geoloogiline ringkond ainetel on suurim kiirus horisontaalsuunas maa ja mere vahel. Suure tsirkulatsiooni tähendus on see, et kivimid alluvad hävimisele, murenemisele ja ilmastikuproduktid, sealhulgas vees lahustuvad toitained, kanduvad veevooludega maailmamerre koos merekihtide moodustumisega ja naasevad maale vaid osaliselt, näiteks , sademete või inimeste poolt veest ekstraheeritud organismidega. Seejärel toimuvad pikema aja jooksul aeglased geotektoonilised muutused - mandrite liikumine, merepõhja tõus ja langus, vulkaanipursked jne, mille tulemusena moodustuvad kihid naasevad maismaale ja protsess algab uuesti.
Suur aine geoloogiline tsükkel. Denudatsiooniprotsesside mõjul toimub kivimite hävimine ja settimine. Tekivad settekivimid. Stabiilse vajumisega piirkondades (tavaliselt ookeanipõhjas) satub geograafilise ümbrise aine Maa sügavatesse kihtidesse. Edasi toimuvad temperatuuri ja rõhu mõjul moondeprotsessid, mille tulemusena tekivad kivimid, aine liigub Maa keskpunktile lähemale. Magmatism tekib Maa soolestikus väga kõrgetel temperatuuridel: kivimid sulavad, tõusevad magma kujul mööda pragusid maapinnale ja valguvad pursete ajal pinnale. Seega toimub aine ringlemine. Geoloogiline tsükkel on keeruline, kui võtta arvesse ainevahetust kosmosega. Suur geoloogiline tsükkel ei ole suletud selles mõttes, et mõni Maa sisikonda sattunud aineosake ei pruugigi pinnale tulla ja vastupidi, purske käigus tõusev osake poleks saanud kunagi maapinnal olla. enne.
Looduslike protsesside peamised energiaallikad Maal
Päikesekiirgus on peamine energiaallikas Maal. Selle võimsust iseloomustab päikesekonstant - energia hulk, mis läbib ühiku pindala, päikesekiirtega risti. Ühe astronoomilise ühiku kaugusel (st Maa orbiidil) on see konstant ligikaudu 1370 W / m².
Elusorganismid kasutavad Päikese energiat (fotosüntees) ja keemiliste sidemete energiat (kemosüntees). Seda energiat saab kasutada erinevates looduslikes ja tehislikes protsessides. Kolmandiku kogu energiast peegeldub atmosfäär, 0,02% kasutavad taimed fotosünteesiks ning ülejäänu kasutatakse paljude looduslike protsesside toetamiseks – maa, ookeani, atmosfääri, õhu liikumise soojendamiseks. wt. Päikese kiirte otsest kütmist või fotogalvaaniliste elementide abil energia muundamist saab kasutada elektri tootmiseks (päikeseelektrijaamad) või muude kasulike tööde tegemiseks. Kaugemas minevikus saadi naftasse ja muudesse fossiilkütustesse salvestatud energiat ka fotosünteesi teel.
See tohutu energia viib globaalse soojenemiseni, sest pärast looduslike protsesside läbimist kiirgatakse see tagasi ja atmosfäär ei lase sellel tagasi minna.
2. Maa siseenergia; ilming - vulkaanid, kuumaveeallikad
18. Biootilist ja abiootilist päritolu energiamuutused
Toimivas looduslikus ökosüsteemis ei ole jäätmeid. Kõik organismid, nii elusad kui surnud, on potentsiaalselt toiduks teistele organismidele: röövik sööb lehti, rästas röövikuid, kull võib rästa ära süüa. Kui taimed, röövik, rästas ja kull surevad, töödeldakse neid omakorda lagundajate poolt.
Kõik organismid, kes söövad sama tüüpi toitu, kuuluvad samasse kategooriasse troofiline tase.
Looduslike ökosüsteemide organismid on seotud paljude omavahel seotud toiduahelate keeruka võrgustikuga. Sellist võrku nimetatakse toiduvõrk.
Energiavoogude püramiidid: Iga üleminekuga ühelt troofiliselt tasemelt teisele toiduahela või -võrgu sees toimub töö ja soojusenergia eraldumine keskkonda ning järgmise troofilise taseme organismide poolt kasutatava kvaliteetse energia hulk väheneb.
10% reegel:ühelt troofiliselt tasemelt teisele liikudes kaob 90% energiast ja 10% kantakse üle järgmisele tasemele.
Mida pikem on toiduahel, seda rohkem raisatakse kasulikku energiat. Seetõttu ei ületa toiduahela pikkus tavaliselt 4 - 5 lüli.
Maa maastikusfääri energeetika:
1) päikeseenergia: soojus-, kiirgusenergia
2) soojusenergia voog Maa sisikonnast
3) loodete hoovuste energia
4) tektooniline energia
5) energia assimilatsioon fotosünteesi käigus
Vee ringkäik looduses
Veeringe looduses on vee tsükliline liikumine maa biosfääris. See koosneb aurustumisest, kondenseerumisest ja sademetest (atmosfäärisademed osaliselt aurustuvad, osaliselt moodustavad ajutisi ja püsivaid dreenisid ja reservuaare, imbuvad osaliselt pinnasesse ja moodustavad põhjavee), samuti mantli degaseerimise protsessidest: vesi voolab vahevööst pidevalt välja. vett on leitud isegi suurest sügavusest.
Mered kaotavad aurustumise tõttu rohkem vett, kui sademetega saavad, maismaal on olukord vastupidine. Vesi ringleb pidevalt ümber maakera, samas kui selle koguhulk jääb muutumatuks.
75% Maa pinnast on kaetud veega. Maa veekiht on hüdrosfäär. Suurema osa sellest moodustab merede ja ookeanide soolane vesi ning väiksema osa järvede, jõgede, liustike magevesi, põhjavesi ja veeaur.
Maal on vesi kolmes agregatsiooni olekus: vedel, tahke ja gaasiline. Elusorganismid ei saa eksisteerida ilma veeta. Igas organismis on vesi keskkond, milles toimuvad keemilised reaktsioonid, ilma milleta elusorganismid elada ei saa. Vesi on elusorganismide eluks kõige väärtuslikum ja kõige vajalikum aine.
Looduses on mitut tüüpi veeringe:
Suur ehk maailmaringe – ookeanide pinna kohal tekkinud veeaur kandub tuultega mandritele, langeb sinna sademetena ja naaseb äravooluna ookeani. Selle käigus muutub vee kvaliteet: aurustumisel muutub soolane merevesi mageveeks, saastunud vesi puhastatakse.
Väike ehk ookeaniline tsükkel – ookeani pinna kohal tekkinud veeaur kondenseerub ja sadestub sademetena tagasi ookeani.
Kontinentaalne tsirkulatsioon - maapinna kohal aurustunud vesi langeb sademete kujul uuesti maismaale.
Lõpuks jõuavad sademed liikumise käigus taas ookeanidesse.
Erinevate veeliikide ülekandekiirus on väga erinev, erinevad on ka vooluperioodid ja vee uuenemise perioodid. Need varieeruvad mõnest tunnist mitmekümne tuhande aastani. Atmosfääri niiskus, mis tekib ookeanide, merede ja maismaa vee aurustumisel ning eksisteerib pilvedena, uueneb keskmiselt kaheksa päeva pärast.
Elusorganisme moodustavad veed taastuvad mõne tunni jooksul. See on veevahetuse kõige aktiivsem vorm. Mägiliustike veevarude uuenemise periood on umbes 1600 aastat, polaarmaade liustikel palju pikem - umbes 9700 aastat.
Maailma ookeani vete täielik uuenemine toimub umbes 2700 aasta pärast.
Päikesekiirguse, liikuva ja pöörleva maa vastasmõju mõju.
Selles numbris tuleks arvesse võtta hooajalist varieeruvust: talv / suvi. Kirjeldage, et Maa pöörlemise ja liikumise tõttu saabub päikesekiirgus ebaühtlaselt, mis tähendab, et kliimatingimused muutuvad koos laiuskraadidega.
Maapind on ekliptika tasapinna suhtes kallutatud 23,5 kraadi.
Talad liiguvad erinevate nurkade all. kiirgusbilanss. Oluline on mitte ainult see, kui palju keegi võidab, vaid ka see, kui palju kaotab ja kui palju jääb, võttes arvesse albeedot.
Atmosfääri tegevuskeskused
Suured püsiva kõrge või madala rõhu alad, mis on seotud atmosfääri üldise tsirkulatsiooniga - atmosfääri toimekeskused. Need määravad tuulte valdava suuna ja on geograafiliste õhumassitüüpide moodustumise keskused. Sünoptilistel kaartidel väljendatakse neid suletud joontega - isobaaridega.
Põhjused: 1) Maa heterogeensus;
2) erinevus füüsilises. maa ja vee omadused (soojusmaht)
3) pinna albeedo erinevus (R/Q): vesi – 6%, ekv. metsad - 10-12%, laiad metsad - 18%, niidud - 22-23%, lumi - 92%;
4) F Coriolis
See põhjustab OCA.
Atmosfääri tegevuskeskused:
● püsiv- neis esineb aastaringselt kõrg- või madalrõhkkond:
1. ekvatoriaalne riba alla. rõhk, mille telg rändab mõnevõrra ekvaatorilt Päikesele järgnevalt suvise poolkera suunas - Ekvatoriaalne depressioon (põhjused: suur hulk Q-d ja ookeanid);
2. ühel subtroopilisel ribal kõrgendatud. surve põhjas. ja Yuzh. poolkerad; mitmed rändavad suvel kõrgematesse subtroopidesse. laiuskraadid, talvel - madalamatele; lagunevad mitmeks ookeaniliseks. antitsüklonid: põhjas. poolkerad - Assooride antitsüklon (eriti suvel) ja Hawaii; Lõuna-India lõunaosas, Vaikse ookeani lõunaosas ja Atlandi ookeani lõunaosas;
3. alad langetatud. rõhk ookeanide kohal parasvöötme kõrgetel laiuskraadidel: põhjas. poolkerad - Islandi (eriti talvel) ja Aleuudi madalseisud, lõunas - Antarktikat ümbritsev pidev madalrõhkkonna ring (50 0 S);
4. kasvupiirkonnad. rõhk Arktika (eriti talvel) ja Antarktika kohal - antitsüklonid;
● hooajaline- on ühel hooajal jälgitavad kõrg- või madalrõhualadena, mis muutuvad teisel aastaajal vastupidise märgi atmosfääri toimekeskuseks. Nende olemasolu on seotud maapinna temperatuuri järsu muutumisega aasta jooksul ookeanide pinna temperatuuri suhtes; suvine maa ülekuumenemine loob siin soodsad tingimused madalamate alade tekkeks. rõhk, talvine hüpotermia - suurenenud piirkondade jaoks. survet. Kõik sisse. poolkera talvealadele suurenes. surve alla kuuluvad Aasia (Siberi) keskusega Mongoolias ja Kanada maksimumid, lõunas - Austraalia, Lõuna-Ameerika ja Lõuna-Aafrika maksimumid. Suvised alad madalamad rõhk: Sev. poolkerad – Lõuna-Aasia (või Lääne-Aasia) ja Põhja-Ameerika madalad, lõunas. - Austraalia, Lõuna-Ameerika ja Lõuna-Aafrika madalaim hind).
Atmosfääri toimekeskused on teatud tüüpi ilmale omased. Seetõttu omandab siinne õhk suhteliselt kiiresti aluspinna omadused - ekvatoriaalsügavuses kuum ja niiske, Mongoolia antitsüklonis külm ja kuiv, Islandi madalikul jahe ja niiske jne.
Planetaarne soojusülekanne ja selle põhjused
Planeedi soojusülekande peamised omadused. Maakera pinnal neeldunud päikeseenergia kulub seejärel turbulentsete voogude abil aurustumiseks ja soojusülekandeks. Aurustumine võtab planeedi ümber keskmiselt umbes 80% ja turbulentne soojusülekanne - ülejäänud 20% kogu soojusest.
Soojusülekande protsessid ja muutused selle komponentide geograafilise laiuskraadiga ookeanis ja maismaal on väga ainulaadsed. Kogu kevadel ja suvel maa neeldav soojus läheb sügisel ja talvel täielikult kaduma; aasta soojaeelarvega tasakaalus, osutub see seega igal pool võrdseks nulliga.
Maailmameres akumuleerub vee kõrge soojusmahtuvuse ja madalatel laiuskraadidel liikuvuse tõttu soojus, kust see kandub hoovustega kõrgetele laiuskraadidele, kus selle kulu ületab sissevõtu. Seega kaetakse vee soojusvahetusel õhuga tekkinud puudujääk.
Maailmamere ekvatoriaalvööndis, kus on palju neeldunud päikesekiirgust ja vähenenud energiatarbimine, on aastane soojuseelarve maksimaalsed positiivsed väärtused. Ekvaatorist kaugenedes väheneb positiivne aastane soojuseelarve soojusülekande kulumaterjalide, peamiselt aurustumise, suurenemise tõttu. Üleminekul troopikast parasvöötme laiuskraadidele muutub soojaeelarve negatiivseks.
Maa sees kulub kogu kevad-suvisel ajal saadud soojus sügis-talvisel perioodil. Maailma ookeani vetes on Maa pika ajaloo jooksul kogunenud tohutul hulgal soojust, mis võrdub 7,6 * 10^21 kcal. Nii suure massi kuhjumine on seletatav vee suure soojusmahtuvuse ja selle intensiivse segunemisega, mille käigus toimub okeanosfääri paksuses üsna keeruline soojuse ümberjaotumine. Kogu atmosfääri soojusmahtuvus on 4 korda väiksem kui kümnemeetrisel maailmamere vete kihil.
Vaatamata sellele, et maapinna ja õhu turbulentseks soojusvahetuseks kasutatava päikeseenergia osakaal on suhteliselt väike, on see atmosfääri maapinnalähedase osa peamine kütteallikas. Selle soojusülekande intensiivsus sõltub õhu ja selle all oleva pinna (vee või maa) temperatuuride erinevusest. Planeedi madalatel laiuskraadidel (ekvaatorist kuni mõlema poolkera ligikaudu neljakümnenda laiuskraadini) soojendatakse õhku peamiselt maismaalt, mis ei suuda koguda päikeseenergiat ja annab kogu saadava soojuse atmosfääri. Turbulentse soojusülekande tõttu saab õhukest 20–40 kcal/cm^2 aastas, madala niiskusega aladel (Sahara, Araabia jt) isegi üle 60 kcal/cm^2. Nende laiuskraadide veed akumuleerivad soojust, andes turbulentses soojusvahetuses õhule vaid 5-10 kcal/cm^2 aastas või vähem. Ainult teatud piirkondades (piiratud alal) osutub vesi keskmiselt aastas külmemaks ja saab seetõttu õhust soojust (ekvatoriaalvööndis, India ookeani loodeosas, aga ka Aafrika läänerannikul ja Lõuna-Ameerika).
toiduvõrk
Tavaliselt saate iga ahela lüli jaoks määrata mitte ühe, vaid mitu muud lüli, mis on sellega seotud seosega "toit - tarbija". Niisiis ei söö rohtu mitte ainult lehmad, vaid ka teised loomad ning lehmad pole toiduks mitte ainult inimestele. Selliste lülide loomine muudab toiduahela keerukamaks struktuuriks - toiduvõrk.
Troofiline tase
Troofiline tase on kokkuleppeline ühik, mis tähistab kaugust tootjatest antud ökosüsteemi troofilises ahelas. Mõnel juhul on toiduvõrgus võimalik üksikuid linke grupeerida tasemeteks nii, et ühe tasandi lingid toimivad järgmisele tasemele ainult toiduna. Seda rühmitust nimetatakse troofiliseks tasemeks.
Aine ja energia ringlus ökosüsteemides
Toitumine on peamine ainete ja energia liigutamise viis. Ökosüsteemi organisme seob energia ja toitainete ühisosa, mis on elutegevuseks hädavajalikud. Enamiku Maa elusorganismide peamine energiaallikas on Päike. Fotosünteesivad organismid (rohelised taimed, tsüanobakterid, mõned bakterid) kasutavad otseselt päikesevalguse energiat. Samal ajal tekivad süsihappegaasist ja veest komplekssed orgaanilised ained, milles osa päikeseenergiast salvestub keemilise energia kujul. Orgaaniline aine on energiaallikas mitte ainult taimele endale, vaid ka teistele ökosüsteemi organismidele. Toidus sisalduva energia vabanemine toimub hingamise käigus. Hingamisteede tooteid – süsihappegaasi, vett ja anorgaanilisi aineid – saavad rohelised taimed taaskasutada. Selle tulemusena teevad ained selles ökosüsteemis lõputu tsükli. Samal ajal toidus sisalduv energia ei ringle, vaid muutub järk-järgult soojusenergiaks ja väljub ökosüsteemist. Seetõttu on ökosüsteemi eksisteerimise vajalik tingimus pidev energia sissevool väljastpoolt. Seega põhineb ökosüsteem autotroofsetel organismidel – tootjatel (tootjatel, loojatel), kes fotosünteesi käigus loovad energiarikka toidu – esmase orgaanilise aine. Maismaa ökosüsteemides on kõige olulisem roll kõrgematel taimedel, kes orgaanilisi aineid moodustades tekitavad ökosüsteemis kõik troofilised suhted, on substraadiks paljudele loomadele, seentele ja mikroorganismidele ning mõjutavad aktiivselt biotoobi mikrokliimat. . Veeökosüsteemides on vetikad peamised primaarse orgaanilise aine tootjad. Valmis orgaanilisi aineid kasutatakse energia saamiseks ja kogumiseks heterotroofide ehk tarbijate (tarbijate) poolt. Heterotroofide hulka kuuluvad taimtoidulised loomad (I järgu tarbijad), taimtoiduliste vormide arvel elavad lihasööjad (II järgu tarbijad), teisi lihasööjaid tarbivad (III järgu tarbijad) jne. tootjate ja tarbijate orgaanilised jäägid kuni lihtsate anorgaanilisteni. ühendid, mida seejärel kasutavad tootjad. Lagundajateks on peamiselt mikroorganismid – bakterid ja seened. Maismaaökosüsteemides on eriti olulised mullalagundajad, mis kaasavad surnud taimede orgaanilise aine üldisesse ringlusse (need kulutavad kuni 90% metsa esmatoodangust). Seega hõivab iga ökosüsteemi elusorganism teatud ökoloogilise niši (koha) keerukas ökoloogiliste suhete süsteemis teiste organismide ja abiootiliste keskkonnatingimustega.
Bioloogilised ja geoloogilised tsüklid.
Orgaanilise aine fotosünteesi protsessid anorgaanilistest komponentidest kestavad miljoneid aastaid ja selle aja jooksul peavad keemilised elemendid olema ühest vormist teise üle läinud. Seda aga ei juhtu nende tsirkulatsiooni tõttu biosfääris. Igal aastal assimileerivad fotosünteesivad organismid umbes 350 miljardit tonni süsihappegaasi, eraldavad atmosfääri umbes 250 miljardit tonni hapnikku ja lagundavad 140 miljardit tonni vett, moodustades üle 230 miljardi tonni orgaanilist ainet (kuivkaalu järgi). Tohutu kogus vett läbib taimi ja vetikaid transpordifunktsiooni pakkumise ja aurustumisprotsessi käigus. See toob kaasa asjaolu, et ookeani pinnakihi vesi filtreeritakse planktoni poolt 40 päevaga ja kogu ülejäänud ookeanivesi umbes aastaga. Kogu atmosfääri süsinikdioksiid uueneb mitmesaja aastaga ja hapnik mitme tuhande aastaga. Igal aastal hõlmab fotosüntees tsüklis 6 miljardit tonni lämmastikku, 210 miljardit tonni fosforit ja suurt hulka muid elemente (kaalium, naatrium, kaltsium, magneesium, väävel, raud jne). Nende tsüklite olemasolu annab ökosüsteemile teatud stabiilsuse.
Seal on kaks peamist tsüklit: suur (geoloogiline) ja väike (biootiline). Suur, miljoneid aastaid kestev tsükkel seisneb selles, et kivimid hävivad ja ilmastikuproduktid (sh veeslahustuvad toitained) kanduvad veevoogudega maailmamerre, kus need moodustavad merekihid ja naasevad vaid osaliselt koos maale. sademed.. Geotektoonilised muutused, mandrite vajumise protsessid ja merepõhja tõus, merede ja ookeanide liikumine pika aja jooksul viivad selleni, et need kihid naasevad maismaale ja protsess algab uuesti. Väike tsükkel (osa suurest) toimub ökosüsteemi tasandil ja seisneb selles, et toitained, vesi ja süsinik kogunevad taimede ainetesse, kulutatakse keha ehitamiseks ja nii nende taimede enda kui ka eluprotsesside jaoks. muud organismid (tavaliselt loomad), kes neid taimi söövad (tarbijad). Orgaanilise aine lagunemissaadused destruktorite ja mikroorganismide (bakterid, seened, ussid) toimel lagunevad taas mineraalseteks komponentideks, mis on taimedele kättesaadavad ja kaasatud ainevoogudesse. Kemikaalide ringlust anorgaanilisest keskkonnast taime- ja loomorganismide kaudu päikeseenergia ja keemiliste reaktsioonide energia abil tagasi anorgaanilisse keskkonda nimetatakse biogeokeemiliseks tsükliks. Sellistes tsüklites osalevad peaaegu kõik keemilised elemendid ja eelkõige need, mis osalevad elusraku ehituses. Seega koosneb inimkeha hapnikust (62,8%), süsinikust (19,37%), vesinikust (9,31%), lämmastikust (5,14%), kaltsiumist (1,38%), fosforist (0,64%) ja veel umbes 30 elemendist.
Inimese roll.
Inimene võib muuta tegevuse tugevust ja piiravate tegurite arvu, samuti laiendada või vastupidi, kitsendada keskkonnategurite optimaalsete väärtuste piire. Näiteks on saagikoristus paratamatult seotud muldade ammendumisega taimede mineraaltoitmises ja osade ülekandmisega piiravate tegurite kategooriasse. Erinevad maaparandusviisid (kastmine, kuivendamine, väetamine jne) optimeerivad tegureid ja eemaldavad nende piirava mõju. Inimene laiendas mõõtmatult oma kohanemisvõimet, muutes oma keskkonnatingimusi (riietus, eluase, uued materjalid jne) ja vähendas seeläbi järsult sõltuvust looduskeskkonnast ja selle esindatud ressurssidest. Näiteks inimtoidus moodustavad metsiku looduse toiduvarud vaid 10-15%. Ülejäänud toiduvajaduse katab kultuurimajandus. Keskkonnateguritest sõltuvuse vähenemise tagajärjeks on inimese leviala laienemine kogu planeedile ja populatsiooni suuruse reguleerimise looduslike mehhanismide kadumine.
Inimene on seda toiduahelate ja ökoloogiliste püramiidide põhimõtet muutnud nii oma populatsiooni kui ka teiste liikide (sortide, tõugude), eriti kultuurimajanduses kasvanud liikide suhtes. See lahknevus looduslike ökosüsteemidega on saanud võimalikuks tänu omastamisele ja investeeringutele täiendavatesse energiasüsteemidesse. Ökoloogiliste püramiidide reeglite rikkumine osutub ebamõistlikult kulukaks. Sellega kaasnevad paratamatult muutused ainete ringluses, jäätmete kuhjumine ja keskkonnasaaste. Näitena võib tuua loomakasvatuskompleksid koos nende keskkonnaprobleemidega. Püramiidide reeglite rikkumine on tingitud ka sellest, et inimtarbijate huvid on üldiselt väljunud bioloogiliste ressursside piiridest. Tema huvide hulka kuuluvad eelmiste geoloogiliste ajastute tooted (ressursid) ja paljud toodetud tooted muutuvad ummiklüliks (jäätmed ja saasteained). Maa inimesed ainult bioloogilise liigina vajavad iga päev umbes 2 miljonit tonni toitu, 10 miljardit m3 hapnikku. Lisaks ekstraheeritakse ja töödeldakse ligi 30 miljonit tonni aineid, põletatakse umbes 30 miljonit tonni kütust, tehnilisteks vajadusteks kasutatakse 2 miljardit m3 vett ja 65 miljardit m3 hapnikku.
Oma kõigesööja iseloomu tõttu hakkavad inimesed sööma üha mitmekesisemaid organisme, mis nõuab saagi püüdmiseks või taimede otsimiseks mitmesuguseid viise. Muidugi tuleb välja mõelda ka viise, kuidas saak söödavaks muuta. Üks asi on jänest küpsetada ja hoopis teine asi õhtusöögiks meduusid küpsetada. Ainult kogenud mõistus võiks mõelda näiteks manioki söömisele, mille mugulad on kibedad ja sisaldavad isegi vesiniktsüaniidhapet. Kuid kogu Brasiilias ja mitte ainult seal kasvatatakse ja süüakse maniokki kogustes, mis on võrreldavad Venemaa kartuli söömisega. Kuid selle töötlemise tehnoloogia leidmine oli väga raske.
Süües erinevaid organisme, satub inimene paljudesse toiduahelatesse, eemaldades täiendava orgaanilise aine ja lõpetades need ahelad iseendaga. Ta osutub kõikjal kõrgeima järgu kiskjaks. Nii hakkas inimene paljudes ökosüsteemides toiduahelaid lühendama ja mida lühem selline ahel, seda kiirem on aine ja energia käive.
Samuti on inimtegevus seotud looduslike elupaikade tugeva muutumisega. Kaasaegne inimene eelistab mitte muutuda vastavalt keskkonnatingimustele, vaid muuta neid tingimusi ise. Seetõttu kulutab ta keskkonna muutmiseks märkimisväärseid intellektuaalseid ja tehnilisi jõupingutusi. Olles heinamaa ruumi üles kündnud ja selle vajalike taimedega üle külvanud, on kündja keskkonda juba põhjalikult muutnud. Niidu paljudest taimedest jättis ta ühe ja seegi on siin enamasti kellegi teise oma. Siin sadade aastate jooksul tekkinud pinnas ja selle loomastik muutus mõne tunniga. Selle tulemusena kaotati peaaegu kõigi loomaliikide ressurss ja kadusid nende söödataimed. Ümberehitatud ruum on muutunud paljudele kohalikele taimedele sobimatuks ja teistele kättesaamatuks. Saagi omanik kaitseb oma põldu, kastab seda herbitsiididega, võitleb konkureerivate tarbijatega.
Nagu mäletame, ei ela inimene ökosüsteemides üksi, vaid koos suure hulga naabritega - taime- ja loomaorganismidega. Mitte kõik neist ei sobi sellesse muudetud keskkonda. Paljud, eriti primitiivsed eluvormid, kohanevad kergesti muutuvate tingimustega. Enamiku keeruliste organismide jaoks uus keskkond ei sobi. Nad lahkuvad nendest kohtadest või surevad. Seega viib igasugune looduse ümberkujundamine alati paljude organismide surmani..
Söömine. Selle zooloogilise liigi toiduvalik on arvatavasti planeedi kõige laiem. Inimene on hämmastav eurüfaag (polüsööja) ja sööb peaaegu kõike. Selle menüüs olevate loomade nimekiri on tohutu, kuhu kuuluvad traditsiooniliste lehmade, lammaste ja kodulindude kõrval termiidid, jaaniussid, noodikud ja sajajalgsed ning mõned ämblikud. Delikatessina söövad paljud rahvad erinevate putukate - mesilaste, metsmardikate - vastseid. Isuga Aafrika elanikud söövad koljatimardika tohutuid vastseid, kus teda leidub. Inimeste toitumises on kindlalt juurdunud ka mitmesugused sisalikud, maod, kilpkonnad ja konnad. Veeasukad – kalad ja karbid – on traditsiooniliseks toiduks olnud juba Cro-Magnoni ajast. Kuid ka siin on liigi toidulaud laienenud, hõlmates tohutut massi loomi alates vaaladest kuni mõnede meduuside ja eufausiidideni.
Ökoloogid, uurides loomade toitumist, eriti nende, kes on inimestele toidukonkurendid, märgivad, et paljud neist on silmatorkavalt heterofaagid. Näiteks Lääne-Siberi lõunaosas talupoegade saaki hävitav tüüpiline polüfaag vesirott on võimeline sööma üle 300 taimeliigi. Seda looma uurides koostatakse järjest pikemaid talle sobivate söödade nimekirju. Inimene ületas taimtoidulise looma (esmatarbija) rollis kaugelt kõiki teisi liike. Seni pole keegi koostanud täielikke loendeid oma toidutaimedest planeedil, kuid nende pikkust pole raske arvata. Niisiis kasutatakse Jaapani köögis erinevate roogade valmistamiseks umbes 300 taimeliigi õiepungi. Hiina köök on veelgi keerukam ja mitmekesisem. Ja kui siia lisada toidutaimeliikide nimekirjad troopilise vööndi elanike kokaraamatutest!?
Inimene kasutab toiduks üha intensiivsemalt nii loomi kui ka taimi. Kui ta mõnda looma otse ei söö, siis söödab ta neid oma toiduloomadele või väetab nendega põldu. Inimene on raiskav ja sageli on isegi delikatessliigid koos toiduga lubatud söödaks ja isegi väetisena. Näiteks meritriibiku püügi ajalugu - ligi 2 meetri pikkune ja 50 - 70 kg kaaluv kala. Maitse poolest ületab see Atlandi lõhe. Seda ahvenat püüti 17. sajandi alguses Uus-Inglismaa rannikult tohututes kogustes. Suurem osa sellest saagist kasutati kohalike elanike maatükkide väetamiseks. Kolonistidest farmerid matsid sadu tonne seda kala oma maisipõldudele. Newfoundlandi piirkonnas kasutati 19. sajandi alguses põldude väetamiseks palju tonne Atlandi lõhet. Sama juhtus tursa ja tuura liigse püügiga. Makrelli, heeringa, moiva ja teiste merekalade töötlemiseks väetiseks ja loomasöödaks on ehitatud tohutud tehased. Newfoundlandis kasutati 18. sajandi alguses hiigelsuurte merihomaarvähi (need kaalusid kuni 10-12 kg) liha tursapüügil söödaks, aga ka koduloomade nuumamiseks. Iga kartulipõld oli täpiline nende koorikloomade kestadega, sest väetiseks istutati iga kartulipõõsa alla 2-3 homaari. Kuni 20. sajandi keskpaigani nuumasid need hiiglaslikud ja väga maitsvad vähid mõnes Newfoundlandi piirkonnas veiseid. Isegi niisugune valgustatud riik nagu Venemaa tegutses raiskavalt kuni 20. sajandi lõpuni. 1998. aastal näidati teles selle mitte eriti hästi toidetud elanikkonnale, kuidas Venemaa Kaug-Idas maeti buldooseriga maasse sadu tonne maitsvat lõhekala. Inimesed ei saanud oma saaki ära visata!
Inimene tagas oma muutumise hüpereurübiondiks mitte bioloogiliste mehhanismide, vaid tehniliste vahenditega ja seetõttu on ta suuresti kaotanud bioloogilise kohanemise potentsiaali. See on põhjus, miks inimene on esimeste kandidaatide seas, kes tema enda põhjustatud keskkonnamuutuste tagajärjel elu areenilt lahkub. Siit ka oluline järeldus: kui tänapäeva inimese nišš on eelkõige ratsionaalse tegevuse, keskkonna üle võimu tagajärjeks, siis peaks mõistus toimima selle muutumise peamise liikumapaneva jõuna.
©2015-2019 sait
Kõik õigused kuuluvad nende autoritele. See sait ei pretendeeri autorlusele, kuid pakub tasuta kasutamist.
Lehe loomise kuupäev: 2016-04-26
Et biosfäär edasi eksisteeriks, et selle liikumine (areng) ei peatuks, peab Maal pidevalt toimuma bioloogiliselt oluliste ainete ringkäik. Seda bioloogiliselt oluliste ainete üleminekut lülilt lülile saab läbi viia ainult teatud energiakuluga, mille allikaks on Päike.
Päikeseenergia tagab Maal kaks ainetsüklit:
- geoloogiline (abiootiline) või suur ringlus;
- bioloogiline (biootiline) ehk väike vereringe.
geoloogiline tsükkel avaldub kõige selgemalt veeringes ja atmosfääriringluses.
Igal aastal tuleb Päikeselt Maale ligikaudu 21 10 20 kJ kiirgusenergiat. Umbes pool sellest kulub vee aurustamiseks. See tekitabki suure tsükli.
Veeringe biosfääris põhineb asjaolul, et selle täieliku aurustumise Maa pinnalt kompenseerib sademed. Samal ajal aurustub ookeanist rohkem vett, kui sademetega tagasi tuleb. Maal seevastu sajab rohkem kui vett aurustub. Selle ülejääk voolab jõgedesse ja järvedesse ning sealt uuesti ookeani.
Geoloogilise veeringe käigus kanduvad mineraalsed ühendid planeedi skaalal ühest kohast teise ning muutub ka vee agregatsiooni olek (vedel, tahke - lumi, jää; gaasiline - aur). Vesi ringleb kõige intensiivsemalt auru kujul.
Atmosfääri tsirkulatsioonil põhineva elusaine tulekuga lahustus vesi, selles lahustunud mineraalsed ühendid, s.o. abiootilise, geoloogilise tsükli, orgaanilise aine tsükli või väikese tsükli alusel, bioloogiline tsükkel.
Elusaine arenedes eraldatakse geoloogilisest tsüklist pidevalt rohkem ja rohkem elemente, mis sisenevad uude, bioloogilisse tsüklisse.
Erinevalt lihtsast mineraalsete elementide ülekandest-liikumisest suures (geoloogilises) tsüklis, väikeses (bioloogilises) tsüklis, on olulisemad hetked orgaaniliste ühendite süntees ja hävitamine. Need kaks protsessi on teatud vahekorras, mis on elu aluseks ja üks selle peamisi omadusi.
Erinevalt geoloogilisest tsüklist on bioloogilisel tsüklil madalam energia. Teadupärast kulub Maale langevast päikeseenergiast vaid 0,1-0,2% orgaanilise aine loomisele (geoloogilises tsüklis kuni 50%). Sellest hoolimata kulutatakse bioloogilises tsüklis osalev energia tohutule tööle, et luua Maal esmane tootmine.
Elusaine tulekuga Maale ringlevad keemilised elemendid pidevalt biosfääris, kandudes väliskeskkonnast organismidesse ja tagasi väliskeskkonda.
Sellist keemiliste elementide ringlust mööda enam-vähem suletud radu, mis kulgeb edasi päikeseenergia kasutamisega elusorganismide kaudu, nimetatakse biogeokeemiline tsirkulatsioon (tsükkel).
Peamised biogeokeemilised tsüklid on hapniku, süsiniku, lämmastiku, fosfori, väävli, vee ja biogeensete elementide tsüklid.
Süsiniku tsükkel.
Maal algab süsinikuringe süsinikdioksiidi fikseerimisega taimede poolt fotosünteesi teel. Edasi moodustuvad süsihappegaasist ja veest süsivesikud ning eraldub hapnik. Samas eraldub taimede hingamise käigus süsinikdioksiidi osana osaliselt süsinik. Taimedes fikseeritud süsinikku tarbivad teatud määral loomad. Loomad eraldavad ka hingates süsihappegaasi. Vananenud loomad ja taimed lagunevad mikroorganismide toimel, mille tulemusena surnud orgaanilise aine süsinik oksüdeerub süsihappegaasiks ja satub uuesti atmosfääri.
Sarnane süsiniku ringkäik toimub ka ookeanis.
Lämmastiku tsükkel.
Lämmastikuringe, nagu ka teised biogeokeemilised tsüklid, hõlmab kõiki biosfääri piirkondi. Lämmastiku tsükkel on seotud selle muutumisega nitraatideks lämmastikku siduvate ja nitrifitseerivate bakterite tegevuse tõttu. Nitraate omastavad taimed mullast või veest. Taimi söövad loomad. Lõpuks muudavad redutseerijad lämmastiku uuesti gaasiliseks ja tagastavad selle atmosfääri.
Kaasaegsetes tingimustes sekkus lämmastikuringesse mees, kes tohututel aladel lämmastikku siduvaid kaunvilju kasvatades seob kunstlikult looduslikku lämmastikku. Arvatakse, et põllumajandus ja tööstus annavad peaaegu 60% rohkem fikseeritud lämmastikku kui looduslikud maismaaökosüsteemid.
Sarnast lämmastikuringet täheldatakse ka veekeskkonnas.
Fosfori tsükkel.
Erinevalt süsinikust ja lämmastikust leidub fosforiühendeid kivimites, mis on erodeerunud ja eraldavad fosfaate. Suurem osa neist satub meredesse ja ookeanidesse ning osaliselt saab neid kalatoiduliste lindudega lõppevate mere toiduahelate kaudu uuesti maale tagasi saada. Osa fosfaate satub mulda ja omastatakse taimejuurtega. Taimede fosfori omastamine sõltub mullalahuse happesusest: happesuse suurenedes muutuvad vees praktiliselt lahustumatud fosfaadid hästi lahustuvaks fosforhappeks. Seejärel söövad taimed loomad ära.
Biogeokeemiliste tsüklite peamisteks lülideks on erinevad organismid, mille vormide mitmekesisus määrab tsüklite intensiivsuse ja peaaegu kõigi maakoore elementide kaasamise neisse.
Üldiselt on iga keemilise elemendi iga tsirkulatsioon osa üldisest suurejoonelisest ainete ringlusest Maal, s.t. nad on tihedalt seotud.
To endogeenne protsesside hulka kuuluvad: magmatism, metamorfism (kõrge temperatuuri ja rõhu mõju), vulkanism, maakoore liikumine (maavärinad, mägede ehitamine).
To eksogeenne- ilmastikumõjud, merede, ookeanide, loomade, taimeorganismide ja eriti inimese atmosfääri- ja pinnavete aktiivsus - tehnogenees.
Moodustub sisemiste ja väliste protsesside koostoime aine suur geoloogiline ringkäik.
Endogeensete protsesside käigus tekivad mäestikusüsteemid, kõrgustikud, ookeanilohud, eksogeensete protsesside käigus hävivad tardkivimid, hävimisproduktid liiguvad jõgedesse, tekivad meredesse, ookeanidesse ja settekivimid. Maakoore liikumise tulemusena vajuvad settekivimid sügavatesse kihtidesse, läbivad moondeprotsesse (kõrge temperatuuri ja rõhu toime) ning tekivad moondekivimid. Sügavamates kihtides muutuvad need sulaks ...
olek (magmatiseerumine). Seejärel satuvad nad vulkaaniliste protsesside tulemusena litosfääri ülemistesse kihtidesse, selle pinnale tardkivimite kujul. Nii tekivad pinnast moodustavad kivimid ja erinevad pinnavormid.
Kivid, millest muld moodustub, nimetatakse mulda moodustavaks ehk vanemaks. Tekketingimuste järgi jagunevad nad kolme rühma: tard-, moonde- ja settelised.
Tardkivimid koosnevad räni, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na ühenditest. Sõltuvalt nende ühendite vahekorrast eristatakse happelisi ja aluselisi kivimeid.
Happes (graniidid, lipariidid, pegmatiidid) on palju ränidioksiidi (üle 63%), kaalium- ja naatriumoksiidi (7-8%), kaltsium- ja Mgoksiide (2-3%). Need on heledat ja pruuni värvi. Sellistest kivimitest moodustunud mullad on lahtise struktuuriga, kõrge happesusega ja viljatud.
Peamisi tardkivimeid (basaltid, duniitid, periodiidid) iseloomustab madal SiO 2 sisaldus (40-60%), suurenenud CaO ja MgO sisaldus (kuni 20%), raudoksiidid (10-20%), Na 2 O ja K 2 O vähem kui 30%.
Peamiste kivimite murenemisproduktidele moodustunud mullad on aluselise ja neutraalse reaktsiooniga, rohke huumuse ja kõrge viljakusega.
Tardkivimid moodustavad 95% kivimite kogumassist, kuid pinnast moodustavate kivimitena hõivavad need väikesed alad (mägedes).
moondekivimid, tekivad tard- ja settekivimite ümberkristalliseerumise tulemusena. Need on marmor, gneiss, kvarts. Nad moodustavad väikese osa mulda moodustavate kivimitena.
Settekivimid. Nende moodustumine on tingitud tard- ja moondekivimite murenemisprotsessidest, ilmastikuproduktide ülekandumisest vee, liustiku ja õhuvoolude kaudu ning ladestumisest maapinnale, ookeanide, merede, järvede põhjas, jõgede lammidel.
Oma koostise järgi jagunevad settekivimid klastilisteks, kemogeenseteks ja biogeenseteks.
klastilised hoiused erinevad prahi ja osakeste suuruse poolest: need on rahnud, kivid, kruus, killustik, liiv, liivsavi ja savi.
Kemogeensed ladestused tekkinud soolade sadestumisel vesilahustest merelahtedes, järvedes kuumas kliimas või keemiliste reaktsioonide tulemusena.
Nende hulka kuuluvad halogeniidid (kivi- ja kaaliumisool), sulfaadid (kips, anhüdriid), karbonaadid (lubjakivi, mergel, dolomiidid), silikaadid, fosfaadid. Paljud neist on toorained tsemendi ja keemiliste väetiste tootmiseks ning neid kasutatakse põllumajandusmaakidena.
Biogeensed ladestused moodustub taimede ja loomade jäänuste kogunemisest. Need on: karbonaat (biogeensed lubjakivid ja kriit), räni (dolomiit) ja süsinikusisaldusega kivimid (süsi, turvas, sapropeel, nafta, gaas).
Settekivimite peamised geneetilised tüübid on:
1. Eluviaalsed hoiused- nende moodustumise lehele jäänud kivimite murenemisproduktid. Eluvium paikneb valgalade tippudes, kus väljauhtumine on nõrgalt väljendunud.
2. deluviaalsed hoiused- erosiooniproduktid, mis ladestuvad ajutiste vihma- ja sulaveevoogudega nõlvade alumises osas.
3. proluviaalsed hoiused- tekkinud ilmastikumõjude ülekandumise ja ladestumise tagajärjel ajutiste mägijõgede ja üleujutuste tagajärjel nõlvade jalamil.
4. Loopealsed ladestused- tekivad ilmastikuproduktide sadestumise tagajärjel pinnavee äravooluga neisse sattuva jõeveega.
5. Lacustrine ladestused– järvede põhjasetted. Suure orgaanilise aine sisaldusega (15-20%) setteid nimetatakse sapropeeliteks.
6. mere setted- mere põhjasetted. Merede taandumisel (transgressioonil) jäävad need pinnast moodustavateks kivideks.
7. Liustikulised (liustikulised) või moreeni lademed- liustiku poolt ümberasustatud ja ladestunud mitmesuguste kivimite ilmastikuproduktid. See on sorteerimata jämedateraline punakaspruun või hall materjal, mis sisaldab kive, rändrahne ja veerisid.
8. Fluvioglatsiaalsed (vesi-liustikulised) ladestused liustiku sulamisel tekkinud ajutised ojad ja suletud veehoidlad.
9. Katte savid kuuluvad jääajavälistesse ladestustesse ja neid käsitletakse madalaveeliste liustikulähedaste sulavee üleujutuste ladestustena. Need kattuvad ülevalt 3-5 m kihiga, on kollakaspruuni värvi, hästi sorteeritud, ei sisalda kive ja rändrahne. Pinnad kattesavitel on viljakamad kui madril.
10. Loessid ja lössilaadsed liivsavi iseloomustab kahvatukollane värvus, kõrge muda- ja mudafraktsioonide sisaldus, lahtine struktuur, kõrge poorsus, kõrge kaltsiumkarbonaatide sisaldus. Neile tekkisid viljakad hallid metsad, kastanimullad, tšernozemid ja hallmullad.
11. Eoolia maardlad tekkis tuule toimel. Tuule hävitav tegevus koosneb korrosioonist (kivimite lihvimine, lihvimine) ja deflatsioonist (tuule poolt väikeste pinnaseosakeste puhumine ja transport). Mõlemad protsessid koos moodustavad tuuleerosiooni.
Sisu illustreerivad põhiskeemid, valemid jne: esitlus ilmastikutüüpide fotodega.
Küsimused enesekontrolliks:
1. Mis on ilmastikukindlus?
2. Mis on magmatiseerimine?
3. Mis vahe on füüsikalisel ja keemilisel murenemisel?
4. Mis on aine geoloogiline ringkäik?
5. Kirjelda Maa ehitust?
6. Mis on magma?
7. Millistest kihtidest koosneb Maa tuum?
8. Mis on tõud?
9. Kuidas liigitatakse tõuge?
10. Mis on löss?
11. Mis on fraktsioon?
12. Milliseid omadusi nimetatakse organoleptilisteks?
Peamine:
1. Dobrovolski V.V. Muldade geograafia mullateaduse alustega: õpik keskkoolidele. - M .: Inimlikkus. toim. Keskus VLADOS, 1999.-384 lk.
2. Mullateadus / Toim. ON. Kauritšev. M. Agropromiadat toim. 4. 1989.
3. Mullateadus / Toim. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov 2 osas M. Kõrgkool 1988.a.
4. Glazovskaja M.A., Gennadiev A.I. Muldade geograafia koos mullateaduse alustega, Moskva Riiklik Ülikool. 1995. aasta
5. Rode A.A., Smirnov V.N. Mullateadus. M. Kõrgkool, 1972. a
Lisaks:
1. Glazovskaja M.A. Üldine mullateadus ja mullageograafia. M. Keskkool 1981. a
2. Kovda V.A. Muldade õpetuse alused. M. Teadus. 1973
3. Liverovsky A.S. NSVL mullad. M. Mõte 1974
4. Rozanov B. G. Maakera mullakate. M. toim. W. 1977
5. Aleksandrova L.N., Naydenova O.A. Mullateaduse laboratoorsed ja praktilised tunnid. L. Agropromizdat. 1985. aastal
Alus isemajandava elu Maal on biogeokeemilised tsüklid. Kõik organismide eluprotsessides kasutatavad keemilised elemendid teevad pidevaid liikumisi, liikudes eluskehadest elutu looduse ühenditesse ja vastupidi. Samade aatomite korduva kasutamise võimalus muudab elu Maal praktiliselt igaveseks, eeldusel, et pidevalt tarnitakse õiges koguses energiat.
Ainetsüklite tüübid. Maa biosfääri iseloomustab teatud viisil olemasolev ainete ringlus ja energiavoog. Ainete ringlemine – ainete mitmekordne osalemine atmosfääris, hüdrosfääris ja litosfääris toimuvates protsessides, sealhulgas nendes kihtides, mis on osa Maa biosfäärist. Ainete ringlus toimub Päikese välisenergia ja Maa siseenergia pideva vooluga (vooluga).
Sõltuvalt liikumapanevast jõust võib ainete ringluses teatud kokkuleppega eristada geoloogilisi, bioloogilisi ja antropogeenseid tsükleid. Enne inimese ilmumist Maale viidi läbi ainult kaks esimest.
Geoloogiline tsükkel (ainete suur ringlus looduses) – ainete ringlemine, mille liikumapanevaks jõuks on eksogeensed ja endogeensed geoloogilised protsessid.
Endogeensed protsessid(sisemise dünaamika protsessid) toimuvad Maa siseenergia mõjul. See on energia, mis vabaneb radioaktiivse lagunemise, mineraalide moodustumise keemiliste reaktsioonide, kivimite kristalliseerumise jms tagajärjel. Endogeensete protsesside hulka kuuluvad: tektoonilised liikumised, maavärinad, magmatism, metamorfism. Eksogeensed protsessid(välise dünaamika protsessid) kulgevad Päikese välisenergia mõjul. Eksogeensed protsessid hõlmavad kivimite ja mineraalide murenemist, hävimisproduktide eemaldamist mõnelt maakoore piirkonnalt ja nende kandumist uutele aladele, settekivimite tekkega ladestumist ja hävimisproduktide kuhjumist. Eksogeensed protsessid hõlmavad atmosfääri, hüdrosfääri (jõed, ajutised ojad, põhjavesi, mered ja ookeanid, järved ja sood, jää), aga ka elusorganismide ja inimeste geoloogilist aktiivsust.
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), kattusid suuremate pinnavormidega, - läbi eksogeensed protsessid. Seega on endogeensed ja eksogeensed protsessid oma tegevuses vastandlikud. Esimesed viivad suurte pinnavormide tekkeni, teised nende silumiseni.
Tardkivimid muutuvad murenemise tagajärjel settekivimiteks. Maakoore liikuvates tsoonides sukelduvad nad sügavale Maa sisse. Seal sulavad need kõrgete temperatuuride ja rõhkude mõjul ümber ja moodustavad magma, mis pinnale tõustes ja tahkudes moodustab tardkivimeid.
Seega toimub ainete geoloogiline ringlus ilma elusorganismide osaluseta ja jaotab aine ümber biosfääri ja Maa sügavamate kihtide vahel.
Bioloogiline (biogeokeemiline) tsükkel (väike ainete tsükkel biosfääris) – ainete ringkäik, mille liikumapanev jõud on elusorganismide tegevus. Erinevalt suurest geoloogilisest tsüklist toimub ainete väike biogeokeemiline tsükkel biosfääris. Tsükli peamiseks energiaallikaks on päikesekiirgus, mis tekitab fotosünteesi. Ökosüsteemis sünteesitakse orgaanilisi aineid autotroofide abil anorgaanilistest ainetest. Seejärel tarbivad neid heterotroofid. Elutegevuse käigus või pärast organismide (nii autotroofide kui ka heterotroofide) surma eritumise tulemusena läbivad orgaanilised ained mineraliseerumise, st muunduvad anorgaanilisteks aineteks. Neid anorgaanilisi aineid saab autotroofide abil uuesti kasutada orgaaniliste ainete sünteesiks.
Biogeokeemilistes tsüklites tuleks eristada kahte osa:
1) reservfond - see on aine osa, mis ei ole elusorganismidega seotud;
2) vahetusfond - palju väiksem osa ainest, mis organismide ja nende vahetu keskkonna vahel vahetult vahetub. Sõltuvalt reservfondi asukohast võib biogeokeemilised tsüklid jagada kahte tüüpi:
1) Gaasi tüüpi tsüklid ainete reservfondiga atmosfääris ja hüdrosfääris (süsiniku, hapniku, lämmastiku tsüklid).
2) Settevõrud reservfondiga maapõues (fosfori, kaltsiumi, raua jm ringlus).
Gaasi tüüpi tsüklid on täiuslikumad, kuna neil on suur vahetusfond, mis tähendab, et nad on võimelised kiiresti isereguleeruma. Settetsüklid on vähem täiuslikud, nad on inertsemad, kuna suurem osa ainest sisaldub elusorganismidele "kättesaamatus" vormis maakoore reservfondis. Sellised tsüklid on kergesti häiritud erinevate mõjutustega ning osa vahetatavast materjalist lahkub tsüklist. Ta saab uuesti ringlusse naasta ainult geoloogiliste protsesside tulemusena või elusainega ekstraheerimisel. Elusorganismidele vajalikke aineid on aga maapõuest palju keerulisem ammutada kui atmosfäärist.
Bioloogilise tsükli intensiivsuse määrab eelkõige ümbritsev temperatuur ja vee hulk. Nii et näiteks niisketes troopilistes metsades kulgeb bioloogiline tsükkel intensiivsemalt kui tundras.
Inimese tulekuga tekkis ainete antropogeenne ringlus ehk ainevahetus. Antropogeenne tsükkel (vahetus) – ainete ringlus (vahetus), mille liikumapanev jõud on inimtegevus. Sellel on kaks komponenti: bioloogiline, seotud inimese kui elusorganismi toimimisega ja tehniline, seotud inimeste majandustegevusega (tehnogeenne tsükkel).
Geoloogiline ja bioloogiline tsükkel on suures osas suletud, mida ei saa öelda inimtekkelise tsükli kohta. Seetõttu ei räägi nad sageli mitte inimtekkelisest tsüklist, vaid inimtegevusest tingitud ainevahetusest. Ainete inimtekkelise ringluse avatus viib loodusvarade ammendumine ja keskkonna saastamine – inimkonna kõigi keskkonnaprobleemide peamised põhjused.
Peamiste biogeensete ainete ja elementide tsüklid. Mõelge elusorganismide jaoks kõige olulisemate ainete ja elementide tsüklitele. Veeringe kuulub suurtesse geoloogilistesse ja biogeensete elementide (süsinik, hapnik, lämmastik, fosfor, väävel ja muud biogeensed elemendid) tsüklid väikestesse biogeokeemilistesse.
Vee tsükkel 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 sademete kujul merepinnale. ookean. Maa veeringes osaleb aastas üle 500 tuhande km 3 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.
Süsiniku tsükkel. Tootjad püüavad süsinikdioksiidi atmosfäärist kinni ja muudavad selle orgaanilisteks aineteks, tarbijad absorbeerivad süsinikku orgaaniliste ainete kujul koos tootjate ja madalama järgu tarbijatega, lagundajad mineraliseerivad orgaanilisi aineid ja tagastavad süsiniku süsinikdioksiidi kujul atmosfääri. . Ookeanides muudab süsinikuringe keeruliseks asjaolu, et osa surnud organismides sisalduvast süsinikust vajub põhja ja koguneb settekivimitesse. See osa süsinikust on bioloogilisest tsüklist välja jäetud ja siseneb aine geoloogilisesse tsüklisse.
Metsad on peamised bioloogiliselt seotud süsiniku reservuaarid, need sisaldavad kuni 500 miljardit tonni seda elementi, mis moodustab 2/3 selle reservist atmosfääris. Inimese sekkumine süsinikuringesse (söe, nafta, gaasi põletamine, niiskuse eemaldamine) toob kaasa CO 2 sisalduse suurenemise atmosfääris ja kasvuhooneefekti tekke.
CO 2 tsükli kiirus, st aeg, mis kulub kogu atmosfääri süsinikdioksiidi elusainest läbimiseks, on umbes 300 aastat.
Hapniku tsükkel. Hapnikuringe toimub peamiselt atmosfääri ja elusorganismide vahel. Põhimõtteliselt satub vaba hapnik (0^) atmosfääri roheliste taimede fotosünteesi tulemusena ning seda tarbitakse loomade, taimede ja mikroorganismide hingamisprotsessis ning orgaaniliste jääkide mineraliseerumise käigus. Ultraviolettkiirguse mõjul tekib veest ja osoonist väike kogus hapnikku. Suur hulk hapnikku kulub oksüdatiivsetele protsessidele maakoores, vulkaanipursete ajal jne. Põhiosa hapnikust toodavad maismaataimed - peaaegu 3/4, ülejäänu - ookeanide fotosünteesivad organismid. Tsükli kiirus on umbes 2 tuhat aastat.
On kindlaks tehtud, et 23% fotosünteesi käigus tekkivast hapnikust kulub aastas tööstus- ja koduvajadusteks ning see arv kasvab pidevalt.
Lämmastiku tsükkel. Lämmastiku (N 2) varud atmosfääris on tohutud (78% selle mahust). Taimed ei saa aga omastada vaba lämmastikku, vaid ainult seotud kujul, peamiselt NH 4 + või NO 3 - kujul. Atmosfäärist saadava vaba lämmastiku seovad lämmastikku siduvad bakterid ja muundatakse taimedele kättesaadavateks vormideks. Taimedes fikseeritakse lämmastik orgaanilises aines (valkudes, nukleiinhapetes jne) ja kandub edasi mööda toiduahelaid. Pärast elusorganismide surma mineraliseerivad lagundajad orgaanilisi aineid ja muudavad need ammooniumiühenditeks, nitraatideks, nitrititeks ning ka vabaks lämmastikuks, mis suunatakse tagasi atmosfääri.
Nitraadid ja nitritid lahustuvad vees hästi ning võivad migreeruda põhjavette ja taimedesse ning kanduda toiduahelate kaudu. Kui nende kogus on liiga suur, mida sageli täheldatakse lämmastikväetiste ebaõige kasutamise korral, on vesi ja toit saastunud ning põhjustavad inimeste haigusi.
Fosfori tsükkel. Suurem osa fosforist sisaldub varasematel geoloogilistel ajastutel tekkinud kivimites. Fosfor on kaasatud biogeokeemilisse tsüklisse kivimite murenemise tulemusena. Maismaaökosüsteemides eraldavad taimed mullast fosforit (peamiselt PO 4 3– kujul) ja lisavad selle orgaanilistesse ühenditesse (valgud, nukleiinhapped, fosfolipiidid jne) või jätavad selle anorgaanilisele kujule. Lisaks kandub fosfor toiduahelate kaudu. Pärast elusorganismide surma ja nende eritistega naaseb fosfor mulda.
Fosforväetiste ebaõigel kasutamisel, muldade vee- ja tuuleerosioonil eemaldatakse mullast suures koguses fosforit. Ühelt poolt toob see kaasa fosforväetiste ületarbimise ja fosforit sisaldavate maakide (fosforiidid, apatiidid jne) varude ammendumise. Teisest küljest põhjustab suurel hulgal biogeensete elementide nagu fosfor, lämmastik, väävel jm sattumine pinnasest veekogudesse sinivetikate ja teiste veetaimede kiiret arengut (vee “õitsemist”) ning eutrofeerumine reservuaarid. Kuid suurem osa fosforist kandub merre.
Veeökosüsteemides omastab fosforit fütoplankton ja kandub toiduahela kaudu edasi merelindudele. Nende väljaheited kas langevad kohe merre tagasi või kogunevad esmalt kaldale ja uhutakse siis nagunii merre. Surevatest mereloomadest, eriti kaladest, satub fosfor uuesti merre ja tsüklisse, kuid osa kalade skelette jõuab suurtesse sügavustesse ja neis sisalduv fosfor satub taas settekivimitesse, see tähendab, et see on biogeokeemilisest keskkonnast välja lülitatud. tsükkel.
Väävli tsükkel. Peamine väävli reservfond leidub setetes ja pinnases, kuid erinevalt fosforist on reservfond atmosfääris. Peamine roll väävli kaasamisel biogeokeemilisse tsüklisse kuulub mikroorganismidele. Mõned neist on redutseerivad ained, teised oksüdeerivad ained.
Kivimites esineb väävel sulfiidide kujul (FeS 2 jne), lahustes - ioonina (SO 4 2–), gaasifaasis vesiniksulfiidina (H 2 S) või vääveldioksiid (SO 2). Mõnes organismis koguneb väävel puhtal kujul ja nende suremisel tekivad mere põhjas loodusliku väävli ladestused.
Maapealsetes ökosüsteemides satub väävel mullast taimedesse peamiselt sulfaatide kujul. Elusorganismides leidub väävlit valkudes, ioonide kujul jne. Pärast elusorganismide hukkumist taastatakse osa väävlist pinnases mikroorganismide toimel H 2 S-ks, teine osa oksüdeeritakse sulfaatideks ja lülitatakse uuesti tsüklisse. Saadud vesiniksulfiid pääseb atmosfääri, oksüdeerub seal ja naaseb koos sademetega pinnasesse.
Inimese fossiilkütuste (eriti kivisöe) põletamine, aga ka keemiatööstuse heitmed põhjustavad vääveldioksiidi (SO 2 ) akumuleerumist atmosfääri, mis veeauruga reageerides langeb happe kujul maapinnale. vihma.
Biogeokeemilised tsüklid ei ole nii suured kui geoloogilised tsüklid ja neid mõjutavad suuresti inimesed. Majandustegevus rikub nende eraldatust, nad muutuvad atsükliliseks.