Გვერდი 1

დიდი გეოლოგიური ციკლი მოიცავს დანალექ ქანებს სიღრმეში დედამიწის ქერქი, დიდი ხნის განმავლობაში მათში შემავალი ელემენტების გამორთვა ბიოლოგიური ციკლის სისტემიდან. დროს გეოლოგიური ისტორიაგარდაქმნილი დანალექი ქანები, კვლავ დედამიწის ზედაპირზე, თანდათან ნადგურდება ცოცხალი ორგანიზმების, წყლისა და ჰაერის მოქმედებით და კვლავ შედის ბიოსფერულ ციკლში.

დიდი გეოლოგიური ციკლი ასობით ათასი ან მილიონობით წლის განმავლობაში ხდება. იგი შედგება შემდეგში: კლდეები ნადგურდება, იშლება და საბოლოოდ ჩამოირეცხება ოკეანეებში წყლის ნაკადით. აქ ისინი დეპონირდება ფსკერზე, ქმნიან დანალექ ქანებს და მხოლოდ ნაწილობრივ ბრუნდებიან მიწაზე ადამიანების ან სხვა ცხოველების მიერ წყლიდან ამოღებული ორგანიზმებით.

დიდი გეოლოგიური ციკლის შუაგულში არის მინერალური ნაერთების პლანეტარული მასშტაბის ერთი ადგილიდან მეორეზე გადატანის პროცესი ცოცხალი მატერიის მონაწილეობის გარეშე.

გარდა მცირე მიმოქცევისა, არის დიდი, გეოლოგიური მიმოქცევა. ზოგიერთი ნივთიერება შედის დედამიწის ღრმა ფენებში (ზღვების ქვედა ნალექებით ან სხვა გზით), სადაც წარმოქმნისას ხდება ნელი ტრანსფორმაციები. სხვადასხვა კავშირებიმინერალური და ორგანული. გეოლოგიური ციკლის პროცესებს მხარს უჭერს ძირითადად დედამიწის შიდა ენერგია, მისი აქტიური ბირთვი. იგივე ენერგია ხელს უწყობს ნივთიერებების გამოყოფას დედამიწის ზედაპირზე. ამრიგად, ნივთიერებების დიდი მიმოქცევა იხურება. ამას მილიონობით წელი სჭირდება.

რაც შეეხება ნივთიერებების დიდი გეოლოგიური მიმოქცევის სიჩქარეს და ინტენსივობას, ამჟამად, რაც არ უნდა ზუსტი მონაცემების მიცემა, არსებობს მხოლოდ სავარაუდო შეფასებები და შემდეგ მხოლოდ ზოგადი ციკლის ეგზოგენური კომპონენტისთვის, ე.ი. მანტიიდან დედამიწის ქერქში მატერიის შემოდინების გათვალისწინების გარეშე.

ეს ნახშირბადი მონაწილეობს დიდ გეოლოგიურ ციკლში. ეს ნახშირბადი, მცირე ბიოტური ციკლის პროცესში, ინარჩუნებს ბიოსფეროს და ზოგადად სიცოცხლის გაზის ბალანსს.

მსოფლიოს ზოგიერთი მდინარის მყარი ჩამონადენი.

ბიოსფერული და ტექნოსფერული კომპონენტების წვლილი დედამიწის ნივთიერებების დიდ გეოლოგიურ ციკლში ძალზე მნიშვნელოვანია: ტექნოსფერული კომპონენტების მუდმივად პროგრესირებადი ზრდა ხდება ადამიანის წარმოების საქმიანობის სფეროს გაფართოების გამო.

იმის გამო, რომ დედამიწის ზედაპირიძირითადი ტექნობიო-გეოქიმიური ნაკადი მიმართულია ნივთიერებების დიდი გეოლოგიური მიმოქცევის ფარგლებში ხმელეთის 70%-ზე ოკეანეში და 30%-ისთვის დახურულ უწყლო დეპრესიებში, მაგრამ ყოველთვის უფრო მაღალიდან ქვედა დონემდე, შედეგად მოქმედება გრავიტაციული ძალებიშესაბამისად, დედამიწის ქერქის მასალაც დიფერენცირებულია მაღალიდან დაბალ სიმაღლეებამდე, ხმელეთიდან ოკეანემდე. საპირისპირო ნაკადები (ატმოსფერული ტრანსპორტი, ადამიანის აქტივობა, ტექტონიკური მოძრაობები, ვულკანიზმი, ორგანიზმების მიგრაცია) გარკვეულწილად ართულებს მატერიის ამ ზოგად დაღმავალ მოძრაობას, ქმნის ადგილობრივ მიგრაციულ ციკლებს, მაგრამ არ ცვლის მას ზოგადად.

წყლის მიმოქცევა ხმელეთსა და ოკეანეს შორის ატმოსფეროს მეშვეობით ეხება დიდ გეოლოგიურ ციკლს. წყალი აორთქლდება ოკეანეების ზედაპირიდან და გადადის ხმელეთზე, სადაც მოდის ნალექის სახით, რომელიც კვლავ ბრუნდება ოკეანეში ზედაპირული და მიწისქვეშა ჩამონადენის სახით, ან ნალექის სახით ეცემა ოკეანის ზედაპირზე. დედამიწაზე წყლის ციკლში ყოველწლიურად 500 ათას კმ3-ზე მეტი წყალი მონაწილეობს. წყლის ციკლი მთლიანობაში დიდ როლს თამაშობს ფორმირებაში ბუნებრივი პირობებიჩვენს პლანეტაზე. მცენარეების მიერ წყლის ტრანსპირაციის და ბიოგეოქიმიურ ციკლში მისი შთანთქმის გათვალისწინებით, დედამიწაზე წყლის მთელი მარაგი იშლება და აღდგება 2 მილიონი წლის განმავლობაში.

მისი ფორმულირებით, ბიოლოგიური ციკლინივთიერებები ვითარდება ბუნებაში ნივთიერებათა დიდი გეოლოგიური ციკლის ტრაექტორიის ნაწილზე.

ნივთიერების ტრანსპორტირება ზედაპირით და მიწისქვეშა წყლები- ეს არის მთავარი ფაქტორი მიწის დიფერენციაციის თვალსაზრისით გლობუსიგეოქიმიურად, მაგრამ არა ერთადერთი, და თუ ვსაუბრობთ ნივთიერებების დიდ გეოლოგიურ მიმოქცევაზე დედამიწის ზედაპირზე მთლიანობაში, მაშინ ნაკადები მასში ძალიან მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ, კერძოდ, ოკეანეური და ატმოსფერული ტრანსპორტი.

რაც შეეხება ნივთიერებების დიდი გეოლოგიური მიმოქცევის სიჩქარეს და ინტენსივობას, ამჟამად შეუძლებელია რაიმე ზუსტი მონაცემების მიცემა, არსებობს მხოლოდ სავარაუდო შეფასებები და შემდეგ მხოლოდ ზოგადი ციკლის ეგზოგენური კომპონენტისთვის, ე.ი. მანტიიდან დედამიწის ქერქში მატერიის შემოდინების გათვალისწინების გარეშე. ნივთიერებების დიდი გეოლოგიური მიმოქცევის ეგზოგენური კომპონენტია დედამიწის ზედაპირის დენუდაციის მუდმივად მიმდინარე პროცესი.

ბიოსფეროში არსებობს ნივთიერებების გლობალური (დიდი, ან გეოლოგიური) მიმოქცევა, რომელიც არსებობდა ჯერ კიდევ პირველი ცოცხალი ორგანიზმების გამოჩენამდე. იგი მოიცავს მრავალფეროვან ქიმიური ელემენტები. გეოლოგიური ციკლი ხორციელდება მზის, გრავიტაციული, ტექტონიკური და კოსმოსური სახეობებიენერგია.

ცოცხალი ნივთიერების მოსვლასთან ერთად, გეოლოგიური ციკლის საფუძველზე, წარმოიქმნა ორგანული ნივთიერებების ციკლი - მცირე (ბიოტიკური, ან ბიოლოგიური) ციკლი.

ნივთიერებების ბიოტური ციკლი არის ნივთიერებების მოძრაობისა და ტრანსფორმაციის უწყვეტი, ციკლური, დროში და სივრცეში არათანაბარი პროცესი, რომელიც ხდება პირდაპირი მონაწილეობაცოცხალი ორგანიზმები. ეს არის ორგანული ნივთიერებების შექმნისა და განადგურების უწყვეტი პროცესი და ხორციელდება ორგანიზმების სამივე ჯგუფის მონაწილეობით: მწარმოებლები, მომხმარებლები და დამშლელები. დაახლოებით 40 ბიოგენური ელემენტი მონაწილეობს ბიოტიკურ ციკლებში. უმაღლესი ღირებულებაცოცხალი ორგანიზმებისთვის მათ აქვთ ნახშირბადის, წყალბადის, ჟანგბადის, აზოტის, ფოსფორის, გოგირდის, რკინის, კალიუმის, კალციუმის და მაგნიუმის ციკლები.

ცოცხალი მატერიის განვითარებასთან ერთად ყველაფერი მუდმივად ამოღებულია გეოლოგიური ციკლიდან. მეტი ელემენტირომლებიც შედიან ახალ, ბიოლოგიურ ციკლში. ნაცარი ნივთიერებების მთლიანი მასა, რომელიც ყოველწლიურად მონაწილეობს ნივთიერებების ბიოტურ ციკლში მხოლოდ ხმელეთზე, დაახლოებით 8 მილიარდი ტონაა. ეს რამდენჯერმე აღემატება მსოფლიოს ყველა ვულკანის ამოფრქვევის პროდუქტს მთელი წლის განმავლობაში. ბიოსფეროში მატერიის მიმოქცევის სიჩქარე განსხვავებულია. ბიოსფეროს ცოცხალი მატერია ახლდება საშუალოდ 8 წლის განმავლობაში, ოკეანეში ფიტოპლანქტონის მასა ყოველდღიურად ახლდება. ბიოსფეროში მთელი ჟანგბადი გადის ცოცხალ მატერიაში 2000 წლის განმავლობაში და ნახშირორჟანგი- 300 წლის განმავლობაში.

ადგილობრივი ბიოტური ციკლები ტარდება ეკოსისტემებში, ხოლო ბიოსფეროში ატომური მიგრაციის ბიოგეოქიმიური ციკლები, რომლებიც არა მხოლოდ აკავშირებს პლანეტის სამივე გარე გარსს ერთ მთლიანობაში, არამედ განსაზღვრავს მისი შემადგენლობის უწყვეტ ევოლუციას.

ატმოსფეროს ჰიდროსფერო

­ ¯ ­ ¯

ცოცხალი ნივთიერება

ნიადაგი

ბიოსფეროს ევოლუცია

ბიოსფერო პირველი ცოცხალი ორგანიზმების დაბადებით გაჩნდა დაახლოებით 3,5 მილიარდი წლის წინ. ცხოვრების განვითარების პროცესში ის შეიცვალა. ბიოსფეროს ევოლუციის ეტაპები შეიძლება გამოირჩეოდეს ეკოსისტემების ტიპის მახასიათებლების გათვალისწინებით.

1. წყალში სიცოცხლის გაჩენა და განვითარება. სცენა არსებობასთან არის დაკავშირებული წყლის ეკოსისტემები. ატმოსფეროში ჟანგბადი არ იყო.

2. ხმელეთზე ცოცხალი ორგანიზმების გაჩენა, მიწა-ჰაერის გარემო და ნიადაგის განვითარება და ხმელეთის ეკოსისტემების გაჩენა. ეს შესაძლებელი გახდა ატმოსფეროში ჟანგბადის არსებობით და ოზონის ფარი. ეს მოხდა 2,5 მილიარდი წლის წინ.

3. ადამიანის გარეგნობა, მისი გადაქცევა ბიოსოციალური არსებადა ანთროპოეკოსისტემების გაჩენა მოხდა 1 მილიონი წლის წინ.

4. ბიოსფეროს გონიერი ადამიანის საქმიანობის გავლენის ქვეშ გადასვლა ახალში ხარისხის მდგომარეობა- ნოოსფეროში.

ნოოსფერო

უმაღლესი ეტაპიბიოსფეროს განვითარება არის ნოოსფერო - ადამიანისა და ბუნების ურთიერთობის გონივრული რეგულირების ეტაპი. ეს ტერმინი შემოიღეს 1927 წელს ფრანგი ფილოსოფოსიე.ლეროი. მას სჯეროდა, რომ ნოოსფერო მოიცავს ადამიანთა საზოგადოებას თავისი ინდუსტრიით, ენით და ინტელექტუალური საქმიანობის სხვა ატრიბუტებით. 30-40-იან წლებში. XX საუკუნე V.I. ვერნადსკიმ განავითარა მატერიალისტური იდეები ნოოსფეროს შესახებ. მას სჯეროდა, რომ ნოოსფერო წარმოიქმნება ბიოსფეროსა და საზოგადოების ურთიერთქმედების შედეგად, რომელსაც აკონტროლებს. ახლო ურთიერთობაბუნების კანონები, აზროვნება და საზოგადოების სოციალურ-ეკონომიკური კანონები და ხაზი გაუსვა იმას

ნოოსფერო (გონების სფერო) - ბიოსფეროს განვითარების ეტაპი, როდესაც ადამიანების ინტელექტუალური აქტივობა გახდება მისი მდგრადი განვითარების მთავარი განმსაზღვრელი ფაქტორი.

ნოოსფერო არის ბიოსფეროს ახალი, უმაღლესი საფეხური, რომელიც დაკავშირებულია მასში კაცობრიობის გაჩენასთან და განვითარებასთან, რომელიც ბუნების კანონების ცოდნით და ტექნოლოგიების გაუმჯობესებით ხდება. ყველაზე დიდი ძალა, მასშტაბით შედარებულია გეოლოგიურთან და იწყებს გადამწყვეტ გავლენას დედამიწაზე პროცესების მიმდინარეობაზე, ღრმად ცვლის მას თავისი მუშაობით. კაცობრიობის ჩამოყალიბება და განვითარება გამოიხატა საზოგადოებასა და ბუნებას შორის მატერიისა და ენერგიის გაცვლის ახალი ფორმების გაჩენაში, ბიოსფეროზე ადამიანის მუდმივად მზარდ ზემოქმედებაში. ნოოსფერო მაშინ მოვა, როცა კაცობრიობა მეცნიერების დახმარებით შეძლებს ბუნებრივი და სოციალური პროცესების გააზრებულად მართვას. ამიტომ, ნოოსფერო არ შეიძლება ჩაითვალოს დედამიწის განსაკუთრებულ გარსად.

ადამიანის საზოგადოებასა და ბუნებას შორის ურთიერთობის მართვის მეცნიერებას ნოოგენიკა ეწოდება.

ნოოგენიკის მთავარი მიზანია აწმყოს დაგეგმვა მომავლისთვის და მისი მთავარი ამოცანებია ტექნოლოგიის პროგრესით გამოწვეული დარღვევების გამოსწორება ადამიანსა და ბუნებას შორის ურთიერთობაში, ბიოსფეროს ევოლუციის შეგნებული კონტროლი. . უნდა ჩამოყალიბდეს ბუნებრივი რესურსების დაგეგმილი, მეცნიერულად დასაბუთებული გამოყენება, რომელიც ითვალისწინებს ნივთიერების ციკლში აღდგენას, რაც ადამიანმა დაარღვია, ბუნებისადმი სპონტანური, მტაცებლური დამოკიდებულებისგან განსხვავებით, რაც იწვევს გაუარესებას. გარემო. ეს მოითხოვს საზოგადოების მდგრად განვითარებას, რომელიც აკმაყოფილებს აწმყოს მოთხოვნილებებს მომავალი თაობების საკუთარი მოთხოვნილებების დაკმაყოფილების უნარზე კომპრომისის გარეშე.

ამჟამად პლანეტა ჩამოყალიბდა ბიოტექნოსფერო - ბიოსფეროს ნაწილი, რომელიც ადამიანის მიერ რადიკალურად გარდაიქმნება საინჟინრო ნაგებობებად: ქალაქები, ქარხნები და ქარხნები, კარიერები და მაღაროები, გზები, კაშხლები და წყალსაცავები და ა.შ.

ბიოსფერო და ადამიანი

ბიოსფერო ადამიანისთვის არის და ჰაბიტატი და ბუნებრივი რესურსების წყარო.

Ბუნებრივი რესურსები – ბუნებრივი ობიექტებიდა ფენომენებს, რომლებსაც ადამიანი იყენებს შრომის პროცესში. ისინი უზრუნველყოფენ ადამიანებს საკვებით, ტანსაცმლით, თავშესაფრით. ამოწურვის ხარისხის მიხედვით იყოფა ამოწურული და ამოუწურავი . ამომწურავი რესურსები იყოფა განახლებადი და არ განახლებადი . არაგანახლებადი რესურსები მოიცავს იმ რესურსებს, რომლებიც არ აღორძინდება (ან განახლდება ასჯერ უფრო ნელა, ვიდრე იხარჯება): ნავთობი, ქვანახშირი, ლითონის მადნები და მინერალების უმეტესობა. განახლებადი ბუნებრივი რესურსები - ნიადაგი, მცენარეულობა და ცხოველთა სამყარომინერალები ( მარილი). ეს რესურსები მუდმივად სხვადასხვა ტემპებით აღდგება: ცხოველები - რამდენიმე წელი, ტყეები - 60-80 წელი, ნიადაგები, რომლებმაც დაკარგეს ნაყოფიერება - რამდენიმე ათასწლეულის განმავლობაში. მოხმარების სიჩქარის გადაჭარბება რეპროდუქციის სიჩქარეზე იწვევს რესურსის სრულ გაქრობას.

ამოუწურავი რესურსები მოიცავს წყალს, კლიმატს (ატმოსფერული ჰაერი და ქარის ენერგია) და სივრცეს: მზის რადიაცია, ენერგია ზღვის ტალღებიდა ბალიშები. თუმცა, გარემოს მზარდი დაბინძურება მოითხოვს გარემოსდაცვითი ღონისძიებების გატარებას ამ რესურსების შესანარჩუნებლად.

კმაყოფილება ადამიანის მოთხოვნილებებიწარმოუდგენელია ბუნებრივი რესურსების ექსპლუატაციის გარეშე.

ბიოსფეროში ადამიანის საქმიანობის ყველა სახეობა შეიძლება გაერთიანდეს ოთხ ფორმად.

1. დედამიწის ზედაპირის სტრუქტურის შეცვლა(მიწის ხვნა, წყლის ობიექტების გადინება, ტყეების გაჩეხვა, არხების მშენებლობა). კაცობრიობა ხდება ძლიერი გეოლოგიური ძალა. ადამიანი იყენებს მიწის 75%-ს, მდინარის წყლების 15%-ს, ყოველ წუთს იჩეხება 20 ჰექტარი ტყე.

· გეოლოგიური და გეომორფოლოგიური ცვლილებები - ხეობების წარმოქმნის გაძლიერება, ღვარცოფებისა და მეწყრების გამოჩენა და სიხშირე.

კომპლექსური (ლანდშაფტური) ცვლილებები - მთლიანობის დარღვევა და ბუნებრივი სტრუქტურალანდშაფტები, ბუნების ძეგლების უნიკალურობა, ნაყოფიერი მიწის დაკარგვა, გაუდაბნოება.

პლანეტაზე ყველა ნივთიერება მიმოქცევის პროცესშია. მზის ენერგია იწვევს მატერიის ორ ციკლს დედამიწაზე: დიდი (გეოლოგიური, ბიოსფერული)და მცირე (ბიოლოგიური).

ბიოსფეროში ნივთიერებების დიდი ცირკულაცია ხასიათდება ორით მნიშვნელოვანი პუნქტები: ტარდება მთელს გეოლოგიური განვითარებადედამიწა და არის თანამედროვე პლანეტარული პროცესი, რომელიც წამყვან მონაწილეობას იღებს შემდგომი განვითარებაბიოსფერო.

გეოლოგიური ციკლი დაკავშირებულია ქანების წარმოქმნასთან და განადგურებასთან და შემდგომ განადგურების პროდუქტების გადაადგილებასთან - დესტრუქციული მასალისა და ქიმიური ელემენტებით. ამ პროცესებში მნიშვნელოვანი როლი ითამაშა და აგრძელებს მიწისა და წყლის ზედაპირის თერმულ თვისებებს: მზის სინათლის შთანთქმა და ასახვა, თბოგამტარობა და სითბოს სიმძლავრე. დედამიწის ზედაპირის არასტაბილურმა ჰიდროთერმულმა რეჟიმმა, პლანეტარული ატმოსფერული ცირკულაციის სისტემასთან ერთად, განსაზღვრა ნივთიერებების გეოლოგიური ცირკულაცია, რაც დედამიწის განვითარების საწყის ეტაპზე, ენდოგენურ პროცესებთან ერთად, დაკავშირებული იყო კონტინენტების, ოკეანეების და თანამედროვეობის წარმოქმნასთან. გეოსფეროები. ბიოსფეროს ჩამოყალიბებასთან ერთად ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობის პროდუქტები შედიოდა დიდ ციკლში. გეოლოგიური ციკლი ამარაგებს ცოცხალ ორგანიზმებს საკვები ნივთიერებებით და დიდწილად განსაზღვრავს მათი არსებობის პირობებს.

ძირითადი ქიმიური ელემენტებილითოსფეროები: ჟანგბადი, სილიციუმი, ალუმინი, რკინა, მაგნიუმი, ნატრიუმი, კალიუმი და სხვა - მონაწილეობენ დიდ ცირკულაციაში, გადადიან ზედა მანტიის ღრმა ნაწილებიდან ლითოსფეროს ზედაპირზე. ცეცხლოვანი კლდე, რომელიც წარმოიშვა მაგმის კრისტალიზაციის დროს, დედამიწის სიღრმიდან ლითოსფეროს ზედაპირზე შეღწევის შემდეგ, განიცდის დაშლას, ატმოსფეროს ბიოსფეროში. ამინდის პროდუქტები გადადის მობილურ მდგომარეობაში, მიჰყავთ წყლებით, ქარით დაბალ რელიეფის ადგილებში, იშლება მდინარეებში, ოკეანეში და ქმნიან დანალექი ქანების სქელ ფენებს, რომლებიც დროთა განმავლობაში, სიღრმეში ეშვება ამაღლებული ტემპერატურისა და წნევის მქონე ადგილებში. , განიცდიან მეტამორფოზას, ე.ი. "გამდნარი". ამ ხელახალი დნობის დროს ჩნდება ახალი მეტამორფული კლდე, რომელიც შედის დედამიწის ქერქის ზედა ჰორიზონტებში და ხელახლა შედის ნივთიერებების მიმოქცევაში. (ბრინჯი.).

ადვილად მოძრავი ნივთიერებები - აირები და ბუნებრივი წყლები, რომლებიც ქმნიან პლანეტის ატმოსფეროსა და ჰიდროსფეროს - განიცდიან ყველაზე ინტენსიურ და სწრაფ მიმოქცევას. ლითოსფეროს მასალა გაცილებით ნელა მოძრაობს. ზოგადად, ნებისმიერი ქიმიური ელემენტის ყოველი ცირკულაცია დედამიწაზე ნივთიერებების ზოგადი დიდი მიმოქცევის ნაწილია და ყველა მათგანი ერთმანეთთან მჭიდრო კავშირშია. ბიოსფეროს ცოცხალი მატერია ამ მიმოქცევაში შესანიშნავ საქმეს აკეთებს ქიმიური ელემენტების გადანაწილებაში, რომლებიც მუდმივად ცირკულირებენ ბიოსფეროში. გარე გარემოორგანიზმებში და ისევ გარემოში.

ნივთიერებების მცირე, ან ბიოლოგიური მიმოქცევა- ეს

ნივთიერებების ცირკულაცია მცენარეებს, ცხოველებს, სოკოებს, მიკროორგანიზმებსა და ნიადაგს შორის. ბიოლოგიური ციკლის არსი არის ორი საპირისპირო, მაგრამ ურთიერთდაკავშირებული პროცესის ნაკადი - ორგანული ნივთიერებების შექმნა და მათი განადგურება. პირველი ეტაპიორგანული ნივთიერებების გაჩენა განპირობებულია მწვანე მცენარეების ფოტოსინთეზით, ანუ ნახშირორჟანგიდან, წყლისა და მარტივი მინერალური ნაერთებისგან ცოცხალი ნივთიერების წარმოქმნით მზის ენერგიის გამოყენებით. მცენარეები (მწარმოებლები) ხსნარში ამოიღებენ გოგირდის, ფოსფორის, კალციუმის, კალიუმის, მაგნიუმის, მანგანუმის, სილიციუმის, ალუმინის, თუთიის, სპილენძის და სხვა ელემენტების მოლეკულებს ნიადაგიდან. ბალახოვანი ცხოველები (პირველი რიგის მომხმარებლები) ამ ელემენტების ნაერთებს შთანთქავენ უკვე მცენარეული წარმოშობის საკვების სახით. მტაცებლები (მეორე რიგის მომხმარებლები) იკვებებიან ბალახოვანი ცხოველებით, მოიხმარენ მეტს რთული შემადგენლობაცილების, ცხიმების, ამინომჟავების და სხვა ნივთიერებების ჩათვლით. მიკროორგანიზმების (დაშლის) მიერ მკვდარი მცენარეების და ცხოველური ნაშთების ორგანული ნივთიერებების განადგურების პროცესში ნიადაგში და წყლის გარემომცენარეების მიერ ასიმილაციისთვის ხელმისაწვდომი მარტივი მინერალური ნაერთები შემოდის და იწყება ბიოლოგიური ციკლის შემდეგი რაუნდი (სურ. 33).

ნოოსფეროს გაჩენა და განვითარება

დედამიწაზე ორგანული სამყაროს ევოლუციამ რამდენიმე ეტაპი გაიარა, პირველი დაკავშირებულია ბიოსფეროში ნივთიერებების ბიოლოგიური ციკლის გაჩენასთან. მეორეს ფორმირება მოჰყვა მრავალუჯრედოვანი ორგანიზმები. ამ ორ სტადიას ბიოგენეზი ეწოდება.მესამე სტადია დაკავშირებულია გარეგნობასთან ადამიანთა საზოგადოება, რომლის გავლენის ქვეშ თანამედროვე პირობებიხდება ბიოსფეროს ევოლუცია და მისი გარდაქმნა გონება-ნოოსფეროს სფეროდ (გრ.-გონება,-ბურთი). ნოოსფერო არის ბიოსფეროს ახალი მდგომარეობა, როდესაც ადამიანის ინტელექტუალური საქმიანობა ხდება მთავარი ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს მის განვითარებას. ტერმინი „ნოოსფერო“ შემოიღო ე.ლეროიმ. VI ვერნადსკიმ გააღრმავა და განავითარა ნოოსფეროს დოქტრინა. ის წერდა: "ნოოსფერო არის ახალი გეოლოგიური ფენომენი ჩვენს პლანეტაზე. მასში ადამიანი ხდება მთავარი გეოლოგიური ძალა". ვ.ი.ვერნადსკიმ გამოყო ნოოსფეროს შექმნის აუცილებელი წინაპირობები: 1. კაცობრიობა გახდა ერთიანი მთლიანობა 2. ინფორმაციის მყისიერი გაცვლის შესაძლებლობა 3. ადამიანთა რეალური თანასწორობა. 6. ომების გამორიცხვა საზოგადოების ცხოვრებიდან. ამ წინაპირობების შექმნა შესაძლებელი ხდება მეოცე საუკუნეში მეცნიერული აზრის აფეთქების შედეგად.

თემა - 6. ბუნება - ადამიანი: სისტემატური მიდგომა.ლექციის მიზანი: ეკოლოგიის სისტემური პოსტულატების ჰოლისტიკური ხედვის ჩამოყალიბება.

ძირითადი კითხვები: 1. სისტემის და რთული ბიოსისტემების ცნება 2. ბიოლოგიური სისტემების თავისებურებები 3. სისტემის პოსტულატები: უნივერსალური კომუნიკაციის კანონი. გარემოსდაცვითი კანონებიბ. Commoner, დიდი რიცხვების კანონი, ლე შატელიეს პრინციპი, უკუკავშირის კანონი ბუნებაში და კანონი ცოცხალი მატერიის რაოდენობის მუდმივობის შესახებ. 4. ურთიერთქმედების მოდელები სისტემებში. ბუნება არის ადამიანი” და ”ადამიანი-ეკონომიკა-ბიოტა-გარემო”.

ეკოლოგიური სისტემა- ეკოლოგიის მთავარი ობიექტი. ეკოლოგია სისტემური ხასიათისაა და მისი თეორიული ფორმით ახლოსაა ზოგადი თეორიასისტემები. სისტემების ზოგადი თეორიის მიხედვით, სისტემა არის ნაწილების რეალური ან წარმოსახვითი ნაკრები, რომელთა განუყოფელი თვისებები განისაზღვრება სისტემის ნაწილებს (ელემენტებს) შორის ურთიერთქმედებით. რეალურ ცხოვრებაში, სისტემა განისაზღვრება, როგორც ობიექტების ერთობლიობა, რომლებიც გაერთიანებულია გარკვეული ფორმის რეგულარული ურთიერთქმედებით ან ურთიერთდამოკიდებულებით. მოცემული ფუნქცია. მასალაში არის გარკვეული იერარქიები - სივრცობრივ-დროებითი დაქვემდებარების და სისტემების გართულების მოწესრიგებული თანმიმდევრობები. ჩვენი სამყაროს ყველა სახეობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სამი თანმიმდევრულად წარმოქმნილი იერარქიის სახით. ეს არის ძირითადი, ბუნებრივი, ფიზიკურ-ქიმიურ-ბიოლოგიური (P, X, B) იერარქია და მის საფუძველზე წარმოქმნილი ორი გვერდითი, სოციალური (S) და ტექნიკური (T) იერარქია. ამ უკანასკნელის არსებობა მთლიანობაში უკუკავშირიგარკვეულწილად გავლენას ახდენს მთავარ იერარქიაზე. სხვადასხვა იერარქიის სისტემების გაერთიანება იწვევს სისტემების „შერეულ“ კლასებს. ამრიგად, იერარქიის ფიზიკურ-ქიმიური ნაწილის (F, X - "გარემო") სისტემების ერთობლიობა იერარქიის ბიოლოგიური ნაწილის ცოცხალ სისტემებთან (B - "ბიოტა") იწვევს სისტემების შერეულ კლასს ე.წ. ეკოლოგიური.სისტემების გაერთიანება იერარქიებიდან C

(„ადამიანი“) და T („ტექნოლოგია“) მივყავართ ეკონომიკის კლასამდე, ან ტექნიკური და ეკონომიკური,სისტემები.

ბრინჯი. . იერარქიები მატერიალური სისტემები:

F, X - ფიზიკური და ქიმიური, B - ბიოლოგიური, C - სოციალური, T - ტექნიკური

ცხადი უნდა იყოს, რომ ადამიანთა საზოგადოების გავლენა ბუნებაზე, დიაგრამაზე ასახული, ტექნოლოგიისა და ტექნოლოგიის შუამავლობით (ტექნოგენეზი), ეხება ბუნებრივი სისტემების მთელ იერარქიას: ქვედა განშტოება - აბიოტური გარემო, ზედა - ბიოსფეროს ბიოტამდე. ქვემოთ განვიხილავთ ამ ურთიერთქმედების გარემოსდაცვითი და ტექნიკური და ეკონომიკური ასპექტების შემთხვევითობას.

ყველა სისტემას აქვს გარკვეული ზოგადი თვისებები:

1. თითოეულ სისტემას აქვს სპეციფიკა სტრუქტურა,განისაზღვრება სივრცე-დროის კავშირების ან სისტემის ელემენტებს შორის ურთიერთქმედების ფორმით. მხოლოდ სტრუქტურული წესრიგი არ განსაზღვრავს სისტემის ორგანიზაციას. სისტემა შეიძლება ეწოდოს ორგანიზებულითუ მისი არსებობა ან აუცილებელია რაიმე ფუნქციური (გარკვეული სამუშაოს შესასრულებლად) სტრუქტურის შესანარჩუნებლად, ან, პირიქით, დამოკიდებულია ასეთი სტრუქტურის აქტივობაზე.

2. მიხედვით აუცილებელი მრავალფეროვნების პრინციპისისტემა არ შეიძლება შედგებოდეს ინდივიდუალობისგან დაცლილი იდენტური ელემენტებისაგან. მრავალფეროვნების ქვედა ზღვარი არის მინიმუმ ორი ელემენტი (პროტონი და ელექტრონი, ცილა და ნუკლეინის მჟავა, "ის" და "ის"), ზედა არის უსასრულობა. მრავალფეროვნება არის სისტემის ყველაზე მნიშვნელოვანი ინფორმაცია. იგი განსხვავდება ელემენტების მრავალფეროვნებისგან და მისი გაზომვა შესაძლებელია 3. სისტემის თვისებების გაგება შეუძლებელია მხოლოდ მისი ნაწილების თვისებების საფუძველზე. ეს არის ელემენტებს შორის ურთიერთქმედება გადამწყვეტი. შეკრებამდე შეუძლებელია აპარატის მუშაობის შეფასება აპარატის ცალკეული ნაწილებიდან. სოკოების და წყალმცენარეების ზოგიერთი ფორმის ცალკე შესწავლით, შეუძლებელია მათი სიმბიოზის არსებობის პროგნოზირება ლიქენის სახით. ორი ან მეტი განსხვავებული ფაქტორის ერთობლივი მოქმედება სხეულზე თითქმის ყოველთვის განსხვავდება მათი ცალკეული ეფექტების ჯამისგან. სისტემის თვისებების შეუქცევადობის ხარისხი იმ ცალკეული ელემენტების თვისებების ჯამამდე, რომელთაგანაც იგი შედგება, განსაზღვრავს გაჩენასისტემები.

4. სისტემის განაწილება მის სამყაროს ყოფს ორ ნაწილად - თავად სისტემად და მის გარემოდ. მატერიის, ენერგიისა და ინფორმაციის გარემოსთან გაცვლის არსებობის (არარსებობის) მიხედვით, ფუნდამენტურად შესაძლებელია: იზოლირებულისისტემები (გაცვლა შეუძლებელია); დახურულისისტემები (მატერიის შეუძლებელი გაცვლა); გახსნასისტემები (შესაძლებელია მატერიისა და ენერგიის გაცვლა). ენერგიის გაცვლა განაპირობებს ინფორმაციის გაცვლას. ბუნებაში მხოლოდ ღიაა დინამიურისისტემები, შორის შიდა ელემენტებირომლებიც და გარემოს ელემენტები ახორციელებენ მატერიის, ენერგიისა და ინფორმაციის გადაცემას. ნებისმიერი ცოცხალი სისტემა- ვირუსიდან ბიოსფერამდე - ღია დინამიური სისტემაა.

5. გაბატონება შიდა ურთიერთქმედებასისტემაში გარედან და სისტემის მდგრადობა გარეთან მიმართებაში
ქმედებები განსაზღვრავს მას თვითგადარჩენის უნარიორგანიზაციის, გამძლეობისა და სტაბილურობის თვისებების წყალობით. სისტემაზე გარეგანი გავლენა, რომელიც აღემატება მისი შიდა ურთიერთქმედების ძალასა და მოქნილობას, იწვევს შეუქცევად ცვლილებებს.
და სისტემის სიკვდილი. დინამიური სისტემის სტაბილურობა შენარჩუნებულია მისი უწყვეტი გარე ციკლური მუშაობით. ეს მოითხოვს ენერგიის ნაკადს და ტრანსფორმაციას ამაში. თემა. მიღწევის ალბათობა მთავარი მიზანისისტემა - თვითგადარჩენა (მათ შორის თვითრეპროდუქციის გზით) განისაზღვრება, როგორც მისი პოტენციური ეფექტურობა.

6. სისტემის მოქმედებას დროში ჰქვია მოქმედება.გამოიწვია გარე ფაქტორიქცევის ცვლილება განისაზღვრება, როგორც რეაქციასისტემა და სისტემის რეაქციის ცვლილება, რომელიც დაკავშირებულია სტრუქტურის ცვლილებასთან და მიზნად ისახავს ქცევის სტაბილიზაციას, როგორც მისი სამაგრი,ან ადაპტაცია.სისტემის სტრუქტურასა და კავშირებში ადაპტური ცვლილებების გაერთიანება დროში, რომლის დროსაც იზრდება მისი პოტენციური ეფექტურობა, განიხილება, როგორც განვითარება,ან ევოლუცია,სისტემები. ბუნებაში ყველა მატერიალური სისტემის გაჩენა და არსებობა განპირობებულია ევოლუციით. დინამიური სისტემები ვითარდება უფრო სავარაუდო ორგანიზაციიდან ნაკლებად სავარაუდო ორგანიზაციის მიმართულებით, ე.ი. განვითარება მიმდინარეობს ორგანიზაციის გართულების გზაზე და სისტემის სტრუქტურაში ქვესისტემების ფორმირება. ბუნებაში, სისტემის ქცევის ყველა ფორმა - დან ელემენტარული რეაქციაგლობალურ ევოლუციამდე - არსებითად არაწრფივი.რთული სისტემების ევოლუციის მნიშვნელოვანი მახასიათებელია
უთანასწორობა, ერთფეროვნების ნაკლებობა.მცირე ცვლილებების თანდათანობითი დაგროვების პერიოდები ზოგჯერ წყდება მკვეთრი თვისებრივი ნახტომებით, რაც მნიშვნელოვნად ცვლის სისტემის თვისებებს. ისინი, როგორც წესი, დაკავშირებულია ე.წ ბიფურკაციის წერტილები- ბიფურკაცია, ევოლუციის ყოფილი გზის გაყოფა. ბევრი რამ არის დამოკიდებული გზის ამა თუ იმ გაგრძელების არჩევანზე ბიფურკაციის წერტილში, ნაწილაკების, ნივთიერებების, ორგანიზმების, საზოგადოებების ახალი სამყაროს გაჩენამდე და აყვავებამდე, ან, პირიქით, სისტემის სიკვდილამდე. თუნდაც იმისთვის გადაწყვეტილების სისტემებიარჩევანის შედეგი ხშირად არაპროგნოზირებადია და თავად არჩევანი ბიფურკაციის წერტილში შეიძლება იყოს შემთხვევითი იმპულსით. ნებისმიერი რეალური სისტემაშეიძლება წარმოდგენილი იყოს რაიმე მატერიალური მსგავსების ან სიმბოლური გამოსახულების სახით, ე.ი. შესაბამისად ანალოგი ან ნიშანი სისტემის მოდელი.მოდელირებას აუცილებლად ახლავს სისტემაში არსებული ურთიერთობების გარკვეული გამარტივება და ფორმალიზება. ეს ფორმალიზაცია შეიძლება იყოს
განხორციელებული ლოგიკური (მიზეზობრივი) და/ან მათემატიკური (ფუნქციური) მიმართებების სახით.სისტემების სირთულის მატებასთან ერთად ისინი იძენენ ახალ წარმოშობილ თვისებებს. ამავე დროს, თვისებები უფრო მარტივი სისტემები. ამრიგად, სისტემის თვისებების საერთო მრავალფეროვნება იზრდება, რადგან ის უფრო რთული ხდება (ნახ. 2.2).

ბრინჯი. 2.2. სისტემური იერარქიების თვისებების ცვლილების ნიმუშები მათი დონის ზრდით (ფლიშმანის მიხედვით, 1982):

1 - მრავალფეროვნება, 2 - სტაბილურობა, 3 - გაჩენა, 4 - სირთულე, 5 - არაიდენტურობა, 6 - გავრცელება

გარე გავლენებთან მიმართებაში აქტივობის გაზრდის მიზნით, სისტემის თვისებები შეიძლება დაიყოს შემდეგი თანმიმდევრობით: 1 - სტაბილურობა, 2 - საიმედოობა გარემოს ცნობიერების გამო (ხმაურის იმუნიტეტი), 3 - კონტროლირებადი, 4 - თვითმმართველობა. ორგანიზაცია. ამ სერიაში ყოველი შემდეგი ხარისხი აზრი აქვს წინას თანდასწრებით.

ორთქლის სირთულე სისტემის სტრუქტურა განისაზღვრება რიცხვით პმისი ელემენტები და რიცხვი ტ

მათ შორის კავშირები. თუ რომელიმე სისტემაში გამოკვლეულია კერძო დისკრეტული მდგომარეობების რაოდენობა, მაშინ სისტემის სირთულე თანგანისაზღვრება ობლიგაციების რაოდენობის ლოგარითმით:

C=logm.(2.1)

სისტემები პირობითად კლასიფიცირდება სირთულის მიხედვით შემდეგნაირად: 1) სისტემები ათასამდე მდგომარეობით (O <С < 3), относятся к მარტივი; 2) სისტემები მილიონამდე შტატით (3< С < 6), являют собой რთული სისტემები; 3) მილიონზე მეტი მდგომარეობის მქონე სისტემები (C > 6) იდენტიფიცირებულია, როგორც ძალიან რთული.

ყველა რეალური ბუნებრივი ბიოსისტემა ძალიან რთულია. ერთი ვირუსის სტრუქტურაშიც კი, ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი მოლეკულური მდგომარეობების რაოდენობა აღემატება ამ უკანასკნელ მნიშვნელობას.

დედამიწის ბიოსფერო გარკვეულწილად ხასიათდება ნივთიერებების არსებული მიმოქცევით და ენერგიის ნაკადით. ნივთიერებების ციკლი არის ნივთიერებების განმეორებითი მონაწილეობა ატმოსფეროში, ჰიდროსფეროში და ლითოსფეროში მიმდინარე პროცესებში, მათ შორის იმ ფენებში, რომლებიც დედამიწის ბიოსფეროს ნაწილია. მატერიის მიმოქცევა ხორციელდება მზისგან გარე ენერგიის უწყვეტი მიწოდებით და შინაგანი ენერგიაᲓედამიწა.

მამოძრავებელი ძალიდან გამომდინარე, ნივთიერებების მიმოქცევაში შეიძლება განვასხვავოთ გეოლოგიური (დიდი ცირკულაცია), ბიოლოგიური (ბიოგეოქიმიური, მცირე ცირკულაციის) და ანთროპოგენური ციკლები.

გეოლოგიური ციკლი (ნივთიერებების დიდი მიმოქცევა ბიოსფეროში)

ეს მიმოქცევა ანაწილებს მატერიას ბიოსფეროსა და დედამიწის ღრმა ჰორიზონტს შორის. მამოძრავებელი ძალაეს არის ეგზოგენური და ენდოგენური გეოლოგიური პროცესები. ენდოგენური პროცესები ხდება დედამიწის შიდა ენერგიის გავლენის ქვეშ. ეს არის შედეგად გამოთავისუფლებული ენერგია რადიოაქტიური დაშლა, მინერალების წარმოქმნის ქიმიური რეაქციები და სხვა კ ენდოგენური პროცესებიმოიცავს, მაგალითად, ტექტონიკურ მოძრაობებს, მიწისძვრებს. ეს პროცესები იწვევს ფორმირებას დიდი ფორმებირელიეფი (კონტინენტები, ოკეანის თხრილები, მთები და ვაკეები). ეგზოგენური პროცესები მიმდინარეობს მზის გარე ენერგიის გავლენის ქვეშ. მათ შორისაა ატმოსფეროს, ჰიდროსფეროს, ცოცხალი ორგანიზმებისა და ადამიანების გეოლოგიური აქტივობა. ეს პროცესები იწვევს მსხვილი რელიეფის გასწორებას ( მდინარის ხეობები, ბორცვები, ხევები და ა.შ.).

გეოლოგიური ციკლი გრძელდება მილიონობით წლის განმავლობაში და მდგომარეობს იმაში, რომ ქანები განადგურებულია და ატმოსფერული პროდუქტები (მათ შორის წყალში ხსნადი) ნუტრიენტები) წყლის ნაკადებით მიჰყავთ მსოფლიო ოკეანეში, სადაც ქმნიან საზღვაო ფენებს და მხოლოდ ნაწილობრივ ბრუნდებიან ხმელეთზე ნალექებით. გეოტექტონიკური ცვლილებები, კონტინენტების ჩაძირვის პროცესები და ზღვის ფსკერის აწევა, ზღვებისა და ოკეანეების მოძრაობა დიდი ხნის განმავლობაში იწვევს იმ ფაქტს, რომ ეს ფენები ხმელეთზე ბრუნდებიან და პროცესი თავიდან იწყება. ნივთიერებების ამ ცირკულაციის სიმბოლოა სპირალი და არა წრე, რადგან. მიმოქცევის ახალი ციკლი ზუსტად არ იმეორებს ძველს, მაგრამ შემოაქვს რაღაც ახალს.

რომ დიდი ციკლიეხება წყლის ციკლს (ჰიდროლოგიურ ციკლს) ხმელეთსა და ოკეანეს შორის ატმოსფეროს გავლით (ნახ. 3.2).

წყლის ციკლი მთლიანობაში დიდ როლს ასრულებს ჩვენი პლანეტის ბუნებრივი პირობების ფორმირებაში. მცენარეების მიერ წყლის ტრანსპირაციის და ბიოგეოქიმიურ ციკლში მისი შეწოვის გათვალისწინებით, დედამიწაზე წყლის მთელი მარაგი იშლება და აღდგება 2 მილიონი წლის განმავლობაში.

ბრინჯი. 3. 2. წყლის ციკლი ბიოსფეროში.

ჰიდროლოგიურ ციკლში ჰიდროსფეროს ყველა ნაწილი ურთიერთდაკავშირებულია. მასში ყოველწლიურად 500 ათას კმ3-ზე მეტი წყალი მონაწილეობს. ამ პროცესის მამოძრავებელი ძალა მზის ენერგიაა. წყლის მოლეკულები მოქმედების ქვეშ მზის ენერგიათბება და გაზის სახით ამოდის ატმოსფეროში (აორთქლდება ყოველდღიურად - 875 კმ3 სუფთა წყალი). ამოსვლასთან ერთად თანდათან ცივდებიან, კონდენსდებიან და ღრუბლებს ქმნიან. საკმარისი გაგრილების შემდეგ, ღრუბლები გამოყოფენ წყალს სხვადასხვა ნალექის სახით, რომელიც ისევ ოკეანეში ჩავარდება. მიწაზე დაცემული წყალი შეიძლება მოჰყვეს ორს სხვადასხვა გზები: ან ჩაყარეთ ნიადაგში (ინფილტრაცია) ან ჩამოიწურეთ (ზედაპირი ჩამონადენი). ზედაპირზე წყალი მიედინება ნაკადულებსა და მდინარეებში, რომლებიც მიდიან ოკეანეში ან სხვა ადგილებში, სადაც ხდება აორთქლება. ნიადაგში აბსორბირებული წყალი შეიძლება შენარჩუნდეს მის ზედა ფენებში (ჰორიზონტებში) და დაბრუნდეს ატმოსფეროში ტრანსპირაციის გზით. ასეთ წყალს კაპილარული ეწოდება. წყალს, რომელიც გატაცებულია გრავიტაციით და ჩაედინება ფორებსა და ბზარებში, გრავიტაციულ წყალს უწოდებენ. გრავიტაციული წყალი ჩაედინება კლდის ან მკვრივი თიხის შეუღწევად ფენაში და ავსებს ყველა სიცარიელეს. ასეთ რეზერვებს მიწისქვეშა წყლებს უწოდებენ, ხოლო მათ ზედა ზღვარს დონეს უწოდებენ. მიწისქვეშა წყალი. მიწისქვეშა ქანების ფენებს, რომლებშიც მიწისქვეშა წყლები ნელა მიედინება, წყალმცენარეები ეწოდება. გრავიტაციის გავლენით, მიწისქვეშა წყლები მოძრაობს წყალშემცველი ფენის გასწვრივ, სანამ არ იპოვის „გასასვლელს“ (მაგალითად, წარმოქმნის ბუნებრივ წყაროებს, რომლებიც კვებავს ტბებს, მდინარეებს, აუზებს, ე.ი. ზედაპირული წყალი). ამრიგად, წყლის ციკლი მოიცავს სამ ძირითად „მარყუჟს“: ზედაპირული ჩამონადენი, აორთქლება-ტრანსპირაცია, მიწისქვეშა წყლები. დედამიწაზე წყლის ციკლში ყოველწლიურად 500 ათას კმ3-ზე მეტი წყალი მონაწილეობს და ის დიდ როლს ასრულებს ბუნებრივი პირობების ფორმირებაში.

ბიოლოგიური (ბიოგეოქიმიური) მიმოქცევა

(ნივთიერებების მცირე ცირკულაცია ბიოსფეროში)

ნივთიერებების ბიოლოგიური ციკლის მამოძრავებელი ძალა ცოცხალი ორგანიზმების აქტივობაა. ის უფრო დიდის ნაწილია და ადგილი აქვს ბიოსფეროს ეკოსისტემის დონეზე. მცირე ციკლი შედგება იმაში, რომ საკვები ნივთიერებები, წყალი და ნახშირბადი გროვდება მცენარეებში (ავტოტროფებში), იხარჯება სხეულებისა და სიცოცხლის პროცესებზე, როგორც მცენარეებზე, ასევე სხვა ორგანიზმებზე (ჩვეულებრივ, ცხოველები - ჰეტეროტროფები), რომლებიც ჭამენ ამ მცენარეებს. ორგანული ნივთიერებების დაშლის პროდუქტები დესტრუქტორებისა და მიკროორგანიზმების (ბაქტერიები, სოკოები, ჭიები) მოქმედებით კვლავ იშლება მინერალურ კომპონენტებად. ეს არაორგანული ნივთიერებები შეიძლება ხელახლა იქნას გამოყენებული ავტოტროფების მიერ ორგანული ნივთიერებების სინთეზისთვის.

ბიოგეოქიმიურ ციკლებში განასხვავებენ სარეზერვო ფონდს (ნივთიერებები, რომლებიც არ უკავშირდება ცოცხალ ორგანიზმებს) და გაცვლის ფონდს (ნივთიერებები, რომლებიც დაკავშირებულია ორგანიზმებსა და მათ უშუალო გარემოს შორის პირდაპირი გაცვლით).

სარეზერვო ფონდის ადგილმდებარეობის მიხედვით, ბიოგეოქიმიური ციკლები იყოფა ორ ტიპად:

ბორბლები გაზის ტიპიატმოსფეროსა და ჰიდროსფეროში არსებული ნივთიერებების სარეზერვო ფონდით (ნახშირბადის, ჟანგბადის, აზოტის ციკლები).

დანალექი ტიპის ციკლები დედამიწის ქერქში სარეზერვო ფონდით (ფოსფორის, კალციუმის, რკინის და სხვ. მიმოქცევა).

გაზის ტიპის ციკლები, რომლებსაც აქვთ დიდი გაცვლითი ფონდი, უფრო სრულყოფილია. გარდა ამისა, მათ შეუძლიათ სწრაფი თვითრეგულირება. დანალექი ტიპის ციკლები ნაკლებად სრულყოფილია, ისინი უფრო ინერტულია, რადგან მატერიის ძირითადი ნაწილი დედამიწის ქერქის სარეზერვო ფონდშია ცოცხალი ორგანიზმებისთვის მიუწვდომელი სახით. ასეთი ციკლები ადვილად ირღვევა სხვადასხვა სახის გავლენით და გაცვლილი მასალის ნაწილი ტოვებს ციკლს. მას შეუძლია კვლავ მიმოქცევაში დაბრუნდეს მხოლოდ გეოლოგიური პროცესების ან ცოცხალი ნივთიერების მოპოვების შედეგად.

ბიოლოგიური ციკლის ინტენსივობა განისაზღვრება გარემოს ტემპერატურით და წყლის რაოდენობით. მაგალითად, ბიოლოგიური ციკლი უფრო ინტენსიურად მიმდინარეობს სველში ტროპიკული ტყეებივიდრე ტუნდრაში.

ძირითადი ბიოგენური ნივთიერებებისა და ელემენტების ციკლები

ნახშირბადის ციკლი

დედამიწაზე მთელი სიცოცხლე ნახშირბადზეა დაფუძნებული. ცოცხალი ორგანიზმის თითოეული მოლეკულა აგებულია ნახშირბადის ჩონჩხის საფუძველზე. ნახშირბადის ატომები მუდმივად მიგრირებენ ბიოსფეროს ერთი ნაწილიდან მეორეში (ნახ. 3. 3.).

ბრინჯი. 3. 3. ნახშირბადის ციკლი.

დედამიწაზე ნახშირბადის ძირითადი მარაგი არის ნახშირორჟანგის (CO2) სახით, რომელიც შეიცავს ატმოსფეროში და იხსნება ოკეანეებში. მცენარეები შთანთქავენ ნახშირორჟანგის მოლეკულებს ფოტოსინთეზის დროს. შედეგად, ნახშირბადის ატომი გარდაიქმნება სხვადასხვა ორგანულ ნაერთად და ამით შედის მცენარეთა სტრუქტურაში. ქვემოთ მოცემულია რამდენიმე ვარიანტი:

ნახშირბადის ნარჩენები მცენარეებში ® მცენარის მოლეკულებს ჭამს დეკომპოზატორები (ორგანიზმები, რომლებიც იკვებებიან მკვდარი ორგანული ნივთიერებებით და ამავე დროს ანადგურებენ მას მარტივებად არაორგანული ნაერთები) ® ნახშირბადი ბრუნდება ატმოსფეროში CO2-ის სახით;

· მცენარეებს ჭამენ ბალახისმჭამელები ® ნახშირბადი უბრუნდება ატმოსფეროში ცხოველების სუნთქვის დროს და სიკვდილის შემდეგ მათი დაშლისას; ან ბალახისმჭამელებს შეჭამენ მტაცებლები და შემდეგ ნახშირბადი ისევ ატმოსფეროში დაბრუნდება იმავე გზით;

· სიკვდილის შემდეგ მცენარეები გადაიქცევა წიაღისეულ საწვავად (მაგალითად, ნახშირად) ® ნახშირბადი ბრუნდება ატმოსფეროში საწვავის გამოყენების, ვულკანური ამოფრქვევისა და სხვა გეოთერმული პროცესების შემდეგ.

CO2-ის საწყისი მოლეკულის დაშლის შემთხვევაში ზღვის წყალიასევე შესაძლებელია რამდენიმე ვარიანტი: ნახშირორჟანგი შეიძლება უბრალოდ დაბრუნდეს ატმოსფეროში (ამ ტიპის გაზის გაცვლა ოკეანესა და ატმოსფეროს შორის მუდმივად ხდება); ნახშირბადი შეიძლება შევიდეს ზღვის მცენარეების ან ცხოველების ქსოვილებში, შემდეგ ის თანდათან დაგროვდება ნალექის სახით ოკეანეების ფსკერზე და საბოლოოდ გადაიქცევა კირქვად ან კვლავ გადავა ნალექებიდან ზღვის წყალში.

CO2 ციკლის მაჩვენებელი დაახლოებით 300 წელია.

ადამიანის ჩარევა ნახშირბადის ციკლში (ნახშირის, ნავთობის, გაზის წვა, დეჰუმიზაცია) იწვევს ატმოსფეროში CO2-ის შემცველობის ზრდას და განვითარებას. სათბურის ეფექტი. ამჟამად ნახშირბადის ციკლის შესწავლა მნიშვნელოვანი ამოცანა გახდა ატმოსფეროს შესწავლაში ჩართული მეცნიერებისთვის.

ჟანგბადის ციკლი

ჟანგბადი ყველაზე გავრცელებული ელემენტია დედამიწაზე (ზღვის წყალი შეიცავს 85,82% ჟანგბადს, ატმოსფერული ჰაერი 23,15%, დედამიწის ქერქში 47,2%). ჟანგბადის ნაერთები შეუცვლელია სიცოცხლის შესანარჩუნებლად (ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ მეტაბოლურ პროცესებში და სუნთქვაში, შედიან ცილების, ცხიმების, ნახშირწყლების შემადგენლობაში, საიდანაც "შენდება" ორგანიზმები). ძირითადი მასაჟანგბადი არის შეკრული მდგომარეობა(ატმოსფეროში მოლეკულური ჟანგბადის რაოდენობა არის მხოლოდ 0,01%. ზოგადი შინაარსიჟანგბადი დედამიწის ქერქში).

ვინაიდან ჟანგბადი გვხვდება ბევრში ქიმიური ნაერთები, ბიოსფეროში მისი ცირკულაცია ძალზე რთულია და ძირითადად ხდება ატმოსფეროსა და ცოცხალ ორგანიზმებს შორის. ატმოსფეროში ჟანგბადის კონცენტრაცია შენარჩუნებულია ფოტოსინთეზის გზით, რის შედეგადაც მწვანე მცენარეები მზის სხივების გავლენით ნახშირორჟანგს და წყალს გარდაქმნიან ნახშირწყლებად და ჟანგბადად. ჟანგბადის ძირითად ნაწილს აწარმოებენ მიწის მცენარეები - თითქმის ¾, დანარჩენს - ოკეანეების ფოტოსინთეზური ორგანიზმები. ჟანგბადის მძლავრი წყაროა წყლის ორთქლის ფოტოქიმიური დაშლა ზედა ატმოსფეროში გავლენის ქვეშ. ულტრაიისფერი სხივებიმზე. გარდა ამისა, ჟანგბადი ქმნის ყველაზე მნიშვნელოვან ციკლს, არის წყლის ნაწილი. ულტრაიისფერი გამოსხივების გავლენის ქვეშ ოზონიდან წარმოიქმნება მცირე რაოდენობით ჟანგბადი.

ჟანგბადის ციკლის სიჩქარე დაახლოებით 2 ათასი წელია.

ტყეების განადგურება, ნიადაგის ეროზია, სხვადასხვა მაღაროების სამუშაოები ზედაპირზე ამცირებს ფოტოსინთეზის მთლიან მასას და ამცირებს ჟანგბადის ციკლს დიდ ტერიტორიებზე. გარდა ამისა, ასიმილაციის შედეგად წარმოქმნილი ჟანგბადის 25% ყოველწლიურად იხარჯება სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო საჭიროებისთვის.

აზოტის ციკლი

ბიოგეოქიმიური აზოტის ციკლი, ისევე როგორც წინა ციკლები, მოიცავს ბიოსფეროს ყველა უბანს (სურ. 3.4).

ბრინჯი. 3. 4. აზოტის ციკლი.

აზოტი შედის დედამიწის ატმოსფეროფორმაში შეუზღუდავი დიატომიური მოლეკულები(ატმოსფეროს მთლიანი მოცულობის დაახლოებით 78% არის აზოტი). გარდა ამისა, აზოტი გვხვდება მცენარეებსა და ცხოველებში ცილების სახით. მცენარეები სინთეზირებენ ცილებს ნიადაგიდან ნიტრატების შთანთქმით. ნიტრატები იქ წარმოიქმნება ნიადაგში არსებული ატმოსფერული აზოტისა და ამონიუმის ნაერთებისგან. ატმოსფერული აზოტის მცენარეებისა და ცხოველების გამოსაყენებელ ფორმაში გადაქცევის პროცესს აზოტის ფიქსაცია ეწოდება. როდესაც ორგანული ნივთიერებები იშლება, მათში შემავალი აზოტის მნიშვნელოვანი ნაწილი გადაიქცევა ამიაკად, რომელიც ნიადაგში მცხოვრები ნიტრიფიცირებული ბაქტერიების გავლენით შემდეგ იჟანგება ამიაკად. აზოტის მჟავა. ეს მჟავა, რომელიც რეაგირებს ნიადაგის კარბონატებთან (მაგალითად, კალციუმის კარბონატი CaCO3), წარმოქმნის ნიტრატებს. აზოტის ნაწილი ყოველთვის გამოიყოფა დაშლის დროს ატმოსფეროში თავისუფალი სახით. გარდა ამისა, თავისუფალი აზოტი გამოიყოფა ორგანული ნივთიერებების წვის დროს, შეშის წვის დროს, ნახშირი, ტორფი. გარდა ამისა, არსებობს ბაქტერიები, რომლებსაც ჰაერის არასაკმარისი წვდომით შეუძლიათ ნიტრატებიდან ჟანგბადის მიღება, ანადგურებენ მათ თავისუფალი აზოტის გამოყოფით. დენიტრიფიკაციის ბაქტერიების აქტივობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ აზოტის ნაწილი მწვანე მცენარეებისთვის ხელმისაწვდომი ფორმისგან (ნიტრატები) მიუწვდომელი ხდება (თავისუფალი აზოტი). ამრიგად, ყველა აზოტი, რომელიც იყო მკვდარი მცენარეების ნაწილი, უბრუნდება ნიადაგს (მისი ნაწილი თანდათანობით თავისუფალ ფორმაში გამოიყოფა).

პროცესები, რომლებიც ანაზღაურებს აზოტის დაკარგვას, მოიცავს, პირველ რიგში, ატმოსფეროში მიმდინარე პროცესებს ელექტრული გამონადენი, რომლის დროსაც ყოველთვის წარმოიქმნება გარკვეული რაოდენობის აზოტის ოქსიდები (ეს უკანასკნელი წყალთან ერთად იძლევა აზოტმჟავას, რომელიც ნიადაგში ნიტრატებად იქცევა). ნიადაგში აზოტის ნაერთების შევსების კიდევ ერთი წყაროა ეგრეთ წოდებული აზოტობაქტერიების სასიცოცხლო აქტივობა, რომლებსაც შეუძლიათ ატმოსფერული აზოტის ათვისება. ამ ბაქტერიების ნაწილი მკვიდრდება პარკოსნების ოჯახის მცენარეების ფესვებზე, რაც იწვევს დამახასიათებელი შეშუპებების - კვანძების წარმოქმნას. კვანძოვანი ბაქტერიები, ატმოსფერული აზოტის შეთვისებით, ამუშავებენ მას აზოტის ნაერთებად, მცენარეები კი ამ უკანასკნელს ცილებად და სხვა რთულ ნივთიერებებად გარდაქმნიან. ამრიგად, ბუნებაში ხდება აზოტის უწყვეტი ციკლი.

გამომდინარე იქიდან, რომ ყოველწლიურად მოსავლის აღებასთან ერთად მცენარეების ყველაზე ცილებით მდიდარი ნაწილები (მაგალითად, მარცვლეული) ამოღებულია მინდვრებიდან, ნიადაგი „მოითხოვს“ სასუქების შეტანას, რომლებიც ანაზღაურებენ მასში დანაკარგს. აუცილებელი ელემენტებიმცენარის კვება. ძირითადი გამოყენებაა კალციუმის ნიტრატი (Ca(NO)2), ამონიუმის ნიტრატი (NH4NO3), ნატრიუმის ნიტრატი (NANO3) და კალიუმის ნიტრატი (KNO3). ასევე, ქიმიური სასუქების ნაცვლად გამოიყენება თავად პარკოსანთა ოჯახის მცენარეები. თუ ნიადაგზე შეტანილი ხელოვნური აზოტის სასუქების რაოდენობა ზედმეტად დიდია, მაშინ ნიტრატები ასევე შედიან ადამიანის ორგანიზმში, სადაც ისინი გადაიქცევა ნიტრიტებად, რომლებიც ძალიან ტოქსიკურია და შეიძლება გამოიწვიოს კიბო.

ფოსფორის ციკლი

ფოსფორის ძირითად ნაწილს შეიცავს გასულ გეოლოგიურ ეპოქებში წარმოქმნილი ქანები. ფოსფორის შემცველობა დედამიწის ქერქში 8 - 10-დან 20%-მდეა (წონით) და ის აქ გვხვდება მინერალების სახით (ფტორპატიტი, ქლორაპატიტი და სხვ.), რომლებიც შედიან ბუნებრივი ფოსფატების - აპატიტებისა და ფოსფორიტების შემადგენლობაში. ფოსფორი შეიძლება შევიდეს ბიოგეოქიმიურ ციკლში ქანების ამინდის შედეგად. ეროზიული პროცესები ფოსფორს ზღვაში ატარებს მინერალური აპატიტის სახით. ფოსფორის გარდაქმნაში დიდი როლითამაშობენ ცოცხალი ორგანიზმები. ორგანიზმები ფოსფორს იღებენ ნიადაგიდან და წყლის ხსნარებიდან. გარდა ამისა, ფოსფორი გადადის კვებითი ჯაჭვების მეშვეობით. ორგანიზმების სიკვდილით ფოსფორი უბრუნდება ნიადაგს და ზღვების შლამს და კონცენტრირდება ზღვის ფოსფატის საბადოების სახით, რაც თავის მხრივ ქმნის პირობებს ფოსფორით მდიდარი ქანების შესაქმნელად (ნახ. 3. 5. ).

ბრინჯი. 3.5. ფოსფორის ციკლი ბიოსფეროში (P. Duvigno, M. Tang, 1973; ცვლილებებით).

ზე არასწორი გამოყენებაფოსფატური სასუქები, წყლისა და ქარის ეროზიის შედეგად (განადგურება წყლის ან ქარის მოქმედებით) ნიადაგიდან გამოიყოფა დიდი რაოდენობით ფოსფორი. ერთის მხრივ, ეს იწვევს ფოსფორიანი სასუქების გადაჭარბებულ მოხმარებას და ფოსფორის შემცველი მადნების ამოწურვას.

მეორეს მხრივ, ფოსფორის შემცველობა იზრდება წყლის გზებიმისი გადატანა იწვევს წყლის მცენარეების ბიომასის სწრაფ ზრდას, „რეზერვუარების აყვავებას“ და მათ ევტროფიკაციას (მკვებავი ელემენტებით გამდიდრებას).

ვინაიდან მცენარეები ნიადაგიდან ატარებენ ფოსფორის მნიშვნელოვან რაოდენობას, ხოლო ნიადაგის ფოსფორის ნაერთების ბუნებრივი შევსება უკიდურესად უმნიშვნელოა, ფოსფორის სასუქების გამოყენება ნიადაგში პროდუქტიულობის გაზრდის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ღონისძიებაა. მსოფლიოში ყოველწლიურად მოიპოვება დაახლოებით 125 მილიონი ტონა. ფოსფატის საბადო. უმეტესი ნაწილი იხარჯება ფოსფატური სასუქების წარმოებაზე.

გოგირდის ციკლი

გოგირდის ძირითადი სარეზერვო ფონდი გვხვდება ნალექებში, ნიადაგსა და ატმოსფეროში. მთავარი როლიბიოგეოქიმიურ ციკლში გოგირდის ჩართვაში მიეკუთვნება მიკროორგანიზმები. ზოგიერთი მათგანი აღმდგენი აგენტია, სხვები ჟანგვის აგენტები (ნახ. 3. 6.).

ბრინჯი. 3. 6. გოგირდის ციკლი (იუ. ოდუმის მიხედვით, 1975 წ.).

ბუნებაში, დიდი რაოდენობითცნობილია რკინის, ტყვიის, თუთიის და ა.შ სხვადასხვა სულფიდები.სულფიდური გოგირდი ბიოსფეროში იჟანგება სულფატ გოგირდად. სულფატებს მცენარეები იღებენ. ცოცხალ ორგანიზმებში გოგირდი ამინომჟავებისა და ცილების ნაწილია, ხოლო მცენარეებში, გარდა ამისა, ეთერზეთების ნაწილი და ა.შ. ნიადაგებში და ზღვების შლამებში ორგანიზმების ნაშთების განადგურების პროცესებს თან ახლავს გოგირდის რთული გარდაქმნები (მიკროორგანიზმები ქმნიან მრავალრიცხოვან შუალედურ გოგირდოვან ნაერთებს). ცოცხალი ორგანიზმების სიკვდილის შემდეგ გოგირდის ნაწილი მიკროორგანიზმების მიერ ნიადაგში მცირდება H2S-მდე, მეორე ნაწილი იჟანგება სულფატებად და კვლავ შედის ციკლში. ატმოსფეროში წარმოქმნილი წყალბადის სულფიდი იჟანგება და ნალექით უბრუნდება ნიადაგს. გარდა ამისა, წყალბადის სულფიდს შეუძლია ხელახლა შექმნას "მეორადი" სულფიდები, ხოლო სულფატის გოგირდი ქმნის თაბაშირს. თავის მხრივ, სულფიდები და თაბაშირი კვლავ განადგურებულია და გოგირდი განაახლებს მიგრაციას.

გარდა ამისა, გოგირდს SO2, SO3, H2S და ელემენტარული გოგირდის სახით ვულკანები ატმოსფეროში გამოყოფენ.

გოგირდის ციკლი შეიძლება დაირღვეს ადამიანის ჩარევით. ამის მიზეზი არის ნახშირის წვა და ქიმიური მრეწველობის გამონაბოლქვი, რის შედეგადაც წარმოიქმნება გოგირდის დიოქსიდი, რომელიც არღვევს ფოტოსინთეზის პროცესებს და იწვევს მცენარეულობის სიკვდილს.

ამრიგად, ბიოგეოქიმიური ციკლები უზრუნველყოფს ბიოსფეროს ჰომეოსტაზს. თუმცა, ისინი დიდწილად ექვემდებარებიან ადამიანის გავლენას. და ადამიანის ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი ანტიეკოლოგიური მოქმედება დაკავშირებულია ბუნებრივი ციკლების დარღვევასთან და განადგურებასთან (ისინი ხდება აციკლური).

ანთროპოგენური ციკლი

ანთროპოგენური ციკლის მამოძრავებელი ძალა ადამიანის საქმიანობაა. ეს ციკლი მოიცავს ორ კომპონენტს: ბიოლოგიურს, რომელიც დაკავშირებულია ადამიანის, როგორც ცოცხალი ორგანიზმის ფუნქციონირებასთან და ტექნიკურთან, რომელიც დაკავშირებულია ეკონომიკური აქტივობახალხის. ანთროპოგენური ციკლი, გეოლოგიური და ბიოლოგიური ციკლებისგან განსხვავებით, არ არის დახურული. ეს ღიაობა იწვევს ბუნებრივი რესურსების ამოწურვას და ბუნებრივი გარემოს დაბინძურებას.

მინერალური ნივთიერებებისა და წყლის დიდი გეოლოგიური ციკლი მიმდინარეობს დიდი რაოდენობით აბიოტური ფაქტორების გავლენის ქვეშ.

4.3.1. ნივთიერებების ცირკულაცია დიდ გეოლოგიურ ციკლში.

ლითოსფერული ფირფიტების თეორიის თანახმად, დედამიწის გარე გარსი შედგება რამდენიმე ძალიან დიდი ბლოკისგან (ფირფიტები). ეს თეორია ვარაუდობს 100-150 კმ სისქის მძლავრი ლითოსფერული ფირფიტების ჰორიზონტალური მოძრაობების არსებობას.

ამავდროულად, შუა ოკეანის ქედებში, განხეთქილების ზონის ე.წ. ხდება ლითოსფერული ფირფიტების რღვევა და გამოყოფა ახალგაზრდა ოკეანის ქერქის წარმოქმნით.

ამ ფენომენს ოკეანის ფსკერის გავრცელება ეწოდება. ამრიგად, მინერალური ნივთიერებების ნაკადი ამოდის მანტიის სიღრმიდან, წარმოქმნის ახალგაზრდა კრისტალურ ქანებს.

ამ პროცესისგან განსხვავებით, ღრმა ოკეანის თხრილების ზონაში, ერთი ნაწილი კონტინენტური ქერქიმეორეს, რომელსაც თან ახლავს ფირფიტის პერიფერიული ნაწილის ჩაძირვა მანტიაში, ე.ი. მყარი მატერიადედამიწის ქერქი ხდება დედამიწის მანტიის ნაწილი. პროცესს, რომელიც ხდება ოკეანის ღრმა თხრილებში, ეწოდება ოკეანის ქერქის სუბდუქცია.

პლანეტაზე წყლის ციკლი მუდმივად და ყველგან მუშაობს. წყლის ციკლის მამოძრავებელი ძალები თერმული ენერგიადა გრავიტაცია. სითბოს გავლენით ხდება აორთქლება, წყლის ორთქლის კონდენსაცია და სხვა პროცესები, რომლებიც მოიხმარენ მზისგან მომდინარე ენერგიის დაახლოებით 50%-ს. გრავიტაციის გავლენით - წვიმის წვეთების ვარდნა, მდინარეების დინება, ნიადაგისა და მიწისქვეშა წყლების მოძრაობა. ხშირად ეს მიზეზები ერთად მოქმედებს, მაგალითად, როგორც თერმული პროცესები, ასევე გრავიტაცია მოქმედებს წყლის ატმოსფერულ ცირკულაციაზე.

4.3.2. ელემენტების ციკლი უსულო ბუნებაში

იგი ხორციელდება ორი გზით: წყლის და ჰაერის მიგრაცია. საჰაერო მიგრანტებს მიეკუთვნება: ჟანგბადი, წყალბადი, აზოტი, იოდი.

წყლის მიგრანტები მოიცავს იმ ნივთიერებებს, რომლებიც ძირითადად მიგრირებენ ნიადაგში, ზედაპირულ და მიწისქვეშა წყლებში ძირითადად მოლეკულების და იონების სახით: ნატრიუმი, მაგნიუმი, ალუმინი, სილიციუმი, ფოსფორი, გოგირდი, ქლორი, კალიუმი, მანგანუმი, რკინა, კობალტი, ნიკელი, სტრონციუმი. ტყვია და ა.შ. ჰაერის მიგრანტები ასევე იმ მარილების ნაწილია, რომლებიც მიგრირებენ წყალში. თუმცა მათთვის უფრო დამახასიათებელია საჰაერო მიგრაცია.

4.4 მცირე (ბიოლოგიური) ცირკულაცია

ბიოსფეროში ცოცხალი ნივთიერების მასა შედარებით მცირეა. თუ ის დედამიწის ზედაპირზეა განაწილებული, მაშინ მიიღება მხოლოდ 1,5 სმ სიგრძის ფენა.ცხრილი 4.1 ადარებს ბიოსფეროს და დედამიწის სხვა გეოსფეროს ზოგიერთ რაოდენობრივ მახასიათებელს. ბიოსფერო, რომელიც პლანეტის სხვა ჭურვების 10-6-ზე ნაკლებ მასას შეადგენს, შეუდარებლად დიდი მრავალფეროვნებაა და მილიონჯერ უფრო სწრაფად ანახლებს თავის შემადგენლობას.

ცხრილი 4.1

ბიოსფეროს შედარება დედამიწის სხვა გეოსფეროებთან

*ცოცხალი ნივთიერება ცოცხალი წონის მიხედვით

4.4.1. ბიოსფეროს ფუნქციები

ბიოსფეროს ბიოტას წყალობით, პლანეტაზე ქიმიური გარდაქმნების უპირატესი ნაწილი ხორციელდება. აქედან გამომდინარეობს V.I.-ის განაჩენი. ვერნადსკი ცოცხალი მატერიის უზარმაზარი ტრანსფორმაციული გეოლოგიური როლის შესახებ. ამისთვის ორგანული ევოლუციაცოცხალმა ორგანიზმებმა ათასჯერ (სხვადასხვა ციკლისთვის 103-დან 105-ჯერ) გაიარეს საკუთარ თავში, თავიანთი ორგანოებით, ქსოვილებით, უჯრედებით, სისხლით, მთელ ატმოსფეროში, მსოფლიო ოკეანის მთელ მოცულობაში, ყველაზენიადაგების მასები, მინერალური ნივთიერებების უზარმაზარი მასა. და მათ არა მხოლოდ გამოტოვეს, არამედ შეცვალეს მიწიერი გარემო მათი საჭიროებების შესაბამისად.

მზის ენერგიის ქიმიურ ბმების ენერგიად გარდაქმნის უნარის წყალობით, მცენარეები და სხვა ორგანიზმები ასრულებენ უამრავ ფუნდამენტურ ბიოგეოქიმიურ ფუნქციას პლანეტარული მასშტაბით.

გაზის ფუნქცია. ცოცხალი არსებები მუდმივად ცვლიან ჟანგბადს და ნახშირორჟანგს გარემოსთან ფოტოსინთეზისა და სუნთქვის პროცესებში. მცენარეებმა გადამწყვეტი როლი ითამაშეს პლანეტის გეოქიმიური ევოლუციისა და თანამედროვე ატმოსფეროს გაზის შემადგენლობის ფორმირებაში შემცირების გარემოდან ჟანგვის გარემოში გადასვლაში. მცენარეები მკაცრად აკონტროლებენ O2 და CO2 კონცენტრაციებს, რომლებიც ოპტიმალურია ყველა თანამედროვე ცოცხალი ორგანიზმის მთლიანობისთვის.

კონცენტრაციის ფუნქცია. თქვენი სხეულის გავლით დიდი მოცულობებიჰაერი და ბუნებრივი ხსნარები, ცოცხალი ორგანიზმები ახორციელებენ ბიოგენურ მიგრაციას (მოძრაობა ქიმიური ნივთიერებები) და ქიმიური ელემენტების და მათი ნაერთების კონცენტრაცია. ეს ეხება ორგანული ნივთიერებების ბიოსინთეზს, მარჯნის კუნძულების წარმოქმნას, ჭურვებისა და ჩონჩხების აგებას, დანალექი კირქვის ფენების გამოჩენას, გარკვეული ლითონის მადნების საბადოებს, რკინა-მანგანუმის კვანძების დაგროვებას, ოკეანის ფსკერზე და ა.შ. ბიოლოგიური ევოლუციის ადრეული ეტაპები მიმდინარეობდა წყლის გარემოში. ორგანიზმებმა ისწავლეს განზავებული წყალხსნარიდან საჭირო ნივთიერებების ამოღება, რამდენჯერმე გაამრავლეს მათი კონცენტრაცია სხეულში.

ცოცხალი მატერიის რედოქს ფუნქცია მჭიდროდ არის დაკავშირებული ელემენტების ბიოგენურ მიგრაციასთან და ნივთიერებების კონცენტრაციასთან. ბუნებაში ბევრი ნივთიერება სტაბილურია და ნორმალურ პირობებში არ განიცდის დაჟანგვას, მაგალითად, მოლეკულური აზოტი ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ბიოგენური ელემენტია. მაგრამ ცოცხალ უჯრედებს აქვთ ისეთი ძლიერი კატალიზატორები - ფერმენტები, რომ მათ შეუძლიათ განახორციელონ მრავალი რედოქსული რეაქცია მილიონჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე ეს შეიძლება მოხდეს აბიოტურ გარემოში.

ბიოსფეროს ცოცხალი მატერიის საინფორმაციო ფუნქცია. სწორედ პირველი პრიმიტიული ცოცხალი არსებების მოსვლასთან ერთად გამოჩნდა პლანეტაზე აქტიური („ცოცხალი“) ინფორმაცია, რომელიც განსხვავდება „მკვდარი“ ინფორმაციისგან, რომელიც სტრუქტურის მარტივი ასახვაა. ორგანიზმებს შეეძლოთ ინფორმაციის მიღება ენერგიის ნაკადის აქტიურ მოლეკულურ სტრუქტურასთან შეერთებით, რომელიც პროგრამის როლს ასრულებს. მოლეკულური ინფორმაციის აღქმის, შენახვისა და დამუშავების უნარმა განიცადა მოწინავე ევოლუცია ბუნებაში და გახდა ეკოლოგიური სისტემის ფორმირების ყველაზე მნიშვნელოვანი ფაქტორი. სულ მარაგი გენეტიკური ინფორმაციაბიოტა შეფასებულია 1015 ბიტზე. მოლეკულური ინფორმაციის ნაკადის მთლიანი სიმძლავრე, რომელიც დაკავშირებულია მეტაბოლიზმთან და ენერგიასთან გლობალური ბიოტას ყველა უჯრედში, აღწევს 1036 ბიტ/წმ-ს (Gorshkov et al., 1996).

4.4.2. ბიოლოგიური ციკლის კომპონენტები.

ბიოლოგიური ციკლი ტარდება ბიოსფეროს ყველა კომპონენტს შორის (ანუ ნიადაგს, ჰაერს, წყალს, ცხოველებს, მიკროორგანიზმებს და ა.შ. შორის). ეს ხდება ცოცხალი ორგანიზმების სავალდებულო მონაწილეობით.

მზის რადიაცია, რომელიც აღწევს ბიოსფეროში, ატარებს ენერგიას დაახლოებით 2,5 * 1024 J წელიწადში. მისი მხოლოდ 0,3% პირდაპირ გარდაიქმნება ენერგიად ფოტოსინთეზის დროს. ქიმიური ობლიგაციებიორგანული ნივთიერებები, ე.ი. ჩართულია ბიოლოგიურ ციკლში. და დედამიწაზე დავარდნილი მზის ენერგიის 0,1 - 0,2% აღმოჩნდება სუფთაში ჩასმული. პირველადი წარმოება. ამ ენერგიის შემდგომი ბედი უკავშირდება საკვების ორგანული ნივთიერების გადატანას ტროფიკული ჯაჭვების კასკადებით.

ბიოლოგიური ციკლი პირობითად შეიძლება დაიყოს ურთიერთდაკავშირებულ კომპონენტებად: ნივთიერებების ციკლი და ენერგეტიკული ციკლი.

4.4.3. ენერგეტიკული ციკლი. ენერგიის ტრანსფორმაცია ბიოსფეროში

ეკოსისტემა შეიძლება შეფასდეს, როგორც ცოცხალი ორგანიზმების ერთობლიობა, რომელიც მუდმივად ცვლის ენერგიას, მატერიას და ინფორმაციას. ენერგია შეიძლება განისაზღვროს, როგორც სამუშაოს შესრულების უნარი. ენერგიის თვისებები, მათ შორის ენერგიის მოძრაობა ეკოსისტემებში, აღწერილია თერმოდინამიკის კანონებით.

თერმოდინამიკის პირველი კანონი ანუ ენერგიის შენარჩუნების კანონი ამბობს, რომ ენერგია არ ქრება და არ იქმნება თავიდან, ის მხოლოდ ერთი ფორმიდან მეორეში იცვლება.

თერმოდინამიკის მეორე კანონი ამბობს, რომ დახურული სისტემაენტროპია შეიძლება მხოლოდ გაიზარდოს. ეკოსისტემებში ენერგიასთან დაკავშირებით, მოსახერხებელია შემდეგი ფორმულირება: ენერგიის ტრანსფორმაციასთან დაკავშირებული პროცესები შეიძლება მოხდეს სპონტანურად მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ენერგია გადადის კონცენტრირებული ფორმიდან დიფუზურში, ანუ ის იშლება. ენერგიის ოდენობის საზომი, რომელიც ხელმიუწვდომელი ხდება გამოსაყენებლად, ან სხვაგვარად იმ ცვლილების საზომი, რომელიც ხდება ენერგიის დეგრადაციის დროს, არის ენტროპია. რაც უფრო მაღალია სისტემის რიგი, მით უფრო დაბალია მისი ენტროპია.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ცოცხალი მატერია იღებს და გარდაქმნის კოსმოსის ენერგიას, მზეს ხმელეთის პროცესების ენერგიად (ქიმიური, მექანიკური, თერმული, ელექტრო). იგი მოიცავს ამ ენერგიას და არაორგანულ ნივთიერებებს ბიოსფეროში ნივთიერებების უწყვეტ მიმოქცევაში. ბიოსფეროში ენერგიის ნაკადს ერთი მიმართულება აქვს - მზიდან მცენარეების (ავტოტროფების) გავლით ცხოველებამდე (ჰეტეროტროფები). ბუნებრივი ხელუხლებელი ეკოსისტემები სტაბილურ მდგომარეობაში მუდმივი მნიშვნელოვანი ეკოლოგიური მაჩვენებლებით (ჰომეოსტაზი) ყველაზე მოწესრიგებული სისტემებია და ხასიათდება ყველაზე დაბალი ენტროპიით.

4.4.4. ნივთიერებების ციკლი ბუნებაში

ცოცხალი მატერიის წარმოქმნა და მისი დაშლა არის ერთი პროცესის ორი მხარე, რომელსაც ქიმიური ელემენტების ბიოლოგიური ციკლი ეწოდება. სიცოცხლე არის ქიმიური ელემენტების მიმოქცევა ორგანიზმებსა და გარემოს შორის.

ციკლის მიზეზი არის ელემენტების შეზღუდულობა, საიდანაც აგებულია ორგანიზმების სხეულები. თითოეული ორგანიზმი გამოაქვს გარემოდან სიცოცხლისთვის აუცილებელ ნივთიერებებს და აბრუნებს გამოუყენებელს. სადაც:

ზოგიერთი ორგანიზმი მინერალებს უშუალოდ გარემოდან მოიხმარს;

სხვები პირველ რიგში იყენებენ დამუშავებულ და იზოლირებულ პროდუქტებს;

მესამე - მეორე და ა.შ., სანამ ნივთიერებები არ დაუბრუნდებიან გარემოს პირვანდელ მდგომარეობაში.

ბიოსფეროში აშკარაა სხვადასხვა ორგანიზმების თანაარსებობის საჭიროება, რომლებსაც შეუძლიათ გამოიყენონ ერთმანეთის ნარჩენები. ჩვენ ვხედავთ პრაქტიკულად უნაყოფო ბიოლოგიურ წარმოებას.

ცოცხალ ორგანიზმებში ნივთიერებების ციკლი პირობითად შეიძლება შემცირდეს ოთხ პროცესამდე:

1. ფოტოსინთეზი. ფოტოსინთეზის შედეგად მცენარეები შთანთქავენ და აგროვებენ მზის ენერგიას და სინთეზირებენ ორგანულ ნივთიერებებს - პირველადი ბიოლოგიურ პროდუქტებს - და ჟანგბადს არაორგანული ნივთიერებებიდან. პირველადი ბიოლოგიური პროდუქტები ძალიან მრავალფეროვანია - ისინი შეიცავს ნახშირწყლებს (გლუკოზას), სახამებელს, ბოჭკოს, ცილებს, ცხიმებს.

უმარტივესი ნახშირწყლების (გლუკოზის) ფოტოსინთეზის სქემას აქვს შემდეგი სქემა:

ეს პროცესი მხოლოდ დღის განმავლობაში მიმდინარეობს და თან ახლავს მცენარეთა მასის მატება.

დედამიწაზე ფოტოსინთეზის შედეგად ყოველწლიურად დაახლოებით 100 მილიარდი ტონა ორგანული ნივთიერება იქმნება, დაახლოებით 200 მილიარდი ტონა ნახშირორჟანგი ითვისება და დაახლოებით 145 მილიარდი ტონა ჟანგბადი გამოიყოფა.

ფოტოსინთეზი გადამწყვეტ როლს ასრულებს დედამიწაზე სიცოცხლის არსებობის უზრუნველსაყოფად. მისი გლობალური მნიშვნელობა აიხსნება იმით, რომ ფოტოსინთეზი არის ერთადერთი პროცესი, რომლის დროსაც თერმოდინამიკური პროცესში ენერგია, მინიმალისტური პრინციპის მიხედვით, არ იფანტება, არამედ გროვდება.

ცილების ასაშენებლად საჭირო ამინომჟავების სინთეზით მცენარეები შეიძლება არსებობდნენ სხვა ცოცხალი ორგანიზმებისგან შედარებით დამოუკიდებლად. ამით გამოიხატება მცენარეების ავტოტროფია (თვითკმარა კვებაში). ამავდროულად, მცენარეების მწვანე მასა და ფოტოსინთეზის პროცესში წარმოქმნილი ჟანგბადი არის ცოცხალი ორგანიზმების შემდეგი ჯგუფის - ცხოველების, მიკროორგანიზმების სიცოცხლის შენარჩუნების საფუძველი. ეს აჩვენებს ამ ჯგუფის ორგანიზმების ჰეტეროტროფიას.

2. სუნთქვა. პროცესი ფოტოსინთეზის საპირისპიროა. გვხვდება ყველა ცოცხალ უჯრედში. სუნთქვისას ორგანული ნივთიერებებიიჟანგება ჟანგბადით, შედეგად გამოიყოფა ნახშირორჟანგი, წყალი და ენერგია.

3. კვების (ტროფიკული) ურთიერთობები აუტოტროფულ და ჰეტეროტროფულ ორგანიზმებს შორის. AT ამ საქმესხდება ენერგიისა და მატერიის გადაცემა კვებითი ჯაჭვის რგოლებით, რაც უფრო დეტალურად განვიხილეთ ადრე.

4. ტრანსპირაციის პროცესი. ბიოლოგიურ ციკლში ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი პროცესია.

სქემატურად, ეს შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგნაირად. მცენარეები ფესვების მეშვეობით შთანთქავენ ნიადაგის ტენიანობას. ამავდროულად, მათში შედის წყალში გახსნილი მინერალური ნივთიერებები, რომლებიც შეიწოვება და ტენიანობა მეტ-ნაკლებად აორთქლდება, გარემო პირობებიდან გამომდინარე.

4.4.5. ბიოგეოქიმიური ციკლები

გეოლოგიური და ბიოლოგიური ციკლები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული - ისინი არსებობენ როგორც ერთი პროცესი, რაც იწვევს ნივთიერებების მიმოქცევას, ეგრეთ წოდებულ ბიოგეოქიმიურ ციკლებს (BGCC). ელემენტების ეს ცირკულაცია განპირობებულია ეკოსისტემაში ორგანული ნივთიერებების სინთეზით და დაშლით (ნახ. 4.1) BHCC-ში ბიოსფეროს ყველა ელემენტი არ არის ჩართული, არამედ მხოლოდ ბიოგენური. მათგან შედგება ცოცხალი ორგანიზმები, ეს ელემენტები შედიან მრავალ რეაქციაში და მონაწილეობენ ცოცხალ ორგანიზმებში მიმდინარე პროცესებში. პროცენტული თვალსაზრისით, ბიოსფეროს ცოცხალი ნივთიერების მთლიანი მასა შედგება შემდეგი ძირითადი ბიოგენური ელემენტებისაგან: ჟანგბადი - 70%, ნახშირბადი - 18%, წყალბადი - 10.5%, კალციუმი - 0.5%, კალიუმი - 0.3%, აზოტი - 0. , 3%, (ჟანგბადი, წყალბადი, აზოტი, ნახშირბადი ყველა ლანდშაფტშია და ცოცხალი ორგანიზმების საფუძველია - 98%).

ქიმიური ელემენტების ბიოგენური მიგრაციის არსი.

ამრიგად, ბიოსფეროში არსებობს ნივთიერებების ბიოგენური ციკლი (ანუ ციკლი, რომელიც გამოწვეულია ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობით) და ენერგიის ცალმხრივი ნაკადი. ქიმიური ელემენტების ბიოგენური მიგრაცია განისაზღვრება ძირითადად ორი საპირისპირო პროცესით:

1. ცოცხალი ნივთიერების წარმოქმნა გარემოს ელემენტებიდან მზის ენერგიის გამო.

2. ორგანული ნივთიერებების განადგურება, რომელსაც თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა. ამავდროულად, მინერალური ნივთიერებების ელემენტები არაერთხელ შედიან ცოცხალ ორგანიზმებში, რითაც შედიან რთული ორგანული ნაერთების შემადგენლობაში, ფორმებში და შემდეგ, როდესაც ეს უკანასკნელი განადგურებულია, ისინი კვლავ იძენენ მინერალურ ფორმას.

არსებობს ელემენტები, რომლებიც ცოცხალი ორგანიზმების ნაწილია, მაგრამ არ არის დაკავშირებული ბიოგენურებთან. ასეთი ელემენტები იყოფა ორგანიზმებში მათი წონის ფრაქციის მიხედვით:

მაკრონუტრიენტები - კომპონენტები მასის არანაკლებ 10-2%-ისა;

კვალი ელემენტები - კომპონენტები 9 * 10-3-დან 1 * 10-3% მასის;

ულტრამიკროელემენტები - მასის 9*10-6%-ზე ნაკლები;

ბიოსფეროს სხვა ქიმიურ ელემენტებს შორის ბიოგენური ელემენტების ადგილის დასადგენად, განვიხილოთ ეკოლოგიაში მიღებული კლასიფიკაცია. ბიოსფეროში მიმდინარე პროცესებში ნაჩვენები აქტივობის მიხედვით, ყველა ქიმიური ელემენტი იყოფა 6 ჯგუფად:

კეთილშობილური აირებია ჰელიუმი, ნეონი, არგონი, კრიპტონი, ქსენონი. ინერტული აირები არ არის ცოცხალი ორგანიზმების ნაწილი.

კეთილშობილი ლითონები - რუთენიუმი, რადიუმი, პალადიუმი, ოსმიუმი, ირიდიუმი, პლატინი, ოქრო. ეს ლითონები თითქმის არ ქმნიან ნაერთებს დედამიწის ქერქში.

ციკლური ან ბიოგენური ელემენტები (მათ ასევე უწოდებენ მიგრაციულს). ბიოგენური ელემენტების ეს ჯგუფი დედამიწის ქერქში შეადგენს მთლიანი მასის 99,7%-ს, ხოლო დანარჩენ 5 ჯგუფს - 0,3%-ს. ამრიგად, ელემენტების უმეტესი ნაწილი არის მიგრანტები, რომლებიც ახორციელებენ მიმოქცევას გეოგრაფიულ კონვერტში, ხოლო ზოგიერთი ინერტული ელემენტი ძალიან მცირეა.

გაფანტული ელემენტები, რომლებიც ხასიათდება თავისუფალი ატომების უპირატესობით. ისინი შედიან ქიმიურ რეაქციებში, მაგრამ მათი ნაერთები იშვიათად გვხვდება დედამიწის ქერქში. ისინი იყოფა ორ ქვეჯგუფად. პირველი - რუბიდიუმი, ცეზიუმი, ნიობიუმი, ტანტალი - ქმნის ნაერთებს დედამიწის ქერქის სიღრმეში და მათ ზედაპირზე ნადგურდება მინერალები. მეორე - იოდი, ბრომი - რეაგირებს მხოლოდ ზედაპირზე.

რადიოაქტიური ელემენტები - პოლონიუმი, რადონი, რადიუმი, ურანი, ნეპტუნიუმი, პლუტონიუმი.

იშვიათი დედამიწის ელემენტები - იტრიუმი, სამარიუმი, ევროპიუმი, თულიუმი და სხვ.

მთელი წლის განმავლობაში ბიოქიმიური ციკლები ამოქმედდა დაახლოებით 480 მილიარდი ტონა მატერია.

და. ვერნადსკიმ ჩამოაყალიბა სამი ბიოგეოქიმიური პრინციპი, რომელიც ხსნის ქიმიური ელემენტების ბიოგენური მიგრაციის არსს:

ბიოსფეროში ქიმიური ელემენტების ბიოგენური მიგრაცია ყოველთვის მიდრეკილია მაქსიმალური გამოვლინებისკენ.

სახეობების ევოლუცია გეოლოგიური დროის განმავლობაში, რაც იწვევს სიცოცხლის მდგრადი ფორმების შექმნას, მიდის იმ მიმართულებით, რომელიც აძლიერებს ატომების ბიოგენურ მიგრაციას.

ცოცხალი მატერია მუდმივ ქიმიურ გაცვლაშია თავის გარემოსთან, რაც ბიოსფეროს ხელახალი და შენარჩუნების ფაქტორია.

მოდით განვიხილოთ, როგორ მოძრაობს ამ ელემენტებიდან ზოგიერთი ბიოსფეროში.

ნახშირბადის ციკლი. ბიოტური ციკლის მთავარი მონაწილე არის ნახშირბადი, როგორც ორგანული ნივთიერებების საფუძველი. ძირითადად ნახშირბადის ციკლი ხდება ცოცხალ ნივთიერებასა და ატმოსფეროს ნახშირორჟანგს შორის ფოტოსინთეზის პროცესში. ბალახისმჭამელები მას საკვებით იღებენ, მტაცებლები ბალახისმჭამელებისგან. როდესაც სუნთქვა, ლპება, ნახშირორჟანგი ნაწილობრივ ბრუნდება ატმოსფეროში, დაბრუნება ხდება ორგანული მინერალების დაწვისას.

ატმოსფეროში ნახშირბადის დაბრუნების არარსებობის შემთხვევაში, მას მწვანე მცენარეები გამოიყენებენ 7-8 წელიწადში. ფოტოსინთეზის გზით ნახშირბადის ბიოლოგიური ბრუნვის სიჩქარე 300 წელია. ოკეანეები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ატმოსფეროში CO2-ის შემცველობის რეგულირებაში. თუ CO2 შემცველობა იზრდება ატმოსფეროში, მისი ნაწილი იხსნება წყალში და რეაგირებს კალციუმის კარბონატთან.

ჟანგბადის ციკლი.

ჟანგბადს აქვს მაღალი ქიმიური აქტივობა, შედის ნაერთებში დედამიწის ქერქის თითქმის ყველა ელემენტთან. იგი ძირითადად გვხვდება ნაერთების სახით. ცოცხალი ნივთიერების ყოველი მეოთხე ატომი ჟანგბადის ატომია. ატმოსფეროში არსებული თითქმის მთელი მოლეკულური ჟანგბადი წარმოიშვა და შენარჩუნებულია მუდმივ დონეზე მწვანე მცენარეების აქტივობის გამო. ატმოსფერული ჟანგბადი, რომელიც შეკრულია სუნთქვის დროს და გამოიყოფა ფოტოსინთეზის დროს, გადის ყველა ცოცხალ ორგანიზმში 200 წელიწადში.

აზოტის ციკლი. აზოტი ყველა ცილის განუყოფელი ნაწილია. შეკრული აზოტის, როგორც ორგანული ნივთიერების შემადგენელი ელემენტის, ბუნების აზოტის საერთო თანაფარდობა არის 1:100000. ქიმიური კავშირის ენერგია აზოტის მოლეკულაში ძალიან მაღალია. ამიტომ აზოტის კომბინაცია სხვა ელემენტებთან - ჟანგბადთან, წყალბადთან (აზოტის ფიქსაციის პროცესი) - დიდ ენერგიას მოითხოვს. სამრეწველო აზოტის ფიქსაცია ხდება კატალიზატორების თანდასწრებით -500°C ტემპერატურაზე და -300 ატმ წნევაზე.

მოგეხსენებათ, ატმოსფერო შეიცავს მოლეკულურ აზოტს 78%-ზე მეტს, მაგრამ ამ მდგომარეობაში ის მიუწვდომელია მწვანე მცენარეებისთვის. მცენარეებს შეუძლიათ გამოიყენონ მხოლოდ აზოტის მარილები მათი კვებისათვის. აზოტის მჟავა. როგორია ამ მარილების წარმოქმნის გზები? აქ არის რამდენიმე მათგანი:

ბიოსფეროში აზოტის ფიქსაციას ახორციელებენ ანაერობული ბაქტერიების და ციანობაქტერიების რამდენიმე ჯგუფი ნორმალურ ტემპერატურასა და წნევაზე ბიოკატალიზის მაღალი ეფექტურობის გამო. ითვლება, რომ ბაქტერიები გარდაიქმნება შეკრული ფორმადაახლოებით 1 მილიარდი ტონა აზოტი წელიწადში (სამრეწველო ფიქსაციის მსოფლიო მოცულობა დაახლოებით 90 მილიონი ტონაა).

ნიადაგის აზოტის დამამყარებელ ბაქტერიებს შეუძლიათ ჰაერიდან მოლეკულური აზოტის ათვისება. ისინი ამდიდრებენ ნიადაგს აზოტოვანი ნაერთებით, ამიტომ მათი ღირებულება უკიდურესად მაღალია.

მცენარეული და ცხოველური წარმოშობის ორგანული ნივთიერებების აზოტის შემცველი ნაერთების დაშლის შედეგად.

ბაქტერიების მოქმედებით აზოტი გარდაიქმნება ნიტრატებად, ნიტრიტებად, ამონიუმის ნაერთებად. მცენარეებში აზოტის ნაერთები მონაწილეობენ ცილოვანი ნაერთების სინთეზში, რომლებიც ორგანიზმიდან სხეულში გადადის კვებით ჯაჭვებში.

ფოსფორის ციკლი. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ელემენტი, რომლის გარეშეც ცილის სინთეზი შეუძლებელია, არის ფოსფორი. ძირითადი წყაროა ცეცხლოვანი ქანები (აპატიტები) და დანალექი ქანები (ფოსფორიტები).

არაორგანული ფოსფორი ჩართულია ციკლში ბუნებრივი გამორეცხვის პროცესების შედეგად. ფოსფორს ითვისებენ ცოცხალი ორგანიზმები, რომლებიც მისი მონაწილეობით ასინთეზებენ მთელ რიგ ორგანულ ნაერთებს და გადააქვთ მათ სხვადასხვა ტროფიკულ დონეზე.

ტროფიკული ჯაჭვების გასწვრივ მოგზაურობის დასრულების შემდეგ, ორგანული ფოსფატები იშლება მიკრობებით და გადაიქცევა მწვანე მცენარეებისთვის ხელმისაწვდომ მინერალურ ფოსფატებად.

ბიოლოგიური მიმოქცევის პროცესში, რომელიც უზრუნველყოფს მატერიისა და ენერგიის მოძრაობას, ადგილი არ არის ნარჩენების დაგროვებისთვის. ნარჩენების პროდუქტები (ანუ ნარჩენები) სიცოცხლის ყოველი ფორმისაა სხვა ორგანიზმების გამრავლების საფუძველი.

თეორიულად, ბიოსფერო ყოველთვის უნდა ინარჩუნებდეს ბალანსს ბიომასის წარმოებასა და მის დაშლას შორის. თუმცა, გარკვეულ გეოლოგიურ პერიოდებში, ბიოლოგიური ციკლის ბალანსი ირღვევა, როდესაც გარკვეული ბუნებრივი პირობების, კატაკლიზმების გამო, ყველა ბიოლოგიური პროდუქტი არ იყო ათვისებული და გარდაიქმნება. ამ შემთხვევებში წარმოიქმნა ბიოლოგიური პროდუქტების ჭარბი რაოდენობა, რომლებიც კონსერვირებული და დეპონირებული იყო დედამიწის ქერქში, წყლის სვეტის ქვეშ, ნალექებში და სრულდებოდა მუდმივი ყინვის ზონაში. ასე წარმოიქმნა ქვანახშირის, ნავთობის, გაზის, კირქვის საბადოები. უნდა აღინიშნოს, რომ ისინი არ აფუჭებენ ბიოსფეროს. მზის ენერგია, რომელიც დაგროვდა ფოტოსინთეზის პროცესში, კონცენტრირებულია ორგანულ მინერალებში. ახლა, ორგანული წიაღისეული საწვავის დაწვით, ადამიანი ათავისუფლებს ამ ენერგიას.