Väike (bioloogiline) tsirkulatsioon

Elusaine mass biosfääris on suhteliselt väike. Kui see jaotada üle maapinna, siis saadakse kõigest 1,5 cm kiht Tabelis 4.1 võrreldakse mõningaid biosfääri ja Maa teiste geosfääride kvantitatiivseid omadusi. Biosfäär, mis moodustab vähem kui 10-6 massi teistest planeedi kestadest, on võrreldamatult suurema mitmekesisusega ja uueneb oma koostist miljon korda kiiremini.

Tabel 4.1

Biosfääri võrdlus teiste Maa geosfääridega

*Elusaine eluskaalu alusel

4.4.1. Biosfääri funktsioonid

Tänu biosfääri elustikule toimub valdav osa planeedi keemilistest transformatsioonidest. Sellest ka kohtuotsus V.I. Vernadsky elusaine tohutust transformatiivsest geoloogilisest rollist. Elusorganismid on läbi orgaanilise evolutsiooni läbinud iseennast, läbi oma organite, kudede, rakkude, vere, kogu atmosfääri, kogu maailma ookeani mahu, suurema osa muldade massist, tohutu hulga mineraalaineid läbi iseenda, läbi nende organid, kuded, rakud, veri, tuhandeid kordi (erinevate tsüklite puhul 103-105 korda). Ja nad mitte ainult ei tundnud sellest puudust, vaid muutsid ka maist keskkonda vastavalt oma vajadustele.

Tänu võimele muuta päikeseenergia keemiliste sidemete energiaks, täidavad taimed ja muud organismid planeedi skaalal mitmeid fundamentaalseid biogeokeemilisi funktsioone.

gaasi funktsioon. Elusolendid vahetavad fotosünteesi ja hingamise protsessides pidevalt keskkonnaga hapnikku ja süsinikdioksiidi. Taimed mängisid otsustavat rolli planeedi geokeemilises evolutsioonis redutseerivast keskkonnast oksüdeerivaks keskkonnaks muutumisel ja tänapäevase atmosfääri gaasilise koostise kujunemisel. Taimed kontrollivad rangelt O2 ja CO2 kontsentratsioone, mis on optimaalsed kõigi tänapäevaste elusorganismide jaoks.

keskendumisfunktsioon. Juhtides läbi oma keha suurtes kogustes õhku ja looduslikke lahuseid, viivad elusorganismid läbi biogeenset migratsiooni (kemikaalide liikumist) ning keemiliste elementide ja nende ühendite kontsentratsiooni. See puudutab orgaanilise aine biosünteesi, korallisaarte teket, kestade ja skelettide ehitust, setteliste lubjakivikihtide tekkimist, teatud metallimaakide ladestumist, raud-mangaani sõlmede kuhjumist, ookeani põhjas jne. Bioloogilise evolutsiooni algfaasid toimusid veekeskkonnas. Organismid on õppinud eraldama neile vajalikke aineid lahjendatud vesilahusest, mitmekordistades nende kontsentratsiooni oma kehas mitmekordselt.

Elusaine redoksfunktsioon on tihedalt seotud elementide biogeense migratsiooni ja ainete kontsentratsiooniga. Paljud looduses leiduvad ained on stabiilsed ega läbi tavatingimustes oksüdeerumist, näiteks on molekulaarne lämmastik üks olulisemaid biogeenseid elemente. Kuid elusrakkudel on nii võimsad katalüsaatorid – ensüümid, et nad on võimelised läbi viima paljusid redoksreaktsioone miljoneid kordi kiiremini, kui see võib toimuda abiootilises keskkonnas.

Biosfääri elusaine infofunktsioon. Just esimeste primitiivsete elusolendite tulekuga ilmus planeedile aktiivne (“elav”) teave, mis erineb “surnud” teabest, mis on lihtne struktuuri peegeldus. Organismid osutusid võimeliseks infot vastu võtma, ühendades energiavoo aktiivse molekulaarstruktuuriga, mis täidab programmi rolli. Võime tajuda, salvestada ja töödelda molekulaarset teavet on looduses arenenud ja sellest on saanud kõige olulisem ökosüsteemi kujundav tegur. Elustiku geneetilise teabe koguvaru on hinnanguliselt 1015 bitti. Ainevahetuse ja energiaga seotud molekulaarse informatsiooni voo koguvõimsus globaalse elustiku kõigis rakkudes ulatub 1036 bit/s (Gorshkov et al., 1996).

4.4.2. Bioloogilise tsükli komponendid.

Bioloogiline tsükkel toimub kõigi biosfääri komponentide vahel (st pinnase, õhu, vee, loomade, mikroorganismide jne vahel). See toimub elusorganismide kohustuslikul osalusel.

Biosfääri jõudev päikesekiirgus kannab energiat umbes 2,5 * 1024 J aastas. Sellest vaid 0,3% muundub fotosünteesi käigus vahetult orgaaniliste ainete keemiliste sidemete energiaks, s.o. osaleb bioloogilises tsüklis. Ja 0,1–0,2% Maale langevast päikeseenergiast sisaldub esmases netotoodangus. Selle energia edasine saatus on seotud toidu orgaanilise aine ülekandega troofiliste ahelate kaskaadide kaudu.

Bioloogilise tsükli võib tinglikult jagada omavahel seotud komponentideks: ainete tsükkel ja energiatsükkel.

4.4.3. Energiatsükkel. Energia muundamine biosfääris

Ökosüsteemi võib kirjeldada kui elusorganismide kogumit, mis vahetab pidevalt energiat, ainet ja teavet. Energiat võib defineerida kui võimet teha tööd. Energia omadusi, sealhulgas energia liikumist ökosüsteemides, kirjeldavad termodünaamika seadused.

Termodünaamika esimene seadus ehk energia jäävuse seadus ütleb, et energia ei kao ega teki uuesti, vaid muutub ühest vormist teise.

Termodünaamika teine ​​seadus ütleb, et entroopia saab kasvada ainult suletud süsteemis. Ökosüsteemide energia osas on mugav järgmine sõnastus: energia muundumisega seotud protsessid võivad toimuda spontaanselt ainult siis, kui energia läheb kontsentreeritud kujult hajusesse ehk laguneb. Entroopia on energia hulga mõõt, mis muutub kasutamiseks kättesaamatuks või muul viisil energia lagunemisel toimuva järjestuse muutuse mõõt. Mida kõrgem on süsteemi järjekord, seda madalam on selle entroopia.

Teisisõnu, elusaine võtab vastu ja muudab kosmose, päikese energia maapealsete protsesside (keemiliste, mehaaniliste, termiliste, elektriliste) energiaks. See kaasab selle energia ja anorgaanilise aine ainete pidevasse ringlusse biosfääris. Energiavoolul biosfääris on üks suund – Päikeselt läbi taimede (autotroofid) loomadeni (heterotroofid). Looduslikud puutumatud ökosüsteemid stabiilses seisundis koos püsivate oluliste keskkonnanäitajatega (homöostaas) on kõige korrastatud süsteemid ja neid iseloomustab madalaim entroopia.

4.4.4. Ainete ringkäik looduses

Elusaine teke ja selle lagunemine on ühe protsessi kaks külge, mida nimetatakse keemiliste elementide bioloogiliseks tsükliks. Elu on keemiliste elementide ringlus organismide ja keskkonna vahel.

Tsükli põhjuseks on nende elementide piiratus, millest organismide kehad on ehitatud. Iga organism ammutab keskkonnast eluks vajalikud ained ja tagastab kasutamata. Kus:

mõned organismid tarbivad mineraale otse keskkonnast;

teised kasutavad esmalt töödeldud ja isoleeritud tooteid;

kolmas - teine ​​jne, kuni ained naasevad keskkonda algses olekus.

Biosfääris on ilmne vajadus erinevate organismide kooseksisteerimise järele, mis suudavad üksteise jääkaineid kasutada. Näeme praktiliselt jäätmevaba bioloogilist tootmist.

Ainete tsükli elusorganismides saab tinglikult taandada neljale protsessile:

1. Fotosüntees. Fotosünteesi tulemusena neelavad ja akumuleerivad taimed päikeseenergiat ning sünteesivad orgaanilisi aineid – esmaseid bioloogilisi saadusi – ja anorgaanilistest ainetest hapnikku. Esmased bioloogilised tooted on väga mitmekesised – need sisaldavad süsivesikuid (glükoos), tärklist, kiudaineid, valke, rasvu.

Lihtsaima süsivesiku (glükoosi) fotosünteesi skeemil on järgmine skeem:

See protsess toimub ainult päevasel ajal ja sellega kaasneb taimede massi suurenemine.

Maal tekib fotosünteesi tulemusena aastas umbes 100 miljardit tonni orgaanilist ainet, omastatakse umbes 200 miljardit tonni süsihappegaasi ja vabaneb umbes 145 miljardit tonni hapnikku.

Fotosünteesil on otsustav roll elu olemasolu tagamisel Maal. Selle globaalset tähtsust seletab asjaolu, et fotosüntees on ainus protsess, mille käigus energia termodünaamilises protsessis minimalistliku põhimõtte kohaselt ei haju, vaid pigem akumuleerub.

Valkude ehitamiseks vajalikke aminohappeid sünteesides saavad taimed eksisteerida suhteliselt sõltumatult teistest elusorganismidest. See näitab taimede autotroofiat (toitumise isevarustatus). Samas on taimede roheline mass ja fotosünteesi käigus tekkiv hapnik aluseks järgmise elusorganismide rühma - loomade, mikroorganismide - elu säilimisele. See näitab selle organismirühma heterotroofiat.

2. Hingamine. Protsess on fotosünteesi vastupidine protsess. Esineb kõigis elusrakkudes. Hingamisel oksüdeerub orgaaniline aine hapniku toimel, mille tulemusena moodustub süsihappegaas, vesi ja energia.

3. Autotroofsete ja heterotroofsete organismide toitumisalased (troofilised) seosed. Sel juhul toimub energia ja aine ülekanne mööda toiduahela lülisid, millest me varem pikemalt rääkisime.

4. Transpiratsiooniprotsess. Üks olulisemaid protsesse bioloogilises tsüklis.

Skemaatiliselt saab seda kirjeldada järgmiselt. Taimed imavad mulla niiskust juurte kaudu. Samas satuvad neisse vees lahustunud mineraalained, mis imenduvad ning niiskus aurustub olenevalt keskkonnatingimustest enam-vähem intensiivselt.

4.4.5. Biogeokeemilised tsüklid

Geoloogilised ja bioloogilised tsüklid on omavahel seotud – need eksisteerivad ühtse protsessina, tekitades ainete ringluse, nn biogeokeemilised tsüklid (BGCC). Selline elementide ringlus on tingitud orgaaniliste ainete sünteesist ja lagunemisest ökosüsteemis (joonis 4.1) BHCC-s ei osale mitte kõik biosfääri elemendid, vaid ainult biogeensed. Elusorganismid koosnevad neist, need elemendid osalevad arvukates reaktsioonides ja osalevad elusorganismides toimuvates protsessides. Protsentuaalselt koosneb biosfääri elusaine kogumass järgmistest peamistest biogeensetest elementidest: hapnik - 70%, süsinik - 18%, vesinik - 10,5%, kaltsium - 0,5%, kaalium - 0,3%, lämmastik - 0 , 3%, (hapnik, vesinik, lämmastik, süsinik on olemas kõikidel maastikel ja on elusorganismide aluseks - 98%).

Keemiliste elementide biogeense migratsiooni olemus.

Seega toimub biosfääris ainete biogeenne tsükkel (st organismide elutegevusest põhjustatud tsükkel) ja energia ühesuunaline voog. Keemiliste elementide biogeenset migratsiooni määravad peamiselt kaks vastupidist protsessi:

1. Päikeseenergia toimel keskkonna elementidest elusaine teke.

2. Orgaaniliste ainete hävitamine, millega kaasneb energia vabanemine. Samal ajal sisenevad mineraalsete ainete elemendid korduvalt elusorganismidesse, sisenedes seeläbi keeruliste orgaaniliste ühendite koostisesse, vormidesse ja viimaste hävitamisel omandavad nad taas mineraalse vormi.

On elemente, mis kuuluvad elusorganismide hulka, kuid ei ole seotud biogeensete organismidega. Sellised elemendid liigitatakse nende massiosa järgi organismides:

Makrotoitained - komponendid, mis moodustavad vähemalt 10-2% massist;

Mikroelemendid - komponendid 9 * 10-3 kuni 1 * 10-3% massist;

Ultramikroelemendid - vähem kui 9 * 10-6% massist;

Biogeensete elementide koha määramiseks biosfääri muude keemiliste elementide hulgas vaatleme ökoloogias omaks võetud klassifikatsiooni. Vastavalt biosfääris toimuvate protsesside aktiivsusele jagunevad kõik keemilised elemendid 6 rühma:

Väärisgaasid on heelium, neoon, argoon, krüptoon, ksenoon. Inertgaasid ei kuulu elusorganismide hulka.

Väärismetallid - ruteenium, raadium, pallaadium, osmium, iriidium, plaatina, kuld. Need metallid peaaegu ei tekita maakoores ühendeid.

Tsüklilised või biogeensed elemendid (neid nimetatakse ka rändavateks). See maakoore biogeensete elementide rühm moodustab 99,7% kogu massist ja ülejäänud 5 rühma - 0,3%. Seega moodustavad põhiosa elementidest migrandid, kes teostavad ringlust geograafilises ümbrises, ja osa inertseid elemente on väga väikesed.

Hajutatud elemendid, mida iseloomustab vabade aatomite ülekaal. Nad osalevad keemilistes reaktsioonides, kuid nende ühendeid leidub maakoores harva. Need on jagatud kahte alarühma. Esimesed - rubiidium, tseesium, nioobium, tantaal - loovad maakoore sügavuses ühendeid ja nende mineraalid hävivad pinnal. Teine - jood, broom - reageerivad ainult pinnal.

Radioaktiivsed elemendid - poloonium, radoon, raadium, uraan, neptuunium, plutoonium.

Haruldased muldmetallid - ütrium, samarium, euroopium, tuleum jne.

Aastaringsed biokeemilised tsüklid panevad liikuma umbes 480 miljardit tonni ainet.

IN JA. Vernadsky sõnastas kolm biogeokeemilist põhimõtet, mis selgitavad keemiliste elementide biogeense migratsiooni olemust:

Keemiliste elementide biogeenne migratsioon biosfääris avaldub alati maksimaalselt.

Liikide areng geoloogilise aja jooksul, mis viib jätkusuutlike eluvormide tekkeni, kulgeb suunas, mis suurendab aatomite biogeenset rännet.

Elusaine on pidevas keemilises vahetuses oma keskkonnaga, mis on biosfääri taasloov ja säilitav tegur.

Mõelgem, kuidas mõned neist elementidest biosfääris liiguvad.

Süsiniku tsükkel. Biootilise tsükli peamiseks osalejaks on süsinik kui orgaaniliste ainete alus. Enamasti toimub süsinikuring elusaine ja atmosfääri süsinikdioksiidi vahel fotosünteesi käigus. Taimtoidulised saavad seda toiduga, kiskjad saavad seda rohusööjatelt. Hingamisel, mädanemisel viiakse süsinikdioksiid osaliselt tagasi atmosfääri, tagasipöördumine toimub orgaaniliste mineraalide põletamisel.

Süsiniku tagasipöördumise puudumisel atmosfääri kasutaksid rohelised taimed selle ära 7-8 aastaga. Süsiniku bioloogiline ringlus fotosünteesi kaudu on 300 aastat. Ookeanid mängivad olulist rolli CO2 sisalduse reguleerimisel atmosfääris. Kui CO2 sisaldus atmosfääris tõuseb, lahustub osa sellest vees, reageerides kaltsiumkarbonaadiga.

Hapniku tsükkel.

Hapnikul on kõrge keemiline aktiivsus, see siseneb ühenditesse peaaegu kõigi maakoore elementidega. See esineb peamiselt ühendite kujul. Iga neljas elusaine aatom on hapnikuaatom. Peaaegu kogu atmosfääris leiduv molekulaarne hapnik tekkis ja püsib konstantsel tasemel tänu roheliste taimede aktiivsusele. Hingamisel seonduv ja fotosünteesi käigus vabanev õhuhapnik läbib 200 aastaga kõiki elusorganisme.

Lämmastiku tsükkel. Lämmastik on kõigi valkude lahutamatu osa. Seotud lämmastiku kui orgaanilise aine elemendi summaarne suhe lämmastikusse looduses on 1:100 000. Keemilise sideme energia lämmastiku molekulis on väga kõrge. Seetõttu nõuab lämmastiku kombineerimine teiste elementidega – hapniku, vesinikuga (lämmastiku sidumise protsess) palju energiat. Tööstuslik lämmastiku fikseerimine toimub katalüsaatorite juuresolekul temperatuuril -500°C ja rõhul -300 atm.

Teatavasti sisaldab atmosfäär rohkem kui 78% molekulaarset lämmastikku, kuid sellises olekus pole see rohelistele taimedele kättesaadav. Taimed saavad toitumiseks kasutada ainult lämmastik- ja lämmastikhappe sooli. Millised on nende soolade moodustumise viisid? Siin on mõned neist:

Biosfääris teostavad biokatalüüsi kõrge efektiivsuse tõttu lämmastiku sidumist mitmed anaeroobsete bakterite ja tsüanobakterite rühmad normaalsel temperatuuril ja rõhul. Arvatakse, et bakterid muudavad aastas ligikaudu 1 miljard tonni lämmastikku seotud vormiks (tööstusliku fikseerimise maht maailmas on umbes 90 miljonit tonni).

Mulla lämmastikku siduvad bakterid on võimelised omastama õhust molekulaarset lämmastikku. Need rikastavad mulda lämmastikuühenditega, mistõttu on nende väärtus ülikõrge.

Taimse ja loomse päritoluga orgaaniliste ainete lämmastikku sisaldavate ühendite lagunemise tulemusena.

Bakterite toimel muutub lämmastik nitraatideks, nitrititeks, ammooniumiühenditeks. Taimedes osalevad lämmastikuühendid valguühendite sünteesis, mis toiduahelates kanduvad organismist organismi.

Fosfori tsükkel. Teine oluline element, ilma milleta pole valkude süntees võimatu, on fosfor. Peamised allikad on tardkivimid (apatiidid) ja settekivimid (fosforiidid).

Anorgaaniline fosfor osaleb ringluses looduslike leostumisprotsesside tulemusena. Fosforit omastavad elusorganismid, kes selle osalusel sünteesivad mitmeid orgaanilisi ühendeid ja kannavad need erinevatele troofilistele tasemetele.

Olles lõpetanud oma teekonna mööda troofilisi ahelaid, lagundatakse mikroobide toimel orgaanilised fosfaadid ja need muutuvad rohelistele taimedele kättesaadavateks mineraalfosfaatideks.

Bioloogilise ringluse protsessis, mis tagab aine ja energia liikumise, ei ole jäätmete kogunemisel kohta. Iga eluvormi jääkained (s.o jääkained) on kasvulavaks teistele organismidele.

Teoreetiliselt peaks biosfäär alati säilitama tasakaalu biomassi tootmise ja selle lagunemise vahel. Teatud geoloogilistel perioodidel oli aga bioloogilise tsükli tasakaal häiritud, kui teatud looduslike tingimuste, kataklüsmide tõttu ei assimileerunud ega muundunud kõik bioloogilised saadused. Nendel juhtudel tekkisid bioloogiliste saaduste ülejäägid, mis konserveeriti ja ladestusid maapõue, veesamba alla, setetesse ja sattusid igikeltsa tsooni. Nii tekkisid kivisöe, nafta, gaasi ja lubjakivi maardlad. Tuleb märkida, et nad ei risusta biosfääri. Päikese energia, mis koguneb fotosünteesi käigus, on koondunud orgaanilistesse mineraalidesse. Nüüd vabastab inimene orgaanilisi fossiilkütuseid põletades selle energia.

Suur aineringe looduses päikeseenergia vastasmõju tõttu Maa süvaenergiaga ning jaotab aine ümber biosfääri ja Maa sügavamate horisontide vahel.

Tardkivimite murenemise tõttu maakoore liikuvates tsoonides tekkinud settekivimid sukelduvad taas kõrgete temperatuuride ja rõhkude vööndisse. Seal need sulavad ja moodustavad magma – uute tardkivimite allika. Pärast nende kivimite kerkimist maapinnale ja ilmastikumõjude mõju muudetakse need taas uuteks settekivimiteks. Uus ringlustsükkel ei korda täpselt vana, vaid toob sisse midagi uut, mis aja jooksul toob kaasa väga olulisi muutusi.

liikumapanev jõud suur (geoloogiline) ringlus on eksogeensed ja endogeensed geoloogilised protsessid.

Endogeensed protsessid(sisemise dünaamika protsessid) toimuvad Maa siseenergia mõjul, mis vabanevad radioaktiivse lagunemise, mineraalide tekke keemiliste reaktsioonide, kivimite kristalliseerumise jms tagajärjel (näiteks tektoonilised liikumised, maavärinad, magmatism , metamorfism).

Eksogeensed protsessid(välise dünaamika protsessid) kulgevad Päikese välisenergia mõjul. Näited: kivimite ja mineraalide murenemine, hävimisproduktide eemaldamine mõnelt maakoore piirkonnalt ja nende ülekandmine uutele aladele, ladestumine ja hävimisproduktide kuhjumine koos settekivimite tekkega. Et Ex.pr. suhe atmosfääri, hüdrosfääri, aga ka elusorganismide ja inimeste geoloogiline aktiivsus.

Suurimad pinnavormid (mandrid ja ookeanilohud) ja suured pinnavormid (mäed ja tasandikud) tekkisid endogeensete protsesside tulemusena, samas kui keskmised ja väikesed pinnavormid (jõeorud, künkad, kuristikud, luited jne), mis asetsesid suuremate pinnavormide peal. eksogeensete protsesside tõttu. Seega on endogeensed ja eksogeensed protsessid vastandlikud. Esimesed viivad suurte pinnavormide tekkeni, teised nende silumiseni.

Geoloogilise tsükli näited. Tardkivimid muutuvad murenemise tagajärjel settekivimiteks. Maakoore liikuvates tsoonides vajuvad nad Maa sügavustesse. Seal sulavad nad kõrgete temperatuuride ja rõhkude mõjul ja moodustavad magma, mis pinnale tõustes ja tahkudes moodustab tardkivimeid.

Suure tsükli näiteks on vee ringlemine maa ja ookeani vahel läbi atmosfääri (joonis 2.1).

Riis. 2.1. Üldtunnustatud hüdroloogilise (kliima) skeem

veeringe looduses

Ookeanide pinnalt aurustunud niiskus (mis kulutab peaaegu poole Maa pinnale tulevast päikeseenergiast) kandub maale, kus see langeb sademete kujul, mis naaseb taas ookeani pinnale ja maa alla. äravool. Veeringe toimub ka lihtsama skeemi järgi: niiskuse aurustumine ookeani pinnalt - veeauru kondenseerumine - sademed ookeani samal veepinnal.

Veeringel tervikuna on meie planeedi looduslike tingimuste kujundamisel suur roll. Võttes arvesse vee transpiratsiooni taimede poolt ja selle imendumist biogeokeemilises tsüklis, laguneb kogu veevaru Maal ja taastub 2 miljoni aastaga.

Seega toimub ainete geoloogiline ringlus ilma elusorganismide osaluseta ja jaotab aine ümber biosfääri ja Maa sügavamate kihtide vahel.

1. lehekülg

Suur geoloogiline tsükkel hõlmab settekivimeid sügavale maapõue, lülitades nendes sisalduvad elemendid pikka aega bioloogilise ringluse süsteemist välja. Geoloogilise ajaloo jooksul taas Maa pinnale sattunud muundunud settekivimid hävivad järk-järgult elusorganismide, vee ja õhu elutegevuse toimel ning lülitatakse taas biosfääri tsüklisse.

Suur geoloogiline tsükkel toimub sadade tuhandete või miljonite aastate jooksul. See koosneb järgmisest: ookeanidesse voolava vee toimel kivimid hävivad, ilmastikutingimustes ja lõpuks uhutakse minema. Siin ladestuvad nad põhja, moodustades settekivimeid ja naasevad ainult osaliselt maale koos inimeste või teiste loomade poolt veest eemaldatud organismidega.

Suure geoloogilise tsükli keskmes on mineraalsete ühendite ülekandmine ühest kohast teise planeedi skaalal ilma elusaine osaluseta.

Lisaks väikesele tiraažile on olemas suur, geoloogiline tsirkulatsioon. Osa aineid satub (merede põhjasetete kaudu või muul viisil) Maa sügavatesse kihtidesse, kus toimuvad aeglased transformatsioonid erinevate, mineraalsete ja orgaaniliste ühendite tekkega. Geoloogilise tsükli protsesse toetab peamiselt Maa siseenergia, selle aktiivne tuum. Sama energia aitab kaasa ainete vabanemisele Maa pinnale. Seega sulgub suur ainete ringlus. See võtab miljoneid aastaid.

Mis puudutab ainete suure geoloogilise ringluse kiirust ja intensiivsust, siis praegu, ükskõik kui täpseid andmeid saab anda, on vaid ligikaudsed hinnangud ja siis ainult üldtsükli eksogeense komponendi, s.o. võtmata arvesse aine sissevoolu vahevööst maapõue.

See süsinik osaleb suures geoloogilises tsüklis. See süsinik säilitab väikese biootilise tsükli käigus biosfääri ja üldse elu gaasitasakaalu.

Mõnede maailma jõgede tahke äravool.

Biosfääri ja tehnosfääri komponentide panus Maa ainete suurde geoloogilisesse ringlusse on väga märkimisväärne: tehnosfääri komponentide pidev kasv on tingitud inimtootmissfääri laienemisest.

Kuna maapinnal suunatakse peamine tehnobio-geokeemiline voog ainete suure geoloogilise tsirkulatsiooni raames 70% maismaast ookeani ja 30% kinnistesse äravooluta süvenditesse, kuid alati kõrgemalt madalamale, gravitatsioonijõudude toimel vastavalt maakoore aine eristumine kõrgelt madalale, maismaalt ookeanini. Pöördvoolud (atmosfääri transport, inimtegevus, tektoonilised liikumised, vulkanism, organismide ränne) raskendavad seda aine üldist allapoole liikumist mingil määral, tekitades lokaalseid rändetsükleid, kuid üldiselt ei muuda seda.

Vee ringlemine maa ja ookeani vahel läbi atmosfääri viitab suurele geoloogilisele tsüklile. Vesi aurustub ookeanide pinnalt ja kandub kas maismaale, kus see langeb sademete kujul, mis naaseb uuesti ookeani pinnale ja maa-aluse äravooluna, või sademetena ookeani pinnale. Maal osaleb veeringes igal aastal üle 500 tuhande km3 vett. Veeringel tervikuna on meie planeedi looduslike tingimuste kujundamisel suur roll. Võttes arvesse vee transpiratsiooni taimede poolt ja selle imendumist biogeokeemilises tsüklis, laguneb kogu veevaru Maal ja taastub 2 miljoni aastaga.

Tema sõnastuse kohaselt areneb ainete bioloogiline tsükkel looduses suure, geoloogilise ainete ringkäigu trajektoori osal.

Aine ülekandumine pinna- ja põhjaveega on maakera maa geokeemilise eristumise peamine tegur mahu poolest, kuid mitte ainus, ja kui rääkida ainete suurest geoloogilisest tsirkulatsioonist maakera pinnal tervikuna, siis maakera maapinna geokeemilise diferentseerumise peamine tegur. siis mängivad vood selles väga olulist rolli, eelkõige ookeani- ja atmosfääritransport.

Ainete suure geoloogilise ringluse kiiruse ja intensiivsuse kohta ei saa hetkel täpseid andmeid anda, on vaid ligikaudsed hinnangud ja siis ainult üldtsükli eksogeense komponendi, s.o. võtmata arvesse aine sissevoolu vahevööst maapõue. Ainete suure geoloogilise ringluse eksogeenseks komponendiks on pidevalt kestev maapinna denudatsiooniprotsess.

Aineringe looduses on korduv tsükliline protsess üksikute keemiliste elementide ja nende ühendite muundumisel ja liikumisel. Esinenud kogu Maa arenguajaloo jooksul ja jätkub praegusel ajal. Ringleva aine koostises ja koguses on alati teatav kõrvalekalle, mistõttu looduses tsükli täielikku kordumist ei toimu. See määrab Maa kui planeedi järkjärgulise arengu. Ainete ringlemine on eriti iseloomulik geoloogilisele arengufaasile, mil peamine. maa kestad. Ilmnemise ulatuse poolest on esikohal geoloogiline tsükkel. See kujutab endast aine liikumist eelkõige sisekestes: tõusvate tektooniliste liikumiste ja vulkanismi tagajärjel tekkinud tõus; selle ülekandmine horisontaalselt väliskestadesse ja akumuleerumine; laskuvad liikumised - setete mattumine, vajumine laskuvate tektooniliste liikumiste tagajärjel. Sügavuses toimub metamorfism, aine sulamine koos magma ja moondekivimite moodustumisega. Geograafilise ümbriku loomisel mängib põhirolli Vee ringkäik.

Alates elu ilmumisest Maale, bioloogiline tsükkel. See tagab pidevad transformatsioonid, mille tulemusena viiakse ained pärast mõne organismi poolt kasutamist teiste organismide jaoks seeditavasse vormi. Energia aluseks on Maale tulev päikeseenergia. Taimeorganismid omastavad toiduahelate kaudu loomade kehasse sattuvaid mineraale, seejärel naasevad lagundajate (bakterid, seened jne) abil mulda või atmosfääri. Selle tsükli intensiivsus sõltub Maal elavate organismide arvust ja mitmekesisusest ning nende poolt akumuleeritud energia hulgast. biomass. Max maismaal toimuva bioloogilise tsükli intensiivsust täheldatakse troopilistes vihmametsades, kus taimejäänused peaaegu ei kogune ja eraldunud mineraalid imenduvad koheselt taimedesse. Tsirkulatsiooni intensiivsus on soodes ja tundras väga madal, kuhu kogunevad taimejäänused, millel pole aega laguneda. Eriti olulised on eelkõige biogeensete keemiliste elementide tsüklid süsinik. Taimeorganismid eraldavad igal aastal atmosfäärist kuni 300 miljardit tonni süsinikdioksiidi (või 100 miljardit tonni süsinikku). Taimed söövad osaliselt loomad ära, osaliselt surevad ära. Organismide hingamise, nende jäänuste lagunemise, käärimis- ja lagunemisprotsesside tulemusena muutub orgaaniline aine süsinikdioksiidiks või sadestub sapropeeli, huumuse, turba kujul, millest kivisüsi, õli ja põlevgaas moodustuvad hiljem. Väga väike osa sellest osaleb süsiniku aktiivses ringluses, märkimisväärne osa säilib põlevate fossiilsete lubjakivide ja muude kivimite kujul. Peamine lämmastiku mass on kontsentreeritud atmosfääri (3,8510 N? t); maailmamere vetes sisaldab 2510Ni tonni.Lämmastikuringes on juhtiv roll mikroorganismidel: lämmastiku fikseerijad, nitrifikaatorid ja denitrifikaatorid. u. 4510? tonni lämmastikku, veekeskkonnas 4 korda vähem. Surnud jääkidest pärinevad lämmastikku sisaldavad ühendid muudetakse nitrifitseerivate mikroorganismide toimel lämmastikoksiidideks, mis seejärel denitrifitseerivate bakterite toimel molekulaarse lämmastiku vabanemisega lagunevad. Tsükleid seostatakse ka elusainega. hapnikku, fosforit, väävel ja palju muid elemente. Inimmõju tagajärjed ainete ringlusele muutuvad üha olulisemaks. Need on muutunud võrreldavaks geoloogiliste protsesside tulemustega: biosfääris tekivad uued ainete rändeviisid, tekivad uued keemilised ühendid, mida varem polnud, muutub veeringe.

1. lehekülg

Geoloogiline tsükkel (ainete suur ringlus looduses) on ainete ringkäik, mille liikumapanevaks jõuks on eksogeensed ja endogeensed geoloogilised protsessid.

Geoloogiline tsirkulatsioon - ainete ringlus, mille liikumapanevaks jõuks on eksogeensed ja endogeensed geoloogilised protsessid.

Geoloogilise tsükli piirid on palju laiemad kui biosfääri piirid, selle amplituud haarab maakoore kihte, mis jäävad biosfäärist kaugele kaugemale. Ja mis kõige tähtsam, elusorganismid mängivad selle tsükli protsessides teisejärgulist rolli.

Seega toimub ainete geoloogiline ringlus ilma elusorganismide osaluseta ja jaotab aine ümber biosfääri ja Maa sügavamate kihtide vahel.

Geoloogilise tsükli suures tsüklis mängivad kõige olulisemat rolli väikesed ainetsüklid, nii biosfäärilised kui tehnosfäärilised, mille käigus aine on suurest geokeemilisest voolust pikaks ajaks välja lülitatud, muundudes lõpututeks sünteesitsükliteks ja lagunemine.

Geoloogilise tsirkulatsiooni suures tsüklis mängivad kõige olulisemat rolli väikesed ainetsüklid, nii biosfäärilised kui tehnosfäärilised, mille käigus lülitub aine pikaks ajaks suurest geokeemilisest voolust välja, muundudes lõpututeks sünteesitsükliteks ja lagunemine.

See süsinik osaleb aeglases geoloogilises tsüklis.

Just see süsinik osaleb aeglases geoloogilises tsüklis. Elu Maal ja atmosfääri gaasitasakaalu toetavad väikeses (biogeenses) tsüklis osalevates taimede (5 10 t) ja loomsetes (5 109 t) kudedes sisalduvad suhteliselt väikesed süsinikukogused. Praegu aga sulgeb inimene intensiivselt ainete, sealhulgas süsiniku tsüklit. Näiteks arvatakse, et kõigi koduloomade kogubiomass ületab juba praegu kõigi metsloomade biomassi. Kultuurtaimede pindalad lähenevad looduslike biogeotsenooside aladele ning paljud kultuuriökosüsteemid on oma produktiivsuselt, inimese poolt pidevalt suurendatud, oluliselt paremad kui looduslikud.

Ajas ja ruumis kõige ulatuslikum on aine nn geoloogiline tsükkel.

Looduses on 2 tüüpi ainete ringlust: suur ehk geoloogiline ainete ringkäik maa ja ookeani vahel; väike või bioloogiline - mulla ja taimede vahel.

Taime poolt pinnasest auru kujul eraldatud vesi siseneb atmosfääri, seejärel jahtudes kondenseerub ja naaseb sademete kujul uuesti pinnasesse või ookeani. Geoloogiline veeringe tagab mehaanilise ümberjaotamise, settimise, tahkete setete kogunemise maismaal ja veekogude põhjas, samuti pinnase ja kivimite mehaanilise hävitamise protsessis. Vee keemiline funktsioon toimub aga elusorganismide või nende ainevahetusproduktide osalusel. Looduslikud veed, nagu ka mullad, on kompleksne bioinertne aine.

Inimese geokeemiline aktiivsus on muutumas mastaapselt võrreldavaks bioloogiliste ja geoloogiliste protsessidega. Geoloogilises tsüklis suureneb denudatsiooni seos järsult.

Tegur, mis jätab põhilise jälje üldisele iseloomule ja bioloogilisele. Samal ajal püüab geoloogiline veeringe pidevalt kõiki neid elemente kuiva maa kihtidest välja uhtuda ookeanibasseini. Seetõttu nõuab taimsete toiduelementide säilitamine maal nende muutmist vees absoluutselt lahustumatuks vormiks. Selle nõude täidab elav mahe.