Strana 1

Geologický cyklus (veľký obeh látok v prírode) je kolobeh látok, ktorého hybnou silou sú exogénne a endogénne geologické procesy.

Geologická cirkulácia - obeh látok, ktorých hybnou silou sú exogénne a endogénne geologické procesy.

Hranice geologického cyklu sú oveľa širšie ako hranice biosféry, jeho amplitúda zachytáva vrstvy zemskej kôry ďaleko za biosférou. A čo je najdôležitejšie, živé organizmy zohrávajú v procesoch tohto cyklu sekundárnu úlohu.

Touto cestou, geologický cyklus látky postupuje bez účasti živých organizmov a prerozdeľuje hmotu medzi biosféru a hlbšie vrstvy Zeme.

Najdôležitejšiu úlohu vo veľkom cykle geologického cyklu zohrávajú malé cykly hmoty, biosférické aj technosférické, v ktorých je látka na dlhší čas odpojená od veľkého geochemického toku, transformujúc sa v nekonečných cykloch syntézy a rozklad.

Najdôležitejšiu úlohu vo veľkom cykle geologickej cirkulácie zohrávajú malé cykly hmoty, biosférické aj technosférické, v ktorých sa látka na dlhý čas odpojí od veľkého geochemického toku, premení sa v nekonečných cykloch syntézy a rozklad.

Tento uhlík sa zúčastňuje pomalého geologického cyklu.

Práve tento uhlík sa podieľa na pomalom geologickom cykle. Život na Zemi a plynová bilancia atmosféry sú podporované relatívne malými množstvami uhlíka obsiahnutých v rastlinných (5 10 t) a živočíšnych (5 109 t) tkanivách zúčastňujúcich sa na malom (biogénnom) cykle. V súčasnosti však človek intenzívne uzatvára kolobeh látok vrátane uhlíka. Napríklad sa odhaduje, že celková biomasa všetkých domácich zvierat už prevyšuje biomasu všetkých voľne žijúcich suchozemských zvierat. Plochy kultúrnych rastlín sa približujú k oblastiam prirodzených biogeocenóz a mnohé kultúrne ekosystémy svojou produktivitou, neustále zvyšovanou človekom, výrazne prevyšujú prírodné.

Najrozsiahlejší v čase a priestore je takzvaný geologický cyklus hmoty.

V prírode existujú 2 typy obehu látok: veľký alebo geologický cyklus látok medzi pevninou a oceánom; malé alebo biologické - medzi pôdou a rastlinami.

Voda extrahovaná rastlinou z pôdy v parnom stave vstupuje do atmosféry, potom sa ochladzuje, kondenzuje a opäť sa vracia do pôdy alebo oceánu vo forme zrážok. Geologický vodný cyklus zabezpečuje mechanickú redistribúciu, sedimentáciu, akumuláciu pevných sedimentov na zemi a na dne vodných útvarov, ako aj v procese mechanickej deštrukcie pôd a skaly. Avšak chemická funkcia vody sa uskutočňuje za účasti živých organizmov alebo ich metabolických produktov. Prírodné vody, podobne ako pôdy, sú komplexnou bioinertnou látkou.

Geochemická činnosť človeka sa stáva rozsahom porovnateľným s biologickými a geologickými procesmi. V geologickom cykle sa väzba denudácie prudko zvyšuje.

Faktor, ktorý zanechá hlavnú stopu všeobecný charakter a biologické. Geologický vodný cyklus sa zároveň neustále snaží vymyť všetky tieto prvky z vrstiev suchej zeme do oceánskej panvy. Preto zachovanie prvkov rastlinnej potravy v krajine vyžaduje ich premenu na absolútne vo vode nerozpustnú formu. Túto požiadavku spĺňa živý organický.

Všetky látky na planéte sú v procese obehu. Slnečná energia spôsobuje na Zemi dva cykly hmoty: veľké (geologické, biosférické) a malý (biologický).

Veľký obeh látok v biosfére sa vyznačuje dvoma dôležitými bodmi: uskutočňuje sa v celom rozsahu geologický vývoj Zem a je moderným planetárnym procesom, ktorý zohráva vedúcu úlohu ďalší vývoj biosféra.

Geologický cyklus je spojený so vznikom a deštrukciou hornín a následným pohybom produktov deštrukcie – sutinového materiálu a chemických prvkov. Významnú úlohu v týchto procesoch zohrávali a naďalej zohrávajú tepelné vlastnosti povrchu zeme a vody: absorpcia a odraz slnečné lúče, tepelná vodivosť a tepelná kapacita. Nestabilný hydrotermálny režim zemského povrchu spolu s planetárny systém Atmosférická cirkulácia určovala geologickú cirkuláciu látok, ktorá v počiatočnom štádiu vývoja Zeme spolu s endogénnymi procesmi súvisela so vznikom kontinentov, oceánov a moderných geosfér. S vytvorením biosféry boli produkty životnej činnosti organizmov zahrnuté do veľkého cyklu. Geologický cyklus zásobuje živé organizmy živinami a do značnej miery určuje podmienky ich existencie.

Hlavné chemické prvky litosféry: kyslík, kremík, hliník, železo, horčík, sodík, draslík a iné - podieľajú sa na veľkom obehu, prechádzajúcom z hlbokých častí vrchného plášťa na povrch litosféry. Vyvretá hornina vznikla počas kryštalizácie

Magma, ktorá vstúpila na povrch litosféry z hlbín Zeme, podlieha rozkladu a zvetrávaniu v biosfére. Produkty zvetrávania prechádzajú do pohyblivého stavu, sú unášané vodami a vetrom na miesta s nízkym reliéfom, padajú do riek, oceánov a vytvárajú hrubé vrstvy sedimentárnych hornín, ktoré časom klesajú do hĺbky v oblastiach s zvýšená teplota a tlaku, prechádzajú metamorfózou, t.j. "pretavením". Pri tomto pretavovaní sa objavuje nová metamorfovaná hornina, ktorá vstupuje do horných horizontov zemskej kôry a opäť vstupuje do obehu látok. (obr. 32).

Ryža. 32. Geologický (veľký) obeh látok

Ľahko mobilné látky – plyny a prírodné vody ktoré tvoria atmosféru a hydrosféru planéty. Materiál litosféry koluje oveľa pomalšie. Vo všeobecnosti je každá cirkulácia akéhokoľvek chemického prvku súčasťou všeobecnej veľkej cirkulácie látok na Zemi a všetky sú úzko prepojené. Živá hmota Biosféra v tomto cykle robí skvelú prácu pri prerozdeľovaní chemických prvkov, ktoré neustále cirkulujú v biosfére, prechádzajú z vonkajšieho prostredia do organizmov a opäť do vonkajšieho prostredia.

Malý alebo biologický obeh látok- toto je

obeh látok medzi rastlinami, živočíchmi, hubami, mikroorganizmami a pôdou. Podstatou biologického cyklu je prúdenie dvoch protikladných, ale vzájomne súvisiacich procesov – tvorby organických látok a ich ničenia. Počiatočné štádium vzniku organických látok je spôsobené fotosyntézou zelených rastlín, t.j. tvorbou živej hmoty z oxidu uhličitého, vody a jednoduchých minerálnych zlúčenín pomocou slnečnej energie. Rastliny (producenti) extrahujú z pôdy v roztoku molekuly síry, fosforu, vápnika, draslíka, horčíka, mangánu, kremíka, hliníka, zinku, medi a ďalších prvkov. Bylinožravce (konzumenti I. rádu) absorbujú zlúčeniny týchto prvkov už vo forme potravy rastlinného pôvodu. Dravce (konzumenti druhého rádu) sa živia bylinožravými živočíchmi, konzumujú viac ako komplexné zloženie vrátane bielkovín, tukov, aminokyselín a iných látok. V procese ničenia organických látok odumretých rastlín a zvyškov zvierat mikroorganizmami (rozkladačmi) sa do pôdy a vodného prostredia dostávajú jednoduché minerálne zlúčeniny, ktoré sú k dispozícii na asimiláciu rastlinami a začína sa ďalšie kolo biologického cyklu. (obr. 33).

Komu endogénne procesy zahŕňajú: magmatizmus, metamorfizmus (pôsobenie vysokých teplôt a tlaku), vulkanizmus, pohyb zemskej kôry (zemetrasenia, budovanie hôr).

Komu exogénne- zvetrávanie, činnosť atmosférických a povrchových vôd morí, oceánov, živočíchov, rastlinných organizmov a najmä človeka - technogenéza.

Interakcia vnútorných a vonkajšie procesy formulárov veľký geologický cyklus hmoty.

Pri endogénnych procesoch vznikajú horské sústavy, pahorkatiny, oceánske depresie, pri exogénnych procesoch sa ničia vyvreliny, produkty ničenia sa presúvajú do riek, morí, oceánov a vznikajú sedimentárne horniny. V dôsledku pohybu zemskej kôry sedimentárne horniny klesajú do hlbokých vrstiev, prechádzajú procesmi metamorfózy (pôsobením vysokých teplôt a tlaku) a vznikajú metamorfované horniny. V hlbších vrstvách sa menia na roztavené ...
stav (magmatizácia). Potom sa v dôsledku vulkanických procesov dostávajú do horných vrstiev litosféry, na jej povrchu vo forme vyvrelín. Takto vznikajú pôdotvorné horniny a rôzne formyúľavu.

Skaly, z ktorých pôda vzniká, sa nazývajú pôdotvorné alebo materské. Podľa podmienok vzniku sa delia na tri skupiny: magmatické, metamorfné a sedimentárne.

Vyvreté horniny pozostávajú zo zlúčenín kremíka, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na. V závislosti od pomeru týchto zlúčenín sa rozlišujú kyslé a zásadité horniny.

Kyseliny (žuly, liparity, pegmatity) majú vysoký obsah oxidu kremičitého (viac ako 63 %), oxidov draslíka a sodíka (7-8 %), oxidov vápnika a Mg (2-3 %). Sú svetlej a hnedej farby. Pôdy vytvorené z takýchto hornín majú sypkú štruktúru, vysokú kyslosť a sú neúrodné.

Hlavné vyvreliny (čadiče, dunity, periodity) sa vyznačujú nízkym obsahom SiO 2 (40-60%), zvýšeným obsahom CaO a MgO (do 20%), oxidov železa (10-20%), Na20 a K20 menej ako 30 %.

Pôdy vytvorené na produktoch zvetrávania hlavných hornín majú zásaditú a neutrálnu reakciu, veľa humusu a vysokú úrodnosť.

Vyvrelé horniny tvoria 95% celkovej hmoty hornín, ale ako pôdotvorné horniny zaberajú malé plochy (v horách).

metamorfované horniny, vznikajú ako výsledok rekryštalizácie vyvrelých a sedimentárnych hornín. Sú to mramor, rula, kremeň. Obsadiť malý špecifická hmotnosť ako pôdotvorné horniny.

Sedimentárne horniny. Ich vznik je podmienený procesmi zvetrávania vyvrelých a premenených hornín, prenosom produktov zvetrávania vodnými, ľadovcovými a vzdušnými prúdmi a ukladaním na zemskom povrchu, na dne oceánov, morí, jazier, v nivách riek.

Sedimentárne horniny sa podľa zloženia delia na klastické, chemogénne a biogénne.

klastické usadeniny líšia sa veľkosťou úlomkov a častíc: sú to balvany, kamene, štrk, drvený kameň, piesky, hliny a íly.

Chemogénne usadeniny vznikajúce v dôsledku vyzrážania solí z vodné roztoky v morské zálivy, jazerá v horúcom podnebí alebo v dôsledku chemických reakcií.

Patria sem halogenidy (kamenná a draselná soľ), sírany (sadra, anhydrid), uhličitany (vápenec, slieň, dolomity), silikáty, fosforečnany. Mnohé z nich sú surovinami na výrobu cementu, chemických hnojív a využívajú sa ako poľnohospodárske rudy.

Biogénne ložiská vznikol z nahromadenia zvyškov rastlín a živočíchov. Sú to: karbonátové (biogénne vápence a krieda), kremičité (dolomit) a uhlíkaté horniny (uhlie, rašelina, sapropel, ropa, plyn).

Hlavné genetické typy sedimentárnych hornín sú:

1. Eluviálne usadeniny- produkty zvetrávania hornín zostávajúce na vrstve ich formovania. Eluvium sa nachádza na vrcholoch povodí, kde je vymývanie slabo vyjadrené.

2. deluviálne usadeniny- produkty erózie ukladané dočasnými prúdmi dažďovej a roztopenej vody v spodnej časti svahov.

3. proluviálne ložiská- vznikol v dôsledku prenosu a usadzovania produktov zvetrávania dočasnými horskými riekami a záplavami na úpätí svahov.

4. Aluviálne usadeniny- vznikajú v dôsledku ukladania produktov zvetrávania riečnymi vodami, ktoré sa do nich dostávajú s povrchovým odtokom.

5. Lakustrínne usadeniny– sedimenty dna jazier. Silty s vysokým obsahom organických látok (15-20%) sa nazývajú sapropely.

6. morské sedimenty- spodné sedimenty morí. Počas ústupu (transgresie) morí zostávajú ako pôdotvorné horniny.

7. Ľadovcové (ľadovcové) alebo morénové usadeniny- produkty zvetrávania rôznych hornín, premiestnených a uložených ľadovcom. Ide o netriedený hrubozrnný červenohnedý alebo sivý materiál s inklúziami kameňov, balvanov a kamienkov.

8. Fluvioglaciálne (vodo-ľadovcové) ložiská dočasné toky a uzavreté nádrže, ktoré vznikli počas topenia ľadovca.

9. Krycie hliny patria k extraglaciálnym ložiskám a považujú sa za ložiská plytkých vôd v blízkosti ľadovcových záplav roztopenej vody. Zhora prekrývajú madder vrstvou 3-5 m. Sú žltohnedej farby, dobre triedené, neobsahujú kamene a balvany. Pôdy na krycích hlinitách sú úrodnejšie ako na madderoch.

10. Spraše a spraše podobné hliny sa vyznačujú bledožltou farbou, vysokým obsahom kalov a kalových frakcií, sypkou štruktúrou, vysokou pórovitosťou, vysokým obsahom uhličitanov vápenatých. Vznikol na nich úrodný sivý les, gaštanové pôdy, černozeme a sivé pôdy.

11. Liparské ložiská vznikajú v dôsledku pôsobenia vetra. Deštruktívna činnosť vetra pozostáva z korózie (honovanie, pieskovanie hornín) a deflácie (fúkanie a transport vetrom malé častice pôdy). Oba tieto procesy spolu predstavujú veternú eróziu.

Základné schémy, vzorce atď. znázorňujúce obsah: prezentácia s fotografiami typov zvetrávania.

Otázky na sebaovládanie:

1. Čo je to zvetrávanie?

2. Čo je to magmatizácia?

3. Aký je rozdiel medzi fyzikálnym a chemickým zvetrávaním?

4. Aký je geologický cyklus hmoty?

5. Opíšte stavbu Zeme?

6. Čo je magma?

7. Z akých vrstiev sa skladá jadro Zeme?

8. Čo sú plemená?

9. Ako sa klasifikujú plemená?

10. Čo je to spraš?

11. Čo je to frakcia?

12. Aké vlastnosti sa nazývajú organoleptické?

Hlavné:

1. Dobrovoľský V.V. Geografia pôd so základmi pedológie: Učebnica pre stredné školy. - M .: Humanit. vyd. Stred VLADOS, 1999.-384 s.

2. Pedológia / Ed. JE. Kaurichev. M. Agropromiadat ed. 4. 1989.

3. Pedológia / Ed. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov v 2 častiach Vyššia škola M. 1988.

4. Glazovskaya M.A., Gennadiev A.I. Geografia pôd so základmi pedológie, Moskovská štátna univerzita. 1995

5. Rode A.A., Smirnov V.N. Veda o pôde. Vyššia škola M., 1972

Ďalšie:

1. Glazovskaya M.A. Všeobecná pedológia a pôdna geografia. Stredná škola M. 1981

2. Kovda V.A. Základy náuky o pôdach. M. Science, 1973

3. Liverovsky A.S. Pôdy ZSSR. M. Myšlienka 1974

4. Rozanov B. G. zemný kryt glóbus. M. vyd. W. 1977

5. Aleksandrová L.N., Náydenová O.A. Laboratórne a praktické hodiny pôdnej vedy. L. Agropromizdat. 1985

Biologický (malý) cyklus – obeh látok medzi rastlinami, divou zverou, mikroorganizmami a pôdou. Jeho základom je fotosyntéza, t.j. premena žiarivej energie Slnka na energiu zelenými rastlinami a špeciálnymi mikroorganizmami. chemické väzby organické látky. Fotosyntéza spôsobila objavenie sa kyslíka na Zemi pomocou zelených organizmov, ozónovej vrstvy a podmienok pre biologická evolúcia.[ ...]

Malý biologický cyklus látok má mimoriadny význam pri tvorbe pôdy, pretože je to interakcia biologických a geologických cyklov, ktorá je základom pôdotvorného procesu.[ ...]

Cyklus dusíka je v súčasnosti vystavený silný vplyv zo strany človeka. Na jednej strane masová výroba dusíkatých hnojív a ich používanie vedie k nadmernej akumulácii dusičnanov. Dusík dodávaný na polia vo forme hnojív sa stráca v dôsledku odcudzenia plodín, vylúhovania a denitrifikácie. Na druhej strane, keď rýchlosť premeny amoniaku na dusičnany klesá, amónne hnojivá sa hromadia v pôde. Je možné potlačiť aktivitu mikroorganizmov v dôsledku kontaminácie pôdy priemyselným odpadom. Všetky tieto procesy sú však skôr lokálneho charakteru. Oveľa dôležitejšie je uvoľňovanie oxidov dusíka do atmosféry pri spaľovaní paliva v tepelných elektrárňach a v doprave. Dusík „fixovaný“ v priemyselných emisiách je toxický, na rozdiel od biologicky fixovaného dusíka. prirodzené procesy oxidy dusíka sa objavujú v atmosfére v malých množstvách ako medziprodukty, ale v mestách a priemyselných oblastiach sa ich koncentrácie stávajú nebezpečnými. Dráždia dýchacie orgány a vplyvom ultrafialového žiarenia dochádza k reakciám medzi oxidmi dusíka a uhľovodíkmi za vzniku vysoko toxických a karcinogénnych zlúčenín.[ ...]

Cykly ako forma pohybu hmoty sú tiež vlastné biostrome, ale tu nadobúdajú svoje vlastné charakteristiky. Horizontálny cyklus predstavuje triáda: narodenie - rozmnožovanie - smrť (rozklad); vertikálne - proces fotosyntézy. Obaja vo formulácii A. I. Perelmana (1975) nachádzajú jednotu v malom biologickom cykle: „... chemické prvky v krajine vytvárajú cykly, počas ktorých opakovane vstupujú do živých organizmov („organizujú sa“) a opúšťajú ich. („mineralizované“)“2.[ ...]

Biologický (biotický) cyklus je fenomén nepretržitého, cyklického, pravidelného, ​​no nerovnomerného v čase a priestore, prerozdeľovania hmoty, energie1 a informácií v rámci ekologických systémov rôzne hierarchické úrovne organizácie – od biogeocenózy až po biosféru. Cirkulácia látok v rozsahu celej biosféry sa nazýva veľký kruh (obr. 6.2) a v rámci špecifickej biogeocenózy - malý kruh biotickej výmeny.[ ...]

Akýkoľvek biologický cyklus je charakterizovaný opakovaným zaraďovaním atómov chemických prvkov do tiel živých organizmov a ich uvoľňovaním do prostredia, odkiaľ sú opäť zachytené rastlinami a zapojené do kolobehu. Malý biologický cyklus je charakterizovaný kapacitou – počtom chemických prvkov, ktoré sú súčasne v zložení živej hmoty v danom ekosystéme, a rýchlosťou – množstvom tvorenej a rozloženej živej hmoty za jednotku času.[ ...]

Malý biologický cyklus látok je založený na procesoch syntézy a deštrukcie organických zlúčenín za účasti živej hmoty. Na rozdiel od veľkého cyklu je malý cyklus charakterizovaný zanedbateľným množstvom energie.[ ...]

Naopak, biologický obeh hmoty prebieha v hraniciach obývanej biosféry a stelesňuje jedinečné vlastnostiživá hmota planéty. Byť súčasťou veľkého, malého cyklu sa uskutočňuje na úrovni biogeocenózy, spočíva v tom, že živiny pôdy, vody, uhlíka sa hromadia v substancii rastlín, vynakladajú sa na stavbu tela a životných procesov ako ich samotných, tak aj organizmov – konzumentov. Produkty rozkladu organickej hmoty pôdnou mikroflórou a mezofaunou (baktérie, huby, mäkkýše, červy, hmyz, prvoky a pod.) sa opäť rozkladajú na minerálne zložky, opäť dostupné pre rastliny, a teda nimi opäť zapojené do toku hmoty. [...]

Opísaný obeh látok na Zemi podporovaný slnečnou energiou - kruhový obeh látok medzi rastlinami, mikroorganizmami, živočíchmi a inými živými organizmami - sa nazýva biologický cyklus látok, alebo malý cyklus. Doba úplného metabolizmu látky v malom cykle závisí od hmotnosti tejto látky a intenzity procesov jej pohybu cyklom a odhaduje sa na niekoľko stoviek rokov.[ ...]

V prírode existujú veľké a malé - (biologické) cykly hmoty, kolobeh vody.[ ...]

Napriek relatívne malej hrúbke vrstvy vodnej pary v atmosfére (0,03 m) zohráva hlavnú úlohu v cirkulácii vody a jej biogeochemickom cykle práve atmosférická vlhkosť. Vo všeobecnosti pre celú zemeguľu existuje jeden zdroj prítoku vody – zrážky – a jeden zdroj prúdenia – výpar, čo je 1030 mm za rok. V živote rastlín má voda obrovskú úlohu pri realizácii procesov fotosyntézy (najdôležitejší článok v biologickom cykle) a transpirácie. Dôležitú úlohu v kolobehu vody na kontinentoch zohráva evapotranspirácia, čiže množstvo vody vyparenej drevinovou alebo bylinnou vegetáciou, povrch pôdy. Podzemná voda, prenikajúca cez rastlinné pletivá v procese transpirácie, prináša minerálne soli nevyhnutné pre život samotných rastlín.[ ...]

Na základe veľkého geologického cyklu vznikol cyklus organických látok - malý, ktorý je založený na procesoch syntézy a deštrukcie organických zlúčenín. Tieto dva procesy poskytujú život na Zemi. Energia biologického cyklu je len 1% zachytenej Zeme solárna energia, ale je to ona, kto robí obrovskú prácu pri vytváraní živej hmoty.[ ...]

Slnečná energia poskytuje dva cykly hmoty na Zemi: geologický alebo veľký a malý biologický (biotický).[ ...]

Destabilizácia procesu nitrifikácie narúša vstup dusičnanov do biologického cyklu, ktorých množstvo predurčuje reakciu na zmenu biotopu v komplexe denitrifikátorov. Enzymatické systémy denitrifikátorov znižujú rýchlosť úplného zhodnotenia, pričom v konečnom štádiu menej zapájajú oxid dusný, ktorého realizácia si vyžaduje značné energetické náklady. V dôsledku toho obsah oxidu dusného v nadzemnej atmosfére erodovaných ekosystémov dosiahol 79 - 83 % (Košinová et al., 1993). Odcudzenie niektorých organických látok z černozemí vplyvom erózie sa prejavuje v dopĺňaní dusíkatého fondu v priebehu foto- a heterotrofnej fixácie dusíka: aeróbnej a anaeróbnej. Počiatočné štádiá erózie rýchlo je to práve anaeróbna fixácia dusíka, ktorá je v dôsledku parametrov labilnej časti organickej hmoty potlačená (Khaziev a Bagautdinov, 1987). Aktivita enzýmov invertázy a katalázy vo vysoko erodovaných černozemiach klesla o viac ako 50 % v porovnaní s neerodovanými černozemami. V sivých lesných pôdach pri zvyšovaní ich obmývania aktivita invertázy najvýraznejšie klesá. Ak v mierne erodovaných pôdach dochádza k postupnému útlmu aktivity s hĺbkou, potom v silne erodovaných pôdach je aktivita invertázy veľmi nízka alebo nie je zistená už v podpovrchovej vrstve. Ten je spojený so vznikom iluviálnych horizontov s extrémne nízkou aktivitou enzýmov na dennom povrchu. Podľa aktivity fosfatázy a najmä katalázy nebola pozorovaná jasná závislosť od stupňa erózie pôdy (Lichko, 1998).[ ...]

Krajinná geochémia odhaľuje skrytú, najhlbšiu stránku malého geografického obehu hmoty a energie. Koncept malého geografického obehu ešte nie je dostatočne rozvinutý fyzická geografia. AT všeobecný pohľad možno ho znázorniť ako viacvláknový nie úplne uzavretý kruhový tok, pozostávajúci z prichádzajúceho a vyžarovaného tepla, biologického cyklu chemických prvkov, malého vodného cyklu (zrážky – vyparovanie, prízemný a podzemný odtok a prítok), eolickej migrácie – prinášania v a odstraňovaní minerálnych látok. [...]

Oslabenie procesu tvorby pôdy je spôsobené nízkou intenzitou biologického cyklu, nízkou produktivitou vegetácie. Ročná podstielka s celkovou biomasou cca Yut/ha nepresahuje 0,4-0,5 t/ha. Prevažnú časť podstielky predstavujú zvyšky koreňov. Do biologického cyklu sa zapája asi 70 kg/ha prvkov dusíka a 300 kg/ha popola.[ ...]

Tropické dažďové pralesy sú pomerne staré klimaxové ekosystémy, v ktorých bol kolobeh živín dovedený k dokonalosti – sú málo stratené a okamžite vstupujú do biologického cyklu uskutočňovaného vzájomnými organizmami a sú plytké, z väčšej časti vzdušné, so silnou mykorízou, korene stromov. Práve vďaka tomu lesy tak bujne rastú na vzácnych pôdach.[ ...]

Tvorba chemického zloženia pôdy sa uskutočňuje pod vplyvom veľkého geologického a malého biologického cyklu látok v prírode. Najľahšie sa z pôdy odstraňujú prvky ako chlór, bróm, jód, síra, vápnik, horčík, sodík.[ ...]

V dôsledku najvyššej aktivity biogeochemických procesov a kolosálnych objemov a mier premeny látok sú biologicky významné chemické prvky v neustálom cyklickom pohybe. Podľa niektorých odhadov, ak predpokladáme, že biosféra existuje najmenej 3,5 až 4 miliardy rokov, potom všetka voda svetového oceánu prešla biogeochemickým cyklom najmenej 300-krát a voľný kyslík v atmosfére - pri najmenej 1 milión krát. Cyklus uhlíka nastáva za 8 rokov, dusíka za 110 rokov, kyslíka za 2500 rokov. Hlavná masa uhlíka koncentrovaná v karbonátových ložiskách oceánskeho dna (1,3 x 1016 t), ostatné kryštalické horniny (1 x 1016 t), uhlie a ropa (0,34 x 1016 t) sa zúčastňuje veľkého cyklu. Uhlík obsiahnutý v rastlinných (5 x 10 mt) a živočíšnych tkanivách (5 x 109 mt) sa zúčastňuje malého cyklu (biogeochemického cyklu).[ ...]

Na súši však popri zrážkach prinesených z oceánu dochádza k vyparovaniu a zrážaniu pozdĺž vodného cyklu, ktorý je na súši uzavretý. Ak by biota kontinentov neexistovala, potom by tieto dodatočné zrážky na pevnine boli oveľa menšie ako zrážky prinesené z oceánu. Len tvorba vegetačného krytu a pôdy vedie k veľkému množstvu výparu z povrchu krajiny. S tvorbou vegetačného krytu sa voda hromadí v pôde, rastlinách a kontinentálnej časti atmosféry, čo vedie k zvýšeniu uzavretého obehu na súši. V súčasnosti sú zrážky na súši v priemere trikrát vyššie ako odtoky z riek. V dôsledku toho len jedna tretina zrážok pochádza z oceánu a viac ako dve tretiny poskytuje uzavretý kolobeh vody na súši. Voda na zemi sa tak biologicky akumuluje, Hlavná časť vodný režim pôdu tvorí biota a dá sa biologicky regulovať.[ ...]

Je vhodné identifikovať niektoré z hlavných čŕt prejavu prvej a druhej sily na základe myšlienky pôsobenia hmotných cyklov na Zemi: veľké - geologické (geokruh) a malé - biologické (z biokruhu). [...]

Rastlinné spoločenstvá južnej tajgy sú odolnejšie voči chemickému znečisteniu ako spoločenstvá severnej tajgy. Nízka stabilita cenóz severnej tajgy je spôsobená ich nízkou druhovou diverzitou a jednoduchšou štruktúrou, prítomnosťou druhov citlivých na chemické znečistenie (machy a lišajníky), nízkou produktivitou a kapacitou biologického cyklu a menšou schopnosťou regenerácie.[ . ..]

Každý ekosystém bez ohľadu na veľkosť však zahŕňa živú časť (biocenózu) a jej fyzické, teda neživé prostredie. Malé ekosystémy sú zároveň súčasťou stále väčších, až po globálny ekosystém Zeme. Podobne aj všeobecný biologický cyklus hmoty na planéte pozostáva z interakcie mnohých menších, súkromných cyklov.[ ...]

Pôda je neoddeliteľnou súčasťou terestrických biogeocenóz. Vykonáva konjugáciu (interakciu) veľkých geologických a malých biologických cyklov látok. Soil je jedinečný gGo komplexnosti materiálového zloženia prirodzená formácia. Pôdna hmota je zastúpená štyrmi fyzické fázy: pevné (minerálne a organické častice), kvapalné (pôdny roztok), plynné (pôdny vzduch) a živé (organizmy). Pôdy sa vyznačujú zložitou priestorovou organizáciou a diferenciáciou znakov, vlastností a procesov.[ ...]

Podľa prvého dôsledku môžeme počítať len s nízkoodpadovou produkciou. Prvou etapou vo vývoji technológií by preto mala byť ich nízka zdrojová náročnosť (na vstupe aj na výstupe – hospodárnosť a nevýznamné emisie), druhou etapou bude vytvorenie cyklickej výroby (odpad niektorých môže byť napr. suroviny pre ostatných) a tretí - organizácia primeranej likvidácie nevyhnutných zvyškov a neutralizácia neodstrániteľného energetického odpadu. Predstava, že biosféra funguje na princípe bezodpadu, je mylná, pretože sa v nej vždy hromadia látky opúšťajúce biologický cyklus, ktoré tvoria sedimentárne horniny.[ ...]

Podstata tvorby pôdy je podľa V. R. Williamsa definovaná ako dialektická interakcia procesov syntézy a rozkladu organickej hmoty, ku ktorej dochádza v systéme malého biologického cyklu látok.[ ...]

Na rôzne štádiá vývoj biosféry, procesy v nej neboli rovnaké, napriek tomu, že sledovali podobné vzorce. Prítomnosť výraznej cirkulácie látok podľa zákona o globálnom uzavretí biogeochemického cyklu je povinnou vlastnosťou biosféry v ktorejkoľvek fáze jej vývoja. Pravdepodobne ide o nemenný zákon jeho existencie. Osobitnú pozornosť treba venovať zvýšeniu podielu biologickej, a nie geochemickej zložky na uzatváraní biogeochemického cyklu látok. Ak v prvých štádiách evolúcie prevládal všeobecný biosférický cyklus - veľký biosférický kruh výmeny (najskôr iba v rámci vodné prostredie a potom sa rozdelil na dva podcykly - pevninu a oceán), potom sa v budúcnosti začal drviť. Namiesto relatívne homogénnej bioty sa objavovali a čoraz hlbšie diferencovali ekosystémy. rôzne úrovne hierarchia a geografická dislokácia. Na význame nadobudli malé, biogeocenotické výmenné kruhy. Vznikla takzvaná „výmena výmen“ – harmonický systém biogeochemických cyklov s najvyššou hodnotou biotickej zložky.[ ...]

V stredných zemepisných šírkach je príjem energie zo Slnka 48-61 tisíc GJ/ha ročne. Zavedením dodatočnej energie viac ako 15 GJ/ha ročne dochádza k procesom nepriaznivým pre životné prostredie – erózia a deflácia pôdy, zanášanie a znečisťovanie malých riek, eutrofizácia vodných plôch a porušovanie biologického cyklu v ekosystémoch. ...]

Východosibírska oblasť je charakteristická tuhými zimami s malým množstvom snehu a hlavne letnými zrážkami, ktoré obmývajú pôdnu vrstvu. Výsledkom je, že vo východosibírskych černozemoch dochádza k pravidelnému preplachovaniu. Biologický cyklus je potláčaný nízkymi teplotami. V dôsledku toho je obsah humusu v transbajkalských černozemiach nízky (4-9 %) a hrúbka humusového horizontu je malá. Obsah uhličitanov je veľmi nízky alebo chýba. Preto sa černozeme východosibírskej skupiny nazývajú nízkokarbonátové a nekarbonátové (napríklad lúhované nízkokarbonátové alebo nekarbonátové černozeme, obyčajné nízkokarbonátové černozeme).[ ...]

Väčšina minoritných prvkov v koncentráciách bežných v mnohých prírodných ekosystémoch má na organizmy malý vplyv, možno preto, že sa im organizmy prispôsobili. Migrácie týchto prvkov nás teda málo zaujímali, ak sa prostredie do prostredia nedostalo príliš často. vedľajších produktovťažobný priemysel, rôzne priemyselné odvetvia, chemický priemysel a moderné poľnohospodárstvo, produkty obsahujúce vysoké koncentrácie ťažké kovy toxické organické zlúčeniny a iné potenciálne nebezpečných látok. Aj veľmi vzácny prvok, ak sa dostane do životného prostredia vo forme vysoko toxickej zlúčeniny kovu alebo rádioaktívneho izotopu, môže získať dôležitý biologický význam, keďže aj malé (z geochemického hľadiska) množstvo takejto látky môže mať výraznú biologický účinok.[ ...]

Chemická povaha vitamínov a iných organických zlúčenín stimulujúcich rast, ako aj ich potreba u ľudí a domácich zvierat, sú už dlho známe; výskum týchto látok na úrovni ekosystémov sa však práve začal. Obsah organických živín vo vode alebo pôde je taký nízky, že by sa mali nazývať „mikroživiny“ na rozdiel od „makroživín“, ako je dusík, a „mikronutrientov“, ako sú „stopové“ kovy (pozri kapitolu 5). Často jediným spôsobom, ako zmerať ich obsah, je biologická vzorka: používajú sa špeciálne kmene mikroorganizmov, ktorých rýchlosť rastu je úmerná koncentrácii organických živín. Ako bolo zdôraznené v predchádzajúcej časti, úlohu konkrétnej látky a rýchlosť jej toku nemožno vždy posudzovať podľa jej koncentrácie. Teraz sa ukazuje, že organické živiny hrajú dôležitú úlohu v metabolizme komunity a že môžu byť limitujúcim faktorom. Toto zaujímavá oblasť výskum v blízkej budúcnosti nepochybne pritiahne pozornosť vedcov. Nasledujúci popis cyklu vitamínu B12 (kobalamín), prevzatý z Provasoliho (1963), ukazuje, ako málo vieme o organickom kolobehu živín.[ ...]

V.R. Williams (1863-1939) vyvinul doktrínu faktorov poľnohospodárstva. Podľa prvého zákona o poľnohospodárstve žiadny z faktorov života rastlín nemôže byť nahradený iným. A okrem toho, všetky faktory rastlinného života sú, samozrejme, ekvivalentné (druhý zákon). Vyzdvihnime jeho dôležitú myšlienku, že pôda je výsledkom interakcie malého – biologického a veľkého – geologického cyklu hmoty.[ ...]

V. R. Williams úzko spojil svoje pozície v oblasti genetickej vedy o pôde a štúdia úrodnosti pôdy s praktické záležitosti poľnohospodárstvo a dať ich do základu trávnatého systému poľnohospodárstva. Najdôležitejšie a najoriginálnejšie názory vyjadril V.R.Williams o úlohe živých organizmov pri tvorbe pôdy, o podstate pôdotvorného procesu a povahe jednotlivých špecifických procesov, o malom biologickom kolobehu látok, o úrodnosti pôdy, o úrodnosti pôdy, o podstatách pôdotvorného procesu a povahe jednotlivých špecifických procesov. pôdny humus a štruktúra pôdy.[ ...]

Tieto prístupy v podstate súvisia ako stratégia a taktika, ako voľba dlhodobého správania a miera prvoradých rozhodnutí. Nedajú sa oddeliť: znečistenie ľudské prostredieživotné prostredie poškodzuje ostatné organizmy a voľne žijúce zvieratá vo všeobecnosti a degradáciu prírodné systémy oslabuje ich schopnosť prirodzene čistiť prostredie. Vždy však treba chápať, že nie je možné zachovať kvalitu životného prostredia človeka bez účasti prirodzených ekologických mechanizmov. Aj keď si osvojíme nízko znečisťujúce technológie, nič nedosiahneme, ak zároveň neprestaneme brániť prírode regulovať zloženie prostredia, čistiť ho a robiť ho obývateľným. Najčistejšie technológie a najmodernejšie zariadenia na ochranu životného prostredia nás nezachránia, ak bude odlesňovanie pokračovať, diverzita sa zníži druhov narúšať kolobeh látok v prírode. Treba zdôrazniť, že z ekologického hľadiska je koncept „ochrany“ chybný už od začiatku, keďže aktivity treba budovať tak, aby sa predišlo všetkým efektom a výsledkom, pred ktorými by sa bolo treba „chrániť“ neskôr.[ ...]

Asi 99 % všetkej hmoty v biosfére premieňajú živé organizmy a celková biomasa živej hmoty Zeme sa odhaduje len na 2,4 1012 ton sušiny, čo je 10-9 diel hmotnosti Zeme. Ročná reprodukcia biomasy je asi 170 miliárd ton sušiny. Celková biomasa rastlinných organizmov je 2500-krát väčšia ako u živočíchov, ale druhová diverzita zoosféry je 6-krát bohatšia ako vo fytosfére. Ak by sme všetky živé organizmy rozložili do jednej vrstvy, potom by sa na povrchu Zeme vytvoril biologický obal s hrúbkou len 5 mm. No napriek malej veľkosti bioty práve ona určuje miestne pomery na povrchu zemskej kôry. Jeho existencia je zodpovedná za vznik voľného kyslíka v atmosfére, tvorbu pôd a kolobeh prvkov v prírode.[ ...]

Huby sme už opísali vyššie a jej plodnicu vlastne nazývame huba, ale to je len časť obrovský organizmus. Ide o rozsiahlu sieť mikroskopických vlákien (útesy), ktoré sa nazývajú mycélium (mycélium) a prenikajú sutinou, najmä drevom, listovým opadom atď. Mycélium pri svojom raste uvoľňuje značné množstvo enzýmov, ktoré rozkladajú drevo do stavu pripravenosti na použitie a postupne sa mycélium úplne rozloží mŕtve drevo. Je zaujímavé, ako píše B. Nebel (1993), že huby sa vyskytujú na anorganickej pôde, keďže ich mycélium je schopné zo svojej hrúbky vytiahnuť aj veľmi malé koncentrácie organických látok. Baktérie fungujú podobným spôsobom, ale na mikroskopickej úrovni. Veľmi dôležitá pre udržanie stability biologického cyklu je schopnosť húb a niektorých baktérií vytvárať obrovské množstvá spór (reprodukčných buniek). Tieto mikroskopické častice sú prenášané prúdmi vzduchu v atmosfére na veľmi veľké vzdialenosti, čo im umožňuje šíriť sa všade a dať životaschopné potomstvo v akomkoľvek priestore za prítomnosti optimálne podmienkyživotne dôležitá činnosť.

Biosféru Zeme určitým spôsobom charakterizuje existujúca cirkulácia látok a tok energie. Cyklus látok je opakovaná účasť látok na procesoch, ktoré sa vyskytujú v atmosfére, hydrosfére a litosfére, vrátane tých vrstiev, ktoré sú súčasťou biosféry Zeme. Obeh hmoty sa uskutočňuje s nepretržitým dodávaním vonkajšej energie zo Slnka a vnútornej energie Zem.

V závislosti od hnacej sily v rámci obehu látok možno rozlišovať geologické (veľký obeh), biologické (biogeochemické, malý obeh) a antropogénne cykly.

Geologický cyklus (veľký obeh látok v biosfére)

Táto cirkulácia prerozdeľuje hmotu medzi biosféru a hlbšie horizonty Zeme. hnacia sila tento proces sú exogénne a endogénne geologické procesy. Endogénne procesy sa vyskytujú pod vplyvom vnútornej energie Zeme. Toto je energia uvoľnená v dôsledku toho rádioaktívny rozpad, chemické reakcie tvorby minerálov a pod. Medzi endogénne procesy patria napr. tektonické pohyby, zemetrasenia. Tieto procesy vedú k vzniku veľké formy reliéf (kontinenty, oceánske depresie, hory a nížiny). Exogénne procesy prúdiť pod vplyvom vonkajšej energie Slnka. Patrí medzi ne geologická aktivita atmosféry, hydrosféry, živých organizmov a človeka. Tieto procesy vedú k vyhladzovaniu veľkých terénnych útvarov (údolia riek, kopce, rokliny atď.).

Geologický cyklus pokračuje milióny rokov a spočíva v tom, že sa horniny ničia a produkty zvetrávania (vrátane živín rozpustných vo vode) sú vodnými tokmi prenášané do Svetového oceánu, kde vytvárajú morské vrstvy a len čiastočne sa vracajú na súš. zrážok. Geotektonické zmeny, procesy poklesu kontinentov a stúpanie morského dna, pohyb morí a oceánov po dlhú dobu vedú k tomu, že tieto vrstvy sa vracajú na súš a proces začína znova. Symbolom tohto obehu látok je špirála, nie kruh, pretože. nový cyklus obehu presne neopakuje ten starý, ale zavádza niečo nové.

Komu veľký cyklus označuje kolobeh vody (hydrologický cyklus) medzi pevninou a oceánom cez atmosféru (obr. 3.2).

Vodný cyklus ako celok hrá hlavnú úlohu pri formovaní prírodné podmienky na našej planéte. Ak vezmeme do úvahy transpiráciu vody rastlinami a jej absorpciu v biogeochemickom cykle, celá zásoba vody na Zemi sa rozpadne a obnoví sa na 2 milióny rokov.

Ryža. 3. 2. Kolobeh vody v biosfére.

V hydrologickom cykle sú všetky časti hydrosféry vzájomne prepojené. Ročne sa na ňom podieľa viac ako 500 tisíc km3 vody. Hnacou silou tohto procesu je slnečná energia. Molekuly vody sa pôsobením slnečnej energie ohrievajú a stúpajú vo forme plynu do atmosféry (denne sa odparí 875 km3 sladkej vody). Ako stúpajú, postupne sa ochladzujú, kondenzujú a tvoria oblaky. Po dostatočnom ochladení mraky uvoľňujú vodu v podobe rôznych zrážok, ktoré padajú späť do oceánu. Voda, ktorá spadla na zem, môže nasledovať dve rôzne cesty: buď vsiakne do pôdy (vsakovanie) alebo steká (povrchový odtok). Na povrchu voda prúdi do potokov a riek, ktoré vedú do oceánu alebo na iné miesta, kde dochádza k vyparovaniu. Voda absorbovaná do pôdy môže byť zadržiavaná v jej horných vrstvách (horizontoch) a vrátená do atmosféry transpiráciou. Takáto voda sa nazýva kapilára. Voda, ktorá je unášaná gravitáciou a presakuje do pórov a prasklín, sa nazýva gravitačná voda. Gravitačná voda presakuje do nepreniknuteľnej vrstvy kameňa alebo hustej hliny a vypĺňa všetky dutiny. Takéto zásoby sa nazývajú podzemné vody a ich Horná hranica– úroveň podzemná voda. Podzemné horninové vrstvy, ktorými podzemná voda pomaly preteká, sa nazývajú zvodnené vrstvy. Pod vplyvom gravitácie sa podzemná voda pohybuje pozdĺž vodonosnej vrstvy, kým nenájde „cestu von“ (napríklad vytvára prirodzené pramene, ktoré napájajú jazerá, rieky, rybníky, t. j. stávajú sa súčasťou povrchových vôd). Vodný cyklus teda zahŕňa tri hlavné "slučky": povrchový odtok, odparovanie-transpirácia, podzemná voda. Do kolobehu vody na Zemi sa ročne zapojí viac ako 500 tisíc km3 vody, ktorá zohráva veľkú úlohu pri formovaní prírodných podmienok.

Biologická (biogeochemická) cirkulácia

(malý obeh látok v biosfére)

Hnacou silou biologického cyklu látok je činnosť živých organizmov. Je súčasťou väčšieho a prebieha v rámci biosféry na úrovni ekosystému. Malý kolobeh spočíva v tom, že živiny, voda a uhlík sa hromadia v hmote rastlín (autotrofy), vynakladajú sa na stavbu tiel a životných procesov, tak rastlín, ako aj iných organizmov (spravidla živočíchov – heterotrofov), ktoré tieto rastliny požierajú. Produkty rozkladu organickej hmoty sa pôsobením deštruktorov a mikroorganizmov (baktérie, huby, červy) opäť rozkladajú na minerálne zložky. Títo anorganické látky možno opätovne použiť na syntézu organických látok pomocou autotrofov.

V biogeochemických cykloch sa rozlišuje rezervný fond (látky, ktoré nie sú spojené so živými organizmami) a výmenný fond (látky, ktoré sú spojené priamou výmenou medzi organizmami a ich bezprostredným prostredím).

V závislosti od umiestnenia rezervného fondu sa biogeochemické cykly delia na dva typy:

Cykly plynného typu so zásobným fondom látok v atmosfére a hydrosfére (cykly uhlíka, kyslíka, dusíka).

Cykly sedimentárneho typu s rezervným fondom v zemskej kôre (obehy fosforu, vápnika, železa atď.).

Dokonalejšie sú cykly plynového typu s veľkým výmenným fondom. A okrem toho sú schopné rýchlej samoregulácie. Cykly sedimentárneho typu sú menej dokonalé, sú inertnejšie, keďže prevažná časť hmoty je obsiahnutá v rezervnom fonde zemskej kôry vo forme neprístupnej pre živé organizmy. Takéto cykly sú ľahko narušené rôznymi druhmi vplyvov a časť vymieňaného materiálu opúšťa cyklus. Znova sa môže vrátiť do obehu iba v dôsledku geologických procesov alebo ťažbou živou hmotou.

Intenzita biologického cyklu je určená teplotou životné prostredie a množstvo vody. Biologický cyklus napríklad prebieha intenzívnejšie vo vlhku tropické pralesy než v tundre.

Cykly hlavných biogénnych látok a prvkov

Cyklus uhlíka

Všetok život na Zemi je založený na uhlíku. Každá molekula živého organizmu je postavená na uhlíkovej kostre. Atómy uhlíka neustále migrujú z jednej časti biosféry do druhej (obr. 3. 3.).

Ryža. 3. 3. Uhlíkový cyklus.

Hlavné zásoby uhlíka na Zemi sú vo forme oxidu uhličitého (CO2) obsiahnutého v atmosfére a rozpusteného v oceánoch. Rastliny počas fotosyntézy absorbujú molekuly oxidu uhličitého. Výsledkom je, že atóm uhlíka sa premieňa na rôzne organické zlúčeniny a je tak zahrnutý do štruktúry rastlín. Nasleduje niekoľko možností:

· zvyšky uhlíka v rastlinách ® molekuly rastlín požierajú rozkladači (organizmy, ktoré sa živia odumretou organickou hmotou a zároveň ju rozkladajú na jednoduché anorganické zlúčeniny) ® uhlík sa vracia do atmosféry ako CO2;

· rastliny požierajú bylinožravce ® uhlík sa vracia do atmosféry pri dýchaní živočíchov a pri ich rozklade po smrti; alebo bylinožravce zožerú mäsožravce a potom sa uhlík opäť vráti do atmosféry rovnakým spôsobom;

Rastliny odumierajú a menia sa na fosílne palivá (napr. uhlie) ® uhlík sa po použití paliva vracia do atmosféry, sopečné erupcie a iné geotermálne procesy.

V prípade rozpustenia pôvodnej molekuly CO2 v morskej vode prichádza do úvahy aj niekoľko možností: oxid uhličitý sa môže jednoducho vrátiť do atmosféry (k tomuto typu vzájomnej výmeny plynov medzi svetovým oceánom a atmosférou dochádza neustále); uhlík sa môže dostať do tkanív morských rastlín alebo živočíchov, potom sa postupne hromadí vo forme usadenín na dne oceánov a nakoniec sa zmení na vápenec alebo opäť prejde zo sedimentov do morskej vody.

Cyklus CO2 je približne 300 rokov.

Ľudský zásah do uhlíkového cyklu (spaľovanie uhlia, ropy, plynu, odvlhčovanie) vedie k zvýšeniu obsahu CO2 v atmosfére a rozvoju skleníkového efektu. V súčasnosti sa štúdium uhlíkového cyklu stalo dôležitá úloha pre vedcov zaoberajúcich sa štúdiom atmosféry.

Cyklus kyslíka

Kyslík je najbežnejším prvkom na Zemi (morská voda obsahuje 85,82% kyslíka, atmosférický vzduch 23,15% a 47,2% v zemskej kôre). Kyslíkové zlúčeniny sú nevyhnutné pre udržanie života (hra zásadnú úlohu v procesoch metabolizmu a dýchania je súčasťou bielkovín, tukov, sacharidov, z ktorých sú organizmy „postavené“). Hlavná masa kyslíka je v viazaný stav(množstvo molekulárneho kyslíka v atmosfére je len 0,01 %. všeobecný obsah kyslík v zemskej kôre).

Keďže kyslík sa nachádza v mnohých chemické zlúčeniny, jeho obeh v biosfére je veľmi zložitý a vyskytuje sa najmä medzi atmosférou a živými organizmami. Koncentrácia kyslíka v atmosfére sa udržiava fotosyntézou, v dôsledku ktorej zelené rastliny vplyvom slnečného žiarenia premieňajú oxid uhličitý a vodu na sacharidy a kyslík. Väčšinu kyslíka produkujú suchozemské rastliny - takmer ¾, zvyšok - fotosyntetické organizmy oceánov. Silným zdrojom kyslíka je fotochemický rozklad vodnej pary vo vyšších vrstvách atmosféry pod vplyvom ultrafialových lúčov slnka. Navyše kyslík tvorí najdôležitejší cyklus, pretože je súčasťou vody. Z ozónu sa vplyvom ultrafialového žiarenia tvorí malé množstvo kyslíka.

Rýchlosť cyklu kyslíka je asi 2 000 rokov.

Znižuje sa odlesňovanie, erózia pôdy, rôzne banské diela na povrchu Celková váha fotosyntéza a zníženie cyklu kyslíka na veľkých plochách. Okrem toho sa 25% kyslíka vytvoreného v dôsledku asimilácie ročne spotrebuje na priemyselné a domáce potreby.

cyklus dusíka

Biogeochemický cyklus dusíka, podobne ako predchádzajúce cykly, pokrýva všetky oblasti biosféry (obr. 3.4).

Ryža. 3. 4. Cyklus dusíka.

Dusík je zahrnutý v zemskú atmosféru neviazané vo forme dvojatómové molekuly(približne 78 % z celkového objemu atmosféry tvorí dusík). Okrem toho sa dusík nachádza v rastlinách a živočíchoch vo forme bielkovín. Rastliny syntetizujú proteíny absorbovaním dusičnanov z pôdy. Dusičnany sa tam tvoria z atmosférického dusíka a amónnych zlúčenín prítomných v pôde. Proces premeny atmosférického dusíka na formu využiteľnú rastlinami a živočíchmi sa nazýva fixácia dusíka. Pri rozklade organických látok sa významná časť v nich obsiahnutých dusíkatých látok mení na amoniak, ktorý sa vplyvom nitrifikačných baktérií žijúcich v pôde následne oxiduje na amoniak. kyselina dusičná. Táto kyselina, ktorá reaguje s uhličitanmi v pôde (napríklad uhličitan vápenatý CaCO3), vytvára dusičnany. Časť dusíka sa pri rozpade vždy uvoľní vo voľnej forme do atmosféry. Okrem toho sa voľný dusík uvoľňuje pri spaľovaní organických látok, pri spaľovaní palivového dreva, uhlia a rašeliny. Okrem toho existujú baktérie, ktoré pri nedostatočnom prístupe vzduchu môžu odoberať kyslík z dusičnanov, čím ich ničia uvoľňovaním voľného dusíka. Činnosť denitrifikačných baktérií vedie k tomu, že časť dusíka z formy dostupnej pre zelené rastliny (dusičnany) sa stáva nedostupnou (voľný dusík). Zďaleka nie všetok dusík, ktorý bol súčasťou odumretých rastlín, sa teda vracia späť do pôdy (časť sa postupne uvoľňuje vo voľnej forme).

Medzi procesy, ktoré kompenzujú stratu dusíka, patria predovšetkým elektrické výboje vyskytujúce sa v atmosfére, pri ktorých vždy vzniká určité množstvo oxidov dusíka (tieto s vodou dávajú kyselinu dusičnú, ktorá sa v pôde mení na dusičnany) . Ďalším zdrojom doplňovania zlúčenín dusíka v pôde je životne dôležitá aktivita takzvaných azotobaktérií, ktoré sú schopné asimilovať vzdušný dusík. Niektoré z týchto baktérií sa usadzujú na koreňoch rastlín z čeľade bôbovitých a spôsobujú vznik charakteristických opuchov – uzlín. Nodulové baktérie, ktoré asimilujú atmosférický dusík, ho spracujú na zlúčeniny dusíka a rastliny ho zase premenia na proteíny a iné zlúčeniny. komplexné látky. V prírode teda nepretržitý obeh dusíka.

Vzhľadom na to, že každý rok pri zbere sú z polí odstránené časti rastlín bohaté na bielkoviny (napríklad obilie), pôda „vyžaduje“ aplikovať hnojivá, ktoré kompenzujú jej straty. podstatné prvky výživa rastlín. Hlavnými použitiami sú dusičnan vápenatý (Ca(NO)2), dusičnan amónny (NH4NO3), dusičnan sodný (NANO3) a dusičnan draselný (KNO3). Tiež namiesto chemických hnojív sa používajú samotné rastliny z čeľade bôbovitých. Ak je množstvo umelých dusíkatých hnojív aplikovaných do pôdy nadmerne veľké, potom sa dusičnany dostávajú aj do ľudského tela, kde sa môžu zmeniť na dusitany, ktoré sú vysoko toxické a môžu spôsobiť rakovinu.

Cyklus fosforu

Väčšina fosforu je obsiahnutá v horninách vytvorených v minulých geologických epochách. Obsah fosforu v zemskej kôre je od 8 - 10 do 20 % (hmotnostných) a nachádza sa tu vo forme minerálov (fluorapatit, chlorapatit a pod.), ktoré sú súčasťou prírodných fosfátov - apatitov a fosforitov. Fosfor sa môže dostať do biogeochemického cyklu v dôsledku zvetrávania hornín. Eróznymi procesmi sa fosfor dostáva do mora vo forme minerálu apatitu. Pri premene fosforu veľkú rolu hrajú živé organizmy. Organizmy extrahujú fosfor z pôdy a vodných roztokov. Ďalej sa fosfor prenáša cez potravinové reťazce. Smrťou organizmov sa fosfor vracia do pôdy a do morského nánosu a koncentruje sa vo forme morských fosfátových ložísk, čo vytvára podmienky pre vznik hornín bohatých na fosfor (obr. 3. 5.). ).

Ryža. 3.5. Kolobeh fosforu v biosfére (podľa P. Duvigno, M. Tang, 1973; so zmenami).

O nesprávne uplatnenie fosforečnanových hnojív sa v dôsledku vodnej a veternej erózie (zničenie pôsobením vody alebo vetra) z pôdy odstraňuje veľké množstvo fosforu. Na jednej strane to vedie k nadmernej spotrebe fosforečných hnojív a vyčerpaniu rúd obsahujúcich fosfor.

Na druhej strane zvýšený obsah fosforu v vodné cesty jeho presun spôsobuje rýchly nárast biomasy vodných rastlín, „rozkvitnutie nádrží“ a ich eutrofizáciu (obohatenie o živiny).

Keďže rastliny odnášajú z pôdy značné množstvo fosforu a prirodzené dopĺňanie zlúčenín fosforu v pôde je mimoriadne zanedbateľné, je aplikácia fosforečných hnojív do pôdy jedným z najdôležitejších opatrení na zvýšenie produktivity. Vo svete sa ročne vyťaží približne 125 miliónov ton. fosfátová ruda. Väčšina z nich sa vynakladá na výrobu fosfátových hnojív.

Cyklus síry

Hlavný rezervný fond síry sa nachádza v sedimentoch, pôde a atmosfére. hlavnú úlohu v zapojení síry do biogeochemického cyklu patrí medzi mikroorganizmy. Niektoré z nich sú redukčné činidlá, iné sú oxidačné činidlá (obr. 3. 6.).

Ryža. 3. 6. Cyklus síry (podľa Yu. Odum, 1975).

V prírode sú vo veľkom množstve známe rôzne sulfidy železa, olova, zinku atď.. Sulfidová síra sa v biosfére oxiduje na síranovú síru. Sírany sú prijímané rastlinami. V živých organizmoch je síra súčasťou aminokyselín a bielkovín a v rastlinách je navyše súčasťou éterických olejov atď. Procesy ničenia zvyškov organizmov v pôdach a v morských náplavoch sú sprevádzané zložitými premenami síry (mikroorganizmy vytvárajú početné medziprodukty sírnych zlúčenín). Po smrti živých organizmov sa časť síry redukuje v pôde mikroorganizmami na H2S, druhá časť sa oxiduje na sírany a opäť sa zaraďuje do kolobehu. Sírovodík vznikajúci v atmosfére sa oxiduje a so zrážkami sa vracia do pôdy. Okrem toho sírovodík môže znovu vytvárať "sekundárne" sulfidy a síranová síra vytvára sadru. Na druhej strane sú sulfidy a sadra opäť zničené a síra obnovuje svoju migráciu.

Okrem toho síra vo forme SO2, SO3, H2S a elementárna síra je emitovaná sopkami do atmosféry.

Cyklus síry môže byť narušený ľudským zásahom. Dôvodom je spaľovanie uhlia a emisie z chemického priemyslu, pri ktorých vzniká oxid siričitý, ktorý narúša procesy fotosyntézy a vedie k odumieraniu vegetácie.

Biogeochemické cykly teda poskytujú homeostázu biosféry. Vo veľkej miere však podliehajú ľudskému vplyvu. A jedna z najsilnejších anti-environmentálnych akcií človeka je spojená s porušením a dokonca zničením prírodných cyklov (stávajú sa acyklickými).

Antropogénny cyklus

Hnacou silou antropogénneho cyklu je ľudská činnosť. Tento cyklus zahŕňa dve zložky: biologickú, spojenú s fungovaním človeka ako živého organizmu, a technickú, spojenú s ekonomickými aktivitami ľudí. Antropogénny cyklus na rozdiel od geologického a biologického cyklu nie je uzavretý. Táto otvorenosť spôsobuje vyčerpávanie prírodných zdrojov a znečisťovanie prírodného prostredia.