Le cycle du soufre et du phosphore est un cycle biogéochimique sédimentaire typique. De tels cycles sont facilement perturbés par divers types d’influences et une partie de la matière échangée quitte le cycle. Il ne peut réintégrer le cycle qu'à la suite de processus géologiques ou grâce à l'extraction de composants biophiliques par la matière vivante.[...]
La circulation des substances et la transformation de l'énergie assurent l'équilibre dynamique et la stabilité de la biosphère dans son ensemble et de ses différentes parties. Dans le même temps, dans le cycle unique général, le cycle de la matière solide et de l'eau, qui se produit sous l'action de facteurs abiotiques (grand cycle géologique), ainsi que le petit cycle biotique des substances présentes dans le solide, le liquide et les phases gazeuses, se produisant avec la participation d'organismes vivants, sont distinguées.[...]
Cycle du carbone. Le carbone est probablement l'un des éléments chimiques les plus fréquemment mentionnés lorsqu'on considère les problèmes géologiques, biologiques et, ces dernières années, techniques.[...]
La circulation des substances est la participation répétée de substances aux processus se produisant dans l’atmosphère, l’hydrosphère, la lithosphère, y compris les couches qui font partie de la biosphère de la planète. Dans ce cas, on distingue deux cycles principaux : grand (géologique) et petit (biogène et biochimique).[...]
Les cycles géologiques et biologiques sont en grande partie fermés, ce qui n’est pas le cas du cycle anthropique. Par conséquent, ils ne parlent souvent pas du cycle anthropique, mais du métabolisme anthropique. L'ouverture du cycle anthropique des substances conduit à l'épuisement des ressources naturelles et à la pollution de l'environnement naturel - principales causes de tous les problèmes environnementaux de l'humanité.[...]
Cycles de nutriments et d’éléments de base. Considérons les cycles des substances et éléments les plus importants pour les organismes vivants (Fig. 3-8). Le cycle de l’eau est un vaste cycle géologique ; et les cycles des éléments biogéniques (carbone, oxygène, azote, phosphore, soufre et autres éléments biogéniques) - aux petits éléments biogéochimiques.[...]
La circulation de l'eau entre la terre et l'océan à travers l'atmosphère fait partie du grand cycle géologique. L'eau s'évapore de la surface des océans et est soit transportée vers la terre, où elle tombe sous forme de précipitations, qui retournent dans l'océan sous forme de ruissellement superficiel et souterrain, soit sous forme de précipitations à la surface de l'océan. Plus de 500 000 km3 d'eau participent chaque année au cycle de l'eau sur Terre. Le cycle de l’eau dans son ensemble joue un rôle majeur dans la formation des conditions naturelles de notre planète. Compte tenu de la transpiration de l'eau par les plantes et de son absorption dans le cycle biogéochimique, l'ensemble des réserves d'eau sur Terre se désintègre et se rétablit en 2 millions d'années.[...]
Cycle du phosphore. La majeure partie du phosphore est contenue dans les roches formées au cours des époques géologiques passées. Le phosphore est inclus dans le cycle biogéochimique en raison des processus d'altération des roches.[...]
Les circulations de type gazeux sont plus parfaites, car elles disposent d'un fonds d'échange important, et sont donc capables d'une autorégulation rapide. Les cycles sédimentaires sont moins parfaits, ils sont plus inertes, puisque l'essentiel de la substance est contenue dans le fonds de réserve de la croûte terrestre sous une forme « inaccessible » aux organismes vivants. De tels cycles sont facilement perturbés par divers types d’influences et une partie du matériel échangé quitte le cycle. Il ne peut réintégrer le cycle que par suite de processus géologiques ou par extraction par la matière vivante. Cependant, extraire de la croûte terrestre les substances nécessaires aux organismes vivants est beaucoup plus difficile que de l’atmosphère.[...]
Le cycle géologique est clairement démontré par l'exemple du cycle de l'eau et de la circulation atmosphérique. On estime que jusqu’à la moitié de l’énergie reçue du Soleil est consacrée à l’évaporation de l’eau. Son évaporation à la surface de la Terre est compensée par les précipitations. Dans le même temps, plus d’eau s’évapore de l’océan qu’elle n’en restitue avec les précipitations, mais sur terre, c’est le contraire qui se produit : il tombe plus de précipitations que d’eau ne s’évapore. Son excédent se déverse dans les rivières et les lacs, puis de là dans l'océan. Au cours du cycle géologique, l'état global de l'eau change à plusieurs reprises (liquide ; solide – neige, glace ; gazeux – vapeur). Sa plus grande circulation s'observe à l'état de vapeur. Outre l'eau, d'autres minéraux sont transférés d'un endroit à un autre dans le cycle géologique à l'échelle mondiale.
Cycle de l'eau. Au début de la section, son cycle géologique a été considéré. Fondamentalement, il s'agit des processus d'évaporation de l'eau de la surface de la Terre et de l'océan et des précipitations qui y tombent. Au sein des écosystèmes individuels, des processus supplémentaires se produisent qui compliquent le grand cycle de l'eau (interception, évapotranspiration et infiltration).[...]
Cycles géologiques. Les positions relatives et les contours des continents et des fonds océaniques changent constamment. Dans les couches supérieures de la Terre, certaines roches sont progressivement remplacées par d’autres, ce qu’on appelle le grand cycle de la matière. Les processus géologiques de formation et de destruction des montagnes sont les plus grands processus énergétiques de la biosphère terrestre.[...]
CYCLE DES SUBSTANCES (sur Terre) - processus répétés de transformation et de mouvement de substances dans la nature, qui sont de nature plus ou moins cycliques. Le général K.v. se compose de processus individuels (le cycle de l'eau, de l'azote, du carbone et d'autres substances et éléments chimiques), qui ne sont pas complètement réversibles, puisque la substance est dissipée, éliminée, enterrée, modifiée dans sa composition, etc. Il existe des processus biologiques, biogéochimiques, géologiques K.v., ainsi que les cycles des éléments chimiques individuels (Fig. 15) et de l'eau. L’activité humaine, au stade actuel de développement, accroît principalement l’intensité de la coercition. et a un impact proportionné en puissance à l'ampleur des processus planétaires naturels.[...]
Le CYCLE BIOGÉOCHIMIQUE est le mouvement et la transformation des éléments chimiques à travers une nature inerte et organique avec la participation active de la matière vivante. Les éléments chimiques circulent dans la biosphère selon différentes voies du cycle biologique : ils sont absorbés par la matière vivante et chargés d'énergie, puis ils quittent la matière vivante, libérant l'énergie accumulée dans le milieu extérieur. De tels chemins plus ou moins fermés ont été appelés « cycles biogéochimiques » par V.I. Vernadsky. Ces cycles peuvent être divisés en deux types principaux : 1) la circulation de substances gazeuses avec un fonds de réserve dans l'atmosphère ou l'hydrosphère (océan) et 2) la circulation sédimentaire. cycle avec fonds de réserve dans la croûte terrestre. La matière vivante joue un rôle actif dans tous les cycles biogéochimiques. A cette occasion, V.I. Vernadsky (1965, p. 127) a écrit : « La matière vivante embrasse et réorganise tous les processus chimiques de la biosphère, son efficacité. l’énergie est énorme. La matière est la force géologique la plus puissante, augmentant avec le temps. » Les principaux cycles comprennent les cycles du carbone, de l’oxygène, de l’azote, du phosphore et des cations biogéniques. Nous examinerons ci-dessous, à titre d’exemple, les principales caractéristiques des cations. le cycle des éléments biophiliques typiques (carbone, oxygène et phosphore), jouant un rôle important dans la vie de la biosphère.[...]
Le cycle géologique (grand cycle de substances dans la nature) est un cycle de substances dont le moteur est constitué de processus géologiques exogènes et endogènes.[...]
En raison des changements géologiques à la surface de la Terre, une partie de la substance de la biosphère peut être exclue de ce cycle. Par exemple, les sédiments biogéniques tels que le charbon et le pétrole sont conservés dans l’épaisseur de la croûte terrestre pendant de nombreux millénaires, mais en principe leur réinclusion dans le cycle de la biosphère ne peut être exclue.[...]
La connaissance des cycles des substances sur Terre a une grande signification pratique, car elles influencent considérablement la vie humaine et, en même temps, sont influencées par l'homme. Les conséquences de ces impacts sont devenues comparables aux résultats des processus géologiques. De nouvelles voies de migration des éléments émergent, de nouveaux composés chimiques apparaissent et le taux de renouvellement des substances dans la biosphère change considérablement.[...]
Le grand cycle des substances dans la nature (géologique) est provoqué par l'interaction de l'énergie solaire avec l'énergie profonde de la Terre et redistribue les substances entre la biosphère et les horizons plus profonds de la Terre. Cette circulation dans le système « roches ignées - roches sédimentaires - roches métamorphiques (transformées par la température et la pression) - roches ignées » se produit en raison des processus de magmatisme, de métamorphisme, de lithogenèse et de dynamique de la croûte terrestre (Fig. 6.2). Le symbole du cycle des substances est une spirale : chaque nouveau cycle du cycle ne répète pas exactement l'ancien, mais introduit quelque chose de nouveau, qui au fil du temps conduit à des changements très importants.[...]
Le Grand Cycle Géologique entraîne les roches sédimentaires profondément dans la croûte terrestre, excluant définitivement les éléments qu'elles contiennent du système de circulation biologique. Au cours de l'histoire géologique, les roches sédimentaires transformées, à nouveau à la surface de la Terre, sont progressivement détruites par l'activité des organismes vivants, de l'eau et de l'air et sont à nouveau incluses dans le cycle de la biosphère.[...]
Ainsi, le cycle géologique des substances se déroule sans la participation d'organismes vivants et redistribue les substances entre la biosphère et les couches plus profondes de la Terre.[...]
Ainsi, le cycle géologique et la circulation des roches consistent en : 1) l'altération, 2) la formation de sédiments, 3) la formation de roches sédimentaires, 4) le métamorphisme, 5) la magmatisation. L’émergence de magma à la surface et la formation de roches ignées répètent à nouveau tout le cycle. Le cycle complet peut être interrompu à différentes étapes (3 ou 4) si, à la suite de soulèvements tectoniques et de dénudation, les roches atteignent la surface et subissent des altérations répétées.[...]
L'activité géologique des bactéries est d'une importance capitale. Les bactéries participent activement au cycle des substances dans la nature. Tous les composés organiques et une partie importante des composés inorganiques subissent des changements importants. Et ce cycle de substances est à la base de l'existence de la vie sur Terre.[...]
Dans l'hydrosphère, la suspension du cycle du carbone est associée à l'inclusion de CO2 dans la composition du CaCO3 (calcaire, craie, coraux). Dans cette version, le carbone est exclu du cycle pendant des époques géologiques entières et n'est pas inclus dans le concept de biosphère. Cependant, l'élévation des roches organogènes au-dessus du niveau de la mer entraîne la reprise du cycle du carbone en raison du lessivage des calcaires et roches similaires par les précipitations atmosphériques, ainsi que par des moyens biogéniques - l'influence des lichens et des racines des plantes [... ]
L'élimination d'une partie du carbone du cycle naturel de l'écosystème et la « réserve » sous forme de réserves fossiles de matière organique dans les entrailles de la Terre sont un aspect important du processus considéré. À des époques géologiques lointaines, une partie importante de la matière organique photosynthétisée n'était utilisée ni par les consommateurs ni par les décomposeurs, mais s'accumulait sous forme de détritus. Plus tard, les couches de détritus ont été enfouies sous des couches de divers sédiments minéraux, où, sous l'influence de températures et de pressions élevées pendant des millions d'années, elles se sont transformées en pétrole, charbon et gaz naturel (en fonction du matériau d'origine, de la durée et des conditions de séjour dans le Terre). Des processus similaires se déroulent aujourd’hui, mais avec une intensité beaucoup moins intense. Leur résultat est la formation de tourbe.[...]
CYCLE BIOGÉOCHIMIQUE [du gr. kyklos - cercle], cycle biogéochimique - processus cycliques d'échange et de transformation d'un élément chimique entre les composants de la biosphère (d'une forme inorganique à la matière vivante en inorganique). Cela s'effectue en utilisant principalement l'énergie solaire (photosynthèse) et en partie l'énergie de réactions chimiques (chimiosynthèse). Voir Cycle des substances. Cycle biologique des substances. Cycle géologique des substances.[...]
Tous les processus contre-géologiques notés et bien d'autres restant « dans les coulisses », grandioses dans leurs résultats finaux, sont, d'une part, interconnectés et, d'autre part, constituent le principal mécanisme qui assure le développement de la lithosphère, qui continue à ce jour, son la participation à la circulation et à la transformation constantes de la matière et de l'énergie, maintient l'état physique de la lithosphère que nous observons.[...]
Tous ces processus planétaires sur Terre sont étroitement liés, formant un cycle global commun de substances qui redistribue l'énergie provenant du soleil. Elle s'effectue à travers un système de petites circulations. Les processus tectoniques provoqués par l'activité volcanique et le mouvement des plaques océaniques dans la croûte terrestre sont liés aux grands et petits gyres. En conséquence, un vaste cycle géologique de substances se produit sur Terre.[...]
Le sol fait partie intégrante des biogéocénoses terrestres. Il réalise la conjugaison (interaction) de grands cycles géologiques et de petits cycles biologiques de substances. Le sol est une formation naturelle unique avec une composition matérielle complexe. La matière du sol est représentée par quatre phases physiques : solide (particules minérales et organiques), liquide (solution du sol), gazeuse (air du sol) et vivante (organismes). Les sols sont caractérisés par une organisation spatiale complexe et une différenciation de caractéristiques, de propriétés et de processus.[...]
Grâce au fonctionnement continu du système « atmosphère-sol-plantes-animaux-microorganismes », un cycle biogéochimique de nombreux éléments chimiques et de leurs composés s'est développé, couvrant les terres, l'atmosphère et les eaux intérieures. Ses caractéristiques totales sont comparables à l’écoulement total des rivières terrestres, à l’apport total de matière du manteau supérieur à la biosphère de la planète. C'est pourquoi la matière vivante sur Terre est un facteur d'importance géologique depuis des millions d'années.[...]
Le biote de la biosphère détermine la part prédominante des transformations chimiques sur la planète. D’où le jugement de V.I. Vernadsky sur l’énorme rôle géologique transformateur de la matière vivante. Au cours de l'évolution organique, les organismes vivants ont traversé mille fois (pour différents cycles de 103 à 105) à travers eux-mêmes, à travers leurs organes, leurs tissus, leurs cellules et leur sang, toute l'atmosphère, tout le volume de l'océan mondial, une grande partie de la masse du sol et une énorme masse de substances minérales. Et non seulement ils « l’ont manqué, mais ils ont également modifié tout l’environnement terrestre en fonction de leurs besoins. […]
Bien entendu, toutes les ressources non renouvelables sont également épuisables. Il s'agit notamment de la grande majorité des fossiles : des matériaux miniers, des minerais, des minéraux apparus au cours de l'histoire géologique de la Terre, ainsi que des produits de l'ancienne biosphère tombés du cycle biotique et enfouis dans les profondeurs - combustibles fossiles et sédimentaires. carbonates. Certaines ressources minérales se forment encore lentement lors de processus géochimiques dans le sous-sol, dans les profondeurs des océans ou à la surface de la croûte terrestre. En ce qui concerne les ressources minérales, la disponibilité et la qualité de la ressource sont d'une grande importance, ainsi que la relation quantitative entre les ressources inconnues mais estimées (77), le potentiel estimé (77), les réserves réellement explorées (R) et opérationnelles (E). , et généralement N > P > R > E (Fig. 6.6).[...]
L’étude de l’océan en tant que système physique et chimique a progressé beaucoup plus rapidement que son étude en tant que système biologique. Les hypothèses sur l'origine et l'histoire géologique des océans, initialement spéculatives, ont acquis une base théorique solide.[...]
Les organismes vivants sont, en général, un très puissant régulateur des flux de matière à la surface terrestre, retenant sélectivement certains éléments du cycle biologique. " Chaque année, 6 à 20 fois plus d'azote est impliqué dans le cycle biologique que dans le cycle géologique, et le phosphore - 3 à 30 fois ; dans le même temps, le soufre, au contraire, intervient 2 à 4 fois plus dans le cycle géologique que dans le cycle biologique (tableau 4).[...]
Un système complexe de rétroactions a contribué non seulement à accroître la différenciation des espèces, mais également à la formation de certains complexes naturels dont la spécificité dépendait des conditions environnementales et de l'histoire géologique d'une partie particulière de la biosphère. Tout ensemble dans la biosphère d'organismes naturellement interconnectés et de composants inorganiques de l'environnement dans lequel se produit la circulation de substances est appelé système écologique ou écosystème.[...]
Détergents synthétiques (détergents, tensioactifs). Ils constituent un groupe important de tensioactifs artificiels produits en grandes quantités partout dans le monde. Ces substances pénètrent en grande quantité dans le milieu géologique avec les eaux usées ménagères. La plupart d'entre eux ne sont pas toxiques, mais les détergents synthétiques peuvent détruire divers écosystèmes et perturber les processus naturels du cycle géochimique des substances présentes dans les sols et les eaux souterraines.[...]
La majeure partie du carbone est accumulée dans les sédiments carbonatés du fond océanique (1,3 à 101 t), les roches cristallines (1,0 à 1 016 t), le charbon et le pétrole (3,4 à 1 015 t). C'est ce carbone qui participe au cycle géologique lent. La vie sur Terre et le bilan gazeux de l'atmosphère reposent sur des quantités relativement faibles de carbone contenues dans les tissus végétaux (5,10 t) et animaux (5 109 t) participant au petit cycle (biogène). Cependant, à l’heure actuelle, les humains bouclent intensément le cycle des substances, dont le carbone. Par exemple, on estime que la biomasse totale de tous les animaux domestiques dépasse déjà la biomasse de tous les animaux terrestres sauvages. Les superficies de plantes cultivées se rapprochent des superficies de biogéocénoses naturelles, et de nombreux écosystèmes culturels sont nettement supérieurs aux écosystèmes naturels dans leur productivité, continuellement augmentée par l'homme.[...]
En pénétrant dans les plans d'eau avec les eaux usées, le phosphate sature et parfois sursature leurs systèmes écologiques. Dans des conditions naturelles, le phosphore retourne sur terre presque uniquement avec les excréments et après la mort des oiseaux piscivores. La grande majorité des phosphates forment des sédiments de fond et le cycle entre dans sa phase la plus lente. Seuls des processus géologiques s'étalant sur des millions d'années peuvent réellement augmenter les gisements océaniques de phosphate, après quoi le phosphore peut être réintroduit dans le cycle décrit.[...]
Les valeurs caractérisant les prélèvements annuels de sédiments de chaque continent sont données dans le tableau. 17. Il est facile de voir que la plus grande perte de sol est caractéristique de l'Asie - le continent avec les civilisations les plus anciennes et l'exploitation la plus étendue des terres. Bien que le rythme du processus soit variable, pendant les périodes d'activité géologique minimale, l'accumulation de nutriments minéraux dissous se produit dans les basses terres et dans les océans, aux dépens des zones plus élevées. Dans ce cas, les mécanismes de retour biologique locaux deviennent particulièrement importants, grâce auxquels la perte de substances ne dépasse pas leur apport par les roches sous-jacentes (cela a été discuté lors de l'examen du cycle du calcium). En d’autres termes, plus les éléments vitaux restent longtemps dans une zone donnée, étant utilisés encore et encore par des générations successives d’organismes, moins il faudra de nouveaux matériaux venant de l’extérieur. Malheureusement, comme nous l’avons déjà noté dans la section sur le phosphore, l’homme perturbe souvent cet équilibre, généralement involontairement, mais simplement parce qu’il ne comprend pas pleinement la complexité de la symbiose entre la vie et la matière inorganique qui s’est développée au cours de plusieurs millénaires. Par exemple, on suppose désormais (bien que cela n’ait pas encore été prouvé) que les barrages qui empêchent les saumons d’entrer dans les rivières pour frayer entraînent non seulement un déclin du nombre de saumons, mais aussi des poissons et du gibier en voie de disparition, et même un déclin de la production de bois. dans certaines régions du nord de l'ouest des États-Unis. Lorsque les saumons frayent et meurent à l’intérieur des terres, ils laissent derrière eux une réserve de nutriments précieux ramenés de la mer. L’extraction de grandes masses de bois de la forêt (sans que les minéraux qu’ils contiennent ne retournent au sol, contrairement à ce qui se produit dans la nature lorsque les arbres tombés se décomposent) appauvrit sans aucun doute également les hautes terres, généralement dans les situations où le réservoir de nutriments fait défaut. on est pauvre. [...]
La cinquième fonction est l'activité biogéochimique de l'humanité, couvrant une quantité toujours croissante de matière dans la croûte terrestre pour les besoins de l'industrie, des transports et de l'agriculture. Cette fonction occupe une place particulière dans l’histoire du globe et mérite une attention et une étude approfondies. Ainsi, toute la population vivante de notre planète - la matière vivante - est dans un cycle constant d'éléments chimiques biophiliques. Le cycle biologique des substances de la biosphère est associé à un grand cycle géologique (Fig. 12.20).[...]
Un autre processus qui entraîne le carbone est la formation d’houmous par les saprophages et la minéralisation ultérieure de la substance par les champignons et les bactéries. Il s’agit d’un processus très lent dont la vitesse est déterminée par la quantité d’oxygène, la composition chimique du sol et sa température. Avec un manque d'oxygène et une acidité élevée, le carbone s'accumule dans la tourbe. Des processus similaires à des époques géologiques lointaines ont formé des gisements de charbon et de pétrole, qui ont arrêté le processus du cycle du carbone.[...]
À titre d’exemple, considérons le rôle d’un écosystème forestier dans la formation de l’environnement. Les produits forestiers et la biomasse sont des réserves de matière organique et d'énergie accumulée créées lors de la photosynthèse par les plantes. Le taux de photosynthèse détermine le taux d’absorption du dioxyde de carbone et la libération d’oxygène dans l’atmosphère. Ainsi, lorsqu'une tonne de produits végétaux est formée, en moyenne 1,5 à 1,8 tonne de CO2 sont absorbées et 1,2 à 1,4 tonne de 02 sont libérées. La biomasse, y compris la matière organique morte, est le principal réservoir de carbone biogénique. Une partie de cette matière organique est retirée du cycle pendant une longue période, formant des dépôts géologiques.[...]
Vladimir Ivanovitch Vernadsky (1863-1945) - grand scientifique russe, académicien, fondateur de la biogéochimie et de l'étude de la biosphère. Il est à juste titre considéré comme l’un des plus grands universalistes de la science mondiale. Intérêts scientifiques de V.I. Vernadsky est extrêmement large. Il a apporté d'importantes contributions à la minéralogie, à la géochimie, à la radiogéologie et à la cristallographie ; a mené les premières études sur les modèles de composition, de structure et de migration des éléments et structures en interaction de la croûte terrestre, de l'hydrosphère et de l'atmosphère. En 1923, il formule une théorie sur le rôle majeur des organismes vivants dans les processus géochimiques. En 1926, dans le livre « Biosphère », V.I. Vernadsky a proposé un nouveau concept de biosphère et le rôle de la matière vivante dans la circulation cosmique et terrestre des substances. Les transformations de la nature résultant de l'activité humaine sont vues par V.I. Vernadsky comme un puissant processus planétaire (« La pensée scientifique comme phénomène géologique », 1936) et comme la possibilité que la biosphère se développe dans la noosphère - la sphère de l'esprit.
Toutes les substances sur notre planète sont en train de circuler. L'énergie solaire provoque deux cycles de substances sur Terre :
1) Grand (géologique ou abiotique) ;
2) Petit (biotique, biogénique ou biologique).
Les cycles de matière et les flux d'énergie cosmique créent la stabilité de la biosphère. Le cycle de la matière solide et de l'eau qui se produit sous l'action de facteurs abiotiques (nature inanimée) est appelé grand cycle géologique. Au cours d'un grand cycle géologique (qui dure des millions d'années), les roches sont détruites, altérées, les substances se dissolvent et pénètrent dans l'océan mondial ; des changements géotectoniques, un affaissement des continents et un soulèvement des fonds marins se produisent. La durée du cycle de l'eau dans les glaciers est de 8 000 ans, dans les rivières - 11 jours. C’est le grand cycle qui approvisionne les organismes vivants en nutriments et détermine en grande partie les conditions de leur existence.
Grand cycle géologique dans la biosphère se caractérise par deux points importants :
a) s'effectue tout au long du développement géologique de la Terre ;
b) est un processus planétaire moderne qui joue un rôle majeur dans le développement ultérieur de la biosphère.
Au stade actuel du développement humain, du fait du grand cycle, des polluants tels que les oxydes de soufre et d'azote, les poussières et les impuretés radioactives sont également transportés sur de longues distances. Les zones de latitudes tempérées de l'hémisphère Nord ont été les plus contaminées.
Un petit cycle biogénique ou biologique de substances se déroule en phases solides, liquides et gazeuses avec la participation d'organismes vivants. Le cycle biologique, contrairement au cycle géologique, nécessite moins d’énergie. Le petit cycle fait partie d'un grand cycle et se produit au niveau des biogéocénoses (au sein écosystèmes) et réside dans le fait que les nutriments du sol, l’eau et le carbone s’accumulent dans la matière végétale et sont dépensés pour la construction du corps. Les produits de décomposition de la matière organique se décomposent en composants minéraux. Le petit gyre n'est pas fermé, qui est associé au flux de substances et d'énergie dans l'écosystème depuis l'extérieur et à la libération de certaines d'entre elles dans le cycle de la biosphère.
De nombreux éléments chimiques et leurs composés sont impliqués dans les grands et petits cycles, mais les plus importants d'entre eux sont ceux qui déterminent le stade actuel de développement de la biosphère, associé à l'activité économique humaine. Il s'agit notamment des gyres carbone, soufre et azote(leurs oxydes - les principaux polluants atmosphériques), et aussi le phosphore (les phosphates sont le principal polluant des eaux continentales). Presque tous les polluants sont considérés comme nocifs et sont classés comme xénobiotiques.
Actuellement, les cycles des xénobiotiques – éléments toxiques – revêtent une grande importance mercure (un contaminant alimentaire) produits) et le plomb (un composant de l'essence). De plus, de nombreuses substances d'origine anthropique (DDT, pesticides, radionucléides, etc.) qui nuisent au biote et à la santé humaine proviennent du grand cycle vers le petit.
L'essence du cycle biologique réside dans l'apparition de deux processus opposés mais interconnectés - création la matière organique et ses destruction substance vivante.
Contrairement au grand gyre, le petit gyre a une durée différente : on distingue les petits gyres saisonniers, annuels, pérennes et séculaires..
Le cycle des produits chimiques de l'environnement inorganique à travers la végétation et les animaux vers l'environnement inorganique en utilisant des réactions chimiques à l'énergie solaire est appelé cycle biogéochimique .
Le présent et l'avenir de notre planète dépendent de la participation des organismes vivants au fonctionnement de la biosphère. Dans le cycle des substances, la matière vivante, ou biomasse, remplit des fonctions biogéochimiques : gaz, concentration, redox et biochimique.
Le cycle biologique se déroule avec la participation d'organismes vivants et consiste en la reproduction de la matière organique de l'inorganique et la décomposition de cette matière organique en inorganique à travers la chaîne trophique alimentaire. L'intensité des processus de production et de destruction dans le cycle biologique dépend de la quantité de chaleur et d'humidité. Par exemple, le faible taux de décomposition de la matière organique dans les régions polaires dépend du déficit thermique.
Un indicateur important de l'intensité du cycle biologique est le taux de circulation des éléments chimiques. L'intensité est caractérisée indice , égal au rapport entre la masse de litière forestière et la litière. Plus l'indice est élevé, plus l'intensité de la circulation est faible.
Indice dans les forêts de conifères - 10 - 17 ; à feuilles larges 3 - 4 ; savane pas plus de 0,2 ; dans les forêts tropicales humides, pas plus de 0,1, c'est-à-dire Ici, le cycle biologique est le plus intense.
Le flux d'éléments (azote, phosphore, soufre) à travers les micro-organismes est d'un ordre de grandeur supérieur à celui à travers les plantes et les animaux. Le cycle biologique n’est pas complètement réversible ; il est étroitement lié au cycle biogéochimique. Les éléments chimiques circulent dans la biosphère selon différentes voies du cycle biologique :
sont absorbés par la matière vivante et chargés d'énergie ;
quitter la matière vivante, libérant de l'énergie dans l'environnement extérieur.
Ces cycles sont de deux types : le cycle des substances gazeuses ; cycle sédimentaire (réserve dans la croûte terrestre).
Les gyres eux-mêmes se composent de deux parties :
- fonds de réserve(c'est la partie de la substance qui n'est pas associée aux organismes vivants) ;
- fonds mobile (d'échange)(une plus petite partie de la substance associée à un échange direct entre les organismes et leur environnement immédiat).
Les gyres sont divisés en :
Gyres type de gaz avec fonds de réserve dans la croûte terrestre (cycles du carbone, de l'oxygène, de l'azote) - capable d'une autorégulation rapide ;
Gyres type sédimentaire avec fonds de réserve dans la croûte terrestre (cycles du phosphore, du calcium, du fer, etc.) - sont plus inertes, l'essentiel de la substance est sous une forme « inaccessible » aux organismes vivants.
Les gyres peuvent également être divisés en :
- fermé(la circulation de substances gazeuses, par exemple l'oxygène, le carbone et l'azote, constitue une réserve dans l'atmosphère et l'hydrosphère de l'océan, le déficit est donc rapidement compensé) ;
- ouvrir(création d'un fonds de réserve dans la croûte terrestre, par exemple pour le phosphore - donc les pertes sont mal compensées, c'est-à-dire qu'un déficit est créé).
La base énergétique de l'existence des cycles biologiques sur Terre et leur lien initial est le processus de photosynthèse. Chaque nouveau cycle n’est pas une répétition exacte du précédent. Par exemple, au cours de l'évolution de la biosphère, certains processus ont été irréversibles, entraînant la formation et l'accumulation de sédiments biogéniques, une augmentation de la quantité d'oxygène dans l'atmosphère, des modifications des rapports quantitatifs des isotopes d'un certain nombre d'éléments. , etc.
La circulation des substances est généralement appelée cycles biogéochimiques . Cycles biogéochimiques (biosphère) de base des substances : cycle de l'eau, cycle de l'oxygène, cycle de l'azote(implication de bactéries fixatrices d'azote), cycle du carbone(participation de bactéries aérobies ; chaque année environ 130 tonnes de carbone sont rejetées dans le cycle géologique), cycle du phosphore(implication des bactéries du sol ; 14 millions de tonnes de phosphore), cycle du soufre, cycle des cations métalliques.
Grand cycle de substances dans la nature est provoquée par l'interaction de l'énergie solaire avec l'énergie profonde de la Terre et réalise la redistribution de la matière entre la biosphère et les horizons plus profonds de la Terre.
Les roches sédimentaires, formées par l'altération des roches ignées, dans les zones mobiles de la croûte terrestre, sont à nouveau immergées dans une zone de températures et de pressions élevées. Là, ils fondent et forment du magma - source de nouvelles roches ignées. Une fois que ces roches remontent à la surface de la Terre et subissent des processus d'altération, elles se transforment à nouveau en nouvelles roches sédimentaires. Le nouveau cycle ne répète pas exactement l’ancien, mais introduit quelque chose de nouveau qui, au fil du temps, entraîne des changements très importants.
Force motrice grand cycle (géologique) sont exogène et endogène processus géologiques.
Processus endogènes(processus de dynamique interne) se produisent sous l'influence de l'énergie interne de la Terre, libérée à la suite de la désintégration radioactive, de réactions chimiques de formation de minéraux, de cristallisation de roches, etc. (par exemple, mouvements tectoniques, tremblements de terre, magmatisme , métamorphisme).
Processus exogènes(processus de dynamique externe) se produisent sous l'influence de l'énergie externe du Soleil. Exemples : altération des roches et des minéraux, élimination des produits de destruction de certaines zones de la croûte terrestre et leur transfert vers de nouvelles zones, dépôt et accumulation de produits de destruction avec formation de roches sédimentaires. À Ex.pr. rel. activité géologique de l'atmosphère, de l'hydrosphère, ainsi que des organismes vivants et des humains.
Les plus grandes formes de relief (continents et bassins océaniques) et les grandes formes (montagnes et plaines) se sont formées en raison de processus endogènes, et les formes de relief moyennes et petites (vallées fluviales, collines, ravins, dunes, etc.), superposées à de plus grandes formes - en raison de processus exogènes. Ainsi, les processus endogènes et exogènes sont opposés. Les premiers conduisent à la formation de grands reliefs, les seconds à leur lissage.
Exemples du cycle géologique. Les roches ignées se transforment en roches sédimentaires sous l'effet des intempéries. Dans les zones mouvantes de la croûte terrestre, ils plongent profondément dans la Terre. Là, sous l'influence de températures et de pressions élevées, ils fondent et forment du magma qui, remontant à la surface et se solidifiant, forme des roches ignées.
Un exemple de grand cycle est le cycle de l’eau entre la terre et l’océan à travers l’atmosphère (Fig. 2.1).
Riz. 2.1. Le schéma hydrologique (climatique) généralement accepté
cycle de l'eau dans la nature
L'humidité évaporée de la surface de l'océan mondial (qui consomme près de la moitié de l'énergie solaire atteignant la surface de la Terre) est transférée vers la terre, où elle tombe sous forme de précipitations, qui retournent à l'océan sous forme de ruissellement de surface et souterrain. . Le cycle de l'eau se déroule également selon un schéma plus simple : évaporation de l'humidité de la surface de l'océan - condensation de la vapeur d'eau - précipitations sur la même surface de l'eau de l'océan.
Le cycle de l’eau dans son ensemble joue un rôle majeur dans la formation des conditions naturelles de notre planète. Compte tenu de la transpiration de l'eau par les plantes et de son absorption dans le cycle biogéochimique, la totalité de l'approvisionnement en eau sur Terre se décompose et se rétablit en 2 millions d'années.
Ainsi, le cycle géologique des substances se déroule sans la participation d'organismes vivants et redistribue les substances entre la biosphère et les couches plus profondes de la Terre.
Avant l’émergence de la biosphère, il y avait trois cycles de matière sur Terre : cycle minéral - mouvement des produits ignés des profondeurs vers la surface et retour; cycle des gaz - circulation de masses d'air périodiquement chauffées par le Soleil,cycle de l'eau - évaporation de l'eau et son transfert par les masses d'air, précipitations (pluie, neige). Ces trois cycles sont unis par un seul terme - cycle géologique (abiotique). Avec l'avènement de la vie, les cycles du gaz, des minéraux et de l'eau ont été complétés par cycle biotique (biogénique) - le cycle des éléments chimiques réalisé par l'activité vitale des organismes. Avec le géologique, un seul cycle biogéochimique substances sur Terre.
Cycle géologique.
Environ la moitié de l'énergie solaire atteignant la surface de la Terre est consacrée à l'évaporation de l'eau, à l'altération des roches, à la dissolution des minéraux, au mouvement des masses d'air et, avec elles, à la vapeur d'eau, à la poussière et aux particules solides altérées.
Le mouvement de l'eau et du vent entraîne l'érosion des sols, le mouvement, la redistribution et l'accumulation de précipitations mécaniques et chimiques dans l'hydrosphère et la lithosphère. Ce cycle se produit encore aujourd’hui.
D'un grand intérêt cycle de l'eau. Environ 3,8 10 14 tonnes d'eau s'évaporent de l'hydrosphère en un an, et seulement 3,4 10 14 tonnes d'eau reviennent avec précipitations dans la coquille d'eau de la Terre. La partie manquante tombe à terre. Au total, environ 1 10 14 tonnes de précipitations tombent sur terre et environ 0,6 10 14 tonnes d'eau s'évaporent. L'excès d'eau formé dans la lithosphère s'écoule dans les lacs et les rivières, puis dans l'océan mondial (Fig. 2.4). Le ruissellement de surface est d'environ 0,2 10 14 tonnes, les 0,2 10 14 tonnes d'eau restantes pénètrent dans les aquifères souterrains, d'où l'eau s'écoule dans les rivières, les lacs et l'océan, et reconstitue également les réservoirs d'eau souterraine.
cycle biotique. Il est basé sur les processus de synthèse de substances organiques avec leur destruction ultérieure en minéraux originaux. Les processus de synthèse et de destruction des substances organiques constituent le fondement de l'existence de la matière vivante et la principale caractéristique du fonctionnement de la biosphère.
L'activité vitale de tout organisme est impossible sans métabolisme avec l'environnement. Au cours du métabolisme, le corps consomme et assimile les substances nécessaires et libère des déchets ; la taille de notre planète n'est pas infinie et, en fin de compte, toutes les substances utiles seraient transformées en déchets inutiles. Cependant, au cours du processus d'évolution, une excellente solution a été trouvée : en plus des organismes capables de construire de la matière vivante à partir de matière non vivante, d'autres organismes sont apparus qui décomposent cette matière organique complexe en minéraux initiaux, prêts pour une nouvelle utilisation. "La seule façon de donner à une quantité limitée les propriétés de l'infini", écrit V.R. Williams, c'est de le faire tourner le long d'une courbe fermée. »
Le mécanisme d'interaction entre la nature vivante et la nature inanimée consiste en l'implication de la matière inanimée dans le domaine de la vie. Après une série de transformations de la matière inanimée dans les organismes vivants, elle revient à son état d’origine antérieur. Un tel cycle est possible grâce au fait que les organismes vivants contiennent les mêmes éléments chimiques que la nature inanimée.
Comment se produit ce cycle ? V.I. Vernadsky a démontré que le principal convertisseur d'énergie provenant de l'espace (principalement solaire) est la matière verte des plantes. Eux seuls sont capables de synthétiser des composés organiques primaires sous l'influence de l'énergie solaire. Le scientifique a calculé que la surface totale de la matière verte des plantes qui absorbe de l'énergie, selon la période de l'année, varie de 0,86 à 4,2 % de la surface du Soleil. Dans le même temps, la superficie de la Terre
Les animaux dont la nourriture est constituée de plantes ou d'autres animaux synthétisent de nouveaux composés organiques dans leur corps.
Les restes d'animaux et de plantes servent de nourriture aux vers, aux champignons et aux micro-organismes, qui finissent par les transformer en minéraux d'origine, libérant du dioxyde de carbone. Ces minéraux servent à nouveau de matières premières initiales pour la création de composés organiques primaires par les plantes. Ainsi le cercle se referme et un nouveau mouvement des atomes commence.
Cependant, le cycle des substances n’est pas complètement bouclé. Certains atomes quittent le cycle, sont fixés et organisés par de nouvelles formes d'organismes vivants et les produits de leur activité vitale. En pénétrant dans la lithosphère, l'hydrosphère et la troposphère, les organismes vivants ont produit et produisent un énorme travail géochimique sur le mouvement et la redistribution des substances existantes et la création de nouvelles. C'est l'essence du développement progressif de la biosphère, car cela élargit la portée des cycles biogéochimiques et renforce la biosphère. Comme l'a noté V.I. Vernadsky, dans la biosphère, il existe un mouvement biogénique constant d'atomes sous forme de « vortex ».
Contrairement au cycle géologique, le cycle biotique se caractérise par une consommation d'énergie insignifiante. Comme nous l'avons déjà indiqué, environ 1 % de l'énergie solaire atteignant la surface de la Terre est consacrée à la création de matière organique primaire. Cette énergie est suffisante pour le fonctionnement des processus biogéochimiques les plus complexes de la planète.
Circulation géologique les substances ont la vitesse la plus élevée dans le sens horizontal entre la terre et la mer. La signification de la grande circulation est que les roches sont sujettes à la destruction, à l'altération et aux produits d'altération, y compris les nutriments solubles dans l'eau, sont transportés par les flux d'eau dans l'océan mondial avec formation de strates marines et ne retournent à terre que partiellement, par exemple. , avec des précipitations ou des organismes extraits de l'eau par l'homme. Ensuite, sur une longue période, de lents changements géotectoniques se produisent - le mouvement des continents, la montée et la descente des fonds marins, les éruptions volcaniques, etc., à la suite desquels les strates formées retournent sur terre et le processus recommence. .
Grand cycle géologique de la matière. Sous l'influence des processus de dénudation, la destruction des roches et la sédimentation se produisent. Des roches sédimentaires se forment. Dans les zones de subsidence stable (généralement le fond des océans), le matériau de la coque géographique pénètre dans les couches profondes de la Terre. De plus, sous l'influence de la température et de la pression, des processus métamorphiques se produisent, à la suite desquels des roches se forment, la substance se rapproche du centre de la Terre. Dans les profondeurs de la Terre, dans des conditions de températures très élevées, le magmatisme se produit : les roches fondent, montent sous forme de magma le long des failles jusqu'à la surface terrestre et se déversent à la surface lors des éruptions. Ainsi se produit le cycle de la matière. Le cycle géologique devient plus compliqué si l’on prend en compte l’échange de matière avec l’espace. Le grand cycle géologique n'est pas fermé dans le sens où une particule de matière qui tombe dans les entrailles de la Terre ne remonte pas nécessairement à la surface, et vice versa, une particule qui s'élève lors d'une éruption n'a peut-être jamais été à la surface de la Terre. avant
Les principales sources d'énergie pour les processus naturels sur Terre
Le rayonnement solaire est la principale source d’énergie sur Terre. Sa puissance est caractérisée par la constante solaire - la quantité d'énergie traversant une unité de surface perpendiculaire aux rayons du soleil. À une distance d'une unité astronomique (c'est-à-dire sur l'orbite terrestre), cette constante est d'environ 1 370 W/m².
Les organismes vivants utilisent l'énergie du Soleil (photosynthèse) et l'énergie des liaisons chimiques (chimiosynthèse). Cette énergie peut être utilisée dans divers processus naturels et artificiels. Un tiers de toute l'énergie est réfléchie par l'atmosphère, 0,02 % est utilisée par les plantes pour la photosynthèse et le reste est utilisé pour maintenir de nombreux processus naturels - chauffage de la terre, des océans, de l'atmosphère et du mouvement de l'air. poids. Le chauffage direct par les rayons du soleil ou la conversion d'énergie à l'aide de photocellules peuvent être utilisés pour produire de l'électricité (centrales solaires) ou effectuer d'autres travaux utiles. Dans un passé lointain, l’énergie stockée dans le pétrole et d’autres types de combustibles fossiles était également obtenue par la photosynthèse.
Cette énorme énergie conduit au réchauffement climatique, car après avoir traversé des processus naturels, elle est renvoyée et l'atmosphère ne lui permet pas de s'échapper.
2. Énergie interne de la Terre ; manifestation – volcans, sources chaudes
18. Transformations énergétiques d'origine biotique et abiotique
Dans un écosystème naturel fonctionnel, les déchets n’existent pas. Tous les organismes, vivants ou morts, sont potentiellement la nourriture d'autres organismes : une chenille mange du feuillage, une grive mange des chenilles, un faucon peut manger un merle. Lorsque les plantes, chenilles, grives et faucons meurent, elles sont à leur tour traitées par des décomposeurs.
Tous les organismes qui consomment le même type de nourriture appartiennent au même niveau trophique.
Les organismes des écosystèmes naturels sont impliqués dans un réseau complexe de nombreuses chaînes alimentaires interconnectées. Un tel réseau s'appelle réseau alimentaire.
Pyramides de flux d'énergie :À chaque transition d'un niveau trophique à un autre au sein d'une chaîne ou d'un réseau alimentaire, un travail est effectué et de l'énergie thermique est libérée dans l'environnement, et la quantité d'énergie de haute qualité utilisée par les organismes au niveau trophique suivant diminue.
Règle des 10 % : Lors du passage d'un niveau trophique à un autre, 90 % de l'énergie est perdue et 10 % sont transférés au niveau suivant.
Plus la chaîne alimentaire est longue, plus l’énergie utile est perdue. Par conséquent, la longueur de la chaîne alimentaire ne dépasse généralement pas 4 à 5 maillons.
Énergie de la sphère paysagère terrestre :
1) énergie solaire : thermique, radiante
2) le flux d'énergie thermique provenant des entrailles de la Terre
3) énergie des courants de marée
4) énergie tectonique
5) assimilation d'énergie lors de la photosynthèse
Cycle de l'eau dans la nature
Le cycle de l'eau dans la nature est le processus de mouvement cyclique de l'eau dans la biosphère terrestre. Il se compose de l'évaporation, de la condensation et des précipitations (les précipitations atmosphériques s'évaporent partiellement, forment en partie des drains et des réservoirs temporaires et permanents, s'infiltrent partiellement dans le sol et forment des eaux souterraines), ainsi que des processus de dégazage du manteau : l'eau s'écoule continuellement du manteau . de l'eau a été trouvée même à de grandes profondeurs.
Les mers perdent plus d’eau par évaporation qu’elles n’en reçoivent par précipitations ; sur terre, la situation est inverse. L'eau circule continuellement sur le globe, tandis que sa quantité totale reste inchangée.
75 % de la surface de la Terre est recouverte d'eau. La coquille d'eau de la Terre est l'hydrosphère. La majeure partie est constituée d'eau salée provenant des mers et des océans, et une plus petite partie est constituée d'eau douce provenant de lacs, de rivières, de glaciers, d'eaux souterraines et de vapeur d'eau.
Sur terre, l'eau existe sous trois états d'agrégation : liquide, solide et gazeux. Sans eau, les organismes vivants ne peuvent exister. Dans tout organisme, l’eau est le milieu dans lequel se produisent les réactions chimiques, sans lequel les organismes vivants ne peuvent pas vivre. L'eau est la substance la plus précieuse et la plus essentielle à la vie des organismes vivants.
Il existe plusieurs types de cycles de l’eau dans la nature :
Le Grand Cycle, ou Cycle Mondial, - la vapeur d'eau formée au-dessus de la surface des océans est transportée par les vents vers les continents, y tombe sous forme de précipitations et retourne à l'océan sous forme de ruissellement. Dans ce processus, la qualité de l'eau change : avec l'évaporation, l'eau de mer salée se transforme en eau douce et l'eau polluée est purifiée.
Petit cycle, ou cycle océanique : la vapeur d'eau formée au-dessus de la surface de l'océan se condense et retombe sous forme de précipitations dans l'océan.
Le cycle intracontinental - l'eau qui s'est évaporée à la surface des terres retombe sur les terres sous forme de précipitations.
En fin de compte, les sédiments en cours de mouvement atteignent à nouveau l'océan mondial.
Le taux de transfert des différents types d'eau varie considérablement, et les périodes d'écoulement et de renouvellement de l'eau sont également différentes. Elles varient de quelques heures à plusieurs dizaines de milliers d'années. L'humidité atmosphérique, formée par l'évaporation de l'eau des océans, des mers et des terres et existant sous forme de nuages, se renouvelle en moyenne tous les huit jours.
Les eaux qui composent les organismes vivants se restituent en quelques heures. C'est la forme d'échange d'eau la plus active. La période de renouvellement des réserves d'eau dans les glaciers de montagne est d'environ 1 600 ans, dans les glaciers des pays polaires, elle est beaucoup plus longue - environ 9 700 ans.
Le renouvellement complet des eaux de l'océan mondial se produit dans environ 2 700 ans.
Effets de l'interaction entre le rayonnement solaire et la terre en mouvement et en rotation.
Dans ce domaine, il convient de considérer la variabilité saisonnière : hiver/été. Décrivez qu'en raison de la rotation et du mouvement de la Terre, le rayonnement solaire arrive de manière inégale, ce qui signifie que les conditions climatiques changent avec la latitude.
La Terre est inclinée de 23,5 degrés par rapport au plan de l'écliptique.
Les rayons passent sous différents angles. Bilan radiatif. Il est important non seulement combien il reçoit, mais aussi combien il perd et combien il reste, en tenant compte de l'albédo.
Centres d'action de l'atmosphère
De vastes zones de hautes ou basses pressions persistantes associées à la circulation générale de l'atmosphère - centres d'action atmosphérique. Ils déterminent la direction dominante des vents et servent de centres pour la formation de types géographiques de masses d'air. Sur les cartes synoptiques, ils sont exprimés sous forme de lignes fermées - isobares.
Raisons: 1) hétérogénéité de la Terre ;
2) différence physique propriétés de la terre et de l'eau (capacité thermique)
3) différence d'albédo de surface (R/Q) : eau – 6%, éq. forêts – 10-12 %, larges forêts – 18 %, prairies – 22-23 %, neige – 92 % ;
4) Coriolis F.
Cela provoque l’OCA.
Centres d'action de l'atmosphère:
● permanent– ils ont des hautes ou basses pressions toute l’année :
1. bande basse équatoriale pression dont l'axe migre quelque peu de l'équateur en suivant le Soleil vers l'hémisphère d'été - Dépression équatoriale (raisons : une grande quantité de Q et les océans) ;
2. le long d’une bande d’élévation subtropicale. pression au Nord et Yuzh. hémisphères; quelques-uns migrent en été vers les zones subtropicales supérieures. latitudes, en hiver - aux plus basses ; se diviser en une série d'océaniques anticyclones : au Nord. hémisphères - Anticyclone des Açores (surtout en été) et hawaïen ; dans le Sud - Sud de l'Inde, Pacifique Sud et Atlantique Sud ;
3. zones de déclin. pression sur les océans dans les hautes latitudes des zones tempérées : au Nord. hémisphères - minimums islandais (surtout en hiver) et aléoutiens, au sud - un anneau continu de basse pression entourant l'Antarctique (50 0 S) ;
4. zones d'augmentation pression sur l'Arctique (surtout en hiver) et l'Antarctique - anticyclones ;
● saisonnier– peuvent être tracés comme des zones de haute ou de basse pression au cours d’une saison, se transformant au cours d’une autre saison en centre d’action de l’atmosphère de signe opposé. Leur existence est associée à un changement brutal au cours de l'année de la température de la surface terrestre par rapport à la température de la surface des océans ; La surchauffe estivale des terres crée ici des conditions favorables à la formation de zones basses. pression, hypothermie hivernale - pour les zones de plus haute pression. Au Nord hémisphères vers les zones hivernales plus élevées. les pressions comprennent les pressions asiatiques (sibériennes) centrées sur la Mongolie et les sommets canadiens, ainsi que les sommets sud-australiens, sud-américains et sud-africains. Zones basses d'été pression : au Nord. hémisphères - minimums d'Asie du Sud (ou d'Asie occidentale) et d'Amérique du Nord, au Sud. - dépressions australiennes, sud-américaines et sud-africaines).
Les centres d'action atmosphérique sont caractérisés par un certain type de temps. Par conséquent, l'air ici acquiert relativement rapidement les propriétés de la surface sous-jacente - chaud et humide dans la dépression équatoriale, froid et sec dans l'anticyclone mongol, frais et humide dans la dépression islandaise, etc.
L'échange thermique planétaire et ses causes
Principales caractéristiques de l'échange thermique planétaire. L'énergie solaire absorbée par la surface du globe est ensuite dépensée en évaporation et en transfert de chaleur par des écoulements turbulents. En moyenne, environ 80 % de la planète entière est destinée à l'évaporation et les 20 % restants de la chaleur totale sont destinés à un échange thermique turbulent.
Les processus d'échange de chaleur et les changements de latitude géographique de ses composants dans l'océan et sur terre sont tout à fait uniques. Toute la chaleur absorbée par la terre au printemps et en été est complètement perdue en automne et en hiver ; avec un budget thermique annuel équilibré, il s'avère donc partout égal à zéro.
Dans l'océan mondial, en raison de la capacité thermique élevée de l'eau et de sa mobilité, la chaleur s'accumule aux basses latitudes, d'où elle est transférée par les courants vers les hautes latitudes, où sa consommation dépasse son offre. De cette manière, le déficit créé dans l’échange thermique de l’eau avec l’air est comblé.
Dans la zone équatoriale de l'océan mondial, avec une grande quantité de rayonnement solaire absorbé et une consommation d'énergie réduite, le bilan thermique annuel a des valeurs positives maximales. Avec l'éloignement de l'équateur, le bilan thermique annuel positif diminue en raison d'une augmentation des composantes de consommation de l'échange thermique, principalement l'évaporation. Avec le passage des tropiques aux latitudes tempérées, le bilan thermique devient négatif.
À l'intérieur du territoire, toute la chaleur reçue pendant la période printemps-été est dépensée pendant la période automne-hiver. Au cours de la longue histoire de la Terre, les eaux de l'océan mondial ont accumulé une énorme quantité de chaleur égale à 7,6 * 10^21 kcal. L'accumulation d'une masse aussi importante s'explique par la capacité calorifique élevée de l'eau et son mélange intense, au cours duquel se produit une redistribution assez complexe de la chaleur dans l'épaisseur de l'océanosphère. La capacité thermique de l'atmosphère entière est 4 fois inférieure à celle d'une couche d'eau de dix mètres dans l'océan mondial.
Bien que la part de l'énergie solaire consacrée aux échanges thermiques turbulents entre la surface de la Terre et l'air soit relativement faible, elle constitue la principale source de chauffage de la partie proche de la surface de l'atmosphère. L'intensité de cet échange thermique dépend de la différence de température entre l'air et la surface sous-jacente (eau ou terre). Aux basses latitudes de la planète (de l'équateur jusqu'à environ la quarantième latitude des deux hémisphères), l'air est chauffé principalement par la terre, qui est incapable d'accumuler l'énergie solaire et cède toute la chaleur qu'elle reçoit à l'atmosphère. En raison des échanges thermiques turbulents, la coque d'air reçoit de 20 à 40 kcal/cm^2 par an, et dans les zones à faible humidité (Sahara, Arabie, etc.) - même plus de 60 kcal/cm^2. Les eaux de ces latitudes accumulent de la chaleur, ne libérant que 5 à 10 kcal/cm^2 par an ou moins dans l'air au cours du processus d'échange thermique turbulent. Ce n'est que dans certaines zones (zone limitée) que l'eau est en moyenne annuelle plus froide et reçoit donc la chaleur de l'air (dans la zone équatoriale, dans le nord-ouest de l'océan Indien, ainsi qu'au large des côtes ouest de l'Afrique et de l'Amérique du Sud).
