O proprietate importantă a biosferei este prezența în ea a mecanismelor care asigură circulația substanțelor și inexhaustibilitatea elementelor chimice individuale și a compușilor lor asociate cu ea. Energia solară furnizează pe Pământ două cicluri de substanțe - circulație geologică sau mare, circulație și circulație biologică mică.
Ciclul geologic se manifestă cel mai clar în ciclul apei. Pe Pământ de la Soare, se primesc anual 5,24 x 10 24 J de energie. Aproximativ jumătate din acestea sunt cheltuite pentru evaporarea apei. În același timp, mai multă apă se evaporă din ocean decât se întoarce cu precipitații. Pe teren, dimpotrivă, precipitațiile sunt mai multe decât evaporarea apei. Excedentul său se varsă în râuri și lacuri, iar de acolo - din nou în ocean (care transportă o anumită cantitate de compuși minerali). Aceasta determină o circulație mare în biosferă, pe baza faptului că evaporarea totală a apei de pe Pământ este compensată de precipitații.
Odată cu apariția materiei vii pe baza ciclului geologic, a apărut un ciclu de materie organică, o circulație biologică (mică).
Pe măsura dezvoltării materiei vii, tot mai multe elemente sunt extrase în mod constant din ciclul geologic, care intră într-un nou ciclu biologic. Spre deosebire de simplul transfer de substanțe din minerale geologice, sub formă de soluții, precum și precipitarea mecanică în ciclul biologic al celor mai importante considerente sunt sinteza și distrugerea compușilor organici. Spre deosebire de geologică, biologia are o mică energie. Crearea materiei organice consumă, de regulă, doar 0,1-0,2% din toată energia solară furnizată pe pământ (50% pentru ciclul geologic). În ciuda acestui fapt, energia implicată în ciclul biologic produce o muncă imensă asupra creării de produse primare.
Odată cu apariția materiei vii pe Pământ, elementele chimice circulă continuu în biosferă, trecând din mediul extern în organisme și din nou în mediul extern. Această circulație prin căi mai mult sau mai puțin închise este numită ciclu biogeochimic.
Principalele cicluri biogeochimice sunt ciclurile de oxigen, carbon, apă, azot, fosfor, sulf și alte elemente biogene.
Migrarea biogenă a materiei este una dintre formele migrării universale a elementelor în natură. Sub migrația biogenă trebuie înțeleasă migrația substanțelor organice și inerte implicate în creșterea și dezvoltarea organismelor vii și produse ca urmare a proceselor biochimice și biogeochimice complexe. VI Vernadsky a formulat legea migrației biogenice a atomilor, care prevede:
Migrarea elementelor chimice din biosferă sau realizate cu participarea directă a materiei vii, sau are loc într-un mediu în care caracteristicile geochimice (O2. CO2. H2, etc.) cauzate de materia vie (în care populează în biosferă și momentul a acționat pe Pământ pe toată istoria geologică).
Omul influențează în primul rând biosfera și populația sa viu și prin urmare modifică condițiile pentru migrarea biogenică a atomilor, creând premise pentru schimbări chimice profunde. Astfel, procesul poate deveni auto-în curs de dezvoltare, independent de dorința unei persoane și, la scară globală, aproape incontrolabil.
Din punct de vedere al circulației planetare a materiei, cele mai importante sunt ciclurile sol-peisaj, hidrosferă și adânc (intramural). În prima se realizează extracția elementelor chimice din roci, apă, aer, descompunerea materiei organice, absorbția și sinteza diverselor compuși organici și organo-minerali. În ciclul hidrosferic, rolul principal îl joacă compoziția apei și activitatea biologică a organismelor vii. Bioproducția unei substanțe se realizează cu participarea predominantă a fito-zooplanctonului. În ciclul profund de migrație biogenică cel mai important rol aparține activității microorganismelor anaerobe.
Procesele care au loc în diferite cochilii ale Pământului se află într-o stare de echilibru dinamic, iar schimbarea oricăreia dintre ele implică lanțuri nesfârșite de fenomene uneori ireversibile. În fiecare ciclu natural este oportună diferențierea a două părți sau a două "fundații":
- fond de rezervă - o mare cantitate de substanțe care se mișcă încet, în principal de natură anorganică;
- mobil sau schimb, fondul este mai mic, dar mai activ, pentru care este caracteristic un schimb rapid între organisme și mediu.
fondul de schimb format de substanțe care sunt returnate la ciclul din cauza primare sau excreției - animale (lat.) sau iluminante, microorganismele din descompunerea detritus.
Dacă ținem cont de biosferă ca întreg, ciclurile biogeochimice pot fi împărțite în două tipuri principale:
- circulația substanțelor gazoase cu un fond de rezervă în atmosferă sau în hidrosfere;
- sedimentar cu un fond de rezervă în scoarța pământului.
Ciclul azotului. Ciclul de azot este un exemplu al unui ciclu de autoreglementare cu un mare fond de rezervă în atmosferă. Aerul, 78% azot, este cel mai mare "rezervor" și, în același timp, datorită activității sale chimice scăzute, este "supapa de siguranță" a sistemului. Azotul este permanent alimentat în atmosferă datorită activității bacteriile denitrificatoare și se extrage continuu din atmosferă, ca urmare a bacteriilor fixatoare de azot și de anumite alge (biochimic fixarea azotului), iar acțiunea descărcărilor electrice în timpul furtunilor. Ciclul de azot constă în următoarele procese:
- fixarea azotului de către bacteriile de sol liber și biologice ale solului și algele albastre-verzi;
- asimilarea azotului de către plante, încorporarea sa în proteine și alte substanțe care conțin azot;
- transferul de compuși organici de azot în lanțurile alimentare;
- amonificarea compușilor organici de azot - eliberarea azotului sub formă de ioni de amoniu (NH +) din materii organice moarte, se realizează prin amonifieri de sol din microorganisme;
- nitrificarea - oxidarea ionului de amoniu la nitrit (NO2 -) sau nitrit la nitrat (NO3 -). Se efectuează cu participarea nitrificatoarelor de microorganisme din sol;
- denitrificarea - reducerea nitriților și a nitraților la azotul molecular gazos N2. apare în sol datorită activității denitrificatoarelor de microorganisme.
Astfel, ciclul azotului datorează închiderea sa bacteriilor din sol. În general, ciclul de azot este lent și complet dependent de materia vie. În litosferă rezervele de azot anorganic sunt absente. Numai uneori în regiunile aride pot acumula nitrați Na (sarepetru). Rezerve de azot organic, așa-numitele guanoul - excremente de pasare de expansiune produs în „Cuiburile“ se bazează pe insulele din largul coastei de vest a Americii de Sud.
Activitatea umană încalcă ciclul de azot. La aratarea terenului, activitatea microorganismelor de fixare a azotului scade de circa 5 ori, activitatea agenților de denitrificare crește, ceea ce duce la o scădere a fertilității solului.
Ciclul carbonului. În ciclul de carbon (dioxid de carbon), fondul atmosferic este foarte mic în comparație cu rezervele de carbon ale multor compuși organici și anorganici. Sursa de CO2 primar este activitatea vulcanică asociată cu degazarea secundară a magmei și a orizonturilor inferioare ale crustei pământului. Migrarea CO2 merge în două moduri. Primul este de a le lega în procesul de fotosinteză și de formare a materiei organice, care este depozitată la nivel global sub forma unui detritus pe termen lung: turbă, petrol, gaz, cărbune. A doua cale de migrare a CO2 este în rezervoare cu sistem de carbonat de creare: deoarece CO2 este ușor solubil în apă, a format un acid carbonic slab în apă poate fi sub formă de ioni - carbonați și gidrokarbotnatov, procesul se întoarce la schema: CO2 - H2 CO3 - H CO2 -. CO3 2-. Carbonații sunt precipitați prin ioni de Ca și Mg și acest lucru poate fi realizat atât abiogen cât și biogenic. Există straturi de calcar. Potrivit unora raport de CO2 la photosynthesize var este 1. 4. Întoarcerea carbonului în atmosferă, de asemenea, are loc în două moduri: respirația plantelor și animalelor, respirația solului, descompunerea resturilor vegetale și animale, a doua cale - înapoi la atmosfera de calcar litosfera, nestins și am creta. Principala sursă a acestor venituri este arderea în masă a reziduurilor perene, a mineralelor combustibile. Contribuția se face prin dezvoltarea agriculturii și distrugerea pădurilor. Pădurile sunt importante magazine de carbon, deoarece biomasa lor conține de 1,5 ori, iar în humusul forestier - de 4 ori mai mult carbon decât în atmosferă. Se crede că, înainte de debutul erei industriale, fluxurile de carbon dintre atmosferă, continente și oceane au fost echilibrate. În prezent, închiderea ciclului carbonului a scăzut cu aproximativ o comandă (de exemplu, a scăzut cu aproximativ 10 ori), ceea ce, dacă această tendință persistă, ar putea duce la o problemă globală de mediu.
Circulația fosforului. Ciclul de fosfor este un exemplu de ciclu sedimentar cu un fond de rezervă în scoarța pământului. Fosforul este un element important și necesar pentru organismele vii. Acesta circulă, trecând de la compuși organici la fosfați, care pot fi folosiți din nou de plante. Algele și plantele terestre conțin până la 0,1% fosfor, animalele de la 0,1% până la câteva procente.
Ciclul general al fosforului este format din două părți - marine și terestre. În stânci, fosforul este concentrat în principal în fosforit și apatit (sunt cunoscute 190 de minerale care conțin fosfor). Procesul de intemperii (distrugerea rocii sub acțiunea fizică atmosferică și factorii chimici) și deplasarea produselor rocă de intemperii apă, vânt, gheață sau prin gravitație transferate fosfor în apele oceanelor naturale. In apa de mare salină intră în compoziția fosfor fitoplanctonului, care servește ca hrană pentru alte organisme marine, cu acumularea ulterioară în țesuturi de animale marine, inclusiv pești. O anumită cantitate de fosfor este transportată pe pământ de păsări marine și datorită pescuitului. Cantitatea principală de fosfor rămâne în inima Oceanului Mondial.
Ciclul fosforului nu este închis, cea mai mare parte se află în partea de jos a oceanelor, prin urmare, pe uscat, fosforul este unul dintre cele mai rare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: