Didelis geologinis medžiagų ciklas. Mažas biologinis (geografinis) medžiagų ciklas

Didelis geologinis medžiagų ciklas atsiranda dėl saulės energijos sąveikos su giliosiomis Žemės energijomis ir vykdo medžiagų persiskirstymą tarp biosferos ir gilesnių Žemės horizontų. Nuosėdinės uolienos yra panardintos į aukštos temperatūros ir slėgio zoną judriose žemės plutos zonose. Ten jie ištirpsta ir susidaro magma – naujų magminių uolienų šaltinis. Po to, kai šios uolienos pakyla į žemės paviršių ir patiria atmosferos procesus, jos vėl virsta naujomis nuosėdinėmis uolienomis.

Didysis ciklas taip pat apima vandens cirkuliaciją tarp žemės ir vandenyno per atmosferą. Nuo pasaulio vandenynų paviršiaus išgaravusi drėgmė persikelia į sausumą, kur iškrenta kritulių pavidalu, kurie paviršinio ir požeminio nuotėkio pavidalu grąžinami į vandenyną. Vandens ciklas taip pat vyksta pagal paprastesnę schemą: drėgmės išgarinimas nuo vandenyno paviršiaus - vandens garų kondensacija - krituliai vandenyno paviršiuje. Kasdien vandens cikle dalyvauja daugiau nei 500 tūkstančių kubinių metrų. km. vandens. Visas vandens tiekimas Žemėje suyra ir atsistato per 2 milijonus metų.

Mažas medžiagų ciklas (biogeocheminis) vyksta tik biosferoje. Jo esmė yra gyvosios medžiagos susidarymas iš neorganinių junginių fotosintezės proceso metu ir organinių medžiagų pavertimas skaidant atgal į neorganinius junginius. Šis biosferos gyvenimo ciklas yra pagrindinis ir yra pačios gyvybės tęsinys. Keisdamasi, gimdama ir mirdama gyvoji medžiaga palaiko gyvybę mūsų planetoje, užtikrindama biogeocheminį medžiagų ciklą. Pagrindinis energijos šaltinis cikle yra saulės šviesa, kuri užtikrina fotosintezę.

Biogeocheminio ciklo esmė yra ta, kad cheminiai elementai, kuriuos absorbuoja organizmas, vėliau jį palieka ir patenka į abiotinę aplinką, o po kurio laiko vėl patenka į gyvąjį organizmą. Biogeocheminiuose cikluose įprasta atskirti rezervinį fondą arba medžiagas, nesusijusias su organizmais; mainų fondas dėl tiesioginio maisto medžiagų mainų tarp organizmų ir jų artimiausios aplinkos. Jei nagrinėsime biosferą kaip visumą, geologiniame cikle galime išskirti dujinių medžiagų ciklą su rezerviniu fondu atmosferoje ir hidrosferoje bei nuosėdų ciklą su rezerviniu fondu žemės plutoje.

Apskritai ciklai užtikrina šių svarbiausių gyvosios medžiagos funkcijų vykdymą biosferoje:

• o Dujos: negyvų organinių medžiagų skilimo produktas.
• o Koncentracija: organizmai kaupia daug cheminių elementų.
• o Redoksas: vandens telkiniuose gyvenantys organizmai reguliuoja rūgšties režimą.
• o Biocheminis: gyvosios medžiagos dauginimasis, augimas ir judėjimas erdvėje
• o Biogeocheminė žmogaus veikla: natūralių medžiagų panaudojimas žmonių ūkio ir buities reikmėms.

Vienintelis procesas Žemėje, kuris nenaudoja, o kaupia saulės energiją, yra organinių medžiagų susidarymas fotosintezės metu. Saulės energijos surišimas ir saugojimas yra pagrindinė gyvosios medžiagos planetinė funkcija Žemėje. Svarbiausios maistinės medžiagos yra anglis, azotas, deguonis, fosforas ir siera.

Trofinis tinklas

Paprastai kiekvienai grandinės grandžiai galite nurodyti ne vieną, o kelias kitas grandis, su ja susietas „maisto ir vartotojo“ ryšiu. Taigi žolę minta ne tik karvės, bet ir kiti gyvūnai, o karvės yra maistas ne tik žmogui. Tokių ryšių užmezgimas maisto grandinę paverčia sudėtingesne struktūra - maisto tinklas.

Trofinis lygis

Trofinis lygis yra sutartinis vienetas, nurodantis atstumą nuo gamintojų tam tikros ekosistemos trofinėje grandinėje. Kai kuriais atvejais trofiniame tinkle atskiras nuorodas galima sugrupuoti į lygius taip, kad vieno lygio nuorodos veiktų tik kaip maistas kitam lygiui. Ši grupė vadinama trofiniu lygiu.

Medžiagų ir energijos srautų ciklas ekosistemose

Mityba yra pagrindinis medžiagų ir energijos judėjimo būdas. Organus ekosistemoje jungia bendra energija ir maistinės medžiagos, reikalingos gyvybei palaikyti. Daugumos gyvų organizmų Žemėje pagrindinis energijos šaltinis yra Saulė. Fotosintetiniai organizmai (žalieji augalai, cianobakterijos, kai kurios bakterijos) tiesiogiai naudoja saulės šviesos energiją. Šiuo atveju iš anglies dioksido ir vandens susidaro sudėtingos organinės medžiagos, kuriose dalis saulės energijos kaupiasi cheminės energijos pavidalu. Organinės medžiagos yra energijos šaltinis ne tik pačiam augalui, bet ir kitiems ekosistemos organizmams. Maiste esanti energija išsiskiria kvėpavimo procese. Kvėpavimo produktus – anglies dioksidą, vandenį ir neorganines medžiagas – gali pakartotinai panaudoti žalieji augalai. Dėl to medžiagos šioje ekosistemoje patiria begalinį ciklą. Tuo pačiu metu maiste esanti energija necikluoja, o palaipsniui virsta šilumine energija ir palieka ekosistemą. Todėl būtina ekosistemos egzistavimo sąlyga yra nuolatinis energijos srautas iš išorės. Taigi ekosistemos pagrindą sudaro autotrofiniai organizmai – gamintojai (gamintojai, kūrėjai), kurie fotosintezės procese sukuria energijos turtingą maistą – pirminę organinę medžiagą. Sausumos ekosistemose svarbiausias vaidmuo tenka aukštesniems augalams, kurie, formuodami organines medžiagas, sukelia visus trofinius ryšius ekosistemoje, tarnauja kaip substratas daugeliui gyvūnų, grybų ir mikroorganizmų, aktyviai veikia biotopo mikroklimatą. Vandens ekosistemose pagrindiniai pirminių organinių medžiagų gamintojai yra dumbliai. Paruoštas organines medžiagas naudoja heterotrofai arba vartotojai energijai gauti ir kaupti. Heterotrofams priskiriami žolėdžiai (1-os eilės vartotojai), mėsėdžiai, gyvenantys iš žolėdžių formų (2-osios eilės vartotojai), kitus mėsėdžius valgantys (3-osios eilės vartotojai) ir kt. Specialią vartotojų grupę sudaro skaidytojai (naikintojai arba destruktoriai), suskaidantys gamintojų ir vartotojų organines liekanas iki paprastų neorganinių junginių, kuriuos vėliau panaudoja gamintojai. Skaidytojams daugiausia priklauso mikroorganizmai – bakterijos ir grybai. Sausumos ekosistemose ypač svarbūs dirvožemio skaidytojai, kurie iš negyvų augalų patenka į bendrą ciklą organines medžiagas (sunaudoja iki 90 % pirminės miško produkcijos). Taigi kiekvienas gyvas organizmas ekosistemoje užima tam tikrą ekologinę nišą (vietą) sudėtingoje ekologinių ryšių su kitais organizmais ir abiotinėmis aplinkos sąlygomis sistemoje.

Biologiniai ir geologiniai ciklai.

Organinių medžiagų fotosintezės iš neorganinių komponentų procesai trunka milijonus metų, o per tą laiką cheminiai elementai turi pereiti iš vienos formos į kitą. Tačiau tai neįvyksta dėl jų cirkuliacijos biosferoje. Kasmet fotosintetiniai organizmai pasisavina apie 350 milijardų tonų anglies dioksido, į atmosferą išskiria apie 250 milijardų tonų deguonies ir suskaido 140 milijardų tonų vandens, sudarydami daugiau nei 230 milijardų tonų organinių medžiagų (skaičiuojant pagal sausą svorį). Per augalus ir dumblius transportuojant ir išgaruojant praeina didžiulis vandens kiekis. Tai lemia tai, kad paviršinio vandenyno sluoksnio vandenį planktonas nufiltruoja per 40 dienų, o likusį vandenyno vandenį – maždaug per metus. Visas anglies dioksidas atmosferoje atsinaujina per kelis šimtus metų, o deguonis – per kelis tūkstančius metų. Kasmet fotosintezėje į ciklą įtraukiama 6 milijardai tonų azoto, 210 milijardų tonų fosforo ir daugybė kitų elementų (kalio, natrio, kalcio, magnio, sieros, geležies ir kt.). Šių ciklų egzistavimas suteikia ekosistemai tam tikro stabilumo.

Yra du pagrindiniai ciklai: didelis (geologinis) ir mažas (biotinis). Didysis ciklas, besitęsiantis milijonus metų, susideda iš to, kad uolienos sunaikinamos, o atmosferos produktai (įskaitant vandenyje tirpias maistines medžiagas) vandens srautais nunešami į Pasaulio vandenyną, kur susidaro jūriniai sluoksniai ir tik iš dalies grįžta atgal. žemė su krituliais. Geotektoniniai pokyčiai, žemynų nusėdimo ir jūros dugno kilimo procesai, jūrų ir vandenynų judėjimas per ilgą laiką lemia tai, kad šie sluoksniai grįžta į sausumą ir procesas prasideda iš naujo. Mažasis ciklas (didžiojo dalis) vyksta ekosistemų lygmeniu ir susideda iš to, kad maistinės medžiagos, vanduo ir anglis kaupiasi augalų medžiagoje, išleidžiami kūno kūrimui ir šių augalų gyvybės procesams. kiti organizmai (dažniausiai gyvūnai), mintantys šiais augalais (vartotojai). Organinių medžiagų skilimo produktai, veikiami naikintojų ir mikroorganizmų (bakterijų, grybų, kirminų), vėl suyra į augalams prieinamus mineralinius komponentus, kuriuos jie įtraukia į medžiagų srautą. Cheminių medžiagų cirkuliacija iš neorganinės aplinkos per augalų ir gyvūnų organizmus atgal į neorganinę aplinką naudojant saulės energiją ir cheminių reakcijų energiją vadinamas biogeocheminiu ciklu. Tokiuose ciklus dalyvauja beveik visi cheminiai elementai, o pirmiausia tie, kurie dalyvauja kuriant gyvą ląstelę. Taigi žmogaus organizmas susideda iš deguonies (62,8%), anglies (19,37%), vandenilio (9,31%), azoto (5,14%), kalcio (1,38%), fosforo (0,64%) ir dar apie 30 elementų.

Žmogaus vaidmuo.

Žmogus turi galią pakeisti veikimo stiprumą ir ribojančių veiksnių skaičių, taip pat išplėsti arba, atvirkščiai, susiaurinti aplinkos veiksnių optimalių verčių ribas. Pavyzdžiui, derliaus nuėmimas neišvengiamai siejamas su augalų mineralinės mitybos dirvožemio elementų išeikvojimu ir kai kurių jų perkėlimu į ribojančių veiksnių kategoriją. Įvairios melioracijos rūšys (laistymas, drenažas, tręšimas ir kt.) optimizuoja veiksnius ir pašalina jų ribojantį poveikį. Žmogus neišmatuojamai išplėtė savo prisitaikymo galimybes, sąlygodamas savo aplinkos sąlygas (drabužius, būstą, naujas medžiagas ir kt.) ir taip smarkiai sumažino savo priklausomybę nuo gamtinės aplinkos ir jos atstovaujamų išteklių. Pavyzdžiui, žmogaus racione laukinio maisto ištekliai sudaro tik 10–15 proc. Likę maisto poreikiai tenkinami kultūriniu ūkininkavimu. Priklausomybės nuo aplinkos veiksnių mažinimo pasekmė yra žmogaus arealo išplitimas į visą planetą ir natūralių gyventojų skaičiaus reguliavimo mechanizmų panaikinimas.

Šį mitybos grandinių ir ekologinių piramidžių principą žmogus pakeitė tiek savo populiacijos, tiek kitų rūšių (veislių, veislių), ypač auginamų kultūrinėje žemdirbystėje, atžvilgiu. Šis neatitikimas natūralioms ekosistemoms įmanomas dėl papildomos energijos asignavimų ir investicijų į sistemas. Pažeisti ekologinių piramidžių taisykles pasirodo nepagrįstai brangu. Ją neišvengiamai lydi medžiagų ciklų pokyčiai, atliekų kaupimasis ir aplinkos tarša. Pavyzdys – gyvulininkystės ūkiai, turintys aplinkosaugos problemų. Piramidžių taisyklės pažeidžiamos ir dėl to, kad žmonių vartotojų interesai peržengė visų biologinių išteklių ribas. Jos interesai apima ankstesnių geologinių epochų produktus (išteklius), o daugelis pagamintų produktų tampa aklavietėmis (atliekos ir teršalai). Vien Žemės žmonėms, kaip biologinei rūšiai, kasdien reikia apie 2 milijonus tonų maisto ir 10 milijardų m3 deguonies. Be to, išgaunama ir apdorojama beveik 30 milijonų tonų medžiagų, sudeginama apie 30 milijonų tonų kuro, techninėms reikmėms sunaudojama 2 milijardai m3 vandens ir 65 milijardai m3 deguonies.

Dėl visaėdžių prigimties žmonės pradeda maitintis vis įvairesniais organizmais, o tam reikia įvairių grobio gaudymo ar augalų paieškos būdų. Žinoma, reikia sugalvoti ir būdų, kaip grobį paversti valgomu. Vienas dalykas yra vakarienei kepti triušį, o visai kas kita – medūzą. Tik rafinuotas protas galėtų sugalvoti valgyti, pavyzdžiui, manioką, kurios gumbai yra kartūs ir turi vandenilio cianido rūgšties. Tačiau visoje Brazilijoje, ir ne tik ten, maniokos auginamos ir valgomos tokiais kiekiais, kaip ir Rusijoje valgomos bulvės. Tačiau sukurti technologiją, kaip tai apdoroti, buvo labai sunku.

Valgydamas įvairiausius organizmus, žmogus įsitraukia į daugybę mitybos grandinių, pašalina papildomas organines medžiagas ir šias grandines užbaigia su savimi. Pasirodo, jis visur yra viršūninis plėšrūnas. Taigi žmogus pradėjo trumpinti maisto grandines daugelyje ekosistemų, ir kuo tokia grandinė trumpesnė, tuo greitesnė materijos ir energijos apykaita.

Taip pat žmogaus veikla siejama su stipria natūralių buveinių transformacija. Šiuolaikinis žmogus nori ne keistis pagal aplinkos sąlygas, o pačias keisti šias sąlygas. Todėl jis skiria daug intelektinių ir techninių pastangų, kad pakeistų aplinką. Išaręs pievos erdvę ir apsėjęs ją reikiamais augalais, artojas jau kardinaliai pakeitė aplinką. Iš daugybės pievoje esančių augalų jis paliko tik vieną, o ir tada dažniausiai jis būdavo svetimas. Jis per keletą valandų transformavo čia per daugelį šimtų metų susiformavusią dirvožemį ir jo fauną. Dėl to buvo panaikinti beveik visų gyvūnų rūšių ištekliai, išnyko jų maistiniai augalai. Pertvarkyta erdvė daugeliui vietinių augalų tapo netinkama, o kitiems – nepasiekiama. Pasėlių savininkas saugo savo lauką, laisto jį herbicidais, kovoja su konkuruojančiais vartotojais.

Kaip prisimename, ekosistemose žmogus gyvena ne vienas, o su daugybe kaimynų – augalų ir gyvūnų organizmų. Ši transformuota aplinka ne visiems jiems tinka. Daugelis, ypač primityvių gyvybės formų, lengvai prisitaiko prie besikeičiančių sąlygų. Didžiajai daugumai sudėtingų organizmų nauja aplinka netinka. Jie palieka šias vietas arba miršta. Taigi bet koks gamtos virsmas visada veda į daugelio organizmų mirtį.

Valgymas. Šios zoologinės rūšies maisto asortimentas yra bene plačiausias planetoje. Žmogus yra nuostabus eurifagas (daugiafagas) ir valgo beveik viską. Jo valgiaraštyje yra didžiulis gyvūnų sąrašas, kuriame, be tradicinių karvių, avių ir naminių paukščių, yra termitai, skėriai, skėriai ir šimtakojai bei kai kurie vorai. Įvairių vabzdžių – bičių, medžių vabalų – lervas daugelis tautų valgo kaip skanėstą. Afrikos gyventojai noriai valgo didžiules goliato vabalo lervas, kur jis randamas. Žmonių racione taip pat tvirtai įsitvirtino įvairūs driežai, gyvatės, vėžliai ir varlės. Vandens gyventojai – žuvys ir vėžiagyviai – buvo tradicinis maistas nuo pat Kromanjono žmogaus laikų. Tačiau čia taip pat išsiplėtė rūšių mityba, įskaitant daugybę gyvūnų nuo banginių iki kai kurių medūzų ir eufauzidų.

Ekologai, tyrinėdami gyvūnų, ypač tų, kurie yra žmonių maisto konkurentai, mitybą, daugelyje jų pastebi stulbinamą maisto įvairovę. Pavyzdžiui, tipiškas polifaginis vandens pelėnas, naikinantis valstiečių pasėlius pietinėje Vakarų Sibiro dalyje, gali suėsti daugiau nei 300 augalų rūšių. Tiriant šį gyvūną, sudaromi vis ilgesni jam tinkamo maisto sąrašai. Žmogus, atlikdamas žolėdžio gyvūno (pagrindinio vartotojo) vaidmenį, gerokai pralenkė visas kitas rūšis. Niekas dar nesudarė viso planetoje esančių maistinių augalų sąrašo, tačiau jų ilgį nesunku atspėti. Taigi japonų virtuvėje įvairiems patiekalams ruošti naudojami apie 300 augalų rūšių žiedpumpuriai. Kinų virtuvė yra dar sudėtingesnė ir įvairesnė. O jei čia pridėtume maistinių augalų rūšių sąrašus iš tropinės zonos gyventojų kulinarinių knygų!?

Žmonės vis intensyviau maistui naudoja gyvūnus ir augalus. Jei kai kurių gyvulių jis neėda tiesiogiai, jis šeria savo maistinius gyvulius arba jais tręšia laukus. Žmogus yra švaistomas ir dažnai naudoja net skanias rūšis kartu su maistu, kaip pašarą ir net kaip trąšą. Pavyzdžiui, jūrinių ešerių žvejybos istorija – beveik 2 metrų ilgio ir 50 – 70 kg svorio žuvys. Savo skoniu ji pranašesnė už Atlanto lašišą. Šis ešeris buvo sugautas didžiuliais kiekiais XVII amžiaus pradžioje prie Naujosios Anglijos krantų. Didžioji dalis šių laimikių buvo panaudota vietos gyventojų žemės sklypams tręšti. Kolonijiniai ūkininkai šimtus tonų šios žuvies palaidojo savo kukurūzų laukuose. Niufaundlendo srityje XIX amžiaus pradžioje laukams tręšti buvo sunaudota daug tonų Atlanto lašišų. Tas pats atsitiko ir su pernelyg intensyvia menkių ir eršketų žvejyba. Buvo pastatytos didžiulės gamyklos skumbrėms, silkėms, stintenei ir kitoms jūrų žuvims perdirbti į trąšas ir pašarus gyvuliams. Niufaundlende XVIII amžiaus pradžioje didžiulių omarų jūrinių vėžių (jie svėrė iki 10 - 12 kg) mėsa buvo naudojama masalui žvejojant menkes, taip pat penėti naminius gyvulius. Kiekvienas bulvių laukas buvo išbarstytas šių vėžiagyvių lukštais, nes po kiekvienu bulvių krūmu buvo pasodinti 2-3 omarai trąšoms. Iki XX amžiaus vidurio kai kuriose Niufaundlendo vietovėse šie milžiniški ir labai skanūs vėžiai buvo šeriami gyvuliams. Netgi tokia apsišvietusi šalis kaip Rusija iki pat XX amžiaus pabaigos elgėsi švaistingai. 1998 metais per televiziją ne itin gerai maitinamiems jos gyventojams buvo parodyta, kaip Rusijos Tolimuosiuose Rytuose buldozeriai į žemę įkasa šimtus tonų skanių lašišinių žuvų. Žmonės negalėjo išmesti savo laimikio!

Žmogus savo virsmą hipereuribiontu užtikrino ne biologiniais mechanizmais, o techninėmis priemonėmis, todėl iš esmės prarado biologinės adaptacijos potencialą. Dėl šios priežasties žmogus yra vienas pirmųjų kandidatų palikti gyvenimo areną dėl jo sukeltų aplinkos pokyčių. Taigi svarbi išvada: jei šiuolaikinė žmogaus niša pirmiausia yra protingos veiklos, galios aplinkai rezultatas, tai protas turi būti pagrindinė jos pasikeitimo varomoji jėga.

©2015-2019 svetainė
Visos teisės priklauso jų autoriams. Ši svetainė nepretenduoja į autorystę, tačiau suteikia galimybę nemokamai naudotis.
Puslapio sukūrimo data: 2016-04-26

Visos mūsų planetoje esančios medžiagos yra cirkuliacijos procese. Saulės energija Žemėje sukelia du medžiagų ciklus:

1) Didelis (geologinis arba abiotinis);

2) Mažas (biotinis, biogeninis arba biologinis).

Medžiagų ciklai ir kosminės energijos srautai sukuria biosferos stabilumą. Kietosios medžiagos ir vandens ciklas, atsirandantis veikiant abiotiniams veiksniams (negyva gamta), vadinamas didelis geologinis ciklas. Per didelį geologinį ciklą (trunkantį milijonus metų) uolienos sunaikinamos, dyla, medžiagos ištirpsta ir patenka į Pasaulio vandenyną; vyksta geotektoniniai pokyčiai, žemynų nuslūgimas ir jūros dugno pakilimas. Vandens ciklo laikas ledynuose – 8000 metų, upėse – 11 dienų. Tai didysis ciklas, aprūpinantis gyvus organizmus maistinėmis medžiagomis ir daugiausia lemiantis jų egzistavimo sąlygas.

Puikus geologinis ciklas Biosferoje yra du svarbūs dalykai:

a) vykdomas per visą Žemės geologinį vystymąsi;

b) yra modernus planetinis procesas, kuris vaidina pagrindinį vaidmenį tolesniame biosferos vystyme.

Dabartiniame žmogaus vystymosi etape dėl didelio ciklo teršalai, tokie kaip sieros ir azoto oksidai, dulkės ir radioaktyviosios priemaišos, taip pat pernešami dideliais atstumais. Labiausiai užterštos buvo Šiaurės pusrutulio vidutinio klimato platumos.

Mažas, biogeninis arba biologinis medžiagų ciklas vyksta kietoje, skystoje ir dujinėje fazėse, dalyvaujant gyviems organizmams. Biologinis ciklas, priešingai nei geologinis ciklas, reikalauja mažiau energijos. Mažasis ciklas yra didelio ciklo dalis ir vyksta biogeocenozių lygyje (viduje ekosistemos) ir slypi tame, kad dirvožemio maistinės medžiagos, vanduo ir anglis kaupiasi augalinėje medžiagoje ir išleidžiami organizmui kurti. Organinių medžiagų skilimo produktai skyla į mineralinius komponentus. Mažas žiedas neuždarytas, kuri yra susijusi su medžiagų ir energijos patekimu į ekosistemą iš išorės ir su dalies jų išleidimu į biosferos ciklą.

Dideliame ir mažame cikle dalyvauja daug cheminių elementų ir jų junginių, tačiau svarbiausi iš jų yra tie, kurie lemia esamą biosferos raidos etapą, siejamą su žmogaus ūkine veikla. Tai apima žiedus anglis, siera ir azotas(jų oksidai - pagrindinių oro teršalų), taip pat fosforas (fosfatai yra pagrindinis kontinentinių vandenų teršalas). Beveik visi teršalai laikomi kenksmingais ir klasifikuojami kaip ksenobiotikai.

Šiuo metu didelę reikšmę turi ksenobiotikų – toksinių elementų – ciklai gyvsidabris (maisto teršalas) produktai) ir švinas (benzino sudedamoji dalis). Be to, daugelis antropogeninės kilmės medžiagų (DDT, pesticidai, radionuklidai ir kt.), kurios daro žalą biotai ir žmonių sveikatai, patenka iš didelio ciklo į mažąją.

Biologinio ciklo esmė slypi dviejų priešingų, bet tarpusavyje susijusių procesų - kūryba organinės medžiagos ir jos sunaikinimas gyva substancija.

Skirtingai nuo didelio, mažojo žiedo trukmė skiriasi: išskiriami sezoniniai, metiniai, daugiamečiai ir pasaulietiniai mažieji žiedai..

Cheminių medžiagų ciklas iš neorganinės aplinkos per augmeniją ir gyvūnus atgal į neorganinę aplinką naudojant saulės energijos chemines reakcijas vadinamas biogeocheminis ciklas .

Mūsų planetos dabartis ir ateitis priklauso nuo gyvų organizmų dalyvavimo biosferos funkcionavime. Medžiagų cikle gyvoji medžiaga arba biomasė atlieka biogeochemines funkcijas: dujų, koncentracijos, redokso ir biochemines.

Biologinis ciklas vyksta dalyvaujant gyviems organizmams ir susideda iš organinių medžiagų dauginimosi iš neorganinių ir šios organinės medžiagos skaidymo iki neorganinės per maisto trofinę grandinę. Gamybos ir naikinimo procesų intensyvumas biologiniame cikle priklauso nuo šilumos ir drėgmės kiekio. Pavyzdžiui, mažas organinių medžiagų skilimo greitis poliariniuose regionuose priklauso nuo šilumos trūkumo.

Svarbus biologinio ciklo intensyvumo rodiklis yra cheminių elementų cirkuliacijos greitis. Apibūdinamas intensyvumas indeksas , lygus miško paklotės masės ir paklotės santykiui. Kuo didesnis indeksas, tuo mažesnis cirkuliacijos intensyvumas.

Indeksas spygliuočių miškuose - 10 - 17; plačialapis 3 - 4; savana ne daugiau kaip 0,2; atogrąžų miškuose ne daugiau kaip 0,1, t.y. Čia biologinis ciklas yra intensyviausias.

Elementų (azoto, fosforo, sieros) srautas per mikroorganizmus yra eilės tvarka didesnis nei per augalus ir gyvūnus. Biologinis ciklas nėra visiškai grįžtamas, jis glaudžiai susijęs su biogeocheminiu ciklu. Cheminiai elementai biosferoje cirkuliuoja įvairiais biologinio ciklo keliais:

yra sugeriamos gyvosios medžiagos ir įkraunamos energija;

palikti gyvą medžiagą, išskirdama energiją į išorinę aplinką.

Šie ciklai yra dviejų tipų: dujinių medžiagų ciklas; nuosėdų ciklas (rezervas žemės plutoje).

Patys žiedai susideda iš dviejų dalių:

- rezervinis fondas(tai ta medžiagos dalis, kuri nesusijusi su gyvais organizmais);

- mobilusis (biržų) fondas(mažesnė medžiagos dalis, susijusi su tiesioginiu pasikeitimu tarp organizmų ir jų artimiausios aplinkos).

Žiedai skirstomi į:

Gyres dujų tipas su rezerviniu fondužemės plutoje (anglies, deguonies, azoto ciklai) – geba greitai reguliuotis;

Gyres nuosėdinio tipo su rezerviniu fondužemės plutoje (fosforo, kalcio, geležies ciklai ir kt.) - yra inertiškesni, didžioji medžiagos dalis yra gyviems organizmams „nepasiekiama“ forma.

Žiedai taip pat gali būti skirstomi į:

- uždaryta(dujinių medžiagų, pavyzdžiui, deguonies, anglies ir azoto, cirkuliacija yra rezervas atmosferoje ir vandenyno hidrosferoje, todėl trūkumas greitai kompensuojamas);

- atidaryti(sukuriant rezervinį fondą žemės plutoje, pvz., fosforo – todėl nuostoliai prastai kompensuojami, t.y. susidaro deficitas).

Biologinių ciklų egzistavimo Žemėje energetinis pagrindas ir pradinis jų ryšys yra fotosintezės procesas. Kiekvienas naujas ciklas nėra tikslus ankstesnio kartojimas. Pavyzdžiui, biosferos evoliucijos metu kai kurie procesai buvo negrįžtami, todėl susidarė ir kaupėsi biogeninės nuosėdos, padidėjo deguonies kiekis atmosferoje, pakito daugelio elementų izotopų kiekybiniai santykiai. ir kt.

Medžiagų cirkuliacija paprastai vadinama biogeocheminiai ciklai . Pagrindiniai biogeocheminiai (biosferos) medžiagų ciklai: vandens ciklas, deguonies ciklas, azoto ciklas(azotą fiksuojančių bakterijų dalyvavimas), anglies ciklas(aerobinių bakterijų dalyvavimas; kasmet apie 130 tonų anglies išsiskiria į geologinį ciklą), fosforo ciklas(dirvožemio bakterijų įsitraukimas; 14 milijonai tonų fosforo), sieros ciklas, metalo katijonų ciklas.

Visos mūsų planetoje esančios medžiagos yra cirkuliacijos procese. Saulės energija Žemėje sukelia du medžiagų ciklus – didžiąją arba biosferą (apimanti visą biosferą) ir mažąją arba biologinę (ekosistemose).

Prieš biosferos medžiagų cirkuliaciją buvo geologinė, susijusi su uolienų susidarymu ir sunaikinimu bei vėlesniu naikinimo produktų – klastinių medžiagų ir cheminių elementų – judėjimu. Šiluminės žemės ir vandens paviršiaus savybės šiuose procesuose vaidino ir vaidina svarbų vaidmenį: absorbcija į saulės šviesos atspindį, šilumos laidumas į šilumos talpą. Vanduo sugeria daugiau saulės energijos, o žemės paviršius tose pačiose platumose labiau įkaista. Nestabilus Žemės paviršiaus hidroterminis režimas kartu su planetinės atmosferos cirkuliacijos sistema lėmė geologinę medžiagų cirkuliaciją, kuri pradiniame Žemės vystymosi etape kartu su endogeniniais procesais buvo susijusi su žemynų, vandenynų ir šiuolaikinių geosferos. Jo geologinį pasireiškimą rodo ir oro masės pernešami atmosferos produktai, o vanduo – jame ištirpę mineraliniai junginiai. Susidarius biosferai, organizmų atliekos buvo įtrauktos į didelį ciklą. Geologinis ciklas, nenutraukdamas savo egzistavimo, įgavo naujų bruožų: tai pradinė materijos judėjimo biosferoje stadija. Būtent jis aprūpina gyvus organizmus maistinėmis medžiagomis ir daugiausia lemia jų egzistavimo sąlygas.

Didelis medžiagų ciklas biosferoje pasižymi dviem svarbiais punktais:

Vykdoma per visą Žemės geologinį vystymąsi;

Tai modernus planetinis procesas, kuris vaidina pagrindinį vaidmenį tolimesnėje biosferos raidoje (Radkevich, 1983).

Dabartiniame žmogaus vystymosi etape dėl didelio ciklo teršalai, tokie kaip sieros ir azoto oksidai, dulkės ir radioaktyviosios priemaišos, taip pat pernešami dideliais atstumais. Šiaurės pusrutulio vidutinio klimato platumų teritorija buvo labiausiai užteršta.

Mažasis arba biologinis medžiagų ciklas atsiskleidžia didelio, geologinio, apimančio visą biosferą, fone. Jis atsiranda ekosistemose, bet nėra uždaras, o tai susiję su medžiagos ir energijos patekimu į ekosistemą iš išorės ir kai kurių iš jų išleidimu į biosferos ciklą. Dėl šios priežasties žmonės kartais kalba ne apie biologinį ciklą, o apie energijos mainus ekosistemose ir atskiruose organizmuose.

Augalai, gyvūnai ir dirvožemio danga sausumoje sudaro sudėtingą pasaulinę sistemą, kuri formuoja biomasę, suriša ir perskirsto saulės energiją, atmosferos anglį, drėgmę, deguonį, vandenilį, azotą, fosforą, sierą, kalcį ir kitus elementus, dalyvaujančius organizmų gyvenime. Vandens aplinkos augalai, gyvūnai ir mikroorganizmai sudaro kitą planetų sistemą, kuri atlieka tą pačią funkciją – susieti saulės energiją ir biologinį medžiagų ciklą.

Biologinio ciklo esmė slypi dviejų priešingų, bet tarpusavyje susijusių procesų – organinės medžiagos susidarymo ir jos naikinimo – atsiradime. Pradinė organinių medžiagų formavimosi stadija vyksta dėl žaliųjų augalų fotosintezės, t.y. šios medžiagos susidarymas iš anglies dioksido, vandens ir mineralinių junginių naudojant Saulės spinduliavimo energiją. Augalai ištirpintu pavidalu iš dirvožemio išgauna sierą, fosforą, kalcį, kalį, magnį, manganą, silicį, aliuminį, varį, cinką ir kitus elementus. Žolėdžiai gyvūnai jau pasisavina šių elementų junginius augalinės kilmės maisto pavidalu. Plėšrūnai minta žolėdžiais gyvūnais, vartoja sudėtingesnės sudėties maistą, įskaitant baltymus, riebalus, aminorūgštis ir kt. Mikroorganizmams sunaikinant negyvų augalų ir gyvūnų liekanų organines medžiagas, paprasti mineraliniai junginiai patenka į dirvą ir vandens aplinką. , kurį augalai gali pasisavinti, ir prasideda kitas biologinis ciklas.

Skirtingai nuo didžiojo, mažojo žiedo trukmė skiriasi: išskiriami sezoniniai, metiniai, daugiamečiai ir pasaulietiniai mažieji. Tiriant medžiagų biologinį ciklą, pagrindinis dėmesys skiriamas metiniam ritmui, nulemtam metinės augmenijos vystymosi dinamikos.

KAM endogeninis procesai apima: magmatizmą, metamorfizmą (aukštos temperatūros ir slėgio veikimą), vulkanizmą, žemės plutos judėjimą (žemės drebėjimus, kalnų statybą).

KAM egzogeninis– atmosferos ir paviršinių jūrų, vandenynų, gyvūnų, augalų organizmų, o ypač žmonių atmosferos ir paviršinių vandenų, o ypač žmonių atmosferos ir paviršinių vandenų veikla – technogenezė.

Susiformuoja vidinių ir išorinių procesų sąveika didelis geologinis medžiagų ciklas.

Vykstant endogeniniams procesams, susidaro kalnų sistemos, kalvos, okeaninės įdubos, vykstant egzogeniniams procesams, sunaikinamos magminės uolienos, naikinimo produktai juda į upes, jūras, vandenynus, susidaro nuosėdinės uolienos. Dėl žemės plutos judėjimo nuosėdinės uolienos grimzta į gilius sluoksnius, vyksta metamorfizmo procesai (aukštos temperatūros ir slėgio veikimas), susidaro metamorfinės uolienos. Gilesniuose sluoksniuose jie virsta išlydytais...
būsena (magmatizacija). Tada dėl vulkaninių procesų jie patenka į viršutinius litosferos sluoksnius ant jo paviršiaus magminių uolienų pavidalu. Taip susidaro dirvožemį formuojančios uolienos, įvairios reljefo formos.

Uolos, iš kurių susidaro dirvožemis, vadinami dirvožemį formuojančiais arba pirminiais. Pagal susidarymo sąlygas jie skirstomi į tris grupes: magminius, metamorfinius ir nuosėdinius.

Magminės uolienos susideda iš silicio, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na junginių. Pagal šių junginių santykį išskiriamos rūgštinės ir bazinės uolienos.

Rūgštiniuose (granitai, liparitai, pegmatitai) yra daug silicio dioksido (daugiau nei 63%), kalio ir natrio oksidų (7-8%), kalcio ir Mg oksidų (2-3%). Jie yra šviesios ir rudos spalvos. Iš tokių uolienų susidarę dirvožemiai yra purios tekstūros, didelio rūgštingumo ir mažo derlingumo.

Bazinės magminės uolienos (bazaltai, dunitai, perioditai) pasižymi mažu SiO 2 kiekiu (40-60%), dideliu CaO ir MgO kiekiu (iki 20%), geležies oksidais (10-20%), Na 2 O ir mažiau K 2 O mažiau nei 30 %.

Dirvožemiai, susidarę ant pagrindinių uolienų dūlėjimo produktų, turi šarminę ir neutralią reakciją, daug humuso ir didelį derlingumą.

Magminės uolienos sudaro 95% visos uolienų masės, tačiau kaip dirvožemį formuojančios uolienos jos užima nedidelius plotus (kalnuose).

Metamorfinės uolienos, susidaro dėl magminių ir nuosėdinių uolienų perkristalizavimo. Tai marmuras, gneisai, kvarcas. Jie užima nedidelę dalį kaip dirvožemį formuojančios uolienos.

Nuosėdinės uolienos. Jie susidaro dėl magminių ir metamorfinių uolienų dūlėjimo procesų, atmosferos produktų pernešimo vandeniu, ledyniniais ir oro srautais bei nusėdimu ant žemės paviršiaus, vandenynų, jūrų, ežerų dugne, upių salpose.

Pagal sudėtį nuosėdinės uolienos skirstomos į klastines, chemogenines ir biogenines.

Klasikinės nuosėdos Nuolaužos ir dalelės skiriasi dydžiu: tai rieduliai, akmenys, žvyras, skalda, smėlis, priemolis ir molis.

Chemogeninės nuosėdos susidaro dėl druskų nusodinimo iš vandeninių tirpalų jūros įlankose, ežeruose karšto klimato sąlygomis arba dėl cheminių reakcijų.

Tai halogenidai (uolienų ir kalio druska), sulfatai (gipsas, anhidridas), karbonatai (kalkakmenis, marlas, dolomitas), silikatai, fosfatai. Daugelis jų yra žaliavos cementui, cheminėms trąšoms gaminti, naudojamos kaip žemės ūkio rūdos.

Biogeninės nuosėdos susidaro iš augalų ir gyvūnų liekanų sankaupų. Tai: karbonatinės (biogeninės kalkakmenis ir kreida), silikatinės (dolomitas) ir anglies uolienos (anglys, durpės, sapropelis, nafta, dujos).

Pagrindiniai genetiniai nuosėdinių uolienų tipai yra šie:

1. Eluviniai telkiniai- uolienų, likusių jų formavimosi lape, dūlėjimo produktai. Eluvium yra vandens baseinų viršūnėse, kur erozija yra silpnai išreikšta.

2. Koluvialiniai indėliai– erozijos produktai, nusodinti laikinų lietaus ir tirpsmo vandens srovių apatinėje šlaitų dalyje.

3. Proluvialiniai indėliai– susidarė dėl laikinų kalnų upių ir potvynių transportavimo ir nusėdimo šlaitų papėdėse atmosferos produktams.

4. Aliuviniai telkiniai– susidaro dėl atmosferos poveikio produktų nusėdimo upių vandenims, patenkantiems į juos su paviršiniu nuotėkiu.

5. Ežero nuosėdos– ežerų dugno nuosėdos. Dumblai, kuriuose daug organinių medžiagų (15-20%), vadinami sapropeliais.

6. Jūrinės nuosėdos– jūrų dugno nuosėdos. Jūrų traukimosi (transgresijos) metu jos išlieka kaip dirvožemį formuojančios uolienos.

7. Ledyninės (ledyninės) arba moreninės nuosėdos- įvairių uolienų atmosferos produktai, pernešami ir nusodinami ledyno. Tai nerūšiuota stambi raudonai rudos arba pilkos spalvos medžiaga su akmenų, riedulių ir akmenukų intarpais.

8. Fluvioglacialiniai (fluvioglacialiniai) nuosėdos tirpstant ledynui susidarė laikini vandens telkiniai ir uždari rezervuarai.

9. Uždenkite molius priklauso ekstraledyninėms nuoguloms ir yra laikomos seklių periglacialinio tirpsmo vandens telkiniais. Iš viršaus jie padengia 3-5 m sluoksniu. Dirvožemis ant priemolių yra derlingesnis nei ant smėliukų.

10. Liosas ir į liasą panašūs priemoliai Jiems būdinga gelsva spalva, didelis dumblo ir dumblinių frakcijų kiekis, biri sudėtis, didelis poringumas ir didelis kalcio karbonatų kiekis. Jie suformavo derlingus pilkuosius miškus, kaštonų dirvožemius, chernozemus ir pilkuosius dirvožemius.

11. Eolijos telkiniai susidarė dėl vėjo veiklos. Vėjo naikinamoji veikla susideda iš korozijos (uolienų galandimas, šlifavimas smėliu) ir defliacijos (pučiamas ir smulkių dirvožemio dalelių pernešimas vėjo). Abu šie procesai kartu sudaro vėjo eroziją.

Pagrindinės diagramos, formulės ir kt., iliustruojančios turinį: pristatymas su oro sąlygų tipų nuotraukomis.

Klausimai savikontrolei:

1. Kas yra oro sąlygos?

2. Kas yra magmatizacija?

3. Kuo skiriasi fizinis ir cheminis atmosferos poveikis?

4. Koks yra medžiagų geologinis ciklas?

5. Apibūdinkite Žemės sandarą?

6. Kas yra magma?

7. Iš kokių sluoksnių sudaro Žemės šerdis?

8. Kas yra veislės?

9. Kaip klasifikuojamos veislės?

10. Kas yra liosas?

11. Kas yra frakcija?

12. Kokios savybės vadinamos organoleptinėmis?

Pagrindinis:

1. Dobrovolskis V.V. Dirvožemių geografija su dirvožemio mokslo pagrindais: Vadovėlis universitetams. — M.: Humaniškas. red. VLADOS centras, 1999.-384 p.

2. Dirvožemio mokslas / Red. I.S. Kauricheva. M. Agropromiadatas red. 4. 1989 m.

3. Dirvožemio mokslas / Red. V.A. Kovdy, B.G. Rozanovas 2 dalyse M. Aukštoji mokykla 1988 m.

4. Glazovskaja M.A., Genadijevas A.I. Dirvožemių geografija su dirvožemio mokslo pagrindais MSU. 1995 m

5. Rode A.A., Smirnovas V.N. Dirvožemio mokslas. M. Aukštesnioji mokykla, 1972 m

Papildoma:

1. Glazovskaya M.A. Bendrasis dirvožemio mokslas ir dirvožemio geografija. M. Aukštesnioji mokykla 1981 m

2. Kovda V.A. Dirvožemių tyrimo pagrindai. M. Nauka.1973 m

3. Liverovsky A.S. SSRS dirvožemiai. M. Mysl 1974 m

4. Rozanovas B. G. Žemės rutulio dirvožemio danga. M. red. U. 1977 m

5. Aleksandrova L.N., Naydenova O.A. Dirvotyros laboratoriniai ir praktiniai užsiėmimai. L. Agropromizdat. 1985 m