Medžiagų cirkuliacija biosferoje yra cikliškas, pasikartojantis jungtinio, tarpusavyje susijusių medžiagų transformacijos ir judėjimo procesas. Medžiagų ciklo buvimas yra būtina sąlyga biosferos egzistavimas. Kai kurie organizmai jas panaudojo, medžiagos turi pereiti į kitiems organizmams prieinamą formą. Toks medžiagų perėjimas iš vienos grandies į kitą reikalauja energijos sąnaudų, todėl tai įmanoma tik dalyvaujant Saulės energijai. Naudojant saulės energiją, planetoje vyksta du tarpusavyje susiję medžiagų ciklai: didelis – geologinis ir mažas – biologinis (biotinis).
Geologinė medžiagų apykaita- medžiagų migracijos procesas, vykstantis veikiant abiotiniams veiksniams: oro sąlygoms, erozijai, vandens judėjimui ir kt. Gyvi organizmai jame nedalyvauja.
Planetoje atsiradus gyvajai medžiagai, biologinė (biotinė) cirkuliacija... Jame dalyvauja visi gyvi organizmai, kai kurias medžiagas iš aplinkos pasisavindami, kitas išskirdami. Pavyzdžiui, augalai gyvenimo procese sunaudoja anglies dioksidą, vandenį, mineralai ir išskiria deguonį. Gyvūnai kvėpavimui naudoja augalų išskiriamą deguonį. Jie valgo augalus ir dėl virškinimo pasisavina susidariusius fotosintezės procese. organinės medžiagos... Jie išskiria anglies dioksidą ir nesuvirškintas maisto šiukšles. Išnykę augalai ir gyvūnai sudaro negyvų organinių medžiagų (detrito) masę. Detritus gali skaidyti (mineralizuoti) mikroskopiniais grybais ir bakterijomis. Dėl jų gyvybinės veiklos atsiranda papildomas kiekis anglies dioksidas... O organinės medžiagos virsta originaliais neorganiniais komponentais – biogenais. Susidarę mineraliniai junginiai, patekę į vandens telkinius ir dirvožemį, vėl tampa prieinami augalams fiksuoti fotosintezės būdu. Šis procesas kartojamas be galo ir yra uždaro pobūdžio (cirkuliacija). Pavyzdžiui, visas atmosferos deguonis šiuo keliu nukeliauja maždaug per 2 tūkstančius metų, o anglies dioksidui tam reikia apie 300 metų.
Organinėse medžiagose esanti energija mažėja jai judant maisto grandinėse. Didžioji jo dalis aplinkoje išsisklaido šilumos pavidalu arba išleidžiama gyvybiniams organizmų procesams palaikyti. Pavyzdžiui, apie gyvūnų ir augalų kvėpavimą, medžiagų pernešimą augaluose, taip pat apie gyvų organizmų biosintezės procesus. Be to, biogenai, susidarę dėl skaidytojų veiklos, neturi organizmams prieinamos energijos. V tokiu atveju galime kalbėti tik apie energijos srautą biosferoje, bet ne apie ciklą. Todėl stabilaus biosferos egzistavimo sąlyga yra nuolatinė medžiagų cirkuliacija ir energijos srautas biogeocenozėse.
Geologiniai ir biologiniai ciklai kartu sudaro bendrą biogeocheminį medžiagų ciklą, kurio pagrindas yra azoto, vandens, anglies ir deguonies ciklai.
Azoto ciklas
Azotas yra vienas gausiausių elementų biosferoje. Didžioji dalis biosferos azoto yra atmosferoje dujinio pavidalo. Kaip žinote iš chemijos kurso, cheminiai ryšiai tarp molekulinio azoto (N 2) atomų yra labai stiprūs. Todėl dauguma gyvų organizmų negali jo tiesiogiai panaudoti. Taigi svarbus azoto ciklo etapas yra jo fiksavimas ir pavertimas organizmams prieinama forma. Yra trys azoto fiksavimo būdai.
Atmosferos fiksacija... Veikiamas atmosferos elektros išlydžių (žaibo), azotas gali sąveikauti su deguonimi, sudarydamas azoto oksidą (NO) ir dioksidą (NO 2). Azoto oksidas (NO) labai greitai oksiduojamas deguonies ir paverčiamas azoto dioksidu. Azoto dioksidas ištirpsta vandens garuose ir azoto (HNO 2) bei azoto (HNO 3) rūgščių pavidalu su krituliais patenka į dirvą. Dirvožemyje dėl šių rūgščių disociacijos susidaro nitritų (NO 2 -) ir nitratų jonai (NO 3 -). Nitritų ir nitratų jonus jau gali absorbuoti augalai ir įtraukti į biologinį ciklą. Atmosferos azoto fiksacija sudaro apie 10 milijonų tonų azoto per metus, tai yra apie 3% metinio azoto fiksavimo biosferoje.
Biologinė fiksacija... Ją vykdo azotą fiksuojančios bakterijos, kurios azotą paverčia augalams prieinamomis formomis. Mikroorganizmų dėka surišama apie pusė viso azoto. Žinomiausios bakterijos azotą fiksuoja ankštinių augalų gumbeliuose. Jie aprūpina augalus azotu amoniako (NH 3) pavidalu. Amoniakas lengvai tirpsta vandenyje, todėl susidaro amonio jonas (NH 4 +), kurį absorbuoja augalai. Todėl ankštiniai augalai yra geriausi kultūrinių augalų pirmtakai sėjomainoje. Nugaišus gyvūnams ir augalams bei suirus jų liekanoms, dirvožemis praturtinamas organiniais ir mineraliniais azoto junginiais. Tada puvimo (ammonifikuojančios) bakterijos suskaido azoto turinčias augalų ir gyvūnų medžiagas (baltymus, karbamidą, nukleorūgštis) iki amoniako. Šis procesas vadinamas amonifikacija... Vėliau didžiąją amoniako dalį nitrifikuojančios bakterijos oksiduoja į nitritus ir nitratus, kuriuos augalai panaudoja pakartotinai. Azoto grąžinimas į atmosferą vyksta denitrifikacijos būdu, kurį vykdo denitrifikuojančių bakterijų grupė. Dėl to azoto junginiai redukuojami į molekulinį azotą. Dalis nitratų ir amonio formų azoto su paviršiniu nuotėkiu patenka į vandens ekosistemas. Čia yra absorbuojamas azotas vandens organizmai arba patenka į dugno organines nuosėdas.
Pramoninė fiksacija... Gaminant mineralines azoto trąšas kasmet pramoniniu būdu surišamas didelis azoto kiekis. Azotą iš tokių trąšų augalai pasisavina amonio ir nitratų pavidalu. Baltarusijoje per metus pagaminamų azoto trąšų kiekis šiuo metu siekia apie 900 tūkst. Didžiausias gamintojas yra UAB „GrodnoAzot“. Ši įmonė gamina karbamidą, amonio salietrą, amonio sulfatą ir kitas azotines trąšas.
Apie 1/10 dirbtinai panaudoto azoto sunaudoja augalai. Likusi dalis su paviršiniu nuotėkiu ir požeminiu vandeniu pereina į vandens ekosistemas. Dėl to vandenyje susikaupia didelis kiekis azoto junginių, kuriuos fitoplanktonas gali pasisavinti. Dėl to galimas greitas dumblių dauginimasis (eutrofikacija) ir dėl to žūtis vandens ekosistemose.
Vandens ciklas
Vanduo yra pagrindinis biosferos komponentas. Tai terpė beveik visiems elementams ištirpti ciklo metu. Didžiąją biosferos vandens dalį sudaro skystas vanduo ir amžinojo ledo vanduo (daugiau nei 99% visų biosferos vandens atsargų). Nedidelė vandens dalis yra dujinės būsenos – tai atmosferos vandens garai. Biosferos vandens ciklas pagrįstas tuo, kad jo išgaravimą nuo Žemės paviršiaus kompensuoja krituliai. Kritulių pavidalu nukritęs ant žemės paviršiaus vanduo prisideda prie uolienų sunaikinimo. Dėl to juose esantys mineralai tampa prieinami gyviems organizmams. Būtent vandens garavimas nuo planetos paviršiaus nulemia jos geologinį ciklą. Jis sunaudoja apie pusę saulės energijos. Vanduo iš jūrų ir vandenynų paviršiaus išgaruoja greičiau nei grįžta su krituliais. Šį skirtumą kompensuoja paviršinis ir gilusis nuotėkis, dėl to, kad žemynuose krituliai vyrauja prieš garavimą.
Vandens garavimo sausumoje intensyvumo padidėjimą daugiausia lemia gyvybinė augalų veikla. Augalai ištraukia vandenį iš dirvožemio ir aktyviai išneša jį į atmosferą. Dalis vandens augalų ląstelėse suyra fotosintezės metu. Šiuo atveju vandenilis yra fiksuotas formoje organiniai junginiai, o deguonis patenka į atmosferą.
Gyvūnai naudoja vandenį osmosiniam ir druskų balansui organizme palaikyti ir kartu su medžiagų apykaitos produktais išskiria jį į išorinę aplinką.
Anglies ciklas
Anglies kaip cheminis elementas esantis atmosferoje anglies dioksido sudėtyje. Tai lemia privalomą gyvų organizmų dalyvavimą šio elemento cikle Žemės planetoje. Pagrindinis kelias, kuriuo anglis iš neorganiniai junginiai patenka į organinių medžiagų sudėtį, kur jis yra privalomas cheminis elementas - tai yra fotosintezės procesas. Dalis anglies išskiriama į atmosferą anglies dioksido sudėtyje gyviems organizmams kvėpuojant ir bakterijoms skaidant negyvas organines medžiagas. Augalų sugeriamą anglį sunaudoja gyvūnai. Be koralų polipų, moliuskai naudoja anglies junginius skeleto dariniams ir kriauklėms kurti. Po to, kai jie miršta ir nusėda ant dugno, susidaro kalkakmenio nuosėdos. Taigi anglis gali būti pašalinta iš ciklo. Anglies pasišalinimas iš ciklo ilgam pasiekiamas susidarant mineralams: anglims, naftai, durpėms.
Per visą mūsų planetos egzistavimą iš ciklo pašalinta anglis buvo kompensuojama į atmosferą patekusiu anglies dioksidu, kai ugnikalnių išsiveržimai ir kitose natūralių procesų... Šiuo metu į natūralius anglies papildymo atmosferoje procesus įtraukta nemažai. antropogeninis poveikis... Pavyzdžiui, deginant angliavandenilių kurą. Tai sutrikdo šimtmečius trunkantį anglies ciklą Žemėje.
Per šimtmetį anglies dioksido koncentracijai padidėjus tik 0,01 %, pastebimai pasireiškė šiltnamio efektas. Vidutinė metinė temperatūra planetoje pakilo 0,5 ° C, o Pasaulio vandenyno lygis pakilo beveik 15 cm. Mokslininkai prognozuoja, kad jei vidutinė metinė temperatūra pakils dar 3-4 ° C, prasidės amžinasis ledas. tirpti. Tuo pačiu metu Pasaulio vandenyno lygis pakils 50–60 cm, o tai sukels didelę sausumos dalį. Tai laikoma globalia ekologinė katastrofa, nes šiose teritorijose gyvena apie 40 % pasaulio gyventojų.
Deguonies ciklas
Biosferos funkcionavime deguonis atlieka nepaprastai svarbų vaidmenį medžiagų apykaitos procesuose ir gyvų organizmų kvėpavime. Deguonies kiekio atmosferoje sumažėjimą dėl kvėpavimo, kuro degimo ir irimo procesų kompensuoja augalų fotosintezės metu išskiriamas deguonis.
Deguonis susidarė pirminėje Žemės atmosferoje aušinant. Dėl didelio reaktyvumo jis iš dujinės būsenos perėjo į įvairių neorganinių junginių (karbonatų, sulfatų, geležies oksidų ir kt.) sudėtį. Šiandieninė deguonies turinti planetos atmosfera susidarė išskirtinai dėl gyvų organizmų vykdomos fotosintezės. Deguonies kiekis atmosferoje ilgą laiką didėja iki dabartinių verčių. Išlaikyti pastovų jo kiekį šiuo metu įmanoma tik fotosintetinių organizmų dėka.
Deja, pastaraisiais dešimtmečiais žmogaus veikla, lemianti miškų naikinimą, dirvožemio eroziją, mažina fotosintezės intensyvumą. O tai savo ruožtu sutrikdo natūralią deguonies ciklo eigą didelėse Žemės vietose.
Nedidelė atmosferos deguonies dalis dalyvauja formuojant ir suardant ozono ekraną, veikiant ultravioletinei saulės spinduliuotei.
Medžiagų biogeninio ciklo pagrindas yra saulės energija. Pagrindinė stabilaus biosferos egzistavimo sąlyga yra nuolatinė medžiagų cirkuliacija ir energijos srautas biogeocenozėse. Azoto, anglies ir deguonies cikluose pagrindinis vaidmuo tenka gyviems organizmams. Pasaulinio vandens ciklo biosferoje pagrindą suteikia fizikiniai procesai.
Medžiagų ciklas ir biogeocheminiai ciklai
Vandens ciklo pavyzdžiu paaiškinkite geologinio ciklo reikšmę.
Kaip vyksta biologinis ciklas?
Koks yra atomų biogeninės migracijos dėsnis V.I. Vernadskis?
Kokie yra natūralaus ciklo rezerviniai ir mainų fondai? Kuo jie skiriasi?
Žemė kaip gyvas superorganizmas
* Kad biosfera egzistuotų ir vystytųsi, visada turi vykti biologinis ciklas svarbių medžiagų, tai yra, po naudojimo jie vėl turi pereiti į kitiems organizmams asimiliuojamą formą. Šis biologiškai svarbių medžiagų perėjimas gali būti atliktas tik sunaudojant tam tikrą energiją, kurios šaltinis yra Saulė.
Mokslininkas V. R. Williamsas mano, kad saulės energija Žemėje užtikrina du materijos ciklus – geologinis , arba didelės, tiražo ir biologinės , mažas, tiražas.
Geologinis į Apyvarta ryškiausiai pasireiškia vandens cikle. Žemė kasmet iš Saulės gauna 5,24ґ1024 J spinduliuojamos energijos. Maždaug pusė jo išleidžiama vandeniui išgarinti. Tuo pačiu metu iš vandenyno išgaruoja daugiau vandens, nei grįžta su krituliais. Kita vertus, sausumoje iškrenta daugiau kritulių nei išgaruoja vanduo. Jo perteklius nuteka į upes ir ežerus, o iš ten – atgal į vandenyną (pernešant tam tikrą kiekį mineralinių junginių). Būtent tai lemia didelį ciklą biosferoje, pagrįstą tuo, kad bendrą vandens išgaravimą iš Žemės kompensuoja krituliai.
** Atsiradus gyvajai medžiagai geologinio ciklo, organinių ciklo pagrindu kadrai, biologinė (mažoji) tiražas.
Vandens ciklas kaip geologinio ciklo pavyzdys
(parengė H. Penman)
Vystantis gyvajai medžiagai, iš geologinio ciklo nuolat išgaunama vis daugiau elementų, kurie pereina į naują, biologinį ciklą. Skirtingai nuo paprasto mineralinių medžiagų pernešimo didelėje apyvartoje tiek tirpalų, tiek mechaninių nuosėdų pavidalu, mažoje apyvartoje svarbiausi momentai yra organinių junginių sintezė ir naikinimas. Priešingai nei geologinis, biologinis ciklas turi nereikšmingą energiją. Kaip žinoma, tik 0,1-0,2% visos Žemei tiekiamos saulės energijos išleidžiama organinėms medžiagoms kurti (geologinei cirkuliacijai – iki 50%). Nepaisant to, biologiniame cikle dalyvaujanti energija atlieka didžiulį darbą kurdama pirminius produktus.
Biologinis ciklas
Žemėje atsiradus gyvajai medžiagai, cheminiai elementai nuolat cirkuliuoja biosferoje, eidami iš išorinės aplinkos.
į organizmus ir vėl į išorinę aplinką. Tokia medžiagų cirkuliacija daugiau ar mažiau uždarais keliais vadinama biogeocheminis ciklas.
Pagrindiniai biogeocheminiai ciklai yra deguonies, anglies, vandens, azoto, fosforo, sieros ir kitų biogeninių elementų ciklai.
*** Biogeninė medžiagos migracija - viena iš bendros elementų migracijos gamtoje formų. Biogeninė geocheminė migracija turėtų būti suprantama kaip organinių ir inertinių medžiagų, dalyvaujančių gyvų organizmų augime ir vystymesi, migracija, kurią pastarieji gamina dėl sudėtingų biocheminių ir biogeocheminių procesų. Į IR. Vernadskis suformulavo Biogeninės atomų migracijos dėsnis tokia forma:
Cheminių elementų migracija biosferoje vyksta arba tiesiogiai dalyvaujant gyvajai medžiagai (biogeninė migracija), arba vyksta aplinkoje, kurios geochemines savybes (O2, CO2, H2 ir kt.) lemia gyvoji medžiaga. (tai, kuri šiuo metu gyvena biosferoje, ir ta, kuri veikė Žemėje per visą geologinę istoriją).
Žmogus pirmiausia veikia biosferą ir jos gyvas populiacijas, todėl keičia biogeninės atomų migracijos sąlygas, sudarydamas prielaidas giliems cheminiams pokyčiams. Taigi procesas gali tapti savaime besivystančiu, nepriklausomu nuo žmogaus troškimo ir praktiškai nekontroliuojamu pasauliniu mastu.
Planetinės materijos cirkuliacijos požiūriu svarbiausi yra dirvožemio-kraštovaizdžio, hidrosferos ir giluminiai (intražeminiai) ciklai. Pirmasis iš jų apima cheminių elementų išgavimą iš uolienų, vandens, oro, organinių medžiagų skaidymą, įvairių organinių ir organinių mineralinių junginių absorbciją ir sintezę. Hidrosferos cikle pagrindinis vaidmuo vaidina vandens sudėtis ir gyvų organizmų biologinis aktyvumas. Medžiagos biologinė gamyba čia vykdoma daugiausia dalyvaujant fito ir zooplanktonui. Giliame biogeninės migracijos cikle svarbiausias vaidmuo tenka anaerobinių mikroorganizmų veiklai.
**** Įvairiuose Žemės apvalkaluose vykstantys procesai yra dinaminės pusiausvyros būsenoje, o bet kurio iš jų eigos pasikeitimas sukelia begalines kartais negrįžtamų reiškinių grandines. Kiekviename gamtos cikle patartina atskirti dvi dalis arba du „fondus“:
rezervinis fondas- didelė masė lėtai judančių medžiagų, daugiausia neorganinių;
mobilusis, arba birža, fondas- mažesnis, bet aktyvesnis, kuriam būdingas greitas apsikeitimas tarp organizmų ir aplinkos.
Mainų fondas susidaro dėl medžiagų, kurios grįžta į apyvartą arba dėl pirminio išskyrimo (iš lotyniško excretum - skiriamos) gyvūnams, arba mikroorganizmams skaidant detritą.
Jei turime omenyje visą biosferą, tada biogeocheminius ciklus galima suskirstyti į du pagrindinius tipus:
dujinių medžiagų cirkuliacija su rezerviniu fondu atmosferoje arba hidrosferoje;
nuosėdų ciklas su rezerviniu fondu žemės plutoje.
^ BIOLOGINĖ MEDŽIAGŲ GRANDĖ GAMToje
Bendroji medžiagų biologinio ciklo samprata
Biologinė medžiagų cirkuliacija kaip Žemės planetos vystymosi forma
Gamtoje esančių medžiagų biogeocheminio ciklo elementai
Biogeocheminio ciklo sausumoje parametrai
Biologinė cirkuliacija ir dirvožemio formavimasis
^ BENDRA SAMPRATA
Biologinis medžiagų ciklas yra cheminių elementų patekimo iš dirvožemio ir atmosferos į gyvus organizmus, naujų sudėtingų junginių biocheminės sintezės ir elementų grįžimo į dirvožemį ir atmosferą procesų derinys, kai dalis kasmet mažėja. organinės medžiagos. Biologinis medžiagų ciklas nėra visiškai kompensuotas uždaras ciklas, todėl jo eigoje dirvožemis prisotinamas humusu ir azotu, mineralinės mitybos elementais (vadinamaisiais biogeniniais elementais), o tai sudaro palankias sąlygas egzistuoti. augalų organizmų.
Medžiagų biologinėje apyvartoje vykdomų procesų biologinę, biocheminę ir geocheminę reikšmę pirmasis parodė V.V.Dokučajevas, sukūręs gamtos zonų teoriją. Toliau tai buvo atskleista V. I. Vernadskio, B. B. Polynovo, D. N. Pryanishnikovo, V. N. Sukačiovo, N. P. Remezovo, L. E. Rodino, N. I. Bazilevičiaus, V. A. Kovdos ir kitų tyrinėtojų darbuose.
Tarptautinė sąjunga biologijos mokslai(Tarptautinė biologijos mokslų sąjunga) vykdė plačią žemės ir vandens telkinių biogeocenozių biologinio produktyvumo tyrimų programą. Šiems tyrimams vadovauti buvo sukurta Tarptautinė biologinė programa. Siekiant suvienodinti terminus ir sąvokas, vartojamus šiuolaikinėje literatūroje apie tarptautinę bioprogramą, tam tikras darbas... Prieš pradedant tyrinėti natūralius biologinius medžiagų ciklus, būtina paaiškinti dažniausiai vartojamus terminus.
Biomasė - sukauptos gyvosios medžiagos masės Šis momentas laikas.
^ Augalų biomasė (sinonimas - fitomasė) - gyvų ir negyvų augalų bendrijų organizmų masė bet kurioje vietovėje, kuri iki šiol išlaikė savo anatominę struktūrą.
^ Biomasės struktūra - požeminių ir antžeminių augalų dalių, taip pat vienmečių ir daugiamečių, fotosintetinių ir nefotosintetinių augalų dalių santykis.
skudurai - negyvos augalo dalys, išlaikiusios mechaninį ryšį su augalu.
^ Vada - antžeminėje ir požeminėje dalyse išmirusių augalų organinių medžiagų kiekis ploto vienete per laiko vienetą.
Vadas - daugiamečių augalų liekanų masės įvairaus laipsnio mineralizacija.
Augimas - organizmo ar organizmų bendrijos masė, sukaupta ploto vienetui per laiko vienetą.
^ Tikras pelnas - prieaugio ir kraiko kiekio per laiko vienetą ploto vienetui santykis.
Pirminė gamyba - autotrofų (žaliųjų augalų) sukurtos gyvosios medžiagos masė ploto vienetui per laiko vienetą.
^ Antriniai produktai - heterotrofų sukurtos organinės medžiagos masė ploto vienetui per laiko vienetą.
Biologinio ciklo pajėgumas - cheminių elementų kiekis subrendusios biocenozės (fitocenozės) masės sudėtyje.
Biologinio ciklo intensyvumas yra fitocenozės augimo cheminių elementų kiekis ploto vienete per laiko vienetą.
Biologinio ciklo greitis yra laikotarpis, per kurį elementas pereina nuo jo absorbcijos gyvosios medžiagos iki jo išsiskyrimo iš gyvos medžiagos sudėties. Nustatyta naudojant žymeklio atomus.
Pasak L. Ye. Rodin, N. I. Bazilevich (1965), visas biologinio elementų ciklo ciklas susideda iš šių komponentų.
Asimiliuojančiame augalų paviršiuje iš atmosferos anglies, o iš dirvos šaknų sistemų – azoto, pelenų elementų ir vandens įsisavinimas, jų fiksavimas augalų organizmų kūnuose, patekimas į dirvą su negyvais augalais ar jų dalimis, skilimas. šiukšlių ir jose esančių elementų išsiskyrimo.
Augalų dalių susvetimėjimas jomis mintantiems gyvūnams, jų pavertimas gyvūnų kūnuose į naujus organinius junginius ir kai kurių jų įsitvirtinimas gyvūnų organizmuose, vėlesnis jų patekimas į dirvą su gyvūnų ekskrementais ar su jų lavonais, abiejų irimas. juose esančių elementų išlaisvinimas.
Dujų mainai tarp asimiliuojančio augalo paviršiaus ir atmosferos, tarp šaknų sistemos ir dirvožemio oro.
Gyvybiškai svarbus antžeminių augalų organų ir ypač kai kurių elementų šaknų sistemų išskyrimas tiesiai į dirvą.
^ BIOLOGINĖ MEDŽIAGŲ GRANDĖ KAIP ŽEMĖS PLANETOS VYSTYMOSI FORMA
Biosferos struktūra bendriausia forma yra dvi didžiausios pirmojo rango natūralūs kompleksai -žemyninis ir okeaninis. Augalai, gyvūnai ir dirvožemio danga sudaro sudėtingą pasaulio ekologinę sistemą sausumoje. Surišdama ir perskirstydama saulės energiją, atmosferos anglį, drėgmę, deguonį, vandenilį, azotą, fosforą, sierą, kalcį ir kitus biofilinius elementus, ši sistema formuoja biomasę ir generuoja laisvą deguonį.
Vandens augalai ir vandenynas sudaro dar vieną pasaulio ekologinę sistemą, kuri planetoje atlieka tas pačias saulės energijos, anglies, azoto, fosforo ir kitų biofilų surišimo funkcijas formuojant fitobiomasę ir išleidžiant deguonį į atmosferą.
Yra trys kosminės energijos kaupimo ir perskirstymo formos biosferoje. ^ Pirmojo esmė Iš jų augalų organizmai ir per maisto grandines bei susijusius gyvūnus ir bakterijas savo audiniuose turi daug junginių. Šiuose junginiuose yra H 2, O 2, N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Al, Mn ir kitų biofilų, daug mikroelementų (I, Co, Cu, Zn ir kt.). Šiuo atveju atrenkami lengvieji izotopai (C, H, O, N, S) iš sunkesnių. In vivo ir po mirties sausumos, vandens ir oro organizmai, nuolat besikeičiantys su aplinka, suvokia ir išskiria platų ir įvairų spektrą mineralinių ir organinių junginių. Organizmų ir aplinkos gyvybinės apykaitos produktų (metabolitų) bendra masė ir tūris kelis kartus viršija gyvosios medžiagos biomasę.
^ Antroji forma Saulės kosminės energijos kaupimasis, išlaikymas ir perskirstymas planetoje jos biosferoje pasireiškia vandens masių kaitinimu, garų susidarymu ir kondensacija, krituliais ir paviršinio bei gruntinio vandens judėjimu šlaitu iš maitinimosi zonų. į garavimo vietas. Netolygus oro ir vandens šildymas sukelia planetinius vandens judėjimus ir oro masės, tankio ir slėgio gradientų susidarymas, vandenynų srovės ir grandioziniai atmosferos cirkuliacijos procesai.
Mechaninių ir cheminių nuosėdų erozija, cheminis denudavimas, transportavimas, persiskirstymas, nusodinimas ir kaupimasis sausumoje ir vandenyne yra trečioji šios energijos perdavimo ir transformacijos forma.
Visi trys šie planetiniai procesai yra glaudžiai tarpusavyje susiję; formuojant bendrą antžeminę cirkuliaciją ir lokalios medžiagų cirkuliacijos sistemą. Taigi per milijardus metų trunkančią planetos biologinę istoriją susiformavo didžiulė biogeocheminė cirkuliacija ir cheminių elementų diferenciacija gamtoje. Jie sukūrė šiuolaikinę biosferą ir yra jos normalaus funkcionavimo pagrindas.
^ GAMTOS MEDŽIAGŲ BIOGEOCHEMINĖS GRANDĖS ELEMENTAI
Medžiagų biogeocheminės cirkuliacijos elementai yra šie komponentai.
Reguliariai pasikartojantys arba nenutrūkstamai vykstantys energijos pritekėjimo, naujų junginių susidarymo ir sintezės procesai.
Nuolatiniai arba periodiniai energijos perdavimo ar perskirstymo procesai ir susintetintų junginių pašalinimo bei kryptingo judėjimo procesai veikiant fiziniams, cheminiams ir biologiniams veiksniams.
Nukreipti ritminiai arba periodiniai nuoseklios transformacijos procesai: skilimas, anksčiau susintetintų junginių naikinimas veikiant biogeniniam ar abiogeniniam aplinkos poveikiui.
Gamtoje vyksta ir biologiniai medžiagų ciklai, ir abiogeniniai ciklai.
^ Biologiniai ciklai - dėl visose nuorodose gyvybinė organizmų veikla (mityba, maisto ryšiai, dauginimasis, augimas, metabolitų judėjimas, mirtis, skilimas, mineralizacija).
^ Abiogeniniai ciklai - susiformavo planetoje daug anksčiau nei biogeninės. Jie apima visą geologinių, geocheminių, hidrologinių, atmosferinių procesų kompleksą.
Planetos prebiogeniniu laikotarpiu vandens ir oro migracija bei kaupimasis suvaidino lemiamą vaidmenį geologiniuose, hidrologiniuose, geocheminiuose, atmosferos ciklus. Išsivysčiusioje biosferoje medžiagų cirkuliaciją nukreipia bendras biologinių, geologinių ir geocheminių veiksnių veikimas. Santykis tarp jų gali būti skirtingas, bet veiksmas būtinai yra bendras! Būtent šia prasme vartojami terminai – biogeocheminė medžiagų cirkuliacija, biogeocheminiai ciklai.
Netrukdomi biogeocheminiai ciklai yra beveik apskriti, beveik uždari. Ciklų pasikartojančio dauginimosi laipsnis gamtoje yra labai didelis ir, ko gero, V. A. Kovdos teigimu, siekia 90–98 proc. Taip išlaikomas tam tikras cikle dalyvaujančių komponentų sudėties, kiekio ir koncentracijos pastovumas ir pusiausvyra, taip pat genetinis ir fiziologinis organizmų ir aplinkos dermė bei harmonija. Tačiau nepilna biogeocheminių ciklų izoliacija geologiniu laiku lemia elementų ir jų junginių migraciją ir diferenciaciją erdvėje ir įvairiose aplinkose, elementų koncentraciją ar išsisklaidymą. Todėl ir stebime biogeninį azoto ir deguonies kaupimąsi atmosferoje, biogeninį ir chemogeninį anglies junginių kaupimąsi žemės plutoje (naftos, anglies, klinčių).
^ BIOGEOCHEMINĖS GRANDINĖS ŽEMĖJE PARAMETRAI
Šie rodikliai yra privalomi parametrai tiriant biogeocheminius ciklus gamtoje.
Biomasė ir tikrasis jos augimas (fito-, zoo-, mikrobinė masė atskirai).
Ekologiškas kraikas (kiekis, sudėtis).
Dirvožemio organinės medžiagos (humusas, nesuirusios organinės liekanos).
Elementinė dirvožemio sudėtis, vanduo, oras, krituliai, biomasės frakcijos.
Antžeminės ir požeminės biogeninės energijos atsargos.
Gyvybiškai svarbūs metabolitai.
Rūšių skaičius, gausa, sudėtis.
Rūšių gyvenimo trukmė, populiacijų ir dirvožemių gyvenimo dinamika ir ritmas.
Ekologinė ir meteorologinė aplinka: žmogaus įsikišimo pagrindas ir įvertinimas.
Aprėptis baseinų, šlaitų, terasų, upių slėnių, ežerų stebėjimo taškais.
Teršalų skaičius, jų cheminis, fizinis, biologines savybes(ypač CO, CO 2, SO 2, P, NO 3, NH 3 Hg, Pb, Cd, H 2 S, angliavandeniliai).
1. Pelenų, anglies ir azoto kiekis biomasėje (antžeminėje, požeminėje, fito-, zoo-, mikrobinėje). Šių elementų kiekis gali būti išreikštas % arba g / m 2, t / ha paviršiaus. Pagrindinės gyvosios medžiagos sudedamosios dalys pagal svorį yra O (65-70%) ir H (10%). Visi kiti sudaro 30-35%: C, N, Ca (1-10%); S, P, K, Si (0,1-1%); Fe, Na, Cl, Al, Mg (0,01-0,1%).
Fitomasės cheminė sudėtis labai skiriasi. Ypač skiriasi spygliuočių ir lapuočių miškų, žolinės augmenijos, halofitų fitomasės sudėtis (13 lentelė).
13 lentelė. Mineralinė sudėtis skirtingos grupės suši augalai
| Augalijos tipas | Pelenų kiekis, % | Metinė mineralų apyvarta Komponentai, kg / ha | Vyraujantys komponentai |
| Spygliuočių miškai | 3-7 | 100-300 | Si, Ca, P, Mg, K |
| Lapuočių miškai | 5-10 | 460-850 | Ca, K, P, Al, Si |
| Atogrąžų miškai | 3-4 | 1000-2000 | Ca, K, Mg, Al |
| Pievos, stepės | 5-7 | 800-1200 | Si, Ca, K, S, P |
| Halofitinės bendruomenės | 20-45 | 500-1000 | Cl, SO 4, Na, Mg, K |
Individualus konkretaus cheminio elemento reikšmingumas įvertinamas pagal biologinės absorbcijos koeficientą (BCF). Apskaičiuokite pagal formulę:
1966 metais V.A.Kovda pasiūlė panaudoti užfiksuotos fitobiomasės ir kasmetinio fotosintezės fitomasės prieaugio santykį vidutinei bendro anglies ciklo trukmei apibūdinti. Šis koeficientas apibūdina vidutinę bendrojo sintezės ciklo – biomasės mineralizacijos tam tikroje vietovėje (arba visoje sausumoje) trukmę. Skaičiavimai parodė, kad visai žemei šis ciklas tinka 300–400 ir ne daugiau kaip 1000 metų laikotarpiui. Atitinkamai, esant tokiai vidutinei normai, išsiskiria mineraliniai junginiai, surišti biomasėje, dirvožemyje vyksta humuso susidarymas ir mineralizacija.
Bendram biosferos gyvosios medžiagos mineralinių komponentų biogeocheminės reikšmės įvertinimui VAKovda pasiūlė palyginti biomasės mineralų pasiūlą, kasmet į apyvartą patenkančių mineralų kiekį su prieaugiu ir šiukšlėmis, su metiniu cheminiu upių nuotėkiu. . Paaiškėjo, kad šios vertės yra artimos: 10 8-9 pelenų medžiagų dalyvauja augime ir šiukšlėse, o 10 9 - kasmetiniame upių cheminiame nuotėkyje.
BGHK indeksas = S b / S X,
Kur S b - elementų suma (arba vieno elemento kiekis) metiniame biomasės prieaugyje; S x - tų pačių elementų (arba vieno elemento) suma, kurią atlieka tam tikro baseino (arba baseino dalies) upių vandenys.
Paaiškėjo, kad biogeocheminio ciklo rodikliai labai skiriasi skirtingomis klimato sąlygomis, skirtingų augalų bendrijų priedangoje, skirtingomis natūralaus drenažo sąlygomis.
4. NI Bazilevich, LE Rodin (1964) pasiūlė apskaičiuoti koeficientą, apibūdinantį kraiko skilimo intensyvumą ir pakratų sulaikymo trukmę tam tikros biogeocenozės sąlygomis:
Pasak N.I.Bazilevičiaus ir L.E.Rodinos, fitomasės skilimo intensyvumo indeksai didžiausi šiaurės tundroje ir pelkėse, o žemiausi (maždaug lygus 1) stepėse ir pusdykumėse.
5. B. B. Polynovas (1936) pasiūlė apskaičiuoti vandens migracijos indeksą:
IVM = X H2O / X zk,
kur ICM yra vandens migracijos indeksas; Х Н2О - elemento kiekis išgaravusio upės ar gruntinio vandens mineralinėse liekanose; X zk – to paties elemento kiekis žemės plutoje arba uolienoje.
Vandens migracijos indeksų skaičiavimas parodė, kad biosferoje mobiliausi migrantai yra Cl, S, B, Br, I, Ca, Na, Mg, F, Sr, Zn, U, Mo. Pasyviausi šiuo požiūriu yra Si, K, P, Ba, Mn, Rb, Cu, Ni, Co, As, Li, Al, Fe.
^ BIOLOGINĖ RANGA IR DIRVO FORMAVIMAS
Geologiniai ir paleobotaniniai duomenys leido V.A.Kovdai bendras kontūras pristatyti kritiniai etapai dirvožemio formavimo proceso raida, susijusi su augalų ir augalinės dangos raidos istorija (1973). Dirvožemio formavimosi proceso pradžia Žemėje siejama su autotrofinių bakterijų, galinčių savarankiškai egzistuoti nepalankiausiomis hidroterminėmis sąlygomis, atsiradimu. Šis pradinio poveikio procesas žemesni organizmai ant žemės plutos uolų VR Williamsas pavadino pirminiu dirvožemio formavimosi procesu. Autotrofinės bakterijos, kurias XIX amžiaus pabaigoje atrado S. N. Vinogradovas, yra paprasčiausi vienaląsčiai organizmai, kurių rūšių yra apie šimtą. Jie turi galimybę daugintis labai greitai: 1 individas gali duoti trilijonus organizmų per dieną. Tarp šiuolaikinių autotrofų yra sieros bakterijos, geležies bakterijos ir kt., kurios atlieka itin svarbų vaidmenį dirvos viduje vykstančiuose procesuose. Autotrofinių bakterijų atsiradimas, matyt, datuojamas Prekambru.
Taigi pirmoji organinių medžiagų sintezė ir biologiniai ciklai C, S, N, Fe, Mn, O 2, H 2 žemės plutoje buvo susiję su autotrofinių bakterijų, naudojančių mineralinių junginių deguonį, veikla. Plėtojant dirvožemio formavimosi procesą, gali būti, kad kartu su autotrofinėmis bakterijomis įtakos turėjo ir neląstelinės gyvybės formos, tokios kaip virusai ir bakteriofagai. Žinoma, tai nebuvo dirvožemio formavimo procesas moderni forma kadangi nebuvo šakninių augalų, nebuvo humusinių junginių sankaupų ir biogeninio mechanizmo. Ir, matyt, teisingiau kalbėti apie pirminį biogeocheminį uolienų dūlėjimą, veikiant žemesniems organizmams.
Prekambrijoje atsirado vienaląsčių melsvadumblių. Iš silūro ir devono plito daugialąsčiai dumbliai – žali, rudi, tamsiai raudoni. Dirvožemio formavimosi procesas komplikavosi, paspartėjo, prasidėjo pastebimais kiekiais organinių medžiagų sintezė, ryškėjo O, H, N, S ir kitų maistinių medžiagų mažojo biologinio ciklo plėtra. Matyt, pasak V.A. Kovda, šiuose etapuose dirvožemio formavimo procesą lydėjo biogeninės smulkios žemės kaupimasis. Pradinis dirvožemio formavimosi etapas buvo labai ilgas ir jį lydėjo lėtas, bet nuolatinis biogeninės smulkios žemės, prisodrintos organinėmis medžiagomis ir biologiniame cikle dalyvaujančiais elementais: H, O, C, N, P, S, Ca, K, kaupimasis. Fe, Si, A1. Šiame etape jau galėjo vykti antrinių mineralų: aliuminio ir ferisilikatų, fosfatų, sulfatų, karbonatų, nitratų, kvarco biogeninė sintezė, o dirvožemio formavimasis apsiribojo sekliuose vandenyse. Sausumoje jis buvo uolėtas ir pelkėtas.
Kambre atsirado ir psilofitų – per mažo dydžio krūmo tipo augalai, kurie net neturėjo šaknų. Jie šiek tiek paplito Silūre ir reikšmingai išsivystė Devone. Tuo pačiu metu atsiranda asiūkliai ir paparčiai – drėgnų žemumų gyventojai. Taigi santykinai išvystyta dirvožemio formavimosi proceso forma prasidėjo nuo silūro ir devono, t.y. maždaug prieš 300-400 milijonų metų. Tačiau velėninio proceso nepastebėta, nes nebuvo žolinės augmenijos. Paparčių ir lyrų pelenų kiekis nėra didelis (4-6 proc.), asiūklių daug didesnis (20 proc.). Pelenų sudėtyje vyravo K (30 %), Si (28 %) ir C1 (10 %). Grybelinė mikroflora skatino P ir K įsitraukimą į biologinį ciklą, o kerpės – Ca, Fe, Si. Tikėtina rūgščių dirvožemių (kaolinito alitinio, boksito) ir hidromorfinių, praturtintų geležies junginiais, susidarymas.
Išvystytas dirvožemio formavimo procesas, matyt, susiformavo tik paleozojaus pabaigoje (karbonas, permas). Būtent tuo metu mokslininkai priskiria ištisinės augalijos dangos atsiradimą sausumoje. Be paparčių atsirado likopodai, asiūkliai, gimnasėkliai. Vyravo miškų ir pelkių kraštovaizdžiai, klimato zonavimas susiformavo šiltųjų tropikų ir subtropikų dominavimo fone. Vadinasi, šiuo laikotarpiu vyravo pelkių ir miškų tropiniai dirvožemio formavimo procesai.
Šis režimas išsilaikė maždaug iki Permo laikotarpio vidurio, kai pamažu atvėso ir džiūsta klimatas. Prie to prisidėjo sausumas ir šaltas oras tolimesnis vystymas zonavimas. Būtent šiuo laikotarpiu (permo antroji pusė, triasas) buvo plačiai išvystyti gimnasėkliai. Didelėse platumose tuo metu formavosi rūgštūs podzoliniai dirvožemiai, žemose platumose dirvožemio formavimasis vyko geltonųjų, raudonžemių ir boksitų vystymosi keliu. Mažas pelenų kiekis (apie 4%), nežymus Cl, Na kiekis, didelis Si (16%), Ca (2%), S (6%), K (6,5%) kiekis pušų spygliuose padidino dalyvavimas biologinėje cirkuliacijoje ir dirvožemio formavime Ca, S, P ir Si, K, Na, C1 vaidmens sumažėjimas.
Diatomijos atsiranda juros periode, o gaubtasėkliai – kreidos periode. Nuo kreidos periodo vidurio paplito lapuočių rūšys – klevas, ąžuolas, beržas, gluosnis, eukaliptas, riešutmedis, bukas, skroblas. Po jų baldakimu podzolio susidarymo procesas pradeda silpnėti, nes šių augalų kraiko sudėtyje yra daug Ca, Mg, K.
Tretiniame pasaulyje vyravo atogrąžų flora: palmės, magnolijos, sekvos, bukas, kaštonai. Šių miškų sukamajame judėjime dalyvaujančių medžiagų mineralinė sudėtis pasižymėjo dideliu Ca, Mg, K, P, S, Si, Al kiekiu. Taip buvo sukurtos ekologinės prielaidos žolinei augmenijai atsirasti ir vystytis: sumažėjo dirvožemių ir uolienų rūgštingumas, kaupiasi maisto medžiagos.
Žolinės sumedėjusios augalijos dominavimo pasikeitimas turėjo didžiulę esminę reikšmę keičiant dirvožemio formavimosi procesų pobūdį. Galinga medžių šaknų sistema įtraukė į biologinį ciklą didelę mineralinių medžiagų masę, sutelkdama jas vėlesniam žolinės augmenijos apsodinimui. Trumpa žolinės augmenijos gyvavimo trukmė ir šaknų masės koncentracija viršutiniuose dirvožemio sluoksniuose po žolių danga užtikrina erdvinę mineralų biologinės cirkuliacijos koncentraciją ne tokio storio horizonto sluoksnyje, kuriuose kaupiasi pelenų mitybos elementai. . Taigi, pradedant antrosios kreidos pusės, trečiojo ir ypač kvartero periodais, vyraujant žolinei augalijai, plito velėninis dirvožemio formavimosi procesas.
Taigi gyvosios medžiagos ir biologinės cirkuliacijos vaidmuo Žemės geologinėje istorijoje ir dirvožemio formavimosi proceso raidoje nuolat didėjo. Tačiau dirvožemio formavimasis taip pat palaipsniui tapo viena pagrindinių biologinio medžiagų ciklo grandžių.
Dirvožemis užtikrina nuolatinę didelių geologinių ir mažų biologinių medžiagų ciklų sąveiką žemės paviršiuje. Dirvožemis yra jungiamoji grandis ir šių dviejų pasaulinių materijos ciklų sąveikos reguliatorius.
Dirvožemis – kaupia organines medžiagas ir su ja susijusią cheminę energiją, cheminius elementus, taip reguliuojant medžiagų biologinės cirkuliacijos greitį.
Dirvožemis, turėdamas galimybę dinamiškai atgaminti savo derlingumą, reguliuoja biosferos procesus. Visų pirma, gyvybės tankį Žemėje kartu su klimato veiksniais daugiausia lemia dirvožemio geografinis nevienalytiškumas.
Medžiagų cirkuliacija gamtoje yra svarbiausia ekologinė sąvoka.
Fig. biologinis ciklas pateikiamas kartu su supaprastinta energijos srauto diagrama. Cikle dalyvauja medžiagos, o energijos srautas yra vienakryptis nuo augalų, kurie saulės energiją paverčia cheminių ryšių energija, į gyvūnus, kurie naudoja šią energiją, o vėliau į mikroorganizmus, kurie naikina organines medžiagas.
Vienakryptis energijos srautas suaktyvina medžiagų cirkuliaciją. Kiekvienas cheminis elementas, sudarydamas ciklą ekosistemoje, pakaitomis pereina iš organinės į neorganinę formą ir atvirkščiai.
Ryžiai. 1. Energijos srautas ir biogeninių elementų ciklas biosferoje
Fotosintezė- organinių medžiagų (gliukozės, krakmolo, celiuliozės ir kt.) kūrimas iš anglies dioksido ir vandens, dalyvaujant chlorofilui, veikiant saulės energijai:
6CO 2 + 12H 2 O + hν (673 kcal) = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O
Fotosintezė – tai procesas, kai fotosintetiniai organizmai paima saulės energiją ir paverčia ją biomasės energija.
Kasmet augalų pasaulis sukaupia 10 kartų daugiau laisvos energijos, nei per metus sunaudoja visos Žemės populiacijos mineralinės energijos. Patys šie mineralai (anglis, nafta ir gamtinės dujos) taip pat yra fotosintezės, vykusios prieš milijonus metų, produktai.
Kasmet fotosintezės metu pasisavinama 200 milijardų tonų anglies dioksido ir išskiriama iki 320 milijardų tonų deguonies. Visas atmosferoje esantis anglies dioksidas per gyvąją medžiagą pereina per 6-7 metus.
Biosferoje taip pat vyksta organinių medžiagų irimo iki paprasčiausių molekulių: CO 2, H 2 O, NH 3 procesai. Organinių junginių skilimas vyksta gyvūnų organizmuose, augaluose kvėpuojant, susidaro CO 2 ir H 2 O.
Veikiant mikroorganizmams, vyksta organinių medžiagų mineralizacija, negyvų organinių medžiagų skaidymas į paprastus neorganinius junginius.
Priešingi organinių medžiagų susidarymo ir naikinimo procesai biosferoje sudaro vieną biologinį atomų ciklą. Organinių junginių mineralizacijos procese išsiskiria energija, kuri buvo absorbuojama fotosintezės metu. Jis išsiskiria kaip šiluma ir cheminė energija.
Biologinis ciklasyra cheminių elementų patekimo į gyvus organizmus, naujų kompleksinių junginių biosintezės ir elementų grąžinimo į dirvožemį, atmosferą ir hidrosferą procesų visuma.
Biologinio ciklo (BIR) intensyvumą lemia aplinkos temperatūra ir vandens kiekis. Atogrąžų miškuose biologinis ciklas yra intensyvesnis nei tundroje.
Svarbiausias biologinio medžiagų ciklo rezultatas – dirvų humusingo horizonto susidarymas sausumoje.
Biologinis ciklas apibūdinamas šiais rodikliais.
Biomasė - gyvosios medžiagos masė, susikaupusi tam tikru laiko momentu (fito-, zoo-, mikrobiomasė).
Augalų biomasė(fitomasė) – gyvų ir negyvų augalų organizmų masė.
Vadas - išnykusių augalų organinių medžiagų kiekis ploto vienete per laiko vienetą.
Augimas- ploto vienetui per laiko vienetą sukaupta biomasė.
Augalų cheminė sudėtis priklauso nuo dviejų pagrindinių veiksnių:
1) ekologinė, - augalų augimo aplinka, - augalams prieinamų aplinkos elementų kiekio lygiai, vietos formos, įskaitant mobiliąsias;
2) genetinės, dėl augalo rūšies kilmės ypatumų.
Aplinkos taršos sąlygomis elementų koncentraciją augaluose lemia pirmasis veiksnys. Fone (netrukdomame) kraštovaizdyje svarbūs abu veiksniai.
Atsižvelgiant į reakciją į aplinkos cheminį veiksnį (į cheminių elementų kiekį), galima išskirti 2 augalų grupes:
1) pritaikytasį cheminių elementų koncentracijos pokyčius;
2) nepritaikytasį cheminių elementų koncentracijos pokyčius.
Cheminių elementų koncentracijų aplinkoje pokyčiai nepritaikytuose augaluose sukelia fiziologinius sutrikimus, sukeliančius ligas; augalų vystymasis nuslopinamas, rūšis išnyksta.
Kai kurios augalų rūšys yra gerai pritaikytos didelės koncentracijos elementų perkėlimui. Tai laukiniai augalai, ilgai augantys tam tikroje vietovėje, kurie dėl natūralios atrankos įgyja atsparumą nepalankioms gyvenimo sąlygoms.
Augalai, koncentruojantys cheminius elementus, vadinami koncentratoriais. Pavyzdžiui: saulėgrąžos, bulvių koncentratas kalis, arbata – aliuminis, samanos – geležis. Pelynas, asiūklis, kukurūzai, ąžuolas kaupia auksą.
Puikus rusų mokslininkas, akademikas V.I. Vernadskis.
Biosfera- sudėtingas išorinis Žemės apvalkalas, kuriame yra visa gyvų organizmų visuma ir ta planetos substancijos dalis, kuri nuolat keičiasi su šiais organizmais. Tai viena svarbiausių Žemės geosferų, kuri yra pagrindinė žmogų supančios gamtinės aplinkos sudedamoji dalis.
Žemė susideda iš koncentrinių kriauklės(geosferos) tiek vidinės, tiek išorinės. Vidiniai apima šerdį ir mantiją, o išorines: litosfera - akmeninis Žemės apvalkalas, įskaitant žemės plutą (1 pav.), kurio storis nuo 6 km (po vandenynu) iki 80 km (kalnų sistemos); hidrosfera -Žemės vandens apvalkalas; atmosfera- Žemės dujinis apvalkalas, susidedantis iš įvairių dujų, vandens garų ir dulkių mišinio.
10-50 km aukštyje yra ozono sluoksnis, kurio didžiausia koncentracija yra 20-25 km aukštyje, kuris apsaugo Žemę nuo pernelyg didelės ultravioletinės spinduliuotės, kuri yra mirtina organizmui. Čia (išorinėms geosferoms) priklauso ir biosfera.
Biosfera - išorinis Žemės apvalkalas, apimantis dalį atmosferos iki 25-30 km aukščio (iki ozono sluoksnio), beveik visa hidrosfera ir viršutinė dalis litosfera iki 3 km gylio
Ryžiai. 1. Žemės plutos sandaros schema
(2 pav.). Šių dalių ypatumas yra tas, kad jose gyvena gyvi organizmai, sudarantys gyvąją planetos medžiagą. Sąveika abiotinė biosferos dalis- oras, vanduo, uolienos ir organinės medžiagos - biota sukėlė dirvožemių ir nuosėdinių uolienų susidarymą.
Ryžiai. 2. Biosferos sandara ir paviršių, kuriuos užima pagrindiniai struktūriniai vienetai, santykis
Medžiagų ciklas biosferoje ir ekosistemose
Viskas, kas prieinama gyviems organizmams cheminiai junginiai biosferoje yra ribotos. Išsekimas tinkamas asimiliacijai cheminių medžiagų dažnai stabdo tam tikrų organizmų grupių vystymąsi vietinėse sausumos ar vandenyno srityse. Anot akademiko V.R. Williamso, vienintelis būdas suteikti baigtinei begalybės savybes yra priversti jį suktis išilgai uždaros kreivės. Vadinasi, dėl medžiagų cirkuliacijos ir energijos srautų išlaikomas biosferos stabilumas. Yra du pagrindiniai medžiagų ciklai: didelis – geologinis ir mažas – biogeocheminis.
Didelė geologinė cirkuliacija(3 pav.). Kristalinės uolienos (magminės) veikiamos fizinių, cheminių ir biologinių veiksnių virsta nuosėdinėmis uolienomis. Smėlis ir molis yra tipiškos nuosėdos, gilių uolienų virsmo produktai. Tačiau kritulių susidarymas atsiranda ne tik dėl jau sunaikinimo esamų veislių, bet ir biogeninių mineralų – mikroorganizmų griaučių – sintezės būdu iš gamtos turtai- vandenynų, jūrų ir ežerų vandenys. Birios vandeningos nuosėdos, nes jos yra izoliuotos rezervuarų dugne su naujomis nuosėdinės medžiagos dalimis, panardintos į gylį, patenkančios į naujas termodinamines sąlygas (daugiau aukšta temperatūra ir slėgis) netenka vandens, kietėja ir virsta nuosėdinėmis uolienomis.
Vėliau šios uolienos pasineria į dar gilesnius horizontus, kur vyksta giluminio jų virsmo naujomis temperatūros ir barinėmis sąlygomis procesai – metamorfizmo procesai.
Endogeninių energijos srautų įtakoje giluminės uolienos perlydomos, susidaro magma – naujų magminių uolienų šaltinis. Iškėlus šias uolienas į Žemės paviršių, veikiamos dūlėjimo ir pernešimo procesams, jos vėl virsta naujomis nuosėdinėmis uolienomis.
Taigi didžioji cirkuliacija atsiranda dėl saulės (egzogeninės) energijos sąveikos su gilia (endogenine) Žemės energija. Jis perskirsto medžiagas tarp biosferos ir gilesnių mūsų planetos horizontų.
Ryžiai. 3. Didelė (geologinė) medžiagos cirkuliacija (plonos rodyklės) ir įvairovės pokytis žemės plutoje (ištisos plačios rodyklės – augimas, protarpinis – įvairovės mažėjimas)
Didysis sūkurys taip pat vadinamas vandens ciklas tarp hidrosferos, atmosferos ir litosferos, judantis Saulės energija. Vanduo išgaruoja nuo vandens telkinių ir žemės paviršiaus, o vėliau kritulių pavidalu vėl patenka į Žemę. Virš vandenyno garavimas viršija kritulių kiekį, virš sausumos – atvirkščiai. Šiuos skirtumus kompensuoja upių srautai. Žemės augmenija vaidina svarbų vaidmenį pasauliniame vandens cikle. Augalų transpiracija tam tikrose žemės paviršiaus vietose gali sudaryti iki 80-90% čia iškrintančių kritulių ir vidutiniškai visų. klimato zonos– apie 30 proc. Priešingai nei didelė, nedidelė medžiagų cirkuliacija vyksta tik biosferoje. Ryšys tarp didelio ir mažo vandens ciklo parodytas Fig. 4.
Planetinio masto ciklai susidaro iš nesuskaičiuojamų lokalių ciklinių atomų judėjimų, kuriuos lemia gyvybinė organizmų veikla atskirose ekosistemose, ir tų judėjimų, kuriuos sukelia kraštovaizdžio ir geologinių priežasčių (paviršinis ir požeminis nuotėkis, vėjo erozija, judėjimas) jūros dugno, vulkanizmo, kalnų pastatų ir kt.)).
Ryžiai. 4. Didelio vandens geologinio ciklo (BGC) ir mažo vandens biogeocheminio ciklo (MBC) ryšys
Skirtingai nuo energijos, kurią organizmas panaudojo, virsta šiluma ir prarandama, biosferoje cirkuliuoja medžiagos, sukurdamos biogeocheminius ciklus. Iš devyniasdešimties gamtoje aptinkamų elementų gyviems organizmams reikia maždaug keturiasdešimties. Jiems dideliais kiekiais reikalingi patys svarbiausi – anglis, vandenilis, deguonis, azotas. Elementų ir medžiagų ciklai vyksta dėl savireguliacijos procesų, kuriuose dalyvauja visos sudedamosios dalys. Šie procesai atliekami be atliekų. Egzistuoja visuotinio biogeocheminio ciklo biosferoje užsidarymo dėsnis veikiantis visuose jos vystymosi etapuose. Biosferos evoliucijos metu biologinio komponento vaidmuo uždarant biogeocheminius
kam ciklas. Žmogus turi dar didesnę įtaką biogeocheminei cirkuliacijai. Tačiau jo vaidmuo pasireiškia priešinga kryptimi (ciklai tampa atviri). Medžiagų biogeocheminės cirkuliacijos pagrindas yra Saulės energija ir žaliųjų augalų chlorofilas. Kiti svarbiausi ciklai – vandens, anglies, azoto, fosforo ir sieros – yra susiję su biogeocheminiais procesais ir prisideda prie jų.
Vandens ciklas biosferoje
Augalai naudoja vandens vandenilį fotosintezėje, kad sukurtų organinius junginius, išskirdami molekulinį deguonį. Visų gyvų būtybių kvėpavimo procesuose, oksiduojantis organiniams junginiams, vėl susidaro vanduo. Gyvybės istorijoje visas laisvas hidrosferos vanduo ne kartą perėjo skilimo ciklus ir naujų formacijų gyvojoje planetos medžiagoje. Vandens cikle Žemėje kasmet dalyvauja apie 500 000 km 3 vandens. Vandens ciklas ir jo atsargos parodytos fig. 5 (santykine prasme).
Deguonies ciklas biosferoje
Žemė už savo unikalią atmosferą, kurioje yra daug laisvo deguonies, yra fotosintezės procese. Ozono susidarymas aukštuose atmosferos sluoksniuose yra glaudžiai susijęs su deguonies ciklu. Deguonis išsiskiria iš vandens molekulių ir iš esmės yra augalų fotosintezės veiklos šalutinis produktas. Abiotinis deguonis atsiranda viršutiniuose atmosferos sluoksniuose dėl vandens garų fotodisociacijos, tačiau šis šaltinis yra tik tūkstantosios procento to, kurį tiekia fotosintezė. Tarp deguonies kiekio atmosferoje ir hidrosferoje yra judanti pusiausvyra. Vandenyje jo yra apie 21 kartą mažiau.
Ryžiai. 6. Deguonies ciklo diagrama: paryškintos rodyklės – pagrindiniai deguonies suvartojimo ir suvartojimo srautai
Išsiskiriantis deguonis intensyviai eikvojamas visų aerobinių organizmų kvėpavimo procesams bei įvairių mineralinių junginių oksidacijai. Šie procesai vyksta atmosferoje, dirvožemyje, vandenyje, dumble ir uolienose. Įrodyta, kad nemaža dalis nuosėdinėse uolienose surišto deguonies yra fotosintezės kilmės. Mainų fondas O atmosferoje sudaro ne daugiau kaip 5% visos fotosintezės produkcijos. Daugelis anaerobinių bakterijų taip pat oksiduoja organines medžiagas anaerobinio kvėpavimo metu, naudodamos sulfatus arba nitratus.
Visiškam augalų sukurtam organinių medžiagų skaidymui reikalingas lygiai toks pat deguonies kiekis, kuris išsiskyrė fotosintezės metu. Organinių medžiagų laidojimas nuosėdinėse uolienose, anglies, durpėse buvo pagrindas palaikyti deguonies mainų fondą atmosferoje. Visas jame esantis deguonis per visą gyvų organizmų ciklą praeina maždaug per 2000 metų.
Šiuo metu didelė dalis atmosferos deguonies yra surišta dėl transporto, pramonės ir kitų antropogeninės veiklos formų. Yra žinoma, kad žmonija jau išleidžia daugiau nei 10 milijardų tonų laisvo deguonies iš viso 430–470 milijardų tonų, tiekiamo fotosintezės procesų metu. Jei atsižvelgsime į tai, kad į mainų fondą patenka tik nedidelė dalis fotosintetinio deguonies, žmonių aktyvumas šiuo atžvilgiu pradeda įgauti nerimą keliančius mastus.
Deguonies ciklas yra glaudžiai susijęs su anglies ciklu.
Anglies ciklas biosferoje
Anglis, kaip cheminis elementas, yra gyvybės pagrindas. Jis gali Skirtingi keliai jungiasi su daugeliu kitų elementų, sudarydami paprastas ir sudėtingas organines molekules, kurios sudaro gyvas ląsteles. Pagal pasiskirstymą planetoje anglis užima vienuoliktą vietą (0,35 % žemės plutos masės), tačiau gyvojoje medžiagoje ji vidutiniškai sudaro apie 18 arba 45 % sausos biomasės.
Atmosferoje anglis yra įtraukta į anglies dioksido CO2 sudėtį, mažesniu mastu - į metano CH4 sudėtį. Hidrosferoje CO2 yra ištirpęs vandenyje, o bendras jo kiekis yra daug didesnis nei atmosferos. Vandenynas tarnauja kaip galingas buferis CO2 reguliavimui atmosferoje: didėjant jo koncentracijai ore, didėja anglies dioksido absorbcija vandenyje. Kai kurios CO2 molekulės reaguoja su vandeniu, sudarydamos anglies rūgštį, kuri vėliau disocijuoja į HCO 3 - ir CO 2 - 3 jonus. Šie jonai reaguoja su kalcio arba magnio katijonais, kad nusodintų karbonatus. Tokios reakcijos yra vandenyno buferinės sistemos pagrindas, palaikomas pastovus vandens pH.
Atmosferos ir hidrosferos anglies dioksidas yra anglies ciklo mainų fondas, iš kurio jis gaunamas žemės augalai ir dumbliai. Fotosintezė yra visų biologinių ciklų Žemėje pagrindas. Fiksuotos anglies išsiskyrimas vyksta kvėpavimo veiklos metu patiems fotosintetiniams organizmams ir visiems heterotrofams – bakterijoms, grybams, gyvūnams, kurie patenka į mitybos grandinę dėl gyvų ar negyvų organinių medžiagų.
Ryžiai. 7. Anglies ciklas
Ypač aktyvus yra CO2 grąžinimas iš dirvožemio į atmosferą, kur koncentruojasi daugybės organizmų grupių veikla, skaidomos negyvų augalų ir gyvūnų liekanos bei vykdomas augalų šaknų sistemų kvėpavimas. Šis vientisas procesas vadinamas „dirvožemio kvėpavimu“ ir labai prisideda prie CO2 mainų fondo papildymo ore. Lygiagrečiai su organinių medžiagų mineralizacijos procesais dirvožemiuose susidaro humusas – sudėtingas ir stabilus molekulinis kompleksas, kuriame gausu anglies. Dirvožemio humusas yra vienas iš svarbiausių anglies rezervuarų sausumoje.
Sąlygomis, kai destruktorių veiklą slopina aplinkos veiksniai (pavyzdžiui, kai dirvožemyje ir vandens telkinių dugne susidaro anaerobinis režimas), augalijos sukaupta organinė medžiaga nesuyra, laikui bėgant virsta uolienomis, tokiomis kaip anglis. arba rusvosios anglies, durpių, sapropelio, naftingųjų skalūnų ir kitų, kuriuose gausu sukauptos saulės energijos. Jie papildo anglies atsargų fondą, ilgam išsijungdami iš biologinio ciklo. Anglis taip pat laikinai nusėda į gyvą biomasę, negyvas šiukšles, ištirpusias organines medžiagas vandenyne ir kt. bet pagrindinė anglies atsarga rašant yra ne gyvi organizmai ir ne iškastinis kuras, bet nuosėdinės uolienos – klintys ir dolomitai. Jų susidarymas taip pat susijęs su gyvosios medžiagos veikla. Šių karbonatų anglis ilgam palaidota Žemės gelmėse ir į ciklą patenka tik erozijos metu, kai tektoniniais ciklais atsiskleidžia uolienos.
Biogeocheminiame cikle dalyvauja tik procentinės anglies dalys nuo viso jos kiekio Žemėje. Atmosferos ir hidrosferos anglis daug kartų praeina per gyvus organizmus. Sausumos augalai savo atsargas ore sugeba išeikvoti per 4–5 metus, dirvos humuso atsargas – per 300–400 metų. Pagrindinis anglies grąžinimas į mainų fondą įvyksta dėl gyvų organizmų veiklos, ir tik nedidelę jos dalį (tūkstantines dalis) kompensuoja vulkaninių dujų išsiskyrimas iš Žemės vidaus.
Šiuo metu didžiulių iškastinio kuro atsargų gavyba ir deginimas tampa galingu veiksniu anglies perkėlimui iš rezervo į biosferos mainų fondą.
Azoto ciklas biosferoje
Atmosferoje ir gyvojoje medžiagoje yra mažiau nei 2% viso Žemėje esančio azoto, tačiau būtent šis azotas palaiko gyvybę planetoje. Azotas yra dalis svarbiausių organinių molekulių – DNR, baltymų, lipoproteinų, ATP, chlorofilo ir kt. Augalų audiniuose jo santykis su anglimi yra vidutiniškai 1:30, o jūros dumbliai I: 6. Todėl biologinis azoto ciklas taip pat glaudžiai susijęs su anglies ciklu.
Molekulinis atmosferos azotas yra nepasiekiamas augalams, kurie šį elementą gali pasisavinti tik amonio jonų, nitratų pavidalu arba iš dirvožemio ar vandeniniai tirpalai... Todėl azoto trūkumas dažnai yra veiksnys, ribojantis pirminę gamybą – organizmų darbą, susijusį su organinių medžiagų kūrimu iš neorganinių. Nepaisant to, atmosferos azotas plačiai dalyvauja biologiniame cikle dėl specialių bakterijų (azoto fiksatorių) veiklos.
Amonifikuojantys mikroorganizmai taip pat dalyvauja azoto cikle. Jie skaido baltymus ir kitas azoto turinčias organines medžiagas į amoniaką. Amonio formoje azotą iš dalies reabsorbuoja augalų šaknys, o dalį sulaiko nitrifikuojantys mikroorganizmai, o tai priešinga mikroorganizmų grupės – denitrifikatorių – funkcijoms.
Ryžiai. 8. Azoto ciklas
Dirvožemyje ar vandenyse anaerobinėmis sąlygomis jie naudoja nitratų deguonį organinėms medžiagoms oksiduoti ir taip gauti energijos savo gyvenimui. Šiuo atveju azotas redukuojamas į molekulinį azotą. Azoto fiksavimas ir denitrifikacija gamtoje yra maždaug subalansuoti. Todėl azoto ciklas daugiausia priklauso nuo bakterijų aktyvumo, o į jį įsijungia augalai, naudojant tarpinius šio ciklo produktus ir dėl biomasės gamybos labai padidinant azoto cirkuliacijos mastą biosferoje.
Bakterijų vaidmuo azoto cikle yra toks didelis, kad sunaikinus tik 20 jų rūšių, gyvybė mūsų planetoje nutrūks.
Nebiologinis azoto fiksavimas ir jo oksidų bei amoniako patekimas į dirvožemį taip pat vyksta su krituliais atmosferos jonizacijos ir žaibo išlydžių metu. Šiuolaikinė trąšų pramonė fiksuoja atmosferos azotą, viršijantį natūralų azoto fiksavimą, kad padidintų augalų derlių.
Šiuo metu žmogaus veikla vis labiau veikia azoto ciklą, daugiausia tam, kad jis virstų surištomis formomis, grįždamas į molekulinę būseną.
Fosforo ciklas biosferoje
Šį elementą, reikalingą daugelio organinių medžiagų, įskaitant ATP, DNR, RNR, sintezei, augalai pasisavina tik fosforo rūgšties jonų (P0 3 4 +) pavidalu. Jis priklauso elementams, ribojantiems pirminę gamybą tiek sausumoje, tiek ypač vandenyne, nes keičiamo fosforo fondas dirvožemyje ir vandenyse yra mažas. Šio elemento ciklas biosferos mastu nėra uždaras.
Sausumoje augalai iš dirvožemio išgauna fosfatus, kuriuos skaidytojai išskiria iš irstančių organinių liekanų. Tačiau šarminėse ar rūgštinėse dirvose fosforo junginių tirpumas smarkiai sumažėja. Pagrindinis fosfatų rezervo fondas yra uolienose, susidariusiose vandenyno dugne geologinėje praeityje. Uolienų išplovimo metu dalis šių atsargų patenka į dirvožemį ir suspensijų bei tirpalų pavidalu išplaunama į vandens telkinius. Hidrosferoje fosfatus naudoja fitoplanktonas, maisto grandinėmis perduodamas kitiems vandens organizmams. Tačiau vandenyne dauguma fosforo junginių yra palaidoti kartu su gyvūnų ir augalų liekanomis dugne, o vėliau su nuosėdinėmis uolienomis pereina į didelę geologinę cirkuliaciją. Gilumoje ištirpę fosfatai jungiasi su kalciu, sudarydami fosforitus ir apatitus. Biosferoje iš tikrųjų yra vienakryptis fosforo srautas iš žemės uolienų į vandenyno gelmes, todėl jo mainų fondas hidrosferoje yra labai ribotas.
Ryžiai. 9. Fosforo ciklas
Fosforitų ir apatitų gruntiniai telkiniai naudojami trąšų gamyboje. Fosforo patekimas į gėlo vandens telkinius yra viena iš pagrindinių jų „žydėjimo“ priežasčių.
Sieros ciklas biosferoje
Sieros ciklas, būtinas daugelio aminorūgščių susidarymui, yra atsakingas už trimatę baltymų struktūrą, palaikomas biosferoje. Platus diapazonas bakterijos. Atskirose šio ciklo grandyse dalyvauja aerobiniai mikroorganizmai, oksiduojantys organinių likučių sierą iki sulfatų, taip pat anaerobiniai sulfato reduktoriai, redukuojantys sulfatus iki vandenilio sulfido. Be išvardintų sieros bakterijų grupių, sieros vandenilis oksiduojamas iki elementinės sieros, o toliau – į sulfatus. Iš dirvožemio ir vandens augalai pasisavina tik SO 2-4 jonus.
Centre esantis žiedas iliustruoja oksidacijos (O) ir redukcijos (R) procesus, kurie keičia sierą tarp turimo sulfato telkinio ir geležies sulfido telkinio, esančio giliai dirvožemyje ir nuosėdose.
Ryžiai. 10. Sieros ciklas. Centre esantis žiedas iliustruoja oksidacijos (0) ir redukcijos (R) procesą, dėl kurio vyksta sieros mainai tarp turimo sulfato telkinio ir geležies sulfidų telkinio, esančio giliai dirvožemyje ir nuosėdose.
Pagrindinis sieros kaupimasis vyksta vandenyne, kur sulfato jonai nuolat tiekiami iš sausumos su upių nuotėkiu. Kai iš vandens išsiskiria sieros vandenilis, siera dalinai grąžinama į atmosferą, kur oksiduojasi į dioksidą, lietaus vandenyje virsdama sieros rūgštimi. Pramoninis naudojimas didelis skaičius sulfatai ir elementinė siera bei iškastinio kuro deginimas į atmosferą išskiria didelius kiekius sieros dioksido. Jis kenkia augmenijai, gyvūnams, žmonėms ir yra rūgštaus lietaus šaltinis, sustiprindamas neigiamą žmogaus kišimosi į sieros ciklą poveikį.
Medžiagų cirkuliacijos greitis
Visi medžiagų ciklai vyksta skirtingu greičiu (11 pav.)
Taigi, visų planetos maistinių medžiagų ciklai palaikomi sudėtinga skirtingų dalių sąveika. Jie susidaro veikiant skirtingų funkcijų organizmų grupėms, nuotėkio ir garavimo sistemai, jungiančiai vandenyną ir sausumą, vandens ir oro masių cirkuliacijos procesams, veikiant gravitacinėms jėgoms, litosferos plokščių tektonikai ir kt. masto geologinius ir geofizinius procesus.
Biosfera veikia kaip viena sudėtinga sistema, kuriame vyksta įvairūs medžiagų ciklai. Pagrindinis jų variklis cirkuliacija yra gyvoji planetos medžiaga, visi gyvi organizmai, organinių medžiagų sintezės, virsmo ir skilimo procesai.
Ryžiai. 11. Medžiagų cirkuliacijos tempai (P. Cloud, A. Jibor, 1972)
Ekologinis požiūris į pasaulį remiasi idėja, kad kiekvieną gyvą būtybę supa daugybė jį įtakojančių įvairių veiksnių formuojantis savo buveinę komplekse – biotopą. Vadinasi, biotopas – teritorijos gabalas, kuris pagal gyvenimo sąlygas yra vienalytis tam tikroms augalų ar gyvūnų rūšims(daubos šlaitas, miesto miško parkas, mažas ežeras arba didelio ežero dalis, bet vienodomis sąlygomis - pakrantės dalis, giliavandenė dalis).
Susidaro tam tikram biotopui būdingi organizmai gyvybės bendruomenė, arba biocenozė(ežero, pievos, pakrantės juostos gyvūnai, augalai ir mikroorganizmai).
Gyvybės bendruomenė (biocenozė) su savo biotopu sudaro vientisą visumą, kuri vadinama ekologinė sistema (ekosistema). Natūralių ekosistemų pavyzdys – skruzdėlynas, ežeras, tvenkinys, pieva, miškas, miestas, vienkiemis. Klasikinis pavyzdys dirbtinė ekosistema yra erdvėlaivis. Kaip matote, griežtumo nėra erdvinė struktūra... Ekosistemos sąvokai artima yra sąvoka biogeocenozė.
Pagrindiniai ekosistemų komponentai yra šie:
- negyvoji (abiotinė) aplinka. Tai vanduo, mineralai, dujos, taip pat organinės medžiagos ir humusas;
- biotiniai komponentai. Tai apima: gamintojus arba gamintojus (žaliuosius augalus), vartotojus arba vartotojus (gyvius, kurie minta gamintojais) ir skaidytojus arba skaidytojus (mikroorganizmus).
Gamta veikia itin ekonomiškai. Taigi organizmų sukurta biomasė (organizmų kūnų substancija) ir juose esanti energija perduodama kitiems ekosistemos nariams: gyvūnai valgo augalus, šiuos gyvūnus – kiti gyvūnai. Šis procesas vadinamas maisto, arba trofinės, grandinės. Gamtoje maisto grandinės dažnai persidengia, formuojantis maisto tinklą.
Pavyzdžiai maisto grandinės: augalas - žolėdis gyvūnas - plėšrūnas; javai – lauko pelė – lapė ir kt., o maisto tinklas parodytas pav. 12.
Taigi pusiausvyros būsena biosferoje grindžiama biotinių ir abiotinių aplinkos veiksnių sąveika, kuri palaikoma dėl nuolatinių medžiagų ir energijos mainų tarp visų ekosistemų komponentų.
Uždaruose natūralių ekosistemų cikluose kartu su kitais turi dalyvauti du veiksniai: skaidytojų buvimas ir nuolatinis saulės energijos tiekimas. Miesto ir dirbtinėse ekosistemose skaidytojų yra mažai arba jų visai nėra, todėl kaupiasi skystos, kietos ir dujinės atliekos, kurios teršia aplinką.
Ryžiai. 12. Maisto tinklas ir medžiagos tėkmės kryptis
Įkeliama...