Biyosferdeki maddelerin döngüsü, döngüsel, tekrar tekrar tekrarlanan eklem, birbirine bağlı dönüşüm ve maddelerin hareketi sürecidir. Maddelerin dolaşımının varlığı, gerekli kondisyon biyosferin varlığı. Bazı organizmalar tarafından kullanıldıktan sonra, maddeler diğer organizmaların erişebileceği bir forma geçmelidir. Maddelerin bir bağlantıdan diğerine böyle bir geçişi enerji maliyetleri gerektirir, bu nedenle yalnızca Güneş enerjisinin katılımıyla mümkündür. Güneş enerjisinin kullanımıyla, gezegende birbirine bağlı iki madde döngüsü ilerler: büyük - jeolojik ve küçük - biyolojik (biyotik).
Maddelerin jeolojik döngüsü- abiyotik faktörlerin etkisi altında gerçekleştirilen maddelerin göçü süreci: ayrışma, erozyon, su hareketi vb. Canlı organizmalar buna katılmaz.
Gezegendeki canlı maddenin ortaya çıkmasıyla, biyolojik (biyotik) dolaşım. Tüm canlı organizmalar buna katılır, çevreden bazı maddeleri emer ve bazılarını serbest bırakır. Örneğin bitkiler karbondioksit, su, mineraller ve oksijeni serbest bırakın. Hayvanlar, solunum için bitkilerin verdiği oksijeni kullanır. Bitkileri yerler ve fotosentez sürecinde oluşan sindirimin bir sonucu olarak asimile olurlar. organik madde. Karbondioksit ve sindirilmemiş yiyecekleri serbest bırakırlar. Öldükten sonra, bitkiler ve hayvanlar bir ölü organik madde kütlesi (detritus) oluşturur. Detritus, mikroskobik mantarlar ve bakteriler tarafından ayrışma (mineralizasyon) için kullanılabilir. Hayati aktivitelerinin bir sonucu olarak, biyosfere ek bir miktar girer. karbon dioksit. Ve organik maddeler orijinal inorganik bileşenlere dönüştürülür - biyojenler. Su kütlelerine ve toprağa düşen sonuçta ortaya çıkan mineral bileşikler, fotosentez yoluyla fiksasyon için bitkiler için tekrar kullanılabilir hale gelir. Böyle bir süreç süresiz olarak tekrarlanır ve doğası gereği kapalıdır (dolaşım). Örneğin, tüm atmosferik oksijen bu yol boyunca yaklaşık 2 bin yılda seyahat ederken, karbondioksit bunu yapmak için yaklaşık 300 yıl alır.
Organik maddede bulunan enerji, besin zincirlerinden geçerken azalır. Çoğu, çevrede ısı şeklinde dağılır veya organizmaların hayati süreçlerini sürdürmek için harcanır. Örneğin, hayvanların ve bitkilerin solunumu, bitkilerde maddelerin taşınması ve canlı organizmaların biyosentez süreçleri üzerinde. Ek olarak, ayrıştırıcıların aktivitesi sonucu oluşan biyojenler, organizmaların kullanabileceği enerjiyi içermez. AT bu durum sadece biyosferdeki enerji akışı hakkında konuşulabilir, dolaşım hakkında konuşulamaz. Bu nedenle, biyosferin sürdürülebilir varlığının koşulu, biyojeosenozlarda maddelerin sürekli dolaşımı ve enerji akışıdır.
Jeolojik ve biyolojik döngüler birlikte azot, su, karbon ve oksijen döngülerine dayanan maddelerin genel biyojeokimyasal döngüsünü oluşturur.
nitrojen döngüsü
Azot, biyosferde en bol bulunan elementlerden biridir. Biyosferik azotun ana kısmı atmosferde gaz halindedir. Kimya dersinden bilindiği gibi moleküler nitrojende (N 2) atomlar arasındaki kimyasal bağlar çok güçlüdür. Bu nedenle, çoğu canlı organizma onu doğrudan kullanamaz. Bu nedenle, azot döngüsündeki önemli bir adım, onun sabitlenmesi ve organizmaların erişebileceği bir forma dönüştürülmesidir. Azot fiksasyonunun üç yolu vardır.
atmosferik fiksasyon. Atmosferik elektrik deşarjlarının (yıldırım) etkisi altında, nitrojen oksijenle etkileşime girerek nitrojen oksit (NO) ve dioksit (NO2) oluşturabilir. Nitrik oksit (NO), oksijen tarafından çok hızlı bir şekilde oksitlenir ve nitrojen dioksite dönüştürülür. Azot dioksit su buharında çözünür ve nitröz (HNO2) ve nitrik (HNO3) asitler şeklinde yağışla toprağa girer. Toprakta bu asitlerin ayrışması sonucunda nitrit (NO 2 -) ve nitrat iyonları (NO 3 -) oluşur. Nitrit ve nitrat iyonları bitkiler tarafından zaten emilebilir ve biyolojik döngüye dahil edilebilir. Atmosferik nitrojen fiksasyonu, biyosferdeki yıllık nitrojen fiksasyonunun yaklaşık %3'ü olan, yılda yaklaşık 10 milyon ton nitrojeni oluşturur.
biyolojik fiksasyon. Azotu bitkiler için mevcut formlara dönüştüren azot sabitleyici bakteriler tarafından gerçekleştirilir. Mikroorganizmalar tüm azotun yaklaşık yarısını bağlar. Baklagil bitkilerinin nodüllerinde azotu sabitleyen bakteriler en iyi bilinmektedir. Bitkilere amonyak (NH3) formunda azot sağlarlar. Amonyak, bitkiler tarafından emilen amonyum iyonu (NH 4 +) oluşumu ile suda oldukça çözünür. Bu nedenle baklagiller, ekim nöbetinde kültür bitkilerinin en iyi öncülleridir. Hayvanların ve bitkilerin ölümü ve kalıntılarının ayrışmasından sonra toprak, organik ve mineral azot bileşikleri ile zenginleştirilir. Ayrıca, çürütücü (amonyaklaştırıcı) bakteriler, bitki ve hayvanların azot içeren maddelerini (proteinler, üre, nükleik asitler) amonyağa ayırır. Bu süreç denir amonyaklaştırma. Çoğu amonyak daha sonra nitrifikasyon bakterileri tarafından bitkiler tarafından yeniden kullanılan nitritlere ve nitratlara oksitlenir. Azotun atmosfere dönüşü, bir grup denitrifikasyon bakterisi tarafından gerçekleştirilen denitrifikasyon ile gerçekleşir. Sonuç olarak, azotlu bileşikler moleküler azota indirgenir. Nitrat ve amonyumdaki nitrojenin bir kısmı yüzey akışıyla birlikte su ekosistemlerine girer. Burada azot emilir suda yaşayan organizmalar veya dipteki organik çökeltilere girer.
Endüstriyel sabitleme. Mineral azotlu gübrelerin üretiminde yıllık olarak büyük miktarda azot endüstriyel olarak bağlanır. Bu tür gübrelerden elde edilen azot, bitkiler tarafından amonyum ve nitrat formlarında emilir. Belarus'ta üretilen azotlu gübrelerin hacmi şu anda yılda yaklaşık 900 bin tondur. En büyük üretici OJSC GrodnoAzot'tur. Bu işletme üre, amonyum nitrat, amonyum sülfat ve diğer azotlu gübreler üretmektedir.
Yapay olarak verilen azotun yaklaşık 1/10'u bitkiler tarafından kullanılır. Geri kalan yüzey akışı ve yeraltı suyu, su ekosistemlerine geçer. Bu, fitoplankton tarafından asimilasyon için mevcut olan büyük miktarlarda nitrojen bileşiklerinin suda birikmesine yol açar. Sonuç olarak, alglerin hızlı üremesi (ötrofikasyon) ve bunun sonucunda su ekosistemlerinde ölümler mümkündür.
Su döngüsü
Su, biyosferin ana bileşenidir. Döngünün uygulanmasında hemen hemen tüm unsurların çözülmesi için ortamdır. Biyosfer suyunun çoğu, sıvı su ve sonsuz buzlu su ile temsil edilir (biyosferdeki tüm su rezervlerinin %99'undan fazlası). Suyun küçük bir kısmı gaz halindedir - bunlar atmosferik su buharıdır. Biyosferik su döngüsü, Dünya yüzeyinden buharlaşmasının yağışla dengelenmesi gerçeğine dayanmaktadır. Yağış şeklinde toprağın yüzeyine çıkan su, kayaların tahribatına katkıda bulunur. Bu, kurucu minerallerini canlı organizmalar için kullanılabilir hale getirir. Jeolojik döngüsünü belirleyen gezegenin yüzeyinden suyun buharlaşmasıdır. Gelen güneş enerjisinin yaklaşık yarısını tüketir. Denizlerin ve okyanusların yüzeyinden suyun buharlaşması, yağışla geri dönüşünden daha yüksek oranda gerçekleşir. Bu fark, kıtalarda yağışların buharlaşmadan daha baskın olması nedeniyle yüzey ve derin akışlarla telafi edilir.
Karada su buharlaşmasının yoğunluğundaki artış, büyük ölçüde bitkilerin yaşamsal faaliyetlerinden kaynaklanmaktadır. Bitkiler suyu topraktan çeker ve aktif olarak atmosfere verir. Bitki hücrelerindeki suyun bir kısmı fotosentez sırasında parçalanır. Bu durumda, hidrojen formda sabitlenir. organik bileşikler ve oksijen atmosfere salınır.
Hayvanlar vücuttaki ozmotik ve tuz dengesini korumak için suyu kullanır ve metabolik ürünlerle birlikte dış ortama verirler.
karbon döngüsü
karbon benzeri kimyasal element atmosferde karbondioksit olarak bulunur. Bu, canlı organizmaların bu elementin Dünya gezegenindeki dolaşımına zorunlu katılımını belirler. Karbonun ana rotası inorganik bileşikler zorunlu bir kimyasal element olduğu organik maddelerin bileşimine geçer - bu fotosentez sürecidir. Karbonun bir kısmı, canlı organizmaların solunumu sırasında ve ölü organik maddelerin bakteriler tarafından parçalanması sırasında karbondioksit olarak atmosfere salınır. Bitkiler tarafından alınan karbon, hayvanlar tarafından tüketilir. Ek olarak, mercan polipleri ve yumuşakçalar, iskelet oluşumları ve kabuklar oluşturmak için karbon bileşikleri kullanır. Ölümleri ve yerleşmelerinden sonra altta kireçtaşı birikintileri oluşur. Böylece karbon çevrimden çıkarılabilir. Karbonun döngüden uzun süre çıkarılması, minerallerin oluşumuyla sağlanır: kömür, yağ, turba.
Gezegenimizin varlığı boyunca, döngüden çıkan karbon, atmosfere giren karbondioksit tarafından telafi edildi. Volkanik patlamalar ve diğer sırasında doğal süreçler. Halihazırda önemli bir antropojenik etki. Örneğin, hidrokarbon yakıtları yakarken. Bu, Dünya'daki asırlık düzenlenmiş karbon döngüsünü bozar.
Bir asır boyunca karbondioksit konsantrasyonunda sadece %0,01'lik bir artış, sera etkisinin gözle görülür bir tezahürüne yol açtı. Gezegendeki ortalama yıllık sıcaklık 0,5 °C arttı ve Dünya Okyanusu'nun seviyesi neredeyse 15 cm arttı Bilim adamlarına göre, ortalama yıllık sıcaklık 3-4 °C daha artarsa, sonsuz buz olacak erimeye başlar. Aynı zamanda, Dünya Okyanusu'nun seviyesi 50-60 cm yükselecek ve bu da arazinin önemli bir bölümünün su basmasına neden olacak. Küresel olarak kabul edilir ekolojik felaket Sonuçta, dünya nüfusunun yaklaşık %40'ı bu bölgelerde yaşıyor.
oksijen döngüsü
Biyosferin işleyişinde oksijen, canlı organizmaların metabolik süreçlerinde ve solunumunda son derece önemli bir rol oynar. Solunum, yakıtın yanması ve çürüme süreçleri sonucunda atmosferdeki oksijen miktarındaki azalma, bitkilerin fotosentez sırasında açığa çıkardığı oksijen ile telafi edilir.
Oksijen, Dünya'nın birincil atmosferinde soğudukça oluştu. Yüksek reaktivitesi nedeniyle gaz halinden çeşitli inorganik bileşiklerin (karbonatlar, sülfatlar, demir oksitler vb.) Bileşimine geçmiştir. Gezegenin bugünkü oksijen içeren atmosferi, yalnızca canlı organizmalar tarafından gerçekleştirilen fotosentez sayesinde oluşmuştur. Atmosferdeki oksijen içeriği uzun süredir mevcut değerlerine yükseliyor. Miktarını sabit bir seviyede tutmak şu anda ancak fotosentetik organizmalar sayesinde mümkündür.
Ne yazık ki, son yıllarda, ormansızlaşmaya, toprak erozyonuna yol açan insan faaliyeti, fotosentez yoğunluğunu azaltır. Ve bu da, Dünya'nın geniş bölgelerinde oksijen döngüsünün doğal seyrini bozar.
Atmosferik oksijenin küçük bir kısmı, güneşten gelen ultraviyole radyasyonun etkisi altında ozon ekranının oluşumunda ve yok edilmesinde rol oynar.
Maddelerin biyojenik döngüsünün temeli güneş enerjisidir. Biyosferin sürdürülebilir varlığının ana koşulu, maddelerin sürekli dolaşımı ve biyojeosenozlarda enerji akışıdır. Azot, karbon ve oksijen döngülerinde ana rol canlı organizmalara aittir. Biyosferdeki küresel su döngüsünün temeli fiziksel süreçlerle sağlanır.
Maddelerin dolaşımı ve biyojeokimyasal döngüleri
Örnek olarak su döngüsünü kullanarak jeolojik döngünün anlamını açıklayın.
Biyolojik döngü nasıl gerçekleşir?
Atomların biyojenik göç yasası nedir V.I. Vernadsky?
Doğal döngünün rezerv ve değişim fonları nelerdir? Onların arasındaki fark ne?
Yaşayan bir süper organizma olarak Dünya
*Biyosferin var olması ve gelişmesi için Dünya'nın biyolojik olarak sürekli çevrim yapması gerekir. önemli maddeler, yani kullanımdan sonra tekrar diğer organizmalar için sindirilebilir bir forma dönüşmeleri gerekir. Biyolojik olarak önemli maddelerin bu geçişi, ancak kaynağı Güneş olan belirli bir enerji harcamasıyla gerçekleştirilebilir.
Bilim adamı V. R. Williams, güneş enerjisinin Dünya'da iki madde döngüsü sağladığına inanıyor - jeolojik veya büyük, dolaşım ve biyolojik , küçük, döngü.
jeolojik Döngü en açık şekilde su döngüsünde kendini gösterir. Dünya her yıl Güneş'ten 5,24x1024 J yayılan enerji alır. Bunun yaklaşık yarısı suyun buharlaşmasına harcanır. Aynı zamanda, okyanustan buharlaşan su, yağışla geri dönenden daha fazladır. Karada ise, aksine, suyun buharlaşmasından daha fazla yağış düşer. Fazlası nehirlere ve göllere ve oradan tekrar okyanusa akar (belirli miktarda mineral bileşiği aktarırken). Suyun Dünya'dan toplam buharlaşmasının yağışla telafi edilmesi gerçeğine dayanarak, biyosferde büyük bir sirkülasyona neden olan şey budur.
** Canlı maddenin ortaya çıkmasıyla birlikte, jeolojik döngü temelinde organik madde döngüsü ortaya çıktı. durgunluk, biyolojik (küçük) dolaşım.
Jeolojik döngüye örnek olarak su döngüsü
(H. Penman'a göre)
Canlı madde geliştikçe, jeolojik döngüden sürekli olarak daha fazla element çıkarılır ve yeni bir biyolojik döngüye girer. Mineral maddelerin büyük bir döngüde hem çözelti şeklinde hem de mekanik çökeltme şeklinde basit transferinin aksine, küçük bir döngüde en önemli noktalar organik bileşiklerin sentezi ve yok edilmesidir. Jeolojik döngünün aksine, biyolojik döngü ihmal edilebilir bir enerjiye sahiptir. Bilindiği gibi, Dünya'ya gelen tüm güneş enerjisinin sadece %0.1-0.2'si organik madde oluşumuna harcanmaktadır (jeolojik döngüde %50'ye kadar). Buna rağmen, biyolojik döngüde yer alan enerji, birincil ürünler yaratma konusunda harika bir iş çıkarıyor.
biyolojik döngü
Canlı maddenin Dünya'ya gelişiyle birlikte, kimyasal elementler dış ortamdan geçerek biyosferde sürekli olarak dolaşır.
organizmalara ve çevreye geri döner. Maddelerin aşağı yukarı kapalı yollar boyunca bu dolaşımına denir. biyojeokimyasal döngü.
Ana biyojeokimyasal döngüler oksijen, karbon, su, azot, fosfor, kükürt ve diğer biyojenik elementlerin döngüleridir.
*** Maddenin biyojenik göçü - doğadaki elementlerin genel göç biçimlerinden biri. Biyojenik jeokimyasal göç, canlı organizmaların büyüme ve gelişmesinde yer alan ve karmaşık biyokimyasal ve biyojeokimyasal süreçlerin bir sonucu olarak canlı organizmalar tarafından üretilen organik ve inert maddelerin göçü olarak anlaşılmalıdır. VE. Vernadsky formüle atomların biyojenik göç yasası aşağıdaki formda:
Biyosferdeki kimyasal elementlerin göçü, ya canlı maddenin doğrudan katılımıyla (biyojenik göç) ya da jeokimyasal özellikleri (O2, CO2, H2, vb.) şu anda biyosferde yaşayan ve jeolojik tarih boyunca Dünya'da faaliyet gösteren).
İnsan öncelikle biyosfer ve canlı nüfusu üzerinde hareket eder, bu nedenle atomların biyojenik göçü için koşulları değiştirerek derin kimyasal değişiklikler için ön koşulları yaratır. Böylece süreç kendi kendini geliştirebilir, insan arzusundan bağımsız ve küresel ölçekte pratik olarak kontrol edilemez hale gelebilir.
Maddenin gezegensel dolaşımı açısından en önemlileri toprak-peyzaj, hidrosferik ve derin (iç) döngülerdir. Bunlardan ilkinde, kayalardan, sudan, havadan kimyasal elementlerin ekstraksiyonu, organik maddenin ayrışması, çeşitli organik ve organo-mineral bileşiklerin emilimi ve sentezi gerçekleştirilir. hidrosferik döngüde başrol suyun bileşimini ve canlı organizmaların biyolojik aktivitesini oynar. Buradaki maddenin biyolojik üretimi, fito ve zooplanktonun baskın katılımıyla gerçekleştirilir. Biyojenik göçün derin döngüsünde en önemli rol anaerobik mikroorganizmaların aktivitesine aittir.
**** Dünyanın çeşitli kabuklarında meydana gelen süreçler dinamik bir denge halindedir ve bunlardan herhangi birinin seyrindeki bir değişiklik, bazen geri dönüşü olmayan sonsuz zincirler gerektirir. Her doğal döngüde, iki kısım veya iki "fon" arasında ayrım yapılması tavsiye edilir:
yedek fonlar- çoğunlukla inorganik yapıda, yavaş hareket eden büyük bir madde kütlesi;
mobil, veya takas, fon- organizmalar ve çevre arasında hızlı bir değişim ile karakterize edilen daha küçük, ancak daha aktif.
Değişim fonu, hayvanlar tarafından birincil atılım (lat. dışkıdan - atılan) nedeniyle veya mikroorganizmalar tarafından detritusun ayrışması sırasında dolaşıma geri dönen maddeler pahasına oluşturulur.
Biyosferi bir bütün olarak düşünürsek, biyojeokimyasal döngüler iki ana türe ayrılabilir:
atmosferde veya hidrosferde bir rezerv fonu ile gaz halindeki maddelerin dolaşımı;
yerkabuğunda bir rezerv fonu olan tortul döngü.
^ DOĞADAKİ MADDELERİN BİYOLOJİK DÖNGÜSÜ
Maddelerin biyolojik döngüsünün genel konsepti
Dünya gezegeninin bir gelişim biçimi olarak maddelerin biyolojik dolaşımı
Doğadaki maddelerin biyojeokimyasal döngüsünün unsurları
Karadaki biyojeokimyasal döngünün parametreleri
Biyolojik döngü ve toprak oluşumu
^ GENEL KONSEPT
Maddelerin biyolojik döngüsü, kimyasal elementlerin topraktan ve atmosferden canlı organizmalara girişi, yeni kompleks bileşiklerin biyokimyasal sentezi ve elementlerin kısmen yıllık bir düşüşle toprağa ve atmosfere geri dönüşü süreçleridir. organik madde. Maddelerin biyolojik döngüsü tam olarak dengelenmiş bir kapalı döngü değildir, bu nedenle, seyri sırasında toprak, bitkinin varlığı için uygun bir temel oluşturan humus ve azot, mineral besin elementleri (biyojenik elementler olarak adlandırılır) ile zenginleştirilir. organizmalar.
Maddelerin biyolojik döngüsünde gerçekleştirilen işlemlerin biyolojik, biyokimyasal ve jeokimyasal önemi ilk olarak doğal bölgeler doktrinini oluşturan V. V. Dokuchaev tarafından gösterilmiştir. Ayrıca, V. I. Vernadsky, B. B. Polynov, D. N. Pryanishnikov, V. N. Sukachev, N. P. Remezov, L. E. Rodin, N. I. Bazilevich, V. A. Kovda ve diğer araştırmacıların çalışmalarında ortaya çıktı.
uluslararası birlik Biyolojik Bilimler(Uluslararası Biyolojik Bilimler Birliği), kara ve su biyojeosenozlarının biyolojik üretkenliği üzerine geniş bir araştırma programı yürütmüştür. Bu çalışmalara rehberlik etmek için Uluslararası Biyolojik Program oluşturulmuştur. Modern literatürde kullanılan terim ve kavramları birleştirmek için Uluslararası Biyoprogram belirli iş. Maddelerin doğal biyolojik döngülerini incelemeye başlamadan önce en sık kullanılan terimlerin açıklamalarını vermek gerekir.
biyokütle - birikmiş canlı madde kütlesi şimdiki an zaman.
^ bitki biyokütlesi (eşanlamlı - fitomas) - canlı ve ölü kütle, ancak anatomik yapılarını zaman içinde bu noktaya kadar koruyan, herhangi bir bölgedeki bitki topluluklarının organizmaları.
^ Biyokütle yapısı - bitkilerin yeraltı ve yer üstü kısımlarının yanı sıra bitkilerin yıllık ve çok yıllık, fotosentetik ve fotosentetik olmayan kısımlarının oranı.
paçavralar - bitki ile mekanik bir bağlantıyı koruyan bitkilerin ölü kısımları.
^ Güz - Birim alan başına birim zamanda yerüstü ve yeraltı kısımlarında ölen bitkilerin organik madde miktarı.
Çöp -çok yıllık bitki artıkları birikintileri kütlesi değişen dereceler mineralizasyon.
Büyüme - Birim zamanda birim alanda biriken bir organizmanın veya organizmalar topluluğunun kütlesi.
^ Gerçek büyüme - büyüme hızının birim alan başına birim zamanda çöp oranına oranı.
Birincil üretim - Ototrofların (yeşil bitkiler) birim zamanda birim alanda yarattığı canlı madde kütlesi.
^ ikincil üretim - birim zamanda birim alanda heterotroflar tarafından oluşturulan organik madde kütlesi.
Biyolojik döngü kapasitesi - olgun bir biyosenozun (fitocenoz) kütlesinin bir parçası olan kimyasal elementlerin sayısı.
Biyolojik döngünün yoğunluğu - birim zaman başına birim alan başına fitosenoz büyümesinde bulunan kimyasal elementlerin sayısı.
Biyolojik dolaşım hızı, bir elementin canlı madde tarafından emilmesinden canlı maddenin bileşimini terk etmesine kadar geçen süredir. Etiketli atomlar kullanılarak belirlenir.
L. E. Rodin, N. I. Bazilevich'e (1965) göre, biyolojik element döngüsünün tam döngüsü aşağıdaki bileşenlerden oluşur.
Bitkilerin karbon atmosferinden özümseyen yüzeyleri ve topraktan kök sistemleri tarafından - azot, kül elementleri ve su tarafından emilmesi, bitki organizmalarının vücutlarına sabitlenmesi, toprağa ölü bitkiler veya parçaları ile girmesi, çöp ve içlerinde bulunan elementlerin serbest bırakılması.
Bitki parçalarının kendileriyle beslenen hayvanlar tarafından yabancılaştırılması, hayvanların vücutlarında yeni organik bileşiklere dönüşmesi ve bir kısmının hayvan organizmalarında sabitlenmesi, daha sonra hayvan dışkısı veya cesetleri ile toprağa girmeleri, her ikisinin de ayrışması ve içerdikleri elementlerin serbest bırakılması.
Asimile eden bitki yüzeyi ile atmosfer, kök sistemi ve toprak havası arasındaki gaz değişimi.
Bitkilerin toprak üstü organları ve özellikle bazı elementlerin kök sistemleri tarafından doğrudan toprağa intravital atılımları.
^ DÜNYANIN BİR GELİŞİM ŞEKLİ OLARAK MADDELERİN BİYOLOJİK DÖNGÜSÜ
Biyosferin yapısı en genel haliyle iki ana bölümden oluşur. birinci derecenin doğal kompleksi - kıtasal ve okyanusal. Bitkiler, hayvanlar ve toprak örtüsü, karada karmaşık bir küresel ekolojik sistem oluşturur. Bu sistem güneş enerjisi, atmosferik karbon, nem, oksijen, hidrojen, azot, fosfor, kükürt, kalsiyum ve diğer biyofilik elementleri bağlayarak ve yeniden dağıtarak biyokütle oluşturur ve serbest oksijen üretir.
Su bitkileri ve okyanus, fitobiyokütle oluşumu ve oksijenin atmosfere salınması yoluyla gezegendeki güneş enerjisi, karbon, azot, fosfor ve diğer biyofillerin bağlanmasıyla aynı işlevleri yerine getiren başka bir küresel ekolojik sistem oluşturur.
Biyosferde kozmik enerjinin birikimi ve yeniden dağıtımının üç biçimi vardır. ^ İlkinin özü bunlardan biri, bitki organizmalarının ve besin zincirleri ve ilgili hayvanlar ve bakteriler yoluyla dokularında birçok bileşik içermesidir. Bu bileşikler H 2 , O 2 , N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Al, Mn ve diğer biyofiller, birçok eser element (I, Co, Cu, Zn vb.) içerir. Bu durumda hafif izotoplar (C, H, O, N, S) daha ağır olanlardan seçilir. İn vivo ve ölümden sonra, çevre ile sürekli bir değişim halinde olan toprak, su ve hava organizmaları, çok çeşitli mineral ve organik bileşikleri algılar ve serbest bırakır. Organizmaların ve çevrenin (metabolitler) in vivo metabolizma ürünlerinin toplam kütlesi ve hacmi, canlı maddenin biyokütlesini birkaç kez aşmaktadır.
^ İkinci form Güneş'in kozmik enerjisinin gezegendeki biyosferinde birikmesi, tutulması ve yeniden dağıtılması, su kütlelerinin ısıtılması, buharların oluşumu ve yoğunlaşması, yağış ve beslenme alanlarından yamaç boyunca yüzey ve yeraltı sularının hareketi ile kendini gösterir. buharlaşma bölgelerine Havanın ve suyun eşit olmayan şekilde ısıtılması, suyun gezegensel hareketlerine neden olur ve hava kütleleri, yoğunluk ve basınç gradyanlarının oluşumu, okyanus akıntıları ve atmosferik dolaşımın görkemli süreçleri.
Erozyon, kimyasal soyulma, taşınma, yeniden dağıtma, çökelme ve mekanik ve kimyasal tortuların karada ve okyanusta birikmesi bu enerjinin üçüncü aktarım ve dönüşüm şeklidir.
Tüm bu üç gezegensel süreç yakından iç içe geçmiş durumda; genel bir dünya döngüsü ve yerel madde döngüleri sistemi oluşturur. Böylece, gezegenin milyarlarca yıllık biyolojik tarihi boyunca, büyük bir biyojeokimyasal döngü ve doğadaki kimyasal elementlerin farklılaşması gelişmiştir. Modern biyosferi yarattılar ve normal işleyişinin temeli onlar.
^ DOĞADAKİ MADDELERİN BİYOGEOKİMYASAL DÖNGÜSÜNÜN ELEMANLARI
Maddelerin biyojeokimyasal döngüsünün unsurları aşağıdaki bileşenlerdir.
Düzenli olarak tekrarlanan veya sürekli devam eden enerji akışı süreçleri, yeni bileşiklerin oluşumu ve sentezi.
Fiziksel, kimyasal ve biyolojik ajanların etkisi altında sentezlenmiş bileşiklerin uzaklaştırılması ve yönlendirilmiş hareketi ve enerjinin transferinin veya yeniden dağıtılmasının kalıcı veya periyodik süreçleri.
Sıralı dönüşümün yönlendirilmiş ritmik veya periyodik süreçleri: ayrışma, biyojenik veya abiyojenik çevresel etkilerin etkisi altında önceden sentezlenmiş bileşiklerin yok edilmesi.
Doğada hem maddelerin biyolojik döngüleri hem de abiyojenik döngüler meydana gelir.
^ Biyolojik döngüler - şartlandırılmış tüm seviyelerde organizmaların hayati aktivitesi (beslenme, besin ilişkileri, üreme, büyüme, metabolitlerin hareketi, ölüm, ayrışma, mineralizasyon).
^ Abiojenik döngüler - gezegende biyojenik olanlardan çok daha önce oluştu. Jeolojik, jeokimyasal, hidrolojik ve atmosferik süreçlerin tüm kompleksini içerirler.
Gezegenin prebiyojenik döneminde jeolojik, hidrolojik, jeokimyasal ve atmosferik döngülerde su ve hava göçü ve birikimi belirleyici bir rol oynadı. Gelişmiş bir biyosfer koşullarında, maddelerin dolaşımı biyolojik, jeolojik ve jeokimyasal faktörlerin ortak etkisi ile yönlendirilir. Aralarındaki oran farklı olabilir ama hareket ortak olmalı! Bu anlamda terimler kullanılır - maddelerin biyojeokimyasal dolaşımı, biyojeokimyasal döngüler.
Bozulmamış biyojeokimyasal döngüler neredeyse dairesel, neredeyse kapalıdır. Doğadaki döngülerin tekrarlayan üreme derecesi çok yüksektir ve V. A. Kovda'ya göre muhtemelen% 90-98'e ulaşır. Bu, döngüde yer alan bileşenlerin bileşimi, miktarı ve konsantrasyonunun yanı sıra organizmaların ve çevrenin genetik ve fizyolojik uygunluğu ve uyumunun belirli bir sabitliğini ve dengesini korur. Ancak jeolojik zamanda biyojeokimyasal döngülerin eksik kapanması, elementlerin ve bunların bileşiklerinin uzayda ve çeşitli ortamlarda göç etmesine ve farklılaşmasına, elementlerin konsantrasyonuna veya dağılmasına yol açar. Bu nedenle atmosferde biyojenik azot ve oksijen birikimini, yerkabuğunda (petrol, kömür, kireçtaşları) karbon bileşiklerinin biyojenik ve kemojenik birikimini gözlemliyoruz.
^ KARA ÜZERİNDEKİ BİYOJEOKİMYASAL DÖNGÜSÜNÜN PARAMETRELERİ
Doğadaki biyojeokimyasal döngüleri incelemek için zorunlu parametreler aşağıdaki göstergelerdir.
Biyokütle ve gerçek büyümesi (fito-, hayvanat bahçesi-, mikrobiyal kütle ayrı ayrı).
Organik atık (miktar, bileşim).
Toprak organik maddesi (humus, ayrışmamış organik kalıntılar).
Toprak, su, hava, yağış, biyokütle fraksiyonlarının elementel malzeme bileşimi.
Biyojenik enerjinin yer altı ve yer altı rezervleri.
canlı metabolitler.
Tür sayısı, bolluk, kompozisyon.
Türlerin ömrü, popülasyonların ve toprakların yaşam dinamikleri ve ritmi.
Çevrenin ekolojik ve meteorolojik koşulları: insan müdahalesinin arka planı ve değerlendirilmesi.
Havza, yamaçlar, teraslar, nehir vadileri, göllerin gözlem noktaları ile kapsama alanı.
Kirleticilerin sayısı, kimyasal, fiziksel, biyolojik özellikler(özellikle CO, CO2 , SO2 , P, NO3 , NH3Hg, Pb, Cd, H2S, hidrokarbonlar).
1. Biyokütledeki kül maddeleri, karbon ve azot içeriği (yer üstü, yer altı, bitki, hayvanat bahçesi, mikrobiyal). Bu elementlerin içeriği % veya g/m2, t/ha yüzey olarak ifade edilebilir. Canlı maddenin ağırlıkça ana kurucu elementleri O (%65-70) ve H'dir (%10). Geri kalanların tümü %30-35'i oluşturur: C, N, Ca (%1-10); S, P, K, Si (% 0.1-1); Fe, Na, Cl, Al, Mg (%0.01-0.1).
Fitomanın kimyasal bileşimi büyük ölçüde değişir. İğne yapraklı ve yaprak döken ormanların, otsu bitki örtüsünün ve halofitlerin fitomalarının bileşimi özellikle farklıdır (Tablo 13).
Tablo 13 - Mineral bileşimi çeşitli gruplar suşi bitkileri
| bitki türü | Kül içeriği, % | Yıllık maden cirosu Bileşenler, kg/ha | Baskın Bileşenler |
| iğne yapraklı ormanlar | 3-7 | 100-300 | Si, Ca, P, Mg, K |
| Yaprak döken ormanlar | 5-10 | 460-850 | Ca, K, P, Al, Si |
| Yağmur ormanları | 3-4 | 1000-2000 | Ca, K, Mg, Al |
| Çayırlar, bozkırlar | 5-7 | 800-1200 | Si, Ca, K, S, P |
| halofit toplulukları | 20-45 | 500-1000 | Cl, SO 4, Na, Mg, K |
Belirli bir kimyasal elementin bireysel önemi, biyolojik absorpsiyon katsayısı (BFA) ile tahmin edilir. Şu formülle hesaplanır:
1966'da V. A. Kovda, toplam karbon döngüsünün ortalama süresini karakterize etmek için kaydedilen fitobiyokütlenin fitokütlenin yıllık fotosentetik büyümesine oranını kullanmayı önerdi. Bu katsayı, toplam sentez döngüsünün ortalama süresini karakterize eder - belirli bir alanda (veya bir bütün olarak karada) biyokütlenin mineralizasyonu. Hesaplamalar, bir bütün olarak arazi için bu döngünün 300-400 dönemine uyduğunu ve 1000 yıldan fazla olmadığını göstermiştir. Buna göre, bu ortalama oranda, biyokütleye bağlı mineral bileşiklerin salınımı, toprakta humus oluşumu ve mineralizasyonu vardır.
Biyosferin canlı maddesinin mineral bileşenlerinin biyojeokimyasal öneminin genel bir değerlendirmesi için, V. A. Kovda, biyokütlenin mineral madde stoğunu, dolaşımda yıllık olarak yer alan mineral madde miktarını büyüme ve çöp ile karşılaştırmayı önerdi. nehirlerin yıllık kimyasal akışı. Bu değerlerin yakın olduğu ortaya çıktı: 10 8-9 kül maddesi büyüme ve düşüşte ve 10 9 - nehirlerin yıllık kimyasal akışında yer alıyor.
BGHK endeksi \u003d S b / S X,
nerede S b - biyokütledeki yıllık artıştaki elementlerin toplamı (veya bir elementin miktarı); S x - verilen havzanın (veya havzanın bir kısmının) nehirlerinin suları tarafından taşınan aynı elementlerin (veya bir elementin) toplamı.
Biyojeokimyasal döngünün endekslerinin, farklı iklim koşulları altında, farklı bitki toplulukları kapsamında, farklı doğal drenaj koşulları altında büyük ölçüde değiştiği ortaya çıktı.
4. N. I. Bazilevich, L. E. Rodin (1964), belirli bir biyojeosenoz koşulları altında altlığın ayrışmasının yoğunluğunu ve altlığın korunma süresini karakterize eden katsayının hesaplanmasını önerdi:
N. I. Bazilevich ve L. E. Rodin'e göre, fitomas ayrışma yoğunluğunun endeksleri kuzeydeki tundra ve bataklıklarda en yüksek ve en düşük (yaklaşık 1'e eşit) - bozkırlarda ve yarı çöllerde.
5. B. B. Polynov (1936), su göçü endeksini hesaplamayı önerdi:
IVM \u003d X H2O / X zk,
IWM'nin su göçü endeksi olduğu yerde; X H2O - buharlaşmış nehir veya yeraltı suyunun mineral kalıntısındaki element miktarı; X zk - aynı elementin yerkabuğundaki veya kayadaki içeriği.
Su göçü endekslerinin hesaplanması, biyosferdeki en hareketli göçmenlerin Cl, S, B, Br, I, Ca, Na, Mg, F, Sr, Zn, U, Mo olduğunu göstermiştir. Bu konuda en pasif olanlar Si, K, P, Ba, Mn, Rb, Cu, Ni, Co, As, Li, Al, Fe'dir.
^ BİYOLOJİK DÖNGÜ VE TOPRAK OLUŞUMU
Jeoloji ve paleobotanik verileri V. A. Kovda'nın genel anlamda takdim etmek kilometre taşları bitkilerin ve bitki örtüsünün gelişim tarihi ile bağlantılı olarak toprak oluşum sürecinin gelişimi (1973). Yeryüzündeki toprak oluşum sürecinin başlangıcı, en elverişsiz hidrotermal koşullar altında bağımsız olarak var olabilen ototrofik bakterilerin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Bu ilk etki alt organizmalar yerkabuğunun kayalarında V. R. Williams, birincil toprak oluşum süreci olarak adlandırdı. 19. yüzyılın sonunda S. N. Vinogradov tarafından keşfedilen ototrofik bakteriler, yaklaşık yüz türden oluşan en basit tek hücreli organizmalardır. Çok hızlı üreme yeteneğine sahiptirler: 1 birey gün içinde trilyonlarca organizma verebilir. Modern ototroflar, toprak içi işlemlerde son derece önemli bir rol oynayan kükürt bakterileri, demir bakterileri vb. Ototrofik bakterilerin ortaya çıkışı, Prekambriyen'e kadar uzanıyor gibi görünüyor.
Böylece, organik maddenin ilk sentezi ve yerkabuğundaki biyolojik döngüler C, S, N, Fe, Mn, O 2 , H 2, mineral bileşiklerin oksijenini kullanan ototrofik bakterilerin aktivitesi ile ilişkilendirildi. Toprak oluşum sürecinin ortaya çıkmasında ototrof bakterilerin yanı sıra virüsler ve bakteriyofajlar gibi hücresel olmayan yaşam formlarının da rol oynaması mümkündür. Tabii ki, bu bir toprak oluşturma süreci değildi. modern biçim, kök bitkileri olmadığı için hümik bileşik birikimi ve biyojenik mekanizma yoktu. Ve görünüşe göre, daha düşük organizmaların etkisi altında kayaların birincil biyojeokimyasal ayrışmasından bahsetmek daha doğrudur.
Prekambriyen'de tek hücreli mavi-yeşil algler ortaya çıktı. Silüriyen ve Devoniyen'den yayılan çok hücreli algler - yeşil, kahverengi, kıpkırmızı. Toprak oluşturma süreci daha karmaşık hale geldi, hızlandı, organik maddenin sentezi gözle görülür miktarlarda başladı ve O, H, N, S ve diğer besinlerin küçük biyolojik döngüsünde bir genişleme oldu. Görünüşe göre, V.A. Kovd, toprak oluşum sürecine bu aşamalarda biyojenik ince toprak birikimi eşlik etti. İlk toprak oluşumu aşaması çok uzundu ve organik madde ve biyolojik döngüde yer alan elementler açısından zengin biyojenik ince toprağın yavaş ama sürekli birikimi eşlik etti: H, O, C, N, P, S, Ca, K, Fe, Si, Al. Bu aşamada, ikincil minerallerin biyojenik sentezi zaten gerçekleşebilirdi: alüminosilikatlar ve ferrisilikatlar, fosfatlar, sülfatlar, karbonatlar, nitratlar, kuvars ve toprak oluşumu sığ su alanlarıyla sınırlıydı. Karada ise kayalık ve bataklık bir karaktere sahipti.
Kambriyen'de psilofitler de ortaya çıktı - kökleri bile olmayan cılız çalı tipi bitkiler. Silüriyen'de bir miktar dağılım ve Devoniyen'de önemli gelişme aldılar. Aynı zamanda, at kuyruğu ve eğrelti otları ortaya çıkıyor - nemli ovaların sakinleri. Böylece, Silüriyen ve Devoniyen ile toprak oluşum sürecinin nispeten gelişmiş bir formu başladı, yani. yaklaşık 300-400 milyon yıl önce. Ancak çimenli bitki örtüsü olmadığı için soddy süreci gözlemlenmemiştir. Eğrelti otlarının ve kulüp yosunlarının kül içeriği yüksek değildir (% 4-6), at kuyruğu çok daha yüksektir (% 20). Kül bileşimine K (%30), Si (%28) ve C1 (%10) hakimdir. Mantar mikroflorası, P ve K'nin biyolojik döngüye ve likenlerin - Ca, Fe, Si'ye dahil olmasına katkıda bulunmuştur. Asitli toprakların (kaolinit allit, boksit) ve demir bileşiklerinden zengin hidromorfik toprakların oluşması muhtemeldir.
Görünüşe göre gelişmiş bir toprak oluşum süreci sadece Paleozoik'in (Karbonifer, Permiyen) sonunda şekillendi. Bilim adamları, karada sürekli bir bitki örtüsünün görünümünü bu zamana bağladılar. Eğrelti otlarına ek olarak, kulüp yosunları, at kuyrukları, gymnospermler ortaya çıktı. Ormanların ve bataklıkların manzaraları hüküm sürdü, sıcak tropik ve subtropikal hakimiyet zemininde iklim bölgeleri oluşturuldu. Sonuç olarak, bu dönemde bataklık ve orman tropik toprak oluşturma süreçleri hüküm sürdü.
Bu rejim, iklimin yavaş yavaş soğuk ve kuru hale geldiği Permiyen döneminin ortalarına kadar devam etti. Kuruluk ve soğuğun katkısı Daha fazla gelişme imar. Bu dönemde (Permiyen, Triyas'ın ikinci yarısı), jimnospermlerin kozalaklı ağaçlarının geniş çapta gelişmesiydi. Yüksek enlemlerde, o sırada asit podzolik topraklar oluşuyordu; Düşük kül içeriği (yaklaşık %4), ihmal edilebilir Cl, Na içeriği, yüksek Si içeriği (%16), Ca (%2), S (%6), K (%6,5) iğnelerin külünde biyolojik döngüye katılımın artması ve toprak oluşumunda Ca, S, P'nin rolü ve Si, K, Na, C1'in rolünde azalma.
Jura'da diatomlar ortaya çıkar ve onu takip eden Kretase döneminde çiçekli bitkiler anjiyospermler. Kretase'nin ortasından beri sert ağaçlar - akçaağaç, meşe, huş, söğüt, okaliptüs, ceviz, kayın, gürgen - yaygınlaştı. Gölgeliklerinin altında, bu bitkilerin çöpleri büyük oranda Ca, Mg ve K içerdiğinden podzol oluşturma süreci zayıflamaya başlar.
Tersiyer çağda, dünyaya tropikal bitki örtüsü hakim oldu: palmiye ağaçları, manolyalar, sekoya, kayın, kestane. Bu ormanların dolaşımına dahil olan maddelerin mineral bileşimi, Ca, Mg, K, P, S, Si ve Al'ın önemli bir katkısı ile karakterize edildi. Böylece, otsu bitki örtüsünün ortaya çıkması ve gelişmesi için ekolojik ön koşullar yaratıldı: toprakların ve kayaların asitliğinde bir azalma ve besinlerin birikmesi.
Toprak oluşum süreçlerinin doğasını değiştirmede büyük temel öneme sahip olan şey, odunsu bitki örtüsünün otsu bitki örtüsüne olan hakimiyetindeki değişimdi. Ağaçların güçlü kök sistemi, biyolojik döngüde önemli miktarda mineral madde içeriyor ve onları otsu bitki örtüsünün sonraki yerleşimi için harekete geçiriyor. Otsu bitki örtüsünün kısa ömrü ve toprağın en üst katmanlarındaki kök kütlelerinin konsantrasyonu, otların örtüsü altında, kül besleme birikimi ile daha az güçlü bir ufuk kalınlığında mineral maddelerin biyolojik döngüsünün mekansal bir konsantrasyonunu sağlar. içlerindeki elemanlar. Böylece Kretase'nin ikinci yarısından başlayarak, Tersiyer'de ve özellikle Kuvaterner'de otsu bitki örtüsünün egemenliğinin etkisi altında, toprak oluşum sürecinin çamurlu süreci yayıldı.
Böylece, Dünya'nın jeolojik tarihinde ve toprak oluşum sürecinin gelişiminde canlı maddenin ve biyolojik döngünün rolü sürekli artmıştır. Ancak toprak oluşumu yavaş yavaş maddelerin biyolojik döngüsündeki ana bağlantılardan biri haline geldi.
Toprak, dünya yüzeyindeki büyük jeolojik ve küçük biyolojik madde döngülerinin sürekli etkileşimini sağlar. Toprak, maddenin bu iki küresel döngüsünün etkileşiminin bir bağlantısı ve düzenleyicisidir.
toprak - kendi içinde organik madde ve onunla ilişkili kimyasal enerji, kimyasal elementler biriktirir, böylece maddelerin biyolojik döngüsünün hızını düzenler.
Verimliliğini dinamik olarak yeniden üretme yeteneğine sahip olan toprak, biyosferik süreçleri düzenler. Özellikle, iklimsel faktörlerle birlikte Dünya'daki yaşamın yoğunluğu, büyük ölçüde toprağın coğrafi heterojenliği tarafından belirlenir.
Doğadaki maddelerin döngüsü en önemli ekolojik kavramdır.
Şek. biyolojik döngü, enerji akışının basitleştirilmiş bir diyagramı ile birlikte sunulur. Maddeler dolaşımda yer alır ve enerji akışı, güneş enerjisini kimyasal bağların enerjisine dönüştüren bitkilerden, bu enerjiyi kullanan hayvanlara ve ayrıca organik maddeleri yok eden mikroorganizmalara kadar tek yönlüdür.
Tek yönlü bir enerji akışı, maddelerin dolaşımını harekete geçirir. Bir ekosistemde bir döngü oluşturan her kimyasal element, dönüşümlü olarak organik bir formdan inorganik bir forma geçer ve bunun tersi de geçerlidir.
Pirinç. 1. Biyosferdeki biyojenik elementlerin enerji akışı ve dolaşımı
Fotosentez- güneş enerjisinin etkisi altında klorofilin katılımıyla karbondioksit ve sudan organik maddelerin (glikoz, nişasta, selüloz vb.) oluşturulması:
6CO 2 + 12H 2 O + hν (673 kcal) \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O
Fotosentez, fotosentetik organizmalar tarafından güneş enerjisini yakalama ve biyokütle enerjisine dönüştürme işlemidir.
Her yıl, bitki dünyası, Dünya nüfusunun tamamı tarafından yılda tüketilen mineral enerji miktarından 10 kat daha fazla serbest enerji depolar. Bu minerallerin kendileri de (kömür, petrol ve doğal gaz) milyonlarca yıl önce gerçekleşen fotosentezin ürünleridir.
Fotosentez her yıl 200 milyar ton karbondioksiti emer ve 320 milyar tona kadar oksijeni serbest bırakır. Atmosferin tüm karbondioksiti 6-7 yıl içinde canlılardan geçer.
Organik maddenin en basit moleküllere yıkım süreçleri de biyosferde gerçekleşir: CO 2 , H 2 O, NH 3 . Organik bileşiklerin ayrışması, hayvan organizmalarında, bitkilerde CO 2 ve H 2 O oluşumu ile solunum sırasında meydana gelir.
Organik maddelerin mineralizasyonu, ölü organik maddenin basit inorganik bileşiklere ayrışması, mikroorganizmaların etkisi altında gerçekleşir.
Biyosferdeki organik maddenin oluşum ve yıkım süreçlerinin zıttı, tek bir biyolojik atom döngüsü oluşturur. Organik bileşiklerin mineralizasyon sürecinde fotosentez sırasında emilen enerji açığa çıkar. Hem ısı hem de kimyasal enerji olarak açığa çıkar.
biyolojik döngükimyasal elementlerin canlı organizmalara girişi, yeni kompleks bileşiklerin biyosentezi ve elementlerin toprağa, atmosfere ve hidrosfere dönüşü için bir dizi işlemdir.
Biyolojik döngünün (BIC) yoğunluğu, ortam sıcaklığı ve su miktarı ile belirlenir. Biyolojik döngü, tropikal yağmur ormanlarında tundradan daha yoğun bir şekilde ilerler.
Maddelerin biyolojik döngüsünün en önemli sonucu, karada humus toprak horizonunun oluşmasıdır.
Biyolojik döngü, aşağıdaki göstergelerle karakterize edilir.
biyokütle - zaman içinde belirli bir noktada biriken canlı madde kütlesi (fito-, hayvanat bahçesi-, mikrobiyokütle).
bitki biyokütlesi(fitokütle) - yaşayan ve ölü bitki organizmalarının kütlesi.
Sonbahar - Birim alan başına birim zamanda ölen bitkilerin organik madde miktarı.
Büyüme- birim alan başına birim zamanda biriken biyokütle.
Bitkilerin kimyasal bileşimi iki ana faktöre bağlıdır:
1) ekolojik, - bitki büyüme koşulları, - çevredeki elementlerin içerik seviyeleri, bitkiler için mevcut olan mobil olanlar da dahil olmak üzere varlık biçimleri;
2) bitki türlerinin kökeninin özellikleri ile bağlantılı olarak genetik.
Çevre kirliliği koşulları altında, bitkilerdeki elementlerin konsantrasyonu birinci faktör tarafından belirlenir. Arka plan (bozulmamış) manzaralarda her iki faktör de önemlidir.
Çevrenin kimyasal faktörüne (kimyasal elementlerin içeriğine) verilen reaksiyona bağlı olarak, 2 grup bitki ayırt edilebilir:
1) uyarlanmış kimyasal elementlerin konsantrasyonundaki değişikliklere;
2) uyarlanmamış kimyasal elementlerin konsantrasyonundaki değişikliklere.
Adapte olmayan bitkilerde ortamdaki kimyasal elementlerin konsantrasyonlarındaki değişiklikler, hastalıklara yol açan fizyolojik rahatsızlıklara neden olur; bitkilerin gelişimi engellenir, türler ölür.
Bazı bitki türleri, yüksek konsantrasyondaki elementleri tolere etmek için iyi adapte edilmiştir. Bunlar, belirli bir alanda uzun süre büyüyen, doğal seçilimin bir sonucu olarak olumsuz çevresel koşullara karşı direnç kazanan yabani bitkilerdir.
Kimyasal elementleri konsantre eden bitkilere yoğunlaştırıcı denir. Örneğin: ayçiçeği, patates konsantre potasyum, çay - alüminyum, yosunlar - demir. Altın pelin, atkuyruğu, mısır ve meşe tarafından biriktirilir.
Seçkin bir Rus bilim adamı akademisyeni V.I. Vernadsky.
biyosfer- Canlı organizmaların bütününü ve gezegenin maddesinin bu organizmalarla sürekli değişim sürecinde olan kısmını içeren Dünya'nın karmaşık dış kabuğu. Bu, insanı çevreleyen doğal ortamın ana bileşeni olan Dünya'nın en önemli jeosferlerinden biridir.
Dünya eş merkezli oluşur kabuklar(jeosferler) hem iç hem de dış. İçtekiler çekirdek ve mantodur ve dıştakiler: litosfer - 6 km (okyanusun altında) ila 80 km (dağ sistemleri) kalınlığında yerkabuğu (Şekil 1) dahil olmak üzere Dünya'nın taş kabuğu; hidrosfer - dünyanın su kabuğu; atmosfer- çeşitli gazların, su buharının ve tozun bir karışımından oluşan dünyanın gazlı kabuğu.
10 ila 50 km yükseklikte, maksimum konsantrasyonu 20-25 km yükseklikte olan ve Dünya'yı vücut için ölümcül olan aşırı ultraviyole radyasyondan koruyan bir ozon tabakası vardır. Biyosfer de buraya (dış jeosferlere) aittir.
biyosfer - 25-30 km yüksekliğe kadar atmosferin bir kısmını (ozon tabakasına kadar), neredeyse tüm hidrosferi içeren Dünya'nın dış kabuğu ve üst kısım yaklaşık 3 km derinliğe kadar litosfer
Pirinç. 1. Yerkabuğunun yapısının şeması
(İncir. 2). Bu parçaların özelliği, gezegenin canlı maddesini oluşturan canlı organizmaların yaşadığıdır. Etkileşim biyosferin abiyotik kısmı- hava, su, kayalar ve organik madde - biyota toprak ve tortul kayaçların oluşumuna yol açmıştır.
Pirinç. 2. Biyosferin yapısı ve ana yapısal birimler tarafından işgal edilen yüzeylerin oranı
Biyosfer ve ekosistemlerdeki maddelerin döngüsü
Tüm canlı organizmalar için kullanılabilir kimyasal bileşikler biyosferde sınırlıdır. Sindirilebilirliğin tükenmesi kimyasal maddeler genellikle kara veya okyanusun yerel alanlarında belirli organizma gruplarının gelişimini engeller. Akademisyen V.R.'ye göre. Williams, sonsuzun sonlu özelliklerini vermenin tek yolu onu kapalı bir eğri boyunca döndürmek. Sonuç olarak, maddelerin dolaşımı ve enerji akışları nedeniyle biyosferin kararlılığı korunur. Mevcut iki ana madde döngüsü: büyük - jeolojik ve küçük - biyojeokimyasal.
Büyük jeolojik döngü(Şek. 3). Fiziksel, kimyasal ve biyolojik faktörlerin etkisi altında kristalin kayaçlar (magmatik) tortul kayaçlara dönüşür. Kum ve kil, derin kayaların dönüşümünün ürünleri olan tipik tortulardır. Bununla birlikte, yağış oluşumu sadece halihazırdaki tahribat nedeniyle oluşmaz. mevcut ırklar değil, aynı zamanda biyojenik minerallerin - mikroorganizmaların iskeletlerinin - senteziyle de doğal Kaynaklar- okyanus, deniz ve göllerin suları. Gevşek sulu çökeltiler, yeni tortul malzeme bölümleri tarafından su kütlelerinin dibinde izole edildiğinden, derinlere battığından, yeni termodinamik koşullara (daha fazla yüksek sıcaklıklar ve basınç) su kaybeder, sertleşir ve tortul kayalara dönüşür.
Gelecekte, bu kayalar, yeni sıcaklık ve basınç koşullarına derin dönüşüm süreçlerinin gerçekleştiği daha derin ufuklara batar - metamorfizma süreçleri gerçekleşir.
Endojen enerji akışlarının etkisi altında, derin kayalar yeniden eritilir ve yeni magmatik kayaların kaynağı olan magma oluşur. Bu kayaçların yeryüzüne çıkmasından sonra, ayrışma ve taşınma süreçlerinin etkisi altında tekrar yeni tortul kayaçlara dönüşürler.
Böylece, büyük bir sirkülasyon, güneş (dış kaynaklı) enerjisinin Dünya'nın derin (içsel) enerjisi ile etkileşiminden kaynaklanmaktadır. Biyosfer ile gezegenimizin daha derin ufukları arasındaki maddeleri yeniden dağıtır.
Pirinç. 3. Maddelerin büyük (jeolojik) dolaşımı (ince oklar) ve yer kabuğundaki çeşitlilikteki değişim (düz geniş oklar - büyüme, kesikli - çeşitlilikte azalma)
büyük daire Güneş enerjisi tarafından yönlendirilen hidrosfer, atmosfer ve litosfer arasındaki su döngüsü olarak da adlandırılır. Su, su kütlelerinin ve karaların yüzeyinden buharlaşır ve daha sonra yağış şeklinde Dünya'ya geri döner. Buharlaşma, okyanus üzerindeki yağışı aşar ve bunun tersi de karada gerçekleşir. Bu farklılıklar nehir akışları ile telafi edilir. Kara bitki örtüsü, küresel su döngüsünde önemli bir rol oynar. Dünya yüzeyinin belirli bölgelerindeki bitkilerin terlemesi buraya düşen yağışın %80-90'ına kadar olabilir ve ortalama olarak hepsi için. iklim bölgeleri- %30 civarında. Büyük döngünün aksine, küçük madde döngüsü yalnızca biyosfer içinde gerçekleşir. Büyük ve küçük su döngüleri arasındaki ilişki, Şek. dört.
Gezegen ölçeğindeki döngüler, bireysel ekosistemlerdeki organizmaların yaşamsal faaliyetleri tarafından yönlendirilen atomların sayısız yerel döngüsel hareketlerinden ve peyzajın ve jeolojik faktörlerin (yüzey ve yer altı akışı, rüzgar erozyonu, toprakların hareketi) neden olduğu hareketlerden yaratılır. deniz dibi, volkanizma, dağ oluşumu vb.)
Pirinç. 4. Suyun büyük jeolojik döngüsü (GBC) ile suyun küçük biyojeokimyasal döngüsü (MBC) arasındaki ilişki
Bir zamanlar vücut tarafından kullanılan, ısıya dönüşen ve kaybolan enerjinin aksine, biyosferdeki maddeler dolaşır ve biyojeokimyasal döngüler oluşturur. Doğada bulunan doksandan fazla elementten, canlı organizmaların yaklaşık kırk taneye ihtiyacı vardır. Onlar için en önemlisi büyük miktarlarda gereklidir - karbon, hidrojen, oksijen, azot. Elementlerin ve maddelerin döngüleri, tüm bileşenlerin katıldığı kendi kendini düzenleyen süreçlerle gerçekleştirilir. Bu işlemler atık değildir. var biyosferdeki biyojeokimyasal dolaşımın küresel kapanma yasası gelişiminin her aşamasında faaliyet göstermektedir. Biyosferin evrim sürecinde, biyolojik bileşenin biyojeokimyasalın kapanmasındaki rolü
döngü kim. İnsanın biyojeokimyasal döngü üzerinde daha da büyük bir etkisi vardır. Ancak rolü ters yönde kendini gösterir (dolaşımlar açılır). Maddelerin biyojeokimyasal dolaşımının temeli, Güneş'in enerjisi ve yeşil bitkilerin klorofilidir. Diğer en önemli döngüler - su, karbon, azot, fosfor ve kükürt - biyojeokimyasal ile ilişkilidir ve ona katkıda bulunur.
Biyosferdeki su döngüsü
Bitkiler, moleküler oksijeni serbest bırakarak organik bileşikler oluşturmak için fotosentez sırasında su hidrojeni kullanır. Tüm canlıların solunum süreçlerinde, organik bileşiklerin oksidasyonu sırasında tekrar su oluşur. Yaşamın tarihinde, hidrosferin tüm serbest suyu, gezegenin canlı maddesinde defalarca ayrışma ve yeni oluşum döngülerinden geçmiştir. Her yıl Dünya'daki su döngüsüne yaklaşık 500.000 km3 su katılmaktadır. Su döngüsü ve rezervleri Şek. 5 (göreceli olarak).
Biyosferdeki oksijen döngüsü
Dünya, yüksek miktarda serbest oksijen içeren eşsiz atmosferini fotosentez sürecine borçludur. Atmosferin yüksek katmanlarında ozon oluşumu oksijen döngüsü ile yakından ilgilidir. Oksijen, su moleküllerinden salınır ve esasen bitkilerdeki fotosentetik aktivitenin bir yan ürünüdür. Abiyotik olarak, oksijen, su buharının foto-ayrışması nedeniyle üst atmosferde ortaya çıkar, ancak bu kaynak, fotosentez tarafından sağlananların yalnızca yüzde binde biridir. Atmosferdeki oksijen içeriği ile hidrosfer arasında hareketli bir denge vardır. Suda, yaklaşık 21 kat daha azdır.
Pirinç. 6. Oksijen döngüsünün şeması: koyu oklar - oksijen arzı ve tüketiminin ana akışları
Serbest bırakılan oksijen, tüm aerobik organizmaların solunum süreçlerine ve çeşitli mineral bileşiklerin oksidasyonuna yoğun bir şekilde harcanır. Bu süreçler atmosferde, toprakta, suda, siltlerde ve kayalarda meydana gelir. Sedimanter kayaçlarda bağlı oksijenin önemli bir bölümünün fotosentetik kökenli olduğu gösterilmiştir. Atmosferdeki O değişim fonu, toplam fotosentez üretiminin% 5'inden fazla değildir. Birçok anaerobik bakteri, bunun için sülfatlar veya nitratlar kullanarak anaerobik solunum sırasında organik maddeyi de oksitler.
Bitkiler tarafından oluşturulan organik maddenin tamamen ayrışması, fotosentez sırasında salınan oksijenin tam olarak aynı miktarını gerektirir. Organiklerin tortul kayaçlara, kömürlere ve turbalara gömülmesi, atmosferdeki oksijen değişim fonunun korunmasının temelini oluşturdu. İçerdiği tüm oksijen, yaklaşık 2000 yıl içinde canlı organizmalar aracılığıyla tam bir döngüden geçer.
Şu anda, atmosferik oksijenin önemli bir kısmı ulaşım, endüstri ve diğer antropojenik aktivite biçimlerinin bir sonucu olarak bağlanmaktadır. İnsanlığın fotosentez süreçleriyle sağladığı toplam 430-470 milyar tonluk serbest oksijenden halihazırda 10 milyar tondan fazla serbest oksijen harcadığı bilinmektedir. Fotosentetik oksijenin sadece küçük bir kısmının değişim fonuna girdiğini hesaba katarsak, insanların bu konudaki faaliyetleri endişe verici boyutlar kazanmaya başlar.
Oksijen döngüsü, karbon döngüsü ile yakından ilgilidir.
Biyosferdeki karbon döngüsü
Kimyasal bir element olarak karbon yaşamın temelidir. Yapabilir Farklı yollar diğer birçok elementle birleşerek canlı hücreleri oluşturan basit ve karmaşık organik moleküller oluşturur. Gezegendeki dağılım açısından, karbon on birinci sırada yer alır (yer kabuğunun ağırlığının %0,35'i), ancak canlı maddede kuru biyokütlenin ortalama %18 veya %45'ini oluşturur.
Atmosferde karbon, karbon dioksit CO2 bileşimine, daha az ölçüde - metan CH4 bileşimine dahil edilir. Hidrosferde CO2 suda çözülür ve toplam içeriği atmosferik olandan çok daha yüksektir. Okyanus, atmosferdeki CO2'nin düzenlenmesi için güçlü bir tampon görevi görür: havadaki konsantrasyonunun artmasıyla, karbondioksitin su tarafından emilmesi artar. CO2 moleküllerinin bazıları su ile reaksiyona girerek karbonik asit oluşturur, bu daha sonra HCO3 - ve CO2-3 iyonlarına ayrışır.Bu iyonlar karbonatları çökeltmek için kalsiyum veya magnezyum katyonları ile reaksiyona girer.Benzer reaksiyonlar okyanusun tampon sisteminin temelini oluşturur, suyun pH'ını sabit tutmak.
Atmosferin ve hidrosferin karbondioksiti, karbon döngüsündeki bir değişim fonudur ve oradan alınır. kara bitkileri ve algler. Fotosentez, Dünya'daki tüm biyolojik döngülerin temelini oluşturur. Sabit karbon salınımı, fotosentetik organizmaların kendilerinin ve tüm heterotrofların - bakteri, mantar, canlı veya ölü organik madde pahasına besin zincirine dahil olan hayvanların solunum aktivitesi sırasında meydana gelir.
Pirinç. 7. Karbon döngüsü
Özellikle aktif olan, çok sayıda organizma grubunun aktivitesinin yoğunlaştığı, ölü bitki ve hayvan kalıntılarının ayrıştırıldığı ve bitkilerin kök sistemlerinin solunumunun gerçekleştirildiği topraktan CO2'nin atmosfere dönüşüdür. Bu bütünleşik süreç "toprak solunumu" olarak adlandırılır ve havadaki CO2 değişim fonunun yenilenmesine önemli bir katkı sağlar. Organik maddenin mineralizasyon süreçlerine paralel olarak, topraklarda humus oluşur - karbon bakımından zengin, karmaşık ve kararlı bir moleküler kompleks. Toprak humusu, karadaki önemli karbon rezervuarlarından biridir.
Yıkıcıların aktivitesinin çevresel faktörler tarafından engellendiği durumlarda (örneğin, topraklarda ve su kütlelerinin dibinde anaerobik bir rejim meydana geldiğinde), bitki örtüsü tarafından biriken organik maddeler ayrışmaz, zamanla kömür gibi kayalara dönüşür, turba, sapropeller, petrol şeylleri ve birikmiş güneş enerjisi bakımından zengin diğerleri. Biyolojik döngüden uzun süre kapatılan karbon rezerv fonunu yenilerler. Karbon aynı zamanda canlı biyokütlede, ölü çöplerde, okyanusun çözünmüş organik maddelerinde vb. geçici olarak biriktirilir. Yine de yazmadaki ana karbon rezerv fonu canlı organizmalar ve yanıcı fosiller değillerdir, fakat tortul kayaçlar kireçtaşları ve dolomitlerdir. Oluşumları ayrıca canlı maddenin aktivitesi ile de ilişkilidir. Bu karbonatların karbonu, uzun bir süre Dünya'nın bağırsaklarında gömülür ve dolaşıma ancak erozyon sırasında kayaların tektonik döngülerde açığa çıkmasıyla girer.
Biyojeokimyasal döngüye yalnızca dünyadaki toplam miktarından karbon yüzdesinin kesirleri katılır. Atmosferik ve hidrosferdeki karbon tekrar tekrar canlı organizmalardan geçer. Kara bitkileri havadaki rezervlerini 4-5 yılda, toprak humusundaki rezervleri 300-400 yılda tüketebilir. Karbonun değişim fonuna ana dönüşü, canlı organizmaların aktivitesi nedeniyle gerçekleşir ve bunun sadece küçük bir kısmı (yüzde binde biri) volkanik gazların bir parçası olarak Dünya'nın içinden salınmasıyla telafi edilir.
Şu anda, büyük fosil yakıt rezervlerinin çıkarılması ve yakılması, karbonun rezervden biyosferin değişim fonuna transferinde güçlü bir faktör haline geliyor.
Biyosferdeki azot döngüsü
Atmosfer ve canlı madde, Dünyadaki tüm azotun %2'sinden daha azını içerir, ancak gezegendeki yaşamı destekleyen odur. Azot en önemli organik moleküllerin bir parçasıdır - DNA, proteinler, lipoproteinler, ATP, klorofil, vb. Bitki dokularında karbon ile oranı ortalama 1: 30'dur ve Deniz yosunu I: 6. Biyolojik nitrojen döngüsü bu nedenle karbon döngüsüyle de yakından ilişkilidir.
Atmosferin moleküler nitrojeni, bu elementi sadece amonyum iyonları, nitratlar şeklinde veya topraktan veya topraktan emebilen bitkiler için mevcut değildir. sulu çözeltiler. Bu nedenle, azot eksikliği genellikle birincil üretimi sınırlayan bir faktördür - inorganik maddelerden organik maddelerin yaratılmasıyla ilişkili organizmaların çalışması. Bununla birlikte, atmosferik nitrojen, özel bakterilerin (nitrojen sabitleyiciler) aktivitesi nedeniyle biyolojik döngüye geniş ölçüde dahil olur.
Amonyaklaştırıcı mikroorganizmalar da azot döngüsünde önemli bir rol oynar. Proteinleri ve diğer azot içeren organik maddeleri amonyağa ayrıştırırlar. Amonyum formunda, azot kısmen bitki kökleri tarafından yeniden emilir ve kısmen bir grup mikroorganizmanın - denitrifiye edicilerin işlevlerine zıt olan nitrifikasyon mikroorganizmaları tarafından yakalanır.
Pirinç. 8. Azot döngüsü
Toprakta veya sularda anaerobik koşullar altında, yaşam aktiviteleri için enerji elde ederek organik maddeleri oksitlemek için nitratların oksijenini kullanırlar. Azot moleküler nitrojene indirgenir. Doğada nitrojen fiksasyonu ve denitrifikasyon yaklaşık olarak dengelidir. Bitkiler bu döngünün ara ürünlerini kullanarak ve biyokütle üretimi yoluyla biyosferdeki nitrojen dolaşımını büyük ölçüde artırarak buna girerken, nitrojen döngüsü ağırlıklı olarak bakteriyel aktiviteye bağlıdır.
Bakterilerin nitrojen döngüsündeki rolü o kadar büyüktür ki türlerinden sadece 20 tanesi yok edilirse gezegenimizdeki yaşam duracaktır.
Azotun biyolojik olmayan fiksasyonu ve oksitlerinin ve amonyağın toprağa girişi de atmosferik iyonizasyon ve yıldırım deşarjları sırasında yağışla meydana gelir. Modern gübre endüstrisi, mahsul üretimini artırmak için atmosferik nitrojeni doğal nitrojen fiksasyonundan fazla olarak sabitler.
Şu anda, insan aktivitesi, esas olarak moleküler duruma geri dönüş süreçleri boyunca bağlı formlara dönüşümünü aşma yönünde azot döngüsünü giderek daha fazla etkilemektedir.
Biyosferdeki fosfor döngüsü
ATP, DNA, RNA dahil olmak üzere birçok organik maddenin sentezi için gerekli olan bu element, bitkiler tarafından sadece ortofosforik asit iyonları (PO 3 4 +) şeklinde emilir. Toprak ve sulardaki fosfor değişim fonu küçük olduğu için hem karada hem de özellikle okyanusta birincil üretimi sınırlayan elementlere aittir. Bu elementin biyosfer ölçeğinde dolaşımı kapalı değildir.
Karada bitkiler, çürüyen organik kalıntılardan ayrıştırıcılar tarafından salınan fosfatları topraktan çeker. Ancak alkali veya asidik toprakta fosfor bileşiklerinin çözünürlüğü keskin bir şekilde düşer. Fosfatların ana rezerv fonu, jeolojik geçmişte okyanus tabanında oluşturulan kayalarda bulunur. Kaya liçi sırasında, bu rezervlerin bir kısmı toprağa geçer ve süspansiyonlar ve çözeltiler şeklinde su kütlelerine yıkanır. Hidrosferde, fosfatlar fitoplankton tarafından besin zincirlerinden diğer hidrobiyontlara geçerek kullanılır. Bununla birlikte, okyanusta, fosfor bileşiklerinin çoğu, altta hayvan ve bitki kalıntılarıyla gömülür, ardından tortul kayaçlarla büyük bir jeolojik döngüye geçiş yapılır. Derinde, çözünmüş fosfatlar kalsiyum ile bağlanarak fosforitler ve apatitler oluşturur. Biyosferde, aslında, karadaki kayalardan okyanusun derinliklerine tek yönlü bir fosfor akışı vardır, bu nedenle hidrosferdeki değişim fonu çok sınırlıdır.
Pirinç. 9. Fosfor döngüsü
Gübre üretiminde zemin fosforit ve apatit tortuları kullanılır. Fosforun tatlı suya girmesi, "çiçeklenmelerinin" ana nedenlerinden biridir.
Biyosferdeki kükürt döngüsü
Bir dizi amino asidin yapımı için gerekli olan kükürt döngüsü, proteinlerin üç boyutlu yapısından sorumludur, biyosferde korunur. geniş bir yelpazede bakteri. Organik kalıntıların kükürtünü sülfatlara oksitleyen aerobik mikroorganizmalar ve sülfatları hidrojen sülfüre indirgeyen anaerobik sülfat indirgeyiciler bu döngünün ayrı bağlantılarına katılır. Listelenen kükürt bakteri gruplarına ek olarak, hidrojen sülfürü elementel kükürte ve ayrıca sülfatlara oksitlerler. Bitkiler topraktan ve sudan sadece SO 2-4 iyonlarını emer.
Merkezdeki halka, mevcut sülfat havuzu ile toprağın derinliklerindeki demir sülfür havuzu ve tortu arasında kükürt alışverişi yapan oksidasyon (O) ve indirgeme (R) işlemlerini gösterir.
Pirinç. 10. Kükürt döngüsü. Merkezdeki halka, mevcut sülfat havuzu ile toprak ve tortunun derinliklerindeki demir sülfür havuzu arasında kükürt alışverişi yapan oksidasyon (0) ve indirgeme (R) işlemlerini gösterir.
Ana kükürt birikimi, sülfat iyonlarının sürekli olarak nehir akıntısı ile karadan sağlandığı okyanusta meydana gelir. Sulardan hidrojen sülfür salındığında, kükürt kısmen atmosfere geri döner, burada oksitlenerek dioksite dönüşür ve yağmur suyunda sülfürik aside dönüşür. Endüstriyel kullanım Büyük bir sayı sülfatlar ve elemental kükürt ve fosil yakıtların yanması atmosfere büyük miktarlarda kükürt dioksit salmaktadır. Bu, bitki örtüsüne, hayvanlara, insanlara zarar verir ve kükürt döngüsüne insan müdahalesinin olumsuz etkilerini şiddetlendiren bir asit yağmuru kaynağı olarak hizmet eder.
Maddelerin dolaşım hızı
Tüm madde döngüleri farklı hızlarda gerçekleşir (Şekil 11)
Böylece gezegendeki tüm biyojenik elementlerin döngüleri, farklı parçaların karmaşık bir etkileşimi ile desteklenir. Farklı işlevlere sahip organizma gruplarının aktivitesi, okyanusu ve toprağı birbirine bağlayan akış ve buharlaşma sistemi, su ve hava kütlelerinin dolaşım süreçleri, yerçekimi kuvvetlerinin etkisi, litosferik levha tektoniği, ve diğer büyük ölçekli jeolojik ve jeofizik süreçlerle.
Biyosfer bir bütün olarak hareket eder karmaşık bir sistemçeşitli madde döngülerinin gerçekleştiği yer. Bunların ana motoru döngüler gezegenin canlı maddesidir, tüm canlı organizmalar, organik maddenin sentez, dönüşüm ve ayrışma süreçlerini sağlamak.
Pirinç. 11. Maddelerin dolaşım hızı (P. Cloud, A. Jibor, 1972)
Ekolojik dünya görüşünün merkezinde, her canlı varlığın üzerinde birçok etkiyle çevrili olduğu fikri yatar. Çeşitli faktörler, karmaşık yaşam alanını oluşturan - bir biyotop. Sonuç olarak, biyotop - belirli bitki veya hayvan türleri için yaşam koşulları açısından homojen olan bir bölge(bir vadinin eğimi, bir kentsel orman parkı, küçük bir göl veya büyük olanın bir kısmı, ancak homojen koşullara sahip - kıyı kısmı, derin su kısmı).
Belirli bir biyotopun özelliği olan organizmalar şunlardır: yaşam topluluğu veya biyosenoz(göl, çayır, kıyı şeridinin hayvanları, bitkileri ve mikroorganizmaları).
Yaşam topluluğu (biyosenoz) adı verilen biyotopu ile tek bir bütün oluşturur. ekolojik sistem (ekosistem). Bir karınca yuvası, bir göl, bir gölet, bir çayır, bir orman, bir şehir, bir çiftlik, doğal ekosistemlere örnek teşkil edebilir. Klasik bir örnek yapay ekosistem bir uzay gemisidir. Gördüğünüz gibi katı bir kural yok. mekânsal yapı. Bir ekosistem kavramına yakın olan kavramdır. biyojeosenoz.
Ekosistemlerin ana bileşenleri şunlardır:
- cansız (abiyotik) ortam. Bunlar su, mineraller, gazlar, organik maddeler ve humus;
- biyotik bileşenler. Bunlar şunları içerir: üreticiler veya üreticiler (yeşil bitkiler), tüketiciler veya tüketiciler (üreticilerle beslenen canlılar) ve ayrıştırıcılar veya ayrıştırıcılar (mikroorganizmalar).
Doğa son derece ekonomiktir. Böylece, organizmalar tarafından oluşturulan biyokütle (organizmaların vücutlarının maddesi) ve içerdikleri enerji ekosistemin diğer üyelerine aktarılır: hayvanlar bitkileri yer, bu hayvanlar diğer hayvanlar tarafından yenir. Bu süreç denir yiyecek veya trofik zincir. Doğada, besin zincirleri sıklıkla kesişir, bir besin ağı oluşturur.
Örnekler yemek zinciri: bitki - otobur - yırtıcı; tahıl - tarla faresi - tilki vb. ve besin ağı şekil 1'de gösterilmiştir. 12.
Bu nedenle, biyosferdeki denge durumu, ekosistemlerin tüm bileşenleri arasında sürekli madde ve enerji alışverişi nedeniyle sürdürülen biyotik ve abiyotik çevresel faktörlerin etkileşimine dayanır.
Doğal ekosistemlerin kapalı döngülerinde, diğerleriyle birlikte, iki faktörün katılımı zorunludur: ayrıştırıcıların varlığı ve sürekli güneş enerjisi arzı. Kentsel ve yapay ekosistemlerde çok az ayrıştırıcı bulunur veya hiç yoktur, bu nedenle sıvı, katı ve gazlı atıklar birikerek çevreyi kirletir.
Pirinç. 12. Besin ağı ve madde akış yönü
Yükleniyor...