Semua zat di planet kita sedang dalam proses sirkulasi. Energi matahari menyebabkan dua siklus materi di Bumi:

1) Besar (geologis atau abiotik);

2) Kecil (biotik, biogenik atau biologis).

Siklus materi dan aliran energi kosmik menciptakan stabilitas biosfer. Siklus materi padat dan air yang terjadi sebagai akibat dari aksi faktor abiotik (alam mati), disebut siklus geologi yang besar. Dengan siklus geologi yang besar (berjuta-juta tahun mengalir), batuan hancur, lapuk, zat larut dan masuk ke Samudra Dunia; perubahan geotektonik sedang terjadi, tenggelamnya benua, naiknya dasar laut. Waktu siklus air di gletser adalah 8.000 tahun, di sungai - 11 hari. Ini adalah sirkulasi besar yang memasok organisme hidup dengan nutrisi dan sangat menentukan kondisi keberadaan mereka.

Siklus geologi yang besar dalam biosfer ditandai oleh dua poin penting:

a) dilakukan di seluruh perkembangan geologi Bumi;

b) adalah proses planet modern yang mengambil bagian utama dalam pengembangan lebih lanjut dari biosfer.

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

Sirkulasi zat kecil, biogenik atau biologis terjadi dalam fase padat, cair, dan gas dengan partisipasi organisme hidup. Siklus biologis, berbeda dengan siklus geologi, membutuhkan lebih sedikit energi. Siklus kecil merupakan bagian dari siklus besar, terjadi pada tingkat biogeocenosis (dalam ekosistem) dan terletak pada kenyataan bahwa nutrisi tanah, air, karbon terakumulasi dalam substansi tanaman, dan dihabiskan untuk membangun tubuh. Produk pembusukan bahan organik terurai menjadi komponen mineral. Siklus kecil tidak tertutup, yang terkait dengan masuknya zat dan energi ke dalam ekosistem dari luar dan dengan pelepasan sebagiannya ke dalam sirkulasi biosfer.

Banyak yang terlibat dalam siklus besar dan kecil. unsur kimia dan senyawanya, tetapi yang paling penting adalah yang menentukan tahap perkembangan biosfer saat ini, yang terkait dengan aktivitas ekonomi orang. Ini termasuk siklus karbon, belerang dan nitrogen(oksidanya adalah polusi udara utama), sebaik fosfor (fosfat adalah pencemar utama perairan kontinental). Hampir semua polutan bertindak sebagai berbahaya, dan mereka diklasifikasikan sebagai: xenobiotik.

Saat ini, siklus xenobiotik - elemen beracun - sangat penting. merkuri (kontaminan makanan) produk) dan timbal (komponen bensin). Selain itu, banyak zat yang berasal dari antropogenik (DDT, pestisida, radionuklida, dll.) masuk ke sirkulasi kecil dari sirkulasi besar, yang membahayakan biota dan kesehatan manusia.

Inti dari siklus biologis adalah aliran dua proses yang berlawanan, tetapi saling terkait - penciptaan bahan organik dan penghancuran zat hidup.

Berbeda dengan siklus besar, siklus kecil memiliki durasi yang berbeda: ada siklus kecil musiman, tahunan, abadi, dan sekuler..

Siklus bahan kimia dari lingkungan anorganik melalui vegetasi dan hewan kembali ke lingkungan anorganik menggunakan energi matahari reaksi kimia ditelepon siklus biogeokimia .

Masa kini dan masa depan planet kita bergantung pada partisipasi organisme hidup dalam berfungsinya biosfer. Dalam siklus zat benda hidup, atau biomassa, melakukan fungsi biogeokimia: gas, konsentrasi, redoks, dan biokimia.

Siklus biologis terjadi dengan partisipasi organisme hidup dan terdiri dari reproduksi bahan organik dari anorganik dan dekomposisi organik ini menjadi anorganik melalui makanan. rantai makanan. Intensitas proses produksi dan penghancuran dalam siklus biologis tergantung pada jumlah panas dan kelembaban. Sebagai contoh, kecepatan rendah dekomposisi bahan organik di daerah kutub tergantung pada kurangnya panas.

Indikator penting dari intensitas siklus biologis adalah laju sirkulasi unsur-unsur kimia. Intensitas dicirikan indeks , sama dengan rasio massa serasah hutan terhadap serasah. Semakin tinggi indeks, semakin rendah intensitas siklus.

Indeks di hutan jenis konifera - 10 - 17; berdaun lebar 3 - 4; sabana tidak lebih dari 0,2; basah hutan tropis tidak lebih dari 0,1, mis. di sini siklus biologis adalah yang paling intens.

Aliran unsur-unsur (nitrogen, fosfor, belerang) melalui mikroorganisme adalah urutan besarnya lebih tinggi daripada melalui tumbuhan dan hewan. Siklus biologis tidak sepenuhnya reversibel, itu terkait erat dengan siklus biogeokimia. Unsur-unsur kimia beredar di biosfer di sepanjang berbagai jalur siklus biologis:

diserap oleh materi hidup dan diisi dengan energi;

meninggalkan materi hidup, melepaskan energi ke lingkungan luar.

Siklus ini terdiri dari dua jenis: sirkulasi zat gas; siklus sedimen (cadangan di kerak bumi).

Siklus itu sendiri terdiri dari dua bagian:

- dana cadangan(ini adalah bagian dari zat yang tidak terkait dengan organisme hidup);

- dana seluler (pertukaran)(bagian kecil dari materi yang terkait dengan pertukaran langsung antara organisme dan lingkungan terdekatnya).

Siklus dibagi menjadi:

pilin jenis gas dengan dana cadangan di kerak bumi (siklus karbon, oksigen, nitrogen) - mampu mengatur diri sendiri dengan cepat;

pilin tipe sedimen dengan dana cadangan di kerak bumi (siklus fosfor, kalsium, besi, dll.) lebih lembam, sebagian besar zat dalam bentuk "tidak dapat diakses" oleh organisme hidup.

Siklus juga dapat dibagi menjadi:

- tertutup(sirkulasi zat gas, misalnya, oksigen, karbon dan nitrogen, adalah cadangan di atmosfer dan hidrosfer lautan, sehingga kekurangannya dengan cepat dikompensasi);

- membuka(menciptakan dana cadangan di kerak bumi, misalnya, fosfor - oleh karena itu, kerugian tidak dikompensasi dengan baik, mis.

Dasar energi untuk keberadaan siklus biologis di Bumi dan hubungan awalnya adalah proses fotosintesis. Setiap siklus sirkulasi baru bukanlah pengulangan yang tepat dari yang sebelumnya. Misalnya, selama evolusi biosfer, beberapa proses tidak dapat diubah, menghasilkan pembentukan dan akumulasi presipitasi biogenik, peningkatan jumlah oksigen di atmosfer, perubahan rasio kuantitatif isotop dari sejumlah elemen, dll.

Peredaran zat disebut siklus biogeokimia . Siklus biogeokimia (biosfer) utama zat: siklus air, siklus oksigen, siklus nitrogen(partisipasi bakteri pengikat nitrogen), siklus karbon(partisipasi bakteri aerob; setiap tahun sekitar 130 ton karbon dilepaskan ke dalam siklus geologis), siklus fosfor(partisipasi bakteri tanah; 14 juta ton fosfor), siklus belerang, siklus kation logam.

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 karena pelapukan batu magma dingin, 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 mengulang 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 batuan, dll. (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.

Contoh siklus besar adalah sirkulasi air antara daratan dan lautan melalui atmosfer (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 pada permukaan air laut yang sama.

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.

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

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.

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 formasi, 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% berat keseluruhan batuan, tetapi sebagai 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 dari 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 perairan sungai memasukinya dengan aliran permukaan.

5. Deposit lakustrin- sedimen dasar danau. Ily dengan konten tinggi bahan organik (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

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 sirkulasi 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.

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 senyawa, 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. 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.

Perpindahan materi oleh permukaan dan air tanah adalah faktor utama dalam hal diferensiasi geokimia tanah bumi, tetapi bukan satu-satunya, dan jika kita berbicara tentang sirkulasi geologis besar zat di permukaan bumi secara keseluruhan, maka aliran memainkan peran yang sangat penting di dalamnya, 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.

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 sirkulasi 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 padatan. , fase cair dan gas, yang 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 antropogenik zat menyebabkan penipisan sumber daya alam dan pencemaran lingkungan alam - penyebab utama semuanya isu yang berkaitan dengan lingkungan kemanusiaan.[...]

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 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.[ ...]

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, sementara di darat terjadi sebaliknya - lebih banyak curah hujan turun daripada air yang menguap. Kelebihannya mengalir ke sungai dan danau, dan dari sana - lagi ke Samudra. Dalam perjalanan siklus geologi, keadaan agregasi air (cair; padat - salju, es; gas - uap). Sirkulasi terbesarnya diamati dalam keadaan uap. Seiring dengan air, zat mineral lainnya diangkut dari satu tempat ke tempat lain dalam siklus geologi dalam skala global.[ ...]

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. Pengaturan bersama dan garis besar benua dan dasar laut terus berubah. Di dalam cangkang atas Bumi adalah penggantian bertahap yang berkelanjutan dari beberapa batuan oleh yang lain, yang disebut sirkulasi materi yang hebat. 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 BIOGEOCHEMICAL adalah pergerakan dan transformasi unsur-unsur kimia melalui inert dan alam 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. Seperti dalam or yang lebih besar derajat yang lebih rendah jalur tertutup disebut "siklus biogeokimia" oleh V.I. Vernadsky. 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 Dalam semua siklus biogeokimia peran aktif memainkan materi hidup. Pada kesempatan ini, V.I. Vernadsky (1965, hlm. 127) menulis: “Materi hidup meliputi dan membangun kembali segala sesuatu. 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 (siklus besar zat di alam) - siklus zat, penggerak yang merupakan proses geologi eksogen dan endogen.[ ...]

Karena perubahan geologi Di muka bumi, bagian dari substansi biosfer dapat dikeluarkan dari siklus ini. Misalnya, sedimen biogenik seperti batu bara, minyak selama ribuan tahun diawetkan dalam ketebalan kerak bumi, tetapi pada prinsipnya dimasukkan kembali ke dalam sirkulasi 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 sirkulasi 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, sirkulasi geologis zat berlangsung tanpa partisipasi organisme hidup dan mendistribusikan kembali materi antara biosfer dan lapisan bumi yang lebih dalam.[ ...]

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 dan denudasi tektonik, batuan muncul ke permukaan hari dan mengalami pelapukan berulang.[ ...]

Aktivitas geologis bakteri sangat penting. Bakteri mengambil paling banyak Partisipasi aktif dalam siklus zat di alam, All senyawa organik dan sebagian besar dari anorganik menjadi sasaran 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 kesamaan, sirkulasi global zat yang mendistribusikan kembali energi dari matahari. Hal ini dilakukan melalui sistem siklus kecil. Terhubung ke siklus besar dan kecil proses tektonik, yang disebabkan oleh aktivitas vulkanik dan pergerakan lempeng samudera di kerak bumi. Akibatnya, siklus geologi besar zat dilakukan di Bumi.[ ...]

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.[ ...]

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 signifikansi geologis selama jutaan tahun.[ ...]

Biota biosfer menentukan bagian yang dominan transformasi kimia di planet ini. Oleh karena itu penilaian V.I. Vernadsky tentang peran geologis transformatif yang sangat besar dari materi hidup. Untuk 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, habis-habisan dan semuanya sumber daya tak terbarukan. 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 dan sekarang perlahan-lahan terbentuk selama proses geokimia di perut, 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 secara nyata (P) dan operasional (E), adalah sangat 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 teoretis yang kuat.[ ...]

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 masukan berkontribusi tidak hanya pada peningkatan diferensiasi spesies, tetapi juga pada pembentukan spesies tertentu kompleks alami, yang memiliki ciri khusus tergantung pada kondisi lingkungan dan sejarah geologi bagian tertentu dari biosfer. Kombinasi apa pun di biosfer secara alami organisme yang saling berhubungan dan komponen anorganik lingkungan tempat berlangsungnya peredaran zat, disebut sistem ekologi atau ekosistem.[ ...]

Detergen sintetis ( deterjen, tegangan). dandan kelompok besar surfaktan buatan, yang diproduksi di seluruh dunia dalam jumlah besar. Zat-zat ini dalam volume besar memasuki lingkungan geologis dengan rumah tangga penyaluran pecomberan. Kebanyakan dari mereka tidak berlaku untuk racun, namun, deterjen sintetis dapat merusak berbagai ekosistem, melanggar proses alami sirkulasi geokimia zat dalam tanah dan air 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 terkadang terlalu jenuh. sistem ekologi. 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 minimal, akumulasi mineral terlarut nutrisi terjadi di dataran rendah dan di lautan dengan mengorbankan daerah tinggi. Pada saat yang sama, lokal mekanisme biologis kembali, karena hilangnya zat tidak melebihi asupannya dari batuan yang mendasarinya (ini dibahas saat mempertimbangkan siklus kalsium). Dengan kata lain, semakin lama umur elemen penting akan tetap berada di daerah ini, digunakan berulang kali oleh generasi organisme yang berurutan, semakin sedikit bahan 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 (walaupun ini belum terbukti) bahwa bendungan yang mencegah masuknya salmon ke sungai untuk pemijahan menyebabkan pengurangan jumlah tidak hanya salmon, tetapi juga ikan yang tidak dapat dilewati, hewan buruan, dan bahkan penurunan produksi kayu di beberapa wilayah utara Barat Amerika 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 jumlah zat kerak bumi yang semakin meningkat untuk kebutuhan industri, transportasi, Pertanian. Fungsi ini mengambil 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, merupakan 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 dari 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 dari 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.