Mzunguko wa vitu katika biosphere ni mchakato wa mzunguko, unaorudiwa mara kwa mara wa mabadiliko ya pamoja, yaliyounganishwa na harakati za dutu. Uwepo wa mzunguko wa vitu ni hali ya lazima kuwepo kwa biosphere. Baada ya kutumiwa na viumbe vingine, vitu lazima vigeuzwe kuwa fomu inayopatikana kwa viumbe vingine. Mpito kama huo wa vitu kutoka kwa kiunga kimoja hadi kingine unahitaji matumizi ya nishati, kwa hivyo inawezekana tu kwa ushiriki wa nishati ya jua. Kwa matumizi ya nishati ya jua, mizunguko miwili iliyounganishwa ya vitu hutokea kwenye sayari: kubwa - kijiolojia na ndogo - kibiolojia (biotic).
Mzunguko wa kijiolojia wa vitu- mchakato wa uhamiaji wa vitu, uliofanywa chini ya ushawishi wa mambo ya abiotic: hali ya hewa, mmomonyoko wa ardhi, harakati za maji, nk Viumbe hai havishiriki ndani yake.
Pamoja na kuibuka kwa vitu hai kwenye sayari, mzunguko wa kibaolojia (kibiolojia).. Viumbe vyote vilivyo hai hushiriki ndani yake, kunyonya vitu vingine kutoka kwa mazingira na kuachilia wengine. Kwa mfano, katika mchakato wa maisha, mimea hutumia kaboni dioksidi, maji, madini na kutolewa oksijeni. Wanyama hutumia oksijeni iliyotolewa na mimea kwa kupumua. Wanakula mimea na, kama matokeo ya digestion, huchukua vitu vilivyoundwa wakati wa photosynthesis. jambo la kikaboni. Wanatoa kaboni dioksidi na mabaki ya chakula ambayo hayajaingizwa. Baada ya mimea na wanyama kufa, huunda molekuli ya viumbe hai (detritus). Detritus inapatikana kwa mtengano (mineralization) na uyoga wa microscopic na bakteria. Kama matokeo ya shughuli zao muhimu, kiasi cha ziada huingia kwenye biosphere. kaboni dioksidi. Na vitu vya kikaboni vinabadilishwa kuwa vipengele vya awali vya isokaboni - biogens. Misombo ya madini inayoingia, inayoingia kwenye miili ya maji na udongo, hupatikana tena kwa mimea kwa ajili ya kurekebisha kupitia photosynthesis. Utaratibu huu unarudiwa bila mwisho na umefungwa kwa asili (mzunguko). Kwa mfano, oksijeni yote ya anga hupita kwenye njia hii katika miaka elfu 2, na kaboni dioksidi inachukua karibu miaka 300 kufanya hivyo.
Nishati iliyomo katika vitu vya kikaboni hupungua inaposonga kupitia minyororo ya chakula. Zaidi ya hayo hutolewa katika mazingira kwa namna ya joto au kutumika katika kudumisha michakato muhimu ya viumbe. Kwa mfano, juu ya kupumua kwa wanyama na mimea, usafiri wa vitu katika mimea, na pia juu ya michakato ya biosynthesis ya viumbe hai. Kwa kuongeza, biogens zinazoundwa kutokana na shughuli za decomposers hazina nishati inayopatikana kwa viumbe. KATIKA kwa kesi hii tunaweza tu kuzungumza juu ya mtiririko wa nishati katika biosphere, lakini si kuhusu mzunguko. Kwa hiyo, hali ya kuwepo kwa kudumu kwa biosphere ni mzunguko wa mara kwa mara wa vitu na mtiririko wa nishati katika biogeocenoses.
Mizunguko ya kijiolojia na kibayolojia kwa pamoja huunda mzunguko wa jumla wa biogeokemikali wa vitu, ambao unategemea mizunguko ya nitrojeni, maji, kaboni na oksijeni.
Mzunguko wa nitrojeni
Nitrojeni ni moja wapo ya vitu vya kawaida katika biolojia. Wingi wa nitrojeni ya biosphere hupatikana katika angahewa katika hali ya gesi. Kama unavyojua kutoka kwa kozi ya kemia, vifungo vya kemikali kati ya atomi katika nitrojeni ya molekuli (N 2) ni kali sana. Kwa hiyo, viumbe hai vingi haviwezi kuitumia moja kwa moja. Kwa hivyo, hatua muhimu katika mzunguko wa nitrojeni ni urekebishaji wake na ubadilishaji kuwa fomu inayopatikana kwa viumbe. Kuna njia tatu za kurekebisha nitrojeni.
Urekebishaji wa anga. Chini ya ushawishi wa kutokwa kwa umeme wa anga (umeme), nitrojeni inaweza kuguswa na oksijeni kuunda oksidi ya nitrojeni (NO) na dioksidi (NO 2). Oksidi ya nitriki (NO) hutolewa kwa haraka sana na oksijeni na kubadilishwa kuwa dioksidi ya nitrojeni. Dioksidi ya nitrojeni huyeyuka katika mvuke wa maji na kuingia kwenye udongo kwa namna ya asidi ya nitrojeni (HNO 2) na nitriki (HNO 3) pamoja na kunyesha. Katika udongo, kama matokeo ya kutengana kwa asidi hizi, nitriti (NO 2 -) na ioni za nitrate (NO 3 -) huundwa. Ioni za nitriti na nitrate zinaweza tayari kufyonzwa na mimea na kujumuishwa katika mzunguko wa kibiolojia. Urekebishaji wa nitrojeni ya angahewa huchangia takriban tani milioni 10 za nitrojeni kwa mwaka, ambayo ni karibu 3% ya uwekaji wa nitrojeni kila mwaka katika biosphere.
Urekebishaji wa kibaolojia. Inafanywa na bakteria ya kurekebisha nitrojeni, ambayo hubadilisha nitrojeni kuwa fomu zinazoweza kupatikana kwa mimea. Shukrani kwa microorganisms, karibu nusu ya nitrojeni yote imefungwa. Bakteria zinazojulikana zaidi ni zile zinazoweka nitrojeni kwenye vinundu vya kunde. Wanatoa nitrojeni kwa mimea katika mfumo wa amonia (NH 3). Amonia huyeyuka sana katika maji na kutengeneza ioni ya amonia (NH 4 +), ambayo hufyonzwa na mimea. Kwa hivyo, kunde ni watangulizi bora wa mimea iliyopandwa katika mzunguko wa mazao. Baada ya kifo cha wanyama na mimea na kuharibika kwa mabaki yao, udongo hutajiriwa na misombo ya kikaboni na madini ya nitrojeni. Kisha, bakteria ya putrefactive (ammonifying) hugawanya vitu vyenye nitrojeni (protini, urea, asidi ya nucleic) ya mimea na wanyama ndani ya amonia. Utaratibu huu unaitwa ammonification. Zaidi ya amonia hutiwa oksidi na bakteria ya nitrifying kwa nitriti na nitrati, ambayo hutumiwa tena na mimea. Nitrojeni inarudi kwenye anga kwa njia ya denitrification, ambayo inafanywa na kundi la bakteria denitrifying. Matokeo yake, misombo ya nitrojeni hupunguzwa na nitrojeni ya molekuli. Sehemu ya nitrojeni katika fomu za nitrati na amonia huingia kwenye mfumo wa ikolojia wa majini na mtiririko wa uso. Hapa nitrojeni inafyonzwa viumbe vya majini au huingia kwenye mchanga wa kikaboni wa chini.
Urekebishaji wa viwanda. Kiasi kikubwa cha nitrojeni huwekwa kila mwaka viwandani wakati wa utengenezaji wa mbolea ya madini ya nitrojeni. Nitrojeni kutoka kwa mbolea hizo huingizwa na mimea katika fomu za amonia na nitrati. Kiasi cha mbolea za nitrojeni zinazozalishwa nchini Belarusi kwa sasa ni karibu tani elfu 900 kwa mwaka. Mtayarishaji mkubwa zaidi ni OJSC GrodnoAzot. Biashara hii inazalisha urea, nitrati ya ammoniamu, sulfate ya amonia na mbolea nyingine za nitrojeni.
Takriban 1/10 ya nitrojeni iliyowekwa bandia hutumiwa na mimea. Mengine yanaingia kwenye mifumo ikolojia ya majini yenye maji yanayotiririka usoni na chini ya ardhi. Hii inasababisha mkusanyiko wa kiasi kikubwa cha misombo ya nitrojeni katika maji, inapatikana kwa kunyonya na phytoplankton. Matokeo yake, kuenea kwa haraka kwa mwani (eutrophication) na, kwa sababu hiyo, kifo katika mazingira ya majini inawezekana.
Mzunguko wa maji
Maji ni sehemu kuu ya biosphere. Ni kati ya kufutwa kwa karibu vitu vyote wakati wa mzunguko. Maji mengi ya kibiolojia yanawakilishwa na maji ya kioevu na maji kutoka kwa barafu ya milele (zaidi ya 99% ya hifadhi zote za maji katika biosphere). Sehemu ndogo ya maji iko katika hali ya gesi - hii ni mvuke wa maji ya anga. Mzunguko wa maji wa kibiolojia unategemea ukweli kwamba uvukizi wake kutoka kwa uso wa Dunia hulipwa na mvua. Wakati maji yanapofika kwenye uso wa ardhi kwa namna ya mvua, inachangia uharibifu wa miamba. Hii hufanya madini ambayo yanawafanya kupatikana kwa viumbe hai. Ni uvukizi wa maji kutoka kwenye uso wa sayari ambayo huamua mzunguko wake wa kijiolojia. Inatumia karibu nusu ya tukio la nishati ya jua. Uvukizi wa maji kutoka kwenye uso wa bahari na bahari hutokea kwa kasi zaidi kuliko kurudi kwake pamoja na mvua. Tofauti hii inafidiwa na mtiririko wa juu na wa kina kutokana na ukweli kwamba mvua hushinda uvukizi kwenye mabara.
Kuongezeka kwa ukubwa wa uvukizi wa maji kwenye ardhi kwa kiasi kikubwa ni kutokana na shughuli muhimu ya mimea. Mimea huchota maji kutoka kwenye udongo na kuipeleka kwenye angahewa kikamilifu. Baadhi ya maji katika seli za mimea huvunjwa wakati wa usanisinuru. Katika kesi hii, hidrojeni ni fasta katika fomu misombo ya kikaboni, na oksijeni hutolewa kwenye angahewa.
Wanyama hutumia maji ili kudumisha usawa wa osmotic na chumvi katika mwili na kuifungua kwenye mazingira ya nje pamoja na bidhaa za kimetaboliki.
Mzunguko wa kaboni
Kaboni kama kipengele cha kemikali iko kwenye angahewa kama dioksidi kaboni. Hii huamua ushiriki wa lazima wa viumbe hai katika mzunguko wa kipengele hiki kwenye sayari ya Dunia. Njia kuu ambayo kaboni inachukuliwa kutoka misombo isokaboni hupita katika utungaji wa vitu vya kikaboni, ambapo ni kipengele cha kemikali cha lazima - hii ni mchakato wa photosynthesis. Sehemu ya kaboni hutolewa kwenye angahewa kama kaboni dioksidi wakati wa kupumua kwa viumbe hai na wakati wa mtengano wa viumbe hai vilivyokufa na bakteria. Kaboni inayofyonzwa na mimea hutumiwa na wanyama. Kwa kuongeza, polyps ya matumbawe na moluska hutumia misombo ya kaboni ili kujenga miundo ya mifupa na shells. Baada ya kufa na kutulia, amana za chokaa huunda chini. Hivyo, kaboni inaweza kutengwa na mzunguko. Kuondolewa kwa kaboni kutoka kwa mzunguko kwa muda mrefu kunapatikana kwa njia ya malezi ya madini: makaa ya mawe, mafuta, peat.
Wakati wote wa uwepo wa sayari yetu, kaboni inayotolewa kutoka kwa mzunguko ilifidiwa na dioksidi kaboni inayoingia angani wakati milipuko ya volkeno na wakati mwingine michakato ya asili. Hivi sasa, michakato ya asili ya kujaza kaboni kwenye anga imeongezewa na muhimu athari ya anthropogenic. Kwa mfano, wakati wa kuchoma mafuta ya hidrokaboni. Hii inavuruga mzunguko wa kaboni duniani, ambao umedhibitiwa kwa karne nyingi.
Kuongezeka kwa mkusanyiko wa dioksidi kaboni zaidi ya karne ya 0.01% tu imesababisha udhihirisho dhahiri wa athari ya chafu. Joto la wastani la kila mwaka kwenye sayari liliongezeka kwa 0.5 ° C, na kiwango cha Bahari ya Dunia kiliongezeka kwa karibu sentimita 15. Kulingana na wanasayansi, ikiwa wastani wa joto la kila mwaka huongezeka kwa 3-4 ° C nyingine, barafu ya milele itaanza. kuyeyuka. Wakati huo huo, kiwango cha Bahari ya Dunia kitaongezeka kwa cm 50-60, ambayo itasababisha mafuriko ya sehemu kubwa ya ardhi. Hii inachukuliwa kuwa ya kimataifa janga la kiikolojia, kwa sababu karibu 40% ya wakazi wa Dunia wanaishi katika maeneo haya.
Mzunguko wa oksijeni
Katika utendaji wa biosphere, oksijeni ina jukumu muhimu sana katika michakato ya kimetaboliki na kupumua kwa viumbe hai. Kupungua kwa kiasi cha oksijeni katika anga kama matokeo ya kupumua, mwako wa mafuta na kuoza hulipwa na oksijeni iliyotolewa na mimea wakati wa photosynthesis.
Oksijeni iliundwa katika angahewa ya msingi ya Dunia ilipopoa. Kwa sababu ya reactivity yake ya juu, ilipita kutoka kwa hali ya gesi hadi katika muundo wa misombo mbalimbali ya isokaboni (carbonates, sulfates, oksidi za chuma, nk). Mazingira ya leo ya sayari yenye oksijeni yaliundwa kwa sababu ya usanisinuru unaofanywa na viumbe hai. Maudhui ya oksijeni katika angahewa yamekuwa yakipanda kwa viwango vya sasa kwa muda mrefu. Kudumisha wingi wake kwa kiwango cha mara kwa mara kwa sasa kunawezekana tu shukrani kwa viumbe vya photosynthetic.
Kwa bahati mbaya, katika miongo ya hivi karibuni, shughuli za binadamu, na kusababisha ukataji miti na mmomonyoko wa udongo, imepunguza nguvu ya photosynthesis. Na hii, kwa upande wake, inasumbua mwendo wa asili wa mzunguko wa oksijeni kwenye maeneo makubwa ya Dunia.
Sehemu ndogo ya oksijeni ya anga inahusika katika malezi na uharibifu wa skrini ya ozoni chini ya ushawishi wa mionzi ya ultraviolet kutoka kwa Jua.
Msingi wa mzunguko wa biogenic wa vitu ni nishati ya jua. Hali kuu ya kuwepo kwa kudumu kwa biosphere ni mzunguko wa mara kwa mara wa vitu na mtiririko wa nishati katika biogeocenoses. Viumbe hai vina jukumu kubwa katika mzunguko wa nitrojeni, kaboni na oksijeni. Msingi wa mzunguko wa maji duniani katika biolojia hutolewa na michakato ya kimwili.
Mzunguko wa mzunguko na biogeochemical wa dutu
Eleza maana ya mzunguko wa kijiolojia kwa kutumia mfano wa mzunguko wa maji.
Je, mzunguko wa kibiolojia hutokeaje?
Ni sheria gani ya uhamiaji wa kibiolojia wa atomi V.I. Vernadsky?
Je, ni fedha za hifadhi na kubadilishana za mzunguko wa asili? Kuna tofauti gani kati yao?
Dunia kama kiumbe hai
*Ili biosphere kuwepo na kukua, mzunguko wa kibayolojia lazima utokee kila mara Duniani vitu muhimu, yaani, baada ya matumizi, lazima tena kubadilisha katika fomu ambayo ni digestible kwa viumbe vingine. Mpito huu wa vitu muhimu vya kibiolojia unaweza kutokea tu kwa matumizi fulani ya nishati, ambayo chanzo chake ni Jua.
Mwanasayansi V. R. Williams anaamini kwamba nishati ya jua hutoa mizunguko miwili ya vitu duniani - kijiolojia , au kubwa, gyre na kibayolojia , ndogo, mzunguko.
Kijiolojia Mzunguko unaonyeshwa wazi zaidi katika mzunguko wa maji. Dunia hupokea 5.24-1024 J ya nishati inayoangaziwa kila mwaka kutoka kwa Jua. Karibu nusu yake hutumiwa kwa uvukizi wa maji. Wakati huo huo, maji mengi huvukiza kutoka baharini kuliko kurudi pamoja na mvua. Juu ya ardhi, kinyume chake, mvua nyingi huanguka kuliko maji huvukiza. Ziada yake inapita ndani ya mito na maziwa, na kutoka huko tena ndani ya bahari (wakati wa kuhamisha kiasi fulani cha misombo ya madini). Hii husababisha mzunguko mkubwa katika biosphere, kwa kuzingatia ukweli kwamba uvukizi wa jumla wa maji kutoka Duniani hulipwa na mvua.
** Pamoja na ujio wa viumbe hai kwa misingi ya mzunguko wa kijiolojia, mzunguko wa kikaboni ulitokea katika mali, mzunguko wa kibaiolojia (mdogo).
Mzunguko wa maji kama mfano wa mzunguko wa kijiolojia
(kulingana na H. Penman)
Kadiri viumbe hai vinavyoendelea, vitu vingi zaidi na zaidi hutolewa kila wakati kutoka kwa mzunguko wa kijiolojia na kuingia katika mzunguko mpya wa kibaolojia. Tofauti na uhamisho rahisi wa madini katika mzunguko mkubwa, wote kwa namna ya ufumbuzi na kwa namna ya mvua ya mitambo, katika mzunguko mdogo vipengele muhimu zaidi ni awali na uharibifu wa misombo ya kikaboni. Tofauti na mzunguko wa kijiolojia, mzunguko wa kibiolojia una nishati isiyo na maana. Kama inavyojulikana, ni 0.1-0.2% tu ya nishati ya jua inayofika Duniani hutumiwa kuunda vitu vya kikaboni (hadi 50% kwa mzunguko wa kijiolojia). Licha ya hili, nishati inayohusika katika mzunguko wa kibiolojia hufanya kazi nyingi ili kuunda bidhaa za msingi.
Mzunguko wa kibaolojia
Kwa kuonekana kwa vitu vilivyo hai Duniani, vitu vya kemikali huzunguka kila wakati kwenye ulimwengu, na kusonga kutoka kwa mazingira ya nje.
ndani ya viumbe na tena katika mazingira ya nje. Mzunguko kama huo wa vitu kwenye njia zilizofungwa zaidi au chini huitwa mzunguko wa biogeochemical.
Mizunguko kuu ya biogeochemical ni mzunguko wa oksijeni, kaboni, maji, nitrojeni, fosforasi, sulfuri na virutubisho vingine.
*** Uhamiaji wa kibiolojia wa jambo - moja ya aina za uhamiaji wa jumla wa mambo katika asili. Uhamaji wa kijiokemikali wa kibiolojia unapaswa kueleweka kama uhamaji wa vitu vya kikaboni na ajizi vinavyohusika katika ukuaji na ukuzaji wa viumbe hai na kuzalishwa na viumbe hai kama matokeo ya michakato changamano ya biokemikali na biogeokemikali. KATIKA NA. Vernadsky imeundwa sheria ya uhamiaji wa kibiolojia wa atomi katika fomu ifuatayo:
Uhamiaji wa vipengele vya kemikali katika biosphere hutokea ama kwa ushiriki wa moja kwa moja wa viumbe hai (uhamiaji wa biogenic), au hutokea katika mazingira ambayo sifa za kijiografia (O2, CO2, H2, nk) zimedhamiriwa na viumbe hai (ambayo kwa sasa hukaa kwenye biosphere , na kile ambacho kimetenda duniani katika historia ya kijiolojia).
Mwanadamu huathiri kimsingi biosphere na idadi ya watu wanaoishi, kwa hivyo anabadilisha hali ya uhamiaji wa kibiolojia wa atomi, na kuunda masharti ya mabadiliko makubwa ya kemikali. Kwa hivyo, mchakato huo unaweza kujiendeleza, bila kutegemea matakwa ya mwanadamu, na kwa kiwango cha kimataifa kisichoweza kudhibitiwa.
Kutoka kwa mtazamo wa mzunguko wa sayari wa suala, muhimu zaidi ni mizunguko ya udongo-mazingira, hydrosphere na kina (interterrestrial). Katika kwanza yao, vipengele vya kemikali hutolewa kutoka kwa miamba, maji, hewa, vitu vya kikaboni hutengana, na misombo mbalimbali ya kikaboni na organomineral huingizwa na kuunganishwa. Katika mzunguko wa hydrosphere jukumu kuu kucheza utungaji wa maji na shughuli za kibiolojia ya viumbe hai. Uzalishaji wa kibiolojia wa dutu hapa unafanywa kwa ushiriki mkubwa wa phyto na zooplankton. Katika mzunguko wa kina wa uhamiaji wa biogenic, jukumu muhimu zaidi linachezwa na shughuli za microorganisms anaerobic.
****Michakato inayotokea katika makombora mbalimbali ya Dunia iko katika hali ya msawazo unaobadilika, na mabadiliko katika mwendo wa mojawapo ya hayo hujumuisha misururu isiyoisha ya matukio ambayo wakati mwingine hayawezi kutenduliwa. Katika kila mzunguko wa asili inashauriwa kutofautisha sehemu mbili, au "fedha" mbili:
mfuko wa hifadhi- wingi mkubwa wa vitu vinavyotembea polepole, hasa vya asili ya isokaboni;
rununu, au fedha za fedha- ndogo, lakini kazi zaidi, inayojulikana na kubadilishana kwa haraka kati ya viumbe na mazingira.
Mfuko wa kubadilishana huundwa na vitu vinavyorejeshwa kwenye mzunguko ama kutokana na excretion ya msingi (kutoka kwa Kilatini excretum - excreted) na wanyama, au wakati wa kuharibika kwa detritus na microorganisms.
Ikiwa tutazingatia biosphere kwa ujumla, basi mizunguko ya biogeochemical inaweza kugawanywa katika aina mbili kuu:
mzunguko wa vitu vya gesi na mfuko wa hifadhi katika anga au hydrosphere;
mzunguko wa sedimentary na mfuko wa hifadhi katika ukoko wa dunia.
^ MZUNGUKO WA KIBIOLOJIA WA VITU KATIKA ASILI
Wazo la jumla la mzunguko wa kibaolojia wa vitu
Mzunguko wa kibaolojia wa vitu kama aina ya maendeleo ya sayari ya Dunia
Vipengele vya mzunguko wa biogeochemical wa vitu katika asili
Vigezo vya mzunguko wa biogeochemical kwenye ardhi
Mzunguko wa kibaiolojia na malezi ya udongo
^ DHANA YA JUMLA
Mzunguko wa kibaolojia wa vitu ni seti ya michakato ya kuingia kwa vitu vya kemikali kutoka kwa udongo na anga ndani ya viumbe hai, awali ya biochemical ya misombo mpya tata na kurudi kwa vipengele kwenye udongo na anga na kupungua kwa kila mwaka kwa sehemu ya hewa. jambo la kikaboni. Mzunguko wa kibaolojia wa vitu sio mzunguko uliofungwa kikamilifu, kwa hiyo, wakati wa kozi yake, udongo hutajiriwa na humus na nitrojeni, vipengele vya lishe ya madini (kinachojulikana kama virutubisho), ambayo hujenga msingi mzuri wa kuwepo kwa viumbe vya mimea. .
Umuhimu wa kibaolojia, biochemical na kijiografia wa michakato iliyofanywa katika mzunguko wa kibiolojia wa vitu ilionyeshwa kwanza na V.V. Dokuchaev, na kuunda mafundisho ya maeneo ya asili. Ilifunuliwa zaidi katika kazi za V. I. Vernadsky, B. B. Polynov, D. N. Pryanishnikov, V. N. Sukachev, N. P. Remezov, L. E. Rodin, N. I. Bazilevich, V. A. Kovda na watafiti wengine.
Umoja wa Kimataifa sayansi ya kibiolojia(Umoja wa Kimataifa wa Sayansi ya Biolojia) ulifanya mpango mpana wa utafiti katika tija ya kibiolojia ya biogeocenoses ya miili ya ardhini na maji. Mpango wa Kimataifa wa Biolojia uliundwa ili kuongoza utafiti huu. Ili kuunganisha masharti na dhana zinazotumiwa katika fasihi ya kisasa, Bioprogram ya Kimataifa ilifanyika kazi fulani. Kabla ya kuanza kusoma mizunguko ya asili ya kibayolojia ya vitu, ni muhimu kutoa maelezo kwa maneno yanayotumiwa sana.
Majani - wingi wa vitu hai vilivyokusanywa kwa wakati huu wakati.
^ Majani ya mimea (kisawe - phytomass) - wingi wa viumbe hai na vilivyokufa vya jumuiya za mimea kwenye eneo lolote ambalo limehifadhi muundo wao wa anatomiki kwa wakati fulani.
^ Muundo wa majani - uwiano wa sehemu za chini ya ardhi na juu ya ardhi za mimea, pamoja na sehemu za kila mwaka na za kudumu, za photosynthetic na zisizo za photosynthetic za mimea.
Matambara - sehemu zilizokufa za mimea ambazo zimehifadhi uhusiano wa mitambo na mmea.
^ Kuanguka - kiasi cha viumbe hai vya mimea ambayo ilikufa juu ya ardhi na sehemu za chini ya ardhi kwa kila eneo la kitengo kwa kitengo cha muda.
Takataka - wingi wa amana za kudumu za mabaki ya mimea viwango tofauti madini.
Ukuaji - wingi wa viumbe au jumuiya ya viumbe vilivyokusanywa kwa eneo la kitengo kwa kitengo cha muda.
^ Ukuaji wa kweli - uwiano wa kiasi cha ukuaji kwa kiasi cha takataka kwa muda wa kitengo kwa eneo la kitengo.
Uzalishaji wa msingi - wingi wa viumbe hai vilivyoundwa na autotrophs (mimea ya kijani) kwa eneo la kitengo kwa muda wa kitengo.
^ Bidhaa za sekondari - wingi wa vitu vya kikaboni vilivyoundwa na heterotrofu kwa eneo la kitengo kwa wakati wa kitengo.
Uwezo wa mzunguko wa kibaolojia - kiasi cha vipengele vya kemikali vilivyomo katika wingi wa biocenosis kukomaa (phytocenosis).
Uzito wa mzunguko wa kibaolojia ni idadi ya vipengele vya kemikali vilivyomo katika ukuaji wa phytocenosis kwa eneo la kitengo kwa muda wa kitengo.
Kiwango cha ubadilishaji wa kibayolojia ni kipindi cha muda ambacho kipengele husafiri kutoka kwa kunyonya kwake na kitu kilicho hai hadi kutolewa kwake kutoka kwa dutu hai. Imedhamiriwa kutumia atomi zilizo na lebo.
Kulingana na L. E. Rodin na N. I. Bazilevich (1965), mzunguko kamili wa mzunguko wa kibiolojia wa vipengele unajumuisha vipengele vifuatavyo.
Kunyonya kwa uso wa kunyonya wa mimea kutoka kwa anga ya kaboni, na kwa mifumo ya mizizi kutoka kwa mchanga - nitrojeni, vitu vya majivu na maji, kuziweka kwenye miili ya viumbe vya mmea, kuingia kwenye udongo na mimea iliyokufa au sehemu zao, mtengano wa takataka. na kutolewa kwa vipengele vilivyomo.
Kutengwa kwa sehemu za mimea na wanyama wanaokula kwao, mabadiliko yao katika miili ya wanyama kuwa misombo mpya ya kikaboni na urekebishaji wa baadhi yao katika viumbe vya wanyama, kuingia kwao kwa udongo na kinyesi cha wanyama au na maiti zao. , mtengano wa wote wawili na kutolewa kwa vipengele vilivyomo ndani yao.
Kubadilishana kwa gesi kati ya uso wa kunyonya wa mimea na angahewa, kati ya mfumo wa mizizi na hewa ya udongo.
Siri za maisha ya vipengele fulani na viungo vya mimea ya juu ya ardhi na hasa kwa mifumo ya mizizi moja kwa moja kwenye udongo.
^ MZUNGUKO WA KIBAIOLOJIA WA VITU KAMA NAMNA YA MAENDELEO YA SAYARI YA DUNIA.
Muundo wa biosphere katika fomu yake ya jumla ina mbili kubwa zaidi tata ya asili ya daraja la kwanza - bara na bahari. Mimea, wanyama na mifuniko ya udongo huunda mfumo tata wa kiikolojia wa kimataifa juu ya ardhi. Kwa kufunga na kusambaza tena nishati ya jua, kaboni ya anga, unyevu, oksijeni, hidrojeni, nitrojeni, fosforasi, sulfuri, kalsiamu na vipengele vingine vya biophilic, mfumo huu huunda majani na hutoa oksijeni ya bure.
Mimea ya majini na bahari huunda mfumo mwingine wa kiikolojia wa kimataifa ambao hufanya kazi sawa kwenye sayari ya kuunganisha nishati ya jua, kaboni, nitrojeni, fosforasi na biophiles nyingine kupitia uundaji wa phytobiomass na kutolewa kwa oksijeni kwenye angahewa.
Kuna aina tatu za mkusanyiko na ugawaji wa nishati ya cosmic katika biosphere. ^ Kiini cha kwanza Mmoja wao ni kwamba viumbe vya mimea, na kwa njia ya minyororo ya chakula na wanyama wanaohusishwa na bakteria, huhusisha misombo mingi katika tishu zao. Misombo hii ina H 2, O 2, N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Al, Mn na biophiles nyingine, vipengele vingi vya kufuatilia (I, Co, Cu, Zn, nk). Katika kesi hii, kuna uteuzi wa isotopu za mwanga (C, H, O, N, S) kutoka kwa nzito. Viumbe vya ndani na vya baada ya kifo vya mazingira ya ardhini, majini na hewa, vikiwa katika hali ya kubadilishana mara kwa mara na mazingira, huona na kutolewa anuwai ya anuwai ya madini na kikaboni. Jumla ya wingi na kiasi cha bidhaa za kimetaboliki ya ndani ya viumbe na mazingira (metabolites) huzidi biomass ya viumbe hai mara kadhaa.
^ Fomu ya pili Mkusanyiko, uhifadhi na ugawaji upya wa nishati ya Jua kwenye sayari katika biolojia yake inaonyeshwa kwa kupokanzwa kwa wingi wa maji, malezi na ufinyu wa mvuke, mvua na harakati ya uso na maji ya chini ya ardhi kando ya mteremko kutoka kwa maeneo ya lishe hadi. maeneo ya uvukizi. Kupokanzwa kwa usawa wa hewa na maji husababisha harakati za sayari za maji na raia wa hewa, uundaji wa wiani na shinikizo la shinikizo, mikondo ya bahari na taratibu kuu za mzunguko wa anga.
Mmomonyoko, ukataji wa kemikali, usafirishaji, ugawaji upya, uwekaji na mkusanyiko wa mchanga wa mitambo na kemikali kwenye nchi kavu na baharini ni aina ya tatu ya uhamishaji na mabadiliko ya nishati hii.
Taratibu hizi zote tatu za sayari zimefungamana kwa karibu; kuunda mzunguko wa kimataifa na mfumo wa mzunguko wa ndani wa suala. Kwa hivyo, zaidi ya mabilioni ya miaka ya historia ya kibiolojia ya sayari, mzunguko mkubwa wa biogeochemical na utofautishaji wa vipengele vya kemikali katika asili umeanzishwa. Waliunda biosphere ya kisasa na ndio msingi wa utendaji wake wa kawaida.
^ VIPENGELE VYA BIOGEOCHEMICAL CYCLE YA VITU KATIKA ASILI
Vipengele vya mzunguko wa biogeochemical wa vitu ni vipengele vifuatavyo.
Kurudia mara kwa mara au michakato inayoendelea ya mtiririko wa nishati, uundaji na usanisi wa misombo mpya.
Michakato ya mara kwa mara au ya mara kwa mara ya uhamisho au ugawaji upya wa nishati na michakato ya kuondolewa na mwelekeo wa mwelekeo wa misombo iliyounganishwa chini ya ushawishi wa mawakala wa kimwili, kemikali na kibaiolojia.
Michakato iliyoelekezwa ya utungo au ya mara kwa mara ya mabadiliko ya mfuatano: mtengano, uharibifu wa misombo iliyosanisishwa hapo awali chini ya ushawishi wa ushawishi wa mazingira ya biogenic au abiogenic.
Kwa asili, mizunguko yote ya kibiolojia ya vitu na mizunguko ya abiogenic hutokea.
^ Mizunguko ya kibaolojia - masharti katika ngazi zote shughuli muhimu ya viumbe (lishe, uhusiano wa chakula, uzazi, ukuaji, harakati ya metabolites, kifo, mtengano, mineralization).
^ Mizunguko ya Abiogenic - huundwa kwenye sayari mapema zaidi kuliko zile za kibiolojia. Wao ni pamoja na tata nzima ya michakato ya kijiolojia, jiokemia, hydrological, na anga.
Katika kipindi cha prebiogenic cha sayari, uhamaji na mkusanyiko wa maji na hewa ulikuwa na jukumu muhimu katika mizunguko ya kijiolojia, hydrological, jiokemia na anga. Katika hali ya biosphere iliyoendelea, mzunguko wa vitu unaongozwa na hatua ya pamoja ya mambo ya kibiolojia, kijiolojia na kijiografia. Uhusiano kati yao unaweza kuwa tofauti, lakini hatua lazima iwe pamoja! Ni kwa maana hii kwamba maneno hutumiwa - mzunguko wa biogeochemical wa vitu, mzunguko wa biogeochemical.
Mzunguko usio na wasiwasi wa biogeochemical ni karibu mviringo, karibu kufungwa. Kiwango cha uzazi wa mara kwa mara wa mizunguko katika asili ni ya juu sana na, pengine, kulingana na V. A. Kovda, hufikia 90-98%. Hii hudumisha uthabiti na usawa fulani katika muundo, wingi na mkusanyiko wa vipengele vinavyohusika katika mzunguko, pamoja na usawa wa maumbile na kisaikolojia na maelewano ya viumbe na mazingira. Lakini kufungwa bila kukamilika kwa mzunguko wa biogeochemical katika wakati wa kijiolojia husababisha uhamiaji na utofautishaji wa vipengele na misombo yao katika nafasi na katika mazingira mbalimbali, kwa mkusanyiko au mtawanyiko wa vipengele. Ndiyo maana tunaona mkusanyiko wa kibiolojia wa nitrojeni na oksijeni katika angahewa, mkusanyiko wa biogenic na chemogenic wa misombo ya kaboni katika ukoko wa dunia (mafuta, makaa ya mawe, chokaa).
^ VIGEZO VYA BIOGEOCHEMICAL CYCLE KWENYE ARDHI
Vigezo vya lazima vya kusoma mizunguko ya biogeochemical katika asili ni viashiria vifuatavyo.
Biomass na ukuaji wake halisi (phyto-, zoo-, microbial molekuli tofauti).
Takataka za kikaboni (wingi, muundo).
Mabaki ya kikaboni ya udongo (humus, mabaki ya kikaboni ambayo hayajaharibiwa).
Muundo wa nyenzo za msingi za mchanga, maji, hewa, mchanga, sehemu za majani.
Akiba ya juu ya ardhi na chini ya ardhi ya nishati ya kibaolojia.
Metabolites ya maisha.
Idadi ya aina, wingi, muundo.
Matarajio ya maisha ya spishi, mienendo na mdundo wa maisha ya idadi ya watu na udongo.
Mazingira ya kiikolojia na ya hali ya hewa: usuli na tathmini ya uingiliaji wa binadamu.
Kufunikwa kwa maeneo ya maji, miteremko, matuta, mabonde ya mito, maziwa yenye pointi za uchunguzi.
Idadi ya uchafuzi wa mazingira, kemikali zao, kimwili, mali ya kibiolojia(hasa CO, CO 2, SO 2, P, NO 3, NH 3 Hg, Pb, Cd, H 2 S, hidrokaboni).
1. Maudhui ya vitu vya majivu, kaboni na nitrojeni katika majani (juu ya ardhi, chini ya ardhi, phyto-, zoo-, microbial). Maudhui ya vipengele hivi yanaweza kuonyeshwa kwa% au katika g/m2, t/ha ya uso. Vipengele kuu vya viumbe hai kwa uzito ni O (65-70%) na H (10%). Wengine wote huhesabu 30-35%: C, N, Ca (1-10%); S, P, K, Si (0.1-1%); Fe, Na, Cl, Al, Mg (0.01-0.1%).
Muundo wa kemikali wa phytomass hutofautiana sana. Muundo wa phytomass ya misitu ya coniferous na deciduous, mimea ya mimea na halophytes ni tofauti hasa (Jedwali 13).
Jedwali 13 - Utungaji wa Madini makundi mbalimbali mimea ya sushi
| Aina ya mimea | Maudhui ya majivu, % | Mauzo ya kila mwaka ya madini Vipengele, kg/ha | Vipengele muhimu zaidi |
| Misitu ya Coniferous | 3-7 | 100-300 | Si, Ca, P, Mg, K |
| Misitu yenye majani | 5-10 | 460-850 | Ca, K, P, Al, Si |
| Misitu ya mvua | 3-4 | 1000-2000 | Ca, K, Mg, Al |
| Meadows, nyika | 5-7 | 800-1200 | Si, Ca, K, S, P |
| Jamii za halophytic | 20-45 | 500-1000 | Cl, SO 4, Na, Mg, K |
Umuhimu wa kibinafsi wa kipengele fulani cha kemikali hutathminiwa na mgawo wa unyonyaji wa kibiolojia (BAC). Inahesabiwa kwa kutumia formula:
Mnamo 1966, V. A. Kovda alipendekeza kutumia uwiano wa phytobiomass iliyorekodiwa na ongezeko la kila mwaka la photosynthetic katika phytomass ili kuashiria muda wa wastani wa mzunguko wa jumla wa kaboni. Mgawo huu ni sifa ya muda wa wastani wa mzunguko wa jumla wa awali - mineralization ya biomass katika eneo fulani (au juu ya ardhi kwa ujumla). Mahesabu yameonyesha kuwa kwa ardhi kwa ujumla mzunguko huu unafaa katika kipindi cha 300-400 na si zaidi ya miaka 1000. Ipasavyo, kwa kasi hii ya wastani, kutolewa kwa misombo ya madini iliyofungwa kwenye majani hufanyika, malezi na madini ya humus kwenye udongo.
Kwa tathmini ya jumla ya umuhimu wa biogeochemical ya vipengele vya madini ya jambo hai la biolojia, V. A. Kovda alipendekeza kulinganisha hifadhi ya vitu vya madini ya biomass, kiasi cha dutu za madini kila mwaka zinazohusika katika mzunguko na ukuaji na takataka, na mtiririko wa kemikali wa kila mwaka wa mito. Ilibadilika kuwa maadili haya ni karibu: vitu 10 8-9 vya majivu vinahusika katika ukuaji na takataka, na 10 9 - katika mtiririko wa kemikali wa kila mwaka wa mito.
BGKhK index = S b / S X,
Ambapo S b ni jumla ya vipengele (au kiasi cha kipengele kimoja) katika ongezeko la kila mwaka la biomasi; S x - jumla ya vipengele sawa (au kipengele kimoja) kilichofanywa na maji ya mito ya bonde lililopewa (au sehemu ya bonde).
Ilibadilika kuwa fahirisi za mauzo ya biogeochemical hutofautiana sana katika hali tofauti za hali ya hewa, chini ya kifuniko cha jamii tofauti za mimea, na chini ya hali tofauti za mifereji ya maji ya asili.
4. N.I. Bazilevich, L.E. Rodin (1964) alipendekeza kukokotoa mgawo unaobainisha ukubwa wa mtengano wa takataka na muda wa uhifadhi wa takataka chini ya masharti ya biogeocenosis fulani:
Kulingana na N.I. Bazilevich na L.E. Rodin, fahirisi za ukubwa wa mtengano wa phytomass ni kubwa zaidi katika tundra na mabwawa ya kaskazini, ndogo zaidi (takriban sawa na 1) katika nyika na jangwa la nusu.
5. B.B. Polynov (1936) alipendekeza kukokotoa faharasa ya uhamiaji wa maji:
IVM = X H2O / X zk,
Ambapo IWM ni index ya uhamiaji wa maji; X H2O - kiasi cha kipengele katika mabaki ya madini ya mto evaporated au maji ya chini; X зк - maudhui ya kipengele sawa katika ukanda wa dunia au mwamba.
Uhesabuji wa fahirisi za uhamiaji wa maji ulionyesha kuwa wahamiaji wanaohama zaidi katika biosphere ni Cl, S, B, Br, I, Ca, Na, Mg, F, Sr, Zn, U, Mo. Watazamaji zaidi katika suala hili ni Si, K, P, Ba, Mn, Rb, Cu, Ni, Co, As, Li, Al, Fe.
^ MZUNGUKO WA KIBIOLOJIA NA UTENGENEZAJI WA UDONGO
Data kutoka kwa jiolojia na paleobotany iliruhusu V. A. Kovda muhtasari wa jumla tambulisha hatua muhimu zaidi maendeleo ya mchakato wa kuunda udongo kuhusiana na historia ya maendeleo ya mimea na mimea ya mimea (1973). Mwanzo wa mchakato wa kutengeneza udongo duniani unahusishwa na kuonekana kwa bakteria ya autotrophic yenye uwezo wa kuwepo kwa kujitegemea katika hali mbaya zaidi ya hidrothermal. Utaratibu huu wa awali wa mfiduo viumbe vya chini kwenye miamba ya ukoko wa dunia V.R. Williams aliita mchakato wa msingi wa kutengeneza udongo. Bakteria ya Autotrophic, iliyogunduliwa na S. N. Vinogradov mwishoni mwa karne ya 19, ni viumbe rahisi zaidi vya seli moja, idadi ya aina mia moja. Wana uwezo wa kuzaliana haraka sana: mtu 1 anaweza kutoa matrilioni ya viumbe ndani ya masaa 24. Autotrophs za kisasa ni pamoja na bakteria ya sulfuri, bakteria ya chuma, nk, ambayo ina jukumu muhimu sana katika michakato ya intrasoil. Kuonekana kwa bakteria ya autotrophic inaonekana kurudi kwa Precambrian.
Kwa hivyo, muundo wa kwanza wa vitu vya kikaboni na mizunguko ya kibaolojia ya C, S, N, Fe, Mn, O 2, H 2 kwenye ukoko wa dunia ilihusishwa na shughuli za bakteria ya autotrophic kwa kutumia oksijeni ya misombo ya madini. Katika kuibuka kwa mchakato wa kutengeneza udongo, labda, pamoja na bakteria ya autotrophic, aina za maisha zisizo za seli kama vile virusi na bacteriophages pia zilicheza jukumu fulani. Kwa kweli, hii haikuwa mchakato wa kutengeneza udongo fomu ya kisasa, kwa kuwa hapakuwa na mimea ya mizizi, hapakuwa na mkusanyiko wa misombo ya humus na hakuna utaratibu wa biogenic. Na, inaonekana, ni sahihi zaidi kuzungumza juu ya hali ya hewa ya msingi ya biogeochemical ya miamba chini ya ushawishi wa viumbe vya chini.
Mwani wa bluu-kijani wenye kiini kimoja ulionekana kwenye Precambrian. Mwani wa seli nyingi - kijani, kahawia, nyekundu - huenea kutoka kwa Silurian na Devonian. Mchakato wa kutengeneza udongo ukawa mgumu zaidi na ukaharakishwa, usanisi wa vitu vya kikaboni ulianza kwa idadi inayoonekana, na kulikuwa na upanuzi wa mzunguko mdogo wa kibaolojia wa O, H, N, S na virutubisho vingine. Inavyoonekana, kulingana na V. A. Kovda, mchakato wa kutengeneza udongo katika hatua hizi ulifuatana na mkusanyiko wa ardhi nzuri ya biogenic. Hatua ya uundaji wa udongo wa awali ilikuwa ndefu sana na ilifuatana na mkusanyiko wa polepole lakini unaoendelea wa ardhi safi ya biogenic, iliyojaa vitu vya kikaboni na vipengele vinavyohusika katika mzunguko wa kibiolojia: H, O, C, N, P, S, Ca, K. , Fe, Si, A1. Katika hatua hii, usanisi wa kibiolojia wa madini ya pili ungeweza tayari kufanyika: alumini na ferrisilicates, fosfeti, salfati, carbonates, nitrati, quartz, na uundaji wa udongo uliwekwa kwenye maeneo ya kina kifupi. Juu ya ardhi ilikuwa na tabia ya mawe na kinamasi.
Katika Cambrian, psilophytes pia ilionekana - mimea ya chini ya aina ya shrub ambayo haikuwa na mizizi hata. Walipokea usambazaji fulani katika Silurian na maendeleo muhimu katika Devonia. Wakati huo huo, mikia ya farasi na ferns huonekana - wenyeji wa maeneo ya chini ya mvua. Kwa hiyo, aina iliyoendelea ya mchakato wa kutengeneza udongo ilianza na Silurian na Devonian, i.e. karibu miaka milioni 300-400 iliyopita. Walakini, hakuna mchakato wa turf uliozingatiwa, kwani hapakuwa na mimea ya mimea. Maudhui ya majivu ya ferns na mosses sio juu (4-6%), farasi ni ya juu zaidi (20%). Utungaji wa majivu ulitawaliwa na K (30%), Si (28%) na C1 (10%). Microflora ya vimelea ilichangia ushiriki wa P na K katika mzunguko wa kibiolojia, na lichens - Ca, Fe, Si. Uundaji wa udongo wa tindikali (kaolinite allite, bauxite) na udongo wa hydromorphic ulioboreshwa na misombo ya chuma ni uwezekano.
Mchakato wa kutengeneza udongo ulioendelezwa inaonekana uliendelezwa tu mwishoni mwa Paleozoic (Carboniferous, Permian). Ni kwa wakati huu kwamba wanasayansi wanahusisha kuonekana kwa bima ya mimea inayoendelea kwenye ardhi. Mbali na ferns, mosses, na farasi, gymnosperms zilionekana. Mandhari ya misitu na mabwawa yalitawala, na hali ya hewa ya eneo iliundwa dhidi ya hali ya nyuma ya utawala wa hali ya hewa ya joto ya kitropiki na ya joto. Kwa hivyo, michakato ya kuunda udongo wa kitropiki na misitu ya kitropiki ilitawala katika kipindi hiki.
Utawala huu uliendelea hadi takriban katikati ya kipindi cha Permian, wakati hali ya hewa polepole ikawa baridi na kavu. Ukavu na joto la baridi vilichangia maendeleo zaidi ukanda. Ilikuwa katika kipindi hiki (nusu ya pili ya Permian, Triassic) ambapo mimea ya coniferous ya gymnospermous iliongezeka sana. Katika latitudo za juu wakati huu uundaji wa udongo wa podzolic tindikali ulifanyika, katika latitudo za chini uundaji wa udongo ulifuata maendeleo ya udongo wa njano, udongo nyekundu, na bauxite. Maudhui ya majivu ya chini (karibu 4%), maudhui yasiyo ya maana ya Cl, Na, maudhui ya juu ya Si (16%), Ca (2%), S (6%), K (6.5%) katika jivu la sindano ya pine ilisababisha ushiriki zaidi. katika kibayolojia jukumu la Ca, S, P katika mzunguko na katika uundaji wa udongo na nafasi inayopungua ya Si, K, Na, C1.
Katika Jurassic, diatoms huonekana, na katika kipindi kifuatacho cha Cretaceous, mimea ya maua ya angiosperms inaonekana. Kuanzia katikati ya kipindi cha Cretaceous, spishi zenye majani zilienea - maple, mwaloni, birch, willow, eucalyptus, walnut, beech na hornbeam. Chini ya dari yao, mchakato wa malezi ya podzol huanza kudhoofika, kwani muundo wa takataka ya mimea hii ina sehemu kubwa ya Ca, Mg, na K.
Katika enzi ya Juu, mimea ya kitropiki ilitawala ulimwenguni: mitende, magnolias, sequoia, beech, chestnut. Muundo wa madini wa vitu vinavyohusika katika mzunguko wa misitu hii ulionyeshwa na ushiriki mkubwa wa Ca, Mg, K, P, S, Si, na Al. Hii iliunda mahitaji ya kiikolojia kwa kuonekana na maendeleo ya mimea ya mimea: kupungua kwa asidi ya udongo na miamba, na mkusanyiko wa virutubisho.
Mabadiliko ya kutawala kwa mimea yenye miti mingi hadi mimea ya mimea ya majani yalikuwa ya umuhimu mkubwa sana katika kubadilisha asili ya michakato ya kutengeneza udongo. Mfumo wa mizizi wenye nguvu wa miti ulihusisha wingi mkubwa wa dutu za madini katika mzunguko wa kibaolojia, ukiwahamasisha kwa ajili ya makazi ya baadaye ya mimea ya mimea. Maisha mafupi ya mimea ya mimea na mkusanyiko wa mizizi kwenye tabaka za juu za udongo hutoa, chini ya kifuniko cha nyasi, mkusanyiko wa anga wa mzunguko wa kibaolojia wa dutu za madini katika safu nyembamba ya upeo wa macho na mkusanyiko wa vipengele vya lishe ya majivu. ndani yao. Kwa hiyo, kuanzia nusu ya 2 ya kipindi cha Cretaceous, katika Chuo Kikuu na hasa katika kipindi cha Quaternary, chini ya ushawishi wa utawala wa mimea ya mimea, mchakato wa soddy wa malezi ya udongo ulienea.
Kwa hivyo, jukumu la viumbe hai na mzunguko wa kibaolojia katika historia ya kijiolojia ya Dunia na maendeleo ya mchakato wa kutengeneza udongo umeendelea kuongezeka. Lakini malezi ya udongo hatua kwa hatua ikawa moja ya viungo kuu katika mzunguko wa kibiolojia wa vitu.
Udongo huhakikisha mwingiliano wa mara kwa mara wa mizunguko mikubwa ya kijiolojia na ndogo ya kibaolojia ya vitu kwenye uso wa dunia. Udongo ni kiunga cha kuunganisha na kidhibiti cha mwingiliano kati ya mizunguko hii miwili ya kimataifa ya maada.
Udongo - hujilimbikiza vitu vya kikaboni na nishati ya kemikali inayohusiana, vitu vya kemikali, na hivyo kudhibiti kasi ya mzunguko wa kibaolojia wa vitu.
Udongo, ukiwa na uwezo wa kuzaliana kwa nguvu uzazi wake, hudhibiti michakato ya kibiolojia. Hasa, wiani wa maisha duniani, pamoja na mambo ya hali ya hewa, kwa kiasi kikubwa imedhamiriwa na tofauti ya kijiografia ya udongo.
Mzunguko wa vitu katika asili ni dhana muhimu zaidi ya kiikolojia.
Katika Mtini. Mzunguko wa kibaolojia unawasilishwa pamoja na mchoro uliorahisishwa wa mtiririko wa nishati. Dutu zinahusika katika mzunguko, na mtiririko wa nishati ni unidirectional kutoka kwa mimea inayobadilisha nishati ya jua ndani ya nishati ya vifungo vya kemikali, kwa wanyama wanaotumia nishati hii, na kisha kwa microorganisms zinazoharibu vitu vya kikaboni.
Mtiririko wa unidirectional wa nishati huanzisha mzunguko wa dutu. Kila kipengele cha kemikali, kinachofanya mzunguko katika mfumo wa ikolojia, hupita kutoka kwa kikaboni hadi fomu ya isokaboni na kinyume chake.
Mchele. 1. Mtiririko wa nishati na mzunguko wa virutubisho katika biosphere
Usanisinuru- uundaji wa vitu vya kikaboni (sukari, wanga, selulosi, nk) kutoka kwa dioksidi kaboni na maji kwa ushiriki wa klorofili chini ya ushawishi wa nishati ya jua;
6CO 2 + 12H 2 O + hν (673 kcal) = C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O
Photosynthesis ni mchakato wa kunasa nishati ya jua na viumbe vya photosynthetic na kuibadilisha kuwa nishati ya biomass.
Kila mwaka, ulimwengu wa mimea huhifadhi nishati ya bure mara 10 zaidi ya kiasi cha nishati ya madini inayotumiwa kwa mwaka na wakazi wote wa Dunia. Madini haya yenyewe (makaa ya mawe, mafuta na gesi asilia) pia ni bidhaa za usanisinuru iliyotokea mamilioni ya miaka iliyopita.
Kila mwaka, photosynthesis inachukua tani bilioni 200 za dioksidi kaboni na hutoa hadi tani bilioni 320 za oksijeni. Dioksidi kaboni yote ya anga hupitia vitu vilivyo hai katika miaka 6-7.
Katika biolojia, michakato ya uharibifu wa vitu vya kikaboni kwa molekuli rahisi zaidi pia hufanyika: CO 2, H 2 O, NH 3. Mtengano wa misombo ya kikaboni hutokea katika viumbe vya wanyama na katika mimea wakati wa mchakato wa kupumua na kuundwa kwa CO 2 na H 2 O.
Madini ya vitu vya kikaboni, mtengano wa vitu vya kikaboni vilivyokufa katika misombo rahisi ya isokaboni hutokea chini ya ushawishi wa microorganisms.
Michakato iliyo kinyume ya uundaji na uharibifu wa vitu vya kikaboni katika biolojia huunda mzunguko mmoja wa kibaolojia wa atomi. Wakati wa madini ya misombo ya kikaboni, nishati ambayo ilifyonzwa wakati wa photosynthesis inatolewa. Inatolewa kama joto na pia kama nishati ya kemikali.
Mzunguko wa kibaolojiani seti ya michakato ya kuingia kwa vipengele vya kemikali ndani ya viumbe hai, biosynthesis ya misombo mpya tata na kurudi kwa vipengele kwenye udongo, anga na hidrosphere.
Nguvu ya mzunguko wa kibiolojia (BIC) imedhamiriwa na hali ya joto iliyoko na kiasi cha maji. Mzunguko wa kibaiolojia ni mkali zaidi katika misitu ya mvua ya kitropiki kuliko tundra.
Matokeo muhimu zaidi ya mzunguko wa kibiolojia wa vitu ni kuundwa kwa upeo wa udongo wa humus kwenye ardhi.
Mzunguko wa kibaiolojia una sifa ya viashiria vifuatavyo.
Majani - wingi wa viumbe hai vilivyokusanywa kwa wakati fulani (phyto-, zoo-, microbiomass).
Majani ya mimea(phytomass) - wingi wa viumbe hai na wafu wa mimea.
Kuoza - kiasi cha viumbe hai vya mimea ambayo ilikufa kwa eneo la kitengo kwa kitengo cha muda.
Ukuaji- biomasi iliyokusanywa kwa kila eneo la kitengo kwa wakati wa kitengo.
Muundo wa kemikali ya mimea inategemea mambo mawili kuu:
1) kiikolojia, - hali ya ukuaji wa mmea, - viwango vya vitu katika mazingira, aina za uwepo, pamoja na zile za rununu, zinazopatikana kwa mimea;
2) maumbile, kuhusiana na upekee wa asili ya spishi za mmea.
Katika hali ya uchafuzi wa mazingira, mkusanyiko wa vipengele katika mimea imedhamiriwa na sababu ya kwanza. Katika mandharinyuma (isiyo na usumbufu), mambo yote mawili ni muhimu.
Kulingana na athari kwa sababu ya kemikali ya mazingira (yaliyomo katika vitu vya kemikali), vikundi viwili vya mimea vinaweza kutofautishwa:
1) ilichukuliwa mabadiliko katika mkusanyiko wa vipengele vya kemikali;
2) haijabadilishwa mabadiliko katika mkusanyiko wa vipengele vya kemikali.
Mabadiliko katika viwango vya vipengele vya kemikali katika mazingira katika mimea isiyo ya kawaida husababisha usumbufu wa kisaikolojia unaosababisha magonjwa; ukuaji wa mimea umezuiwa na spishi hutoweka.
Aina fulani za mimea zinaonekana kustahimili viwango vya juu vya vipengele. Hizi ni mimea ya mwitu ambayo hukua katika eneo fulani kwa muda mrefu, ambayo, kama matokeo ya uteuzi wa asili, hupata upinzani dhidi ya hali mbaya ya maisha.
Mimea ambayo huzingatia vipengele vya kemikali huitwa concentrators. Kwa mfano: alizeti na viazi huzingatia potasiamu, chai - alumini, mosses - chuma. Machungu, mkia wa farasi, mahindi, na mwaloni hukusanya dhahabu.
Mwanasayansi bora wa Kirusi Msomi V.I. Vernadsky.
Biosphere- ganda tata la nje la Dunia, ambalo lina jumla ya viumbe hai na sehemu hiyo ya dutu ya sayari ambayo iko katika mchakato wa kubadilishana mara kwa mara na viumbe hivi. Hii ni moja ya geospheres muhimu zaidi ya Dunia, ambayo ni sehemu kuu ya mazingira ya asili yanayozunguka wanadamu.
Dunia imeundwa kwa kuzingatia makombora(geospheres) ndani na nje. Ya ndani ni pamoja na msingi na vazi, na ya nje: lithosphere - shell ya miamba ya Dunia, ikiwa ni pamoja na ukoko wa dunia (Mchoro 1) na unene wa kilomita 6 (chini ya bahari) hadi kilomita 80 (mifumo ya milima); haidrosphere - shell ya maji ya Dunia; anga- bahasha ya gesi ya Dunia, yenye mchanganyiko wa gesi mbalimbali, mvuke wa maji na vumbi.
Katika urefu wa kilomita 10 hadi 50 kuna safu ya ozoni, na mkusanyiko wake wa juu katika urefu wa kilomita 20-25, kulinda Dunia kutokana na mionzi ya ultraviolet nyingi, ambayo ni mbaya kwa mwili. Biosphere pia ni ya hapa (ya geospheres za nje).
Biosphere - ganda la nje la Dunia, ambalo linajumuisha sehemu ya angahewa hadi urefu wa kilomita 25-30 (hadi safu ya ozoni), karibu hydrosphere nzima na sehemu ya juu lithosphere kwa kina cha takriban 3 km
Mchele. 1. Mpango wa muundo wa ukoko wa dunia
(Mchoro 2). Upekee wa sehemu hizi ni kwamba zinakaliwa na viumbe hai vinavyounda jambo hai la sayari. Mwingiliano sehemu ya abiotic ya biosphere- hewa, maji, mawe na viumbe hai - biotas ilisababisha kuundwa kwa udongo na miamba ya sedimentary.
Mchele. 2. Muundo wa biosphere na uwiano wa nyuso zinazochukuliwa na vitengo vya msingi vya kimuundo.
Mzunguko wa dutu katika biosphere na mazingira
Zote zinapatikana kwa viumbe hai misombo ya kemikali mdogo katika biosphere. Uchovu wa digestible vitu vya kemikali mara nyingi huzuia maendeleo ya makundi fulani ya viumbe katika maeneo ya ndani ya ardhi au bahari. Kulingana na msomi V.R. Williams, njia pekee ya kutoa sifa za kikomo za isiyo na mwisho ni kuifanya izunguke kwenye curve iliyofungwa. Kwa hiyo, utulivu wa biosphere huhifadhiwa kutokana na mzunguko wa vitu na mtiririko wa nishati. Inapatikana mizunguko miwili kuu ya vitu: kubwa - kijiolojia na ndogo - biogeochemical.
Mzunguko Mkubwa wa Kijiolojia(Mchoro 3). Miamba ya fuwele (igneous) inabadilishwa kuwa miamba ya sedimentary chini ya ushawishi wa mambo ya kimwili, kemikali na kibiolojia. Mchanga na udongo ni sediments ya kawaida, bidhaa za mabadiliko ya miamba ya kina. Hata hivyo, malezi ya sediments hutokea si tu kutokana na uharibifu wa tayari mifugo iliyopo, lakini pia kwa njia ya awali ya madini ya biogenic - mifupa ya microorganisms - kutoka maliasili- maji ya bahari, bahari na maziwa. Mashapo ya maji yaliyolegea kwa kuwa yametengwa chini ya hifadhi na sehemu mpya za nyenzo za sedimentary, kuzamishwa kwa kina, na kufichuliwa na hali mpya ya thermodynamic (zaidi. joto la juu na shinikizo) kupoteza maji, kugumu, na kubadilika kuwa miamba ya sedimentary.
Baadaye, miamba hii huzama ndani ya upeo wa kina zaidi, ambapo michakato ya mabadiliko yao ya kina hadi hali mpya ya joto na shinikizo hufanyika - michakato ya metamorphism hufanyika.
Chini ya ushawishi wa mtiririko wa nishati ya asili, miamba ya kina huyeyuka, na kutengeneza magma - chanzo cha miamba mpya ya igneous. Baada ya miamba hii kupanda juu ya uso wa Dunia, chini ya ushawishi wa hali ya hewa na michakato ya usafiri, hubadilika tena kuwa miamba mpya ya sedimentary.
Kwa hivyo, mzunguko mkubwa unasababishwa na mwingiliano wa nishati ya jua (exogenous) na nishati ya kina (endogenous) ya Dunia. Inasambaza tena vitu kati ya biosphere na upeo wa kina wa sayari yetu.
Mchele. 3. Mzunguko mkubwa (kijiolojia) wa vitu (mishale nyembamba) na mabadiliko ya utofauti katika ukoko wa dunia (mishale thabiti pana - ukuaji, mishale iliyovunjika - kupungua kwa utofauti)
Na Gyre Mkuu Mzunguko wa maji kati ya hydrosphere, anga na lithosphere, ambayo inaendeshwa na nishati ya Jua, pia inaitwa. Maji huvukiza kutoka kwenye uso wa hifadhi na ardhi na kisha kurudi Duniani kwa namna ya mvua. Juu ya bahari, uvukizi unazidi mvua; juu ya ardhi, ni kinyume chake. Tofauti hizi hulipwa na mtiririko wa mito. Mimea ya ardhini ina jukumu muhimu katika mzunguko wa maji duniani. Upepo wa mimea katika maeneo fulani ya uso wa dunia unaweza kuhesabu hadi 80-90% ya mvua inayoanguka hapa, na kwa wastani kwa wote. maeneo ya hali ya hewa- karibu 30%. Tofauti na mzunguko mkubwa, mzunguko mdogo wa vitu hutokea tu ndani ya biosphere. Uhusiano kati ya mzunguko mkubwa na mdogo wa maji unaonyeshwa kwenye Mtini. 4.
Mizunguko kwa kiwango cha sayari huundwa kutoka kwa harakati nyingi za mzunguko wa atomi zinazoendeshwa na shughuli muhimu ya viumbe katika mazingira ya mtu binafsi, na harakati hizo zinazosababishwa na mazingira na sababu za kijiolojia (uso na chini ya ardhi kukimbia, mmomonyoko wa upepo, harakati za baharini, volkano, ujenzi wa mlima. , na kadhalika. ).
Mchele. 4. Uhusiano kati ya mzunguko mkubwa wa kijiolojia (GGC) wa maji na mzunguko mdogo wa biogeokemikali (SBC) ya maji.
Tofauti na nishati, ambayo mara moja hutumiwa na mwili hubadilishwa kuwa joto na kupotea, vitu huzunguka katika biosphere, na kuunda mzunguko wa biogeochemical. Kati ya vitu zaidi ya tisini vinavyopatikana katika maumbile, viumbe hai vinahitaji takriban arobaini. Ya muhimu zaidi yanahitajika kwa kiasi kikubwa - kaboni, hidrojeni, oksijeni, nitrojeni. Mzunguko wa vipengele na vitu hufanyika kutokana na taratibu za kujitegemea ambazo vipengele vyote vinashiriki. Taratibu hizi hazina taka. Ipo sheria ya kufungwa kwa kimataifa kwa mzunguko wa biogeokemikali katika biolojia, inayofanya kazi katika hatua zote za maendeleo yake. Katika mchakato wa mageuzi ya biosphere, jukumu la sehemu ya kibiolojia katika kufungwa kwa michakato ya biogeochemical huongezeka.
mzunguko wa nani. Wanadamu wana ushawishi mkubwa zaidi kwenye mzunguko wa biogeochemical. Lakini jukumu lake linajidhihirisha katika mwelekeo tofauti (gyres huwa wazi). Msingi wa mzunguko wa biogeochemical wa vitu ni nishati ya Jua na klorofili ya mimea ya kijani. Mizunguko mingine muhimu zaidi—maji, kaboni, nitrojeni, fosforasi, na salfa—huhusishwa na kuchangia mzunguko wa kibiojiokemikali.
Mzunguko wa maji katika biosphere
Mimea hutumia hidrojeni katika maji wakati wa photosynthesis ili kujenga misombo ya kikaboni, ikitoa oksijeni ya molekuli. Katika michakato ya kupumua kwa viumbe vyote vilivyo hai, wakati wa oxidation ya misombo ya kikaboni, maji huundwa tena. Katika historia ya maisha, maji yote ya bure kwenye hydrosphere yamepitia mizunguko ya mtengano na malezi mapya katika suala lililo hai la sayari. Takriban 500,000 km 3 za maji huhusika katika mzunguko wa maji duniani kila mwaka. Mzunguko wa maji na hifadhi zake zinaonyeshwa kwenye Mtini. 5 (katika hali ya jamaa).
Mzunguko wa oksijeni kwenye biolojia
Dunia inadaiwa anga yake ya kipekee na maudhui ya juu ya oksijeni ya bure kwa mchakato wa photosynthesis. Kuundwa kwa ozoni katika tabaka za juu za anga kunahusiana kwa karibu na mzunguko wa oksijeni. Oksijeni hutolewa kutoka kwa molekuli za maji na kimsingi ni matokeo ya shughuli za usanisinuru katika mimea. Kwa kibayolojia, oksijeni hutokea kwenye tabaka za juu za angahewa kwa sababu ya kutengana kwa mvuke wa maji, lakini chanzo hiki ni maelfu tu ya asilimia ya ile inayotolewa na usanisinuru. Kuna usawa wa maji kati ya maudhui ya oksijeni katika angahewa na hidrosphere. Katika maji ni takriban mara 21 chini.
Mchele. 6. Mchoro wa mzunguko wa oksijeni: mishale ya ujasiri - mtiririko kuu wa usambazaji wa oksijeni na matumizi
Oksijeni iliyotolewa hutumiwa sana katika michakato ya kupumua ya viumbe vyote vya aerobic na katika oxidation ya misombo mbalimbali ya madini. Michakato hii hutokea katika anga, udongo, maji, udongo na miamba. Imeonyeshwa kwamba sehemu kubwa ya oksijeni inayofungwa kwenye miamba ya sedimentary ni ya asili ya photosynthetic. Mfuko wa kubadilishana O katika angahewa haufanyi zaidi ya 5% ya jumla ya uzalishaji wa photosynthetic. Bakteria nyingi za anaerobic pia huongeza oksidi ya viumbe hai kupitia mchakato wa kupumua kwa anaerobic, kwa kutumia sulfates au nitrati.
Mtengano kamili wa vitu vya kikaboni vilivyoundwa na mimea unahitaji kiwango sawa cha oksijeni ambayo ilitolewa wakati wa usanisinuru. Kuzikwa kwa viumbe hai katika miamba ya mchanga, makaa, na peat kulitumika kama msingi wa kudumisha hazina ya kubadilishana oksijeni katika anga. Oksijeni yote ndani yake hupitia mzunguko kamili kupitia viumbe hai katika takriban miaka 2000.
Hivi sasa, sehemu kubwa ya oksijeni ya anga imefungwa kwa sababu ya usafirishaji, tasnia na aina zingine za shughuli za anthropogenic. Inajulikana kuwa ubinadamu tayari hutumia zaidi ya tani bilioni 10 za oksijeni ya bure kati ya jumla ya tani bilioni 430-470 zinazotolewa na michakato ya photosynthesis. Ikiwa tunazingatia kwamba sehemu ndogo tu ya oksijeni ya photosynthetic huingia kwenye mfuko wa kubadilishana, shughuli za binadamu katika suala hili huanza kupata idadi ya kutisha.
Mzunguko wa oksijeni unahusiana kwa karibu na mzunguko wa kaboni.
Mzunguko wa kaboni kwenye biosphere
Carbon kama kipengele cha kemikali ni msingi wa maisha. Anaweza njia tofauti kuchanganya na vipengele vingine vingi ili kuunda molekuli za kikaboni sahili na changamano zinazofanyiza chembe hai. Kwa upande wa usambazaji kwenye sayari, kaboni inashika nafasi ya kumi na moja (0.35% ya uzito wa ukoko wa dunia), lakini katika suala hai ni wastani wa 18 au 45% ya majani makavu.
Katika angahewa, kaboni ni sehemu ya kaboni dioksidi CO 2 na, kwa kiasi kidogo, methane CH 4 . Katika hydrosphere, CO 2 hupasuka katika maji, na maudhui yake ya jumla ni ya juu zaidi kuliko ya anga. Bahari hutumika kama kizuizi chenye nguvu cha udhibiti wa CO 2 katika angahewa: kadiri mkusanyiko wake angani unavyoongezeka, unyonyaji wa dioksidi kaboni na maji huongezeka. Baadhi ya molekuli za CO 2 hutenda pamoja na maji, na kutengeneza asidi ya kaboniki, ambayo kisha hujitenga na kuwa ioni za HCO 3 - na CO 2- 3. Ioni hizi huitikia pamoja na mikondo ya kalsiamu au magnesiamu ili kutoa carbonates. Miitikio kama hiyo ndiyo msingi wa mfumo wa bafa ya bahari, kudumisha pH ya mara kwa mara ya maji.
Dioksidi kaboni ya anga na hidrosphere ni mfuko wa kubadilishana katika mzunguko wa kaboni, kutoka ambapo hutolewa mimea ya ardhini na mwani. Usanisinuru hutokana na mizunguko yote ya kibiolojia Duniani. Kutolewa kwa kaboni iliyowekwa hufanyika wakati wa shughuli ya kupumua ya viumbe vya photosynthetic wenyewe na heterotrophs zote - bakteria, kuvu, wanyama ambao wamejumuishwa kwenye mlolongo wa chakula kwa sababu ya viumbe hai au wafu.
Mchele. 7. Mzunguko wa kaboni
Hasa kazi ni kurudi kwa CO2 kwenye anga kutoka kwenye udongo, ambapo shughuli za makundi mengi ya viumbe hujilimbikizia, kuharibu mabaki ya mimea na wanyama waliokufa na kupumua kwa mifumo ya mizizi ya mimea hufanyika. Utaratibu huu muhimu unajulikana kama "kupumua kwa udongo" na hutoa mchango mkubwa katika kujaza mfuko wa kubadilishana wa CO2 hewani. Sambamba na michakato ya madini ya vitu vya kikaboni, humus huundwa kwenye mchanga - tata na thabiti ya Masi yenye utajiri wa kaboni. Udongo wa humus ni mojawapo ya hifadhi muhimu za kaboni kwenye ardhi.
Katika hali ambapo shughuli za waharibifu zimezuiliwa na mambo ya mazingira (kwa mfano, wakati serikali ya anaerobic inatokea kwenye udongo na chini ya hifadhi), vitu vya kikaboni vilivyokusanywa na mimea haviozi, na kugeuka kwa muda kuwa miamba kama makaa ya mawe au kahawia. makaa ya mawe, peat, sapropels, shale mafuta na wengine matajiri katika kusanyiko nishati ya jua. Wanajaza hazina ya hifadhi ya kaboni, wakitenganishwa na mzunguko wa kibaolojia kwa muda mrefu. Carbon pia huwekwa kwa muda kwenye majani hai, kwenye takataka zilizokufa, katika vitu vya kikaboni vilivyoyeyushwa vya baharini, nk. Hata hivyo hazina kuu ya hifadhi ya kaboni kwa maandishi si viumbe hai au nishati ya mafuta, lakini miamba ya sedimentary - chokaa na dolomites. Uundaji wao pia unahusishwa na shughuli za vitu vilivyo hai. Kaboni ya carbonates hizi huzikwa kwa muda mrefu katika matumbo ya Dunia na huingia kwenye mzunguko tu wakati wa mmomonyoko wa ardhi wakati miamba inakabiliwa katika mzunguko wa tectonic.
Sehemu tu ya asilimia ya kaboni kutoka kwa jumla ya kiasi Duniani hushiriki katika mzunguko wa biogeochemical. Carbon kutoka anga na hidrosphere hupitia viumbe hai mara nyingi. Mimea ya ardhi inaweza kutolea nje hifadhi yake katika hewa katika miaka 4-5, hifadhi katika humus ya udongo - katika miaka 300-400. Kurudi kuu kwa kaboni kwenye mfuko wa kubadilishana hufanyika kwa sababu ya shughuli za viumbe hai, na sehemu ndogo tu (elfu ya asilimia) hulipwa kwa kutolewa kutoka kwa matumbo ya Dunia kama sehemu ya gesi za volkeno.
Hivi sasa, uchimbaji na mwako wa hifadhi kubwa ya mafuta ya mafuta inakuwa sababu yenye nguvu katika uhamisho wa kaboni kutoka kwa hifadhi hadi mfuko wa kubadilishana wa biosphere.
Mzunguko wa nitrojeni katika biolojia
Angahewa na viumbe hai vina chini ya 2% ya nitrojeni yote duniani, lakini ndiyo inayotegemeza uhai kwenye sayari. Nitrojeni ni sehemu ya molekuli muhimu zaidi za kikaboni - DNA, protini, lipoproteini, ATP, klorofili, nk. Katika tishu za mimea, uwiano wake na kaboni ni wastani wa 1:30, na katika mwani I: 6. Mzunguko wa kibiolojia wa nitrojeni kwa hiyo pia unahusiana kwa karibu na mzunguko wa kaboni.
Nitrojeni ya molekuli ya angahewa haipatikani na mimea, ambayo inaweza kunyonya kipengele hiki tu kwa njia ya ioni za amonia, nitrati, au kutoka kwa udongo au. ufumbuzi wa maji. Kwa hiyo, upungufu wa nitrojeni mara nyingi ni sababu inayozuia uzalishaji wa msingi - kazi ya viumbe vinavyohusishwa na kuundwa kwa vitu vya kikaboni kutoka kwa isokaboni. Walakini, nitrojeni ya anga inahusika sana katika mzunguko wa kibaolojia kwa sababu ya shughuli za bakteria maalum (fixers za nitrojeni).
Vijidudu vya Amonia pia huchukua sehemu kubwa katika mzunguko wa nitrojeni. Wao hutengana protini na vitu vingine vya kikaboni vilivyo na nitrojeni ndani ya amonia. Katika fomu ya amonia, nitrojeni kwa sehemu huingizwa tena na mizizi ya mmea, na kwa sehemu huingiliwa na vijidudu vya nitrifying, ambayo ni kinyume cha kazi za kikundi cha vijidudu - denitrifiers.
Mchele. 8. Mzunguko wa nitrojeni
Chini ya hali ya anaerobic katika udongo au maji, hutumia oksijeni kutoka kwa nitrati ili oxidize vitu vya kikaboni, kupata nishati kwa maisha yao. Nitrojeni hupunguzwa kuwa nitrojeni ya molekuli. Urekebishaji wa nitrojeni na denitrification ni takriban usawa katika asili. Mzunguko wa nitrojeni kwa hivyo unategemea hasa shughuli za bakteria, wakati mimea huunganisha ndani yake, kwa kutumia bidhaa za kati za mzunguko huu na kuongeza sana kiwango cha mzunguko wa nitrojeni katika biosphere kupitia uzalishaji wa biomass.
Jukumu la bakteria katika mzunguko wa nitrojeni ni kubwa sana kwamba ikiwa aina 20 tu za aina zao zitaharibiwa, maisha katika sayari yetu yatakoma.
Urekebishaji usio wa kibaiolojia wa nitrojeni na kuingia kwa oksidi zake na amonia kwenye udongo pia hutokea kwa mvua wakati wa ionization ya anga na kutokwa kwa umeme. Sekta ya kisasa ya mbolea hurekebisha nitrojeni ya anga katika viwango vikubwa zaidi kuliko uwekaji wa nitrojeni asilia ili kuongeza uzalishaji wa mazao.
Hivi sasa, shughuli za binadamu zinazidi kuathiri mzunguko wa nitrojeni, hasa katika mwelekeo wa ziada ya uhamisho wake katika fomu zilizofungwa juu ya taratibu za kurudi kwa hali ya Masi.
Mzunguko wa fosforasi katika biolojia
Kipengele hiki, muhimu kwa ajili ya awali ya vitu vingi vya kikaboni, ikiwa ni pamoja na ATP, DNA, RNA, inachukuliwa na mimea tu kwa namna ya ioni za asidi ya orthophosphoric (P0 3 4 +). Ni mali ya vitu ambavyo vinapunguza uzalishaji wa msingi kwenye ardhi na haswa baharini, kwani mfuko wa kubadilishana wa fosforasi kwenye mchanga na maji ni mdogo. Mzunguko wa kipengele hiki kwenye kiwango cha biosphere haujafungwa.
Juu ya ardhi, mimea huchota phosphates kutoka kwenye udongo, iliyotolewa na waharibifu kutokana na kuoza mabaki ya kikaboni. Hata hivyo, katika udongo wa alkali au tindikali umumunyifu wa misombo ya fosforasi hupungua kwa kasi. Mfuko mkuu wa hifadhi ya phosphates ni zilizomo katika miamba iliyoundwa kwenye sakafu ya bahari katika siku za nyuma za kijiolojia. Wakati wa leaching ya mwamba, sehemu ya hifadhi hizi hupita kwenye udongo na huoshwa ndani ya miili ya maji kwa namna ya kusimamishwa na ufumbuzi. Katika hydrosphere, phosphates hutumiwa na phytoplankton, kupitia minyororo ya chakula kwa hidrobionts nyingine. Hata hivyo, katika bahari, misombo mingi ya fosforasi huzikwa na mabaki ya wanyama na mimea chini, na mabadiliko ya baadaye na miamba ya sedimentary kwenye mzunguko mkubwa wa kijiolojia. Kwa kina, phosphates kufutwa hufunga na kalsiamu, kutengeneza phosphorites na apatites. Katika biosphere, kwa kweli, kuna mtiririko wa unidirectional wa fosforasi kutoka kwa miamba ya ardhi hadi kwenye kina cha bahari, kwa hiyo, mfuko wake wa kubadilishana katika hydrosphere ni mdogo sana.
Mchele. 9. Mzunguko wa fosforasi
Amana ya ardhi ya phosphorites na apatites hutumiwa katika uzalishaji wa mbolea. Kuingia kwa fosforasi kwenye miili ya maji safi ni moja ya sababu kuu za "kuchanua" kwao.
Mzunguko wa sulfuri katika biolojia
Mzunguko wa sulfuri, muhimu kwa ajili ya ujenzi wa idadi ya amino asidi, ni wajibu kwa ajili ya muundo wa pande tatu wa protini na ni iimarishwe katika biosphere. mbalimbali bakteria. Viungo vya mtu binafsi katika mzunguko huu vinahusisha vijidudu vya aerobic ambavyo huweka oksidi ya salfa ya mabaki ya kikaboni kuwa salfati, na vile vile vipunguza salfati vya anaerobic ambavyo hupunguza salfati kuwa sulfidi hidrojeni. Mbali na makundi yaliyoorodheshwa ya bakteria ya sulfuri, wao huweka oksidi ya sulfidi hidrojeni kwa sulfuri ya msingi na kisha kwa sulfati. Mimea huchukua ioni SO2-4 tu kutoka kwa udongo na maji.
Pete iliyo katikati inaonyesha mchakato wa uoksidishaji (O) na upunguzaji (R) ambao hubadilisha salfa kati ya bwawa la salfati inayopatikana na dimbwi la salfati ya chuma ndani ya udongo na mchanga.
Mchele. 10. Mzunguko wa sulfuri. Pete katikati inaonyesha mchakato wa oxidation (0) na kupunguza (R), ambayo sulfuri inabadilishwa kati ya dimbwi la salfati inayopatikana na dimbwi la salfaidi za chuma lililoko ndani kabisa ya udongo na mchanga.
Mkusanyiko mkuu wa sulfuri hutokea katika bahari, ambapo ioni za sulfate huendelea kutoka kwa ardhi na mtiririko wa mto. Wakati sulfidi hidrojeni inapotolewa kutoka kwa maji, sulfuri inarudishwa kwa sehemu kwenye angahewa, ambako inaoksidishwa na dioksidi, na kugeuka kuwa asidi ya sulfuriki katika maji ya mvua. Matumizi ya viwanda kiasi kikubwa salfa na salfa ya asili na mwako wa mafuta ya asili hutoa kiasi kikubwa cha dioksidi ya sulfuri kwenye angahewa. Hii inadhuru mimea, wanyama, watu na hutumika kama chanzo cha mvua ya asidi, ambayo huongeza athari mbaya za kuingilia kati kwa binadamu katika mzunguko wa sulfuri.
Kiwango cha mzunguko wa vitu
Mizunguko yote ya dutu hutokea kwa kasi tofauti (Mchoro 11)
Kwa hivyo, mizunguko ya vitu vyote vya biolojia kwenye sayari huungwa mkono na mwingiliano mgumu wa sehemu tofauti. Zinaundwa na shughuli za vikundi vya viumbe vya kazi tofauti, mfumo wa kukimbia na uvukizi unaounganisha bahari na ardhi, michakato ya mzunguko wa maji na raia wa hewa, hatua ya nguvu za mvuto, tectonics ya sahani za lithospheric na nyingine kubwa. - kiwango cha michakato ya kijiolojia na kijiofizikia.
Biosphere hufanya kama moja mfumo tata, ambayo mizunguko mbalimbali ya vitu hutokea. Injini kuu ya haya mizunguko ndio kiumbe hai cha sayari, viumbe vyote vilivyo hai, kutoa michakato ya usanisi, mabadiliko na mtengano wa vitu vya kikaboni.
Mchele. 11. Viwango vya mzunguko wa dutu (P. Cloud, A. Jibor, 1972)
Msingi wa mtazamo wa kiikolojia wa ulimwengu ni wazo kwamba kila kiumbe hai kimezungukwa na athari nyingi juu yake. mambo mbalimbali, kutengeneza katika tata makazi yake - biotope. Kwa hivyo, biotope - sehemu ya eneo ambalo ni sawa kulingana na hali ya maisha kwa aina fulani za mimea au wanyama.(mteremko wa korongo, mbuga ya misitu ya mijini, ziwa ndogo au sehemu ya ziwa kubwa, lakini kwa hali ya homogeneous - sehemu ya pwani, sehemu ya maji ya kina).
Viumbe tabia ya biotopu fulani huunda jumuiya ya maisha au biocenosis(wanyama, mimea na microorganisms ya maziwa, meadows, strips pwani).
Jumuiya hai (biocenosis) huunda nzima moja na biotopu yake, ambayo inaitwa mfumo wa ikolojia (mfumo wa ikolojia). Mfano wa mazingira ya asili ni kichuguu, ziwa, bwawa, meadow, msitu, jiji, shamba. Mfano wa classic mfumo wa ikolojia bandia ni chombo cha anga. Kama unaweza kuona, hakuna kali muundo wa anga. Karibu na dhana ya mfumo ikolojia ni dhana biogeocenosis.
Sehemu kuu za mifumo ya ikolojia ni:
- mazingira yasiyo hai (abiotic). Hizi ni maji, madini, gesi, pamoja na suala la kikaboni na humus;
- vipengele vya biotic. Hizi ni pamoja na: wazalishaji au wazalishaji (mimea ya kijani), watumiaji au watumiaji (viumbe hai vinavyolisha wazalishaji), na vitenganishi au vitenganishi (vijidudu).
Asili hufanya kazi sana kiuchumi. Kwa hivyo, biomass iliyoundwa na viumbe (dutu ya miili ya viumbe) na nishati iliyomo huhamishiwa kwa wanachama wengine wa mazingira: wanyama hula mimea, wanyama hawa huliwa na wanyama wengine. Utaratibu huu unaitwa chakula, au trophic, mnyororo. Kwa asili, minyororo ya chakula mara nyingi huingiliana, kutengeneza mtandao wa chakula.
Mifano minyororo ya chakula: mmea - herbivore - mwindaji; nafaka - panya ya shamba - mbweha, nk na mtandao wa chakula huonyeshwa kwenye Mtini. 12.
Kwa hivyo, hali ya usawa katika biosphere inategemea mwingiliano wa mambo ya mazingira ya biotic na abiotic, ambayo hudumishwa kwa njia ya kubadilishana kwa mara kwa mara ya suala na nishati kati ya vipengele vyote vya mazingira.
Katika mizunguko iliyofungwa ya mazingira ya asili, pamoja na wengine, ushiriki wa mambo mawili ni muhimu: uwepo wa watenganishaji na usambazaji wa nishati ya jua kila wakati. Katika mifumo ya ikolojia ya mijini na bandia kuna viozaji vichache au hakuna, kwa hivyo taka za kioevu, ngumu na za gesi hujilimbikiza, na kuchafua mazingira.
Mchele. 12. Mtandao wa chakula na mwelekeo wa mtiririko wa jambo
Inapakia...