungan.

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 adalah karena fotosintesis tumbuhan hijau, yaitu pembentukan materi hidup dari karbon dioksida, air dan senyawa mineral sederhana 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 pemusnahan oleh mikroorganisme (pengurai) zat organik sisa tumbuhan dan hewan yang mati, ke dalam tanah dan lingkungan akuatik senyawa mineral sederhana yang tersedia untuk asimilasi oleh tanaman masuk, dan putaran siklus biologis berikutnya dimulai (Gbr. 33).

Semua zat di planet kita sedang dalam proses sirkulasi. Energi matahari menyebabkan dua siklus materi di Bumi, siklus besar atau biosfer (mencakup seluruh biosfer), dan siklus kecil atau biologis (dalam ekosistem).

Siklus zat biosfer didahului oleh siklus geologis, terkait 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 menjadi pantulan sinar matahari, konduktivitas termal menjadi kapasitas panas. Air menyerap lebih banyak energi matahari, dan permukaan tanah di garis lintang yang sama lebih 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. Pemindahan juga berbicara tentang manifestasi geologisnya. massa udara produk pelapukan, dan air - senyawa mineral terlarut di dalamnya. Dengan pembentukan biosfer, produk aktivitas vital organisme dimasukkan ke dalam siklus besar. Siklus geologis, tanpa henti keberadaannya, telah memperoleh ciri-ciri baru: ini adalah tahap awal pergerakan materi biosfer. Dialah yang memasok organisme hidup dengan nutrisi dan sangat menentukan kondisi keberadaan mereka.

Sirkulasi besar zat di biosfer ditandai oleh dua poin penting:

Ini dilakukan di seluruh perkembangan geologis Bumi;

Ini adalah proses planet modern yang mengambil bagian utama dalam pengembangan lebih lanjut biosfer (Radkevich, 1983).

pada panggung sekarang perkembangan umat manusia, sebagai hasil dari sirkulasi besar, polutan seperti oksida belerang dan nitrogen, debu, dan pengotor radioaktif juga diangkut dalam jarak jauh. Wilayah garis lintang sedang di Belahan Bumi Utara menjadi sasaran polusi terbesar.

Sirkulasi zat kecil atau biologis terbentang dengan latar belakang yang besar, geologis, yang menutupi biosfer secara keseluruhan. Itu terjadi di dalam ekosistem, tetapi tidak tertutup, yang terkait dengan masuknya materi dan energi ke dalam ekosistem dari luar dan dengan pelepasan sebagian dari mereka ke dalam siklus biosfer. Untuk alasan ini, kadang-kadang mereka tidak berbicara tentang siklus biologis, tetapi tentang pertukaran energi dalam ekosistem dan organisme individu.

Tumbuhan, hewan dan penutup tanah di darat membentuk kompleks sistem dunia, yang membentuk biomassa, mengikat dan mendistribusikan kembali energi matahari, karbon atmosfer, kelembaban, oksigen, hidrogen, nitrogen, fosfor, belerang, kalsium, dan elemen lain yang terlibat dalam kehidupan organisme. Tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme dari lingkungan akuatik membentuk yang lain sistem planet, yang melakukan fungsi yang sama untuk mengikat energi matahari dan siklus biologis zat.

Inti dari siklus biologis adalah aliran dua proses yang berlawanan, tetapi saling terkait - penciptaan bahan organik dan kehancurannya. Tahap awal asal usul bahan organik adalah karena fotosintesis tanaman hijau, yaitu. pembentukan zat ini dari karbon dioksida, air dan senyawa mineral menggunakan energi radiasi matahari. Tumbuhan mengekstrak belerang, fosfor, kalsium, kalium, magnesium, mangan, silikon, aluminium, tembaga, seng, dan elemen lain dari tanah dalam bentuk terlarut. Hewan herbivora sudah menyerap senyawa unsur tersebut dalam bentuk makanan asal tumbuhan. Predator memakan hewan herbivora, mengkonsumsi makanan dengan komposisi yang lebih kompleks, termasuk protein, lemak, asam amino, dll. Dalam proses penghancuran bahan organik tanaman mati dan sisa-sisa hewan oleh mikroorganisme, senyawa mineral sederhana yang tersedia untuk asimilasi oleh tanaman masuk tanah dan lingkungan perairan, dan putaran berikutnya dimulai siklus biologis.

Berbeda dengan siklus besar, yang kecil memiliki durasi yang berbeda: siklus kecil musiman, tahunan, abadi dan sekuler dibedakan. Saat mempelajari siklus biologis zat, perhatian utama diberikan pada ritme tahunan, yang ditentukan oleh dinamika tahunan perkembangan tutupan vegetasi.