Büyük ve küçük biyolojik dolaşım. Doğadaki maddelerin büyük jeolojik ve küçük biyolojik döngüsü
Biyosferin ortaya çıkmasından önce, Dünya'da üç madde döngüsü vardı: mineral sirkülasyonu - magmatik ürünlerin derinliklerden yüzeye ve geriye doğru hareketi; gaz döngüsü - Güneş tarafından periyodik olarak ısıtılan hava kütlelerinin sirkülasyonu,Su döngüsü - suyun buharlaşması ve transferi hava kütleleri, yağış (yağmur, kar). Bu üç döngü tek bir terimle birleştirilir - jeolojik (abiyotik) dolaşım. Yaşamın gelişiyle birlikte gaz, mineral ve su döngüleri eklendi. biyotik (biyojenik) döngü - dolaşım kimyasal elementler organizmaların hayati aktivitesi tarafından gerçekleştirilir. Jeolojik ile birlikte, tek bir biyojeokimyasal sirkülasyon Yeryüzündeki maddeler.
Jeolojik dolaşım.
Dünya yüzeyine ulaşanların yaklaşık yarısı Güneş enerjisi suyun buharlaşması için harcanan, ayrışma kayalar, minerallerin çözünmesi, hava kütlelerinin hareketi ve bunlarla birlikte su buharı, toz, katı hava parçacıkları.
Su ve rüzgarın hareketi, hidrosfer ve litosferde toprak erozyonuna, hareketine, yeniden dağılımına ve mekanik ve kimyasal çökeltme birikimine yol açar. Bu döngü şu anda gerçekleşiyor.
Büyük ilgi Su döngüsü. Bir yılda hidrosferden yaklaşık 3.8 10 14 ton su buharlaşır ve yağışla birlikte sadece 3.4 10 14 ton su Dünya'nın su kabuğuna geri döner. Eksik parça karaya düşer. Karadaki toplam yağış yaklaşık 1 10 14 ton düşer ve yaklaşık 0,6 10 14 ton suyu buharlaştırır. Litosferde oluşan fazla su, göllere ve nehirlere ve ardından Dünya Okyanusu'na akar (Şekil 2.4). Yüzeysel akış yaklaşık 0,2 10 14 tondur, kalan 0,2 10 14 ton su, suyun nehirlere, göllere ve okyanusa girdiği yer altı akiferlerine akar ve ayrıca rezervuarları yeniler. yeraltı suyu.
biyotik dolaşım... Organik maddelerin sentez süreçlerine ve ardından orijinal minerallere yıkılmalarına dayanır. Organik maddelerin sentez ve imha süreçleri, canlı maddenin varlığının temeli ve biyosferin işleyişinin ana özelliğidir.
Herhangi bir organizmanın hayati aktivitesi, çevre ile madde alışverişi olmadan imkansızdır. Metabolizma sürecinde, vücut tüketir ve özümser gerekli maddeler ve atık yayar, gezegenimizin boyutu sonsuz değildir ve nihayetinde tüm faydalı maddeler işlenerek işe yaramaz atıklara dönüştürülür. Bununla birlikte, evrim sürecinde mükemmel bir çözüm bulundu: inşa edebilen organizmalara ek olarak yaşam meselesi cansızlardan, bu karmaşık organik maddeyi yeni kullanıma hazır orijinal minerallere ayrıştıran diğer organizmalar ortaya çıktı. " Tek yol sınırlı bir miktara sonsuzun özelliklerini vermek için, - yazdı V.R. Williams, onu kapalı bir virajda döndürmek istiyor."
Canlı ve cansız doğa arasındaki etkileşim mekanizması, cansız maddenin yaşam alanına dahil edilmesinden oluşur. Cansız maddenin canlı organizmalarda bir dizi dönüşümünden sonra, önceki başlangıç durumuna geri döner. Böyle bir döngü, canlı organizmaların cansız doğa ile aynı kimyasal elementleri içermesi nedeniyle mümkündür.
Böyle bir döngü nasıl gerçekleşir? VI Vernadsky, uzaydan (esas olarak güneş) gelen enerjinin ana dönüştürücüsünün bitkilerin yeşil maddesi olduğunu kanıtladı. Sadece güneş enerjisinin etkisi altında birincil organik bileşikleri sentezleyebilirler. Bilim adamı, mevsime bağlı olarak enerjiyi emen bitkilerin yeşil maddesinin toplam yüzey alanının, güneşin yüzey alanının % 0,86 ila 4,2'si olduğunu hesapladı. Aynı zamanda, Dünya'nın yüzey alanı
Bitkiler veya diğer hayvanlarla beslenen hayvanlar vücutlarında yeni organik bileşikler sentezler.
Hayvan ve bitki kalıntıları solucanlar, mantarlar ve mikroorganizmalar için besin görevi görür ve sonunda onları orijinal minerallerine dönüştürürken karbondioksit salmaktadır. Bu mineraller, bitkiler tarafından birincil organik bileşiklerin yaratılması için yine ilk hammadde olarak hizmet eder. Böylece çember kapanır ve yeni bir atom hareketi başlar.
Aynı zamanda, maddelerin dolaşımı kesinlikle kapalı değildir. Bazı atomlar dolaşımı terk eder, yeni canlı organizma biçimleri ve yaşamsal faaliyetlerinin ürünleri tarafından sabitlenir ve düzenlenir. Litosfer, hidrosfer ve troposfere nüfuz eden canlı organizmalar, mevcut maddelerin hareketi ve yeniden dağıtılması ve yenilerinin yaratılması konusunda büyük bir jeokimyasal çalışma üretti ve gerçekleştirmeye devam ediyor. Biyojeokimyasal döngülerin kapsamını genişlettiği ve biyosferi güçlendirdiği için biyosferin aşamalı gelişiminin özü budur. V. I. Vernadsky'nin belirttiği gibi, biyosferde atomların "girdaplar" şeklinde sürekli bir biyojenik hareketi vardır.
Jeolojik döngünün aksine, biyotik döngü önemsiz enerji tüketimi ile karakterize edilir. Daha önce de belirtildiği gibi, Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık %1'i birincil organik maddenin yaratılması için harcanmaktadır. Bu enerji, gezegendeki en karmaşık biyojeokimyasal süreçlerin işleyişi için yeterlidir.
Gezegenimizdeki tüm maddeler dolaşım sürecindedir. Güneş enerjisi, Dünya'da iki madde döngüsüne neden olur:
1) Büyük (jeolojik veya abiyotik);
2) Küçük (biyotik, biyojenik veya biyolojik).
Madde döngüleri ve kozmik enerji akışları biyosferin kararlılığını yaratır. Devir Katı madde ve eylemden kaynaklanan su abiyotik faktörler(cansız doğa), denir büyük bir jeolojik döngü. Büyük bir jeolojik döngü ile (milyonlarca yıl geçer), kayalar yok edilir, aşınır, maddeler çözülür ve Dünya Okyanusuna girer; jeotektonik değişiklikler, kıtaların çökmesi, deniz tabanının yükselmesi yaşanıyor. Buzullardaki su döngüsünün süresi nehirlerde 8.000 yıldır - 11 gün. Canlı organizmalara besin sağlayan ve varlıklarının koşullarını büyük ölçüde belirleyen büyük dolaşımdır.
Büyük, jeolojik sirkülasyon biyosferde iki ile karakterize edilir önemli noktalar:
a) Dünyanın tüm jeolojik gelişimi boyunca gerçekleştirilir;
b) biyosferin daha da geliştirilmesinde öncü rol oynayan modern bir gezegen sürecidir.
Açık şimdiki aşama büyük döngünün bir sonucu olarak insanlığın gelişimi uzun mesafeler ayrıca taşınan kirleticiler - kükürt ve azot oksitleri, toz, radyoaktif safsızlıklar. Kuzey Yarımküre'nin ılıman enlemlerinin bölgeleri en büyük kirliliğe maruz kaldı.
Küçük, biyojenik veya biyolojik döngü maddeler, canlı organizmaların katılımıyla katı, sıvı ve gaz fazlarında oluşur. Biyolojik döngü, jeolojik döngünün aksine daha az enerji gerektirir. Küçük döngü, büyük döngünün bir parçasıdır, biyojeosenoz seviyesinde gerçekleşir (iç ekosistemler) ve gerçeğinde yatmaktadır. besinler toprak, su, karbon bitki maddesinde birikir ve vücudu inşa etmek için harcanır. Organik maddenin ayrışma ürünleri mineral bileşenlere ayrışır. Küçük dolaşım kapalı değil Ekosisteme dışarıdan madde ve enerji akışı ve bazılarının çevreye salınması ile ilişkili olan biyosfer dolaşımı.
Birçok kimyasal element ve bunların bileşikleri, büyük ve küçük döngülerde yer alır, ancak bunların en önemlileri, biyosferin gelişiminde modern aşamayı belirleyenlerdir. ekonomik aktiviteler kişi. Bunlar döngüleri içerir karbon, kükürt ve azot(oksitleri başlıca hava kirleticileri), ve fosfor (fosfatlar - kıta sularının ana kirleticisi)... Hemen hemen tüm kirleticiler zararlı olarak hareket eder ve gruba aittirler. ksenobiyotikler.
Şu anda büyük önem ksenobiyotik döngüleri var - toksik elementler - cıva (gıda kirletici ürünler) ve kurşun (benzinin bir bileşeni)... Ayrıca biyota ve insan sağlığına zarar veren antropojenik kökenli birçok madde (DDT, pestisitler, radyonüklidler vb.) büyük döngüden küçük döngüye doğru gelmektedir.
Biyolojik döngünün özü, birbirine zıt, ancak birbiriyle ilişkili iki sürecin akışında yatar - yaratılış organik madde ve onun yıkım yaşam meselesi.
Büyük döngünün aksine, küçük döngünün farklı bir süresi vardır: mevsimlik, yıllık, çok yıllık ve dünyevi küçük döngüler vardır..
Devir kimyasal maddeler inorganik bir ortamdan bitki örtüsü ve hayvanlar yoluyla güneş enerjisi kullanarak inorganik bir ortama geri kimyasal reaksiyonlar aranan biyojeokimyasal döngü .
Gezegenimizin bugünü ve geleceği, canlı organizmaların biyosferin işleyişine katılımına bağlıdır. Maddelerin dolaşımında, canlı madde veya biyokütle, biyojeokimyasal işlevleri yerine getirir: gaz, konsantrasyon, redoks ve biyokimyasal.
Biyolojik döngü, canlı organizmaların katılımıyla gerçekleşir ve organik maddenin inorganikten yeniden üretilmesinden ve bu organik maddenin besin trofik zinciri yoluyla inorganik hale getirilmesinden oluşur. Biyolojik döngüdeki üretim ve yıkım süreçlerinin yoğunluğu, ısı ve nem miktarına bağlıdır. Örneğin, organik maddenin kutup bölgelerindeki düşük bozunma hızı, ısı eksikliğine bağlıdır.
Biyolojik döngünün yoğunluğunun önemli bir göstergesi, kimyasal elementlerin dolaşım hızıdır. Yoğunluk ile karakterize edilir dizin orman çöpünün kütlesinin çöpe oranına eşittir. İndeks ne kadar yüksek olursa, döngü yoğunluğu o kadar az olur.
Dizin iğne yapraklı ormanlar- 10 - 17; geniş yapraklı 3 - 4; savana 0,2'den fazla değil; 0,1'den fazla olmayan nemli tropikal ormanlar, yani burada biyolojik sirkülasyon en yoğun olanıdır.
Elementlerin (azot, fosfor, kükürt) mikroorganizmalar yoluyla akışı, bitki ve hayvanlardan daha yüksek bir büyüklük sırasıdır. Biyolojik döngü tamamen tersine çevrilemez, yakından ilişkilidir. biyojeokimyasal sirkülasyon... Kimyasal elementler, biyolojik döngünün çeşitli yolları boyunca biyosferde dolaşır:
canlı madde tarafından emilir ve enerji ile yüklenir;
canlı maddeyi terk ederek, enerjiyi dış ortama bırakır.
Bu çevrimler iki çeşittir: gaz halindeki maddelerin dolaşımı; tortul döngü (yer kabuğundaki rezerv).
Döngülerin kendileri iki bölümden oluşur:
- yedek fonlar(bu, canlı organizmalarla ilişkili olmayan bir maddenin bir parçasıdır);
- mobil (değişim) fonu(organizmalar ve yakın çevreleri arasında doğrudan değişim ile ilişkili maddenin daha küçük bir kısmı).
Döngüler ayrılır:
döngüler gaz tipi yedek fon ile yerkabuğunda (karbon, oksijen, azot döngüleri) - hızlı kendi kendini düzenleme yeteneğine sahip;
döngüler rezerv fonlu tortul tip yerkabuğunda (fosfor, kalsiyum, demir vb. döngüleri) daha inerttir, maddenin büyük kısmı canlı organizmalar için "erişilemez" bir biçimdedir.
Döngüler ayrıca şu şekilde ayrılabilir:
- kapalı(örneğin oksijen, karbon ve azot gibi gaz halindeki maddelerin dolaşımı, okyanusun atmosferinde ve hidrosferinde bir rezervdir, bu nedenle kıtlık hızla telafi edilir);
- kapatılmamış(yerkabuğunda bir rezerv fonu oluşturmak, örneğin fosfor - bu nedenle, kayıplar zayıf bir şekilde telafi edilir, yani. bir açık yaratılır).
Dünyadaki biyolojik döngülerin varlığının enerji temeli ve bunların ilk bağlantısı fotosentez sürecidir. Döngünün her yeni döngüsü, bir öncekinin tam bir tekrarı değildir. Örneğin, biyosferin evrimi sırasında, biyojenik tortuların oluşumu ve birikmesi, atmosferdeki oksijen miktarında bir artış, bir dizi izotopun kantitatif oranlarında bir değişiklik ile sonuçlanan bazı süreçler geri döndürülemezdi. elemanlar, vb.
Maddelerin dolaşımına genellikle denir. biyojeokimyasal döngüler . Maddelerin ana biyojeokimyasal (biyosferik) döngüleri: su döngüsü, oksijen döngüsü, azot döngüsü(azot sabitleyici bakterilerin katılımı), karbon döngüsü(aerobik bakteri katılımı; yıllık yaklaşık 130 ton karbon jeolojik döngüye atılıyor), fosfor döngüsü(toprak bakterilerinin katılımı; yıllık 14 milyon ton fosfor), kükürt döngüsü, metal katyon döngüsü.
İLE endojen süreçler şunları içerir: magmatizma, metamorfizma (yüksek sıcaklık ve basıncın etkisi), volkanizma, yer kabuğunun hareketi (depremler, dağ oluşumu).
İLE dışsal- ayrışma, atmosferik ve yüzey suları denizler, okyanuslar, hayvanlar, bitki organizmaları ve özellikle insanlar - teknogenez.
İç etkileşim ve dış süreçler formlar büyük jeolojik sirkülasyon.
Endojen süreçler sırasında dağ sistemleri, yaylalar, okyanus çöküntüleri oluşur, eksojen süreçlerle magmatik kayaların tahribatı meydana gelir, yıkım ürünlerinin nehirlere, denizlere, okyanuslara hareketi ve tortul kayaçların oluşumu. Yerkabuğunun hareketinin bir sonucu olarak, tortul kayaçlar derin katmanlara batar, metamorfik süreçlere (yüksek sıcaklık ve basıncın etkisi) maruz kalır ve metamorfik kayaçlar oluşur. Daha derin katmanlarda, erimiş hale gelirler ...
durum (magmatizasyon). Daha sonra volkanik süreçlerin bir sonucu olarak, yüzeyinde magmatik kayalar şeklinde litosferin üst katmanlarına girerler. Toprak oluşturan kayaçlar bu şekilde oluşur ve çeşitli formlar Rahatlama.
kayalar Toprağın oluştuğu ana veya ebeveyn olarak adlandırılır. Oluşum koşullarına göre magmatik, metamorfik ve tortul olmak üzere üç gruba ayrılırlar.
Volkanik taşlar silikon bileşikleri, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na'dan oluşur. Bu bileşiklerin oranına bağlı olarak asidik ve bazik kayaçlar ayırt edilir.
Asidik (granitler, liparitler, pegmatitler) yüksek oranda silika (% 63'ten fazla), potasyum ve sodyum oksitler (% 7-8), kalsiyum ve Mg oksitler (% 2-3) içerir. Açık ve kahverengi renktedirler. Bu tür kayalardan oluşan topraklar gevşek bir yapıya sahiptir, asitliği yüksektir ve çok verimli değildir.
Bazalt magmatik kayaçlar (bazaltlar, dünitler, periyotlar), düşük bir SiO2 içeriği (% 40-60), artan CaO ve MgO içeriği (% 20'ye kadar), demir oksitler (% 10-20), Na ile karakterize edilir. 2 O ve K 2 O %30'dan az.
Ana kayaların ayrışma ürünleri üzerinde oluşan topraklar alkali ve nötr reaksiyona, çok miktarda humusa ve yüksek verimliliğe sahiptir.
Magmatik kayaçlar, toplam kaya kütlesinin %95'ini oluşturur, ancak küçük alanlar(dağlarda).
Metamorfik kayaçlar, magmatik ve tortul kayaçların yeniden kristalleşmesi sonucu oluşur. Bunlar mermer, gnays, kuvars. Küçük spesifik yer çekimi ana kayalar olarak.
Tortul kayaçlar... Oluşumları, magmatik ve metamorfik kayaçların ayrışma süreçlerinden, ayrışma ürünlerinin su, buzul ve buzullarla aktarılmasından kaynaklanmaktadır. hava akımı ve kara yüzeyinde, okyanusların, denizlerin, göllerin dibinde, nehirlerin taşkın yataklarında biriktirme.
Kompozisyona göre tortul kayaçlar, kırıntılı, kemojenik ve biyojenik olarak alt bölümlere ayrılır.
enkaz birikintileri enkaz ve parçacıkların boyutunda farklılık gösterir: bunlar kayalar, taşlar, çakıl, kırma taş, kum, tırtıl ve kildir.
kemojenik tortular tuzların çökelmesi sonucu oluşan sulu çözeltiler deniz koylarında, göllerde sıcak iklimlerde veya kimyasal reaksiyonlar sonucu.
Bunlara halojenler (kaya ve potasyum tuzu), sülfatlar (alçıtaşı, anhidrit), karbonatlar (kireçtaşı, marn, dolomitler), silikatlar, fosfatlar dahildir. Birçoğu çimento üretimi için hammadde, kimyasal gübre ve tarım cevheri olarak kullanılmaktadır.
biyojenik tortular bitki ve hayvan kalıntılarının birikmesiyle oluşur. Bunlar: karbonat (biyojenik kireçtaşı ve tebeşir), silisli (dolomit) ve karbonlu kayaçlar (kömür, turba, sapropel, petrol, gaz).
Sedimanter kayaçların ana genetik türleri şunlardır:
1. elüvyon birikintileri- oluşum tabakasında kalan kayaların ayrışma ürünleri. Eluvium, arınmanın zayıf olduğu su havzalarının üst kısımlarında bulunur.
2. delüviyal tortular- Yamaçların alt kısımlarında geçici yağmur akıntıları ve eriyen suların biriktirdiği erozyon ürünleri.
3. proluvial mevduat- Yamaçların eteklerinde geçici dağ nehirleri ve taşkınlar tarafından ayrışma ürünlerinin aktarılması ve birikmesi sonucu oluşur.
4. alüvyon çökelleri- yüzeysel akışla içlerine giren nehir suları tarafından bozunma ürünlerinin birikmesi sonucu oluşur.
5. gölsel tortullar- göllerin dip çökeltileri. Organik madde içeriği yüksek (%15-20) siltlere sapropel denir.
6. Deniz tortulları- denizlerin dip çökeltileri. Denizlerin geri çekilmeleri (ihlalleri) sırasında ana kayalar olarak kalırlar.
7. Buzul (buzul) veya moren yatakları- buzul tarafından yer değiştiren ve biriken çeşitli kayaların ayrışma ürünleri. Bu, kırmızı-kahverengi veya gri taş, kayalar, çakıl kalıntıları ile.
8. Fluvioglacial (su-buzul) birikintileri buzulun erimesi sırasında oluşan geçici akarsular ve kapalı su kütleleri.
9. Kaplama killeri buzul olmayan tortuları ifade eder ve sığ periglasiyal eriyik su dökülmelerinin tortuları olarak kabul edilir. Kök boyayı yukarıdan 3-5 m'lik bir tabaka ile örterler.Sarı-kahverengi bir renge sahiptirler, iyi boylanırlar, taş ve kaya içermezler. Örtü tınlı üzerindeki topraklar kök boyadakinden daha verimlidir.
10. Loess ve loess benzeri tınlar açık kahverengi, yüksek siltli ve siltli fraksiyon içeriği, gevşek yapı, yüksek gözeneklilik ve yüksek kalsiyum karbonat içeriği ile karakterize edilir. Üzerlerinde verimli gri orman, kestane toprakları, çernozemler ve serozem toprakları oluşmuştur.
11. rüzgar yatakları rüzgar aktivitesi sonucu oluşur. Rüzgârın yıkıcı faaliyeti, korozyon (taşların taşlanması, zımparalanması) ve sönme (rüzgar tarafından üflenmesi ve küçük toprak parçacıklarının taşınması) oluşur. Bu süreçlerin her ikisi birlikte rüzgar erozyonunu temsil eder.
İçeriği gösteren temel diyagramlar, formüller vb.: Ayrışma türlerinin fotoğrafları ile sunum.
Otokontrol için sorular:
1. Ayrışma nedir?
2. Magmatizasyon nedir?
3. Fiziksel ve kimyasal ayrışma arasındaki fark nedir?
4. Maddenin jeolojik döngüsü nedir?
5. Dünyanın yapısını tanımlar mısınız?
6. Magma nedir?
7. Dünyanın çekirdeği hangi katmanlardan oluşur?
8. Irklar nelerdir?
9. Irklar nasıl sınıflandırılır?
10. Lös nedir?
11. Fraksiyon nedir?
12. Hangi özelliklere organoleptik denir?
Ana:
1. Dobrovolsky V.V. Toprak biliminin temelleri ile toprak coğrafyası: Üniversiteler için ders kitabı. - M.: İnsan. ed. Merkez VLADOS, 1999.-384 s.
2. Toprak Bilimi / Ed. NS. Kauriçeva. M. Agropromiadat ed. 4.1989.
3. Toprak Bilimi / Ed. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov 2 bölümde M. Yüksek Lisans 1988.
4. Glazovskaya M.A., Gennadiev A.I. Toprak biliminin temelleri ile toprak coğrafyası, Moskova Devlet Üniversitesi. 1995
5. Rode A.A., Smirnov V.N. Toprak Bilimi. M. Lisesi, 1972
Ek olarak:
1. Glazovskaya M.A. Genel toprak bilimi ve toprak coğrafyası. M. Lisesi 1981
2. Kovda V.A. Toprak doktrininin temelleri. M. Nauka 1973
3. Liverovsky A.Ş. SSCB toprakları. M. Düşünce 1974
4. Rozanov B.G. Toprak örtüsü Dünya... ed. B. 1977
5. Alexandrova L.N., Naydenova O.A. Toprak biliminde laboratuvar ve uygulamalı dersler. L. Agropromizdat. 1985
Biyosferde, ilk canlı organizmaların ortaya çıkmasından önce bile var olan maddelerin küresel (büyük veya jeolojik) dolaşımı vardır. İçinde çok çeşitli kimyasal elementler bulunur. Jeolojik sirkülasyon güneş, yerçekimi, tektonik ve uzay türleri enerji.
Jeolojik döngü temelinde canlı maddenin ortaya çıkmasıyla birlikte, bir organik madde döngüsü ortaya çıktı - küçük (biyotik veya biyolojik) bir döngü.
Maddelerin biyotik dolaşımı, canlı organizmaların doğrudan katılımıyla meydana gelen, maddelerin hareket ve dönüşümünün zaman ve mekanda düzensiz, sürekli, döngüsel bir sürecidir. Organik maddenin sürekli yaratılması ve yok edilmesi sürecidir ve üç organizma grubunun tümünün katılımıyla gerçekleştirilir: üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcılar. Biyotik döngülerde yaklaşık 40 biyojenik element yer alır. Canlı organizmalar için en önemlileri karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfor, kükürt, demir, potasyum, kalsiyum ve magnezyum döngüleridir.
Canlı madde geliştikçe, yeni bir biyolojik döngüye giren jeolojik döngüden sürekli olarak daha fazla element çıkarılır. Sadece karadaki maddelerin biyotik döngüsüne katılan yıllık kül maddelerinin toplam kütlesi yaklaşık 8 milyar tondur. Bu, yıl boyunca dünyadaki tüm volkanların patlamasının ürünlerinin kütlesinin birkaç katıdır. Biyosferdeki maddenin dolaşım hızı farklıdır. Biyosferin canlı maddesi ortalama 8 yılda yenilenir, okyanustaki fitoplankton kütlesi her gün yenilenir. Biyosferdeki tüm oksijen, 2000 yılda canlı maddeden, 300 yılda karbondioksitten geçer.
Ekosistemlerde, yerel biyotik döngüler gerçekleştirilir ve biyosferde - sadece gezegenin üç dış kabuğunu tek bir bütüne bağlamakla kalmayıp aynı zamanda bileşiminin sürekli evrimini belirleyen atomların biyojeokimyasal göç döngüleri.
ATMOSFER HİDROSFER
¯ ¯
CANLI MADDE
TOPRAK
Biyosferin Evrimi
Biyosfer, yaklaşık 3.5 milyar yıl önce ilk canlı organizmaların doğuşuyla ortaya çıktı. Hayatın gelişimi sırasında, değişti. Biyosferin evrim aşamaları, ekosistem türlerinin özellikleri dikkate alınarak ayırt edilebilir.
1. Suda yaşamın ortaya çıkışı ve gelişimi. Aşama, su ekosistemlerinin varlığı ile ilişkilidir. Atmosferde oksijen yoktu.
2. Canlı organizmaların karada ortaya çıkışı, kara-hava ortamının ve toprağın gelişimi ve karasal ekosistemlerin ortaya çıkışı. Bu, atmosferdeki oksijenin görünümü ve ozon kalkanı sayesinde mümkün oldu. 2.5 milyar yıl önce oldu.
3. İnsanın ortaya çıkışı, biyososyal bir varlığa dönüşmesi ve antropoekosistemlerin ortaya çıkışı 1 milyon yıl önce gerçekleşti.
4. Biyosferin akıllı insan faaliyetinin etkisi altında yeni bir niteliksel duruma - noosfere geçişi.
noosfer
Biyosferin gelişimindeki en yüksek aşama, insan ve doğa arasındaki ilişkinin akıllıca düzenlenmesi aşaması olan noosferdir. Bu terim 1927'de Fransız filozof E. Leroy tarafından tanıtıldı. Noosferin, endüstrisi, dili ve akıllı faaliyetin diğer nitelikleri ile insan toplumunu içerdiğine inanıyordu. 30-40'larda. XX yüzyıl V.I. Vernadsky, noosfer hakkında materyalist fikirler geliştirdi. Noosferin, biyosfer ve toplumun etkileşimi sonucu ortaya çıktığına, doğa yasalarının, düşüncenin ve toplumun sosyo-ekonomik yasalarının yakın ilişkisi tarafından yönetildiğine inandı ve vurguladı.
noosfer (akıl alanı) - insanların akıllı faaliyetlerinin sürdürülebilir gelişiminin ana belirleyici faktörü olacağı biyosferin gelişim aşaması.
Noosfer, doğa yasalarını öğrenerek ve teknolojiyi geliştirerek, jeolojik ölçekte karşılaştırılabilir en büyük güç haline gelen ve belirleyici bir şekilde uygulamaya başlayan, içinde insanlığın ortaya çıkması ve gelişmesiyle ilişkili, biyosferin yeni, daha yüksek bir aşamasıdır. emekleriyle derinden değiştirerek, Dünya üzerindeki süreçlerin gidişatını etkiler. İnsanlığın oluşumu ve gelişimi, toplum ve doğa arasında yeni madde ve enerji alışverişi biçimlerinin ortaya çıkmasında, insanın biyosfer üzerindeki sürekli artan etkisinde ifade edildi. Noosfer, insanlığın bilimin yardımıyla doğal ve sosyal süreçleri akıllıca yönetebildiği zaman gelecektir. Bu nedenle, noosfer, Dünya'nın özel bir kabuğu olarak kabul edilemez.
İnsan toplumu ile doğa arasındaki ilişkiyi yönetme bilimine noojenik denir.
Noojenik'in temel amacı, gelecek uğruna bugünü planlamaktır ve ana görevleri, teknolojinin ilerlemesinin neden olduğu insan ve doğa arasındaki ilişkideki ihlalleri düzeltmek ve biyosferin evrimini bilinçli olarak kontrol etmektir. Doğaya karşı kendiliğinden, yırtıcı bir tutumun aksine, bozulmaya yol açan, insan tarafından ihlal edilen maddelerin döngüsünde restorasyonu sağlayan, doğal kaynakların planlı, bilimsel temelli bir kullanımı oluşturulmalıdır. Çevre... Bu gerektirir sürdürülebilir kalkınma günümüzün ihtiyaçlarını karşılayan ve gelecek nesillerin ihtiyaçlarını karşılama yeteneğinden ödün vermeyen bir toplum.
Şu anda, gezegen oluştu biyoteknosfer - insan tarafından radikal bir şekilde mühendislik ve teknik yapılara dönüştürülen biyosferin bir parçası: şehirler, fabrikalar ve fabrikalar, taş ocakları ve madenler, yollar, barajlar ve rezervuarlar vb.
BİYOSFER VE İNSAN
İnsanlar için biyosfer ve yaşam alanı ve doğal kaynak kaynağıdır.
Doğal Kaynaklar – doğal nesneler ve bir kişinin emek sürecinde kullandığı fenomenler. Bir kişiye yiyecek, giyecek, barınma sağlarlar. Tükenme derecesine göre, bunlar ayrılır tükenmez ve tükenmez . Tükenebilir kaynaklar ikiye ayrılır yenilenebilir ve yenilenemez ... Yenilenemeyen kaynaklar, yenilenmeyen (veya tüketilenden yüzlerce kez daha yavaş yenilenen) kaynakları içerir: petrol, kömür, metal cevherleri ve çoğu mineral. Yenilenebilir Doğal Kaynaklar- toprak, sebze ve hayvan dünyası, mineral hammaddeler (sofra tuzu). Bu kaynaklar sürekli olarak geri yükleniyor farklı hız: hayvanlar - birkaç yıl, ormanlar - 60-80 yıl, doğurganlığı kaybeden topraklar - birkaç bin yıldır. Harcama oranının yeniden üretim hızının üzerine çıkması, kaynağın tamamen yok olmasına yol açar.
tükenmez kaynaklar arasında su, iklim ( atmosferik hava ve rüzgar enerjisi) ve uzay: güneş radyasyonu, deniz gelgitlerinin enerjisi. Bununla birlikte, çevrenin artan kirliliği, bu kaynakları korumak için çevresel önlemlerin uygulanmasını gerektirmektedir.
Doğal kaynakların sömürülmesi olmadan insan ihtiyaçlarının karşılanması düşünülemez.
Biyosferdeki her türlü insan faaliyeti dört biçimde birleştirilebilir.
1. Dünya yüzeyinin yapısını değiştirmek(arazinin sürülmesi, rezervuarların drenajı, ormansızlaşma, kanal inşaatı). İnsanlık güçlü bir jeolojik güç haline geliyor. İnsan toprağın %75'ini, nehir sularının %15'ini kullanıyor, her dakika 20 hektar orman kesiliyor.
· Jeolojik ve jeomorfolojik değişiklikler - dağ geçitlerinin oluşumunun yoğunlaşması, çamur akışlarının ve toprak kaymalarının görünümü ve sıklığı.
· Karmaşık (peyzaj) değişiklikler - peyzajların bütünlüğünün ve doğal yapısının ihlali, doğal anıtların benzersizliği, verimli arazilerin kaybı, çölleşme.
Gezegenimizdeki tüm maddeler dolaşım sürecindedir. Güneş enerjisi, Dünya'da büyük veya biyosferik (tüm biyosferi kaplayan) ve küçük veya biyolojik (ekosistemler içinde) olmak üzere iki madde döngüsüne neden olur.
Maddelerin biyosferik dolaşımından önce, kayaların oluşumu ve yıkımı ve ardından yıkım ürünlerinin - enkaz ve kimyasal elementlerin hareketi ile ilişkili jeolojik bir dolaşım vardı. Kara yüzeyinin ve su yüzeyinin termal özellikleri şu süreçlerde önemli bir rol oynamıştır ve oynamaya devam etmektedir: yansıma içine soğurma Güneş ışınları, ısı kapasitesi için termal iletkenlik. Su daha fazla güneş enerjisi emer ve aynı enlemlerdeki kara yüzeyi daha fazla ısınır. Dünya yüzeyinin dengesiz hidrotermal rejimi, gezegensel atmosferik dolaşım sistemi ile birlikte, Dünya'nın gelişiminin ilk aşamasında, endojen süreçlerle birlikte kıtaların, okyanusların ve modernlerin oluşumu ile ilişkili olan maddelerin jeolojik dolaşımını belirledi. jeosferler. Jeolojik tezahürü, ayrışma ürünlerinin hava kütleleri ve içinde çözünmüş su - mineral bileşikleri tarafından aktarılmasıyla da kanıtlanır. Biyosferin oluşumuyla birlikte organizmaların atık ürünleri büyük dolaşıma dahil oldu. Jeolojik döngü, varlığını durdurmadan yeni özellikler kazandı: maddenin biyosferik hareketinin ilk aşamasıydı. Canlı organizmalara besin sağlayan ve varlıklarının koşullarını büyük ölçüde belirleyen kişidir.
Biyosferdeki geniş madde döngüsü iki önemli nokta ile karakterize edilir:
Dünyanın tüm jeolojik gelişimi boyunca gerçekleştirilir;
Bu, öncü bir rol üstlenen modern bir gezegensel süreçtir. Daha fazla gelişme biyosfer (Radkevich, 1983).
İnsan gelişiminin mevcut aşamasında, büyük bir döngünün sonucu olarak, kükürt ve azot oksitleri, toz ve radyoaktif safsızlıklar gibi kirleticiler de uzun mesafelere taşınır. Kuzey Yarımküre'nin ılıman enlemlerinin bölgesi en büyük kirliliğe maruz kaldı.
Maddelerin küçük veya biyolojik dolaşımı, bir bütün olarak biyosferi kaplayan büyük, jeolojik bir arka plana karşı ortaya çıkar. Ekosistemlerde meydana gelir, ancak kapalı değildir; bu, madde ve enerjinin dışarıdan ekosisteme akışı ve bazılarının biyosfer döngüsüne salınması ile ilişkilidir. Bu nedenle bazen biyolojik döngüden değil, ekosistemlerdeki ve bireysel organizmalardaki enerji alışverişinden bahsederler.
Karadaki bitkiler, hayvanlar ve toprak örtüsü, biyokütle oluşturan, güneş enerjisini, atmosferik karbon, nem, oksijen, hidrojen, azot, fosfor, kükürt, kalsiyum ve organizmaların yaşamında yer alan diğer elementleri bağlayan ve yeniden dağıtan karmaşık bir dünya sistemi oluşturur. Su ortamının bitkileri, hayvanları ve mikroorganizmaları, güneş enerjisini bağlama ve maddelerin biyolojik dolaşımı ile aynı işlevi yerine getiren başka bir gezegen sistemi oluşturur.
Biyolojik döngünün özü, iki zıt, ancak birbiriyle ilişkili süreç - organik maddenin yaratılması ve yok edilmesi - sırasında yatmaktadır. İlk aşama organik maddenin ortaya çıkışı, yeşil bitkilerin fotosentezinden kaynaklanmaktadır, yani. bu maddenin oluşumu karbon dioksit, güneşin radyan enerjisini kullanan su ve mineral bileşikleri. Bitkiler topraktan kükürt, fosfor, kalsiyum, potasyum, magnezyum, manganez, silikon, alüminyum, bakır, çinko ve diğer elementleri çözünmüş halde çıkarırlar. Otçul hayvanlar, bu elementlerin bileşiklerini zaten bitki kaynaklı yiyecekler şeklinde emerler. Yırtıcı hayvanlar otçul hayvanlarla beslenir, proteinler, yağlar, amino asitler vb. Dahil olmak üzere daha karmaşık bir bileşime sahip yiyecekleri tüketir. Ölü bitkilerin organik maddelerinin ve hayvan kalıntılarının mikroorganizmalar tarafından yok edilmesi sürecinde, bitkiler tarafından asimilasyon için mevcut olan basit mineral bileşikler girer. toprak ve su ortamı ve bir sonraki tur biyolojik dolaşıma başlar.
Büyük döngünün aksine, küçük döngünün farklı bir süresi vardır: mevsimlik, yıllık, çok yıllık ve dünyevi küçük döngüler vardır. Maddelerin biyolojik döngüsünü incelerken, bitki örtüsünün gelişiminin yıllık dinamikleri tarafından belirlenen yıllık ritme asıl dikkat edilir.
