ცოცხალი ნივთიერება (ცოცხალი ორგანიზმები). ბიომასი

ცოცხალი მატერია - ბიოსფეროში ცოცხალი ორგანიზმების მთლიანობა და ბიომასა.

„ცოცხალი მატერიის“ ცნება მეცნიერებაში შემოიტანეს ვ.ი. ვერნადსკი. ახასიათებს მთლიანი მასა, ქიმიური შემადგენლობა, ენერგიით.

ცოცხალი ორგანიზმები არის ძლიერი გეოლოგიური ფაქტორი, რომელიც გარდაქმნის დედამიწის სახეს. და. ვერნადსკიმ ხაზგასმით აღნიშნა, რომ დედამიწის ზედაპირზე არ არსებობს ძალა უფრო ძლიერი მის საბოლოო შედეგებში, ვიდრე ცოცხალი ორგანიზმები მთლიანობაში. როგორც ატმოსფერო (ჰაერის გარსი), ასევე ჰიდროსფერო (წყლის გარსი) და ლითოსფერო (მყარი გარსი) თავიანთ ამჟამინდელ მდგომარეობას და თანდაყოლილ თვისებებს ავალდებულებენ იმ გავლენას, რომელსაც ორგანიზმები ახდენდნენ მათზე არსებობის მილიარდობით წლის განმავლობაში, უწყვეტი მოქმედების გამო. ელემენტების ნაკადი ბიოგენურ მეტაბოლიზმში. გარემომცველ სამყაროზე ზემოქმედებით და მის შეცვლაზე, ცოცხალი მატერია მოქმედებს როგორც აქტიური ფაქტორი, რომელიც განსაზღვრავს მის არსებობას.

ცოცხალი მატერიის პლანეტარული გეოქიმიური როლის იდეა ერთ-ერთი მთავარი დებულებაა V.I. ვერნადსკი. მის თეორიაში კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი პოზიციაა ბიოსფეროს, როგორც ორგანიზებული ერთეულის იდეა, ცოცხალი მატერიის მატერიალური, ენერგიისა და გარემოს ინფორმაციული შესაძლებლობების რთული გარდაქმნების პროდუქტი.

ბიოსფერო თანამედროვე პოზიციებიდან განიხილება, როგორც პლანეტის უდიდესი ეკოსისტემა, რომელიც მონაწილეობს ნივთიერებების გლობალურ ციკლში. ბიოსფეროს სისტემების ქვეშ არის უფრო დაბალი დონის ეკოსისტემები. ბიოგეოცენოზი არის თანამედროვე ბიოსფეროს აქტიური ნაწილის სტრუქტურული ერთეული.

ბიოსფერო არის ცოცხალი არსებებისა და სხვადასხვა სირთულის ეკოსისტემების გრძელვადიანი ევოლუციის პროდუქტი, რომლებიც ურთიერთქმედებაში და დინამიურ წონასწორობაში არიან ერთმანეთთან და ინერტულ გარემოსთან.

ორგანიზმების ცოცხალი ნივთიერების რაოდენობას ფართობის ან მოცულობის ერთეულზე, გამოხატული მასის ერთეულებში, ეწოდება ბიომასა. ბიომასის შემადგენელ ორგანიზმებს გამრავლების – გამრავლებისა და პლანეტის გარშემო გავრცელების უნარი აქვთ.

ნებისმიერი ცოცხალი ორგანიზმის და ზოგადად ბიომასის თვისებაა მატერიისა და ენერგიის მუდმივი გაცვლა გარემოსთან.

ამჟამად დედამიწაზე ორ მილიონზე მეტი სახეობის ორგანიზმია. აქედან დაახლოებით 500 ათასი სახეობა მოდის მცენარეთა წილზე, ხოლო 1,5 მილიონზე მეტი სახეობა ცხოველებზე მოდის. სახეობების რაოდენობის მიხედვით ყველაზე მრავალრიცხოვანი ჯგუფია მწერები (დაახლოებით 1 მილიონი სახეობა).

ბიოგენური ციკლი

ბიოქიმიური მიმოქცევა არის ქიმიური ელემენტების მოძრაობა და ტრანსფორმაცია ინერტული და ორგანული ბუნების მეშვეობით ცოცხალი ნივთიერების აქტიური მონაწილეობით. ქიმიური ელემენტები ბიოსფეროში ცირკულირებენ ბიოლოგიური ციკლის სხვადასხვა ბილიკების გასწვრივ: ისინი შეიწოვება ცოცხალი მატერიით და იტენება ენერგიით, შემდეგ ტოვებენ ცოცხალ მატერიას და დაგროვილ ენერგიას აწვდიან გარე გარემოს. ასეთ ციკლებს ვერნადსკიმ ბიოქიმიური უწოდა. ისინი შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად ტიპად:

1) ატმოსფეროში და ჰიდროსფეროში სარეზერვო ფონდის მქონე აირისებრი ნივთიერებების მიმოქცევა;

2) დანალექი ციკლი სარეზერვო ფონდით დედამიწის ქერქში.

ცოცხალი მატერია აქტიურ როლს ასრულებს ყველა ბიოქიმიურ ციკლში. ძირითადი ციკლები მოიცავს ნახშირბადის, ჟანგბადის, აზოტის, ფოსფორის ციკლს.

ბიოსფეროს ფუნქციები

ბიოტური ციკლის წყალობით ბიოსფერო ასრულებს გარკვეულ ფუნქციებს.

1. გაზის ფუნქცია - ახორციელებენ მწვანე მცენარეები ფოტოსინთეზის პროცესში და ყველა ცხოველი და მცენარე, მიკროორგანიზმი ნივთიერებების ბიოლოგიური ციკლის შედეგად. გაზების უმეტესობა წარმოიქმნება სიცოცხლის შედეგად. მიწისქვეშა აალებადი აირები არის მცენარეული წარმოშობის ორგანული ნივთიერებების დაშლის პროდუქტები, რომლებიც დამარხულია დანალექ ქანებში.

2. კონცენტრაციის ფუნქცია - დაკავშირებულია ცოცხალ მატერიაში სხვადასხვა ქიმიური ელემენტების დაგროვებასთან.

3. რედოქს ფუნქცია (ნივთიერებების დაჟანგვა სიცოცხლის პროცესში). ნიადაგში წარმოიქმნება ოქსიდები და მარილები. ბაქტერიები ქმნიან კირქვას, მადნებს და ა.შ.

4. ბიოქიმიური ფუნქცია - ცოცხალ ორგანიზმებში მეტაბოლიზმი (კვება, სუნთქვა, გამოყოფა) და მკვდარი ორგანიზმების განადგურება, დაშლა ხორციელდება.

5. კაცობრიობის ბიოქიმიური აქტივობა. ის მოიცავს დედამიწის ქერქის ნივთიერების მუდმივად მზარდ რაოდენობას მრეწველობის, ტრანსპორტისა და სოფლის მეურნეობის საჭიროებისთვის.

ბიოსფეროს ორგანიზება და სტაბილურობა

ბიოსფერო არის რთული ორგანიზებული სისტემა, რომელიც ფუნქციონირებს როგორც ერთიანი ერთეული, რომელსაც შეუძლია თვითრეგულირება. მისი სტრუქტურული ერთეულია ბიოგეოცენოზი - ერთ-ერთი ყველაზე რთული ბუნებრივი სისტემა, რომელიც წარმოადგენს ცოცხალ ორგანიზმთა კომპლექსს და ინერტულ გარემოს, რომლებიც ერთმანეთთან მუდმივ ურთიერთქმედებაში არიან და ურთიერთკავშირში არიან მეტაბოლიზმითა და ენერგიით. ბიოსფეროს სტაბილურობას განსაზღვრავს ბიოგეოცენოზის სტაბილურობა - ორგანული სამყაროს ხანგრძლივი ბუნებრივ-ისტორიული განვითარების პროდუქტები.

ბიოგეოცენოზის მნიშვნელოვანი თვისებაა მისი თვითრეგულირების უნარი, რაც გამოიხატება მის სტაბილურ დინამიურ წონასწორობაში. ეს უკანასკნელი მიიღწევა იმ ურთიერთქმედებების კოორდინირებითა და სირთულით, რომლებიც ვითარდება მის კომპონენტებს - ცოცხალ და არაცოცხალ ნაწილებს შორის. შექმნილი ორგანული ნივთიერების მოხმარება ხდება მისი წარმოების პარალელურად და არ უნდა აღემატებოდეს ამ უკანასკნელს მასშტაბით. რაც უფრო მრავალფეროვანია გარემოს ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, ბიოტოპში არსებული საცხოვრებელი პირობები, რაც უფრო მრავალფეროვანია ცენოზის სახეობრივი შემადგენლობა, მით უფრო სტაბილურია იგი. არსებობის პირობების გადახრები ოპტიმალურიდან იწვევს მის სახეობათა გაღატაკებას. ცენოზის სტაბილურ მდგომარეობას ასევე განსაზღვრავს მთლიანი პროდუქცია, რომელიც უზრუნველყოფს ენერგიის დინებას ტროფიკულ დონეზე და ყველა ცოცხალი კომპონენტის შენარჩუნებას, რომლებიც დაკავშირებულია კვებით ჯაჭვში და მონაწილეობს ნივთიერებების ზოგად მიმოქცევაში. სხვადასხვა ტროფიკული დონის ორგანიზმებს შორის დაბალანსებული ურთიერთობა ბიოგეოცენოზის სტაბილურობის ერთ-ერთი პირობაა.

ფიზიკური და ქიმიური გარემოს არათანმიმდევრულობის პირობებში, ბიოგეოცენოზის საიმედოობა უზრუნველყოფილია ცოცხალი ნივთიერების მთლიანი გადანაწილებით მის შემადგენელ სახეობებს შორის, რომლებსაც შეუძლიათ ერთმანეთის შეცვლა (ან დუბლირება) ეკოლოგიური პირამიდის იმავე დონეზე. გარკვეულ პირობებში, ზოგიერთი სახეობა თავს უფრო კომფორტულად გრძნობს (რის შედეგადაც იზრდება მათი პოპულაციების რაოდენობა) და უარესად - სხვები, რომლებიც მათთან ახლოს არიან, მაგრამ ბიოგეოცენოზში დაქვემდებარებულ პოზიციას იკავებენ. პირობების ცვლილებამ შეიძლება უარყოფითად იმოქმედოს პირველზე და, პირიქით, ხელი შეუწყოს ამ უკანასკნელის კეთილდღეობას. ახალი ბუნებრივი ფაქტორის მოქმედების სიძლიერიდან და ხანგრძლივობიდან გამომდინარე, ბიოგეოცენოზის ფარგლებში ხდება მის ორგანიზაციაში მეტ-ნაკლებად მნიშვნელოვანი ცვლილებები. ერთ-ერთი მექანიზმი, რომელიც უზრუნველყოფს ბიოცენოზის უსაფრთხოებას, გამოიხატება გარე ფაქტორების ზეწოლის ქვეშ განსხვავებული სტრუქტურის ფორმირების უნარში „დუბლირების ელემენტების“ გაძლიერებით.

ცალკეული ბიოგეოცენოზი არ არის იზოლირებული ერთმანეთისგან; ისინი ურთიერთდამოკიდებულნი არიან და მუდმივ ურთიერთქმედებაში არიან. ამის ნათელი დადასტურება შეიძლება იყოს ბიოგენური ელემენტების გლობალური მიმოქცევის მაგალითები, რომელშიც მონაწილეობენ არა მხოლოდ ცალკეული ქვესისტემები, არამედ მთელი ბიოსფერო და დედამიწის სხვა გეოსფეროები. პლანეტაზე ელემენტებისა და ნივთიერებების ციკლების ბალანსი, განსაკუთრებით ბიოგენური ელემენტების ციკლები, რომელთა გარეშე სიცოცხლე შეუძლებელია, უზრუნველყოფილია ცოცხალი მატერიის მთელი მასის მუდმივობით. ელემენტების დიდი რაოდენობა გადის ცოცხალ ორგანიზმებში. ფოტოავტოტროფები განსაზღვრავენ მზის ენერგიის დაფიქსირების და პლანეტის სხვა მაცხოვრებლებისთვის მიწოდების სიჩქარეს. მწვანე მცენარეები ამარაგებენ დედამიწაზე თითქმის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის არსებობისთვის საჭირო მოლეკულურ ჟანგბადს; ერთადერთი გამონაკლისი არის ანაერობული ფორმები. მიმოქცევის მდგრადობის უზრუნველსაყოფად, გარდა ცოცხალი ნივთიერების მასის მუდმივობისა, აუცილებელია მუდმივობა მწარმოებლებს, მომხმარებლებსა და დამშლელებს შორის. ყველა ერთად ისინი ქმნიან და სტაბილიზებენ პირობებს ბიოსფეროს, როგორც განუყოფელ და ჰარმონიულ ერთეულზე არსებობისთვის.

ბიოგეოცენოზის სახეობების დონეზე ეკოლოგიურ დუბლირებას ბუნებაში ემატება ეკოლოგიური გაორმაგება ცენოზის დონეზე, რაც გამოიხატება ერთი ბიოცენოზის მეორით ჩანაცვლებაში ინტეგრალურ ბიოსფეროში ცვალებად პირობებში.

ბიოსფეროში ცოცხალი მატერიის მთლიანი რაოდენობა შესამჩნევად იცვლება საკმარისად ხანგრძლივი გეოლოგიური დროის განმავლობაში (V.I. ვერნადსკის კანონი ცოცხალი მატერიის რაოდენობის მუდმივობის შესახებ). მისი რაოდენობრივი სტაბილურობა შენარჩუნებულია სახეობების რაოდენობის მუდმივობით, რაც განსაზღვრავს ბიოსფეროში სახეობების მთლიან მრავალფეროვნებას.

ამრიგად, ბიოგეოცენოზი არის გარემო, რომელშიც ხდება სხვადასხვა სასიცოცხლო პროცესები ჩვენს პლანეტაზე, მატერიისა და ენერგიის ციკლები, რომლებიც გამოწვეულია ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობით და, მთლიანობაში, ქმნის დიდ ბიოსფერულ ციკლს.

ბიოგეოცენოზი არის შედარებით სტაბილური და ღია სისტემა, რომელსაც აქვს მატერიალურ-ენერგეტიკული „შესვლები“ ​​და „გამომავალი“, რომლებიც აკავშირებენ მიმდებარე ბიოცენოზებს.

ნოოსფერო

ნოოსფერო (ბერძნ. noos - გონება + სფერო) არის ბიოსფეროს განვითარების უმაღლესი საფეხური, ადამიანის გონების გავლენის სფერო, ბუნებისა და საზოგადოების ურთიერთქმედების სფერო. დედამიწაზე გამოჩენის შემდეგ, ადამიანი თანდათანობით იქცა ძლიერ გეოლოგიურ ძალად, რომელიც გავლენას ახდენს მის გარშემო არსებულ სამყაროზე.

ნოოსფეროს კონცეფცია, როგორც დედამიწის იდეალურად მოაზროვნე გარსი, მეცნიერებაში შემოვიდა მე-20 საუკუნის დასაწყისში. ფრანგი მეცნიერები და ფილოსოფოსები P. Teilhard de Charden და E. Leroy. პ.ტეილჰარდ დე შარდენი ადამიანს ევოლუციის მწვერვალად და მატერიის ტრანსფორმატორად მიიჩნევდა ევოლუციის შემოქმედებაში ჩართვით. ევოლუციურ კონსტრუქციებში მეცნიერი უმთავრეს მნიშვნელობას ანიჭებდა გუნდს და სულიერ ფაქტორს ტექნიკური პროგრესისა და ეკონომიკური განვითარების როლის შემცირების გარეშე.

და. ვერნადსკიმ, საუბრისას ნოოსფეროზე (1944), ხაზი გაუსვა საზოგადოებასა და ბუნებას შორის ურთიერთქმედების გონივრული ორგანიზაციის აუცილებლობას, რომელიც აკმაყოფილებს თითოეული ადამიანის, მთელი კაცობრიობის და მის გარშემო არსებული სამყაროს ინტერესებს. მეცნიერი წერდა: ”კაცობრიობა, მთლიანობაში, ხდება ძლიერი გეოლოგიური ძალა. და მის წინაშე, მის ფიქრსა და მოღვაწეობამდე, დაისვა საკითხი ბიოსფეროს რესტრუქტურიზაციის შესახებ, მთლიანად თავისუფლად მოაზროვნე კაცობრიობის ინტერესებიდან გამომდინარე. ბიოსფეროს ეს ახალი მდგომარეობა, რომელსაც ჩვენ შეუმჩნევლად ვუახლოვდებით, არის ნოოსფერო“.

ბუნება ატარებს ადამიანის საქმიანობის კვალს ერთმანეთის მიმდევარი სხვადასხვა სოციალურ-ეკონომიკური წარმონაქმნების პირობებში. გავლენის ფორმები მრავალფეროვანია. მისი შედეგები ბოლო 100-150 (200) წლის განმავლობაში, განსაკუთრებით ევროპისა და ჩრდილოეთ ამერიკის ტერიტორიებზე, აღემატება კაცობრიობის მთელი წინა ისტორიის შედეგებს. მოსახლეობის ზრდასთან და მისი კეთილდღეობის მატებასთან ერთად ბუნებაზე ზეწოლა სულ უფრო და უფრო ხდებოდა. ითვლება, რომ ჩვენი ეპოქის დასაწყისში დედამიწაზე დაახლოებით 200 მილიონი ადამიანი იყო. ათასწლეულისთვის ეს მაჩვენებელი 275 მილიონამდე გაიზარდა; მეოცე საუკუნის შუა ხანებისთვის. მსოფლიოს მოსახლეობა თითქმის გაორმაგდა (500 მილიონი). 200 წლის განმავლობაში ეს მაჩვენებელი გაიზარდა 1,3 მილიარდამდე, ნახევარი საუკუნის განმავლობაში დაემატა კიდევ 300 მილიონი (1,6 მილიარდი 1900 წელს). 1950 წელს დედამიწაზე უკვე 2,5 მილიარდი ადამიანი იყო, 1970 წელს - 3,6 მილიარდი, 2025 წლისთვის ეს მაჩვენებელი იქნება 8,5 მილიარდი. ამ რიცხვიდან, მსოფლიოს მოსახლეობის 83% იცხოვრებს განვითარებად ქვეყნებში - აზიაში, აფრიკაში, სამხრეთ ამერიკა, სადაც ახლაც შესამჩნევია მოსახლეობის ზრდა. მოსახლეობის აფეთქების კატასტროფული შედეგების თავიდან აცილების მიზნით აუცილებელია წარმოდგენა გქონდეს მოსახლეობის საარსებო შესაძლებლობებზე.

პლანეტის მოსახლეობის სწრაფი ზრდა მწვავედ აყენებს საკითხს დედამიწის ბიოსფეროს ბიოლოგიური პროდუქტიულობის საზღვრების შესახებ. მეცნიერული და ტექნოლოგიური პროგრესის პერიოდში ადამიანის აქტიური საქმიანობის შედეგად, რომელიც მიზნად ისახავს მთელი კაცობრიობის მატერიალური და სულიერი დონის ამაღლებას, არაგანახლებადი ბუნებრივი რესურსების რეზერვები დიდწილად ამოიწურა. თვითგანახლებადი რესურსები განიცადა გლობალური არეულობა უზარმაზარ ტერიტორიებზე, ზოგიერთმა მათგანმა დაკარგა თვითგანახლების უნარი. ბევრი შიდა წყალსაცავი მკვდარია ან სიცოცხლისა და სიკვდილის ზღვარზეა. მსოფლიო ოკეანეები დაბინძურებულია წარმოების ნარჩენებით, ნავთობის დაღვრაზე, რადიოაქტიური ნივთიერებებით და შეფერხებულია მთელი რიგი სასიცოცხლო ბიოგენური ელემენტების ბუნებრივი მიმოქცევა - გლობალური და განსაკუთრებით ადგილობრივი. ხშირად სუფრაზე მომხმარებელი იღებს ეკოლოგიურად „ბინძურ“ საკვებს და უხარისხო სასმელ წყალს.

გარემოს დაბინძურებამ და მრავალი მცენარისა და ცხოველის სახეობის ბუნებრივი ჰაბიტატების დარღვევამ გამოიწვია პოპულაციების რაოდენობის შემცირება ან მათი გადაშენება და, შესაბამისად, მილიონობით წლის განმავლობაში შექმნილი გენოფონდის დაკარგვა. მუტაგენების გავლენის ქვეშ, რომლებიც აბინძურებენ გარემოს, გაჩნდა არა მხოლოდ აგროცენოზებისა და ბუნებრივი ბიოცენოზის მავნებლების ახალი ფორმები, არამედ პათოგენური ორგანიზმები, რომელთა წინააღმდეგ დამცავი თვისებები არ არის განვითარებული არც ადამიანებში და არც პლანეტის სხვა ბინადრებში.

ბუნების დაუნდობელი ექსპლუატაცია, რომელიც ექვემდებარება წამიერი მოთხოვნილებების დაკმაყოფილებას, არ წყვეტს დღევანდელ აქტუალურ პრობლემებს და ქმნის არახელსაყრელ პერსპექტივებს მომავლისთვის. მსოფლიოს მოსახლეობის ნაწილი ცუდად იკვებება და შიმშილობს (მთლიანი მოსავლის 25% ყოველწლიურად იკარგება სოფლის მეურნეობის მავნებლების გამო). ბევრი ადამიანი, რომელთა შორის ჭარბობენ ბავშვები, ყოველწლიურად იღუპება უხარისხო წყლის მოხმარებით გამოწვეული დაავადებებით. ადამიანის ჯანმრთელობა განიცდის გაზრდილი გარემოს დაბინძურებას, განსაკუთრებით დიდ ინდუსტრიულ ქალაქებში. ბევრ ადამიანზე უარყოფითად მოქმედებს არა მხოლოდ ეკოლოგიური სისტემების დეგრადაცია, არამედ სიღარიბე, მდიდრებსა და ღარიბებს შორის მზარდი უთანასწორობა.

ადამიანის ეკონომიკური აქტივობითა და სტიქიური უბედურებებით გამოწვეული ნეგატიური შედეგების თავიდან აცილების მიზნით, აუცილებელია გავითვალისწინოთ ის კანონები, რომლებიც მოქმედებს ჩვენს ირგვლივ ბუნებაში და ხელს უწყობს მის თვითგანახლებას. ბუნების დაცვისა და მისი რაციონალური გამოყენების ამოცანა გახდა არა მხოლოდ სახელმწიფო, არამედ საერთაშორისო და მისი გადაწყვეტა უნდა ეფუძნებოდეს ჩვენს ირგვლივ არსებული სამყაროს ცხოვრებისა და განვითარების კანონების ცოდნას.

არა მხოლოდ ადამიანების კეთილდღეობა, არამედ მათი ცხოვრებაც დამოკიდებულია ბიოსფეროში არსებული კრიზისული სიტუაციის შესახებ საზოგადოების ინფორმირებულობის ხარისხზე და მისი რეაქციის სიჩქარეზე.

ბიოსფერო არის რთული თერმოდინამიკურად ღია სისტემა დედამიწის ზედაპირზე, რომელიც მოქმედებს მზის ენერგიისა და ცოცხალი ორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობის წყალობით, აგროვებს და გადაანაწილებს მატერიისა და ენერგიის უზარმაზარ ნაკადებს. ეს პროცესი შესაძლებელია მხოლოდ ციკლური ან ორგანული ელემენტების ქიმიური თვისებების გამო, ასე დაასახელა V.I. ვერნადსკიმ ელემენტების გეოქიმიურ კლასიფიკაციაში მრავალი ქიმიური შექცევადი პროცესის უნარის გამო და ყველა ამ ელემენტის ისტორია შეიძლება გამოიხატოს ციკლებში.

"ცოცხალი მატერიის" კონცეფცია და მისი გეოქიმიური აქტივობის შესახებ იდეების მთელი კომპლექსი მეცნიერებაში შემოიტანეს ვ.ი. ვერნადსკიმ. 1919 წელს მან დაწერა: „ცოცხალი მატერიის სახელით ვიგულისხმებ ყველა ორგანიზმისა და ცხოველის მთლიანობას, მათ შორის ადამიანს. გეოქიმიური თვალსაზრისით, ორგანიზმების ეს ნაკრები მნიშვნელოვანია მხოლოდ მასის შემადგენელი მატერიის მასით, მისი ქიმიური შემადგენლობით და მასთან დაკავშირებული ენერგიით. ცხადია, მხოლოდ ამ თვალსაზრისით არის ნიადაგისთვის მნიშვნელოვანი ცოცხალი მატერია, ვინაიდან, ვინაიდან საქმე გვაქვს ნიადაგის ქიმიასთან, საქმე გვაქვს ზოგადი გეოქიმიური პროცესების კონკრეტულ გამოვლინებასთან. ცოცხალი მატერია, რომელიც გახდა ნიადაგის ნაწილი, იწვევს მის თვისებებში ყველაზე მრავალფეროვან ცვლილებებს, რაც, როგორც წესი, არ არის გათვალისწინებული ნიადაგმცოდნეობაში. პირველ რიგში, აქ შევჩერდები მის გავლენას ნიადაგის წვრილმარცვლიანობაზე, რადგან ნიადაგის ეს თვისება არის მისი ყველაზე ძირითადი და მკვეთრი განსხვავება დედამიწის ზედაპირის ყველა სხვა პროდუქტისგან. ის ასევე განსაზღვრავს ნიადაგში ყველა ქიმიური რეაქციის მიმდინარეობას და ნიადაგს აქცევს ბიოსფეროში ქიმიური თვალსაზრისით ყველაზე აქტიურ ზონად.

ამავდროულად, მეცნიერმა პირველად გამოთქვა იდეა ცოცხალ მატერიაში ქიმიური ელემენტების ერთობლივი არსებობის შესახებ, რაც განისაზღვრება ორგანიზმების ბიოლოგიური თვისებებით და არა ელემენტების ქიმიური თვისებებით.

105 ქიმიური ელემენტისგან ცოცხალი ორგანიზმების შესაქმნელად საჭიროა ექვსი - ნახშირბადი, აზოტი, წყალბადი, ჟანგბადი, ფოსფორი, გოგირდი. მათ ახასიათებთ დაბალი ატომური წონა, დაბრუნების სიმარტივე და ელექტრონების მიმაგრება. მათ შორის მთავარი ელემენტია ნახშირბადი. ატომების ჯაჭვში გაერთიანების უნარის გამო, ნახშირბადს შეუძლია შექმნას ნაერთების უსასრულო რაოდენობა. დანარჩენი ხუთი ელემენტი ასევე ძალიან ადვილად ქმნის საერთო ელექტრონულ წყვილებს სხვა ელემენტების ატომებთან, მათ შორის ერთმანეთთან.

რაც შეეხება დაგროვილი ელემენტების რაოდენობას, ორგანიზმების ცოცხალი მასის 99,9% „საწყისი ათეულის“ ელემენტებია: H, C, N, O, Na, Mg, P, S, C1, K, Ca, Fe. ყველა მათგანი მიეკუთვნება პერიოდული სისტემის პირველ 26 ელემენტს, რაზეც ყურადღება გაამახვილა დ.ი. მენდელეევმა. ცოცხალ წონას 99% ქმნის მხოლოდ ოთხი ელემენტი - H, C, N, O, რომლებიც ძალიან რეაქტიულები არიან, აქვთ ძალიან ხსნადი ნაერთები და აქტიურად ურთიერთქმედებენ ნახშირბადთან.

ბიოსფეროში ელემენტის ციკლი იქნება სწრაფი და სტაბილური მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ეს ელემენტი არა მხოლოდ ხსნადი, არამედ აქროლადია, ე.ი. თუ მის ერთ-ერთ ნაერთს შეუძლია, წყლის მსგავსად, მიწაში დაბრუნდეს.

ბიოსფეროში სულ მცირე სამი ასეთი ელემენტია: ნახშირბადი, აზოტი და გოგირდი. მათ "ჰაერის" ნაერთებს შორისაა ნახშირორჟანგი (CO2), მეთანი (CH4), თავისუფალი აზოტი (N2), ამიაკი (NH3), წყალბადის სულფიდი (H2OS) და გოგირდის დიოქსიდი (SO2). საინტერესოა, რომ ველოსიპედის პროცესში ნახშირბადი, აზოტი და გოგირდი იცვლის ვალენტობას. ყველა მათგანი ბიოსფეროშია უფრო შემცირებული სახით, ვიდრე გარემომცველ სამყაროში.
ცოცხალ და უსულო ბუნებას შორის ნივთიერებების გაცვლისას ყველაზე მნიშვნელოვანია გაზების გადანაწილება. მცენარეები, რომლებიც ასინთეზირებენ ორგანულ ნივთიერებებს, შთანთქავენ ნახშირორჟანგს ატმოსფეროდან და გამოყოფენ ჟანგბადს. ორგანულ ნივთიერებებში 1 გ ნახშირბადის შეერთებას თან ახლავს 2,7 გ ჟანგბადის გამოყოფა. 1 ჰა მინდვრიდან წელიწადში 10-12 ათასი მ3 ჟანგბადი გამოიყოფა ატმოსფეროში.

ციკლის ყველაზე მნიშვნელოვანი ეტაპია ნახშირორჟანგის შემცირება. არსებითად, ეს არის წყალბადის დამატების რეაქცია, რომელიც იწვევს ფორმალდეჰიდს. წყალბადის წყაროა წყლის დეჰიდროგენაცია (მისგან წყალბადის მოცილება), ხოლო ჟანგბადი გამოიყოფა გზაზე. ქიმიური ობლიგაციების ენერგიის დაგროვების ეს მეთოდი დამახასიათებელია მხოლოდ მწვანე მცენარეებისთვის, მაგრამ დაგროვილი ენერგია შესაფერისი ხდება სხვა სასიცოცხლო რეაქციებისთვის და ტროფიკული () ჯაჭვების ფუნქციონირებისთვის. ნახშირბადი, რომელიც ფიქსირდება მცენარეების მიერ და შემდეგ გამოიყენება არა მხოლოდ მათ მიერ, არამედ ცხოველების მიერ, ბრუნდება გარე გარემოში, სადაც ის შეიძლება ჩაერთოს ნებისმიერ გეოქიმიურ ციკლში. შეგახსენებთ, რომ ბიოსფერო ხასიათდება არა მხოლოდ ცოცხალი მატერიის არსებობით. ის შეიცავს მნიშვნელოვან რაოდენობას თხევად წყალს, იღებს ენერგიის მძლავრ ნაკადს მზისგან, ბიოსფეროში არის ნივთიერებები შორის ინტერფეისები, რომლებიც ერთ-ერთ სამ ფაზაშია - მყარი, თხევადი და აირისებრი. ამის გამო ბიოსფეროსთვის დამახასიათებელია მატერიისა და ენერგიის უწყვეტი მიმოქცევა, რომელშიც ყველაზე აქტიურ როლს ასრულებენ ცოცხალი ორგანიზმები.

რუსეთის ფედერაციის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო

ვლადივოსტოკის სახელმწიფო ეკონომიკის უნივერსიტეტი და

სერვისი

ინოვაციების და ბიზნეს სისტემების ინფორმატიკის ინსტიტუტი

ეკოლოგიისა და ბუნების მენეჯმენტის დეპარტამენტი

020801.65 "ეკოლოგია"

ვლადივოსტოკი

გამომცემლობა VSUES

აკადემიური დისციპლინის „სწავლება ბიოსფეროს შესახებ“ სამუშაო პროგრამა შედგენილია უმაღლესი პროფესიული განათლების სახელმწიფო საგანმანათლებლო სტანდარტის მოთხოვნების შესაბამისად.

შემდგენელი: ეკოლოგიის კათედრის ასოცირებული პროფესორი

დამტკიცებულია EPP დეპარტამენტის სხდომაზე 01/01/2001, ოქმი No6, გამოცემა 2014 წ.

© ვლადივოსტოკის გამომცემლობა

Სახელმწიფო უნივერსიტეტი

ეკონომიკა და მომსახურება, 2014 წ

შესავალი

ბიოსფეროს დოქტრინა არის საბუნებისმეტყველო დისციპლინა, რომელიც მიზნად ისახავს ბიოცენტრული მსოფლმხედველობის განვითარებას და ეკოლოგების სტუდენტებში პროფესიული საქმიანობის შეფასების უნარს ბუნებრივი რესურსების რაციონალური გამოყენების და გარემოს დაცვის თვალსაზრისით. ბიოსფეროს ბუნებრივი გარემო უზრუნველყოფს ადამიანს ნედლეულით, ენერგიით, სხვადასხვა მასალებით. ბიოსფეროს დოქტრინა გვეხმარება გააცნობიეროს ორგანიზმების, პოპულაციების ურთიერთობა ჰაბიტატებთან, ბუნებრივი და ანთროპოგენური ეკოსისტემების ურთიერთობა, ეკოსისტემების მდგრადი მდგომარეობის პირობები, ეკოლოგიური კრიზისის მიზეზები, გარემოს მენეჯმენტის ეკოლოგიური პრინციპები, რომლებიც უზრუნველყოფენ კაცობრიობის მდგრადი განვითარება. დისციპლინის „ბიოსფეროს დოქტრინის“ შესწავლისას, ეკოლოგების სტუდენტები განიხილავენ ბიოსფეროს, როგორც გლობალურ ეკოსისტემას, მის შემადგენლობას, სტრუქტურას, შინაგან კავშირებს, რომლებიც უზრუნველყოფენ მის ფუნქციონირებას და მდგრადობას. ისინი აფასებენ დაბინძურების ძირითად წყაროებს, აანალიზებენ ურბანული ტერიტორიების ეკოლოგიურ პრობლემებს. ისინი სწავლობენ ბიოსფეროს ტექნოგენური ზემოქმედებისგან დაცვის გზებს, განიხილავენ პრობლემებსა და ბიომრავალფეროვნების შენარჩუნების გზებს. განსაკუთრებული ყურადღება ეთმობა ადამიანის გავლენის პრობლემებს გლობალურ პროცესებზე და ბიოსფეროს კლიმატზე. ბიოსფეროს სხვადასხვა პროცესების შესწავლა საშუალებას აძლევს მოსწავლეებს აღზარდოს გარემოზე ორიენტირებული ცნობიერება და ჩამოაყალიბოს მათში ქცევის „ეკოლოგიური“ სტერეოტიპი. დისციპლინა „სწავლება ბიოსფეროს შესახებ“ მიზნად ისახავს ბიოსფეროს სხვადასხვა დონეზე ბუნებრივი სისტემების ფუნქციონირების ძირითადი შაბლონების შესწავლას, მის სტაბილურობას, პროდუქტიულობას და ენერგიას. ვლინდება ცოცხალი მატერიის როლი ბიოგეოქიმიურ ციკლებში, ნაჩვენებია ლოგიკური კავშირი ბუნება-საზოგადოება-ეკონომიკის ურთიერთქმედების პრობლემების ტრადიციულ კვლევებსა და კაცობრიობის მდგრადი განვითარების კონცეფციას შორის, რომელიც ცდილობს გარემოსდაცვითი პრობლემების კონსტრუქციული გადაწყვეტას. შეფასებულია გლობალური ეკოსისტემის მდგომარეობა და თანამედროვე ბიოსფეროს სტაბილიზაციისა და გაუმჯობესების გზები. ამ კურსის შესწავლა მჭიდრო კავშირშია ისეთ დისციპლინებთან, როგორიცაა „ბიოლოგია“, „ქიმია“, „გეოგრაფია“, „გეოლოგია“, „ნიადაგმეცნიერება“.

დისციპლინის "მოძღვრება ბიოსფეროს" შესწავლის თავისებურებაა ინტეგრირებული მიდგომა გარემოსდაცვითი პრობლემებისადმი, რაც საშუალებას აძლევს გარემოსდაცვით სტუდენტებს შეიძინონ საჭირო ერუდიცია, გააცნობიერონ ბიოსფეროში ბიოგეოქიმიური პროცესების ურთიერთობა. დისციპლინის დასაუფლებლად აუცილებელია გეოგრაფიის, ბიოლოგიის, ქიმიის, გეოლოგიის, ეკოლოგიისა და ნიადაგმცოდნეობის საბაზისო ცოდნა.

1. ორგანიზაციული და მეთოდოლოგიური ინსტრუქციები

1.1. დისციპლინის მიზნები და ამოცანები

დისციპლინის მიზანიარის მეცნიერების „სწავლება ბიოსფეროს შესახებ“ ძირითადი ცნებების, პრობლემებისა და მეთოდების გაცნობა. დისციპლინა განკუთვნილია 020801.65 სპეციალობის სტუდენტებისთვის - ეკოლოგია. დისციპლინის ძირითადი ამოცანები- უნარებისა და შესაძლებლობების ჩამოყალიბება საქმიანობის შემდეგ სფეროებში:

· „ბიოსფეროს სწავლების“ საფუძვლების შესწავლა, მისი საზღვრები და ევოლუცია;

· ბიოგენური მიგრაციის მახასიათებლები, ნივთიერებების ბიოგეოქიმიური ციკლები, ქიმიური ელემენტების სივრცითი და დროითი ციკლურობა;

· ბიოსფეროს პლანეტა-კოსმოსური ორგანიზაციის გაცნობა;

· ბიოსფეროს განვითარების თერმოდინამიკური ორიენტაციის, ცოცხალი მატერიით ენერგიის გარდაქმნის გათვალისწინება;

· ნოოსფერული კონცეფციის, როგორც მეცნიერული მენეჯმენტის საფუძვლის შესწავლა;

პროფესიონალის ჩამოყალიბება კომპეტენციები.

1.2. დისციპლინის შესწავლისას შეძენილი კომპეტენციების ჩამონათვალი

დისციპლინა აყალიბებს პროფესიულ შეხედულებას ბიოსფეროს გეოქიმიურ, ბიოგეოქიმიურ და ბიოლოგიურ ასპექტებზე. ბიოსფეროს კონცეფცია მიზნად ისახავს გლობალურ ეკოსისტემაში მიმდინარე პროცესებსა და ფენომენებს, რთულ და დინამიურ გარემოში სხვადასხვა დონის ბიოლოგიური სისტემების მდგრადი არსებობის მექანიზმებსა და შაბლონებს ჰოლისტიკური ხედვის ჩამოყალიბებას. დისციპლინის შესწავლის პროცესში მიღებული ცოდნა აყალიბებს მოსწავლის ეკოლოგიურ, ნოოსფერულ მსოფლმხედველობას და ავითარებს ლოგიკურ აზროვნებას ცოცხალი ნივთიერების ორგანიზების ყველა დონეზე (ორგანიზმი, პოპულაცია, ეკოსისტემა, ბიოსფერო).

1.3. კლასების ძირითადი ტიპები და მათი ქცევის თავისებურებები

020801.65 ეკოლოგია სპეციალობის დისციპლინის ჯამური მოცულობა შეადგენს 200 საათს, საიდანაც 68 საათი საკლასო სამუშაო (34 საათი ლექცია, 34 საათი პრაქტიკული მეცადინეობა) და 132 საათი დამოუკიდებელი მუშაობა. დისციპლინა „ბიოსფეროს დოქტრინა“ მე-5 სემესტრში ისწავლება კვირაში 4 საათი, საიდანაც 2 საათი ლექციაა, 2 საათი პრაქტიკული გაკვეთილები. კურსი მთავრდება გამოცდით. პროფესიის ძირითადი ტიპები: - ლექციები, სადაც მოცემულია ძირითადი სისტემატიზებული მასალა ბიოსფეროს სტრუქტურის, ორგანიზაციის, თვისებებისა და ფუნქციების შესახებ; - პრაქტიკული გაკვეთილები ხელს უწყობს გარემოსდაცვითი სტუდენტების გაგებას ორგანიზმების გარემოსთან ურთიერთობის, ბიოსფეროს სტრუქტურის, მისი ევოლუციის, გლობალური ეკოლოგიური პრობლემების შესახებ. სემინარები და პრაქტიკული გაკვეთილები ავითარებს პროფესიული საქმიანობის შედეგების წინასწარმეტყველების უნარს ბიოსფეროზე პირდაპირი და ირიბი შედეგების გათვალისწინებით; - კონსულტაციები მოიცავს დახმარებას მასალის თვითშესწავლაში; - დამოუკიდებელი მუშაობა მოიცავს: საგანმანათლებლო და სამეცნიერო ლიტერატურასთან მუშაობას პრაქტიკული სემინარების, ტესტებისა და ტერმინების წერისთვის მომზადებაში. ამ დისციპლინის შესწავლისას გარემოსდამცველების სტუდენტები უსმენენ ლექციებს, იძენენ პრაქტიკულ უნარებს პრაქტიკულ მეცადინეობებში, სწავლობენ დამოუკიდებლად სამეცნიერო ლიტერატურის, ბიბლიოთეკის ელექტრონული ბაზებისა და ინტერნეტის გამოყენებით გამოცდისთვის მომზადებისა და საკურსო ნაშრომების დასაცავად.

1.4. კონტროლისა და ანგარიშგების სახეები დისციპლინის მიხედვით

დისციპლინის სწავლა მთავრდება მე-5 სემესტრში გამოცდით. სტუდენტმა გამოცდაზე უნდა აჩვენოს ბიოსფეროს პლანეტა-კოსმოსური ორგანიზაციის ფაქტობრივი ცოდნის ბაზა, მიზეზ-შედეგობრივი კავშირის დამყარების და დასკვნების ჩამოყალიბების უნარი. გამოიყენება კონტროლის შემდეგი სახეები: - მიმდინარე სერტიფიცირება, მათ შორის სტუდენტის მიერ წერილობითი საკონტროლო ამოცანების შესრულება, ზეპირი დაკითხვა, მოხსენებები სემინარებზე, ლექციებზე დასწრება, ტესტირება.

1.5 კონტროლისა და ანგარიშგების სახეები დისციპლინის მიხედვით

მოსწავლეთა პროგრესის კონტროლი ხორციელდება ცოდნის შეფასების რეიტინგული სისტემის შესაბამისად.

მიმდინარე პროგრესის კონტროლი შეიცავს ამოცანებს, რომლებიც ხელს უწყობს პროფესიული საქმიანობის კომპეტენციების განვითარებას, რომლისთვისაც ემზადება სტუდენტი და მოიცავს:

ბაკალავრის დამოუკიდებელი მომზადების დონის შემოწმება ინდივიდუალური დავალების შესრულებისას, ლექციებისა და პრაქტიკული სამუშაოებისთვის მომზადებისას;

ბაკალავრის მონაწილეობა შესწავლილი თემის ძირითად საკითხებზე დისკუსიებში;

Microsoft Office (Excel, Word, Power Point, Acrobat Reader), Internet Explorer ან მსგავსი.

ბ) ტექნიკური და ლაბორატორიული უზრუნველყოფა

ლექციები და პრაქტიკული მეცადინეობები ტარდება საკლასო ოთახებში მულტიმედიური აღჭურვილობის გამოყენებით

7. ძირითადი ტერმინების ლექსიკონი

ანთროპოგენეზი არის პიროვნების ფიზიკური ტიპის ისტორიული და ევოლუციური ფორმირების პროცესი, მისი შრომითი საქმიანობის, მეტყველებისა და საზოგადოების საწყისი განვითარება.

ბიოსფერო- დედამიწის ერთგვარი გარსი, რომელიც შეიცავს ცოცხალი ორგანიზმების მთლიანობას და პლანეტის ნივთიერების იმ ნაწილს, რომელიც უწყვეტ გაცვლაშია ამ ორგანიზმებთან.

ბიოცენტრიზმი- მეცნიერული მიდგომა გარემოს დაცვის მიმართ, რომელიც ყველაფერზე მაღლა აყენებს ველური ბუნების ინტერესებს (როგორც ისინი ეჩვენებათ ადამიანს).

Მდგრადი განვითარების- ჰარმონიული (სწორი, თანაბარი, დაბალანსებული) განვითარება არის ცვლილების პროცესი, რომელშიც ერთმანეთთან კოორდინირებულია ბუნებრივი რესურსების ექსპლუატაცია, ინვესტიციების მიმართულება, სამეცნიერო და ტექნოლოგიური განვითარების ორიენტაცია, ინდივიდუალური და ინსტიტუციური ცვლილებების განვითარება და. გააძლიეროს არსებული და მომავალი პოტენციალი ადამიანის საჭიროებებისა და მისწრაფებების დასაკმაყოფილებლად.

ეკოლოგიური კატასტროფა -ეს არის უეცარი მოვლენა, სწრაფი პროცესი, რომელიც იწვევს სერიოზულ შედეგებს ეკოსისტემებზე, მათ განადგურებაზე, მსხვერპლზე. ასეთი ცვლილებების მიზეზი შეიძლება იყოს როგორც გარე ზემოქმედება სისტემაზე, ასევე მისი შიდა სტრესების გამონადენი, რომლებმაც გადააჭარბეს სტრუქტურის სიძლიერეს.

ეკოლოგიური კრიზისი- გარემო პირობების მნიშვნელოვანი რეგიონალური ან ლოკალური დარღვევა, რაც იწვევს ადგილობრივი ეკოლოგიური სისტემების სრულ ან ნაწილობრივ დარღვევას.

სამეცნიერო საფუძველი პლანეტის სფერული ფორმა (XYI-XYII, ლეონარდო და ვინჩი, ჯ. ბრუნო, გალილეო გალილეი) ცოცხალი ორგანიზმების გეოლოგიური მნიშვნელობა დედამიწის ზედაპირზე (XYII-XYIII, დ. ვუდვორდი, ჯ. ბუფონი, ჟან ბაპტისტ ლამარკი ) 1803 ლამარკი: გამოიყენა ტერმინი ბიოსფერო ცოცხალი ორგანიზმების მთლიანობის აღსანიშნავად (ცოცხალი ორგანიზმების ჰაბიტატი).

სამეცნიერო საფუძველი XIX საუკუნე: ჰუმბოლდტი - ბუნებრივი მოვლენების ურთიერთქმედების შესახებ დოკუჩაევი (ვერნადსკის მასწავლებელი) "ბუნებრივი ზონების დოქტრინაში" შესახებ "... ბუნებრივი კავშირი მკვდარ და ცოცხალ ბუნებას შორის, მცენარეთა, ცხოველთა და მინერალურ სამეფოებს შორის. ერთის მხრივ, ადამიანი, მისი ცხოვრების წესი და მეორე მხრივ სულიერი სამყაროც კი. ე. სუესი - 1875 ბიოსფეროს ქვეშ ესმის არა მხოლოდ ორგანული სამყარო, არამედ მისი გარემოც.

ვერნადსკის ბიოსფეროს დოქტრინის 1926 წლის „ბიოსფეროს“ ძირითადი დებულებები (ემპირიული განზოგადება): „ცოცხალი მატერია ასევე კონცენტრულად არის განაწილებული დედამიწის ქერქში. მის მიერ დაკავებული ტერიტორია ქმნის გარსს, რომელსაც ჩვენ ვუწოდებთ ბიოსფეროს. ეს ბიოსფერო მოიცავს ლითოსფეროს და ატმოსფეროს ნაწილს და მთელ ჰიდროსფეროს.

ემპირიული განზოგადებები ცოცხალი მატერიის ცენტრალური როლის აღსანიშნავად, ვერნადსკი აღნიშნავს: 1. არსებობს გენეტიკური კავშირი თანამედროვე ცოცხალ მატერიასა და წარსულის ცოცხალ მატერიას შორის, ამ ნივთიერების გავლენის უწყვეტობა გარემოზე, ბიოგეოქიმიური ამინდის უწყვეტობა. პროცესები. აქტუალიზმის პრინციპი არის ბიოსფეროს არსებობის უწყვეტობა „სიცოცხლის გავრცელება არის მოძრაობა, რომელიც გამოხატულია სიცოცხლის ყოვლისმომცველში, ეს არის მისი შინაგანი ენერგიის გამოვლინება, ქიმიური შრომა, რომელსაც იგი აწარმოებს. მე მას სიცოცხლის გეოქიმიურ ენერგიას დავარქმევ“.

ემპირიული განზოგადებები 2. რედის პრინციპი (1712 წ.) - მთელი სიცოცხლე ცხოვრებიდან მოდის. გეოლოგიური დროის მასშტაბით არ არსებობს გეოქიმიური მონაცემები სიცოცხლის სპონტანური წარმოშობის შესახებ. აზოური (ე.ი. სიცოცხლის გარეშე) გეოლოგიური ეპოქები არასოდეს დაფიქსირებულა მთელი გეოლოგიური დროის განმავლობაში. 3. დანის პრინციპი (1863 წ.) - ევოლუციური პროცესის მიმართულება (ცეფალიზაცია). ადამიანის ბიოსფეროში გამოჩენა ბუნებრივია. ადამიანი გახდა გეოლოგიური ძალა პლანეტაზე. 4. მზის სხივური ენერგია ცოცხალი ორგანიზმების მეშვეობით არეგულირებს დედამიწის ქერქის ქიმიურ გამოვლინებას.

ემპირიული განზოგადება 6. ცოცხალი მატერია პლანეტარული ფენომენია და არ შეიძლება განცალკევდეს ბიოსფეროსგან, რომლის გეოლოგიური ფუნქციაა. 7. კოსმოსური გამოსხივება, რომელიც მოდის ყველა ციური სხეულიდან, ფარავს ბიოსფეროს, შეაღწევს მასში არსებულ ყველაფერს. ბიოსფერო არის კოსმოსური ენერგიის ტრანსფორმაციის არეალი. ამ ენერგიის წყალობით ბიოსფეროს ნივთიერება აქტიურდება. დედამიწის სახე იცვლება, ის არა მხოლოდ ჩვენი პლანეტის ანარეკლია, არამედ ამავდროულად არის კოსმოსის გარე ძალების შექმნა.

ბიოსფეროს ადგილი პლანეტურ სისტემაში „დედამიწა“ (ატმოსფერო) ბიოსფეროს ზედა საზღვარი – სიცოცხლის არსებობის ველის ზედა საზღვრები – ოზონის შრე ტროპოსფეროსა და სტრატოსფეროს საზღვარზე. ზედა ზღვარი განისაზღვრება რადიაციით (9000 მ სიმაღლეზე ათჯერ მეტია, ვიდრე ზღვის დონიდან, 15 კმ სიმაღლეზე 100-ჯერ მეტია). სიცოცხლის კონცენტრაცია მცირდება დედამიწის ზედაპირიდან დაშორებით. 1 კუბ. მ ჰაერი შეიცავს: ნიადაგის ზედაპირთან ახლოს - 10 -100 ათასი მიკროორგანიზმი 11 -21 კმ - 0, 14 ორგანიზმი (სოკოები, ბაქტერიები) 48 -85 კმ - გამოვლენილია მიკროორგანიზმები.

ბიოსფეროს საზღვრები სიცოცხლის სტაბილურობის ველის ზედა საზღვრები არის ოზონის ეკრანის ზემოთ (85 კმ და ზემოთ, სივრცე). ცოცხალი ორგანიზმები იმყოფებიან ან მიძინებულ მდგომარეობაში, არ აქვთ აქტიური მეტაბოლიზმი, ან დაცულია რაიმე ნივთიერებით (მაგალითად, რკინის მეტეორიტის 800 ანგსტრომ სისქის ნივთიერება უსაფრთხო თავშესაფარია მიკრობისთვის).

ბიოსფეროს ადგილი პლანეტურ სისტემაში "დედამიწა" (ჰიდროსფერო) მთელი ჰიდროსფერო დასახლებულია ცოცხალი ორგანიზმებით: ოკეანის ზედაპირული წყლებიდან ღრმა ზღვის აუზებამდე.

ბიოსფეროს ადგილი პლანეტურ სისტემაში "დედამიწა" (ლითოსფერო) ლითოსფერო არის დედამიწის ქერქის მყარი ფენა (ამინდივი ქერქი), რომელიც დაფარულია პლასტიკური და ნაკლებად ბლანტი ასთენოსფეროთი. ლითოსფერო შედგება ქანებისგან: დანალექი 12-15 კმ (20 კმ-მდე) მეტამორფული (გრანიტები) ცეცხლოვანი (ბაზალტები) ლითოსფერო შედგება ფირფიტებისაგან (ოკეანური და კონტინენტური). ფირფიტების ტექტონიკის (ჰორიზონტალური მოძრაობების) მიზეზი არის თერმული კონვექცია დედამიწის მანტიაში)

საზღვრები ლითოსფეროში კონტინენტურ ფირფიტებზე სიცოცხლის არსებობის ველის ქვედა საზღვრებია 2-3 კმ (6 კმ-მდე), მაგალითად, წყლებში მიკროორგანიზმები რეცხავენ ნავთობის ფენებს (10-40 ათასამდე 1-ზე). მლ). ოკეანის ფირფიტებში - 0,5 -1 კმ. ლითოსფეროში სიცოცხლის სტაბილურობის ველის ქვედა საზღვრები განისაზღვრება თხევადი წყლის არსებობით (აღმოაჩინეს 10,5 კმ), მაგრამ არაუმეტეს 25 კმ-ზე, სადაც სიცოცხლე ფუნდამენტურად შეუძლებელია, რადგან მიუხედავად მაღალი წნევისა 460 გრადუს ტემპერატურაზე. თხევადი წყალი ორთქლის მდგომარეობაში გადადის.

ბიოსფეროს საშუალო სისქე კმ (Shipunov, 1980) გრძივი სარტყლები პოლარული კონტინენტური ოკეანის რეგიონი 12 13 შუა განედ 14 15 ტროპიკული 22 21

ბიოსფეროს ორგანიზაცია "ბიოსფეროს სტრუქტურას მოხერხებულად უწოდებენ ორგანიზაციას მასში მიმდინარე გეოლოგიური პროცესების ბუნების მიხედვით" ხაზგასმულია ამ კონცეფციის ფუნქციონალური ბუნება. ბიოსფეროს, როგორც მთლიანი დინამიური წარმონაქმნის ორგანიზაცია არსებობს მხოლოდ ენერგიის ნაკადების და მატერიის მიმოქცევის ფარგლებში. ბიოსფეროს ორგანიზების დონეები გამოირჩევა: ფიზიკური, თერმოდინამიკური, ქიმიური, ბიოლოგიური, პარაგენეტიკური.

ბიოსფეროს ორგანიზების ფიზიკური დონე ბიოსფერო შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც ძალიან რთული დისპერსიული სისტემა, რომელიც შედგება მყარი, თხევადი და აირისებრი ფაზებისაგან. ბიოსფეროს ყველა ნაწილში (ტროპოსფერო, ჰიდროსფერული, ლითოსფერული) ყოველთვის არის ნივთიერებები სამ აგრეგატულ მდგომარეობაში (მყარი, თხევადი და აირისებრი). ბიოსფეროში ხდება გადასვლა, ცოცხალი ორგანიზმების აქტიური მონაწილეობით, აგრეგაციის ერთი მდგომარეობიდან მეორეზე.

ბიოსფეროს ორგანიზების თერმოდინამიკური დონე გაზის ფაზა აკავშირებს ბიოსფეროს თერმოდინამიკურ ნაწილებს მათი თერმოდინამიკური თვისებები ერთმანეთზეა დამოკიდებული (ვულკანური აირების ამოფრქვევა, წყლის აორთქლება და ა. ბიოსფერო (მაგალითად, ნახშირორჟანგის შეერთება ფოტოსინთეზის დროს)

ბიოსფეროს ორგანიზაციის ქიმიური დონე. , ლითოსფერული საკუთრივ) ცოცხალი ნივთიერებების ქიმიური აგებულება ბიოსფეროს ქიმიურ ორგანიზაციას სწავლობს ბიოგეოქიმია.

ბიოსფეროს ორგანიზების ბიოლოგიური დონე ფენა 1 - ფოტობიოსფეროს მიწისზედა ცოცხალი მატერია მწარმოებლები (ფოტოსინთეზური მიკროორგანიზმები) გარემო (ტროპოსფერო) მომხმარებლები რღვევები (სოკოები და ბაქტერიები)

ბიოსფეროს ორგანიზების ბიოლოგიური დონე ფენა 2 - ხმელეთის და წყლის ფოტობიოსფეროს ცოცხალი მატერია მწარმოებლები (ფოტოსინთეზური მცენარეები და ბაქტერიები) გარემო (ტროპოსფერო, ჰიდროსფერო, ლითოსფერო) მომხმარებლები რღვევები (სოკოები და ბაქტერიები)

ბიოსფეროს ორგანიზების ბიოლოგიური დონე ფენა 3 - მიწისქვეშა და წყლის აფოტობიოსფეროს ცოცხალი მატერია მწარმოებლები (ქიმიოსინთეზური მიკროორგანიზმები) გარემო (ჰიდროსფერო, ლითოსფერო) დამშლელები (სოკოები და ბაქტერიები) მომხმარებლები

ბიოსფეროს ორგანიზების პარაგენეტიკური დონე ”თერმოდინამიკურ, ფაზურ და ქიმიურ გარსებს უნდა დავუმატოთ ... პარაგენეტიკური გარსი, რომელიც განსაზღვრავს ელემენტების პარაგენეზს, ანუ მათი თანაარსებობის კანონებს. ბიოსფერო ერთ-ერთი ასეთი პარაგენეტიკური ჭურვია, ჩვენთვის ყველაზე ხელმისაწვდომი და ცნობილი.

ცოცხალი მატერია, როგორც პლანეტის თერმოდინამიკური, ფიზიკური და ქიმიური პირობების განსაკუთრებული გამოვლინება, მუდმივად ცდილობს მოაწყოს ისინი ისე, რომ ჰქონდეს მისი სტრუქტურის მაქსიმალური სტაბილურობა, ანუ გადაიყვანოს ისინი უფრო რთულ დონეზე. ორგანიზაცია. შედეგად, წარმოიქმნება პლანეტის პარაგენეტიკური გარსი - ბიოსფერო. ორგანიზაციის სხვადასხვა დონის სტრუქტურების პარაგენეზი ვლინდება ბიოსფეროში. ეს იწვევს ისეთი რთული სტრუქტურების გაჩენას, როგორიცაა ბიოინერტული სხეულები.

ბიოსფერული ნივთიერების კატეგორიები 1. ცოცხალი მატერია არის ცოცხალი ორგანიზმების ჯამი, რომლებიც მუდმივად კვდებიან და იბადებიან (ატომების ბიოგენური მიგრაცია დაკავშირებულია მატერიის სხვა კატეგორიებთან). 2. ბიოგენური ნივთიერება (წარსული ცოცხალი ნივთიერება: ქვანახშირი, ბიტუმი, ზეთი, კირქვა და სხვ.). 3. ინერტული მატერია - აბიოტური, ცოცხალი მატერია არ მონაწილეობს მის წარმოქმნაში. 4. ბიოინერტული ნივთიერება - ცოცხალი ორგანიზმებითა და ინერტული პროცესებით (ნიადაგი, ბუნებრივი წყლები, ბიოსფერო) შექმნილი.

ცოცხალი ნივთიერების ბიოგეოქიმიური ფუნქციები გაზი (ჟანგბად-ნახშირორჟანგი, ოზონი და სხვ.) კონცენტრაცია რედოქსი ბიოქიმიური ბიოგეოქიმიური ფუნქციები ადამიანის

სიცოცხლის ორგანიზაცია პლანეტა-კოსმიურ დონეზე 1. ბიოსფეროს მასშტაბით და მოკლე დროში - ცოცხალი ორგანიზმების მთლიანობა. 2. გეოლოგიური დროის მასშტაბით, მთელი ბიოსფერო ხდება სიცოცხლის რეალურად ორგანიზებული ნაწილი. 3. კოსმიური დროის მასშტაბით შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ მთელი კოსმოსი (?) შეიძლება გახდეს სიცოცხლის პოტენციურად ორგანიზებული ნაწილი, მისი პოტენციური სხეული!

სიცოცხლის ორგანიზება პლანეტა-კოსმოსურ დონეზე ჯეიმს ლავლოკი (1972) ცოცხალი პლანეტის „გაიას“ იდეა. ცოცხალი ორგანიზმებით დასახლებული პლანეტა თავად, მთლიანობაში, იძენს ბიოლოგიური ორგანიზმის გარკვეულ თვისებებს. ჰუმბერტო მატურანა და ფრანცისკო ვარელა (1974 -1979) ავტოპოეზის თეორია, თვითმწარმოებელი ავტონომიური სისტემების თეორია. შეიქმნა ცხოვრების მეტასისტემური თეორიული მოდელი.

ავტოპოეტური სისტემა ურთიერთქმედებს გარემოსთან, როგორც ერთიანი კოლექტივი, როგორც მთლიანობა. გარემოსთან სტრუქტურული კონიუგაციის პროცესში ორგანიზმში ხდება ადაპტური სტრუქტურული ცვლილებები. არეულობა ორგანიზმის გავლენით გარემოშიც ხდება. საშუალო არ არის ინერტული. ურთიერთქმედების პროცესში ორგანიზმი და გარემო (რომელიც შეიძლება მოიცავდეს სხვა ორგანიზმებს) მოქმედებენ როგორც თანაგანვითარებული პარტნიორები. ბიოსფერო არის ავტოპოეტური სისტემა

ნოოსფერო ტერმინი შემოიღო ე. ლეროიმ (ფრანგმა მათემატიკოსმა და ფილოსოფოსმა) 1927 წელს: პლანეტაზე სიცოცხლის შემდგომი ევოლუცია განხორციელდება მხოლოდ სულიერი საშუალებებით: საზოგადოება, ენა, კულტურა და ა.შ. და ეს იქნება ნოოსფერო, რომელიც ბიოსფეროს მიჰყვება. პიერ ტეილჰარდ დე შარდენი (ფრანგი ანთროპოლოგი) 1930 წელს დაწერა წიგნი "ნოოსფერო: ადამიანის ფენომენი". ნოოსფერო გაგებულია, როგორც დედამიწის ცალკეული გარსი, რომელიც წარმოიქმნება პლანეტაზე მატერიის (ტანგენციალური ენერგია) და რადიალური (წვრილი) ენერგიის ევოლუციის დროს.

Noosphere VI Vernadsky (1935) Noosphere არის ბუნებრივი სხეული, რომლის კომპონენტებია ლითოსფერო, ჰიდროსფერო, ატმოსფერო და ორგანული სამყარო, რომელიც გარდაიქმნება ადამიანის ინტელექტუალური მოქმედებით. „მე-20 საუკუნეში სამეცნიერო აზროვნების აფეთქება მოამზადა ბიოსფეროს მთელმა წარსულმა. ბიოსფერო აუცილებლად გადავა, ასე თუ ისე, ადრე თუ გვიან, ნოოსფეროში.

და. ვერნადსკიმ ბიოსფეროს გეოლოგიურ გარსად მიიჩნია, ნათლად ესმოდა, რომ ამ ჭურვის სტრუქტურა არ ასახავს მასში მიმდინარე პროცესების სირთულეს. ამიტომ მან შემოიტანა ბიოსფეროს ორგანიზაციის კონცეფცია. ჯერ კიდევ 1931 წელს, თავის ნაშრომში "დედამიწაზე სიცოცხლის გაჩენის პირობების შესახებ", ვერნადსკიმ განსაზღვრა ბიოსფეროს ორგანიზაცია, როგორც დინამიური სისტემის სტაბილურობა, მისი წონასწორობა.

გეოლოგიურ დროში ბიოსფეროს ორგანიზებას ადასტურებს ის ფაქტი, რომ მთელი ბიოსფერო დაფარულია ტროპოსფეროთი, ჰიდროსფერო, ლითოსფერო და ცოცხალი მატერია. მისი ეს ნაწილები ერთმანეთს ერწყმის და ურთიერთქმედებენ, ქმნიან ერთ მთლიანობას (სურ. 2).

ბიოსფერო

ბრინჯი. 2. დედამიწის ბიოსფეროს გარსების ურთიერთობა

ამრიგად, „ორგანიზაციის“ კონცეფცია გულისხმობს, რომ გარემომცველი ბუნება არ არის განსხვავებული ელემენტების ქაოსი, არამედ არის ერთიანი და თანმიმდევრული მთლიანობა.

ბუნების ორგანიზაცია არა მხოლოდ გარეგანი ემპირიული ფაქტია, არამედ მისი მთავარი საკუთრებაც. ის ყველაზე ნათლად ჩანს ცოცხალ ფენომენში, სადაც თითოეული მარცვალი შეიძლება ჩაითვალოს ერთგვარ მიკროკოსმოსად.

ამრიგად, ბიოსფეროს ორგანიზაცია გულისხმობს მისი ნაწილების ერთიანობას, ეკვივალენტობას და კავშირს. ბიოსფეროს ორგანიზაცია სხვადასხვა დონეზე ვლინდება. არსებობს ბიოსფეროს ორგანიზების თერმოდინამიკური, ფიზიკური, ქიმიური, ბიოლოგიური, პარაგენეტიკური, ენერგეტიკული, პლანეტარული დონეები.

1.5. სტაბილურობა და თვითრეგულირება ბიოსფეროს განვითარების პროცესში

დედამიწის ბიოსფერო- ცოცხალი მატერიისა და მინერალური ნაერთების ღია, რთული, მრავალკომპონენტიანი, თვითრეგულირებადი სისტემა, რომელიც დაკავშირებულია სივრცესთან, რომელიც ქმნის პლანეტის გარე გარსს.

ბიოსფერო არ არის მხოლოდ ის ტერიტორია, სადაც სიცოცხლე წარმოიშვა და განვითარდა პლანეტა დედამიწაზე მისი მრავალფეროვანი ფორმებით. ცოცხალმა მატერიამ თავისი არსებობის მანძილზე ღრმად შეცვალა პლანეტის თავდაპირველი ბუნება, მოახდინა მისი ბიოლოგიზაცია. ცხოვრებამ თავად მოახდინა გარემოს ადაპტირება და ოპტიმიზაცია. სტრატოსფეროში გამოჩნდა ოზონის ფარი, რომელიც ცოცხალ არსებებს იცავდა ულტრაიისფერი სხივების და სხვა კოსმოსური გამოსხივების დესტრუქციული ზემოქმედებისგან.

ამინდი, ნიადაგის ფორმირება, დელუვიური და ალუვიური ნალექები დაფარულია მონოლითური, უნაყოფო, უწყლო ქანებით წვრილი დედამიწის ორგანულ-მინერალური საფარით. ამ პროცესებმა შექმნა ფხვიერი ჰორიზონტები, ხელსაყრელი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების თვალსაზრისით მცენარეების, განსაკუთრებით მათი ფესვთა სისტემების არსებობისთვის და ცხოველების ეკოლოგიური ნიშები. მცენარეთა ფოტოსინთეზი იყო ორგანული ნივთიერებების მასებში აქტიური ბიოქიმიური ენერგიის დაგროვების მექანიზმი ჰუმუსის, წიაღისეული საწვავის სახით, რაც უზრუნველყოფს ორგანიზმების კმაყოფილებას სტრესული პირობებისა და არახელსაყრელი პერიოდების დროს.

ცოცხალმა მატერიამ, რომელმაც შექმნა ნიადაგის საფარი, გადალახა აზოტ-ნახშირბადის, წყლის, ჰაერისა და მინერალური კვების შეზღუდული რესურსები. მაღალ დისპერსიული მინერალების ნეოსინთეზმა უზრუნველყო ნიადაგში ფიზიკურ-ქიმიური შთანთქმის უნარი, რითაც ფიქსირდება ნაერთები N, P, Ca, K. მაკროელემენტების (C, N, P, Ca, S, K) და მიკროელემენტების კიდევ უფრო ინტენსიური დაგროვება (I, Zn, Cu , Co, Se და სხვ.) შეინიშნება ბიოგენური დაგროვების დროს ჰუმუსორგანული ნაერთების სახით.

წარმოიქმნა თანამშრომლობის მექანიზმი და აჩვენა თავისი განსაკუთრებული როლი - სიმბიოზი - მცენარეებს, ცხოველებს, მწერებს, ქვედა უხერხემლოებს, მიკროორგანიზმებს შორის კვებითი ჯაჭვების წარმოქმნით. ბიოსფეროში ეს მექანიზმი შესაძლებელს ხდის ენერგიისა და ქიმიური ნაერთების მცირე მარაგების მართვას. მაგრამ ამ სტაბილურობასა და თვითრეგულირებას საზღვრები აქვს. თუ გარემოში ცვლილებები სცილდება პერიოდულ რყევებს, რომლებზეც ორგანიზმები ადაპტირებულნი არიან, მაშინ ირღვევა ეკოსისტემების და მთლიანად ბიოსფეროს თანმიმდევრულობა.

სიცოცხლე, ცოცხალი მატერია, ბიოსფერო, ამ პროცესების წყალობით და ასევე კოსმიური ენერგიის მიწოდების უწყვეტობასთან დაკავშირებით, განვითარდა დედამიწაზე თვითმართული გაფართოებული გამრავლების პრინციპის მიხედვით. ამგვარად, დევონში არსებობდა დაახლოებით 12 ათასი მცენარის სახეობა, კარბონულში - 27 ათასი, პერმო-ტრიასში - 43 ათასი, იურაში - 60 ათასი. თანამედროვე ფლორა მოიცავს დაახლოებით 300 ათას სახეობას (კოვდა, 1983). ბიოსფეროს ეს მიმართული პროგრესული განვითარება არ იყო უწყვეტი. კატასტროფებმა (ვულკანიზმის, გამყინვარების, გაუდაბნოების ეპოქები) შეაფერხა და შეაჩერა გაფართოებული გამრავლების ზოგადი პროცესი, მაგრამ ვერ შეაჩერა სიცოცხლისა და ბიოსფეროს უფრო რთული განვითარების ზოგადი პროცესი.

1.6. ბიოგეოცენოზის, როგორც ელემენტარული სტრუქტურის კონცეფცია

ბიოსფერული ერთეულები

ბიოგეოცენოზი- ეს არის ცოცხალი და ინერტული კომპონენტების ურთიერთდამოკიდებული კომპლექსი, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია მატერიისა და ენერგიის გაცვლით (ბერძნ. bios - სიცოცხლე, gi - გეო - დედამიწა, koinos - საერთო). კონცეფცია ეფუძნება აკადემიკოს ვ.ნ. სუკაჩოვი, რომლის მიხედვით ბიოგეოცენოზი- "ერთგვაროვანი ბუნებრივი ფენომენების ერთობლიობა (ატმოსფერო, ქანები, მცენარეულობა, ველური ბუნება და მიკროორგანიზმების სამყარო, ნიადაგი და ჰიდროლოგიური პირობები) დედამიწის ზედაპირის ცნობილ ფართობზე, რომელსაც აქვს ამ შემადგენელი კომპონენტებისა და გარკვეული ტიპის სპეციფიკური ურთიერთქმედება. მატერიისა და ენერგიის გაცვლა მათ და ბუნების სხვა ფენომენებს შორის და წარმოადგენს შინაგან წინააღმდეგობას, დიალექტიკურ ერთობას, რომელიც მუდმივ მოძრაობასა და განვითარებაშია.

ამჟამად ტერმინები „ბიოგეოცენოზი“ და „ეკოსისტემა“ ხშირად სინონიმებად განიხილება. მაგრამ "ბიოგეოცენოზის" კონცეფცია, შემოთავაზებული V.N. სუკაჩოვს და დაკავშირებული ხმელეთის ცოცხალ სისტემებთან, აქვს გარკვეული ტერიტორიული საზღვრები. „ეკოსისტემის“ კონცეფცია განზომილებიანია და შეიძლება მოიცავდეს ნებისმიერი სიგრძის სივრცეს – წყლის წვეთიდან მასში მცხოვრები მიკროორგანიზმებით დამთავრებული მთლიან ბიოსფერამდე. ამრიგად, „ბიოგეოცენოზის“ ცნება „ეკოსისტემის“ კონცეფციასთან მიმართებაში უფრო კერძოა. თუმცა, იუნესკოს სიმპოზიუმზე პირველადი წარმოების დონეზე ხმელეთის ეკოსისტემების ფუნქციონირების შესახებ, რომელიც გაიმართა კოპენჰაგენში 1965 წელს, შეთანხმდნენ, რომ ამ ორ ტერმინს ერთი და იგივე მნიშვნელობა ჰქონდა.

ასე რომ, ბიოგეოცენოზი არის დედამიწის ან წყლის ზედაპირის ნაწილები, ერთგვაროვანი ტოპოგრაფიული, მიკროკლიმატური, ბოტანიკური, ზოოლოგიური, ნიადაგის, ჰიდროლოგიური და გეოქიმიური პირობების თვალსაზრისით. ამ სისტემაში ნივთიერებების მიმოქცევა და ენერგიის დინება ხასიათდება გარკვეული ინტენსივობითა და მიმართულებით. ნივთიერებების მიმოქცევის საწყისი წერტილი არის ფოტოსინთეზი და მცენარეების მიერ ფიტობიომასის შექმნა. პლანეტაზე ბიოგეოცენოზის რეალური ზომები საკმაოდ მრავალფეროვანია: რამდენიმე მეტრიდან (მიკროდეპრესიები სტეპებში და ნახევრად უდაბნოებში, ქვიშის დიუნები და ა. ). ბიოგეოცენოზის ვერტიკალური ზომები ასევე ძალიან განსხვავდება: კლდეებზე რამდენიმე სანტიმეტრიდან რამდენიმე ათეულ მეტრამდე ტაიგაში ან ტროპიკულ ტყეებში.

ბიოგეოცენოზი შედარებით სტაბილურია დროში და თერმოდინამიკურად ღიაა მატერიისა და ენერგიის შემოდინებისა და გადინების მიმართ. მას აქვს ენერგიის შეყვანა და სხვადასხვა ნივთიერებები: მზის ენერგია, ქანების მინერალური ელემენტები, ატმოსფერული ჩამონადენი, მიწისქვეშა წყლები. ასევე ენერგიისა და საკვები ნივთიერებების ატმოსფეროში (სითბო, ჟანგბადი, ნახშირორჟანგი და ა.შ.), ლითოსფეროში (ჰუმუსის ნაერთები, მინერალები, დანალექი ქანები) და ჰიდროსფეროში (მიწის, ტბის, მდინარის წყლების გახსნილი საკვები ნივთიერებები).

ბიოსფეროსა და ბიოგეოცენოზების თვითრეგულირებადი ბუნება ცოცხალი ნივთიერების ავტოკატალიტიკური თვისებების, ნივთიერებების შთანთქმისა და გაცვლის, ზრდისა და გამრავლების უნარის შედეგია. ენერგიისა და მატერიის ნაკადი ბიოგეოცენოზში მცენარეებიდან მიდის ბალახისმჭამელებზე, ამ უკანასკნელიდან მტაცებლებზე, შემდეგ ნიადაგში არსებულ ორგანიზმებსა და ბაქტერიებზე. სწორედ ბალახისმჭამელები იწყებენ ორგანიზმების -მომხმარებელთა და ფოტოსინთეზის პროცესში წარმოქმნილი ორგანული ნივთიერებების დამღუპველთა კვებით ჯაჭვს. ამრიგად, ორგანიზმების კვებითი ჯაჭვის საკვებისა და ენერგიის პირველადი წყაროა მცენარეების მიერ შექმნილი ფიტომა. Zoomass არის მეორადი პროდუქტი. აქედან გამომდინარე, განასხვავებენ ბიოგეოცენოზისა და ლანდშაფტების პირველად და მეორად პროდუქტიულობას.

ბიოგეოცენოზის დროს ორგანიზმების კვებით ჯაჭვში არის ენერგიის უწყვეტი ნაკადი. ამ ჯაჭვის ყოველ ახალ რგოლში იკარგება წინა ეტაპზე შენახული ენერგიისა და ბიომასის 50-90%. არსებობს ენერგეტიკული მარაგების ე.წ ეკოლოგიური პირამიდა. რაც მეტი რგოლია კვებით ჯაჭვში, მით უფრო მაღალია ეკოლოგიური პირამიდა და მეტი ენერგია დაიკარგება საბოლოო რგოლში (ნახ. 3).

	არწივი
	გველი
	ბაყაყები
	გრაშოპერები
მწვანილი

ბრინჯი. 3. კვებითი ჯაჭვის პირამიდა

ეკოსისტემის ენერგიის ძირითადი უზრუნველყოფა ბიოენერგეტიკული პროცესების შეუქცევადობაა. ამიტომ, როდესაც გამოიყენება ეკოსისტემებზე (და კერძოდ, ნიადაგებზე), გამოთქმა „ენერგეტიკული ციკლი“ არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას, ისევე როგორც ბიოგეოქიმიასა და ნიადაგის მეცნიერებაში ნივთიერებების ციკლის შესახებ. ერთადერთი სწორი ტერმინია "ენერგიის ნაკადი", რადგან პირველადი ბიოლოგიური პროდუქტების ენერგია მხოლოდ მომავალში მოიხმარება. ეკოსისტემაში ბიომასის შესავსებად და განახლებისთვის საჭიროა ენერგიის მუდმივი შემოდინება გარედან, მაშინ როცა შეიძლება არ იყოს მატერიის ატომების შემოდინება. იგივე ატომები შეიძლება არაერთხელ ცირკულირებენ ბიოგეოცენოზში.