Pagina 1

Ciclul geologic (circularea mare a substanțelor în natură) este ciclul substanțelor, a cărui forță motrice sunt procesele geologice exogene și endogene.

Circulația geologică - circulația substanțelor, a cărei forță motrice sunt procesele geologice exogene și endogene.

Granițele ciclului geologic sunt mult mai largi decât limitele biosferei, amplitudinea acestuia captează straturile scoarței terestre mult dincolo de biosferă. Și, cel mai important, organismele vii joacă un rol secundar în procesele acestui ciclu.

Prin urmare, ciclu geologic substanțele se desfășoară fără participarea organismelor vii și redistribuie materia între biosferă și straturile mai profunde ale Pământului.

Rolul cel mai important în ciclul mare al ciclului geologic îl joacă ciclurile mici ale materiei, atât biosferice, cât și tehnosferice, odată în care substanța este oprită pentru o lungă perioadă de timp din fluxul geochimic mare, transformându-se în cicluri nesfârșite de sinteză și descompunere.

Rolul cel mai important în ciclul mare de circulație geologică îl joacă ciclurile mici ale materiei, atât biosferice, cât și tehnosferice, odată în care, substanța este oprită pentru o lungă perioadă de timp din fluxul geochimic mare, transformându-se în cicluri nesfârșite de sinteză și descompunere.

Acest carbon ia parte la ciclul geologic lent.

Acest carbon este cel care ia parte la ciclul geologic lent. Viața pe Pământ și echilibrul gazos al atmosferei sunt susținute de cantitățile relativ mici de carbon conținute în țesuturile vegetale (5 10 t) și animale (5 109 t) care participă la ciclul mic (biogenic). Cu toate acestea, în prezent, o persoană închide intens ciclul substanțelor, inclusiv carbonul. De exemplu, se estimează că biomasa totală a tuturor animalelor domestice depășește deja biomasa tuturor animalelor sălbatice terestre. Suprafețele de plante cultivate se apropie de zonele biogeocenozelor naturale, iar multe ecosisteme culturale din punct de vedere al productivității lor, crescute continuu de om, sunt semnificativ superioare celor naturale.

Cel mai extins în timp și spațiu este așa-numitul ciclu geologic al materiei.

Există 2 tipuri de circulație a substanțelor în natură: un ciclu mare sau geologic de substanțe între pământ și ocean; mici sau biologice – între sol și plante.

Apa extrasă de plantă din sol în stare de vapori intră în atmosferă, apoi, răcindu-se, se condensează și se întoarce din nou în sol sau ocean sub formă de precipitații. Ciclul geologic al apei asigură redistribuirea mecanică, sedimentarea, acumularea de sedimente solide pe uscat și pe fundul corpurilor de apă, precum și în procesul de distrugere mecanică a solurilor și stânci. in orice caz functie chimica apa este efectuată cu participarea organismelor vii sau a produselor lor metabolice. Apele naturale, ca și solurile, sunt o substanță complexă bio-inertă.

Activitatea geochimică a omului devine comparabilă la scară cu procesele biologice și geologice. În ciclul geologic, legătura denudației crește brusc.

Factorul care lasă amprenta principală caracter general si biologice. În același timp, ciclul geologic al apei se străduiește în mod constant să spele toate aceste elemente din straturile de uscat în bazinul oceanic. Prin urmare, conservarea elementelor hranei vegetale în interiorul pământului necesită transformarea lor într-o formă absolut insolubilă în apă. Această cerință este îndeplinită de un organic viu.

Toate substanțele de pe planetă sunt în proces de circulație. Energia solară provoacă două cicluri de materie pe Pământ: mare (geologic, biosferic)și mic (biologic).

Circulația mare a substanțelor în biosferă se caracterizează prin două puncte importante: se desfășoară pe tot parcursul dezvoltarea geologică Pământul și este un proces planetar modern care are un rol principal în dezvoltare ulterioară biosferă.

Ciclul geologic este asociat cu formarea și distrugerea rocilor și mișcarea ulterioară a produselor de distrugere - material detritic și elemente chimice. Un rol semnificativ în aceste procese l-au jucat și continuă să fie jucat de proprietățile termice ale suprafeței pământului și apei: absorbția și reflexia. razele de soare, conductivitate termică și capacitate termică. Regimul hidrotermal instabil al suprafeței Pământului, împreună cu sistem planetar Circulația atmosferică a determinat circulația geologică a substanțelor, care în stadiul inițial al dezvoltării Pământului, împreună cu procesele endogene, a fost asociată cu formarea continentelor, oceanelor și geosferelor moderne. Odată cu formarea biosferei, produsele activității vitale a organismelor au fost incluse în marele ciclu. Ciclul geologic furnizează organismelor vii nutrienți și determină în mare măsură condițiile existenței lor.

Principal elemente chimice litosfere: oxigen, siliciu, aluminiu, fier, magneziu, sodiu, potasiu și altele - participă la o circulație mare, trecând din părțile adânci ale mantalei superioare la suprafața litosferei. Roca magmatică formată în timpul cristalizării

Magma, care a intrat pe suprafața litosferei din adâncurile Pământului, suferă descompunere și intemperii în biosferă. Produsele meteorologice trec într-o stare mobilă, sunt transportate de ape și vânt în locuri de relief joase, cad în râuri, ocean și formează straturi groase de roci sedimentare, care, în timp, se scufundă la adâncime în zone cu temperatură ridicatăși presiune, suferă metamorfoză, adică „retopire”. În timpul acestei retopiri, apare o nouă rocă metamorfică, care pătrunde în orizonturile superioare ale scoarței terestre și reintră în circulația substanțelor. (Fig. 32).

Orez. 32. Circulația geologică (mare) a substanțelor

Substanțe ușor mobile - gaze și ape naturale care alcătuiesc atmosfera și hidrosfera planetei. Materialul litosferei circulă mult mai lent. În general, fiecare circulație a oricărui element chimic face parte din circulația generală mare a substanțelor de pe Pământ și toate sunt strâns legate între ele. Materie vie Biosfera din acest ciclu face o treabă grozavă de a redistribui elementele chimice care circulă constant în biosferă, trecând din mediul extern în organisme și din nou în mediul extern.

Circulație mică sau biologică a substanțelor- Acest

circulatia substantelor intre plante, animale, ciuperci, microorganisme si sol. Esența ciclului biologic este fluxul a două procese opuse, dar interdependente - crearea de substanțe organice și distrugerea lor. Etapa inițială în apariția substanțelor organice se datorează fotosintezei plantelor verzi, adică formării materiei vii din dioxid de carbon, apă și compuși minerali simpli folosind energia solară. Plantele (producătorii) extrag molecule de sulf, fosfor, calciu, potasiu, magneziu, mangan, siliciu, aluminiu, zinc, cupru și alte elemente din sol într-o soluție. Animalele erbivore (consumatoare de ordinul întâi) absorb compușii acestor elemente deja sub formă de hrană origine vegetală. Prădătorii (consumatorii de ordinul doi) se hrănesc cu animale erbivore, consumând mai mult de compoziție complexă, inclusiv proteine, grăsimi, aminoacizi și alte substanțe. În procesul de distrugere de către microorganisme (descompunetori) a substanțelor organice ale plantelor moarte și al resturilor animale, compușii minerali simpli intră în sol și mediul acvatic, disponibili pentru asimilarea de către plante, și începe următoarea rundă a ciclului biologic. (Fig. 33).

La endogene procesele includ: magmatismul, metamorfismul (acțiunea temperaturilor și presiunii ridicate), vulcanismul, mișcarea scoarței terestre (cutremur, construcția munților).

La exogene- intemperii, activitatea apelor atmosferice si de suprafata ale marilor, oceanelor, animalelor, organismelor vegetale si in special a omului - tehnogeneza.

Interacțiunea internă și procese externe forme marele ciclu geologic al materiei.

În timpul proceselor endogene, se formează sistemele montane, zonele montane, depresiunile oceanice, în timpul proceselor exogene, rocile magmatice sunt distruse, produsele distrugerii se deplasează în râuri, mări, oceane și se formează roci sedimentare. Ca urmare a mișcării scoarței terestre, rocile sedimentare se scufundă în straturi adânci, suferă procese de metamorfism (acțiunea temperaturilor și presiunii ridicate) și se formează roci metamorfice. În straturile mai adânci, se transformă în topiți...
stare (magmatizare). Apoi, ca urmare a proceselor vulcanice, ele pătrund în straturile superioare ale litosferei, la suprafața acesteia sub formă de roci magmatice. Așa se formează rocile formatoare de sol și diferite forme relief.

Stânci, din care se formează solul, se numesc formatoare de sol sau părinte. În funcție de condițiile de formare, acestea se împart în trei grupe: magmatice, metamorfice și sedimentare.

Roci magmatice constau din compuși de siliciu, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na. În funcție de raportul dintre acești compuși, se disting rocile acide și bazice.

Acizii (granite, liparite, pegmatite) au un continut ridicat de silice (peste 63%), oxizi de potasiu si sodiu (7-8%), oxizi de calciu si Mg (2-3%). Au culoare deschisă și maro. Solurile formate din astfel de roci au o structură liberă, aciditate ridicată și sunt sterile.

Principalele roci magmatice (bazalt, dunite, periodite) se caracterizează printr-un conținut scăzut de SiO 2 (40-60%), un conținut crescut de CaO și MgO (până la 20%), oxizi de fier (10-20%), Na2O și K2O mai puțin de 30%.

Solurile formate pe produsele de intemperii ale rocilor principale au o reactie alcalina si neutra, mult humus si fertilitate ridicata.

Rocile magmatice alcătuiesc 95% din masa totală a rocilor, dar ca roci formatoare de sol ocupă suprafețe mici (în munți).

roci metamorfice, se formează ca urmare a recristalizării rocilor magmatice și sedimentare. Acestea sunt marmura, gneisul, cuarțul. Ocupă un mic gravitație specifică ca roci formatoare de sol.

Roci sedimentare. Formarea lor se datorează proceselor de intemperii ale rocilor magmatice și metamorfice, transferului de produse meteorologice prin apă, fluxuri glaciare și de aer și depunerilor pe suprafața terestră, pe fundul oceanelor, mărilor, lacurilor, în câmpiile inundabile ale râurilor.

După compoziția lor, rocile sedimentare se împart în clastice, chimiogene și biogene.

depozite clastice diferă în dimensiunea resturilor și a particulelor: acestea sunt bolovani, pietre, pietriș, piatră zdrobită, nisipuri, argile și argile.

Depozite chimice format ca urmare a precipitarii sarurilor din solutii apoaseîn golfuri maritime, lacuri în climă caldă sau ca urmare a reacțiilor chimice.

Acestea includ halogenuri (sare de rocă și potasiu), sulfați (gips, anhidridă), carbonați (calcar, marne, dolomite), silicați, fosfați. Multe dintre ele sunt materii prime pentru producția de ciment, îngrășăminte chimice și sunt folosite ca minereuri agricole.

Depozitele biogene format din acumulări de resturi de plante și animale. Acestea sunt: ​​roci carbonatice (calcare biogene și cretă), roci silicioase (dolomit) și carbonice (cărbuni, turbă, sapropel, petrol, gaz).

Principalele tipuri genetice de roci sedimentare sunt:

1. Depozite eluviale- produse de intemperii ale rocilor ramase pe foaia formarii lor. Eluviul este situat în vârful bazinelor hidrografice, unde spălarea este slab exprimată.

2. depozite deluviale- produse de eroziune depuse de fluxurile temporare de ploaie si apa de topire in partea inferioara a versantilor.

3. depozite proluviale- formata ca urmare a transferului si depunerii produselor meteorologice de catre raurile de munte temporare si viiturile la poalele versantilor.

4. Depozite aluviale- se formează ca urmare a depunerii de produse meteorologice de către apele râurilor care pătrund în ele cu scurgeri de suprafață.

5. Depozitele lacustre– sedimentele de fund ale lacurilor. Mâlurile cu un conținut ridicat de materie organică (15-20%) se numesc sapropele.

6. sedimente marine- sedimentele de fund ale mărilor. În timpul retragerii (transgresului) mărilor, acestea rămân ca roci care formează sol.

7. Depozite glaciare (glaciare) sau morenice- produse ale intemperiilor diverselor roci, deplasate si depuse de ghetar. Acesta este un material nesortat, cu granulație grosieră roșu-maro sau gri, cu incluziuni de pietre, bolovani și pietricele.

8. Depozite fluvioglaciare (apă-glaciare). cursuri temporare si rezervoare inchise formate in timpul topirii ghetarului.

9. Acoperiți argile aparțin depozitelor extraglaciare și sunt considerate ca depozite de inundații de apă de mică adâncime aproape glaciare de apă de topire. Se suprapun nebunului de sus cu un strat de 3-5 m. Sunt de culoare galben-brun, bine sortati, nu contin pietre si bolovani. Solurile de pe lut de acoperire sunt mai fertile decât de pe nebună.

10. Loess și loess-like loams se caracterizează prin culoare galben pal, conținut ridicat de nămol și fracții mâloase, structură liberă, porozitate ridicată, conținut ridicat de carbonați de calciu. Pe ele s-au format pădure cenușie fertilă, soluri de castani, cernoziomuri și soluri cenușii.

11. Depozitele eoliene format ca urmare a acţiunii vântului. Activitatea distructivă a vântului este compusă din coroziune (slefuire, șlefuire a rocilor) și dezumflare (suflare și transport prin vânt). particule mici soluri). Ambele procese luate împreună constituie eroziune eoliană.

Scheme de bază, formule etc. care ilustrează conținutul: prezentare cu fotografii ale tipurilor de intemperii.

Întrebări pentru autocontrol:

1. Ce este intemperii?

2. Ce este magmatizarea?

3. Care este diferența dintre intemperii fizice și chimice?

4. Care este ciclul geologic al materiei?

5. Descrieți structura Pământului?

6. Ce este magma?

7. Din ce straturi este format nucleul Pământului?

8. Ce sunt rasele?

9. Cum sunt clasificate rasele?

10. Ce este loess?

11. Ce este o facțiune?

12. Ce caracteristici se numesc organoleptice?

Principal:

1. Dobrovolsky V.V. Geografia solurilor cu Fundamentele științei solului: manual pentru licee. - M .: Umanit. ed. Centrul VLADOS, 1999.-384 p.

2. Ştiinţa solului / Ed. ESTE. Kaurichev. M. Agropromiadat ed. 4. 1989.

3. Ştiinţa solului / Ed. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov în 2 părţi Şcoala Gimnazială M. 1988.

4. Glazovskaya M.A., Gennadiev A.I. Geografia solurilor cu noțiuni fundamentale ale științei solului, Universitatea de Stat din Moscova. 1995

5. Rode A.A., Smirnov V.N. Știința solului. M. Liceul, 1972

Adiţional:

1. Glazovskaya M.A. Pedalistică generală și geografia solului. M. Liceul 1981

2. Kovda V.A. Fundamentele doctrinei solurilor. M. Știință.1973

3. Liverovsky A.S. Solurile URSS. M. Gândirea 1974

4. Rozanov B. G. acoperire a solului globul. M. ed. W. 1977

5. Aleksandrova L.N., Naydenova O.A. Cursuri de laborator și practice în știința solului. L. Agropromizdat. 1985

Ciclu biologic (mic) - circulația substanțelor între plante, animale sălbatice, microorganisme și sol. Baza sa este fotosinteza, adică conversia energiei radiante a Soarelui în energie de către plante verzi și microorganisme speciale. legături chimice substante organice. Fotosinteza a determinat apariția oxigenului pe Pământ cu ajutorul organismelor verzi, a stratului de ozon și a condițiilor pentru evolutie biologica.[ ...]

Circulația biologică mică a substanțelor are o importanță deosebită în formarea solului, deoarece interacțiunea dintre ciclurile biologice și geologice stă la baza procesului de formare a solului.[ ...]

Ciclul azotului este în prezent expus impact puternic din partea omului. Pe de o parte, producția în masă de îngrășăminte cu azot și utilizarea acestora duc la acumularea excesivă de nitrați. Azotul furnizat câmpurilor sub formă de îngrășăminte se pierde din cauza înstrăinării, levigarii și denitrificării culturilor. Pe de altă parte, atunci când rata de conversie a amoniacului în nitrați scade, îngrășămintele cu amoniu se acumulează în sol. Este posibilă suprimarea activității microorganismelor ca urmare a contaminării solului cu deșeuri industriale. Cu toate acestea, toate aceste procese sunt mai degrabă de natură locală. Mult mai importantă este eliberarea oxizilor de azot în atmosferă atunci când combustibilul este ars la centralele termice și în transport. Azotul „fixat” în emisiile industriale este toxic, spre deosebire de azotul fixat biologic. procese naturale oxizii de azot apar în atmosferă în cantităţi mici ca produse intermediare, dar în orașe și zonele industriale, concentrațiile lor devin periculoase. Acestea irită organele respiratorii, iar sub influența radiațiilor ultraviolete apar reacții între oxizii de azot și hidrocarburi cu formarea de compuși foarte toxici și cancerigeni.[ ...]

Ciclurile ca formă de mișcare a materiei sunt și ele inerente biostromei, dar aici își dobândesc propriile caracteristici. Ciclul orizontal este reprezentat printr-o triadă: naștere – reproducere – moarte (descompunere); verticală - procesul de fotosinteză. Ambii, în formularea lui A. I. Perelman (1975), găsesc unitate într-un mic ciclu biologic: „... elementele chimice din peisaj fac cicluri, în timpul cărora intră în mod repetat în organismele vii („se organizează”) și le părăsesc. ( „mineralizat”)”2.[ ...]

Ciclul biologic (biotic) este un fenomen de redistribuire a materiei, a energiei1 și a informațiilor în interior, continuu, ciclic, regulat, dar neuniform în timp și spațiu. sisteme ecologice diverse niveluri ierarhice de organizare – de la biogeocenoză până la biosferă. Circulația substanțelor la scara întregii biosfere se numește cerc mare (Fig. 6.2), iar în cadrul unei biogeocenoze specifice - un mic cerc de schimb biotic.[ ...]

Orice ciclu biologic se caracterizează prin includerea repetată a atomilor de elemente chimice în corpurile organismelor vii și eliberarea lor în mediu, de unde sunt din nou capturați de plante și implicați în ciclu. Un ciclu biologic mic se caracterizează prin capacitate - numărul de elemente chimice care se află simultan în compoziția materiei vii dintr-un ecosistem dat și viteza - cantitatea de materie vie formată și descompusă pe unitatea de timp.[ ...]

Micul ciclu biologic al substanțelor se bazează pe procesele de sinteză și distrugere a compușilor organici cu participarea materiei vii. Spre deosebire de unul mare, un ciclu mic se caracterizează printr-o cantitate nesemnificativă de energie.[ ...]

Dimpotrivă, circulația biologică a materiei are loc în limitele biosferei locuite și întruchipează proprietăți unice materia vie a planetei. Făcând parte dintr-un ciclu mare, mic se realizează la nivelul biogeocenozei, constă în faptul că nutrienți solurile, apa, carbonul se acumulează în substanța plantelor, sunt cheltuite pentru construirea corpului și a proceselor de viață atât ale acestora, cât și ale organismelor - consumatori. Produsele de descompunere a materiei organice de catre microflora si mezofauna solului (bacterii, ciuperci, moluste, viermi, insecte, protozoare etc.) sunt din nou descompuse in componente minerale, din nou la dispozitia plantelor si deci din nou implicate de acestea in curgerea materiei. [...]

Circulația descrisă a substanțelor pe Pământ, susținută de energia solară - circulația circulară a substanțelor între plante, microorganisme, animale și alte organisme vii - se numește ciclu biologic al substanțelor, sau ciclu mic. Timpul metabolismului complet al unei substanțe într-un ciclu mic depinde de masa acestei substanțe și de intensitatea proceselor de mișcare a acesteia prin ciclu și este estimat la câteva sute de ani.[ ...]

Există mari și mici - cicluri (biologice) ale materiei în natură, ciclul apei.[ ...]

În ciuda grosimii relativ mici a stratului de vapori de apă din atmosferă (0,03 m), umiditatea atmosferică este cea care joacă rolul principal în circulația apei și în ciclul ei biogeochimic. În general, pentru întregul glob există o singură sursă de aflux de apă - precipitațiile - și o sursă de curgere - evaporarea, care este de 1030 mm pe an. În viața plantelor, un rol uriaș al apei revine implementării proceselor de fotosinteză (cea mai importantă verigă din ciclul biologic) și transpirație. Evapotranspirația, sau masa de apă evaporată de vegetația lemnoasă sau erbacee, suprafața solului, joacă un rol important în ciclul apei de pe continente. Apa subterană, pătrunzând prin țesuturile plantelor în procesul de transpirație, aduce saruri minerale necesare vieții plantelor în sine.[ ...]

Pe baza unui ciclu geologic mare, a apărut un ciclu de substanțe organice - unul mic, care se bazează pe procesele de sinteză și distrugere a compușilor organici. Aceste două procese oferă viață pe Pământ. Energia ciclului biologic reprezintă doar 1% din Pământul capturat energie solara, dar ea este cea care face enorma muncă de a crea materie vie.[ ...]

Energia solară oferă două cicluri de materie pe Pământ: geologic sau mare și mic, biologic (biotic).[ ...]

Destabilizarea procesului de nitrificare perturbă intrarea nitraților în ciclul biologic, a căror cantitate predetermina răspunsul la o schimbare a habitatului în complexul de denitrificatori. Sistemele enzimatice ale denitrificatoarelor reduc rata de recuperare completă, implicând mai puțin protoxidul de azot în etapa finală, a cărui implementare necesită costuri energetice semnificative. Ca urmare, conținutul de protoxid de azot din atmosfera supraterană a ecosistemelor erodate a ajuns la 79 - 83% (Kosinova și colab., 1993). Înstrăinarea unor materii organice din cernoziomuri sub influența eroziunii se reflectă în completarea fondului de azot în cursul fixării azotului foto- și heterotrofic: aerob și anaerob. Stadiile incipiente ale eroziunii rapid tocmai fixarea anaerobă a azotului este suprimată din cauza parametrilor părții labile a materiei organice (Khaziev și Bagautdinov, 1987). Activitatea enzimelor invertazei și catalazei în cernoziomurile puternic erodate a scăzut cu peste 50% în comparație cu cernoziomurile neerodate. În solurile cenușii de pădure, odată cu creșterea spălării lor, activitatea invertazei scade cel mai puternic. Dacă în solurile ușor erodate are loc o atenuare treptată a activității cu adâncimea, atunci în solurile puternic erodate, activitatea invertazei este foarte scăzută sau nu este detectată deja în stratul de sub suprafață. Acesta din urmă este asociat cu apariția de orizonturi iluviale cu activitate enzimatică extrem de scăzută la suprafața zilei. Conform activității fosfatazei și, în special, a catalazei, nu a fost observată o dependență clară de gradul de eroziune a solului (Lichko, 1998).[ ...]

Geochimia peisajului dezvăluie partea ascunsă, cea mai profundă a micii circulații geografice a materiei și energiei. Conceptul de circulație geografică mică nu a fost încă suficient dezvoltat în geografie fizica. LA vedere generala poate fi reprezentat ca un flux circular multi-string neînchis complet, constând din căldură primită și radiată, ciclul biologic al elementelor chimice, un ciclu mic al apei (precipitații - evaporare, scurgere și flux subteran și subteran), migrație eoliană - aducând în și îndepărtarea - materie minerală. [...]

Slăbirea procesului gazonului de formare a solului se datorează intensității scăzute a ciclului biologic, productivității scăzute a vegetației. Litierul anual cu o biomasă totală de aproximativ Yut/ha nu depășește 0,4-0,5 t/ha. Cea mai mare parte a așternutului este reprezentată de reziduuri de rădăcină. Circa 70 kg/ha de azot și 300 kg/ha de elemente cenușă sunt implicate în ciclul biologic.[ ...]

Pădurile tropicale sunt ecosisteme climax destul de vechi în care ciclul nutrienților a fost adus la perfecțiune - sunt puțin pierdute și intră imediat în ciclul biologic efectuat de organisme mutualiste și de mică adâncime, în majoritatea cazurilor aerisit, cu micorize puternice, radacini de copac. Datorită acestui fapt, pădurile cresc atât de luxuriant pe soluri rare.[ ...]

Formarea compoziției chimice a solului se realizează sub influența unui mare ciclu geologic și biologic mic de substanțe din natură. Cele mai ușor de îndepărtat din sol sunt elemente precum clorul, bromul, iodul, sulful, calciul, magneziul, sodiul.[ ...]

Datorită activității celei mai înalte a proceselor biogeochimice și a volumelor colosale și a scărilor de rotație a substanțelor, elementele chimice semnificative din punct de vedere biologic se află în mișcare ciclică constantă. Potrivit unor estimări, dacă presupunem că biosfera există de cel puțin 3,5-4 miliarde de ani, atunci toată apa Oceanului Mondial a trecut prin ciclul biogeochimic de cel puțin 300 de ori, iar oxigenul liber al atmosferei - la de cel puțin 1 milion de ori. Ciclul carbonului are loc în 8 ani, azotul în 110 ani, oxigenul în 2500 ani. Principala masă de carbon concentrată în depozitele de carbonat de pe fundul oceanului (1,3 x 1016 t), alte roci cristaline (1 x 1016 t), cărbune și petrol (0,34 x 1016 t), participă la o circulație mare. Carbonul conținut în țesuturile vegetale (5 x 10 mt) și animale (5 x 109 mt) participă la un ciclu mic (ciclu biogeochimic).[ ...]

Totuși, pe uscat, pe lângă precipitațiile aduse din ocean, evaporarea și precipitațiile au loc de-a lungul ciclului apei, care este închis pe uscat. Dacă biota continentelor nu ar exista, atunci aceste precipitații terestre suplimentare ar fi mult mai mici decât precipitațiile aduse din ocean. Doar formarea stratului de vegetație și a solului duce la o cantitate mare de evaporare de la suprafața terenului. Odată cu formarea acoperirii cu vegetație, apa se acumulează în sol, plante și partea continentală a atmosferei, ceea ce duce la creșterea circulației închise pe uscat. În prezent, precipitațiile pe uscat sunt, în medie, de trei ori mai mari decât scurgerile râului. În consecință, doar o treime din precipitații sunt aduse din ocean și mai mult de două treimi sunt asigurate de ciclul închis al apei pe uscat. Astfel, apa de pe uscat devine acumulativă biologic, parte principală regimul apei terenul este format din biotă și poate fi reglementat biologic.[ ...]

Este convenabil să identificăm unele dintre principalele trăsături ale manifestării primei și celei de-a doua forțe, pe baza ideii de acțiune a ciclurilor materiei pe Pământ: mare - geologic (geocerc) și mic - biologic (biocerc din). [...]

Comunitățile de plante din taiga de sud sunt mai rezistente la poluarea chimică decât cele din taiga de nord. Stabilitatea scăzută a cenozelor taiga nordice se datorează diversității lor reduse de specii și structurii mai simple, prezenței speciilor sensibile la poluarea chimică (mușchi și licheni), productivității și capacității scăzute a ciclului biologic și capacității mai mici de refacere.[ . ..]

Cu toate acestea, orice ecosistem, indiferent de dimensiune, include o parte vie (biocenoza) și mediul său fizic, adică neînsuflețit. În același timp, ecosistemele mici fac parte din altele din ce în ce mai mari, până la ecosistemul global al Pământului. În mod similar, ciclul biologic general al materiei de pe planetă constă și în interacțiunea multor cicluri private, mai mici.[ ...]

Solul este o componentă integrală a biogeocenozelor terestre. Realizează conjugarea (interacțiunea) ciclurilor geologice mari și biologice mici de substanțe. Solul este un gGo unic al complexității compoziției materialelor formatiune naturala. Materia solului este reprezentată de patru fazele fizice: solid (particule minerale și organice), lichid (soluție de sol), gazos (aer din sol) și vii (organisme). Solurile se caracterizează printr-o organizare spațială complexă și diferențiere a caracteristicilor, proprietăților și proceselor.[ ...]

Conform primului corolar, nu putem conta decât pe producția cu deșeuri reduse. Prin urmare, prima etapă în dezvoltarea tehnologiilor ar trebui să fie intensitatea redusă a resurselor acestora (atât la intrare, cât și la ieșire - economie și emisii nesemnificative), a doua etapă va fi crearea unei producții ciclice (risipa unora poate fi materii prime pentru alții) și al treilea - organizarea unei eliminări rezonabile a reziduurilor inevitabile și neutralizarea deșeurilor de energie inevitabil. Ideea că biosfera funcționează pe principiul non-deșeurilor este eronată, deoarece acumulează întotdeauna substanțe care părăsesc ciclul biologic care formează rocile sedimentare.[ ...]

Esența formării solului, conform lui V. R. Williams, este definită ca interacțiunea dialectică a proceselor de sinteză și descompunere a materiei organice, care are loc în sistemul unui mic ciclu biologic de substanțe.[ ...]

Pe diferite etape dezvoltarea biosferei, procesele din ea nu au fost aceleași, în ciuda faptului că au urmat modele similare. Prezența unei circulații pronunțate a substanțelor, conform legii închiderii globale a ciclului biogeochimic, este o proprietate obligatorie a biosferei în orice stadiu al dezvoltării sale. Probabil, aceasta este o lege imuabilă a existenței sale. O atenție deosebită trebuie acordată creșterii ponderii componentei biologice, și nu geochimice, în închiderea ciclului biogeochimic al substanțelor. Dacă în primele etape ale evoluției a prevalat ciclul biosferic general - un mare cerc biosferic de schimb (la început doar în mediu acvatic, și apoi împărțit în două subcicluri - pământ și ocean), apoi în viitor a început să fie zdrobit. În locul unei biote relativ omogene, ecosistemele au apărut și s-au diferențiat din ce în ce mai profund. diferite niveluri ierarhie şi dislocare geografică. Cercurile mici, biogeocenotice, de schimb au căpătat importanță. A apărut așa-numitul „schimb de schimburi” - un sistem armonios de cicluri biogeochimice cu cea mai mare valoare a componentei biotice.[ ...]

La latitudinile mijlocii, venitul de energie de la Soare este de 48-61 mii GJ/ha pe an. Odată cu introducerea unei energii suplimentare de peste 15 GJ/ha pe an, apar procese nefavorabile pentru mediu - eroziunea și deflația solului, colmatarea și poluarea râurilor mici, eutrofizarea corpurilor de apă și încălcări ale ciclului biologic în ecosisteme.[ ...]

Regiunea Siberiei de Est se caracterizează prin ierni severe, cu puțină zăpadă și în principal precipitații de vară, care spală stratul de sol. Drept urmare, în cernoziomurile din Siberia de Est are loc un regim de spălare periodică. Ciclul biologic este suprimat de temperaturile scăzute. Ca urmare, conținutul de humus din cernoziomurile Trans-Baikal este scăzut (4-9%), iar grosimea orizontului de humus este mică. Conținutul de carbonați este foarte scăzut sau absent. Prin urmare, cernoziomurile din grupul Siberiei de Est sunt numite cu conținut scăzut de carbonat și non-carbonat (de exemplu, cernoziomuri cu conținut scăzut de carbonat sau fără carbonat, cernoziomuri obișnuite cu conținut scăzut de carbonat).[ ...]

Majoritatea elementelor minore la concentrații comune în multe ecosisteme naturale au un efect redus asupra organismelor, poate pentru că organismele s-au adaptat la ele. Astfel, migrațiile acestor elemente au fost de puțin interes pentru noi, dacă mediul nu a intrat prea des în mediu. produse secundare industria minieră, diverse industrii, industria chimica si modern Agricultură, produse care conțin concentrații mari metale grele, compuși organici toxici și alți potențial substanțe periculoase. Chiar și un element foarte rar, dacă este introdus în mediu sub formă de compus metalic foarte toxic sau izotop radioactiv, poate dobândi un important semnificație biologică, deoarece chiar și o cantitate mică (din punct de vedere geochimic) dintr-o astfel de substanță poate avea un pronunțat efect biologic.[ ...]

Natura chimică a vitaminelor și a altor compuși organici care stimulează creșterea, precum și nevoia acestora la oameni și animalele domestice, este cunoscută de mult timp; cu toate acestea, cercetările asupra acestor substanțe la nivel de ecosistem tocmai au început. Conținutul de nutrienți organici din apă sau sol este atât de scăzut încât aceștia ar trebui numiți „micronutrienți” spre deosebire de „macronutrienți” precum azotul și „micronutrienți” precum metalele „urme” (vezi capitolul 5). Adesea, singura modalitate de a măsura conținutul lor este o probă biologică: se folosesc tulpini speciale de microorganisme, a căror rată de creștere este proporțională cu concentrația de nutrienți organici. După cum sa subliniat în secțiunea anterioară, rolul unei anumite substanțe și viteza curgerii acesteia nu pot fi întotdeauna judecate după concentrația sa. Acum devine clar că nutrienții organici joacă un rol important în metabolismul comunității și că aceștia pot fi un factor limitator. Acest zona interesanta cercetarea în viitorul apropiat va atrage, fără îndoială, atenția oamenilor de știință. Următoarea descriere a ciclului vitaminei B12 (cobalamină), luată de la Provasoli (1963), arată cât de puțin știm despre ciclul nutrienților organici.[ ...]

V.R.Williams (1863-1939) a dezvoltat doctrina factorilor agriculturii. Conform primei legi a agriculturii, niciunul dintre factorii vieții plantelor nu poate fi înlocuit cu altul. Și, în plus, toți factorii vieții plantelor, desigur, sunt echivalenti (a doua lege). Să evidențiem ideea sa importantă că solul este rezultatul interacțiunii unui ciclu mic - biologic și mare - geologic al materiei.[ ...]

V. R. Williams a legat îndeaproape pozițiile sale în domeniul științei genetice a solului și studiul fertilității solului cu chestiuni practice agricultura si le-a pus la baza sistemului de iarba-camp al agriculturii. Cele mai importante și originale opinii au fost exprimate de V.R.Williams cu privire la rolul organismelor vii în formarea solului, la esența procesului de formare a solului și la natura proceselor specifice individuale, la micul ciclu biologic al substanțelor, la fertilitatea solului, humusul și structura solului.[ ...]

Aceste abordări sunt legate în esență ca strategie și tactici, ca o alegere a comportamentului pe termen lung și o măsură a deciziilor de primă prioritate. Ele nu pot fi separate: poluarea mediul uman mediu dăunează altor organisme și faunei sălbatice în general și degradare sisteme naturale le slăbește capacitatea de a curăța în mod natural mediul. Dar trebuie să se înțeleagă întotdeauna că este imposibil să se păstreze calitatea mediului uman fără participarea mecanismelor ecologice naturale. Chiar dacă stăpânim tehnologiile slab poluante, nu vom realiza nimic dacă în același timp nu încetăm să împiedicăm natura să regleze compoziția mediului, să-l purificăm și să-l facem locuibil. Cele mai curate tehnologii și cele mai avansate dispozitive de protecție a mediului nu ne vor salva dacă defrișările continuă, diversitatea scade specii perturbă ciclul substanțelor din natură. Trebuie subliniat că, din punct de vedere ecologic, conceptul de „protecție” este viciat încă de la început, deoarece activitățile ar trebui să fie construite astfel încât să prevină toate efectele și rezultatele de care ar trebui să „protejați” mai tarziu.[ ...]

Aproximativ 99% din toată materia din biosferă este transformată de organismele vii, iar biomasa totală a materiei vii a Pământului este estimată la doar 2,4 1012 tone de materie uscată, care reprezintă 10-9 părți din masa Pământului. Reproducerea anuală a biomasei este de aproximativ 170 de miliarde de tone de substanță uscată. Biomasa totală a organismelor vegetale este de 2500 de ori mai mare decât cea a animalelor, dar diversitatea de specii a zoosferei este de 6 ori mai bogată decât cea a fitosferei. Dacă așezăm toate organismele vii într-un singur strat, atunci pe suprafața Pământului s-ar forma o acoperire biologică cu o grosime de numai 5 mm. Dar, în ciuda dimensiunii mici a biotei, aceasta este cea care determină condițiile locale de pe suprafața scoarței terestre. Existența sa este responsabilă pentru apariția oxigenului liber în atmosferă, formarea solurilor și ciclul elementelor din natură.[ ...]

Am descris deja ciupercile mai sus și, de fapt, numim corpul său fructifer ciupercă, dar aceasta este doar o parte organism imens. Aceasta este o rețea extinsă de fibre microscopice (recife), care se numește miceliu (miceliu) și pătrunde în detritus, în principal lemn, așternut de frunze etc. Miceliul, pe măsură ce crește, eliberează un număr semnificativ de enzime care descompun lemnul într-o stare gata. pentru utilizare și treptat, miceliul descompune complet lemnul mort. Este interesant, după cum scrie B. Nebel (1993), că ciupercile pot fi găsite pe solul anorganic, deoarece miceliul lor este capabil să extragă chiar și concentrații foarte mici de substanțe organice din grosimea acestuia. Bacteriile funcționează într-un mod similar, dar la nivel microscopic. Foarte importantă pentru menținerea stabilității ciclului biologic este capacitatea ciupercilor și a unor bacterii de a forma cantități uriașe de spori (celule reproductive). Aceste particule microscopice sunt transportate de curenții de aer din atmosferă pe distanțe foarte considerabile, ceea ce le permite să se răspândească peste tot și să dea descendenți viabili în orice spațiu în prezența conditii optime activitate vitală.

Biosfera Pământului este caracterizată într-un anumit fel de circulația existentă a substanțelor și fluxul de energie. Ciclul substanțelor este participarea repetată a substanțelor la procesele care au loc în atmosferă, hidrosferă și litosferă, inclusiv acele straturi care fac parte din biosfera Pământului. Circulația materiei se realizează cu furnizarea continuă de energie externă de la Soare și energie interna Pământ.

În funcţie de forţa motrice, în cadrul circulaţiei substanţelor se pot distinge cicluri geologice (circulaţie mare), biologice (biogeochimice, circulaţie mică) şi antropice.

Ciclul geologic (marea circulație a substanțelor în biosferă)

Această circulație redistribuie materia între biosferă și orizonturile mai adânci ale Pământului. forta motrice acest proces sunt procese geologice exogene și endogene. Procesele endogene apar sub influența energiei interne a Pământului. Aceasta este energia eliberată ca rezultat dezintegrare radioactivă, reacții chimice de formare a mineralelor etc. Procesele endogene includ, de exemplu, mișcări tectonice, cutremure. Aceste procese duc la formare forme mari relief (continente, depresiuni oceanice, munți și câmpii). Procese exogene curge sub influența energiei externe a Soarelui. Acestea includ activitatea geologică a atmosferei, a hidrosferei, a organismelor vii și a oamenilor. Aceste procese duc la netezirea formelor mari de relief (văi ale râurilor, dealuri, râpe etc.).

Ciclul geologic continuă de milioane de ani și constă în faptul că rocile sunt distruse, iar produsele meteorologice (inclusiv nutrienții solubili în apă) sunt transportate de fluxurile de apă către Oceanul Mondial, unde formează strate marine și se întorc doar parțial pe uscat cu precipitare. Schimbările geotectonice, procesele de subsidență a continentelor și ridicarea fundului mării, mișcarea mărilor și oceanelor pentru o lungă perioadă de timp duc la faptul că aceste straturi revin pe uscat și procesul începe din nou. Simbolul acestei circulații a substanțelor este o spirală, nu un cerc, pentru că. noul ciclu de circulație nu îl repetă tocmai pe cel vechi, ci introduce ceva nou.

La ciclu mare se referă la ciclul apei (ciclul hidrologic) dintre pământ și ocean prin atmosferă (Fig. 3.2).

Ciclul apei în ansamblu joacă un rol major în modelare conditii naturale pe planeta noastră. Ținând cont de transpirația apei de către plante și de absorbția acesteia în ciclul biogeochimic, întreaga aprovizionare cu apă de pe Pământ se descompune și este restabilită timp de 2 milioane de ani.

Orez. 3. 2. Ciclul apei în biosferă.

În ciclul hidrologic, toate părțile hidrosferei sunt interconectate. Peste 500 de mii de km3 de apă participă la el în fiecare an. Forța motrice din spatele acestui proces este energia solară. Moleculele de apă sub acțiunea energiei solare sunt încălzite și se ridică sub formă de gaz în atmosferă (875 km3 de apă dulce se evaporă zilnic). Pe măsură ce se ridică, se răcesc treptat, se condensează și formează nori. După răcire suficientă, norii eliberează apă sub formă de diverse precipitații care cad înapoi în ocean. Apa căzută pe pământ poate urma două căi diferite: fie inmuiare in sol (infiltrare), fie scurgere (scurgere de suprafata). La suprafață, apa curge în pâraiele și râurile care duc în ocean sau în alte locuri unde are loc evaporarea. Apa absorbită în sol poate fi reținută în straturile sale superioare (orizonturi) și returnată în atmosferă prin transpirație. O astfel de apă se numește capilară. Apa care este dusă de gravitație și se scurge prin pori și fisuri se numește apă gravitațională. Apa gravitațională se scurge într-un strat impenetrabil de rocă sau argilă densă, umplând toate golurile. Astfel de rezerve se numesc ape subterane, iar lor limită superioară– nivel panza freatica. Straturile de roci subterane prin care apele subterane curg încet se numesc acvifere. Sub influența gravitației, apele subterane se deplasează de-a lungul acviferului până când găsesc o „ieșire” (de exemplu, formând izvoare naturale care alimentează lacuri, râuri, iazuri, adică devin parte a apei de suprafață). Astfel, ciclul apei include trei „bucle” principale: scurgere de suprafață, evaporare-transpirație, apă subterană. Peste 500 de mii de km3 de apă este implicată în ciclul apei de pe Pământ în fiecare an și joacă un rol major în modelarea condițiilor naturale.

Circulația biologică (biogeochimică).

(circularea mica a substantelor in biosfera)

Forța motrice a ciclului biologic al substanțelor este activitatea organismelor vii. Face parte dintr-unul mai mare și are loc în interiorul biosferei la nivel de ecosistem. Un ciclu mic constă în faptul că nutrienții, apa și carbonul se acumulează în materia plantelor (autotrofe), sunt cheltuiți pentru construirea de corpuri și procese de viață, atât plante, cât și alte organisme (de obicei animale - heterotrofe) care mănâncă aceste plante. Produșii de descompunere ai materiei organice sub acțiunea destructorilor și a microorganismelor (bacterii, ciuperci, viermi) se descompun din nou în componente minerale. Aceste substante anorganice pot fi refolosite pentru sinteza substanţelor organice de către autotrofi.

În ciclurile biogeochimice, se disting un fond de rezervă (substanțe care nu sunt asociate cu organismele vii) și un fond de schimb (substanțe care sunt legate prin schimb direct între organisme și mediul lor imediat).

În funcție de locația fondului de rezervă, ciclurile biogeochimice sunt împărțite în două tipuri:

Cicluri de tip gaz cu fond de rezervă de substanțe din atmosferă și hidrosferă (cicluri de carbon, oxigen, azot).

Cicluri de tip sedimentar cu fond de rezervă în scoarța terestră (circulații ale fosforului, calciului, fierului etc.).

Ciclurile de tip gaz, având un fond de schimb mare, sunt mai perfecte. Și, în plus, sunt capabili de auto-reglare rapidă. Ciclurile de tip sedimentar sunt mai puțin perfecte, sunt mai inerte, deoarece cea mai mare parte a materiei este conținută în fondul de rezervă al scoarței terestre într-o formă inaccesibilă organismelor vii. Astfel de cicluri sunt ușor deranjate de diferite tipuri de influențe și o parte din materialul schimbat părăsește ciclul. Poate reveni din nou în circulație doar ca urmare a unor procese geologice sau prin extracție prin materie vie.

Intensitatea ciclului biologic este determinată de temperatură mediu inconjurator si cantitatea de apa. De exemplu, ciclul biologic se desfășoară mai intens pe umed paduri tropicale decât în ​​tundra.

Cicluri ale principalelor substanțe și elemente biogene

Ciclul carbonului

Toată viața de pe pământ se bazează pe carbon. Fiecare moleculă a unui organism viu este construită pe baza unui schelet de carbon. Atomii de carbon migrează constant dintr-o parte a biosferei în alta (Fig. 3. 3.).

Orez. 3. 3. Ciclul carbonului.

Principalele rezerve de carbon de pe Pământ sunt sub formă de dioxid de carbon (CO2) conținut în atmosferă și dizolvat în oceane. Plantele absorb moleculele de dioxid de carbon în timpul fotosintezei. Ca rezultat, atomul de carbon este transformat într-o varietate de compuși organici și astfel inclus în structura plantelor. Următoarele sunt mai multe opțiuni:

· carbonul ramane in plante ® moleculele vegetale sunt consumate de catre descompozitori (organisme care se hranesc cu materie organica moarta si in acelasi timp o descompun in compusi anorganici simpli) ® carbonul este returnat in atmosfera sub forma de CO2;

· plantele sunt consumate de ierbivore ® carbonul este returnat în atmosferă în timpul respirației animalelor și pe măsură ce acestea se descompun după moarte; sau erbivorele vor fi mâncate de carnivore și apoi carbonul se va întoarce din nou în atmosferă în aceleași moduri;

Plantele mor și se transformă în combustibili fosili (de exemplu cărbune) ® carbonul este returnat în atmosferă după ce combustibilul este folosit, erupții vulcaniceși alte procese geotermale.

În cazul dizolvării moleculei originale de CO2 în apa de mare, sunt posibile și mai multe opțiuni: dioxidul de carbon se poate întoarce pur și simplu în atmosferă (acest tip de schimb reciproc de gaze între Oceanul Mondial și atmosferă are loc constant); carbonul poate intra în țesuturile plantelor sau animalelor marine, apoi se va acumula treptat sub formă de sedimente pe fundul oceanelor și în cele din urmă se va transforma în calcar sau va trece din nou din sedimente în apă de mare.

Rata ciclului CO2 este de aproximativ 300 de ani.

Intervenția omului în ciclul carbonului (arderea cărbunelui, petrolului, gazelor, dezumidificare) duce la creșterea conținutului de CO2 din atmosferă și la dezvoltarea efectului de seră. În prezent, studiul ciclului carbonului a devenit sarcină importantă pentru oamenii de știință implicați în studiul atmosferei.

Ciclul oxigenului

Oxigenul este cel mai comun element de pe Pământ (apa de mare conține 85,82% oxigen, aerul atmosferic 23,15% și 47,2% în scoarța terestră). Compușii de oxigen sunt indispensabili pentru susținerea vieții (joc rol esentialîn procesele de metabolism și respirație, face parte din proteine, grăsimi, carbohidrați, din care organismele sunt „construite”). Masa principală de oxigen este în stare legată(cantitatea de oxigen molecular din atmosferă este de numai 0,01% din continut general oxigenul din scoarța terestră).

Deoarece oxigenul se găsește în multe compuși chimici, circulația sa în biosferă este foarte complexă și are loc în principal între atmosferă și organismele vii. Concentrația de oxigen din atmosferă se menține prin fotosinteză, în urma căreia plantele verzi, sub influența luminii solare, transformă dioxidul de carbon și apa în carbohidrați și oxigen. Cea mai mare parte a oxigenului este produs de plantele terestre - aproape ¾, restul - de organismele fotosintetice ale oceanelor. O sursă puternică de oxigen este descompunerea fotochimică a vaporilor de apă din atmosfera superioară sub influența razelor ultraviolete ale soarelui. În plus, oxigenul face cel mai important ciclu, fiind parte a apei. Din ozon se formează o cantitate mică de oxigen sub influența radiațiilor ultraviolete.

Rata ciclului oxigenului este de aproximativ 2 mii de ani.

Defrișările, eroziunea solului, diverse lucrări miniere la suprafață se reduc masa totala fotosinteza și reduc ciclul oxigenului pe suprafețe mari. În plus, 25% din oxigenul generat ca urmare a asimilării este consumat anual pentru nevoi industriale și casnice.

ciclul azotului

Ciclul biogeochimic al azotului, ca și ciclurile anterioare, acoperă toate zonele biosferei (Fig. 3.4).

Orez. 3. 4. Ciclul azotului.

Azotul este inclus în atmosfera pământului nelegat în formă molecule diatomice(aproximativ 78% din volumul total al atmosferei este azot). În plus, azotul se găsește în plante și animale sub formă de proteine. Plantele sintetizează proteine ​​prin absorbția nitraților din sol. Nitrații se formează acolo din compușii de azot și amoniu atmosferici prezenți în sol. Procesul de transformare a azotului atmosferic într-o formă utilizabilă de plante și animale se numește fixare a azotului. Când materia organică putrezește, o parte semnificativă a azotului conținut în acestea se transformă în amoniac, care, sub influența bacteriilor nitrificatoare care trăiesc în sol, este apoi oxidat în amoniac. acid azotic. Acest acid, care reacţionează cu carbonaţii din sol (de exemplu, carbonatul de calciu CaCO3), formează nitraţi. O parte din azot este întotdeauna eliberată în timpul dezintegrarii în formă liberă în atmosferă. În plus, azotul liber este eliberat în timpul arderii substanțelor organice, în timpul arderii lemnului de foc, cărbunelui și turbei. În plus, există bacterii care, cu acces insuficient la aer, pot lua oxigen din nitrați, distrugându-i cu eliberarea de azot liber. Activitatea bacteriilor denitrificatoare duce la faptul că o parte din azotul din forma disponibilă plantelor verzi (nitrați) devine inaccesibilă (azot liber). Astfel, departe de tot azotul care a făcut parte din plantele moarte se întoarce înapoi în sol (o parte din acesta este eliberat treptat într-o formă liberă).

Procesele care compensează pierderea de azot includ, în primul rând, descărcări electrice care apar în atmosferă, în care se formează întotdeauna o anumită cantitate de oxizi de azot (acesta din urmă cu apă dă acid azotic, care se transformă în nitrați în sol) . O altă sursă de completare a compușilor de azot din sol este activitatea vitală a așa-numitelor azotobacterii, care sunt capabile să asimileze azotul atmosferic. Unele dintre aceste bacterii se instalează pe rădăcinile plantelor din familia leguminoaselor, determinând formarea unor umflături caracteristice - noduli. Bacteriile nodulare, asimilând azotul atmosferic, îl prelucrează în compuși de azot, iar plantele, la rândul lor, îl transformă pe acesta din urmă în proteine ​​și alți compuși. substanțe complexe. Astfel, în natură, circulație continuă azot.

Datorită faptului că în fiecare an, odată cu recolta, cele mai bogate părți din plante (de exemplu, cereale) sunt îndepărtate de pe câmp, solul „necesită” să aplice îngrășăminte care să compenseze pierderea din el. elemente esentiale hrana plantelor. Principalele utilizări sunt azotatul de calciu (Ca(NO)2), azotatul de amoniu (NH4NO3), azotatul de sodiu (NANO3) și azotatul de potasiu (KNO3). De asemenea, în locul îngrășămintelor chimice se folosesc plantele în sine din familia leguminoaselor. Dacă cantitatea de îngrășăminte artificiale cu azot aplicată în sol este excesiv de mare, atunci nitrații intră și în corpul uman, unde se pot transforma în nitriți, care sunt foarte toxici și pot provoca cancer.

Ciclul fosforului

Cea mai mare parte a fosforului este conținută în rocile formate în epocile geologice trecute. Conținutul de fosfor din scoarța terestră este de la 8 - 10 până la 20% (în greutate) și se găsește aici sub formă de minerale (fluorapatit, clorapatit etc.), care fac parte din fosfații naturali - apatite și fosforite. Fosforul poate intra în ciclul biogeochimic ca urmare a intemperii rocilor. Procesele de eroziune transportă fosforul în mare sub formă de apatită minerală. În transformarea fosforului mare rol jucate de organismele vii. Organismele extrag fosforul din soluri și soluții de apă. În plus, fosforul este transferat prin lanțurile trofice. Odată cu moartea organismelor, fosforul revine în sol și în nămolul mărilor și este concentrat sub formă de depozite marine de fosfat, care, la rândul lor, creează condiții pentru crearea de roci bogate în fosfor (Fig. 3. 5. ).

Orez. 3.5. Ciclul fosforului în biosferă (după P. Duvigno, M. Tang, 1973; cu modificări).

La aplicare greșităîngrășămintele fosfatice, ca urmare a eroziunii apei și eoliene (distrugerea sub acțiunea apei sau a vântului), o cantitate mare de fosfor este îndepărtată din sol. Pe de o parte, acest lucru duce la un consum excesiv de îngrășăminte cu fosfor și la epuizarea minereurilor care conțin fosfor.

Pe de altă parte, un conținut crescut de fosfor în căi navigabile transferul acestuia determină o creștere rapidă a biomasei plantelor acvatice, „înflorirea rezervoarelor” și eutrofizarea acestora (îmbogățirea cu substanțe nutritive).

Deoarece plantele transportă o cantitate semnificativă de fosfor din sol, iar completarea naturală a compușilor de fosfor din sol este extrem de nesemnificativă, aplicarea îngrășămintelor cu fosfor în sol este una dintre cele mai importante măsuri de creștere a productivității. Aproximativ 125 de milioane de tone sunt extrase anual în lume. minereu de fosfat. Cea mai mare parte este cheltuită pentru producția de îngrășăminte fosfatice.

Ciclul sulfului

Principalul fond de rezervă de sulf se găsește în sedimente, sol și atmosferă. rolul principalîn implicarea sulfului în ciclul biogeochimic aparţine microorganismelor. Unii dintre ei sunt agenți reducători, alții sunt agenți oxidanți (Fig. 3. 6.).

Orez. 3. 6. Ciclul sulfului (după Yu. Odum, 1975).

In natura sunt cunoscute in cantitati mari diverse sulfuri de fier, plumb, zinc etc.. Sulful sulfurat este oxidat in biosfera in sulf sulfat. Sulfații sunt absorbiți de plante. În organismele vii, sulful face parte din aminoacizi și proteine, iar la plante, în plus, face parte din uleiurile esențiale etc. Procesele de distrugere a rămășițelor de organisme în sol și în mâlurile mărilor sunt însoțite de transformări complexe ale sulfului (microorganismele creează numeroși compuși intermediari ai sulfului). După moartea organismelor vii, o parte din sulf este restabilită în sol de către microorganisme la H2S, cealaltă parte este oxidată la sulfați și este din nou inclusă în ciclu. Hidrogenul sulfurat format în atmosferă este oxidat și returnat în sol cu ​​precipitații. În plus, hidrogenul sulfurat poate reforma sulfuri „secundare”, iar sulfatul de sulf creează gips. La rândul lor, sulfurile și ghipsul sunt din nou distruse, iar sulful își reia migrarea.

În plus, sulful sub formă de SO2, SO3, H2S și sulf elementar este emis de vulcani în atmosferă.

Ciclul sulfului poate fi perturbat de intervenția umană. Motivul pentru aceasta este arderea cărbunelui și a emisiilor din industria chimică, având ca rezultat formarea de dioxid de sulf, care perturbă procesele de fotosinteză și duce la moartea vegetației.

Astfel, ciclurile biogeochimice asigură homeostazia biosferei. Cu toate acestea, ele sunt în mare parte supuse influenței umane. Și una dintre cele mai puternice acțiuni anti-ecologice ale unei persoane este asociată cu încălcarea și chiar distrugerea ciclurilor naturale (devin aciclice).

Ciclul antropogen

Forța motrice a ciclului antropic este activitatea umană. Acest ciclu include două componente: biologice, asociate cu funcționarea unei persoane ca organism viu, și tehnice, asociate cu activitățile economice ale oamenilor. Ciclul antropogen, spre deosebire de ciclurile geologice și biologice, nu este închis. Această deschidere provoacă epuizarea resurselor naturale și poluarea mediului natural.