Pahina 1

Ang isang malaking geological cycle ay nagsasangkot ng mga sedimentary na bato sa lalim crust ng lupa, sa mahabang panahon na pinapatay ang mga elementong nakapaloob sa kanila mula sa biological cycle system. Sa panahon ng kasaysayang heolohikal ang mga nabagong sedimentary na bato, muli sa ibabaw ng Earth, ay unti-unting nawasak ng aktibidad ng mga nabubuhay na organismo, tubig at hangin, at muling kasama sa biospheric cycle.

Ang isang malaking geological cycle ay nangyayari sa daan-daang libo o milyon-milyong taon. Binubuo ito ng mga sumusunod: ang mga bato ay nawasak, nalalasahan at kalaunan ay naanod ng tubig na dumadaloy sa karagatan. Dito sila ay idineposito sa ilalim, na bumubuo ng mga sedimentary na bato, at bahagyang bumalik sa lupa na may mga organismo na inalis mula sa tubig ng mga tao o iba pang mga hayop.

Sa gitna ng isang malaking geological cycle ay ang proseso ng paglilipat ng mga mineral compound mula sa isang lugar patungo sa isa pa sa isang planetary scale nang walang partisipasyon ng mga nabubuhay na bagay.

Bilang karagdagan sa maliit na sirkulasyon, mayroong isang malaki, geological na sirkulasyon. Ang ilang mga sangkap ay pumapasok sa malalim na mga layer ng Earth (sa ilalim ng mga sediment sa ilalim ng dagat o sa ibang paraan), kung saan ang mabagal na pagbabago ay nangyayari sa pagbuo. iba't ibang mga compound, mineral at organiko. Ang mga proseso ng geological cycle ay pangunahing sinusuportahan ng panloob na enerhiya ng Earth, ang aktibong core nito. Ang parehong enerhiya ay nag-aambag sa pagpapalabas ng mga sangkap sa ibabaw ng Earth. Kaya, ang isang malaking sirkulasyon ng mga sangkap ay nagsasara. Ito ay tumatagal ng milyun-milyong taon.

Tungkol sa bilis at intensity ng malaking geological na sirkulasyon ng mga sangkap, sa kasalukuyan, gaano man katumpak na data ang maibigay, mayroon lamang mga tinatayang pagtatantya, at pagkatapos ay para lamang sa exogenous na bahagi ng pangkalahatang cycle, i.e. nang hindi isinasaalang-alang ang pag-agos ng mga bagay mula sa mantle patungo sa crust ng lupa.

Ang carbon na ito ay nakikibahagi sa isang malaking geological cycle. Ang carbon na ito, sa proseso ng isang maliit na biotic cycle, ay nagpapanatili ng balanse ng gas ng biosphere at buhay sa pangkalahatan.

Solid runoff ng ilang ilog sa mundo.

Ang kontribusyon ng biospheric at technospheric na bahagi sa malaking geological cycle ng mga sangkap ng Earth ay napakahalaga: mayroong patuloy na progresibong paglaki ng mga technospheric na bahagi dahil sa pagpapalawak ng globo ng aktibidad ng produksyon ng tao.

Dahil sa ibabaw ng lupa ang pangunahing daloy ng technobio-geochemical ay nakadirekta sa loob ng balangkas ng isang malaking geological na sirkulasyon ng mga sangkap para sa 70% ng lupain sa karagatan at para sa 30% - sa saradong mga drainless depression, ngunit palaging mula sa mas mataas hanggang sa mas mababang antas, bilang isang resulta ng aksyon mga puwersa ng gravitational Kaugnay nito, ang materyal ng crust ng lupa ay naiba din mula sa mataas hanggang sa mababang elevation, mula sa lupa hanggang sa karagatan. Ang mga baligtad na daloy (transportasyon sa atmospera, aktibidad ng tao, paggalaw ng tectonic, volcanism, paglipat ng mga organismo) sa ilang mga lawak ay nagpapalubha sa pangkalahatang pababang paggalaw ng bagay na ito, na lumilikha ng mga lokal na siklo ng paglipat, ngunit hindi ito binabago sa pangkalahatan.

Ang sirkulasyon ng tubig sa pagitan ng lupa at karagatan sa atmospera ay tumutukoy sa isang malaking geological cycle. Ang tubig ay sumingaw mula sa ibabaw ng mga karagatan at maaaring ilipat sa lupa, kung saan ito ay bumagsak sa anyo ng pag-ulan, na muling bumabalik sa karagatan sa anyo ng ibabaw at ilalim ng lupa runoff, o bumabagsak bilang pag-ulan sa ibabaw ng karagatan. Mahigit sa 500 libong km3 ng tubig ang lumahok sa siklo ng tubig sa Earth bawat taon. Ang ikot ng tubig sa kabuuan ay may malaking papel sa paghubog natural na kondisyon sa ating planeta. Isinasaalang-alang ang transpiration ng tubig ng mga halaman at ang pagsipsip nito sa biogeochemical cycle, ang buong supply ng tubig sa Earth ay nabubulok at naibalik sa loob ng 2 milyong taon.

Ayon sa kanyang pananalita, biological cycle nabubuo ang mga substance sa bahagi ng trajectory ng isang malaki, geological cycle ng mga substance sa kalikasan.

Ang transportasyon ng bagay sa pamamagitan ng ibabaw at tubig sa lupa- ito ang pangunahing salik sa mga tuntunin ng pagkakaiba ng lupa ang globo geochemically, ngunit hindi ang isa lamang, at kung pag-uusapan natin ang malaking geological na sirkulasyon ng mga sangkap sa ibabaw ng mundo sa kabuuan, ang mga daloy ay gumaganap ng isang napakahalagang papel dito, sa partikular na karagatan at atmospera na transportasyon.

Tungkol sa bilis at intensity ng malaking geological na sirkulasyon ng mga sangkap, kasalukuyang imposible na magbigay ng anumang eksaktong data, mayroon lamang mga tinatayang pagtatantya, at pagkatapos ay para lamang sa exogenous na bahagi ng pangkalahatang cycle, i.e. nang hindi isinasaalang-alang ang pag-agos ng mga bagay mula sa mantle patungo sa crust ng lupa. Ang exogenous na bahagi ng malaking geological circulation ng mga substance ay ang patuloy na proseso ng denudation ng ibabaw ng mundo.

Sa biosphere, mayroong isang pandaigdigang (malaki, o geological) na sirkulasyon ng mga sangkap, na umiral kahit bago ang paglitaw ng mga unang nabubuhay na organismo. Kabilang dito ang iba't-ibang mga elemento ng kemikal. Ang geological cycle ay isinasagawa salamat sa solar, gravitational, tectonic at uri ng kalawakan enerhiya.

Sa pagdating ng buhay na bagay, sa batayan ng geological cycle, ang cycle ng organic matter ay lumitaw - isang maliit (biotic, o biological) cycle.

Ang biotic cycle ng mga substance ay isang tuluy-tuloy, paikot, hindi pantay sa oras at espasyo na proseso ng paggalaw at pagbabago ng mga substance na nagaganap sa panahon ng direktang pakikilahok mga buhay na organismo. Ito ay isang tuluy-tuloy na proseso ng paglikha at pagkasira ng mga organikong bagay at ipinapatupad sa partisipasyon ng lahat ng tatlong grupo ng mga organismo: mga producer, mga mamimili at mga decomposers. Humigit-kumulang 40 biogenic na elemento ang kasangkot sa mga biotic cycle. Pinakamataas na halaga para sa mga buhay na organismo, mayroon silang mga siklo ng carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, phosphorus, sulfur, iron, potassium, calcium at magnesium.

Habang umuunlad ang buhay na bagay, ang lahat ay patuloy na kinukuha mula sa geological cycle. higit pang mga item na pumapasok sa isang bago, biological cycle. Ang kabuuang masa ng mga sangkap ng abo na kasangkot taun-taon sa biotic cycle ng mga sangkap lamang sa lupa ay humigit-kumulang 8 bilyong tonelada. Ito ay ilang beses ang masa ng mga produkto ng pagsabog ng lahat ng mga bulkan sa mundo sa buong taon. Ang rate ng sirkulasyon ng bagay sa biosphere ay iba. Ang buhay na bagay ng biosphere ay na-update sa average sa loob ng 8 taon, ang masa ng phytoplankton sa karagatan ay ina-update araw-araw. Ang lahat ng oxygen sa biosphere ay dumadaan sa buhay na bagay sa 2000 taon, at carbon dioxide- sa loob ng 300 taon.

Ang mga lokal na siklo ng biotic ay isinasagawa sa mga ekosistema, at ang mga biogeochemical na siklo ng paglipat ng atom ay isinasagawa sa biosphere, na hindi lamang nagbubuklod sa lahat ng tatlong panlabas na shell ng planeta sa isang solong kabuuan, ngunit tinutukoy din ang patuloy na ebolusyon ng komposisyon nito.

ATMOSPHERE HYDROSPHERE

­ ¯ ­ ¯

BUHAY NA SUBSTANCE

ANG LUPA

Ebolusyon ng biosphere

Ang biosphere ay lumitaw sa pagsilang ng mga unang nabubuhay na organismo mga 3.5 bilyong taon na ang nakalilipas. Sa takbo ng pag-unlad ng buhay, ito ay nagbago. Ang mga yugto ng ebolusyon ng biosphere ay maaaring makilala na isinasaalang-alang ang mga katangian ng uri ng mga ekosistema.

1. Ang paglitaw at pag-unlad ng buhay sa tubig. Ang entablado ay konektado sa pagkakaroon aquatic ecosystem. Walang oxygen sa kapaligiran.

2. Ang paglitaw ng mga buhay na organismo sa lupa, ang pag-unlad ng lupa-hangin na kapaligiran at lupa, at ang paglitaw ng mga terrestrial ecosystem. Ito ay naging posible sa pamamagitan ng pagkakaroon ng oxygen sa atmospera at kalasag ng ozone. Nangyari ito 2.5 billion years ago.

3. Ang hitsura ng isang tao, nagiging siya sa biososyal na nilalang at ang paglitaw ng mga anthropoecosystem ay naganap 1 milyong taon na ang nakalilipas.

4. Ang paglipat ng biosphere sa ilalim ng impluwensya ng matalinong aktibidad ng tao sa isang bago estado ng kalidad- sa noosphere.

Noosphere

ang pinakamataas na yugto Ang pag-unlad ng biosphere ay ang noosphere - ang yugto ng makatwirang regulasyon ng relasyon sa pagitan ng tao at kalikasan. Ang terminong ito ay ipinakilala noong 1927 pilosopong Pranses E. Leroy. Naniniwala siya na ang noosphere ay kinabibilangan ng lipunan ng tao kasama ang industriya, wika at iba pang mga katangian ng matalinong aktibidad. Noong 30-40s. XX siglo V.I. Nakabuo si Vernadsky ng materyalistikong ideya tungkol sa noosphere. Siya ay naniniwala na ang noosphere arises bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng biosphere at lipunan, ay kinokontrol ng malapit na relasyon batas ng kalikasan, pag-iisip at sosyo-ekonomikong batas ng lipunan, at binigyang-diin iyon

noosphere (sphere of the mind) - ang yugto ng pag-unlad ng biosphere, kapag ang matalinong aktibidad ng mga tao ay magiging pangunahing kadahilanan sa pagtukoy sa napapanatiling pag-unlad nito.

Ang noosphere ay isang bago, mas mataas na yugto ng biosphere, na nauugnay sa paglitaw at pag-unlad ng sangkatauhan sa loob nito, na, ang pag-alam sa mga batas ng kalikasan at pagpapabuti ng teknolohiya, ay nagiging ang pinakamalaking puwersa, maihahambing sa sukat sa mga geological, at nagsisimulang magkaroon ng mapagpasyang impluwensya sa takbo ng mga proseso sa Earth, na malalim na nagbabago nito sa kanilang gawain. Ang pagbuo at pag-unlad ng sangkatauhan ay ipinahayag sa paglitaw ng mga bagong anyo ng pagpapalitan ng bagay at enerhiya sa pagitan ng lipunan at kalikasan, sa patuloy na pagtaas ng epekto ng tao sa biosphere. Darating ang noosphere kapag ang sangkatauhan, sa tulong ng agham, ay magagawang makabuluhang pamahalaan ang natural at panlipunang mga proseso. Samakatuwid, ang noosphere ay hindi maaaring ituring na isang espesyal na shell ng Earth.

Ang agham ng pamamahala sa ugnayan sa pagitan ng lipunan ng tao at kalikasan ay tinatawag na noogenics.

Ang pangunahing layunin ng noogenics ay ang pagpaplano ng kasalukuyan para sa kapakanan ng hinaharap, at ang mga pangunahing gawain nito ay ang pagwawasto ng mga paglabag sa relasyon sa pagitan ng tao at kalikasan na dulot ng pag-unlad ng teknolohiya, ang may malay na kontrol sa ebolusyon ng biosphere. . Dapat na mabuo ang isang nakaplanong, napatunayang siyentipikong paggamit ng mga likas na yaman, na nagbibigay para sa pagpapanumbalik sa siklo ng mga sangkap ng kung ano ang nilabag ng isang tao, kumpara sa isang kusang, mandaragit na saloobin sa kalikasan, na humahantong sa isang pagkasira. kapaligiran. Nangangailangan ito ng napapanatiling pag-unlad ng isang lipunan na tumutugon sa mga pangangailangan ng kasalukuyan nang hindi nakompromiso ang kakayahan ng mga susunod na henerasyon na matugunan ang kanilang sariling mga pangangailangan.

Sa kasalukuyan, nabuo ang planeta biotechnosphere - isang bahagi ng biosphere, na radikal na binago ng tao sa mga istrukturang inhinyero: mga lungsod, pabrika at pabrika, quarry at minahan, kalsada, dam at reservoir, atbp.

BIOSPHERE AT TAO

Ang biosphere para sa tao ay at tirahan at pinagmumulan ng likas na yaman.

Mga likas na yaman – mga likas na bagay at phenomena na ginagamit ng isang tao sa proseso ng paggawa. Nagbibigay sila sa mga tao ng pagkain, damit, tirahan. Ayon sa antas ng pagkahapo, nahahati sila sa mauubos at hindi mauubos . Nauubos ang mga mapagkukunan ay nahahati sa nababago at hindi nababago . Kabilang sa mga hindi nababagong mapagkukunan ang mga mapagkukunang iyon na hindi muling binuhay (o na-renew nang daan-daang beses na mas mabagal kaysa sa ginagastos): langis, karbon, metal ores at karamihan sa mga mineral. Nababagong likas na yaman - lupa, halaman at mundo ng hayop, mineral ( asin). Ang mga mapagkukunang ito ay patuloy na ibinabalik sa iba't ibang mga rate: mga hayop - ilang taon, kagubatan - 60-80 taon, mga lupa na nawalan ng pagkamayabong - sa loob ng ilang millennia. Ang paglampas sa rate ng pagkonsumo sa rate ng pagpaparami ay humahantong sa kumpletong pagkawala ng mapagkukunan.

Hindi mauubos Kabilang sa mga mapagkukunan ang tubig, klimatiko (hangin at enerhiya ng hangin) at espasyo: solar radiation, enerhiya pag-agos ng dagat at ebbs. Gayunpaman, ang lumalaking polusyon ng kapaligiran ay nangangailangan ng pagpapatupad ng mga hakbang sa kapaligiran upang mapangalagaan ang mga mapagkukunang ito.

Kasiyahan pangangailangan ng tao hindi maiisip kung wala ang pagsasamantala sa likas na yaman.

Ang lahat ng uri ng aktibidad ng tao sa biosphere ay maaaring pagsamahin sa apat na anyo.

1. Pagbabago ng istraktura ng ibabaw ng daigdig(pag-aararo ng lupa, pag-aalis ng tubig, deforestation, paggawa ng mga kanal). Ang sangkatauhan ay nagiging isang malakas na puwersang heolohikal. Ang isang tao ay gumagamit ng 75% ng lupa, 15% ng tubig sa ilog, 20 ektarya ng kagubatan ay pinuputol bawat minuto.

· Mga pagbabagong geological at geomorphological - pagtindi ng pagbuo ng mga bangin, ang hitsura at dalas ng pag-agos ng putik at pagguho ng lupa.

Mga pagbabago sa kumplikadong (landscape) - paglabag sa integridad at likas na istraktura mga tanawin, ang pagiging natatangi ng mga natural na monumento, ang pagkawala ng produktibong lupain, ang disyerto.

Ang lahat ng mga sangkap sa planeta ay nasa proseso ng sirkulasyon. Ang solar energy ay nagdudulot ng dalawang cycle ng matter sa Earth: malaki (geological, biospheric) at maliit (biological).

Ang malaking sirkulasyon ng mga sangkap sa biosphere ay nailalarawan sa pamamagitan ng dalawa mahahalagang puntos: ito ay isinasagawa sa kabuuan heolohikal na pag-unlad Earth at ito ay isang makabagong proseso ng planeta na may pangunahing bahagi sa karagdagang pag-unlad biosphere.

Ang geological cycle ay nauugnay sa pagbuo at pagkasira ng mga bato at ang kasunod na paggalaw ng mga produkto ng pagkasira - detrital na materyal at mga elemento ng kemikal. Ang isang makabuluhang papel sa mga prosesong ito ay nilalaro at patuloy na nilalaro ng mga thermal na katangian ng ibabaw ng lupa at tubig: ang pagsipsip at pagmuni-muni ng sikat ng araw, thermal conductivity at kapasidad ng init. Ang hindi matatag na rehimeng hydrothermal ng ibabaw ng Earth, kasama ang planetary atmospheric circulation system, ay tinutukoy ang geological circulation ng mga sangkap, na sa paunang yugto ng pag-unlad ng Earth, kasama ang mga endogenous na proseso, ay nauugnay sa pagbuo ng mga kontinente, karagatan at modernong mga geosphere. Sa pagbuo ng biosphere, ang mga produkto ng mahahalagang aktibidad ng mga organismo ay kasama sa mahusay na ikot. Ang geological cycle ay nagbibigay sa mga buhay na organismo ng mga sustansya at higit na tinutukoy ang mga kondisyon para sa kanilang pag-iral.

Mga pangunahing elemento ng kemikal lithospheres: oxygen, silikon, aluminyo, iron, magnesium, sodium, potassium at iba pa - lumahok sa isang malaking sirkulasyon, na dumadaan mula sa malalim na bahagi ng itaas na mantle hanggang sa ibabaw ng lithosphere. igneous rock, na bumangon sa panahon ng crystallization ng magma, na pumasok sa ibabaw ng lithosphere mula sa kailaliman ng Earth, ay sumasailalim sa agnas, weathering sa biosphere. Ang mga produkto ng weathering ay dumadaan sa isang mobile na estado, dinadala ng tubig, hangin sa mababang lugar ng kaluwagan, nahuhulog sa mga ilog, karagatan at bumubuo ng makapal na mga layer ng sedimentary na mga bato, na sa paglipas ng panahon, bumulusok sa lalim sa mga lugar na may mataas na temperatura at presyon , sumasailalim sa metamorphosis, ibig sabihin, "remelted". Sa panahon ng muling pagtunaw na ito, lumilitaw ang isang bagong metamorphic na bato, na pumapasok sa itaas na mga horizon ng crust ng lupa at muling pumapasok sa sirkulasyon ng mga sangkap. (bigas.).

Ang mga madaling mobile na sangkap - mga gas at natural na tubig na bumubuo sa atmospera at hydrosphere ng planeta - ay sumasailalim sa pinakamalakas at mabilis na sirkulasyon. Ang materyal ng lithosphere ay umiikot nang mas mabagal. Sa pangkalahatan, ang bawat sirkulasyon ng anumang elemento ng kemikal ay bahagi ng pangkalahatang malaking sirkulasyon ng mga sangkap sa Earth, at lahat ng mga ito ay malapit na magkakaugnay. Ang buhay na bagay ng biosphere sa cycle na ito ay gumagawa ng isang mahusay na trabaho ng muling pamamahagi ng mga elemento ng kemikal na patuloy na umiikot sa biosphere, na lumilipat mula sa panlabas na kapaligiran sa mga organismo at bumalik sa kapaligiran.

Maliit, o biyolohikal, sirkulasyon ng mga sangkap- ito ay

sirkulasyon ng mga sangkap sa pagitan ng mga halaman, hayop, fungi, microorganism at lupa. Ang kakanyahan ng biological cycle ay ang daloy ng dalawang kabaligtaran, ngunit magkakaugnay na mga proseso - ang paglikha ng mga organikong sangkap at ang kanilang pagkasira. Unang yugto Ang paglitaw ng mga organikong sangkap ay dahil sa potosintesis ng mga berdeng halaman, ibig sabihin, ang pagbuo ng nabubuhay na bagay mula sa carbon dioxide, tubig, at simpleng mga compound ng mineral gamit ang solar energy. Ang mga halaman (producer) ay kumukuha ng mga molekula ng asupre, posporus, kaltsyum, potasa, magnesiyo, mangganeso, silikon, aluminyo, sink, tanso at iba pang elemento mula sa lupa sa isang solusyon. Ang mga herbivorous na hayop (mga mamimili ng unang order) ay sumisipsip ng mga compound ng mga elementong ito na nasa anyo ng pagkain na pinagmulan ng halaman. Ang mga mandaragit (mga mamimili ng pangalawang order) ay kumakain sa mga herbivorous na hayop, na kumonsumo ng higit sa kumplikadong komposisyon, kabilang ang mga protina, taba, amino acid at iba pang mga sangkap. Sa proseso ng pagkasira ng mga microorganism (decomposers) ng mga organikong sangkap ng mga patay na halaman at labi ng hayop, sa lupa at kapaligirang pantubig Ang mga simpleng mineral compound na magagamit para sa asimilasyon ng mga halaman ay pumasok, at ang susunod na pag-ikot ng biological cycle ay magsisimula (Larawan 33).

Ang paglitaw at pag-unlad ng noosphere

Ang ebolusyon ng organikong mundo sa Earth ay dumaan sa ilang yugto. Ang una ay nauugnay sa paglitaw ng biological cycle ng mga sangkap sa biosphere. Ang pangalawa ay sinamahan ng pagbuo mga multicellular na organismo. Ang dalawang yugto na ito ay tinatawag na biogenesis. Ang ikatlong yugto ay nauugnay sa hitsura lipunan ng tao, sa ilalim ng kaninong impluwensya modernong kondisyon mayroong ebolusyon ng biosphere at ang pagbabago nito sa sphere ng mind-noosphere (mula sa gr.-mind,-ball). Ang noosphere ay isang bagong estado ng biosphere, kapag ang matalinong aktibidad ng tao ay naging pangunahing kadahilanan na tumutukoy sa pag-unlad nito. Ang terminong "noosphere" ay ipinakilala ni E. Leroy. Pinalalim at binuo ni VI Vernadsky ang doktrina ng noosphere. Sumulat siya: "Ang noosphere ay isang bagong geological phenomenon sa ating planeta. Dito, ang tao ay nagiging isang pangunahing geological force." Iniisa-isa ni V. I. Vernadsky ang mga kinakailangang kinakailangan para sa paglikha ng noosphere: 1. Ang sangkatauhan ay naging isang solong kabuuan 2. Ang posibilidad ng madaliang pagpapalitan ng impormasyon 3. Tunay na pagkakapantay-pantay ng mga tao. 6. Pagbubukod ng mga digmaan sa buhay ng lipunan. Ang paglikha ng mga kinakailangang ito ay naging posible bilang resulta ng pagsabog ng siyentipikong kaisipan sa ikadalawampu siglo.

Paksa - 6. Kalikasan - tao: isang sistematikong pagdulog. Ang layunin ng panayam: Upang bumuo ng isang holistic na pagtingin sa mga postulate ng sistema ng ekolohiya.

Pangunahing tanong: 1. Ang konsepto ng system at kumplikadong biosystem 2. Mga tampok ng biological system 3. System postulates: ang batas ng unibersal na komunikasyon, mga batas sa kapaligiran B. Commoner, Ang batas ng malalaking numero, ang prinsipyo ng Le Chatelier, Ang batas ng feedback sa kalikasan at ang batas ng pananatili ng dami ng nabubuhay na bagay. 4. Mga modelo ng pakikipag-ugnayan sa mga sistema " ang kalikasan ay tao” at “man-economy-biota-environment”.

sistemang ekolohikal- ang pangunahing bagay ng ekolohiya. Ang ekolohiya ay sistematiko sa kalikasan at sa teoretikal na anyo nito ay malapit sa pangkalahatang teorya mga sistema. Ayon sa pangkalahatang teorya ng mga sistema, ang isang sistema ay isang tunay o naiisip na hanay ng mga bahagi, ang mga integral na katangian nito ay tinutukoy ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga bahagi (mga elemento) ng system. Sa totoong buhay, ang isang sistema ay tinukoy bilang isang koleksyon ng mga bagay na pinagsama-sama ng ilang anyo ng regular na pakikipag-ugnayan o pagtutulungan upang maisagawa. ibinigay na function. Sa materyal mayroong ilang mga hierarchies - iniutos na mga pagkakasunud-sunod ng spatio-temporal subordination at komplikasyon ng mga system. Ang lahat ng mga uri ng ating mundo ay maaaring katawanin bilang tatlong sunud-sunod na lumitaw na mga hierarchy. Ito ang pangunahing, natural, physico-chemical-biological (P, X, B) na hierarchy at dalawang panig na lumitaw sa batayan nito, panlipunan (S) at teknikal (T) hierarchy. Ang pagkakaroon ng huli sa kabuuan puna nakakaapekto sa pangunahing hierarchy sa ilang paraan. Ang pagsasama-sama ng mga system mula sa iba't ibang hierarchy ay humahantong sa "halo-halong" klase ng mga system. Kaya, ang kumbinasyon ng mga sistema mula sa physico-chemical na bahagi ng hierarchy (F, X - "environment") na may mga buhay na sistema ng biological na bahagi ng hierarchy (B - "biota") ay humahantong sa isang halo-halong klase ng mga sistema na tinatawag na ekolohikal. Isang unyon ng mga sistema mula sa mga hierarchy C

("tao") at T ("teknolohiya") ay humahantong sa isang klase ng pang-ekonomiya, o teknikal at pang-ekonomiya, mga sistema.

kanin. . Mga hierarchy mga sistemang materyal:

F, X - pisikal at kemikal, B - biyolohikal, C - panlipunan, T - teknikal

Dapat na malinaw na ang epekto ng lipunan ng tao sa kalikasan, na inilalarawan sa diagram, na pinagsama ng teknolohiya at teknolohiya (technogenesis), ay tumutukoy sa buong hierarchy ng mga natural na sistema: ang mas mababang sangay - hanggang abiotic na kapaligiran, itaas - sa biota ng biosphere. Sa ibaba ay isasaalang-alang natin ang contingency ng kapaligiran at teknikal at pang-ekonomiyang aspeto ng pakikipag-ugnayang ito.

Ang lahat ng mga sistema ay may ilan pangkaraniwang katangian:

1. Ang bawat sistema ay may tiyak istraktura, tinutukoy ng anyo ng mga koneksyon sa espasyo-oras o mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elemento ng system. Ang kaayusan ng istruktura lamang ay hindi tumutukoy sa organisasyon ng isang sistema. Ang sistema ay maaaring tawagan organisado kung ang pagkakaroon nito ay kinakailangan upang mapanatili ang ilang functional (pagganap ng ilang trabaho) na istraktura, o, sa kabaligtaran, ay nakasalalay sa aktibidad ng naturang istraktura.

2. Ayon sa ang prinsipyo ng kinakailangang pagkakaiba-iba ang sistema ay hindi maaaring binubuo ng magkatulad na mga elemento na walang sariling katangian. Ang mas mababang limitasyon ng pagkakaiba-iba ay hindi bababa sa dalawang elemento (proton at electron, protina at nucleic acid, "siya" at "siya"), ang nasa itaas ay infinity. Ang pagkakaiba-iba ay ang pinakamahalagang katangian ng impormasyon ng system. Ito ay naiiba sa bilang ng mga uri ng mga elemento at maaaring masukat. Ito ay ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elemento na mapagpasyahan. Hindi posibleng hatulan ang pagpapatakbo ng makina mula sa mga indibidwal na bahagi ng makina bago ang pagpupulong. Pag-aaral nang hiwalay ang ilang mga anyo ng fungi at algae, imposibleng mahulaan ang pagkakaroon ng kanilang symbiosis sa anyo ng isang lichen. Ang pinagsamang epekto ng dalawa o higit pang magkakaibang mga salik sa isang organismo ay halos palaging naiiba sa kabuuan ng kanilang magkahiwalay na epekto. Ang antas ng irreducibility ng mga katangian ng system sa kabuuan ng mga katangian ng mga indibidwal na elemento kung saan ito ay binubuo ay tumutukoy paglitaw mga sistema.

4. Ang alokasyon ng sistema ay hinahati ang mundo nito sa dalawang bahagi - ang sistema mismo at ang kapaligiran nito. Depende sa pagkakaroon (kawalan) ng pagpapalitan ng bagay, enerhiya at impormasyon sa kapaligiran, ang mga sumusunod ay pangunahing posible: nakahiwalay mga sistema (walang palitan na posible); sarado mga sistema (imposibleng pagpapalitan ng bagay); bukas sistema (maaari ang pagpapalitan ng bagay at enerhiya). Ang pagpapalitan ng enerhiya ay tumutukoy sa pagpapalitan ng impormasyon. Sa kalikasan, may mga bukas lamang pabago-bago mga sistema, sa pagitan panloob na elemento na kung saan at ang mga elemento ng kapaligiran ay nagsasagawa ng paglilipat ng bagay, enerhiya at impormasyon. Anuman sistema ng pamumuhay- mula sa virus hanggang sa biosphere - ay isang bukas na dynamic na sistema.

5. Pangingibabaw panloob na pakikipag-ugnayan sa sistema sa mga panlabas at ang lability ng sistema na may kaugnayan sa panlabas
ang mga aksyon ay tumutukoy dito kakayahan sa pangangalaga sa sarili salamat sa mga katangian ng organisasyon, pagtitiis at katatagan. Ang isang panlabas na impluwensya sa isang sistema na lumalampas sa lakas at kakayahang umangkop ng mga panloob na pakikipag-ugnayan nito ay humahantong sa mga hindi maibabalik na pagbabago.
at pagkamatay ng sistema. Ang katatagan ng isang dynamic na sistema ay pinananatili ng tuluy-tuloy na panlabas na paikot na gawain. Nangangailangan ito ng daloy at pagbabago ng enerhiya dito. paksa. Probability ng pagkamit pangunahing layunin sistema - ang pangangalaga sa sarili (kabilang ang sa pamamagitan ng pagpaparami sa sarili) ay tinukoy bilang nito potensyal na kahusayan.

6. Ang pagkilos ng sistema sa oras ay tinatawag na ito pag-uugali. sanhi panlabas na kadahilanan ang pagbabago ng pag-uugali ay tinukoy bilang reaksyon system, at isang pagbabago sa reaksyon ng system, na nauugnay sa isang pagbabago sa istraktura at naglalayong patatagin ang pag-uugali, bilang nito kabit, o pagbagay. Ang pagsasama-sama ng mga adaptive na pagbabago sa istraktura at mga koneksyon ng system sa oras, kung saan tumataas ang potensyal na kahusayan nito, ay itinuturing na pag-unlad, o ebolusyon, mga sistema. Ang paglitaw at pagkakaroon ng lahat ng materyal na sistema sa kalikasan ay dahil sa ebolusyon. Nag-evolve ang mga dynamic na system sa direksyon mula sa mas malamang sa mas malamang na organisasyon, i.e. ang pag-unlad ay nagpapatuloy sa landas ng komplikasyon ng organisasyon at pagbuo ng mga subsystem sa istruktura ng system. Sa kalikasan, lahat ng anyo ng pag-uugali ng system - mula sa elementarya na reaksyon bago ang pandaigdigang ebolusyon - mahalagang hindi linear. Ang isang mahalagang katangian ng ebolusyon ng mga kumplikadong sistema ay
hindi pantay, kawalan ng monotony. Ang mga panahon ng unti-unting akumulasyon ng mga menor de edad na pagbabago ay minsan ay naaantala ng matalim na qualitative jump na makabuluhang nagbabago sa mga katangian ng system. Karaniwang nauugnay ang mga ito sa tinatawag na mga punto ng bifurcation- bifurcation, paghahati ng dating landas ng ebolusyon. Marami ang nakasalalay sa pagpili ng isa o isa pang pagpapatuloy ng landas sa punto ng bifurcation, hanggang sa paglitaw at kasaganaan ng isang bagong mundo ng mga particle, sangkap, organismo, lipunan, o, sa kabaligtaran, ang pagkamatay ng sistema. Kahit para sa mga sistema ng pagpapasya ang resulta ng pagpili ay madalas na hindi mahuhulaan, at ang pagpili mismo sa punto ng bifurcation ay maaaring dahil sa isang random na salpok. Anuman tunay na sistema maaaring iharap sa anyo ng ilang materyal na pagkakatulad o simbolikong imahe, i.e. ayon sa pagkakasunod ana analog o sign modelo ng sistema. Ang pagmomodelo ay hindi maaaring hindi sinamahan ng ilang pagpapasimple at pormalisasyon ng mga relasyon sa sistema. Ang pormalisasyong ito ay maaaring
ipinatupad sa anyo ng mga ugnayang lohikal (sanhi) at/o mathematical (functional). Habang tumataas ang pagiging kumplikado ng mga system, nakakakuha sila ng mga bagong umuusbong na katangian. Kasabay nito, ang mga katangian ng higit pa mga simpleng sistema. Samakatuwid, ang pangkalahatang pagkakaiba-iba ng mga katangian ng system ay tumataas habang ito ay nagiging mas kumplikado (Larawan 2.2).

kanin. 2.2. Mga pattern ng mga pagbabago sa mga katangian ng mga hierarchy ng system na may pagtaas sa kanilang antas (ayon kay Fleishman, 1982):

1 - pagkakaiba-iba, 2 - katatagan, 3 - paglitaw, 4 - pagiging kumplikado, 5 - hindi pagkakakilanlan, 6 - pagkalat

Sa pagkakasunud-sunod ng pagtaas ng aktibidad na may kaugnayan sa mga panlabas na impluwensya, ang mga katangian ng system ay maaaring i-order sa sumusunod na pagkakasunud-sunod: 1 - katatagan, 2 - pagiging maaasahan dahil sa kamalayan sa kapaligiran (noise immunity), 3 - controllability, 4 - self- organisasyon. Sa seryeng ito, ang bawat kasunod na kalidad ay may katuturan sa pagkakaroon ng nauna.

Hirap sa singaw Ang istraktura ng system ay tinutukoy ng numero P mga elemento nito at ang bilang t

koneksyon sa pagitan nila. Kung sa anumang sistema ang bilang ng mga pribadong discrete na estado ay sinisiyasat, kung gayon ang pagiging kumplikado ng system MULA SA ay tinutukoy ng logarithm ng bilang ng mga bono:

C=logm.(2.1)

Ang mga sistema ay may kondisyong inuri ayon sa pagiging kumplikado tulad ng sumusunod: 1) mga system na may hanggang sa isang libong estado (O <С < 3), относятся к simple; 2) mga system na may hanggang isang milyong estado (3< С < 6), являют собой kumplikadong mga sistema; 3) ang mga system na may higit sa isang milyong estado (C > 6) ay kinilala bilang napakakomplikado.

Ang lahat ng totoong natural na biosystem ay napakasalimuot. Kahit na sa istraktura ng isang virus, ang bilang ng mga biologically makabuluhang molekular na estado ay lumampas sa huling halaga.

Ang biosphere ng Earth ay nailalarawan sa isang tiyak na paraan sa pamamagitan ng umiiral na sirkulasyon ng mga sangkap at ang daloy ng enerhiya. Ang cycle ng mga substance ay ang paulit-ulit na partisipasyon ng mga substance sa mga prosesong nagaganap sa atmospera, hydrosphere at lithosphere, kabilang ang mga layer na bahagi ng biosphere ng Earth. Ang sirkulasyon ng bagay ay isinasagawa sa patuloy na supply ng panlabas na enerhiya mula sa Araw at panloob na enerhiya Lupa.

Depende sa puwersang nagtutulak, sa loob ng sirkulasyon ng mga sangkap, maaaring makilala ng isa ang mga geological (malaking sirkulasyon), biological (biogeochemical, maliit na sirkulasyon) at anthropogenic na mga siklo.

Geological cycle (mahusay na sirkulasyon ng mga sangkap sa biosphere)

Ang sirkulasyon na ito ay muling namamahagi ng bagay sa pagitan ng biosphere at mas malalim na horizon ng Earth. puwersang nagtutulak ang prosesong ito ay exogenous at endogenous geological na proseso. Ang mga endogenous na proseso ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng panloob na enerhiya ng Earth. Ito ang enerhiya na inilabas bilang isang resulta radioactive decay, mga reaksiyong kemikal ng pagbuo ng mga mineral, atbp. K mga endogenous na proseso isama, halimbawa, tectonic movements, lindol. Ang mga prosesong ito ay humahantong sa pagbuo malalaking anyo kaluwagan (kontinente, mga kanal ng karagatan, bundok at kapatagan). Ang mga exogenous na proseso ay nagpapatuloy sa ilalim ng impluwensya ng panlabas na enerhiya ng Araw. Kabilang dito ang heolohikal na aktibidad ng atmospera, hydrosphere, mga buhay na organismo at mga tao. Ang mga prosesong ito ay humahantong sa pagpapakinis ng malalaking anyong lupa ( mga lambak ng ilog, burol, bangin, atbp.).

Ang geological cycle ay nagpapatuloy sa milyun-milyong taon at binubuo sa katotohanan na ang mga bato ay nawasak, at mga produkto ng weathering (kabilang ang mga natutunaw sa tubig. sustansya) ay dinadala ng mga daloy ng tubig patungo sa Karagatang Pandaigdig, kung saan sila ay bumubuo ng marine strata at bahagyang bumalik sa lupa na may pag-ulan. Ang mga geotectonic na pagbabago, ang mga proseso ng paghupa ng mga kontinente at ang pagtaas ng seabed, ang paggalaw ng mga dagat at karagatan sa mahabang panahon ay humantong sa katotohanan na ang mga strata na ito ay bumalik sa lupa at ang proseso ay nagsisimula muli. Ang simbolo ng sirkulasyon ng mga sangkap na ito ay isang spiral, hindi isang bilog, dahil. ang bagong cycle ng sirkulasyon ay hindi eksaktong inuulit ang luma, ngunit nagpapakilala ng bago.

Upang malaking ikot ay tumutukoy sa siklo ng tubig (hydrological cycle) sa pagitan ng lupa at karagatan sa pamamagitan ng atmospera (Larawan 3.2).

Ang siklo ng tubig sa kabuuan ay may malaking papel sa paghubog ng mga natural na kondisyon sa ating planeta. Isinasaalang-alang ang transpiration ng tubig ng mga halaman at ang pagsipsip nito sa biogeochemical cycle, ang buong supply ng tubig sa Earth ay nabubulok at naibalik sa loob ng 2 milyong taon.

kanin. 3. 2. Ikot ng tubig sa biosphere.

Sa hydrological cycle, ang lahat ng bahagi ng hydrosphere ay magkakaugnay. Mahigit sa 500 libong km3 ng tubig ang lumahok dito bawat taon. Ang puwersang nagtutulak sa likod ng prosesong ito ay solar energy. Mga molekula ng tubig sa ilalim ng pagkilos enerhiyang solar uminit at tumaas sa anyo ng gas sa atmospera (nagpapasingaw araw-araw - 875 km3 sariwang tubig). Habang tumataas, unti-unti silang lumalamig, namumuo at bumubuo ng mga ulap. Pagkatapos ng sapat na paglamig, ang mga ulap ay naglalabas ng tubig sa anyo ng iba't ibang mga pag-ulan na bumabalik sa karagatan. Ang tubig na nahulog sa lupa ay maaaring sumunod sa dalawa iba't ibang paraan: maaaring magbabad sa lupa (infiltration) o tumakbo (surface runoff). Sa ibabaw, ang tubig ay dumadaloy sa mga sapa at ilog na humahantong sa karagatan o iba pang mga lugar kung saan nagaganap ang pagsingaw. Ang tubig na nasisipsip sa lupa ay maaaring mapanatili sa itaas na mga layer nito (horizons) at ibalik sa atmospera sa pamamagitan ng transpiration. Ang ganitong tubig ay tinatawag na capillary. Ang tubig na dinadala ng gravity at tumagos pababa sa mga pores at mga bitak ay tinatawag na gravitational water. Ang tubig ng gravity ay tumagos pababa sa isang hindi maarok na layer ng bato o siksik na luad, na pinupuno ang lahat ng mga void. Ang ganitong mga reserba ay tinatawag na tubig sa lupa, at ang kanilang pinakamataas na limitasyon ay tinatawag na antas. tubig sa lupa. Ang mga layer ng bato sa ilalim ng lupa kung saan mabagal na dumadaloy ang tubig sa lupa ay tinatawag na aquifers. Sa ilalim ng impluwensya ng grabidad, ang tubig sa lupa ay gumagalaw sa kahabaan ng aquifer hanggang sa makahanap ito ng "daan palabas" (halimbawa, bumubuo ng mga natural na bukal na nagpapakain sa mga lawa, ilog, lawa, ibig sabihin, maging bahagi ng ibabaw ng tubig). Kaya, ang ikot ng tubig ay kinabibilangan ng tatlong pangunahing "mga loop": surface runoff, evaporation-transpiration, groundwater. Mahigit sa 500 libong km3 ng tubig ang kasangkot sa ikot ng tubig sa Earth bawat taon, at ito ay gumaganap ng malaking papel sa paghubog ng mga natural na kondisyon.

Biological (biogeochemical) na sirkulasyon

(maliit na sirkulasyon ng mga sangkap sa biosphere)

Ang puwersang nagtutulak ng biological cycle ng mga sangkap ay ang aktibidad ng mga buhay na organismo. Ito ay bahagi ng isang mas malaki at nagaganap sa loob ng biosphere sa antas ng ecosystem. Ang isang maliit na cycle ay binubuo sa katotohanan na ang mga nutrients, tubig at carbon ay naipon sa bagay ng mga halaman (autotrophs), ay ginugol sa pagbuo ng mga katawan at mga proseso ng buhay, parehong mga halaman at iba pang mga organismo (karaniwan ay mga hayop - heterotrophs) na kumakain ng mga halaman na ito. Ang mga produkto ng agnas ng organikong bagay sa ilalim ng pagkilos ng mga destructors at microorganism (bakterya, fungi, worm) ay muling nabubulok sa mga sangkap ng mineral. Ang mga di-organikong sangkap na ito ay maaaring magamit muli para sa synthesis ng mga organikong sangkap ng mga autotroph.

Sa mga biogeochemical cycle, ang isang reserbang pondo (mga sangkap na hindi nauugnay sa mga buhay na organismo) at isang pondo ng palitan (mga sangkap na konektado sa pamamagitan ng direktang pagpapalitan sa pagitan ng mga organismo at ng kanilang agarang kapaligiran) ay nakikilala.

Depende sa lokasyon ng reserbang pondo, ang mga biogeochemical cycle ay nahahati sa dalawang uri:

gyres uri ng gas na may reserbang pondo ng mga sangkap sa atmospera at hydrosphere (mga siklo ng carbon, oxygen, nitrogen).

Mga siklo ng sedimentary type na may reserbang pondo sa crust ng lupa (circulations ng phosphorus, calcium, iron, atbp.).

Ang mga cycle ng uri ng gas, na mayroong malaking exchange fund, ay mas perpekto. At bukod sa, sila ay may kakayahang mabilis na regulasyon sa sarili. Ang mga sedimentary-type cycle ay hindi gaanong perpekto, sila ay mas hindi gumagalaw, dahil ang karamihan sa bagay ay nakapaloob sa reserbang pondo ng crust ng lupa sa isang anyo na hindi naa-access sa mga nabubuhay na organismo. Ang ganitong mga pag-ikot ay madaling maabala ng iba't ibang uri ng mga impluwensya, at ang bahagi ng ipinagpapalit na materyal ay umaalis sa ikot. Maaari itong bumalik muli sa sirkulasyon bilang resulta lamang ng mga prosesong geological o sa pamamagitan ng pagkuha ng buhay na bagay.

Ang intensity ng biological cycle ay tinutukoy ng ambient temperature at ang dami ng tubig. Halimbawa, ang biological cycle ay nagpapatuloy nang mas intensive sa basa tropikal na kagubatan kaysa sa tundra.

Mga siklo ng pangunahing biogenic na sangkap at elemento

Ang siklo ng carbon

Ang lahat ng buhay sa mundo ay batay sa carbon. Ang bawat molekula ng isang buhay na organismo ay binuo batay sa isang carbon skeleton. Ang mga carbon atom ay patuloy na lumilipat mula sa isang bahagi ng biosphere patungo sa isa pa (Larawan 3. 3.).

kanin. 3. 3. Carbon cycle.

Ang mga pangunahing reserbang carbon sa Earth ay nasa anyo ng carbon dioxide (CO2) na nakapaloob sa atmospera at natunaw sa mga karagatan. Ang mga halaman ay sumisipsip ng mga molekula ng carbon dioxide sa panahon ng photosynthesis. Bilang resulta, ang carbon atom ay na-convert sa iba't ibang mga organic compound at sa gayon ay kasama sa istraktura ng mga halaman. Ang sumusunod ay ilang mga pagpipilian:

nananatili ang carbon sa mga halaman ® ang mga molekula ng halaman ay kinakain ng mga nabubulok (mga organismo na kumakain ng mga patay na organikong bagay at sabay na pinaghiwa-hiwalay ito sa simple mga di-organikong compound) ® carbon ay ibinalik sa atmospera bilang CO2;

· Ang mga halaman ay kinakain ng mga herbivore ® ang carbon ay ibinabalik sa atmospera sa panahon ng paghinga ng mga hayop at habang sila ay nabubulok pagkatapos ng kamatayan; o ang mga herbivore ay kakainin ng mga carnivore at pagkatapos ay babalik muli ang carbon sa atmospera sa parehong paraan;

· pagkatapos ng kamatayan, ang mga halaman ay nagiging fossil fuel (halimbawa, naging karbon) ® ang carbon ay ibinabalik sa atmospera pagkatapos gumamit ng panggatong, pagsabog ng bulkan at iba pang prosesong geothermal.

Sa kaso ng paglusaw ng paunang CO2 molecule sa tubig dagat ilang mga opsyon din ang posible: ang carbon dioxide ay maaaring bumalik lamang sa atmospera (ang ganitong uri ng mutual gas exchange sa pagitan ng mga karagatan at atmospera ay nangyayari palagi); Ang carbon ay maaaring pumasok sa mga tisyu ng mga halaman o hayop sa dagat, pagkatapos ay unti-unti itong maipon sa anyo ng mga sediment sa ilalim ng mga karagatan at kalaunan ay magiging limestone o muling dadaan mula sa mga sediment sa tubig dagat.

Ang CO2 cycle rate ay humigit-kumulang 300 taon.

Ang interbensyon ng tao sa carbon cycle (pagsunog ng karbon, langis, gas, dehumification) ay humahantong sa pagtaas ng nilalaman ng CO2 sa kapaligiran at pag-unlad. greenhouse effect. Sa kasalukuyan, ang pag-aaral ng carbon cycle ay naging isang mahalagang gawain para sa mga siyentipiko na kasangkot sa pag-aaral ng atmospera.

Ikot ng oxygen

Ang oxygen ay ang pinakakaraniwang elemento sa Earth (ang tubig sa dagat ay naglalaman ng 85.82% oxygen, hangin sa atmospera 23.15%, sa crust ng lupa 47.2%). Ang mga compound ng oxygen ay kailangang-kailangan para sa pagpapanatili ng buhay (may mahalagang papel sila sa mga proseso ng metabolic at paghinga, ay bahagi ng mga protina, taba, carbohydrates, kung saan ang mga organismo ay "itinayo"). Pangunahing masa nasa loob ang oxygen estadong nakatali(ang dami ng molekular na oxygen sa atmospera ay 0.01% lamang ng pangkalahatang nilalaman oxygen sa crust ng lupa).

Dahil ang oxygen ay matatagpuan sa marami mga kemikal na compound, ang sirkulasyon nito sa biosphere ay napakakomplikado at pangunahing nangyayari sa pagitan ng atmospera at mga buhay na organismo. Ang konsentrasyon ng oxygen sa atmospera ay pinananatili sa pamamagitan ng photosynthesis, bilang isang resulta kung saan ang mga berdeng halaman, sa ilalim ng impluwensya ng sikat ng araw, ay nagko-convert ng carbon dioxide at tubig sa carbohydrates at oxygen. Ang karamihan ng oxygen ay ginawa ng mga halaman sa lupa - halos ¾, ang natitira - sa pamamagitan ng mga photosynthetic na organismo ng karagatan. Ang isang malakas na mapagkukunan ng oxygen ay ang photochemical decomposition ng singaw ng tubig sa itaas na kapaligiran sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet rays araw. Bilang karagdagan, ang oxygen ang gumagawa ng pinakamahalagang siklo, bilang bahagi ng tubig. Ang isang maliit na halaga ng oxygen ay nabuo mula sa ozone sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet radiation.

Ang rate ng ikot ng oxygen ay halos 2 libong taon.

Ang deforestation, pagguho ng lupa, iba't ibang gawain ng minahan sa ibabaw ay binabawasan ang kabuuang masa ng photosynthesis at binabawasan ang siklo ng oxygen sa malalaking lugar. Bilang karagdagan, 25% ng oxygen na nabuo bilang isang resulta ng asimilasyon ay natupok taun-taon para sa mga pang-industriya at domestic na pangangailangan.

siklo ng nitrogen

Ang biogeochemical nitrogen cycle, tulad ng mga nakaraang cycle, ay sumasaklaw sa lahat ng bahagi ng biosphere (Larawan 3.4).

kanin. 3. 4. Nitrogen cycle.

Ang nitrogen ay kasama sa atmospera ng lupa hindi nakatali sa anyo diatomic na mga molekula(humigit-kumulang 78% ng kabuuang dami ng atmospera ay nitrogen). Bilang karagdagan, ang nitrogen ay matatagpuan sa mga halaman at hayop sa anyo ng mga protina. Ang mga halaman ay nag-synthesize ng mga protina sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga nitrates mula sa lupa. Ang mga nitrates ay nabuo doon mula sa atmospheric nitrogen at ammonium compounds na nasa lupa. Ang proseso ng pag-convert ng atmospheric nitrogen sa isang form na magagamit ng mga halaman at hayop ay tinatawag na nitrogen fixation. Kapag ang mga organikong bagay ay nabubulok, ang isang makabuluhang bahagi ng nitrogen na nakapaloob sa kanila ay nagiging ammonia, na, sa ilalim ng impluwensya ng nitrifying bacteria na naninirahan sa lupa, ay pagkatapos ay na-oxidized sa ammonia. nitric acid. Ang acid na ito, na tumutugon sa mga carbonate sa lupa (halimbawa, calcium carbonate CaCO3), ay bumubuo ng mga nitrates. Ang ilan sa nitrogen ay palaging inilalabas sa panahon ng pagkabulok sa libreng anyo sa atmospera. Bilang karagdagan, ang libreng nitrogen ay inilabas sa panahon ng pagkasunog ng mga organikong sangkap, sa panahon ng pagkasunog ng kahoy na panggatong, matigas na uling, pit. Bilang karagdagan, may mga bakterya na, na may hindi sapat na pag-access sa hangin, ay maaaring kumuha ng oxygen mula sa mga nitrates, sinisira ang mga ito sa pagpapalabas ng libreng nitrogen. Ang aktibidad ng denitrifying bacteria ay humahantong sa katotohanan na ang bahagi ng nitrogen mula sa form na magagamit sa berdeng mga halaman (nitrates) ay nagiging hindi naa-access (libreng nitrogen). Kaya, malayo sa lahat ng nitrogen na bahagi ng mga patay na halaman ay bumalik sa lupa (bahagi nito ay unti-unting inilabas sa isang libreng anyo).

Kabilang sa mga prosesong nagbabayad sa pagkawala ng nitrogen, una sa lahat, ang mga nagaganap sa atmospera mga paglabas ng kuryente, kung saan ang isang tiyak na halaga ng nitrogen oxides ay palaging nabuo (ang huli na may tubig ay nagbibigay ng nitric acid, na nagiging nitrates sa lupa). Ang isa pang pinagmumulan ng muling pagdadagdag ng mga nitrogen compound sa lupa ay ang mahalagang aktibidad ng tinatawag na azotobacteria, na may kakayahang mag-assimilate ng atmospheric nitrogen. Ang ilan sa mga bakteryang ito ay naninirahan sa mga ugat ng mga halaman mula sa pamilya ng legume, na nagiging sanhi ng pagbuo ng mga katangian ng pamamaga - mga nodule. Ang mga nodule bacteria, na sumisipsip ng atmospheric nitrogen, ay nagpoproseso nito sa mga nitrogen compound, at ang mga halaman, sa turn, ay nagko-convert sa huli sa mga protina at iba pang kumplikadong mga sangkap. Kaya, sa kalikasan, isang tuluy-tuloy na cycle ng nitrogen ang nagaganap.

Dahil sa ang katunayan na sa bawat taon sa pag-aani ang pinaka-mayaman sa protina na mga bahagi ng mga halaman (halimbawa, butil) ay inalis mula sa mga bukid, ang lupa ay "nangangailangan" na mag-aplay ng mga pataba na nagbabayad para sa pagkawala nito. esensyal na elemento nutrisyon ng halaman. Ang pangunahing gamit ay calcium nitrate (Ca(NO)2), ammonium nitrate (NH4NO3), sodium nitrate (NANO3), at potassium nitrate (KNO3). Gayundin, sa halip na mga kemikal na pataba, ang mga halaman mismo mula sa pamilya ng legume ang ginagamit. Kung ang dami ng artipisyal na nitrogen fertilizers na inilapat sa lupa ay labis na malaki, kung gayon ang mga nitrates ay pumapasok din sa katawan ng tao, kung saan maaari silang maging nitrite, na lubhang nakakalason at maaaring maging sanhi ng kanser.

Ikot ng posporus

Ang bulk ng phosphorus ay nakapaloob sa mga bato na nabuo sa mga nakaraang geological epoch. Ang nilalaman ng posporus sa crust ng lupa ay mula 8 - 10 hanggang 20% ​​(sa timbang) at ito ay matatagpuan dito sa anyo ng mga mineral (fluorapatite, chlorapatite, atbp.), na bahagi ng natural na mga pospeyt - apatite at phosphorite. Ang posporus ay maaaring pumasok sa biogeochemical cycle bilang resulta ng rock weathering. Ang mga proseso ng pagguho ay nagdadala ng posporus sa dagat sa anyo ng mineral apatite. Sa pagbabagong-anyo ng posporus malaking papel nilalaro ng mga buhay na organismo. Kinukuha ng mga organismo ang posporus mula sa mga lupa at mga solusyon sa tubig. Dagdag pa, ang posporus ay inililipat sa pamamagitan ng mga kadena ng pagkain. Sa pagkamatay ng mga organismo, ang posporus ay bumalik sa lupa at sa silt ng mga dagat, at puro sa anyo ng mga deposito ng marine phosphate, na lumilikha ng mga kondisyon para sa paglikha ng mga batong mayaman sa phosphorus (Larawan 3. 5. ).

kanin. 3.5. Ang cycle ng phosphorus sa biosphere (ayon kay P. Duvigno, M. Tang, 1973; may mga pagbabago).

Sa maling paggamit phosphate fertilizers, bilang resulta ng pagguho ng tubig at hangin (pagkasira sa ilalim ng pagkilos ng tubig o hangin), ang isang malaking halaga ng posporus ay inalis mula sa lupa. Sa isang banda, ito ay humahantong sa labis na pagkonsumo ng phosphorus fertilizers at pagkaubos ng phosphorus-containing ores.

Sa kabilang banda, isang tumaas na nilalaman ng phosphorus sa mga daluyan ng tubig ang paglipat nito ay nagdudulot ng mabilis na pagtaas ng biomass ng mga halamang nabubuhay sa tubig, "namumulaklak ng mga reservoir" at ang kanilang eutrophication (pagpayaman sa mga sustansya).

Dahil ang mga halaman ay nagdadala ng isang malaking halaga ng posporus mula sa lupa, at ang natural na muling pagdadagdag ng mga compound ng posporus sa lupa ay lubhang hindi gaanong mahalaga, ang paglalagay ng mga pataba ng posporus sa lupa ay isa sa pinakamahalagang hakbang upang mapataas ang produktibo. Humigit-kumulang 125 milyong tonelada ang mina taun-taon sa mundo. phosphate ore. Karamihan sa mga ito ay ginugugol sa paggawa ng mga phosphate fertilizers.

Ikot ng asupre

Ang pangunahing reserbang pondo ng asupre ay matatagpuan sa mga sediment, lupa at atmospera. ang pangunahing tungkulin sa paglahok ng asupre sa biogeochemical cycle ay nabibilang sa mga microorganism. Ang ilan sa kanila ay mga ahente ng pagbabawas, ang iba ay mga ahente ng oxidizing (Larawan 3. 6.).

kanin. 3. 6. Sulfur cycle (ayon kay Yu. Odum, 1975).

Sa kalikasan sa sa malaking bilang iba't ibang sulfides ng iron, lead, zinc, atbp. Ang sulfide sulfur ay na-oxidized sa biosphere sa sulfate sulfur. Ang mga sulpate ay kinukuha ng mga halaman. Sa mga buhay na organismo, ang asupre ay bahagi ng mga amino acid at protina, at sa mga halaman, bilang karagdagan, ito ay bahagi ng mahahalagang langis, atbp. Ang mga proseso ng pagkasira ng mga labi ng mga organismo sa mga lupa at sa mga silt ng dagat ay sinamahan ng mga kumplikadong pagbabagong-anyo ng asupre (ang mga microorganism ay lumilikha ng maraming intermediate sulfur compound). Matapos ang pagkamatay ng mga nabubuhay na organismo, ang bahagi ng asupre ay nabawasan sa lupa ng mga mikroorganismo sa H2S, ang iba pang bahagi ay na-oxidized sa mga sulfate at muling kasama sa cycle. Ang hydrogen sulfide na nabuo sa atmospera ay na-oxidized at ibinabalik sa lupa na may pag-ulan. Bilang karagdagan, ang hydrogen sulfide ay maaaring muling bumuo ng "pangalawang" sulfides, at ang sulfate sulfur ay lumilikha ng dyipsum. Sa turn, ang mga sulfide at gypsum ay muling nawasak, at ang asupre ay nagpapatuloy sa paglipat nito.

Bilang karagdagan, ang asupre sa anyo ng SO2, SO3, H2S at elemental na asupre ay ibinubuga ng mga bulkan sa atmospera.

Ang cycle ng asupre ay maaaring maputol sa pamamagitan ng interbensyon ng tao. Ang dahilan nito ay ang pagsunog ng karbon at mga emisyon mula sa industriya ng kemikal, na nagreresulta sa pagbuo ng sulfur dioxide, na nakakagambala sa mga proseso ng photosynthesis at humahantong sa pagkamatay ng mga halaman.

Kaya, ang mga biogeochemical cycle ay nagbibigay ng homeostasis ng biosphere. Gayunpaman, higit sa lahat sila ay napapailalim sa impluwensya ng tao. At ang isa sa pinakamalakas na aksyong anti-environmental ng isang tao ay nauugnay sa paglabag at kahit na pagkasira ng mga natural na siklo (sila ay nagiging acyclic).

Anthropogenic cycle

Ang puwersang nagtutulak ng anthropogenic cycle ay aktibidad ng tao. Kasama sa siklong ito ang dalawang bahagi: biological, na nauugnay sa paggana ng isang tao bilang isang buhay na organismo, at teknikal, na nauugnay sa aktibidad sa ekonomiya ng mga tao. Ang anthropogenic cycle, hindi katulad ng geological at biological cycle, ay hindi sarado. Ang pagiging bukas na ito ay nagdudulot ng pagkaubos ng likas na yaman at polusyon sa likas na kapaligiran.

Ang isang malaking geological cycle ng mga mineral na sangkap at tubig ay nagpapatuloy sa ilalim ng impluwensya ng isang malaking bilang ng mga abiotic na kadahilanan.

4.3.1. Ang sirkulasyon ng mga sangkap sa isang malaking geological cycle.

Ayon sa teorya ng mga lithospheric plate, ang panlabas na shell ng Earth ay binubuo ng ilang napakalaking bloke (plates). Ipinapalagay ng teoryang ito ang pagkakaroon ng mga pahalang na paggalaw ng malalakas na lithospheric plate, 100-150 km ang kapal.

Kasabay nito, sa loob ng mid-ocean ridges, ang tinatawag na rift zone. Mayroong pagkalagot at paghihiwalay ng mga lithospheric plate na may pagbuo ng isang batang oceanic crust

Ang phenomenon na ito ay tinatawag na ocean floor spreading. Kaya, ang daloy ng mga mineral na sangkap ay tumataas mula sa kailaliman ng mantle, na bumubuo ng mga batang mala-kristal na bato.

Sa kaibahan sa prosesong ito, sa zone ng malalim na karagatan trenches, isang bahagi ng crust ng kontinental sa isa pa, na sinamahan ng paglulubog ng peripheral na bahagi ng plato sa mantle, ibig sabihin, bahagi solidong bagay ang crust ng lupa ay nagiging bahagi ng mantle ng lupa. Ang prosesong nagaganap sa mga karagatang malalim na dagat ay tinatawag na subduction ng oceanic crust.

Ang ikot ng tubig sa planeta ay patuloy na tumatakbo at saanman. Mga puwersa sa pagmamaneho ng ikot ng tubig thermal energy at gravity. Sa ilalim ng impluwensya ng init, ang pagsingaw, paghalay ng singaw ng tubig at iba pang mga proseso ay nangyayari, na kumukonsumo ng halos 50% ng enerhiya na nagmumula sa araw. Sa ilalim ng impluwensya ng grabidad - ang pagbagsak ng mga patak ng ulan, ang daloy ng mga ilog, ang paggalaw ng lupa at tubig sa lupa. Kadalasan ang mga sanhi na ito ay kumikilos nang magkasama, halimbawa, ang parehong mga thermal na proseso at gravity ay kumikilos sa sirkulasyon ng atmospera ng tubig.

4.3.2. Ang ikot ng mga elemento sa walang buhay na kalikasan

Isinasagawa ito sa dalawang paraan: paglipat ng tubig at hangin. Kasama sa mga migrante sa himpapawid ang: oxygen, hydrogen, nitrogen, iodine.

Kabilang sa mga migrante ng tubig ang mga sangkap na pangunahing lumilipat sa mga lupa, ibabaw at tubig sa ilalim ng lupa pangunahin sa anyo ng mga molekula at ion: sodium, magnesium, aluminum, silicon, phosphorus, sulfur, chlorine, potassium, manganese, iron, cobalt, nickel, strontium , lead, atbp. Ang mga migrante sa himpapawid ay bahagi din ng mga asin na lumilipat sa tubig. Gayunpaman, ang paglipat ng hangin ay mas karaniwan para sa kanila.

4.4 Maliit (biological) na sirkulasyon

Ang masa ng buhay na bagay sa biosphere ay medyo maliit. Kung ito ay ibinahagi sa ibabaw ng daigdig, magkakaroon ng isang layer na 1.5 cm lamang. Ang Talahanayan 4.1 ay naghahambing ng ilang mga quantitative na katangian ng biosphere at iba pang geosphere ng Earth. Ang biosphere, na nagkakaloob ng mas mababa sa 10-6 na masa ng iba pang mga shell ng planeta, ay may hindi maihahambing na higit na pagkakaiba-iba at binabago ang komposisyon nito ng isang milyong beses na mas mabilis.

Talahanayan 4.1

Paghahambing ng biosphere sa iba pang geosphere ng Earth

*Live substance batay sa live na timbang

4.4.1. Mga function ng biosphere

Salamat sa biota ng biosphere, ang pangunahing bahagi ng mga pagbabagong kemikal sa planeta ay isinasagawa. Kaya naman ang paghatol ni V.I. Vernadsky tungkol sa malaking pagbabagong geological na papel ng buhay na bagay. Para sa organikong ebolusyon ang mga nabubuhay na organismo ng isang libong beses (para sa iba't ibang mga siklo mula 103 hanggang 105 beses) ay dumaan sa kanilang mga sarili, sa pamamagitan ng kanilang mga organo, tisyu, selula, dugo, buong kapaligiran, ang buong dami ng Karagatang Daigdig, karamihan masa ng mga lupa, isang malaking masa ng mga mineral na sangkap. At hindi lamang nila ito napalampas, ngunit binago din ang makalupang kapaligiran alinsunod sa kanilang mga pangangailangan.

Salamat sa kakayahang baguhin ang solar energy sa enerhiya ng mga bono ng kemikal, ang mga halaman at iba pang mga organismo ay gumaganap ng isang bilang ng mga pangunahing biogeochemical function sa isang planetary scale.

function ng gas. Ang mga nabubuhay na nilalang ay patuloy na nakikipagpalitan ng oxygen at carbon dioxide sa kapaligiran sa mga proseso ng photosynthesis at respiration. Ang mga halaman ay gumanap ng isang mapagpasyang papel sa pagbabago mula sa isang pagbabawas ng kapaligiran patungo sa isang kapaligiran na nag-o-oxidize sa geochemical evolution ng planeta at sa pagbuo ng komposisyon ng gas ng modernong kapaligiran. Mahigpit na kinokontrol ng mga halaman ang mga konsentrasyon ng O2 at CO2, na pinakamainam para sa kabuuan ng lahat ng modernong buhay na organismo.

function ng konsentrasyon. Dumadaan sa iyong katawan malalaking volume hangin at natural na solusyon, ang mga buhay na organismo ay nagsasagawa ng biogenic migration (movement mga kemikal na sangkap) at konsentrasyon ng mga elemento ng kemikal at kanilang mga compound. Nalalapat ito sa organikong biosynthesis, pagbuo ng mga isla ng coral, pagbuo ng mga shell at skeleton, ang hitsura ng sedimentary limestone strata, mga deposito ng ilang mga metal ores, ang akumulasyon ng iron-manganese nodules, sa sahig ng karagatan, atbp. Ang mga unang yugto ng biological evolution ay naganap sa aquatic environment. Natutunan ng mga organismo na kunin ang mga sangkap na kailangan nila mula sa isang dilute aqueous solution, na nagpaparami ng kanilang konsentrasyon sa kanilang mga katawan nang maraming beses.

Ang redox function ng living matter ay malapit na nauugnay sa biogenic migration ng mga elemento at ang konsentrasyon ng mga substance. Maraming mga sangkap sa kalikasan ang matatag at hindi sumasailalim sa oksihenasyon sa ilalim ng normal na mga kondisyon, halimbawa, ang molecular nitrogen ay isa sa pinakamahalagang biogenic na elemento. Ngunit ang mga buhay na selula ay may napakalakas na mga catalyst - mga enzyme na nagagawa nilang magsagawa ng maraming redox reaction na milyun-milyong beses na mas mabilis kaysa sa maaaring maganap sa isang abiotic na kapaligiran.

Pag-andar ng impormasyon ng buhay na bagay ng biosphere. Ito ay sa pagdating ng unang primitive na buhay na nilalang na ang aktibong ("live") na impormasyon ay lumitaw sa planeta, na naiiba sa "patay" na impormasyon, na isang simpleng pagmuni-muni ng istraktura. Ang mga organismo ay nakatanggap ng impormasyon sa pamamagitan ng pagkonekta sa daloy ng enerhiya sa isang aktibong molekular na istraktura na gumaganap ng papel ng isang programa. Ang kakayahang makita, mag-imbak at magproseso ng molekular na impormasyon ay sumailalim sa isang advanced na ebolusyon sa kalikasan at naging pinakamahalagang salik na bumubuo ng sistemang ekolohikal. Kabuuang stock genetic na impormasyon ang biota ay tinatantya sa 1015 bits. Ang kabuuang lakas ng daloy ng molekular na impormasyon na nauugnay sa metabolismo at enerhiya sa lahat ng mga selula ng pandaigdigang biota ay umabot sa 1036 bit/s (Gorshkov et al., 1996).

4.4.2. Mga bahagi ng biological cycle.

Ang biological cycle ay isinasagawa sa pagitan ng lahat ng bahagi ng biosphere (ibig sabihin, sa pagitan ng lupa, hangin, tubig, hayop, microorganism, atbp.). Ito ay nangyayari sa obligadong pakikilahok ng mga nabubuhay na organismo.

Ang solar radiation na umaabot sa biosphere ay nagdadala ng enerhiya na humigit-kumulang 2.5 * 1024 J bawat taon. 0.3% lamang nito ang direktang na-convert sa enerhiya sa panahon ng photosynthesis. mga bono ng kemikal organikong bagay, i.e. kasangkot sa biological cycle. At 0.1 - 0.2% ng solar energy na bumabagsak sa Earth ay lumabas na nakapaloob sa dalisay pangunahing produksyon. Ang karagdagang kapalaran ng enerhiya na ito ay konektado sa paglipat ng organikong bagay ng pagkain sa pamamagitan ng mga kaskad ng mga trophic chain.

Ang biological cycle ay maaaring nahahati sa mga magkakaugnay na bahagi: ang ikot ng mga sangkap at ang siklo ng enerhiya.

4.4.3. Ikot ng enerhiya. Pagbabago ng enerhiya sa biosphere

Ang ecosystem ay maaaring ilarawan bilang isang koleksyon ng mga buhay na organismo na patuloy na nagpapalitan ng enerhiya, bagay, at impormasyon. Ang enerhiya ay maaaring tukuyin bilang ang kakayahang gumawa ng trabaho. Ang mga katangian ng enerhiya, kabilang ang paggalaw ng enerhiya sa mga ecosystem, ay inilalarawan ng mga batas ng thermodynamics.

Ang unang batas ng thermodynamics o ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nagsasaad na ang enerhiya ay hindi nawawala at hindi nalilikha muli, ito ay nagbabago lamang mula sa isang anyo patungo sa isa pa.

Ang ikalawang batas ng thermodynamics ay nagsasaad na sa saradong sistema ang entropy ay maaari lamang tumaas. Tungkol sa enerhiya sa mga ekosistema, ang sumusunod na pormulasyon ay maginhawa: ang mga proseso na nauugnay sa pagbabagong-anyo ng enerhiya ay maaaring mangyari nang kusang-loob lamang kung ang enerhiya ay pumasa mula sa isang puro na anyo patungo sa isang nagkakalat, iyon ay, ito ay bumababa. Ang isang sukatan ng dami ng enerhiya na nagiging hindi magagamit para sa paggamit, o kung hindi man ay isang sukatan ng pagbabago sa pagkakasunud-sunod na nangyayari kapag ang enerhiya ay bumababa, ay entropy. Kung mas mataas ang pagkakasunud-sunod ng system, mas mababa ang entropy nito.

Sa madaling salita, natatanggap at binabago ng buhay na bagay ang enerhiya ng kosmos, ang araw sa enerhiya ng mga prosesong terrestrial (kemikal, mekanikal, thermal, elektrikal). Kabilang dito ang enerhiya at inorganic na bagay sa patuloy na sirkulasyon ng mga sangkap sa biosphere. Ang daloy ng enerhiya sa biosphere ay may isang direksyon - mula sa Araw sa pamamagitan ng mga halaman (autotrophs) hanggang sa mga hayop (heterotrophs). Ang mga likas na hindi nagagalaw na ecosystem sa isang matatag na estado na may patuloy na mahalagang mga tagapagpahiwatig ng kapaligiran (homeostasis) ay ang pinaka-order na mga sistema at nailalarawan sa pamamagitan ng pinakamababang entropy.

4.4.4. Ang ikot ng mga sangkap sa kalikasan

Ang pagbuo ng nabubuhay na bagay at ang pagkabulok nito ay dalawang panig ng isang proseso, na tinatawag na biological cycle ng mga elemento ng kemikal. Ang buhay ay ang sirkulasyon ng mga elemento ng kemikal sa pagitan ng mga organismo at kapaligiran.

Ang dahilan ng pag-ikot ay ang pagiging limitado ng mga elemento kung saan itinayo ang mga katawan ng mga organismo. Kinukuha ng bawat organismo mula sa kapaligiran ang mga sangkap na kailangan para sa buhay at ibinabalik ang hindi nagamit. kung saan:

ang ilang mga organismo ay kumonsumo ng mga mineral nang direkta mula sa kapaligiran;

ang iba ay gumagamit ng mga produktong naproseso at nakahiwalay muna;

ang pangatlo - ang pangalawa, atbp., hanggang sa ang mga sangkap ay bumalik sa kapaligiran sa kanilang orihinal na estado.

Sa biosphere, kitang-kita ang pangangailangan para sa magkakasamang buhay ng iba't ibang mga organismo na maaaring gumamit ng mga basura ng bawat isa. Nakikita natin ang halos walang basurang biological na produksyon.

Ang cycle ng mga sangkap sa mga buhay na organismo ay maaaring kondisyon na bawasan sa apat na proseso:

1. Photosynthesis. Bilang resulta ng photosynthesis, ang mga halaman ay sumisipsip at nag-iipon ng solar energy at nag-synthesize ng mga organikong sangkap - pangunahing biological na produkto - at oxygen mula sa mga di-organikong sangkap. Ang mga pangunahing biological na produkto ay napaka-magkakaibang - naglalaman ang mga ito ng carbohydrates (glucose), almirol, hibla, protina, taba.

Ang scheme ng photosynthesis ng pinakasimpleng carbohydrate (glucose) ay may sumusunod na scheme:

Ang prosesong ito ay nagaganap lamang sa araw at sinamahan ng pagtaas ng masa ng mga halaman.

Sa Earth, humigit-kumulang 100 bilyong tonelada ng organikong bagay ang nabuo taun-taon bilang isang resulta ng photosynthesis, humigit-kumulang 200 bilyong tonelada ng carbon dioxide ang na-assimilated, at humigit-kumulang 145 bilyong tonelada ng oxygen ang pinakawalan.

Ang photosynthesis ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa pagtiyak ng pagkakaroon ng buhay sa Earth. Ang pandaigdigang kahalagahan nito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang photosynthesis ay ang tanging proseso kung saan ang enerhiya sa proseso ng thermodynamic, ayon sa minimalistang prinsipyo, ay hindi nawawala, ngunit sa halip ay nag-iipon.

Sa pamamagitan ng pag-synthesize ng mga amino acid na kinakailangan para sa pagbuo ng mga protina, ang mga halaman ay maaaring umiral nang medyo independyente sa iba pang mga nabubuhay na organismo. Ito ay nagpapakita ng autotrophy ng mga halaman (self-sufficiency sa nutrisyon). Kasabay nito, ang berdeng masa ng mga halaman at ang oxygen na nabuo sa proseso ng photosynthesis ay ang batayan para sa pagpapanatili ng buhay ng susunod na pangkat ng mga nabubuhay na organismo - mga hayop, microorganism. Ipinapakita nito ang heterotrophy ng grupong ito ng mga organismo.

2. Paghinga. Ang proseso ay ang kabaligtaran ng photosynthesis. Nangyayari sa lahat ng buhay na selula. Kapag humihinga organikong bagay na-oxidized ng oxygen, bilang isang resulta, ang carbon dioxide, tubig at enerhiya ay inilabas.

3. Nutritional (trophic) na relasyon sa pagitan ng autotrophic at heterotrophic na organismo. AT kasong ito mayroong paglipat ng enerhiya at bagay kasama ang mga link ng food chain, na tinalakay namin nang mas detalyado kanina.

4. Ang proseso ng transpiration. Isa sa pinakamahalagang proseso sa biological cycle.

Sa eskematiko, maaari itong ilarawan bilang mga sumusunod. Ang mga halaman ay sumisipsip ng kahalumigmigan ng lupa sa pamamagitan ng kanilang mga ugat. Kasabay nito, ang mga mineral na sangkap na natunaw sa tubig ay pumapasok sa kanila, na hinihigop, at ang kahalumigmigan ay sumingaw nang higit pa o hindi gaanong intensive, depende sa mga kondisyon sa kapaligiran.

4.4.5. Mga siklo ng biogeochemical

Ang mga geological at biological cycle ay konektado - sila ay umiiral bilang isang solong proseso, na nagbibigay ng pagtaas sa sirkulasyon ng mga sangkap, ang tinatawag na biogeochemical cycle (BGCC). Ang sirkulasyon ng mga elemento ay dahil sa synthesis at pagkabulok ng mga organikong sangkap sa ecosystem (Fig. 4.1) Hindi lahat ng elemento ng biosphere ay kasangkot sa BHCC, ngunit ang mga biogenic lamang. Ang mga nabubuhay na organismo ay binubuo ng mga ito, ang mga elementong ito ay pumapasok sa maraming mga reaksyon at nakikilahok sa mga prosesong nagaganap sa mga nabubuhay na organismo. Sa mga termino ng porsyento, ang kabuuang masa ng buhay na bagay ng biosphere ay binubuo ng mga sumusunod na pangunahing elemento ng biogenic: oxygen - 70%, carbon - 18%, hydrogen - 10.5%, calcium - 0.5%, potassium - 0.3%, nitrogen - 0. , 3%, (oxygen, hydrogen, nitrogen, carbon ay naroroon sa lahat ng mga landscape at ang batayan ng mga buhay na organismo - 98%).

Kakanyahan ng biogenic migration ng mga elemento ng kemikal.

Kaya, sa biosphere mayroong isang biogenic cycle ng mga sangkap (ibig sabihin, isang cycle na dulot ng mahahalagang aktibidad ng mga organismo) at isang unidirectional na daloy ng enerhiya. Ang biogenic migration ng mga elemento ng kemikal ay pangunahing tinutukoy ng dalawang magkasalungat na proseso:

1. Ang pagbuo ng buhay na bagay mula sa mga elemento ng kapaligiran dahil sa solar energy.

2. Ang pagkasira ng mga organikong sangkap, na sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya. Kasabay nito, ang mga elemento ng mga sangkap ng mineral ay paulit-ulit na pumapasok sa mga nabubuhay na organismo, sa gayon ay pumapasok sa komposisyon ng mga kumplikadong organikong compound, mga form, at pagkatapos, kapag ang huli ay nawasak, muli silang nakakakuha ng isang mineral na anyo.

May mga elemento na bahagi ng mga buhay na organismo, ngunit hindi nauugnay sa mga biogenic. Ang mga nasabing elemento ay inuri ayon sa kanilang timbang na bahagi sa mga organismo:

Macronutrients - mga bahagi ng hindi bababa sa 10-2% ng masa;

Mga elemento ng bakas - mga bahagi mula 9 * 10-3 hanggang 1 * 10-3% ng masa;

Ultramicroelements - mas mababa sa 9 * 10-6% ng masa;

Upang matukoy ang lugar ng mga biogenic na elemento sa iba pang mga kemikal na elemento ng biosphere, isaalang-alang natin ang pag-uuri na pinagtibay sa ekolohiya. Ayon sa aktibidad na ipinakita sa mga prosesong nagaganap sa biosphere, ang lahat ng mga elemento ng kemikal ay nahahati sa 6 na grupo:

Ang mga marangal na gas ay helium, neon, argon, krypton, xenon. Ang mga inert gas ay hindi bahagi ng mga buhay na organismo.

Mga marangal na metal - ruthenium, radium, palladium, osmium, iridium, platinum, ginto. Ang mga metal na ito ay halos hindi gumagawa ng mga compound sa crust ng lupa.

Cyclic o biogenic na mga elemento (tinatawag din silang migratory). Ang grupong ito ng mga biogenic na elemento sa crust ng lupa ay nagkakahalaga ng 99.7% ng kabuuang masa, at ang natitirang 5 grupo - 0.3%. Kaya, ang karamihan sa mga elemento ay mga migrante na nagsasagawa ng sirkulasyon sa geographical na sobre, at ang ilan sa mga hindi gumagalaw na elemento ay napakaliit.

Mga nakakalat na elemento, na nailalarawan sa pamamayani ng mga libreng atom. Pumapasok sila sa mga reaksiyong kemikal, ngunit ang kanilang mga compound ay bihirang matatagpuan sa crust ng lupa. Nahahati sila sa dalawang subgroup. Ang una - rubidium, cesium, niobium, tantalum - lumikha ng mga compound sa kalaliman ng crust ng lupa, at sa ibabaw ng kanilang mga mineral ay nawasak. Ang pangalawa - yodo, bromine - gumanti lamang sa ibabaw.

Mga elemento ng radioactive - polonium, radon, radium, uranium, neptunium, plutonium.

Rare earth elements - yttrium, samarium, europium, thulium, atbp.

Ang mga biochemical cycle sa buong taon ay kumikilos nang humigit-kumulang 480 bilyong tonelada ng materya.

SA AT. Bumuo si Vernadsky ng tatlong biogeochemical na prinsipyo na nagpapaliwanag sa kakanyahan ng biogenic migration ng mga elemento ng kemikal:

Ang biogenic migration ng mga elemento ng kemikal sa biosphere ay palaging may posibilidad sa pinakamataas na pagpapakita nito.

Ang ebolusyon ng mga species sa kurso ng geological time, na humahantong sa paglikha ng napapanatiling mga anyo ng buhay, ay nagpapatuloy sa isang direksyon na nagpapahusay sa biogenic migration ng mga atomo.

Ang buhay na bagay ay nasa tuluy-tuloy na pagpapalitan ng kemikal sa kapaligiran nito, na isang salik na muling lumilikha at nagpapanatili ng biosphere.

Isaalang-alang natin kung paano gumagalaw ang ilan sa mga elementong ito sa biosphere.

Ang siklo ng carbon. Ang pangunahing kalahok sa biotic cycle ay carbon bilang batayan ng mga organikong sangkap. Karamihan sa carbon cycle ay nangyayari sa pagitan ng nabubuhay na bagay at carbon dioxide ng atmospera sa proseso ng photosynthesis. Nakukuha ito ng mga herbivore gamit ang pagkain, nakukuha ito ng mga mandaragit mula sa mga herbivore. Kapag ang paghinga, nabubulok, ang carbon dioxide ay bahagyang ibinalik sa kapaligiran, ang pagbabalik ay nangyayari kapag ang mga organikong mineral ay sinusunog.

Sa kawalan ng carbon return sa atmospera, ito ay mauubos ng mga berdeng halaman sa loob ng 7-8 taon. Ang rate ng biological turnover ng carbon sa pamamagitan ng photosynthesis ay 300 taon. Ang mga karagatan ay may mahalagang papel sa pagsasaayos ng nilalaman ng CO2 sa atmospera. Kung ang nilalaman ng CO2 ay tumaas sa atmospera, ang ilan sa mga ito ay natutunaw sa tubig, na tumutugon sa calcium carbonate.

Ang siklo ng oxygen.

Ang oxygen ay may mataas na aktibidad ng kemikal, pumapasok sa mga compound na may halos lahat ng elemento ng crust ng lupa. Pangunahin itong nangyayari sa anyo ng mga compound. Ang bawat ikaapat na atom ng buhay na bagay ay isang oxygen atom. Halos lahat ng molekular na oxygen sa atmospera ay nagmula at pinananatili sa isang pare-parehong antas dahil sa aktibidad ng mga berdeng halaman. Ang oxygen sa atmospera, na nakagapos sa panahon ng paghinga at inilabas sa panahon ng photosynthesis, ay dumadaan sa lahat ng nabubuhay na organismo sa loob ng 200 taon.

Ang siklo ng nitrogen. Ang nitrogen ay isang mahalagang bahagi ng lahat ng mga protina. Ang kabuuang ratio ng nakagapos na nitrogen, bilang isang elementong bumubuo ng organikong bagay, sa nitrogen sa kalikasan ay 1:100,000. Ang enerhiya ng bono ng kemikal sa molekula ng nitrogen ay napakataas. Samakatuwid, ang kumbinasyon ng nitrogen sa iba pang mga elemento - oxygen, hydrogen (ang proseso ng nitrogen fixation) - ay nangangailangan ng maraming enerhiya. Ang pag-aayos ng nitrogen sa industriya ay nagaganap sa pagkakaroon ng mga catalyst sa temperatura na -500°C at isang presyon ng -300 atm.

Tulad ng alam mo, ang kapaligiran ay naglalaman ng higit sa 78% ng molekular nitrogen, ngunit sa estado na ito ay hindi magagamit sa mga berdeng halaman. Ang mga halaman ay maaari lamang gumamit ng nitrogen salts para sa kanilang nutrisyon. nitrous acid. Ano ang mga paraan ng pagbuo ng mga asin na ito? Narito ang ilan sa mga ito:

Sa biosphere, ang nitrogen fixation ay isinasagawa ng ilang grupo ng anaerobic bacteria at cyanobacteria sa normal na temperatura at presyon dahil sa mataas na kahusayan ng biocatalysis. Ang bakterya ay naisip na na-convert sa nakagapos na anyo humigit-kumulang 1 bilyong tonelada ng nitrogen bawat taon (ang dami ng pandaigdigang pag-aayos ng industriya ay halos 90 milyong tonelada).

Ang mga bacteria na nag-aayos ng nitrogen sa lupa ay nakakapag-assimilate ng molecular nitrogen mula sa hangin. Pinayaman nila ang lupa ng mga nitrogenous compound, kaya ang kanilang halaga ay napakataas.

Bilang resulta ng pagkabulok ng mga compound na naglalaman ng nitrogen ng mga organikong sangkap ng pinagmulan ng halaman at hayop.

Sa ilalim ng pagkilos ng bakterya, ang nitrogen ay na-convert sa mga nitrates, nitrite, ammonium compound. Sa mga halaman, ang mga nitrogen compound ay nakikibahagi sa synthesis ng mga compound ng protina, na inililipat mula sa organismo patungo sa organismo sa mga kadena ng pagkain.

Ikot ng posporus. Ang isa pang mahalagang elemento, kung wala ang synthesis ng protina ay imposible, ay posporus. Ang mga pangunahing pinagmumulan ay igneous rocks (apatite) at sedimentary rocks (phosphorites).

Ang inorganic phosphorus ay kasangkot sa cycle bilang resulta ng natural na proseso ng leaching. Ang posporus ay na-assimilated ng mga nabubuhay na organismo, na, kasama ang pakikilahok nito, synthesize ang isang bilang ng mga organikong compound at inililipat ang mga ito sa iba't ibang antas ng trophic.

Nang matapos ang kanilang paglalakbay kasama ang mga trophic chain, ang mga organikong pospeyt ay nabubulok ng mga mikrobyo at nagiging mga mineral na pospeyt na magagamit sa mga berdeng halaman.

Sa proseso ng biological na sirkulasyon, na nagsisiguro sa paggalaw ng bagay at enerhiya, walang lugar para sa akumulasyon ng basura. Ang mga produktong basura (i.e. mga produktong basura) ng bawat anyo ng buhay ay ang lugar ng pag-aanak para sa iba pang mga organismo.

Theoretically, ang biosphere ay dapat palaging mapanatili ang isang balanse sa pagitan ng produksyon ng biomass at ang agnas nito. Gayunpaman, sa ilang mga geological na panahon, ang balanse ng biological cycle ay nabalisa kapag, dahil sa ilang mga natural na kondisyon, cataclysms, hindi lahat ng biological na produkto ay assimilated at transformed. Sa mga kasong ito, nabuo ang mga sobra ng biological na produkto, na natipid at idineposito sa crust ng lupa, sa ilalim ng haligi ng tubig, mga sediment, at napunta sa permafrost zone. Kaya nabuo ang mga deposito ng karbon, langis, gas, limestone. Dapat pansinin na hindi sila nagkakalat sa biosphere. Ang enerhiya ng Araw, na naipon sa proseso ng photosynthesis, ay puro sa mga organikong mineral. Ngayon, sa pamamagitan ng pagsunog ng mga organikong fossil fuel, inilalabas ng isang tao ang enerhiyang ito.