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 dezvoltarea ulterioară a biosferei.

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 reflectarea luminii solare, conductivitatea termică și capacitatea termică. Regimul hidrotermal instabil al suprafeței Pământului, împreună cu sistemul de circulație atmosferică planetară, au determinat circulația geologică a substanțelor, care în stadiul inițial de dezvoltare a Pământului, împreună cu procesele endogene, a fost asociată cu formarea continentelor, oceanelor și a celor moderne. geosferelor. 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.

Principalele 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 care a apărut în timpul cristalizării magmei, ajunsă la 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. (orez.).

Substanțele ușor mobile - gazele și apele naturale care alcătuiesc atmosfera și hidrosfera planetei - suferă cea mai intensă și rapidă circulație. Materialul litosferei circulă mult mai încet. În general, fiecare circulație a oricărui element chimic face parte din circulația generală mare a substanțelor pe Pământ și toate sunt strâns legate între ele. Materia vie a biosferei în acest ciclu face o treabă grozavă de redistribuire a elementelor chimice care circulă constant în biosferă, trecând din mediul extern în organisme și din nou în Mediul extern.

Circulație mică sau biologică a substanțelor- aceasta este

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. Primul stagiu 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 alimente de origine vegetală. Prădătorii (consumatorii de ordinul doi) se hrănesc cu animale ierbivore, consumând alimente cu o compoziție mai complexă, inclusiv proteine, grăsimi, aminoacizi și alte substanțe. În procesul de distrugere de către microorganisme (descomponetoare) a substanțelor organice ale plantelor moarte și al rămășițelor 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).

Apariția și dezvoltarea noosferei

Evoluția lumii organice pe Pământ a trecut prin mai multe etape.Prima este asociată cu apariția ciclului biologic al substanțelor din biosferă. Al doilea a fost însoțit de formație organisme pluricelulare. Aceste două etape se numesc biogeneză.A treia etapă este asociată cu apariția societatea umana, sub influența căreia în condiții moderne are loc evoluția biosferei și transformarea ei în sfera minții-noosfere (din gr.-minte,-ball). Noosfera - o nouă stare a biosferei, când activitate rezonabilă o persoană devine principalul factor care îi determină dezvoltarea. Termenul „noosferă” a fost introdus de E. Leroy. VI Vernadsky a aprofundat și dezvoltat doctrina noosferei. El a scris: "Noosfera este un nou fenomen geologic pe planeta noastră. În ea, omul devine o forță geologică majoră". V. I. Vernadsky a evidențiat premisele necesare pentru crearea noosferei: 1. Umanitatea a devenit un întreg unic 2. Posibilitatea schimbului instantaneu de informații 3. Egalitatea reală a oamenilor. 6. Excluderea războaielor din viața societății. Crearea acestor premise devine posibilă ca urmare a exploziei gândirii științifice din secolul al XX-lea.

Tema - 6. Natura - om: o abordare sistematică. Scopul prelegerii: Pentru a forma o viziune holistică a postulatelor sistemului de ecologie.

Întrebări principale: 1. Conceptul de sistem și biosisteme complexe 2. Caracteristicile sistemelor biologice 3. Postulatele sistemului: legea comunicării universale, legile de mediu B. Plebe, Drept numere mari, principiul lui Le Chatelier, Legea feedback-ului în natură și legea constanței cantității de materie vie. 4. Modele de interacțiuni în sisteme " natura este omul” și „om-economia-biota-mediu”.

Sistemul ecologic este obiectul principal al ecologiei. Ecologia este sistemică în esența sa și în forma sa teoretică este apropiată de teoria generală a sistemelor. Conform teoriei generale a sistemelor, un sistem este un set real sau imaginabil de părți ale căror proprietăți integrale sunt determinate de interacțiunea dintre părțile (elementele) sistemului. În viața reală, un sistem este definit ca o colecție de obiecte reunite printr-o formă de interacțiune regulată sau interdependență pentru a îndeplini o anumită funcție. În material există anumite ierarhii – secvențe ordonate de subordonare spațio-temporală și complicare a sistemelor. Toate varietățile lumii noastre pot fi reprezentate ca trei ierarhii apărute secvenţial. Aceasta este ierarhia principală, naturală, fizico-chimică-biologică (P, X, B) și două secundare care au apărut pe baza ei, ierarhiile sociale (S) și tehnice (T). Existența acestora din urmă în ceea ce privește setul de feedback-uri afectează într-un anumit fel ierarhia principală. Combinarea sistemelor din ierarhii diferite duce la clase „mixte” de sisteme. Astfel, combinarea sistemelor din partea fizico-chimică a ierarhiei (F, X – „mediu”) cu sisteme vii din partea biologică a ierarhiei (B – „biota”) conduce la o clasă mixtă de sisteme numite ecologice. O unire a sistemelor din ierarhii C

("om") și T ("tehnologie") duce la o clasă de economic, sau tehnic si economic, sisteme.

Orez. . Ierarhii sisteme materiale:

F, X - fizico-chimic, B - biologic, C - social, T - tehnic

Ar trebui să fie clar că impactul societății umane asupra naturii, reflectat în diagramă, mediat de tehnologie și tehnologii (tehnogeneză), se referă la întreaga ierarhie a sistemelor naturale: ramura inferioară - la mediul abiotic, cea superioară - la biota biosferei. Mai jos vom lua în considerare contingența aspectelor de mediu și tehnice și economice ale acestei interacțiuni.

Toate sistemele au unele proprietăți comune:

1. Fiecare sistem are un specific structura, determinată de forma legăturilor spaţiu-timp sau a interacţiunilor dintre elementele sistemului. Numai ordinea structurală nu determină organizarea unui sistem. Sistemul poate fi apelat organizat dacă existența sa este fie necesară pentru menținerea unei structuri funcționale (efectuarea anumitor lucrări), fie, dimpotrivă, depinde de activitatea unei astfel de structuri.

2. Potrivit principiul diversității necesare sistemul nu poate consta din elemente identice lipsite de individualitate. Limita inferioară a diversității este de cel puțin două elemente (proton și electron, proteină și acid nucleic, „el” și „ea”), limita superioară este infinitul. Diversitatea este cea mai importantă caracteristică informațională a sistemului. Diferă de numărul de varietăți de elemente și poate fi măsurat 3. Proprietățile unui sistem nu pot fi înțelese numai pe baza proprietăților părților sale. Interacțiunea dintre elemente este decisivă. Nu este posibil să se judece funcționarea mașinii din părțile individuale ale mașinii înainte de asamblare. Studiind separat unele forme de ciuperci și alge, este imposibil de prezis existența simbiozei lor sub formă de lichen. Efectul combinat a doi sau mai mulți factori diferiți asupra unui organism este aproape întotdeauna diferit de suma efectelor lor separate. Gradul de ireductibilitate al proprietăților sistemului la suma proprietăților elementelor individuale din care constă determină aparitie sisteme.

4. Alocarea sistemului își împarte lumea în două părți - sistemul însuși și mediul său. În funcție de prezența (absența) schimbului de materie, energie și informații cu mediul înconjurător, sunt posibile în mod fundamental următoarele: izolat sisteme (nu este posibil schimbul); închis sisteme (schimb imposibil de materie); deschis sisteme (schimbul de materie și energie este posibil). Schimbul de energie determină schimbul de informații. În natură, există doar deschise dinamic sisteme, între elemente interne care și elementele mediului realizează transferul de materie, energie și informații. Orice sistem viu- de la virus la biosfera - este un sistem dinamic deschis.

5. Predominanță interacțiuni interneîn sistem peste cele externe și labilitatea sistemului în raport cu exteriorul
acțiunile o definesc capacitatea de autoconservare datorita calitatilor de organizare, rezistenta si stabilitate. Influența externă asupra sistemului, care depășește puterea și flexibilitatea interacțiunilor sale interne, duce la modificări ireversibile.
și moartea sistemului. Stabilitatea unui sistem dinamic este menținută prin munca sa ciclică externă continuă. Acest lucru necesită fluxul și transformarea energiei în aceasta. subiect. Probabilitatea de a atinge obiectivul principal al sistemului - autoconservarea (inclusiv prin auto-reproducere) este determinată ca eficienta potentiala.

6. Acțiunea sistemului în timp se numește ea comportament. Modificarea comportamentului cauzată de un factor extern se notează ca reacţie sistem și o schimbare în reacția sistemului, asociată cu o schimbare a structurii și care vizează stabilizarea comportamentului, ca dispozitiv, sau adaptare. Consolidarea modificărilor adaptative ale structurii și conexiunilor sistemului în timp, în care potențiala eficiență a acestuia crește, este considerată ca dezvoltare, sau evoluţie, sisteme. Apariția și existența tuturor sistemelor materiale din natură se datorează evoluției. Sistemele dinamice evoluează în direcția de la organizarea mai probabilă la organizarea mai puțin probabilă, adică dezvoltarea decurge pe calea complicarii organizatiei si formarea subsistemelor în structura sistemului. În natură, toate formele de comportament al sistemului - de la reacție elementarăînainte de evoluţia globală – în esenţă neliniară. O caracteristică importantă a evoluției sistemelor complexe este
denivelări, lipsă de monotonie. Perioadele de acumulare treptată a modificărilor minore sunt uneori întrerupte de salturi calitative ascuțite care modifică semnificativ proprietățile sistemului. Ele sunt de obicei asociate cu așa-numitele puncte de bifurcație- bifurcare, scindare a fostei căi de evoluție. Multe depind de alegerea uneia sau alteia continuare a drumului la punctul de bifurcare, până la apariția și prosperitatea unei noi lumi de particule, substanțe, organisme, societăți sau, dimpotrivă, moartea sistemului. Chiar si pentru sisteme de decizie rezultatul alegerii este adesea imprevizibil, iar alegerea în sine în punctul de bifurcare se poate datora unui impuls aleatoriu. Orice sistem real poate fi prezentat sub forma unei asemănări materiale sau a unei imagini simbolice, de ex. respectiv analog sau semn model de sistem. Modelarea este inevitabil însoțită de o oarecare simplificare și formalizare a relațiilor din sistem. Această formalizare poate fi
implementate sub forma unor relaţii logice (cauzale) şi/sau matematice (funcţionale).Pe măsură ce complexitatea sistemelor creşte, apar noi calităţi emergente. În același timp, se păstrează calitățile sistemelor mai simple. Prin urmare, diversitatea generală a calităților sistemului crește pe măsură ce acesta devine mai complex (Fig. 2.2).

Orez. 2.2. Modele de modificări ale proprietăților ierarhiilor de sistem cu o creștere a nivelului lor (conform lui Fleishman, 1982):

1 - diversitate, 2 - stabilitate, 3 - apariție, 4 - complexitate, 5 - non-identitate, 6 - prevalență

În ordinea creșterii activității în raport cu influențele externe, calitățile sistemului pot fi ordonate în următoarea succesiune: 1 - stabilitate, 2 - fiabilitate datorită conștientizării mediului (imunitate la zgomot), 3 - controlabilitate, 4 - auto- organizare. În această serie, fiecare calitate ulterioară are sens în prezența celei anterioare.

Dificultate cu abur structura sistemului este determinată de număr P elementele sale și numărul t

legături între ele. Dacă în orice sistem este investigat numărul de stări private discrete, atunci complexitatea sistemului DIN este determinată de logaritmul numărului de legături:

C=logm.(2.1)

Sistemele sunt clasificate condiționat în funcție de complexitate, după cum urmează: 1) sisteme cu până la o mie de stări (O <С < 3), относятся к simplu; 2) sisteme cu până la un milion de stări (3< С < 6), являют собой sisteme complexe; 3) sistemele cu mai mult de un milion de stări (C > 6) sunt identificate ca foarte complex.

Toate biosistemele naturale reale sunt foarte complexe. Chiar și în structura unui singur virus, numărul de stări moleculare semnificative biologic depășește această din urmă valoare.

Ciclu biologic (mic) - circulația substanțelor între plante, animale sălbatice, microorganisme și sol. Baza sa este fotosinteza, adică conversia de către plantele verzi și microorganismele speciale a energiei radiante a Soarelui în energia legăturilor chimice ale substanțelor 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 este cea care stă la baza procesului de formare a solului.[ ...]

Ciclul azotului este în prezent puternic afectat de oameni. 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.Prin procese naturale, oxizii de azot apar în atmosferă în cantități 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 continuă, ciclică, regulată, dar neuniformă în timp și spațiu a materiei, energiei1 și informațiilor în cadrul sistemelor ecologice de diferite 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 elemente chimiceîn corpurile organismelor vii și eliberarea lor în mediu, de unde sunt din nou capturate de plante și implicate 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 desfășoară la nivelul biogeocenozei, constă în faptul că nutrienții solului, apa, carbonul se acumulează în substanța plantelor, sunt cheltuiți pentru construirea corpului și a proceselor de viață ale ambelor. ei înșiși și organismele de consum. Produșii de descompunere a materiei organice de către microflora și mezofauna solului (bacterii, ciuperci, moluște, viermi, insecte, protozoare etc.) sunt din nou descompuse în componente minerale, din nou disponibile plantelor și, prin urmare, din nou implicate de acestea în fluxul de materie. [...]

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 cicluri mari și mici (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. Apele subterane, pătrunzând prin țesuturile plantelor în procesul de transpirație, aduc săruri minerale necesare activității vitale a plantelor înseși.[ ...]

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, pe măsură ce depășirea lor crește, 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 subteran. 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 circulației geografice reduse 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 cu mai multe șiruri 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 de 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 puțin adânci, în majoritatea cazurilor aerisit, cu micorize puternice, rădăcini 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 celei mai mari activități a proceselor biogeochimice și a volumelor și scărilor colosale ale circulației 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 un ciclu mare. Carbonul conținut în țesuturile vegetale (5 x 10 mt) și animale (5 x 109 mt) participă la un ciclu mic (ciclu biogeochimic).[ ...]

Cu toate acestea, 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 vegetale, 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 biologic acumulată, cea mai mare parte a regimului hidric al terenului este formată din biotă și poate fi reglementată 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 cele din ce în ce mai mari, până la ecosistem global Pământ. În mod similar, ciclul biologic general al materiei de pe planetă constă și în interacțiunea a multor cicluri private mai mici.[ ...]

Solul este o componentă integrantă a biogeocenozelor terestre. Ea realizează conjugarea (interacțiunea) a unor cicluri geologice mari și biologice mici de substanțe. Solul este o formațiune naturală care este unică prin complexitatea compoziției sale materiale. 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 o 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 energetice inevitabile. Noțiunea 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.[ ...]

În diferite etape ale dezvoltării 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 proprietate obligatorie 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 cerc biosferic mare de schimb (la început numai în mediul acvatic, apoi împărțit în două subcicluri - pământ și ocean), apoi a început să se fragmenteze mai târziu. 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. Cumparat importanţă cercuri mici, biogeocenotice, de schimb. 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. La realizarea energie suplimentară peste 15 GJ/ha pe an, au loc 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. Ca 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 de metale grele, compuși organici toxici și alte substanțe potențial periculoase. Chiar mai mult element rar, dacă este introdus în mediu sub formă de compus metalic extrem de toxic sau izotop radioactiv, poate dobândi o semnificație biologică importantă, întrucât chiar și o cantitate mică (din punct de vedere geochimic) dintr-o astfel de substanță poate avea o substanță pronunțată. efect biologic.[ ...]

Natură chimică vitaminele și alți compuși organici care stimulează creșterea, precum și necesitatea acestora la oameni și animalele domestice, sunt cunoscute 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). De multe ori singura cale pentru 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 domeniu de cercetare cel mai interesant va atrage, fără îndoială, atenția oamenilor de știință în viitorul apropiat. Următoarea descriere a ciclului vitaminei B12 (cobalamină), luată de la Provasoli (1963), arată cât de puține 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 o evidențiem idee importantă că solul este rezultatul interacțiunii unui mic - biologic și mare - ciclu geologic al materiei.[ ...]

V. R. Williams a legat strâns 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 solului 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 vieții sălbatice în general, iar degradarea sistemelor naturale slăbește capacitatea acestora 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 faptul că, din punct de vedere ecologic, conceptul de „protecție” este viciat încă de la început, deoarece activitățile ar trebui 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 organisme 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 în 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.

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

La exogene- intemperii, activitatea atmosferice si suprafata apei mările, oceanele, animalele, organismele vegetale și mai ales omul – tehnogeneză.

Interacțiunea proceselor interne și externe se formează marele ciclu geologic al materiei.

Procesele endogene formează sisteme montane, zone montane, tranșee oceanice, cu exogen - are loc o distrugere a rocilor magmatice, mișcarea produselor de distrugere în râuri, mări, oceane și formarea rocilor 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 forma roci magmatice. Astfel, se formează roci care formează sol și diverse forme de relief.

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

igneos stânci 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 infertile.

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 marmură, gneiss, cuarț. Ele ocupă o mică proporție ca roci care formează sol.

Roci sedimentare. Formarea lor se datorează proceselor de degradare a 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 apoase in golfuri maritime, lacuri in climat cald sau ca urmare a reactiilor 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).

Principal tipuri genetice rocile sedimentare sunt:

1. Depozitele 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 şi apa topită la fundul versanţilor.

3. depozite proluviale- formata ca urmare a transferului si depunerii produselor meteorologice de catre raurile montane 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 scurgere 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 clastic grosier nesortat de roșu-maro sau culoarea gri cu incluziuni de pietre, bolovani, 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 depozite de ape de mică adâncime inundații 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 Superioară 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. Știința generală a solului 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. Acoperirea solului globului. M. ed. W. 1977

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

Baza vieții auto-susținute pe Pământ sunt cicluri biogeochimice. Toate elementele chimice folosite în procesele de viață ale organismelor fac mișcări constante, trecând de la corpurile vii la compuși de natură neînsuflețită și invers. Posibilitatea utilizării repetate a acelorași atomi face viața pe Pământ practic eternă, cu condiția să fie furnizată constant cantitatea potrivită de energie.

Tipuri de cicluri de substanțe. Biosfera Pământului este caracterizată într-un anumit fel de circulația existentă a substanțelor și fluxul de energie. Circulația substanțelor – participarea multiplă a substanțelor la procesele care au loc în atmosferă, hidrosferă și litosferă, inclusiv acele straturi care fac parte din biosfera Pământului. Circulația substanțelor se realizează cu un flux (flux) continuu al energiei externe a Soarelui și al energiei interne a Pământului.

În funcție de forța motrice, cu un anumit grad de convenție, în cadrul circulației substanțelor, se pot distinge cicluri geologice, biologice și antropice. Înainte de apariția omului pe Pământ, doar primele două au fost efectuate.

Ciclul geologic (marea circulație a substanțelor în natură) – circulatia substantelor forta motrice care sunt procese geologice exogene şi endogene.

Procese endogene(procesele de dinamică internă) apar sub influența energiei interne a Pământului. Aceasta este energia eliberată ca urmare a dezintegrarii radioactive, a reacțiilor chimice de formare a mineralelor, a cristalizării rocilor etc. Procesele endogene includ: mișcări tectonice, cutremure, magmatism, metamorfism. Procese exogene(procesele de dinamică externă) se desfășoară sub influența energiei externe a Soarelui. Procesele exogene includ alterarea rocilor și mineralelor, îndepărtarea produselor de distrugere din unele zone ale scoarței terestre și transferul lor în zone noi, depunerea și acumularea de produse de distrugere cu formarea de roci sedimentare. Procesele exogene includ activitatea geologică a atmosferei, hidrosferei (râuri, cursuri temporare, ape subterane, mări și oceane, lacuri și mlaștini, gheață), precum și organismele vii și oamenii.

Cele mai mari forme de relief (continente și depresiuni oceanice) și forme mari (munti și câmpii) s-au format datorită procese endogeneși formele de relief medii și mici ( văile râurilor, dealuri, râpe, dune etc.), suprapuse unor forme mai mari, din cauza unor procese exogene. Astfel, procesele endogene și exogene sunt opuse în acțiunea lor. Primele duc la formarea unor forme de relief mari, cele din urmă la netezirea lor.

Rocile magmatice sunt transformate în roci sedimentare ca urmare a intemperiilor. În zonele mobile ale scoarței terestre, ele se cufundă adânc în Pământ. Acolo sub influenta temperaturi mari si presiune, se topesc din nou si formeaza magma care, ridicandu-se la suprafata si solidificandu-se, formeaza roci magmatice.

Astfel, circulația geologică a substanțelor se desfășoară fără participarea organismelor vii și redistribuie materia între biosferă și straturile mai profunde ale Pământului.

Ciclu biologic (biogeochimic) (ciclu mic de substanțe din biosferă) – ciclul substanțelor, a cărui forță motrice este activitatea organismelor vii. Spre deosebire de ciclul geologic mare, ciclul biogeochimic mic al substanțelor are loc în interiorul biosferei. Principala sursă de energie a ciclului este radiația solară, care generează fotosinteza. Într-un ecosistem, substanțele organice sunt sintetizate de către autotrofe din substanțe anorganice. Ele sunt apoi consumate de heterotrofi. Ca urmare a excreției în timpul activității vieții sau după moartea organismelor (atât autotrofe, cât și heterotrofe), substanțele organice suferă o mineralizare, adică transformarea în substanțe anorganice. Aceste substanțe anorganice pot fi reutilizate pentru sinteza substanțelor organice de către autotrofi.

În ciclurile biogeochimice, trebuie distinse două părți:

1) fond de rezervă - este o parte a unei substanțe care nu este asociată cu organismele vii;

2) fond de schimb - mult minoritate substanță care este schimbată direct între organisme și mediul lor imediat. În funcție de locația fondului de rezervă, ciclurile biogeochimice pot fi împărțite în două tipuri:

1) Cicluri de tip gaz cu un fond de rezervă de substanțe din atmosferă și hidrosferă (cicluri ale carbonului, oxigenului, azotului).

2) Giruri sedimentare cu un fond de rezervă în scoarța terestră (circulația fosforului, calciului, fierului etc.).

Ciclurile de tip gaz sunt mai perfecte, deoarece au un fond de schimb mare, ceea ce înseamnă că sunt capabile de autoreglare rapidă. Ciclurile sedimentare 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. Cu toate acestea, este mult mai dificil să extragi substanțele necesare organismelor vii din scoarța terestră decât din atmosferă.

Intensitatea ciclului biologic este determinată în primul rând de temperatură mediu inconjurator si cantitatea de apa. Deci, de exemplu, ciclul biologic se desfășoară mai intens în pădurile tropicale umede decât în ​​tundra.

Odată cu apariția omului, a apărut o circulație antropică, sau un metabolism, a substanțelor. Ciclul antropogen (schimb) – circulația (schimbul) de substanțe, a căror forță motrice este activitatea umană. Are două componente: biologic, asociat cu funcționarea omului ca organism viu și tehnic, asociate cu activitățile economice ale oamenilor (ciclul tehnogenic).

Ciclurile geologice și biologice sunt în mare măsură închise, ceea ce nu se poate spune despre ciclul antropic. Prin urmare, ei vorbesc adesea nu despre ciclul antropic, ci despre metabolismul antropic. Deschiderea circulaţiei antropice a substanţelor duce la epuizare resurse naturaleși poluarea mediului principalele cauze ale tuturor problemelor de mediu ale omenirii.

Ciclurile principale nutriențiși elemente. Luați în considerare ciclurile celor mai semnificative substanțe și elemente pentru organismele vii. Ciclul apei aparține elementelor geologice mari, iar ciclurile elementelor biogene (carbon, oxigen, azot, fosfor, sulf și alte elemente biogene) - biogeochimice mici.

Ciclul apeiîntre pământ și ocean prin atmosferă se referă la un ciclu geologic mare. Apa se evaporă de la suprafața oceanelor și fie este transferată pe uscat, unde cade sub formă de precipitații, care se întoarce din nou în ocean sub formă de scurgere de suprafață și subterană, fie cade sub formă de precipitații la suprafața oceanului. Peste 500 de mii de km 3 de apă participă anual la ciclul apei pe Pământ. Ciclul apei în ansamblu joacă un rol major în modelarea condițiilor naturale de 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 în 2 milioane de ani.

Ciclul carbonului. Producătorii captează dioxidul de carbon din atmosferă și îl transformă în substanțe organice, consumatorii absorb carbonul sub formă de substanțe organice cu corpurile producătorilor și consumatorilor de ordin inferior, descompozitorii mineralizează substanțele organice și returnează carbonul în atmosferă sub formă de dioxid de carbon. . În oceane, ciclul carbonului este complicat de faptul că o parte din carbonul conținut în organismele moarte se scufundă în fund și se acumulează în rocile sedimentare. Această parte a carbonului este exclusă din ciclul biologic și intră în ciclul geologic al substanțelor.

Pădurile sunt principalul rezervor de carbon legat biologic; ele conțin până la 500 de miliarde de tone din acest element, ceea ce reprezintă 2/3 din rezerva sa în atmosferă. Intervenția omului în ciclul carbonului (arderea cărbunelui, petrolului, gazelor, dezumidificare) duce la creșterea conținutului de CO 2 din atmosferă și la dezvoltarea efectului de seră.

Rata ciclului CO 2 , adică timpul necesar pentru ca tot dioxidul de carbon din atmosferă să treacă prin materia vie, este de aproximativ 300 de ani.

Ciclul oxigenului. Ciclul oxigenului este în principal între atmosferă și organismele vii. Practic, oxigenul liber (0^) intră în atmosferă ca urmare a fotosintezei plantelor verzi, și este consumat în procesul de respirație de către animale, plante și microorganisme și în timpul mineralizării reziduurilor organice. Din apă și ozon se formează o cantitate mică de oxigen sub influența radiațiilor ultraviolete. O mare cantitate de oxigen este cheltuită în procesele oxidative din scoarța terestră, în timpul erupțiilor vulcanice etc. Cota principală de oxigen este produsă de plantele terestre - aproape 3/4, restul - de organismele fotosintetice ale oceanelor. Viteza ciclului este de aproximativ 2 mii de ani.

S-a stabilit că 23% din oxigen, care se formează în procesul de fotosinteză, este consumat anual pentru nevoile industriale și casnice, iar această cifră este în continuă creștere.

Ciclul azotului. Stocul de azot (N 2) din atmosferă este uriaș (78% din volumul său). Cu toate acestea, plantele nu pot absorbi azotul liber, ci numai sub formă legată, în principal sub formă de NH 4 + sau NO 3 -. Azotul liber din atmosferă este legat de bacteriile fixatoare de azot și transformat în forme disponibile plantelor. La plante, azotul este fixat în materia organică (în proteine, acizi nucleici etc.) și este transferat de-a lungul lanțurilor trofice. După moartea organismelor vii, descompozitorii mineralizează substanțele organice și le transformă în compuși de amoniu, nitrați, nitriți și, de asemenea, în azot liber, care este returnat în atmosferă.

Nitrații și nitriții sunt foarte solubili în apă și pot migra în apele subterane și plante și pot fi transferați prin lanțurile trofice. Dacă cantitatea lor este excesiv de mare, ceea ce se observă adesea cu utilizarea necorespunzătoare a îngrășămintelor cu azot, atunci apa și alimentele sunt poluate și provoacă boli umane.

Ciclul fosforului. Cea mai mare parte a fosforului este conținută în rocile formate în epocile geologice trecute. Fosforul este inclus în ciclul biogeochimic ca urmare a meteorizării rocilor. În ecosistemele terestre, plantele extrag fosforul din sol (în principal sub formă de PO 4 3–) și îl includ în compuși organici (proteine, acizi nucleici, fosfolipide etc.) sau îl lasă în formă anorganică. În plus, fosforul este transferat prin lanțurile trofice. După moartea organismelor vii și cu secrețiile lor, fosforul revine în sol.

Cu utilizarea necorespunzătoare a îngrășămintelor cu fosfor, eroziunea apei și eoliene a solurilor, cantități mari de fosfor sunt îndepărtate din sol. Pe de o parte, acest lucru duce la un consum excesiv de îngrășăminte cu fosfor și la epuizarea rezervelor de minereuri care conțin fosfor (fosforite, apatite etc.). Pe de altă parte, fluxul de la sol la corpurile de apă cantitati mari nutrienți precum fosfor, azot, sulf etc., provoacă dezvoltarea rapidă a cianobacteriilor și a altor plante acvatice („înflorirea” apei) și eutrofizare rezervoare. Dar cea mai mare parte a fosforului este dusă în mare.

În ecosistemele acvatice, fosforul este preluat de fitoplancton și transferat prin lanțul trofic până la păsările marine. Excrementele lor fie cad imediat înapoi în mare, fie se acumulează mai întâi pe țărm, apoi sunt oricum spălate în mare. Din animalele marine pe moarte, în special pești, fosforul intră din nou în mare și în ciclu, dar unele dintre scheletele peștilor ating adâncimi mari, iar fosforul conținut în ele intră din nou în rocile sedimentare, adică este oprit din biogeochimic. ciclu.

Ciclul sulfului. Principalul fond de rezervă de sulf se găsește în sedimente și sol, dar, spre deosebire de fosfor, există un fond de rezervă în atmosferă. Rolul principal în implicarea sulfului în ciclul biogeochimic revine microorganismelor. Unii dintre ei sunt agenți reducători, alții sunt agenți de oxidare.

În roci, sulful apare sub formă de sulfuri (FeS 2 etc.), în soluții - sub formă de ion (SO 4 2–), în fază gazoasă sub formă de hidrogen sulfurat (H 2 S) sau dioxid de sulf (SO 2). La unele organisme, sulful se acumulează în forma sa pură, iar atunci când acestea mor, se formează depozite de sulf nativ pe fundul mărilor.

În ecosistemele terestre, sulful pătrunde în plante din sol în principal sub formă de sulfați. În organismele vii, sulful se găsește în proteine, sub formă de ioni etc. După moartea organismelor vii, o parte din sulf este restabilită în sol de către microorganisme la H 2 S, cealaltă parte este oxidată la sulfați și este din nou inclusă în ciclu. Hidrogenul sulfurat rezultat scapă în atmosferă, se oxidează acolo și revine în sol cu ​​precipitații.

Arderea umană a combustibililor fosili (în special cărbunele), precum și emisiile din industria chimică, duc la acumularea de dioxid de sulf (SO 2 ) în atmosferă, care, reacționând cu vaporii de apă, cade la pământ sub formă de acid. ploaie.

Ciclurile biogeochimice nu sunt la fel de mari ca ciclurile geologice și sunt în mare măsură influențate de oameni. Activitatea economică încalcă izolarea lor, devin aciclice.

Ciclul sulfului și fosforului este un ciclu bio-geochimic sedimentar tipic. Astfel de cicluri sunt ușor întrerupte 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 extragerea componentelor biofile de către materia vie.[ ...]

Circulația substanțelor și transformarea energiei asigură echilibrul dinamic și stabilitatea biosferei în ansamblu și a părților sale individuale. În același timp, în ciclul general unic, se distinge ciclul materiei solide și al apei, care apare ca urmare a acțiunii factori abiotici(ciclu geologic mare), precum și un mic ciclu biotic de substanțe solide, lichide și faze gazoase, care au loc cu participarea organismelor vii.[ ...]

Ciclul carbonului. Carbonul este probabil unul dintre elementele chimice cel mai frecvent menționate atunci când luăm în considerare geologic, biologic și în anul trecutși probleme tehnice.[ ...]

Circulația substanțelor este participarea repetată a substanțelor la procesele care au loc în atmosferă, hidrosferă, litosferă, inclusiv acele straturi care fac parte din biosfera planetei. În același timp, se disting două cicluri principale: mare (geologic) și mic (biogenic și biochimic).[ ...]

Ciclurile geologice și biologice sunt în mare măsură închise, ceea ce nu se poate spune despre ciclul antropic. Prin urmare, ei vorbesc adesea nu despre ciclul antropic, ci despre metabolismul antropic. Deschiderea circulației antropice a substanțelor duce la epuizarea resurselor naturale și la poluarea mediului natural - principalele cauze ale tuturor problemelor de mediu ale omenirii.[ ...]

Cicluri ale principalelor substanțe și elemente biogene. Luați în considerare ciclurile celor mai semnificative substanțe și elemente pentru organismele vii (Fig. 3-8). Ciclul apei aparține unuia mare geologic; și ciclurile elementelor biogene (carbon, oxigen, azot, fosfor, sulf și alte elemente biogene) - la un mic biogeochimic.[ ...]

Circulația apei între pământ și ocean prin atmosferă se referă la un ciclu geologic mare. Apa se evaporă de la suprafața oceanelor și fie este transferată pe uscat, unde cade sub formă de precipitații, care se întoarce din nou în ocean sub formă de scurgere de suprafață și subterană, fie cade sub formă de precipitații la suprafața oceanului. Peste 500 de mii de km3 de apă participă la ciclul apei de pe Pământ în fiecare an. Ciclul apei în ansamblu joacă un rol major în modelarea condițiilor naturale de 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 în 2 milioane de ani.[ ...]

Ciclul fosforului. Cea mai mare parte a fosforului este conținută în rocile formate în epocile geologice trecute. Fosforul este inclus în ciclul biogeochimic ca urmare a intemperiilor rocilor.[ ...]

Ciclurile de tip gaz sunt mai perfecte, deoarece au un fond de schimb mare, ceea ce înseamnă că sunt capabile de autoreglare rapidă. Ciclurile sedimentare 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. Cu toate acestea, este mult mai dificil să extragi substanțele necesare organismelor vii din scoarța terestră decât din atmosferă.[ ...]

Ciclul geologic se manifestă clar în exemplul ciclului apei și al circulației atmosferice. Se estimează că până la jumătate din energia care vine de la Soare este folosită pentru a evapora apa. Evaporarea sa de pe suprafața Pământului este compensată de precipitații. În același timp, din Ocean se evaporă mai multă apă decât se întoarce odată cu precipitațiile, iar pe uscat se întâmplă invers - cad mai multe precipitații decât se evaporă apa. Excesul său se varsă în râuri și lacuri, iar de acolo - din nou în Ocean. În cursul ciclului geologic, starea de agregare a apei se modifică în mod repetat (lichid; solid - zăpadă, gheață; gazos - vapori). Circulația sa cea mai mare se observă în stare de vapori. Alături de apă, în ciclul geologic la scară globală, alte elemente sunt transferate dintr-un loc în altul. minerale.[ ...]

Ciclul apei. La începutul secțiunii s-a luat în considerare circulația geologică a acestuia. Practic, se rezumă la procesele de evaporare a apei de la suprafața Pământului și a Oceanului și precipitațiile pe acestea. În cadrul ecosistemelor individuale apar procese suplimentare care complică ciclul mare al apei (interceptare, evapotranspirație și infiltrare).[ ...]

Cicluri geologice. Aranjamentul și conturul reciproc al continentelor și al fundului oceanului se schimbă constant. În interiorul învelișurilor superioare ale Pământului are loc o continuă înlocuire treptată a unor roci cu altele, numită marea circulație a materiei. Procesele geologice de formare și distrugere a munților sunt cele mai mari procese energeticeîn biosfera Pământului.[ ...]

CIRCULAREA SUBSTANȚELOR (pe Pământ) - procese repetate repetate de transformare și mișcare a substanțelor în natură, având o natură mai mult sau mai puțin ciclică. generalul K.v. constă din procese separate (ciclul apei, azotului, carbonului și altor substanțe și elemente chimice) care nu sunt complet reversibile, deoarece substanța este dispersată, îndepărtată, îngropată, modificată în compoziție etc. Există biologice, biogeochimice, geologice. Q.v., precum și cicluri ale elementelor chimice individuale (Fig. 15) și apă. Activitatea umană în stadiul actual de dezvoltare crește în principal intensitatea K.v. și exercită o influență proporțională în putere cu amploarea proceselor planetare naturale.[ ...]

CICLUL BIOGEOCHIMIC este mișcarea și transformarea elementelor chimice prin natura inertă și organică cu participarea activă a materiei vii. Elementele chimice circulă în biosferă pe diferite căi ale ciclului biologic: sunt absorbite de materia vie și încărcate cu energie, apoi părăsesc materia vie, dând energia acumulată mediului extern. Astfel de căi mai mult sau mai puțin închise au fost numite de V.I. Vernadsky „cicluri biogeochimice.” Aceste cicluri pot fi împărțite în două tipuri principale: 1) circulație substante gazoase cu un fond de rezervă în atmosferă sau hidrosferă (ocean) și 2) un ciclu sedimentar cu un fond de rezervă în scoarța terestră. Materia vie joacă un rol activ în toate ciclurile biogeochimice. Cu această ocazie, V.I.Vernadsky (1965, p. 127) a scris: „Materia vie acoperă și restructurează toate procesele chimice ale biosferei, energia sa efectivă este enormă. Materia vie este cea mai puternică forță geologică, care crește odată cu trecerea timpului.” Ciclurile principale includ ciclurile carbonului, oxigenului, azotului, fosforului, sulfului și cationilor biogene. Mai jos considerăm ca exemplu principalele caracteristici ale ciclului elementelor biofile tipice (carbon, oxigen și fosfor), care joacă un rol esențial în viața biosferei.[ ...]

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

din cauza modificări geologice Pe fața Pământului, o parte din substanța biosferei poate fi exclusă din acest ciclu. De exemplu, astfel de sedimente biogene precum cărbunele, petrolul sunt păstrate în grosimea scoarței terestre timp de multe milenii, dar, în principiu, reincluderea lor în ciclul biosferic nu este exclusă.[ ...]

Cunoașterea ciclurilor materiei de pe Pământ este de mare importanță practică, deoarece acestea afectează în mod semnificativ viața umană și, în același timp, sunt influențate de oameni. Consecințele acestor impacturi au devenit comparabile cu rezultatele proceselor geologice. Sunt noi moduri de migrare a elementelor, sunt noi compuși chimici, modifică semnificativ rata de rotație a substanțelor din biosferă.[ ...]

Circulația mare a substanțelor în natură (geologice) se datorează interacțiunii energiei solare cu energie profundă Pământ și redistribuie substanțele între biosferă și orizonturile mai adânci ale Pământului. Această circulație în sistemul „roci magmatice - roci sedimentare - roci metamorfice (transformate prin temperatură și presiune) - roci magmatice” se produce datorită proceselor de magmatism, metamorfism, litogeneză și dinamică crustă (Fig. 6.2). Simbolul circulației substanțelor este o spirală: fiecare nou ciclu de circulație nu îl repetă tocmai pe cel vechi, ci introduce ceva nou, care în timp duce la schimbări foarte semnificative.[ ...]

Un ciclu geologic mare implică roci sedimentare adânci în scoarța terestră, oprește pentru o lungă perioadă de timp elementele conținute în acestea din sistemul de circulație biologică. În cursul istoriei geologice, rocile sedimentare transformate, din nou pe suprafața Pământului, sunt distruse treptat de activitatea organismelor vii, a apei și a aerului, și sunt din nou incluse în ciclul biosferic.[ ...]

Astfel, ciclul geologic al substanțelor se desfășoară fără participarea organismelor vii și redistribuie materia între biosferă și mai multe straturi adânci Pământ.[ ...]

Astfel, ciclul geologic și circulația rocilor constă în: 1) intemperii, 2) formarea sedimentelor, 3) formarea rocilor sedimentare, 4) metamorfism, 5) magmatizare. Ieșirea pe suprafața de zi a magmei și formarea rocilor magmatice repetă întregul ciclu de la început. Ciclul complet poate fi întrerupt în diferite etape (3 sau 4) dacă, ca urmare a ridicărilor tectonice și a denudarii, rocile ies la suprafață și suferă intemperii repetate.[ ...]

Activitatea geologică a bacteriilor este de mare importanță. Bacteriile iau cel mai mult Participarea activăîn ciclul substanțelor din natură, toți compușii organici și o parte semnificativă a celor anorganici sunt supuși acestui schimbări semnificative. Și această circulație a substanțelor stă la baza existenței vieții pe Pământ.[ ...]

În hidrosferă, suspensia ciclului carbonului este asociată cu încorporarea CO2 în CaCO3 (calcar, cretă, corali). În această variantă, carbonul iese din circulație pentru epoci geologice întregi și nu este inclus în conceptul de biosferic. Cu toate acestea, ridicarea rocilor organogenice deasupra nivelului mării duce la reluarea ciclului carbonului din cauza leșierii calcarelor și rocilor similare prin precipitații atmosferice, precum și biogenic - prin acțiunea lichenilor, a rădăcinilor plantelor.[ ...]

Eliminarea unei părți a carbonului din ciclul natural al ecosistemului și „rezervarea” sub formă de rezerve fosile de materie organică din intestinele Pământului este caracteristică importantă procesul luat în considerare. În epoci geologice îndepărtate, o parte semnificativă din materia organică fotosintetizată nu a fost folosită nici de consumatori, nici de descompunetori, ci s-a acumulat sub formă de detritus. Ulterior, straturi de detritus au fost îngropate sub straturi de diverse sedimente minerale, unde, sub influența temperaturilor și presiunii ridicate, de-a lungul a milioane de ani s-au transformat în petrol, cărbune și gaz natural(în funcție de materialul sursă, durata și condițiile de ședere în pământ). Procese similare au loc în prezent, dar mult mai puțin intens. Rezultatul lor este formarea turbei.[ ...]

CICLU BIOGEOCHIMIC [din gr. kyklos - cerc], circulație biogeochimică - procese ciclice de schimb și transformare a unui element chimic între componentele biosferei (de la formă anorganică prin materie vie din nou la anorganică). Se realizează folosind predominant energia solară (ifotosinteză) și parțial energia reacțiilor chimice (chimiosinteză). Vezi Circulația substanțelor. Circulația biologică a substanțelor. Ciclul geologic al materiei.[ ...]

Toate procesele remarcate și multe alte procese geologice rămânând „în culise”, grandioase prin ele rezultate finale, în primul rând, sunt interconectate și, în al doilea rând, sunt mecanismul principal care asigură dezvoltarea litosferei, care continuă până în prezent, participarea acesteia la circulația și transformarea constantă a materiei și energiei, menține starea fizică a litosferei pe care o observăm. .[ .. .]

Toate aceste procese planetare de pe Pământ sunt strâns întrepătrunse, formând un ciclu comun, global de substanțe, care redistribuie energia care vine de la soare. Se realizează printr-un sistem de cicluri mici. Procesele tectonice sunt legate de cicluri mari și mici, datorită activității vulcanice și mișcării plăcilor oceanice în scoarța terestră. Drept urmare, pe Pământ se desfășoară un ciclu geologic mare de substanțe.[ ...]

Solul este o componentă integrantă a biogeocenozelor terestre. Ea realizează conjugarea (interacțiunea) a unor cicluri geologice mari și biologice mici de substanțe. Solul este o formațiune naturală care este unică prin complexitatea compoziției sale materiale. Materia solului este reprezentată de patru faze fizice: solidă (particule minerale și organice), lichidă (soluție din sol), gazoasă (aer din sol) și vii (organisme). Solurile se caracterizează printr-o organizare spațială complexă și o diferențiere a caracteristicilor, proprietăților și proceselor.[ ...]

Datorită funcționării neîncetate a sistemului „atmosferă-sol-plante-animale-microorganisme” s-a dezvoltat un ciclu bio-geochimic al multor elemente chimice și compușii acestora, acoperind pământul, atmosfera și apele interioare. Caracteristicile sale totale sunt comparabile cu scurgerea totală a râului de pământ, afluxul total de materie din mantaua superioară în biosfera planetei. De aceea materia vie de pe Pământ a fost un factor de multe milioane de ani. semnificație geologică.[ ...]

Biota biosferei determină partea predominantă a transformărilor chimice de pe planetă. De aici și judecata lui V.I. Vernadsky cu privire la enormul rol geologic transformator al materiei vii. În cursul evoluției organice, organismele vii de o mie de ori (pentru diferite cicluri de la 103 la 105) au trecut prin ele însele, prin organele, țesuturile, celulele, sângele lor, întreaga atmosferă, întregul volum al Oceanului Mondial, cea mai mare parte a masa de sol, o masă uriașă de substanțe minerale. Și nu numai că „au lipsit, ci au modificat și întregul mediu pământesc în funcție de nevoile lor.[ ...]

Desigur, toate resursele neregenerabile sunt epuizabile. Acestea includ marea majoritate a fosilelor: materiale montane, minereuri, minerale care au apărut în istoria geologică a Pământului, precum și produse ale biosferei antice care au căzut din ciclul biotic și îngropate în adâncuri - combustibili fosili și carbonați sedimentari. . Unele resurse minerale se formează încă lent în timpul proceselor geochimice în adâncurile oceanului sau pe suprafața scoarței terestre. În ceea ce privește mineralele, disponibilitatea și calitatea resursei, precum și raportul cantitativ dintre resursele necunoscute, dar estimate (77), potențialul estimat (77), rezervele reale explorate (P) și operaționale (E), sunt de mare importanță. , și de obicei N> P> P > E (Fig. 6.6).[ ...]

Studiul oceanului ca aspect fizic și sistem chimic a progresat mult mai repede decât studiul său ca sistem biologic. Ipotezele despre originea și istoria geologică a oceanelor, inițial speculative, au căpătat un solid baza teoretica.[ ...]

Organismele vii sunt, în general, un regulator foarte puternic al fluxurilor de materie pe suprafața pământului, reținând selectiv anumite elemente în ciclul biologic. În fiecare an, în ciclul biologic este implicat de 6-20 de ori mai mult azot decât în ​​ciclul geologic și de 3-30 de ori mai mult fosfor; în același timp, sulful, dimpotrivă, este implicat de 2-4 ori mai mult în ciclul geologic decât în ​​cel biologic (Tabelul 4).[ ...]

Un sistem complex feedback-ul a contribuit nu numai la o creștere a diferențierii speciilor, ci și la formarea anumitor complexe naturale care au caracteristici specifice în funcție de condițiile de mediu și de istoria geologică a unei anumite părți a biosferei. Orice combinație din biosferă de organisme interconectate natural și componente anorganice ale mediului în care se realizează circulația substanțelor se numește sistem sau ecosistem ecologic.[ ...]

Detergenți sintetici (detergenți, tenside). Ele constituie un grup extins de surfactanți artificiali, care sunt produși în întreaga lume în cantități uriașe. Aceste substanțe în cantități mari intră în mediul geologic cu gospodărie canalizare. Majoritatea nu aparțin substanțelor toxice, totuși, detergenții sintetici pot distruge diverse ecosisteme, pot perturba procese naturale circulația geochimică a substanțelor în sol și apele subterane.[ ...]

Principala masă de carbon se acumulează în depozitele de carbonat de pe fundul oceanului (1,3 - 101 Wt), roci cristaline (1,0 1016 t), cărbune și petrol (3,4 1015 t). Acest carbon este cel care ia parte la ciclul geologic lent. Viața pe Pământ și echilibrul gazos al atmosferei sunt susținute de cantități 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 terestre sălbatice. 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, le depășesc semnificativ pe cele naturale.[ ...]

Pătrunderea în corpurile de apă cu canalizare, fosfati saturează și uneori suprasatura sistemele lor ecologice. În condiții naturale, fosforul revine pe uscat practic doar cu excremente și după moartea păsărilor mâncăruri de pește. Majoritate absolută fosfații formează sedimente de fund, iar ciclul intră în faza sa cea mai lentă. Numai procesele geologice care au loc de milioane de ani pot ridica efectiv zăcăminte oceanice de fosfat, după care este posibilă reincluderea fosforului în ciclul descris.[ ...]

Valorile care caracterizează îndepărtarea anuală a sedimentelor de pe fiecare continent sunt date în tabel. 17. Este ușor de observat că cea mai mare pierdere de sol este caracteristică Asiei – continentul cu cele mai vechi civilizații și cea mai puternică exploatare a pământului. Deși ritmul procesului este variabil, în perioadele de activitate geologică minimă, acumularea de nutrienți minerali dizolvați are loc în zonele joase și în oceane în detrimentul zonelor înalte. În acest caz, mecanismele biologice locale de revenire sunt de o importanță deosebită, datorită cărora pierderea de substanțe nu depășește aportul acestora din rocile subiacente (acest lucru a fost discutat în considerarea ciclului calciului). Cu alte cuvinte, cu cât elementele vitale rămân mai mult într-o zonă dată, fiind folosite din nou și din nou de generații succesive de organisme, cu atât mai puțin material nou va fi necesar din exterior. Din păcate, așa cum am observat deja în secțiunea despre fosfor, oamenii perturbă adesea acest echilibru, de obicei neintenționat, dar pur și simplu pentru că nu înțeleg pe deplin complexitatea simbiozei dintre viață și materia anorganică care s-a dezvoltat de-a lungul multor milenii. De exemplu, acum se presupune (deși nu este încă dovedit) că barajele care împiedică somonul să intre în râuri pentru a depune icre reduc nu numai somonul, ci și producția de pești nemigratori, vânat și chiar cherestea în unele părți de nord ale Vestului Unit. state. Când somonii depun icre și mor în adâncurile continentului, ei lasă în urmă o rezervă de nutrienți valoroși returnați din mare. Îndepărtarea unor cantități mari de lemn din pădure (și mineralele pe care le conține nu sunt returnate în sol, spre deosebire de ceea ce se întâmplă în natură atunci când copacii căzuți se descompun), fără îndoială, sărăcește și zonele înalte, de obicei în situațiile în care bazinul de nutrienți este lipsit, de altfel. sărac.[ ...]

A cincea funcție este activitatea biogeochimică a omenirii, acoperind o cantitate din ce în ce mai mare de substanță a scoarței terestre pentru nevoile industriei, transporturilor și agriculturii. Această funcție ia loc specialîn istoria globului și merită o atenție atentă și un studiu. Astfel, întreaga populație vie a planetei noastre - materia vie - se află într-un ciclu constant de elemente chimice biofile. Ciclul biologic al substanțelor din biosferă este asociat cu un ciclu geologic mare (Fig. 12.20).[ ...]

Un alt proces care conduce carbonul este formarea humusului de către saprofe și mineralizarea ulterioară a substanței de către ciuperci și bacterii. Acesta este un proces foarte lent, a cărui viteză este determinată de cantitatea de oxigen, compoziție chimică sol, temperatura acestuia. Cu o lipsă de oxigen și aciditate ridicată, carbonul se acumulează în turbă. Procese similare din epoci geologice îndepărtate au format depozite de cărbune și petrol, care au oprit procesul ciclului carbonului.[ ...]

Ca exemplu, luați în considerare rolul ecosistemului forestier în formarea mediului. Produsele forestiere și biomasa sunt rezerve de materie organică și energie stocată create în procesul de fotosinteză de către plante. Intensitatea fotosintezei determină viteza de absorbție a dioxidului de carbon și eliberarea oxigenului în atmosferă. Astfel, în timpul formării a 1 tonă de produse vegetale, se absorb în medie 1,5-1,8 tone de CO2 și se eliberează 1,2-1,4 tone de 02. Biomasa, inclusiv materia organică moartă, este principalul rezervor de carbon biogen. O parte din această materie organică este eliminată din ciclu perioadă lungă de timp, formând depozite geologice.[ ...]

Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) - un mare om de știință rus, academician, fondator al biogeochimiei și al doctrinei biosferei. El este considerat pe drept unul dintre cei mai mari universaliști ai științei mondiale. Interesele științifice ale lui V.I. Vernadsky sunt extrem de largi. A adus o contribuție semnificativă la mineralogie, geochimie, radiogeologie, cristalografie; a efectuat primele studii ale modelelor de compoziție, structură și migrare a elementelor și structurilor care interacționează ale scoarței terestre, hidrosferei și atmosferei. În 1923 a formulat o teorie despre rolul principal al organismelor vii în procesele geochimice. În 1926, în cartea „Biosfera” de V.I. Vernadsky a propus concept nou biosferei și rolul materiei vii în circulația cosmică și terestră a materiei. Transformările naturii ca urmare a activității umane sunt văzute de V.I. Vernadsky ca un proces planetar puternic („Gândirea științifică ca fenomen geologic”, 1936) și ca o oportunitate pentru ca biosfera să crească în noosferă - sfera minții.