Бодисын биологийн эргэлт нь . Биологийн болон геологийн мөчлөг

Биосфер дахь бодисын эргэлт нь бодисын солилцоо, хөдөлгөөнийг харилцан уялдаатай, харилцан уялдаатай давтан давтагдах мөчлөг юм. Бодисын мөчлөг байгаа эсэх ньзайлшгүй нөхцөл

биосферийн оршин тогтнол. Зарим организм хэрэглэсний дараа бодисыг бусад организмд хүртээмжтэй хэлбэрт шилжүүлэх ёстой. Бодисын нэг холбоосоос нөгөөд шилжих нь эрчим хүчний зарцуулалт шаарддаг тул зөвхөн нарны энергийн оролцоотойгоор л боломжтой байдаг. Нарны энергийг ашигласнаар манай гариг ​​дээр бие биетэйгээ холбоотой хоёр бодисын эргэлт үүсдэг: том - геологийн ба жижиг - биологийн (биотик).Бодисын геологийн эргэлт

- абиотик хүчин зүйлийн нөлөөн дор явагддаг бодисын шилжилтийн үйл явц: өгөршил, элэгдэл, усны хөдөлгөөн гэх мэт. Амьд организм үүнд оролцдоггүй. Дэлхий дээр амьд бодис бий болсноорбиологийн (биотик) мөчлөг . Үүнд бүх амьд организм оролцож, хүрээлэн буй орчноос зарим бодисыг шингээж, заримыг нь ялгаруулдаг. Жишээлбэл, ургамал амьдрах явцад хүрээлэн буй орчны нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, эрдэс бодисыг хэрэглэж, хүчилтөрөгч ялгаруулдаг. Амьтад ургамлаас ялгарах хүчилтөрөгчийг амьсгалахад ашигладаг. Тэд ургамлыг идэж, хоол боловсруулсны үр дүнд фотосинтезийн явцад үүссэн органик бодисыг шингээдэг. Тэд нүүрстөрөгчийн давхар исэл, боловсруулаагүй хүнсний үлдэгдлийг ялгаруулдаг. Ургамал, амьтад үхсэний дараа тэдгээр нь үхсэн органик бодисын масс (детрит) үүсгэдэг. Детрит нь бичил харуурын мөөгөнцөр ба бактериар задрах (эрдэсжих) боломжтой. Тэдний амин чухал үйл ажиллагааны үр дүнд нэмэлт хэмжээний нүүрстөрөгчийн давхар исэл шим мандалд ордог. Мөн органик бодисууд нь анхных нь болж хувирдагорганик бус бүрэлдэхүүн хэсгүүд

Үүнд агуулагдах энерги органик бодисаа, энэ нь хүнсний сүлжээгээр дамжих тусам буурдаг. Үүний ихэнх хэсэг нь дулааны хэлбэрээр хүрээлэн буй орчинд тархдаг эсвэл организмын амин чухал үйл явцыг хадгалахад зарцуулагддаг. Жишээлбэл, амьтан, ургамлын амьсгал, ургамал дахь бодисыг тээвэрлэх, түүнчлэн амьд организмын биосинтезийн үйл явцын талаар. Үүнээс гадна задлагчдын үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн биогенүүд нь организмд байдаг энергийг агуулдаггүй. IN энэ тохиолдолдбид зөвхөн биосфер дахь энергийн урсгалын тухай ярьж болох боловч мөчлөгийн тухай биш юм. Тиймээс биосферийн тогтвортой оршин тогтнох нөхцөл нь биогеоценоз дахь бодисын байнгын эргэлт, энергийн урсгал юм.

Геологи, биологийн мөчлөгүүд нь нийлээд бодисын биогеохимийн ерөнхий эргэлтийг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь азот, ус, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчийн эргэлт дээр суурилдаг.

Азотын эргэлт

Азот бол биосферийн хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг юм. Биосферийн азотын дийлэнх хэсэг нь агаар мандалд хийн хэлбэрээр байдаг. Химийн хичээлээс та мэдэж байгаагаар молекул азот (N 2) дахь атомуудын хоорондох химийн холбоо маш хүчтэй байдаг. Тиймээс ихэнх амьд организмууд үүнийг шууд ашиглах боломжгүй байдаг. Тиймээс азотын эргэлтийн чухал үе шат бол түүнийг бэхлэх, организмд хүртээмжтэй хэлбэрт шилжүүлэх явдал юм. Азотыг бэхлэх гурван арга байдаг.

Агаар мандлын бэхэлгээ. Агаар мандлын нөлөөн дор цахилгаан цэнэггүйдэл(аянга) азот нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж азотын исэл (NO) ба давхар исэл (NO 2) үүсгэдэг. Азотын исэл (NO) нь хүчилтөрөгчөөр маш хурдан исэлдэж, азотын давхар исэл болж хувирдаг. Азотын давхар исэл нь усны ууранд уусч, хөрсөнд азот (HNO 2) болон азотын (HNO 3) хүчил хэлбэрээр хур тунадас орно. Хөрсөнд эдгээр хүчлүүдийн задралын үр дүнд нитрит (NO 2 –) ба нитратын ионууд (NO 3 -) үүсдэг. Нитрит ба нитратын ионууд ургамалд аль хэдийн шингэж, биологийн мөчлөгт хамрагдах боломжтой. Агаар мандлын азотын нягтрал нь жилд 10 сая тонн азотыг эзэлдэг бөгөөд энэ нь шим мандлын жилийн азотын 3 орчим хувийг эзэлдэг.

Биологийн бэхэлгээ. Энэ нь азотыг ургамалд хүртээмжтэй хэлбэр болгон хувиргадаг азотыг тогтоогч бактериар гүйцэтгэдэг. Бичил биетний ачаар бүх азотын тал орчим хувь нь холбогддог. Хамгийн сайн мэддэг бактери бол буурцагт ургамлын зангилаанд азотыг тогтоодог бактери юм. Тэд аммиак (NH 3) хэлбэрээр ургамлыг азотоор хангадаг. Аммиак нь усанд маш сайн уусдаг аммонийн ион (NH 4+) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь ургамалд шингэдэг. Тиймээс буурцагт ургамал нь хамгийн сайн өмнөх ургамал юм таримал ургамалгазар тариалангийн эргэлтэнд. Амьтан, ургамлын үхэл, тэдгээрийн үлдэгдэл задралын дараа хөрсийг органик болон эрдэс азотын нэгдлээр баяжуулдаг. Дараа нь ялзарч (аммонжуулагч) бактери нь ургамал, амьтны азот агуулсан бодисыг (уураг, мочевин, нуклейн хүчил) аммиак болгон задалдаг. Энэ процессыг нэрлэдэг аммонжилт. Аммиакийн ихэнх хэсэг нь дараа нь нитритжүүлэгч бактерийн нөлөөгөөр нитрит ба нитрат болж исэлддэг бөгөөд үүнийг ургамал дахин ашигладаг. Агаар мандалд азотыг буцаах нь денитрификацийн аргаар явагддаг бөгөөд үүнийг денитрификатор бактерийн бүлэг гүйцэтгэдэг. Үүний үр дүнд азотын нэгдлүүд молекул азот болж буурдаг. Нитрат ба аммонийн хэлбэрийн азотын нэг хэсэг нь гадаргуугийн урсацаар гадаргуу руу ордог. усны экосистем. Энд азот нь усны организмд шингэдэг эсвэл ёроолын органик хурдас руу ордог.

Аж үйлдвэрийн бэхэлгээ. Ашигт малтмалын азотын бордоо үйлдвэрлэх явцад жил бүр их хэмжээний азотыг үйлдвэрлэдэг. Ийм бордооны азот нь аммонийн болон нитрат хэлбэрээр ургамалд шингэдэг. Беларусь улсад үйлдвэрлэсэн азотын бордооны хэмжээ одоогоор жилд 900 орчим мянган тонн байна. Хамгийн том үйлдвэрлэгч нь "ГродноАзот" ХК юм. Энэ үйлдвэр нь мочевин, аммонийн нитрат, аммонийн сульфат болон бусад азотын бордоо үйлдвэрлэдэг.

Зохиомлоор хэрэглэсэн азотын 1/10 орчим хувийг ургамал хэрэглэдэг. Үлдсэн хэсэг нь гадаргын урсац болон гүний устай усны экосистемд ордог. Энэ нь фитопланктоноор шингээх боломжтой их хэмжээний азотын нэгдлүүдийг усанд хуримтлуулахад хүргэдэг. Үүний үр дүнд замаг хурдацтай тархах (евтрофикаци) ба үүний үр дүнд усны экосистемд үхэх боломжтой.

Усны эргэлт

Ус бол биосферийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энэ нь мөчлөгийн үед бараг бүх элементүүдийг уусгах орчин юм. Шим мандлын усны ихэнх хэсгийг шингэн ус, мөнхийн мөсний ус (биосфер дахь нийт усны нөөцийн 99 гаруй хувь) эзэлдэг. Усны багахан хэсэг нь орсон байна хийн төлөвнь атмосферийн усны уур юм. Биосферийн усны эргэлт нь дэлхийн гадаргуугаас түүний ууршилтыг хур тунадасаар нөхдөгт суурилдаг. Ус нь хур тунадас хэлбэрээр газрын гадаргуу дээр хүрэхэд чулуулаг сүйрэлд хувь нэмэр оруулдаг. Энэ нь тэдгээрийн бүрдүүлэгч эрдэс бодисыг амьд организмд ашиглах боломжтой болгодог. Энэ нь гаригийн гадаргуугаас усны ууршилт нь түүний геологийн эргэлтийг тодорхойлдог. Энэ нь ослын нарны эрчим хүчний тал орчим хувийг зарцуулдаг. Тэнгис, далайн гадаргаас усны ууршилт нь хур тунадасны хамт буцаж ирэхээс илүү хурдан явагддаг. Энэ ялгаа нь тивд хур тунадас ууршилтаас давамгай байдаг тул гадаргын болон гүний урсацаар нөхөгддөг.

Газар дээрх усны ууршилтын эрчмийг нэмэгдүүлэх нь ургамлын амин чухал үйл ажиллагаатай ихээхэн холбоотой юм. Ургамал хөрсөөс ус гаргаж аваад агаар мандалд идэвхтэй дамжуулдаг. Ургамлын эс дэх усны зарим хэсэг нь фотосинтезийн явцад задардаг. Энэ тохиолдолд устөрөгч нь хэлбэрээр бэхлэгддэг органик нэгдлүүд, мөн хүчилтөрөгч агаар мандалд ялгардаг.

Амьтад бие махбод дахь осмотик ба давсны тэнцвэрийг хадгалахын тулд усыг ашиглаж, бодисын солилцооны бүтээгдэхүүнтэй хамт гадаад орчинд гаргадаг.

Нүүрстөрөгчийн эргэлт

Химийн элемент болох нүүрстөрөгч нь агаар мандалд нүүрстөрөгчийн давхар исэл хэлбэрээр байдаг. Энэ нь дэлхий дээрх энэ элементийн мөчлөгт амьд организмын заавал оролцох оролцоог тодорхойлдог. Нүүрстөрөгчийг авах гол зам органик бус нэгдлүүдзаавал химийн элемент болох органик бодисын найрлагад ордог - энэ бол фотосинтезийн үйл явц юм. Нүүрстөрөгчийн нэг хэсэг нь амьд организмын амьсгалах, үхсэн органик бодисыг нянгаар задлах явцад нүүрстөрөгчийн давхар исэл хэлбэрээр агаар мандалд ялгардаг. Ургамлын шингээсэн нүүрстөрөгчийг амьтад хэрэглэдэг. Үүнээс гадна шүрэн полип, нялцгай биетүүд араг ясны бүтэц, бүрхүүлийг бий болгохын тулд нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийг ашигладаг. Тэд үхэж, суусны дараа доод хэсэгт шохойн чулууны ордууд үүсдэг. Тиймээс нүүрстөрөгчийг мөчлөгөөс хасах боломжтой. Нүүрстөрөгчийг эргэлтээс удаан хугацаагаар зайлуулах нь ашигт малтмал: нүүрс, газрын тос, хүлэрт үүсэх замаар хийгддэг.

Манай гаригийн оршин тогтнох хугацаанд галт уулын дэлбэрэлт болон бусад байгалийн үйл явцын үеэр агаар мандалд орж буй нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь эргэлтээс хасагдсан нүүрстөрөгчийг нөхөж байсан. Одоогийн байдлаар агаар мандалд нүүрстөрөгчийг нөхөх байгалийн үйл явц ихээхэн нэмэгдсээр байна антропоген нөлөө. Жишээлбэл, нүүрсустөрөгчийн түлш шатаах үед. Энэ нь дэлхий дээрх олон зуун жилийн турш зохицуулагдаж ирсэн нүүрстөрөгчийн эргэлтийг тасалдуулж байна.

Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн агууламж зуун жилийн хугацаанд ердөө 0.01% -иар нэмэгдсэн нь мэдэгдэхүйц илрэлд хүргэсэн. хүлэмжийн нөлөө. Манай гаригийн жилийн дундаж температур 0.5 хэмээр нэмэгдэж, дэлхийн далай тэнгисийн түвшин бараг 15 см-ээр нэмэгдсэн байна. Эрдэмтдийн үзэж байгаагаар жилийн дундаж температур дахин 3-4 хэмээр нэмэгдвэл мөнхийн мөс үүсч эхэлнэ. хайлах. Үүний зэрэгцээ дэлхийн далай тэнгисийн түвшин 50-60 см-ээр нэмэгдэх бөгөөд энэ нь газрын нэлээд хэсгийг үерт автуулах болно. Үүнийг дэлхийн хэмжээнд тооцдог байгаль орчны гамшиг, учир нь дэлхийн хүн амын 40 орчим хувь нь эдгээр нутаг дэвсгэрт амьдардаг.

Хүчилтөрөгчийн мөчлөг

Хүчилтөрөгч нь биосферийн үйл ажиллагаанд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг чухал үүрэгбодисын солилцооны үйл явц, амьд организмын амьсгалын үйл явцад. Амьсгал, түлшний шаталт, задралын үйл явцын үр дүнд агаар мандалд хүчилтөрөгчийн хэмжээ буурч байгаа нь фотосинтезийн явцад ургамлаас ялгарах хүчилтөрөгчөөр нөхөгддөг.

Хүчилтөрөгч дэлхийн анхдагч агаар мандалд хөргөх үед үүссэн. Өндөр урвалын улмаас энэ нь хийн төлөвөөс янз бүрийн органик бус нэгдлүүдийн (карбонат, сульфат, төмрийн исэл гэх мэт) найрлагад шилжсэн. Өнөөгийн гарагийн хүчилтөрөгч агуулсан агаар мандал нь зөвхөн амьд организмын фотосинтезийн үр дүнд бий болсон. Агаар мандалд хүчилтөрөгчийн агууламж одоогийн хэмжээнд хүртэл нэмэгдсээр удаж байна. Одоогийн байдлаар түүний хэмжээг тогтмол түвшинд байлгах нь зөвхөн фотосинтезийн организмын ачаар л боломжтой юм.

Харамсалтай нь, онд сүүлийн хэдэн арван жилОй модыг устгах, хөрсний элэгдэлд хүргэдэг хүний ​​үйл ажиллагаа нь фотосинтезийн эрчмийг бууруулдаг. Энэ нь эргээд дэлхийн өргөн уудам нутаг дэвсгэрт хүчилтөрөгчийн эргэлтийн байгалийн урсгалыг тасалдуулж байна.

Үгүй ихэнх ньАгаар мандлын хүчилтөрөгч нь озоны дэлгэц үүсэх, устгах үйл явцад оролцдог. хэт ягаан туяаНар.

Бодисын биогенийн мөчлөгийн үндэс нь нарны энерги юм. Биосферийн тогтвортой оршин тогтнох гол нөхцөл бол биогеоценоз дахь бодисын байнгын эргэлт, энергийн урсгал юм. Амьд организмууд азот, нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчийн эргэлтэд гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Биосфер дахь дэлхийн усны эргэлтийн үндэс нь физик процессоор хангагдсан байдаг.

Сэдэв 3.4. ЭЛЕМЕНТИЙН БИОЛОГИЙН МӨЧӨЛ

3.4.1. Бодисын биологийн мөчлөгийн ерөнхий ойлголт

Амьд организмын харилцан үйлчлэлийг судалж эхэлснээс хойш орчинбиогенийн масс шилжүүлэх үйл явц байгаа нь тодорхой болсон мөчлөгийн шинж чанар(2.3.2-р зургийг үз).

Орон зайд янз бүрийн урттай, цаг хугацааны хувьд тэгш бус үргэлжлэх хугацаатай масс дамжуулах циклүүд динамик систембиосфер. V.I. Вернадский олонхийн түүх гэж үздэг химийн элементүүд, биосферийн массын 99% -иас илүү хувийг бүрдүүлдэг бөгөөд зөвхөн дугуй нүүдэл (мөчлөг) -ийг харгалзан ойлгож болно. Үүний зэрэгцээ тэрээр "Эдгээр циклүүд нь зөвхөн атомын үндсэн хэсэгт л эргэх боломжтой байдаг бол зарим элементүүд нь эргэлтээс зайлшгүй бөгөөд байнга гарч байдаг. Энэ гаралт нь байгалийн юм, i.e. тойрог үйл явц нь бүрэн буцаагдах боломжгүй юм." Шилжилтийн мөчлөгийн бүрэн бус эргэлт, тэнцвэргүй байдал нь организмууд дасан зохицож чадах нүүдлийн элементийн тодорхой концентрацийг зөвшөөрдөг боловч үүнтэй зэрэгцэн тухайн мөчлөгөөс илүүдэл элементийг зайлуулах боломжийг олгодог.

Өөрөөр хэлбэл, биосферийн нэгдмэл байдал нь түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд бодисын солилцоо тасралтгүй явагддагтай холбоотой бөгөөд үүнд органик бодисын нийлэгжилт, задралтай холбоотой процессууд гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр нь амьд организм ба хүрээлэн буй орчны хоорондох бодисын солилцооны явцад, организм бүхэлдээ үхсэн эсвэл бие даасан эрхтнүүд нь нас барсны дараа органик бодисын эрдэсжилтийн процесст хоёуланд нь явагддаг. Үүнээс гадна биоген бус шинж чанартай янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд бодисын солилцооны үйл явц нь биосфер дахь бодисын эргэлтэд хувь нэмэр оруулдаг. газарзүйн дугтуй.

3.4.2. Бодисын биогеохимийн эргэлтийн элементүүд.
Газар ба далай дахь элементүүдийн биологийн мөчлөгийн параметрүүд

Бодисын биологийн эргэлтэлсэлтийн үйл явцын багцыг төлөөлдөг химийн организмуудамьд организмд орох, шинэ нийлмэл нэгдлүүдийн биохимийн нийлэгжилт, элементүүдийг хөрс, агаар мандал, усан мандалд буцаах (Зураг 1).

Абиоген ба биологийн мөчлөгүүд хоорондоо нягт уялдаатай бөгөөд гаригийн геохимийн цикл ба бодисын орон нутгийн мөчлөгийн системийг бүрдүүлдэг. Тиймээс хэдэн тэрбум жилийн турш биологийн түүхМанай гараг биосферийн хэвийн үйл ажиллагааны үндэс болсон биогеохимийн асар их эргэлт, байгаль дахь химийн элементүүдийн ялгааг бий болгосон. Өөрөөр хэлбэл, хөгжингүй биосферийн нөхцөлд бодисын эргэлт нь биологи, геологи, геохимийн хүчин зүйлсийн хосолсон үйлчлэлээр чиглэгддэг. Тэдний хоорондын харилцаа өөр байж болох ч үйлдэл нь хамтарсан байх ёстой! Чухам энэ утгаараа бодисын биогеохимийн эргэлт, биогеохимийн мөчлөг гэсэн нэр томьёог ашигладаг.

Биологийн мөчлөг нь бүрэн нөхөн олговортой хаалттай мөчлөг биш юм.

Бодисын биологийн мөчлөгт явагдаж буй үйл явцын биологи, биохими, геохимийн ач холбогдлыг анх В.В. Докучаев. Энэ нь V.I-ийн бүтээлүүдэд цаашид илчлэгдсэн. Вернадский, B.B. Полынова, Д.Н. Прянишникова, В.Н. Сукачева, Л.Е. Родина, Н.И. Базилевич, В.А. Ковда болон бусад судлаачид.

Химийн элементүүдийн байгалийн биологийн мөчлөгийг судалж эхлэхээсээ өмнө хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг нэр томъёотой танилцах шаардлагатай.

Биомасс - хуримтлагдсан амьд бодисын масс энэ мөчидцаг.

Фитомасс (эсвэл ургамлын биомасс0 - аль ч тодорхой газар нутаг эсвэл дэлхий дээр тухайн мөчид анатомийн бүтцээ хадгалсан ургамлын бүлгүүдийн амьд ба үхсэн организмын масс.

Фитомассын бүтэц - ургамлын газар доорх ба газар дээрх хэсгүүд, түүнчлэн ургамлын нэг наст ба олон наст, фотосинтезийн болон фотосинтезийн бус хэсгүүдийн харьцаа.

өөдөс - үйлдвэртэй механик холболтыг хадгалсан ургамлын үхсэн хэсгүүд.

Ялзрал - нэгж хугацаанд газар дээрх болон газар доорх хэсэгт үхсэн ургамлын органик бодисын хэмжээ.

Хог – хүдэржилтийн янз бүрийн зэрэгтэй ургамлын үлдэгдлийн олон наст ордын масс.

Олз – нэгж хугацаанд нэгж талбайд хуримтлагдсан организм буюу организмын нэгдлийн масс.

Жинхэнэ ашиг – өсөлтийн хэмжээг нэгж талбайд ногдох хогны хэмжээтэй харьцуулсан харьцаа.

Анхдагч үйлдвэрлэл – автотрофуудын (ногоон ургамал) нэгж хугацаанд нэгж талбайд үүссэн амьд бодисын масс.

Хоёрдогч бүтээгдэхүүн – нэгж хугацаанд нэгж талбайд гетеротрофуудын үүсгэсэн органик бодисын масс.

Мөн биологийн мөчлөгийн хүчин чадал, хурдыг ялгах шаардлагатай.

Биологийн мөчлөгийн хүчин чадал - боловсорч гүйцсэн биоценозын (фитоценоз) массад агуулагдах химийн элементүүдийн тоо.

Биологийн мөчлөгийн эрчим – нэгж хугацаанд нэгж талбайд ногдох биомассын өсөлтөд агуулагдах химийн элементүүдийн хэмжээ.

Биологийн эргэлтийн хурд - элемент нь амьд бодисоор шингэж, амьд бодисоос чөлөөлөгдөх хүртэл үргэлжлэх хугацаа.

Талбай. Родина ба Н.И. Базилевич (1965), газар дээрх элементүүдийн биологийн мөчлөгийн бүрэн мөчлөг нь дараахь бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрдэнэ.

1. Агаар мандлаас ургамал нүүрстөрөгч, хөрсөөс азот, үнслэг элемент, усыг шингээх, ургамлын организмд бэхлэх, үхсэн ургамал эсвэл тэдгээрийн хэсгүүдтэй хөрсөнд орох, хог хаягдлыг задлах, агуулагдах элементүүдийг ялгаруулах. тэд.
2. Ургамлын зарим хэсгийг хооллодог амьтдын идэж, амьтны биед шинэ органик нэгдэл болгон хувиргаж, заримыг нь амьтны организмд бэхлэх, улмаар амьтны ялгадас эсвэл цогцостой хамт хөрсөнд орох, хоёуланг нь задлах. мөн тэдгээрт агуулагдах элементүүдийг суллах.
3. Ургамал ба агаар мандлын хоорондох хийн солилцоо (хөрсний агаар орно).
4. Газар дээрх ургамлын эрхтнүүд болон тэдгээрийн үндэс системээс тодорхой элементүүдийн насан туршийн шүүрэл нь хөрсөнд шууд ордог.

Биосферийн бүтэц өөрөө ерөнхий үзэлЭнэ нь эх газрын болон далайн нэгдүгээр зэрэглэлийн хоёр том байгалийн цогцолборыг төлөөлдөг. IN орчин үеийн эрин үеГазар нь бүхэлдээ элювийн систем, далай бол хуримтлагдах систем юм. Далай ба хуурай газрын хоорондох "геохимийн харилцаа"-ны түүх нь хөрс, хөрсний химийн найрлагад тусгагдсан байдаг. далайн ус. Амьдралын үндэс болсон элементүүд болох Si, Al, Fe, Mn, C, P, N, Ca, K - хөрсөнд хуримтлагдаж, H, O, Na, Cl, S, Mg - химийн үндсийг бүрдүүлдэг. далай.

Дэлхийн хуурай газрын ургамал, амьтан, хөрсөн бүрхэвч нь цогц системийг бүрдүүлдэг. Нарны энерги, агаар мандлын нүүрстөрөгч, чийг, хүчилтөрөгч, устөрөгч, азот, фосфор, хүхэр, кальци болон бусад биофил элементүүдийг холбож, дахин хуваарилах замаар энэ систем нь шинэ биомассыг байнга үүсгэж, чөлөөт хүчилтөрөгч үүсгэдэг.

Далайд хоёр дахь систем байдаг ( усны ургамалба амьтад) гариг ​​дээр нарны энерги, нүүрстөрөгч, азот, фосфор болон бусад биофилийг фитобиомасс үүсгэх, агаар мандалд хүчилтөрөгч гаргах замаар ижил үүргийг гүйцэтгэдэг.

Биосферт сансар огторгуйн энерги (ялангуяа нарны энерги) хуримтлагдаж, дахин хуваарилагдах гурван хэлбэр байдгийг та аль хэдийн мэдэж байгаа.

Тэдний эхнийх нь мөн чанар нь энэ юм. Амьд организмууд, хүнсний сүлжээ, холбогдох амьтад, бактериудаар дамжуулан олон тооны химийн элементүүд болон тэдгээрийн нэгдлүүдийг ашиглан эд эсээ бүтээдэг. Тэдгээрийн хамгийн чухал нь макроэлементүүд юм - H, O, N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Al, Mn, түүнчлэн микроэлементүүд I, Co, Cu, Zn, Mo гэх мэт Энэ тохиолдолд. , хөнгөн изотопуудын сонгомол сонголт нь хүндээс нүүрстөрөгч, устөрөгч, хүчилтөрөгч, азот, хүхэр үүсдэг.

Бүх амьдралынхаа туршид, үхсэний дараа ч газар, ус, агаарын амьд организмууд хүрээлэн буй орчинтой тасралтгүй солилцооны байдалд байдаг. Энэ тохиолдолд организм ба хүрээлэн буй орчны бодисын солилцооны бүтээгдэхүүний нийт масс ба хэмжээ (метаболит) нь амьд бодисын биомассаас хэд дахин их байдаг.

Биогеохимийн мөчлөгийн элементүүд нь дараахь бүрэлдэхүүн хэсгүүд юм.

1. Эрчим хүчний урсгал, шинэ нэгдлүүд үүсэх, нийлэгжүүлэх тасралтгүй эсвэл тогтмол давтагдах үйл явц.
2. Физик, хими, биологийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор нийлэгжсэн нэгдлүүдийг зайлуулах, чиглүүлэх хөдөлгөөн, эрчим хүчийг шилжүүлэх, дахин хуваарилах тогтмол буюу үе үе үйл явц.
3. Дараалсан хувиргах чиглэлтэй хэмнэлтэй үйл явц: биоген ба абиоген орчны нөлөөн дор урьд нь нийлэгжсэн нэгдлүүдийг задлах, устгах.
4. Бодисын шинэ, тогтмол эргэлтийн анхдагч бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн үүрэг гүйцэтгэдэг хий, шингэн эсвэл хатуу төлөвт хамгийн энгийн эрдэс ба органик эрдэс бодисыг тасралтгүй буюу үе үе үүсгэх.

Биологи нь организмын амин чухал үйл ажиллагаанаас (хоол тэжээл, хүнсний холбоо, нөхөн үржихүй, өсөлт, бодисын солилцооны бүтээгдэхүүний хөдөлгөөн, үхэл, задрал, эрдэсжилт) үүсдэг.

Судалгааны явцад харгалзан үзэх шаардлагатай параметрүүд биогеохимийн мөчлөгдараах үндсэн үзүүлэлтүүд байна.

1. Нийт биомасс ба түүний бодит өсөлт (фито-, зоо-, бичил биетний массыг тус тусад нь).
2. Органик хог (тоо хэмжээ, найрлага)
3. Хөрсний органик бодис (ялзмаг, задралгүй органик бодис).
4. Хөрс, ус, агаар, хурдас, биомассын бие даасан фракцуудын үндсэн материаллаг найрлага.
5. Газар ба газар доорх нөөцбиоген энерги.
6. Насан туршийн метаболитууд
7. Амьд организмын зүйлийн тоо, тэдгээрийн тоо, найрлага
8. Төрөл бүрийн организмын дундаж наслалт, амьд организм ба хөрсний популяцийн амьдралын динамик.
9. Экологи, цаг уурын орчин: хүний ​​оролцооны суурь ба үнэлгээ.
10. Төрөл бүрийн ландшафтын шинж чанар, тэдгээрийн элементүүд.
11. Бохирдуулагчийн хэмжээ, тэдгээрийн химийн, физик, биологийн шинж чанарууд.

Тодорхой химийн элементийн ач холбогдлыг биологийн шингээлтийн коэффициентээр үнэлдэг бөгөөд энэ нь ургамлын үнсэн дэх элементийн агууламж (жингээр) хөрсөн дэх ижил элементийн агууламжтай харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлогддог. дэлхийн царцдас).

1966 онд В.А. Ковда нийт нүүрстөрөгчийн мөчлөгийн дундаж үргэлжлэх хугацааг тодорхойлохын тулд бүртгэгдсэн фитобиомассын жилийн фотосинтезийн өсөлттэй харьцуулсан харьцааг ашиглахыг санал болгов. Энэ коэффициент нь тухайн нутаг дэвсгэрт (эсвэл газар дээр) биомассын синтез-эрдэсжилтийн нийт мөчлөгийн дундаж үргэлжлэх хугацааг тодорхойлдог. Тооцооллоос харахад газрын эзлэх хувь ерөнхийдөө энэ мөчлөг нь 300-400-аас 1000 жилийн хугацаанд багтдаг. Үүний дагуу энэ дундажтай хурдтай явдагбиомассанд холбогдсон эрдсийн нэгдлүүдийг ялгаруулах, хөрсөн дэх ялзмаг үүсэх, эрдэсжилт.

Биосфер дахь амьд бодисын ашигт малтмалын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн биогеохимийн ач холбогдлын ерөнхий үнэлгээний хувьд В.А. Ковда биомассын ашигт малтмалын нөөц, түүнчлэн жил бүр эргэлтэнд ордог эрдэс бодисын хэмжээг өсөлт, хог хаягдлын хэмжээ, гол мөрний жилийн химийн урсацтай харьцуулахыг санал болгов. Эдгээр утгуудыг харьцуулах боломжтой болсон. Энэ нь голын усанд ууссан ихэнх бодисууд нь далай руу эсвэл гүний хотгор руу устай геохимийн нүүдэллэхээс өмнө ургамал-хөрсний системийн биологийн эргэлтийг дамждаг гэсэн үг юм.

Биогеохимийн мөчлөгийн индексүүд өөр өөр байдаг нь тогтоогдсон цаг уурын нөхцөл, янз бүрийн ургамлын бүлгүүдийн халхавч дор, хамт өөр өөр нөхцөл байдалбайгалийн ус зайлуулах суваг, тиймээс N.I. Базилевич болон Л.Е. Родин тухайн биогеоценозын нөхцөлд хогны задралын эрч хүч, хог хаягдлыг хадгалах хугацааг тодорхойлдог нэмэлт коэффициентийг тооцоолохыг санал болгов. харьцаатай тэнцүүнэг жилийн хогны масс хүртэл хогны масс. Эдгээр судлаачдын үзэж байгаагаар фитомассын задралын индекс нь хойд нутгийн тундра, намагт хамгийн их, тал хээр, хагас цөлд хамгийн бага (1 орчим) байдаг.

Б.Б. Полынов усны шилжилтийн индексийг ууршуулсан голын болон газрын доорх усны эрдэсийн үлдэгдэл дэх элементийн хэмжээг чулуулаг (эсвэл дэлхийн царцдас) дахь ижил химийн бүрэлдэхүүн хэсгийн агууламжтай харьцуулсан харьцаатай тэнцүүлэхийг санал болгов. Усны шилжилт хөдөлгөөний индексийг тооцоолоход шим мандалд хамгийн их хөдөлгөөнтэй шилжин суурьшигчид нь хлор, хүхэр, бор, бром, иод, кальци, натри, магни, фтор, стронций, цайр, уран, молибден юм. Хамгийн бага хөдөлгөөнтэй нь цахиур, хөнгөн цагаан, төмөр, кали, фосфор, бари, манган, рубиди, зэс, никель, кобальт, хүнцэл, лити юм.

Эвдрээгүй биогеохимийн мөчлөгүүд нь бараг дугуй хэлбэртэй байдаг, i.e. бараг хадгалагдсан дүр. Байгаль дахь мөчлөгийн нөхөн үржихүйн (давталт) түвшин маш өндөр (В.А. Ковдагийн дагуу - 90-98%). Тиймээс мөчлөгт оролцож буй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн найрлага, тоо хэмжээ, концентрацийн тодорхой тогтмол байдлыг хадгалдаг. Гэхдээ биогеохимийн мөчлөгийн бүрэн бус хаалт нь бид хожим үзэх болно, геохимийн маш чухал ач холбогдолтой бөгөөд биосферийн хувьсалд хувь нэмэр оруулдаг. Ийм учраас агаар мандалд хүчилтөрөгчийн биогенийн хуримтлал, дэлхийн царцдас дахь нүүрстөрөгчийн нэгдлүүдийн биоген ба химогенийн хуримтлал (газрын тос, нүүрс, шохойн чулуу) үүсдэг.

Газар дээрх биогеохимийн мөчлөгийн үндсэн үзүүлэлтүүдийг нарийвчлан авч үзье.

Элементүүдийн биогеохимийн ерөнхий мөчлөгт бие даасан химийн элементүүдийн биогеохимийн циклүүд орно. Биосферийн үйл ажиллагаа, доод ангиллын бие даасан геосистемийн үйл ажиллагаанд хамгийн чухал үүрэг бол амьд биетийн найрлага, физиологийн процесст гүйцэтгэх үүрэг бүхий амьд организмд хамгийн шаардлагатай хэд хэдэн химийн элементүүдийн мөчлөг юм. . Эдгээр хамгийн чухал химийн элементүүдэд нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, азот, хүхэр, фосфор гэх мэт орно.

Оросын нэрт эрдэмтэн академич В.И. Вернадский.

Биосфер- амьд организмын бүхэл бүтэн цогцыг агуулсан дэлхийн гаднах бүрхүүл, эдгээр организмуудтай тасралтгүй солилцох үйл явц дахь гаригийн бодисын нэг хэсэг. Энэ бол дэлхийн хамгийн чухал геосферийн нэг бөгөөд энэ нь хүнийг хүрээлэн буй орчны гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Дэлхий нь төвлөрсөн хэсгүүдээс бүрддэг хясаа(геосфер) дотоод болон гадаад. Дотор нь цөм ба нөмрөг, гаднах нь: литосфер -дэлхийн чулуурхаг бүрхүүл, түүний дотор дэлхийн царцдас (1-р зураг) зузаан нь 6 км (далай доор) 80 км (уулын систем); усан мандал -дэлхийн усны бүрхүүл; уур амьсгал- янз бүрийн хий, усны уур, тоосны холимогоос бүрдэх дэлхийн хийн бүрхүүл.

10-50 км-ийн өндөрт 20-25 км-ийн өндөрт хамгийн их агууламжтай озоны давхарга байдаг бөгөөд энэ нь дэлхийг хэт ягаан туяанаас хамгаалдаг бөгөөд энэ нь бие махбодийг үхэлд хүргэдэг. Биосфер нь мөн энд (гадаад геосферт) хамаарна.

шим мандал - 25-30 км-ийн өндөрт (озоны давхарга хүртэл) агаар мандлын нэг хэсэг, бараг бүх гидросфер, литосферийн дээд хэсгийг ойролцоогоор 3 км-ийн гүнд багтаасан дэлхийн гадна бүрхүүл.

Цагаан будаа. 1. Дэлхийн царцдасын бүтцийн схем

(Зураг 2). Эдгээр хэсгүүдийн онцлог нь тэдгээрийг бүрдүүлдэг амьд организмууд амьдардаг амьд бодисгаригууд. Харилцаа холбоо биосферийн абиотик хэсэг- агаар, ус, чулуулаг, органик бодис - биотасхөрс, тунамал чулуулаг үүсэхэд хүргэсэн.

Цагаан будаа. 2. Биосферийн бүтэц, үндсэн бүтцийн нэгжүүдийн эзэлдэг гадаргуугийн харьцаа

Биосфер ба экосистем дэх бодисын эргэлт

Биосфер дахь амьд организмд байдаг бүх химийн нэгдлүүд хязгаарлагдмал байдаг. Хоол шингээх чадвар химийн бодисуудихэвчлэн тодорхой бүлгийн организмын хөгжлийг саатуулдаг орон нутгийн бүс нутаггазар эсвэл далай. Академич В.Р. Уильямс, өгөх цорын ганц арга зам эцсийн шинж чанаруудхязгааргүй нь битүү муруй дагуу эргүүлэх явдал юм. Үүний үр дүнд бодисын эргэлт, энергийн урсгалын улмаас биосферийн тогтвортой байдал хадгалагдана. Боломжтой Бодисын хоёр үндсэн мөчлөг: том - геологийн ба жижиг - биогеохимийн.

Геологийн агуу мөчлөг(Зураг 3). Талст чулуулаг (магмын) нь физик, хими, биологийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор тунамал чулуулаг болж хувирдаг. Элс, шавар нь ердийн хурдас, гүн чулуулгийн хувирлын бүтээгдэхүүн юм. Гэсэн хэдий ч тунадас үүсэх нь зөвхөн одоо байгаа чулуулаг сүйрснээс гадна биоген эрдэс бодис - бичил биетний араг ясны нийлэгжилтээр үүсдэг. байгалийн баялаг- далай, далай, нуурын ус. Сул усархаг хурдас нь тунамал материалын шинэ хэсгүүдээр усан сангийн ёроолд тусгаарлагдаж, гүнд дүрж, шинэ термодинамик нөхцөл (илүү өндөр температур, даралт) -д өртөж, ус алдаж, хатуурч, тунамал чулуулаг болж хувирдаг.

Дараа нь эдгээр чулуулаг нь илүү гүн гүнзгий давхрагад шингэж, шинэ температур, даралтын нөхцөлд гүн гүнзгий хувирах процессууд явагддаг - метаморфизмын процессууд явагддаг.

Эндоген энергийн урсгалын нөлөөн дор гүн чулуулаг хайлж, магма үүсгэдэг - шинэ магмын чулуулгийн эх үүсвэр. Эдгээр чулуулаг нь өгөршил, тээвэрлэлтийн үйл явцын нөлөөн дор дэлхийн гадаргуу дээр гарч ирсний дараа дахин шинэ тунамал чулуулаг болж хувирдаг.

Тиймээс, агуу гийрнарны (экзоген) энерги нь дэлхийн гүн (эндоген) энергитэй харилцан үйлчлэлцсэнээс үүсдэг. Энэ нь шим мандал болон манай гаригийн гүний тэнгэрийн хоорондох бодисыг дахин хуваарилдаг.

Цагаан будаа. 3. Бодисын том (геологийн) эргэлт (нимгэн сум) ба дэлхийн царцдас дахь олон янз байдлын өөрчлөлт (хатуу өргөн сум - өсөлт, хугарсан сум - олон янз байдал буурах)

Их ГирээрНарны эрчим хүчээр хөдөлдөг гидросфер, агаар мандал, литосферийн хоорондох усны эргэлтийг мөн нэрлэдэг. Ус нь усан сан, газрын гадаргуугаас ууршиж, дараа нь хур тунадас хэлбэрээр дэлхийд буцаж ирдэг. Далайн дээгүүр ууршилт нь хур тунадаснаас давж, эсрэгээрээ; Эдгээр ялгааг голын урсгалаар нөхдөг. IN дэлхийн эргэлтгазрын ургамал усанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тусдаа газар нутагт ургамлын транспираци дэлхийн гадаргууЭнд унадаг хур тунадасны 80-90% -ийг эзэлж, дунджаар бүгдээрээ цаг уурын бүсүүд- 30 орчим хувь. Том мөчлөгөөс ялгаатай нь бодисын жижиг мөчлөг нь зөвхөн биосферийн хүрээнд явагддаг. Том ба жижиг усны эргэлтийн хамаарлыг Зураг дээр үзүүлэв. 4.

Гаригийн хэмжээний циклүүд нь бие даасан экосистем дэх организмын амин чухал үйл ажиллагаанаас үүдэлтэй атомуудын тоо томшгүй олон орон нутгийн мөчлөгийн хөдөлгөөн, ландшафтын болон геологийн шалтгааны улмаас үүссэн хөдөлгөөнөөс (гадаргын болон газрын доорхи урсац, салхины элэгдэл, далайн ёроолын хөдөлгөөн, галт уул, уулын барилга байгууламж) үүсдэг. гэх мэт).

Цагаан будаа. 4. Усны геологийн том эргэлт (ГГЦ) ба усны жижиг биогеохимийн эргэлт (СБХ) хоорондын хамаарал.

Бие махбодид нэгэнт хэрэглэсэн энерги нь дулаан болж хувирч, алдагдсанаас ялгаатай нь бодисууд шим мандалд эргэлдэж, биогеохимийн мөчлөгийг үүсгэдэг. Байгальд байдаг ерэн гаруй элементийн дөч орчим нь амьд организмд хэрэгтэй байдаг. Тэдний хувьд хамгийн чухал нь зайлшгүй шаардлагатай их хэмжээгээр- нүүрстөрөгч, устөрөгч, хүчилтөрөгч, азот. Элемент ба бодисын мөчлөг нь бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн оролцоотой өөрийгөө зохицуулах үйл явцын улмаас явагддаг. Эдгээр процессууд нь хог хаягдалгүй байдаг. Байдаг биосфер дахь биогеохимийн мөчлөгийн дэлхийн хаалтын хууль, хөгжлийнхөө бүх үе шатанд үйл ажиллагаа явуулдаг. Биосферийн хувьслын үйл явцад гүйцэтгэх үүрэг биологийн бүрэлдэхүүн хэсэгхаалттай биогеохимийн
хэний мөчлөг. Хүн биогеохимийн мөчлөгт илүү их нөлөө үзүүлдэг. Гэхдээ түүний үүрэг нь эсрэг чиглэлд илэрдэг (гиурууд нээлттэй болдог). Бодисын биогеохимийн эргэлтийн үндэс нь нарны энерги, ногоон ургамлын хлорофилл юм. Ус, нүүрстөрөгч, азот, фосфор, хүхэр зэрэг бусад чухал мөчлөгүүд нь биогеохимийн мөчлөгтэй холбоотой бөгөөд үүнд хувь нэмэр оруулдаг.

Биосфер дахь усны эргэлт

Ургамал фотосинтезийн явцад устөрөгчийг ашиглан органик нэгдлүүдийг бий болгож, молекулын хүчилтөрөгчийг ялгаруулдаг. Бүх амьд оршнолуудын амьсгалын үйл явцад органик нэгдлүүдийг исэлдүүлэх явцад ус дахин үүсдэг. Амьдралын түүхэнд усан бөмбөрцгийн бүх чөлөөт ус нь дэлхийн амьд материйн задрал, шинэ формацын циклийг олон удаа туулж ирсэн. Жил бүр дэлхий дээрх усны эргэлтэд ойролцоогоор 500,000 км 3 ус оролцдог. Усны эргэлт ба түүний нөөцийг Зураг дээр үзүүлэв. 5 (харьцангуй утгаараа).

Биосфер дахь хүчилтөрөгчийн эргэлт

Дэлхий нь чөлөөт хүчилтөрөгчийн өндөр агууламжтай өвөрмөц уур амьсгалыг фотосинтезийн үйл явцад өртэй. Агаар мандлын өндөр давхаргад озон үүсэх нь хүчилтөрөгчийн эргэлттэй нягт холбоотой. Хүчилтөрөгч нь усны молекулуудаас ялгардаг бөгөөд үндсэндээ ургамлын фотосинтезийн үйл ажиллагааны нэмэлт бүтээгдэхүүн юм. Абиотикийн хувьд хүчилтөрөгч нь дотор үүсдэг дээд давхаргуудУсны уурын фото диссоциацийн улмаас агаар мандалд ордог боловч энэ эх үүсвэр нь фотосинтезээр хангагдсаны дөнгөж мянган хувийг бүрдүүлдэг. Агаар мандал дахь хүчилтөрөгчийн агууламж ба гидросферийн хооронд шингэний тэнцвэрт байдал байдаг. Усанд энэ нь ойролцоогоор 21 дахин бага байдаг.

Цагаан будаа. 6. Хүчилтөрөгчийн мөчлөгийн диаграмм: тод сум - хүчилтөрөгчийн хангамж, хэрэглээний гол урсгалууд

Гарсан хүчилтөрөгч нь бүх аэробик организмын амьсгалын үйл явц, янз бүрийн эрдэс бодисын исэлдэлтэнд эрчимтэй зарцуулагддаг. Эдгээр үйл явц нь агаар мандал, хөрс, ус, шавар, чулуулагт тохиолддог. Тунамал чулуулагт холбогдсон хүчилтөрөгчийн нэлээд хэсэг нь фотосинтезийн гаралтай байдаг нь батлагдсан. Агаар мандал дахь солилцооны сан О нь нийт фотосинтезийн үйлдвэрлэлийн 5% -иас илүүгүй хувийг эзэлдэг. Олон тооны агааргүй бактери нь мөн сульфат эсвэл нитрат ашиглан агааргүй амьсгалах замаар органик бодисыг исэлдүүлдэг.

Асаалттай бүрэн задралУргамлын үүсгэсэн органик бодис нь фотосинтезийн явцад ялгарсан хүчилтөрөгчтэй яг ижил хэмжээний хүчилтөрөгч шаарддаг. Органик бодисыг тунамал чулуулаг, нүүрс, хүлэрт булшлах нь агаар мандалд хүчилтөрөгчийн солилцооны санг хадгалах үндэс суурь болсон. Үүнд агуулагдах бүх хүчилтөрөгч 2000 орчим жилийн дотор амьд организмаар дамжин бүрэн эргэлтэнд ордог.

Одоогийн байдлаар агаар мандлын хүчилтөрөгчийн нэлээд хэсэг нь тээвэр, аж үйлдвэр болон антропоген үйл ажиллагааны бусад хэлбэрийн үр дүнд холбогддог. Хүн төрөлхтөн фотосинтезийн процессоор хангадаг нийт 430-470 тэрбум тонн чөлөөт хүчилтөрөгчийн 10 гаруй тэрбум тонныг аль хэдийн зарцуулж байгаа нь мэдэгдэж байна. Хэрэв бид фотосинтезийн хүчилтөрөгчийн багахан хэсэг нь солилцооны санд ордог гэдгийг харгалзан үзвэл хүний ​​​​үүнтэй холбоотой үйл ажиллагаа аймшигтай хувь хэмжээг авч эхэлдэг.

Хүчилтөрөгчийн эргэлт нь нүүрстөрөгчийн эргэлттэй нягт холбоотой.

Биосфер дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт

Нүүрстөрөгч нь химийн элементийн хувьд амьдралын үндэс юм. Тэр чадна янз бүрийн аргаарбусад олон элементүүдтэй нэгдэж амьд эсийг бүрдүүлдэг энгийн бөгөөд нарийн төвөгтэй органик молекулуудыг үүсгэдэг. Дэлхий дээрх тархалтын хувьд нүүрстөрөгч нь арваннэгдүгээрт ордог (дэлхийн царцдасын жингийн 0.35%), харин амьд бодисын хувьд хуурай биомассын дунджаар 18 буюу 45 орчим хувийг эзэлдэг.

Агаар мандалд нүүрстөрөгч нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2, бага хэмжээгээр метан CH 4-ийн нэг хэсэг юм. Гидросферт CO 2 нь усанд уусдаг бөгөөд нийт агууламж нь агаар мандлынхаас хамаагүй өндөр байдаг. Далай нь агаар мандалд CO 2-ыг зохицуулах хүчирхэг буфер болдог: агаар дахь концентраци нэмэгдэхийн хэрээр нүүрстөрөгчийн давхар ислийг усаар шингээх нь нэмэгддэг. CO 2 молекулуудын зарим нь устай урвалд орж, нүүрстөрөгчийн хүчил үүсгэж, дараа нь HCO 3 - ба CO 2 - 3 ионуудад хуваагдана усны тогтмол рН.

Агаар мандал ба гидросфер дахь нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь нүүрстөрөгчийн эргэлтийн солилцооны сан бөгөөд үүнээс хуурай газрын ургамал, замаг авдаг. Фотосинтез нь дэлхий дээрх бүх биологийн мөчлөгийн үндэс суурь болдог. Тогтмол нүүрстөрөгч ялгарах нь фотосинтезийн организмууд болон бүх гетеротрофууд - амьд эсвэл үхсэн органик бодисын улмаас хүнсний гинжин хэлхээнд багтдаг бактери, мөөгөнцөр, амьтдын амьсгалын үйл ажиллагааны явцад үүсдэг.

Цагаан будаа. 7. Нүүрстөрөгчийн эргэлт

Ялангуяа идэвхтэй үйл ажиллагаа нь олон тооны организмын бүлгүүдийн үйл ажиллагаа төвлөрч, үхсэн ургамал, амьтдын үлдэгдлийг задалж, ургамлын үндэс системийн амьсгалыг гүйцэтгэдэг хөрсөнөөс агаар мандалд СО2 буцаж ирдэг. Энэхүү салшгүй үйл явцыг “хөрсний амьсгал” гэж нэрлэдэг бөгөөд агаар дахь CO2 солилцооны санг нөхөхөд ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг. Органик бодисын эрдэсжилтийн үйл явцтай зэрэгцэн хөрсөнд ялзмаг үүсдэг - нүүрстөрөгчөөр баялаг цогц, тогтвортой молекулын цогцолбор. Хөрсний ялзмаг нь хуурай газрын нүүрстөрөгчийн чухал нөөцийн нэг юм.

Устгагчдын үйл ажиллагааг хүчин зүйлээр саатуулдаг нөхцөлд гадаад орчин(жишээлбэл, хөрс болон усан сангийн ёроолд агааргүй горим үүсэх үед) ургамалд хуримтлагдсан органик бодис нь задрахгүй бөгөөд цаг хугацааны явцад нүүрс эсвэл хүрэн нүүрс, хүлэр, сапропел, шатдаг занар болон бусад бодисоор баялаг чулуулаг болж хувирдаг. хуримтлагдсан нарны эрчим хүч. Тэд удаан хугацааны туршид биологийн мөчлөгөөс тасарсан нүүрстөрөгчийн нөөцийн санг нөхдөг. Нүүрстөрөгч нь амьд биомасс, үхсэн хог хаягдал, далайн ууссан органик бодис гэх мэт түр зуур хуримтлагддаг. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчийн үндсэн нөөцийн санг бичгээрамьд организм эсвэл чулуужсан түлш биш, харин тунамал чулуулаг - шохойн чулуу, доломит.Тэдний үүсэх нь амьд бодисын үйл ажиллагаатай холбоотой байдаг. Эдгээр карбонатуудын нүүрстөрөгч нь дэлхийн гүнд удаан хугацаагаар оршдог бөгөөд чулуулаг тектоник мөчлөгт ил гарсан үед зөвхөн элэгдлийн үед циклд ордог.

IN биогеохимийн мөчлөгДэлхий дээрх нийт нүүрстөрөгчийн зөвхөн нэг хувь нь л оролцдог. Агаар мандал, гидросферийн нүүрстөрөгч нь амьд организмаар олон удаа дамждаг. Газрын ургамал агаар дахь нөөцөө 4-5 жилийн дотор, хөрсний ялзмаг дахь нөөцийг 300-400 жилд шавхах чадвартай. Валютын санд нүүрстөрөгчийн үндсэн өгөөж нь амьд организмын үйл ажиллагааны улмаас үүсдэг бөгөөд түүний зөвхөн багахан хэсэг (мянган хувь) нь галт уулын хийн нэг хэсэг болгон дэлхийн гэдэснээс ялгарах замаар нөхөгддөг.

Одоогийн байдлаар чулуужсан түлшний асар их нөөцийг олборлох, шатаах нь нүүрстөрөгчийг нөөцөөс шим мандлын солилцооны санд шилжүүлэх хүчирхэг хүчин зүйл болж байна.

Биосфер дахь азотын эргэлт

Агаар мандал, амьд бодис нь дэлхий дээрх бүх азотын 2% -иас бага хувийг агуулдаг боловч энэ нь дэлхий дээрх амьдралыг дэмждэг. Азот бол хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм органик молекулууд- ДНХ, уураг, липопротейн, АТФ, хлорофилл гэх мэт Ургамлын эдэд нүүрстөрөгчийн харьцаа дунджаар 1: 30, далайн ургамал I: 6 байна. Биологийн мөчлөгТиймээс азот нь нүүрстөрөгчтэй нягт холбоотой байдаг.

Агаар мандлын молекул азот нь ургамалд хүрдэггүй бөгөөд энэ элементийг зөвхөн аммонийн ион, нитрат хэлбэрээр эсвэл хөрс, эсвэл усан уусмал. Тиймээс азотын дутагдал нь ихэвчлэн анхдагч үйлдвэрлэлийг хязгаарлах хүчин зүйл болдог - органик бус бодисоос органик бодис үүсгэхтэй холбоотой организмын ажил. Гэсэн хэдий ч атмосферийн азот нь тусгай бактери (азот тогтоогч) -ийн үйл ажиллагааны улмаас биологийн мөчлөгт өргөнөөр оролцдог.

Азотын эргэлтэнд их оролцоомөн аммонжуулагч бичил биетүүдийг хүлээн авна. Тэд уураг болон бусад азот агуулсан органик бодисыг аммиак болгон задалдаг. Аммонийн хэлбэрээр азот нь ургамлын үндэсээр хэсэгчлэн шингэж, хэсэгчлэн нитрификатор бичил биетүүдээр дамждаг бөгөөд энэ нь бичил биетний бүлгийн функцүүдийн эсрэг байдаг - денитрификаторууд.

Цагаан будаа. 8. Азотын эргэлт

Хөрс, усан дахь агааргүй нөхцөлд тэд нитрат хүчилтөрөгчийг органик бодисыг исэлдүүлж, амьдралынхаа эрчим хүчийг олж авдаг. Азотыг молекул азот болгон бууруулна. Азотын бэхжилт ба денитрификация нь ойролцоогоор тэнцвэртэй байдаг. Тиймээс азотын эргэлт нь үндсэндээ бактерийн идэвхжилээс хамаардаг бол ургамал түүнд нэгдэж, энэ мөчлөгийн завсрын бүтээгдэхүүнийг ашиглан биомасс үйлдвэрлэх замаар биосфер дахь азотын эргэлтийн цар хүрээг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.

Азотын эргэлтэнд нянгийн үүрэг маш их тул тэдгээрийн 20-хон төрөл зүйл устаж үгүй ​​болвол манай гариг ​​дээрх амьдрал зогсох болно.

Агаар мандлын иончлолын үед хур тунадас орох үед азотын биологийн бус тогтоц, түүний исэл ба аммиакийн хөрсөнд орох нь мөн тохиолддог. Орчин үеийн бордооны үйлдвэрлэл нь газар тариалангийн үйлдвэрлэлийг нэмэгдүүлэхийн тулд агаар мандлын азотыг байгалийн азотын агууламжаас илүү түвшинд тогтоодог.

Одоогийн байдлаар хүний ​​үйл ажиллагаа нь азотын эргэлтэд улам бүр нөлөөлж, голчлон түүний хувиргалтыг давах чиглэлд нөлөөлж байна. холбогдох хэлбэрүүдмолекулын төлөв рүү буцах процессууд дээр.

Биосфер дахь фосфорын эргэлт

ATP, ДНХ, РНХ зэрэг олон органик бодисыг нийлэгжүүлэхэд шаардлагатай энэ элемент нь ургамалд зөвхөн ортофосфорын хүчлийн ион (P0 3 4 +) хэлбэрээр шингэдэг. Энэ нь хөрс, усан дахь фосфорын солилцооны сан бага тул хуурай газар, ялангуяа далайд анхдагч үйлдвэрлэлийг хязгаарладаг элементүүдэд хамаардаг. Биосферийн хэмжээнд энэ элементийн мөчлөг хаагдсангүй.

Газар дээр ургамал хөрсөөс фосфатыг татаж, задралын органик үлдэгдлээс ялгардаг. Гэсэн хэдий ч шүлтлэг эсвэл хүчиллэг хөрсөнд фосфорын нэгдлүүдийн уусах чадвар эрс буурдаг. Фосфатын үндсэн нөөц нь геологийн эртний үед далайн ёроолд үүссэн чулуулагт агуулагддаг. Чулуулаг уусгах явцад эдгээр нөөцийн нэг хэсэг нь хөрсөнд нэвтэрч, суспенз, уусмал хэлбэрээр усны биед угаана. Гидросферт фосфатыг фитопланктон ашиглаж, хүнсний гинжээр дамжин бусад гидробионтууд руу дамждаг. Гэсэн хэдий ч далайд фосфорын нэгдлүүдийн ихэнх хэсэг нь амьтан, ургамлын үлдэгдэлтэй ёроолд булагдсан бөгөөд дараа нь тунамал чулуулагтай хамт геологийн томоохон мөчлөгт шилждэг. Гүнд ууссан фосфатууд нь кальцитай холбогдож, фосфорит, апатит үүсгэдэг. Биосферт фосфорын нэг чиглэлтэй урсгал нь газрын чулуулгаас далайн гүнд байдаг тул гидросфер дахь түүний солилцооны сан маш хязгаарлагдмал байдаг.

Цагаан будаа. 9. Фосфорын эргэлт

Фосфорит ба апатитын хуурай газрын ордуудыг бордоо үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Фосфор нь цэвэр усны биед орох нь тэдний "цэцэглэх" гол шалтгаануудын нэг юм.

Биосфер дахь хүхрийн эргэлт

Олон тооны амин хүчлийг бий болгоход шаардлагатай хүхрийн мөчлөгийг хариуцдаг гурван хэмжээст бүтэцуураг нь шим мандалд өргөн хүрээний бактериар дэмжигддэг. Энэ мөчлөгийн бие даасан холбоосууд нь органик үлдэгдлийн хүхрийг сульфат болгон исэлдүүлдэг аэробик бичил биетүүд, мөн сульфатыг хүхэрт устөрөгч болгон бууруулдаг агааргүй сульфат бууруулагчид орно. Хүхрийн нянгийн жагсаалтад орсон бүлгүүдээс гадна хүхэрт устөрөгчийг хүхэр, дараа нь сульфат болгон исэлдүүлдэг. Ургамал хөрс, уснаас зөвхөн SO2-4 ионыг шингээдэг.

Төв хэсэгт байгаа цагираг нь хөрс, хурдас дахь бэлэн сульфатын усан сан ба төмрийн сульфидын усан сангийн хооронд хүхэр солилцох исэлдэх (O) ба бууралт (R) үйл явцыг дүрсэлдэг.

Цагаан будаа. 10. Хүхрийн эргэлт. Төв хэсэгт байгаа цагираг нь исэлдэх (0) ба ангижрах (R) үйл явцыг харуулсан бөгөөд үүгээр дамжуулан хүхэр нь хөрсний гүнд байрлах сульфатын усан сан ба төмрийн сульфидын усан сан ба хурдас дахь хүхрийн хооронд солилцдог.

Хүхрийн гол хуримтлал нь голын урсацтай газраас сульфатын ионууд тасралтгүй урсдаг далайд үүсдэг. Устөрөгчийн сульфид уснаас ялгарах үед хүхэр нь агаар мандалд хэсэгчлэн буцаж, давхар исэл болж исэлдэж, борооны усанд хүхрийн хүчил болж хувирдаг. Аж үйлдвэрийн хэрэглээих хэмжээний сульфат, хүхэр, чулуужсан түлшний шаталт нь агаар мандалд их хэмжээний хүхрийн давхар ислийг ялгаруулдаг. Энэ нь ургамал, амьтан, хүмүүст хор хөнөөл учруулж, хүчиллэг борооны эх үүсвэр болж, улам хүндрүүлдэг сөрөг нөлөөхүхрийн эргэлтэнд хүний ​​оролцоо.

Бодисын эргэлтийн хурд

Бодисын бүх мөчлөг өөр өөр хурдтайгаар явагддаг (Зураг 11)

Тиймээс гариг ​​дээрх бүх шим тэжээлийн мөчлөгүүд нь янз бүрийн хэсгүүдийн нарийн төвөгтэй харилцан үйлчлэлээр дэмжигддэг. Эдгээр нь янз бүрийн функцтэй организмын бүлгүүдийн үйл ажиллагаа, далай ба хуурай газрыг холбосон урсац, ууршилтын систем, ус ба агаарын массын эргэлтийн үйл явц, таталцлын хүчний үйл ажиллагаа, литосферийн ялтсуудын тектоник болон бусад томоохон үйл ажиллагаанаас үүсдэг. -геологи, геофизикийн үйл явцын цар хүрээ.

Биосфер нь нэг үүрэг гүйцэтгэдэг нарийн төвөгтэй систем, энэ нь бодисын янз бүрийн эргэлт явагддаг. Эдгээрийн гол хөдөлгүүр мөчлөг бол гаригийн амьд бодис, бүх амьд организм,органик бодисын нийлэгжилт, хувирал, задралын үйл явцыг хангах.

Цагаан будаа. 11. Бодисын эргэлтийн хурд (P. Cloud, A. Jibor, 1972)

Дэлхий ертөнцийн экологийн үзлийн гол цөм нь бүр амьд амьтантүүнд нөлөөлж буй олон янзын хүчин зүйлээр хүрээлэгдсэн бөгөөд эдгээр нь хамтдаа түүний амьдрах орчин - биотопыг бүрдүүлдэг. Тиймээс, биотоп - амьдрах нөхцлийн хувьд нэгэн төрлийн нутаг дэвсгэрийн хэсэг тодорхой төрөлургамал эсвэл амьтан(жалгын налуу, хотын ойн цэцэрлэгт хүрээлэн, жижиг нуур эсвэл том нуурын хэсэг, гэхдээ нэгэн төрлийн нөхцөлтэй - эрэг орчмын хэсэг, гүн усны хэсэг).

Тодорхой биотопын шинж чанартай организмууд бүрддэг амьдралын нийгэмлэг буюу биоценоз(нуур, нуга, эрэг орчмын амьтан, ургамал, бичил биетэн).

Амьд нийгэмлэг (биоценоз) нь биотоптойгоо нэг цогцыг бүрдүүлдэг бөгөөд үүнийг нэрлэдэг экологийн систем (экосистем).Жишээ байгалийн экосистемшоргоолжны үүр, нуур, цөөрөм, нуга, ой, хот, ферм болж чаддаг. Сонгодог жишээхиймэл экосистем юм сансрын хөлөг. Таны харж байгаагаар хатуу чанд байдаггүй орон зайн бүтэц. Экосистем гэдэг ойлголттой ойр байдаг нь ойлголт юм биогеоценоз.

Экосистемийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь:

• амьгүй (абиотик) орчин.Эдгээр нь ус, эрдэс бодис, хий, түүнчлэн органик бодис, ялзмаг;
• биотик бүрэлдэхүүн хэсгүүд.Үүнд: үйлдвэрлэгч буюу үйлдвэрлэгч (ногоон ургамал), хэрэглэгчид буюу хэрэглэгчид (үйлдвэрлэгчээр хооллодог амьд биетүүд), задлагч буюу задлагч (бичил биетүүд).

Байгаль нь маш хэмнэлттэй ажилладаг. Тиймээс организмын үүсгэсэн биомасс (организмын биет бодис) болон тэдгээрийн агуулагдах энерги нь экосистемийн бусад гишүүдэд шилждэг: амьтад ургамал иддэг, эдгээр амьтдыг бусад амьтад иддэг. Энэ процессыг нэрлэдэг хоол хүнс, эсвэл трофик, гинж.Байгальд хүнсний сүлжээ нь ихэвчлэн огтлолцдог. хүнсний сүлжээ үүсгэх.

Жишээ хүнсний сүлжээ: ургамал - өвсөн тэжээлтэн - махчин; үр тариа - хээрийн хулгана- үнэг гэх мэт болон хүнсний торыг Зураг дээр үзүүлэв. 12.

Ийнхүү биосфер дахь тэнцвэрт байдлын төлөв байдал нь экосистемийн бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд бодис, энергийн тасралтгүй солилцоогоор хадгалагддаг биотик ба абиотик орчны хүчин зүйлсийн харилцан үйлчлэлд суурилдаг.

Байгалийн экосистемийн хаалттай эргэлтэд бусадтай хамт хоёр хүчин зүйлийн оролцоо зайлшгүй шаардлагатай: задалдагч бодис байгаа эсэх, нарны энергийн байнгын хангамж. Хотын болон зохиомол экосистемд задалдагч цөөхөн буюу огт байдаггүй тул шингэн, хатуу, хийн хог хаягдал хуримтлагдан байгаль орчныг бохирдуулдаг.

Цагаан будаа. 12. Хүнсний сүлжээ ба бодисын урсгалын чиглэл

Өнөө үед ургамал, амьтан өөрчлөгдөж байна байгалийн орчин. Үүний жишээнд далай дахь шүрэн хад, намаг дахь хүлэрт ордууд, хагны тархалт, уулсыг сүйтгэдэг замаг, бичил биетэн зэрэг болно. Бараг бүх химийн элементүүд биологийн мөчлөгт оролцдог үечилсэн хүснэгтД.И.

Нүүрстөрөгч. Байгаль дахь нүүрстөрөгчийн эх үүсвэрүүд нь олон янзын адил олон байдаг. Үүний зэрэгцээ зөвхөн агаар мандалд хийн төлөвт эсвэл усанд ууссан төлөвт байгаа нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь нүүрстөрөгчийн эх үүсвэр бөгөөд үүнийг амьд организмын органик бодис болгон боловсруулах үндэс суурь болдог. Ургамлын барьж авсан нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь фотосинтезийн явцад элсэн чихэр болон хувирч, бусад биосинтезийн процессоор уураг, липид гэх мэт болж хувирдаг. янз бүрийн бодисуудАмьтан, ногоон бус ургамлын нүүрс ус агуулсан хоол хүнс болгон үйлчил. Нөгөөтэйгүүр, бүх организм амьсгалж, нүүрстөрөгчийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл хэлбэрээр агаар мандалд гаргадаг. Үхэл тохиолдоход сапрофагууд цогцсыг задалж, эрдэсжүүлж, хүнсний сүлжээг үүсгэдэг бөгөөд үүний төгсгөлд нүүрстөрөгч нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл ("хөрсний амьсгал" гэж нэрлэгддэг) хэлбэрээр эргэлтэнд ордог. Ургамал, амьтны үхсэн үлдэгдэл хуримтлагдах нь нүүрстөрөгчийн эргэлтийг удаашруулдаг: хөрсөнд амьдардаг сапрофаг амьтад, сапрофит бичил биетүүд түүний гадаргуу дээр хуримтлагдсан үлдэгдлийг ялзмаг болгон хувиргадаг. Организмын ялзмагт үзүүлэх нөлөөллийн түвшин ижил биш бөгөөд нүүрстөрөгчийн эцсийн эрдэсжилтэд хүргэдэг мөөгөнцөр, бактерийн гинж нь өөр өөр урттай байдаг. Дүрмээр бол ялзмаг хурдан задардаг.
Заримдаа гинж нь богино, бүрэн бус байж болно. Энэ тохиолдолд хэрэглэгчдийн гинжин хэлхээ нь агаарын дутагдал эсвэл хэт өндөр хүчиллэг байдлаас болж ажиллах боломжгүй бөгөөд үүний үр дүнд органик үлдэгдэл нь хүлэрт хуримтлагдаж, хүлэрт намаг үүсгэдэг. Сфагнум хөвдөөр бүрхэгдсэн зарим хүлэрт намагт хүлэрт давхарга нь 20 м ба түүнээс дээш хүрдэг. Энд мөчлөг зогсдог. Нефть хэлбэрээр чулуужсан органик нэгдлүүдийн хуримтлал нь геологийн цагийн хуваарийн дагуу эргэлт удааширч байгааг харуулж байна.

Усанд нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь шохой, шохойн чулуу, доломит эсвэл шүрэн хэлбэрээр хуримтлагддаг тул нүүрстөрөгчийн эргэлт удааширдаг. Ихэнхдээ эдгээр нүүрстөрөгчийн масс нь циклээс гадуур бүхэлдээ үлддэг геологийн үеүүддалайн түвшнээс дээш гарах хүртэл. Энэ мөчөөс эхлэн шохойн чулуу, эсвэл хагны нөлөөн дор ууссаны үр дүнд, түүнчлэн цэцэглэдэг ургамлын үндэс нь нүүрстөрөгч, кальцийг эргэлтэнд оруулж эхэлдэг.

АЗОТ. Азотын эргэлт нь нэлээд төвөгтэй байдаг. 78% азот агуулдаг боловч амьд организмын дийлэнх нь үүнийг ашиглахын тулд тодорхой химийн нэгдлүүд хэлбэрээр бэхлэгдсэн байх ёстой. Процессын явцад азотын бэхлэлт үүсдэг галт уулын үйл ажиллагаа, агаар мандалд аянга буух үед, солир шатах үед. Гэсэн хэдий ч зарим ургамлын үндэс, заримдаа навчис дээр чөлөөтэй амьдардаг, амьдардаг бичил биетүүд азотыг бэхлэх үйл явцад зүйрлэшгүй их ач холбогдолтой байдаг. Чөлөөт амьдардаг бактерийн дотроос азотыг аэробик (өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгчөөр амьдардаг), мөн агааргүй (өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгчгүй амьдардаг) организмуудаар тогтоодог. Ийм чөлөөт амьд бактерийн тогтсон азотын хэмжээ жилд 1 га талбайд 2-3 кг-аас 5-6 кг хооронд хэлбэлздэг. Хөрсөнд амьдардаг хөх-ногоон замаг нь азотыг тогтооход тодорхой үүрэг гүйцэтгэдэг бололтой.

Бодисын солилцооны бүтээгдэхүүн, ургамал, амьтны үлдэгдэлтэй хамт хөрсөнд орж, органик бодисууд эрдэс бодис болж задардаг бол бактери нь органик бодисын азотыг аммонийн давс болгон хувиргадаг.

Азотын валентыг өргөн хүрээнд өөрчлөх чадвар нь янз бүрийн органик нэгдлүүдийг бий болгоход түүний тодорхой үүргийг тодорхойлдог.

Бөмбөрцгийн гадаргуу дээр том нь сайн мэддэг. Нарны энергийн улмаас үүссэн усны биетүүдийн ууршилт нь агаар мандлын чийгийг үүсгэдэг. Энэ чийг нь салхиар зөөвөрлөсөн үүл болж өтгөрдөг. Үүл хөргөхөд хур тунадас бороо, цас хэлбэрээр ордог. Хур тунадас нь хөрсөнд шингэдэг эсвэл түүний гадаргуу дээгүүр урсдаг. Ус нь далай, далай руу буцаж ирдэг. Ургамлын ууршуулсан усны хэмжээ ихэвчлэн их байдаг. Хэрэв ургамлын чийг, ус их байвал ууршилт нэмэгддэг. Нэг хус мод өдөрт 75 литр ус, шаргал мод 100 литр, линден 200 литр, 1 га ойд 20-50 мянган литр ус ууршуулдаг. Хусан ой, 1 га-д ноогдох навчны жин ердөө 4940 кг, өдөрт 47 мянган литр ус ууршуулдаг бол гацуур ойд 1 га-д ноогдох зүү 31 мянган кг байдаг. - Залхуунд ердөө 43 мянган литр үхэр. Буудай боловсруулах явцад 1 га талбайд 3750 тн ус хэрэглэдэг нь 375 мм хур тунадастай тохирч байна.

Хүчилтөрөгч нь тоон утгаараа амьд бодисын гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хэрэв бид эд эс дэх усыг харгалзан үзвэл хүний ​​биед 62.8% хүчилтөрөгч, 19.4% нүүрстөрөгч агуулагддаг. Хүчилтөрөгчийг бүхэлд нь авч үзвэл нүүрстөрөгч, устөрөгчтэй харьцуулахад түүний гол элемент юм.

Энэ элемент нь олон тооны химийн нэгдлүүдийг үүсгэж чаддаг тул хүчилтөрөгчийн эргэлт нь төвөгтэй байдаг. Үүний үр дүнд агаар мандал эсвэл эдгээр хоёр орчны хооронд завсрын олон мөчлөг үүсдэг.

Хүчилтөрөгч нь тодорхой концентрациас эхлээд аэробик организмд хүртэл эс, эд эсэд маш хортой байдаг. Францын эрдэмтэн Луи Пастер (1822 - 1895) ямар ч амьд агааргүй организм агаар мандлын хүчилтөрөгчөөс 1%-иар хэтэрсэн хүчилтөрөгчийн концентрацийг тэсвэрлэж чадахгүй гэдгийг нотолсон (Пастерийн эффект).

Хүчилтөрөгчийн эргэлт нь ихэвчлэн агаар мандал ба амьд организмын хооронд явагддаг. Фотосинтезийн үед хүчилтөрөгчийг хийн хэлбэрээр гаргаж, ялгаруулах үйл явц нь амьсгалах үед хэрэглэх үйл явцын эсрэг байдаг. Энэ тохиолдолд органик бодисууд устаж, хүчилтөрөгч нь устөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг. Зарим талаараа хүчилтөрөгчийн эргэлт нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн урвуу эргэлттэй төстэй байдаг: нэгнийх нь хөдөлгөөн тухайн чиглэлд явагддаг. эсрэг хөдөлгөөнөөр.

Хүхэр. Энэ элементийн мөчлөгийн зонхилох хэсэг нь тунамал шинж чанартай бөгөөд хөрс, усанд тохиолддог. Амьд организмд байдаг хүхрийн гол эх үүсвэр нь бүх төрлийн сульфатууд юм. Усан дахь олон сульфатын сайн уусах чадвар нь органик бус хүхрийн экосистемд нэвтрэх боломжийг хөнгөвчилдөг. Сульфатыг шингээж авснаар ургамал тэдгээрийг сэргээж, хүхэр агуулсан амин хүчлийг үүсгэдэг.

Биоценозын янз бүрийн органик хог хаягдлыг бактери задалж, эцэст нь хөрсөн дэх сульфопротейнүүдээс хүхэрт устөрөгч үүсгэдэг. Зарим бактери нь мөн сульфатаас устөрөгчийн сульфид үүсгэж чаддаг бөгөөд үүнийг агааргүй нөхцөлд бууруулдаг. Эдгээр бактери нь сульфатыг ашиглан бодисын солилцоонд шаардлагатай энергийг олж авдаг.

Нөгөөтэйгүүр, устөрөгчийн сульфидыг дахин сульфат болгон исэлдүүлдэг бактери байдаг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэгчдэд хүртээмжтэй хүхрийн нийлүүлэлтийг дахин нэмэгдүүлдэг. Ийм бактерийг химийн синтетик гэж нэрлэдэг, учир нь тэд гэрлийн оролцоогүйгээр зөвхөн энгийн химийн бодисыг исэлдүүлэх замаар эсийн энерги үүсгэдэг. Тиймээс шим мандалд тунамал чулуулаг нь голчлон пирит хэлбэрээр олддог хүхрийн гол нөөц, түүнчлэн гипс гэх мэт сульфатуудыг агуулдаг.

Фосфор. Фосфорын эргэлт нь харьцангуй энгийн бөгөөд маш бүрэн бус байдаг. Фосфор нь амьд бодисын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг бөгөөд үүнд нэлээд их хэмжээгээр агуулагддаг. Амьд биетэд байдаг фосфорын нөөц бүхэлдээ литосферт төвлөрдөг. Органик бус фосфорын гол эх үүсвэр нь магмын чулуулаг (жишээлбэл, апатит) эсвэл тунамал чулуулаг (жишээлбэл, фосфорит) юм. Ашигт малтмалын фосфор - ховор элементшим мандал, дэлхийн царцдас дахь энэ нь 1% -иас ихгүй байгаа нь олон тооны экосистемийн бүтээмжийг хязгаарлах гол хүчин зүйл юм. Дэлхийн царцдасын чулуулгийн органик бус фосфор нь уусгах, уусгах замаар эргэлтэнд оролцдог. эх газрын ус. Энэ нь хуурай газрын экосистемд нэвтэрч, ургамалд шингэж, түүний оролцоотойгоор янз бүрийн органик нэгдлүүдийг нэгтгэж, улмаар трофик харилцаанд ордог. Дараа нь органик фосфатууд нь цогцос, хог хаягдал, амьд биетийн шүүрлийн хамт газарт буцаж ирэн, бичил биетэнд дахин өртөж, эрдэс ортофосфат болж хувирч, ногоон ургамал болон бусад автотрофууд (Грек хэлнээс autos - өөрөө) хэрэглэхэд бэлэн байдаг. ба цом - хоол хүнс, хоол тэжээл).

Фосфорыг усны экосистемд оруулдаг урсгал ус. Гол мөрөн нь далайг фосфатаар тасралтгүй баяжуулж, цэвэр ус эсвэл далайн усны хүнсний сүлжээний янз бүрийн түвшинд байрлах фитопланктон, амьд организмын хөгжлийг дэмждэг. Ландшафтын аливаа химийн элементийн түүх нь цар хүрээ, үргэлжлэх хугацаагаараа өөр өөр тоо томшгүй олон мөчлөгөөс бүрддэг. Эсрэг процессууд - биогенийн хуримтлал ба эрдэсжилт нь атомуудын нэг биологийн мөчлөгийг бүрдүүлдэг.

Тундрын ландшафтууд нь зуны богино хугацаатай хүйтэн нөхцөлд үүсдэг тул бүтээмж муутай байдаг. Бага хөрс нь тундрын олон шинж чанарын үндэс суурь болдог. "Амьдралын давалгаа" нь дулааны дутагдалтай холбоотой байдаг: илүү олон жил дулаан зунамьд бодисын үйлдвэрлэл нэмэгддэг. Зарим ургамал тундрт зөвхөн таатай жилүүдэд цэцэглэдэг (жишээлбэл, Арктикийн тундр дахь галт ургамал). Тундра дахь ургамал аажмаар ургадаг. Жилд хаг 1 - 10 мм ургадаг; 83 мм-ийн голчтой арц нь жилийн 544 цагирагтай байж болно. Энэ нь зөвхөн нөлөө биш юм бага температур, гэхдээ бас байхгүй хангалттай тоо хэмжээхоол тэжээлийн элементүүд.

Олон тундруудад хөвд, хаг нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэдний давамгайлж буй ландшафтууд байдаг.

Тундрад ургамлын биомасс 170.3 у/га, үүний 72% нь газар доорх хэсэгт байдаг. Жилд биомассын өсөлт 23.5 ц/га, хог хаягдал 21.9 ц/га байна. Тиймээс жинхэнэ өсөлт зөрүүтэй тэнцүү байнаургалт ба хогны хооронд маш бага - 1.6 ц/га (хойд тайгад - 10 ц/га, өмнөд тайга - 30 ц/га, чийглэг халуун оронд - 75 ц/га).

Температур багатай тул тундр дахь организмын үлдэгдлийн задрал удаан явагддаг, олон бүлэг бичил биетүүд ажилладаггүй эсвэл маш сул ажилладаг (эслэгийг задалдаг бактери гэх мэт). Энэ нь гадаргуу болон хөрсөн дэх органик бодисыг хуримтлуулахад хүргэдэг.

Орос дахь өргөн навчит ой нь Европын хэсэгт тархсан. Эдгээр нь бүгд чийглэг, дулаан уур амьсгалтай бүс нутаг юм. Эндхийн биомасс чийглэг халуун орныхоос (3000-5000 ц/га) нэг их бага биш боловч жилийн үйлдвэрлэл, ногоон шингээх масс хэд дахин бага байдаг. Бүтээгдэхүүн нь 80-150 ц/га (чийглэг халуун оронд - 300 - 500 ц/га), царс ойд ногоон шингээх масс нь биомассын 1% -ийг эзэлдэг бөгөөд 40 ц/га (8% ба 400 ц/га) хүрдэг. чийглэг халуун оронд).

Өргөн навчит мод нь үнс, ялангуяа навч (5% хүртэл) харьцангуй баялаг юм. Навчны үнсэнд маш их Ca агуулагддаг - хуурай бодис тутамд 20% буюу 0.6 - 3.8%, K (0.15 - 2.0%), Si (0.4 - 2.8%), үүнээс ч бага Mg , A1, P, түүнчлэн Fe, Mn, Na, C1.

Тайгад биомасс нь чийглэг халуун орны болон навчит ой модноос тийм ч доогуур биш юм. Өмнөд тайгад биомасс 3000 ц/га давж, зөвхөн хойд тайгад 500-1500 ц/га хүртэл буурдаг. Тайга дахь том масс нь маш бага (өмнөд тайгад - биомассын 0.01%).

Биомассын 60 гаруй хувийг мод (50 орчим%), лигнин (20-30%), гемицеллюлоз (10 гаруй%) бүрдүүлдэг.

Өмнөд тайгын жилийн үйлдвэрлэл нь өргөн навчит ойнхтой бараг ижил (85 ц/га, царс ойд 90 ц/га), хойд тайгад хамаагүй бага (40 - 60 ц/га). Өмнөд тайга дахь ургамлын хог нь царс ойтой харьцуулахад бага бөгөөд 55 ц/га (царс ойд 65 ц/га); хойд тайгад үүнээс ч бага - 35 ц/га.

Чийглэг халуун орны бүс нутаг нь экваторын, өмнөд болон өмнөд-төвийн бүс нутагт том талбайг эзэлдэг. Тэд өнгөрсөн геологийн эрин үед (Девоны төгсгөлөөс) илүү өргөн тархсан байв. Дулааны элбэг дэлбэг байдал нь хур тунадас ихтэй нийлдэг бөгөөд дулаан, чийг нь атомуудын нэг биологийн мөчлөгийг хязгаарладаггүй. атомууд жилийн туршид ижил эрчимтэй явагддаг, шилжилт хөдөлгөөний үе үе сул илэрхийлэгддэг.
Дулаан, чийгийн элбэг дэлбэг байдал нь чийглэг халуун орны амьд бодисын жилийн их хэмжээний үйлдвэрлэлийг тодорхойлдог. Эндхийн үйлдвэрлэлийн хэмжээ навчит ой, тайгынхаас 2-3 дахин их, 300-500 ц/га хүрдэг. Биомасс ба бүтээгдэхүүний харьцаагаар газар дээрх ба газар доорх, ногоон ба ногоон бус биомасс болон бусад олон үзүүлэлтээр чийглэг халуун орнымөн бусад чийглэг ойн ландшафтаас онцын ялгаагүй. Гэсэн хэдий ч биомасс дахь калийн хэмжээгээр чийглэг халуун орны навчит ойгоос ялгаатай. Чийглэг халуун орны амьтдын биомасс нь биомассын 1% орчим (45 ц/га) байдаг. Эдгээр нь голчлон морин шоргоолж, шоргоолж болон бусад доод амьтад юм. Энэ үзүүлэлтээр чийглэг халуун орны газар нутаг нь ердөө 3.6 ц/га зоомасс (биомассын 0.01%) хуримтлагддаг тайгаас эрс ялгаатай. Их хэмжээний органик бодисын задрал нь усыг нүүрстөрөгчийн давхар исэл, органик хүчлээр хангадаг. Биологийн мөчлөгийн үед усанд ордог гол элементүүд нь Si ба Ca, K. Mg, Al, Fe, Mn, S. Халуун орны модны навчнууд нь Si агууламж өндөртэй байдаг. Биологийн мөчлөгийн үед борооны ус навчнаас их хэмжээний N, P, K, Ca, Mg, Na, CI, S болон бусад элементүүдийг угаана.

Тал хээр, цөл нь олон шинж чанараараа ижил төстэй байдаг. Тал хээрийн биомасс нь ойн ландшафттай харьцуулахад бага хэмжээний дараалал юм - 100-аас 350 ц/га. Үүний ихэнх хэсэг нь ойгоос ялгаатай нь үндэст (70 - 90%) төвлөрдөг. Тал хээрийн амьтдын биомасс 6% орчим байдаг. Жилийн үйлдвэрлэл нь 13-50 ц/га, өөрөөр хэлбэл биомассын 30-50%.

Жил бүр хэдэн зуун кг усанд уусдаг бодис (1 га тутамд) тал хээрийн атомын биологийн эргэлтэнд оролцдог, өөрөөр хэлбэл тайгынхаас хамаагүй их байдаг (нуга хээр - 700 кг/га; өмнөд тайга - 155 кг/). га). Нуга тал хээрт жилд 700 кг/га усанд уусдаг бодисыг хог хаягдал, хуурай газарт 150 кг/га (өмнөд тайгын гацуурт ойд - 120 кг/га) буцаан авдаг. Хог хаягдлын хувьд суурь нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд органик хүчлийг бүрэн саармагжуулдаг.

Ойн ландшафтаас ялгаатай нь тал хээрийн хөрс нь биомассаас 20-30 дахин их органик бодисыг хуримтлуулдаг (нуга тал хээрт - 8000 ц/га хүртэл ялзмаг; хуурай хээрт - 1000 - 1500 ц/га). Тал хээр, цөлийн хувьд хамгийн онцлог шинж чанартай элементүүд нь ус, хөрс, өгөршлийн бүтээгдэхүүнд давсжилтын үед хуримтлагддаг Ca, Na, Mg юм.

Тал хээрийн бүх өвсийг эрдсийн найрлагаар нь гурван бүлэгт хуваадаг: Si агууламж өндөртэй, N агууламж багатай өвс; K, Ca, N-ийн их хэмжээний хуримтлал бүхий буурцагт ургамал; завсрын байр суурийг эзэлдэг.

Бодисын биологийн эргэлт - химийн элементүүдийн тогтмол, тасралтгүй эргэлт, үүнээс болж үүсдэг нарны цацрагХүнсний гинжин хэлхээгээр нэгдсэн организмын цуглуулгаар хадгалагддаг.

(I.G.Pidoplichko K.M., Sitnik, 1974 оны засварласан биологийн зохиогчийн хэлснээр).

Бодисын биологийн эргэлт нь агаар, хөрс, усанд агуулагдах элементүүдээс органик бодис үүсэх, улмаар эдгээр бодисын задралаас бүрддэг бөгөөд үүний үр дүнд элементүүд эрдэс хэлбэрт шилждэг.

Бодисын биологийн мөчлөг нь гадны болон шаардлагатай элементүүдийг хангадаг дотоод орчинамьд организм ба түүний тогтвортой байдлыг хадгалж байдаг. Энэ нь юуны түрүүнд нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, азот, фосфор гэх мэт бодисын эргэлт юм.

Бодисын эргэлт гэдэг нь агаар мандал, гидросфер, литосферт тохиолддог үйл явцад бодисуудын олон удаа оролцох явдал юм. гаригийн биосферийн нэг хэсэг болох эдгээр давхаргад. Азот, фосфор, хүхэр зэрэг биофилик элементүүдийн мөчлөг онцгой ач холбогдолтой юм. (Reimers N.F.D., 1990-ийн дараа).

Биологийн мөчлөг нь тасралтгүй, мөчлөгийн үзэгдэл боловч цаг хугацаа, орон зайд жигд бус бөгөөд биогеоценозоос биосфер хүртэл зохион байгуулалтын янз бүрийн шаталсан түвшний экосистем дэх бодис, энерги, мэдээллийн байгалийн дахин хуваарилалт их ба бага хэмжээгээр алдагддаг (Н.Ф. Реймерс) , 1990). Биогеоценозын доторх бодисын бүрэн эргэлт үүсдэггүй, учир нь Зарим бодис үргэлж түүний хил хязгаараас давж гардаг.

Биотик солилцооны тойрог нь том (биосферийн) - цаг хугацаа, орон зайд жигд бус, матери, энерги, мэдээллийн байгалийн мөчлөгийн дахин хуваарилалтын зогсолтгүй, гаригийн үйл явц (энергийн нэг чиглэлтэй урсгалаас бусад) шим мандлын экологийн системүүд тасралтгүй шинэчлэгдэж байна (Реймерс Н.Ф., 1990).

Энд гол параметр нь байгаль орчны үр ашгийн коэффициент юм. Организмын биомассын тэдгээрийн хэрэглэж буй органик бодисын хэмжээтэй харьцуулсан харьцааг заримдаа байгаль орчны үр ашгийн коэффициент гэж нэрлэдэг. Энэ коэффициент нь дүрмээр бол 10-20-аас хэтрэхгүй.

Амьд организмын нэгж жинд ногдох бодисын солилцооны үйл явцын эрчим (бодисын солилцоо) ихэвчлэн их байх тусам организм бага байдаг. Энэ хэв маягийн шалтгаан нь бодисын солилцооны үйл явц нь организмын гадаргуугаар хийн тархалтын хурдаас ихээхэн хамааралтай байдаг бөгөөд энэ нь хэмжээ буурах тусам тэдгээрийн биомассын нэгж тутамд нэмэгддэг.

В.А.Ковда (1969)-ийн тооцоогоор дэлхийн биомассын нийт үнэ цэнэ нь 3.10 (12) бөгөөд энэ утгын 95% -иас дээш нь ургамал, 5% нь амьтдад хамаарна. Энэ бүхний ихэнх нь тивийн ойд унадаг.

Эх газрын ургамлын нийт бүтээмж 140.10 (9) тонн байна гэж үзвэл тив дэх органик бодисын эргэлтийн нэг мөчлөгийн хугацаа 20 орчим жил байна (энэ нь ойд хамааралтай байж магадгүй) энэ мөчлөгийн хувьд богино, далайд бүр бага байдаг - фитопланктоны хувьд хэдэн өдрийн турш). Амьтны органик бодисын эргэлтийн нэг мөчлөгийн үргэлжлэх хугацаа нь хэдэн жил байдаг (амьтны нийт биомасс нь ойролцоогоор 10 (11) тонн бөгөөд тэдгээр нь ургамлын нийт бүтээмжийн 10% -ийг шингээдэг - иймээс энэ тооцоо). Хакслигийн (1962) мэдээллээс үзэхэд Африкийн саваннад том зэрлэг амьтдын биомасс 15-25 т/км2, сэрүүн ойд - 1 т/км2, тундрт - 0.8 т/км2, м.кв хүрч болно. хагас цөлд - 0.35т/км.кв.

Хүмүүсийн биологийн массын үнэлгээ, хоолны дэглэмийн үед зарцуулсан энергийн тооцоог илүү нарийвчлалтай тооцдог.

Одоо (4 тэрбум гаруй хүнтэй хүний ​​биомасс ойролцоогоор 0,2,10^19 тонн байна. Одоо аль хэдийн 5 тэрбум гаруй болсон) Хүн өдөрт 2,5,10^3 ккал энерги зарцуулдаг бол нийт Хүмүүсийн эрчим хүчний хэрэглээ 1.8.10 ^15 ккал/жил Энэ утга нь хөдөө аж ахуйн үйлдвэрлэлийн орчин үеийн бүтээмжтэй ойролцоо байна, өөрөөр хэлбэл орчин үеийн эрин үед хүн ойролцоогоор 0.2% зарцуулдаг! анхан шатны үйлдвэрлэлорганик ертөнц. Хэдэн мянган жилийн өмнө энэ үзүүлэлт 0.01%-иас бага байсан бөгөөд цаашид ч өсөх болно.

Бүтээгдэхүүнийг хэрэглэснээр хүн манай гаригийн дулааны шинэ эх үүсвэр болох техникийн эрчим хүчийг хэрэглэдэг.

Органик бодис үүсгэх үйл явц нь ихэвчлэн нүүрстөрөгчийн давхар исэл гэж нэрлэгддэг нүүрстөрөгчийн давхар ислийг агаар мандал, гидросферээс автотрофын ургамлуудад шингээхэд үндэслэдэг тул үүнийг эхлээд дэлхийн биологийн мөчлөгт шинжлэх ёстой. Агаар мандалд 2.3.10^12 орчим байдаг, өөрөөр хэлбэл. Агаар мандлын нийт агаарын 0.032% (эзэлхүүн%). Гидросферт 130.10^12 тонноос илүү байдаг. Энэ нь газарзүйн өөр өөр бүс нутаг, өндрөөс хамааран бага зэрэг өөрчлөгддөг. Үүний шалтгаан нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн агууламжийн температураас үл хамаарах байдал юм. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн мөчлөгийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг биологийн процессоор, бага зэрэг геологийн процессоор тодорхойлдог. Жилд фотосинтезийн хэрэглээ 3.10^17 (эдгээр нь карбонат юм). Агаар мандалд нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шинэчлэх дундаж хугацаа 10 орчим жил байв.

Одоо шим мандлын бие даасан мөчлөгийг авч үзэх рүү шилжье. Үндсэн хөдөлгөгч хүчДэлхий дээрх бодисын эргэлт нь амьд бодис юм. Энэ бол амьд бодис, эс тэгвээс түүний мөчлөгийн системээр дамжуулан үйл ажиллагаа нь дэлхийн биосферийн дэвшилтэт хөгжлийг хангадаг. Бодис ба энергийн эргэлт нь бүтээх ба устгах гэсэн хоёр эсрэг үйл явц дээр суурилдаг. Эхнийх нь амьд бодис үүсэх, эрчим хүчний хуримтлалыг хангах, хоёр дахь нь нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүдийг устгах, тэдгээрийг энгийн эрдэс бодис болгон хувиргах: нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, янз бүрийн давс гэх мэт. Биосфер нь тасралтгүй мөчлөгийн улмаас (ачаар) оршин тогтнодог. Биологийн мөчлөгийн оршин тогтнох энергийн үндэс нь фотосинтезийн үйл явц гэдгийг бид өмнө нь тэмдэглэсэн. Энэ үйл явцын явцад (яг энэ үйл явц нь биологийн мөчлөгийн өсөлтийн салбарыг эрчим хүчээр илэрхийлдэг) асар их хэмжэээрчим хүч (нарны) органик бодисын боломжит химийн энерги (химийн) болж хувирдаг. Бууж буй салбар (эрч хүчтэйгээр хэлбэл) нь бусад бүх зүйл юм амьдралын үйл явц, фотосинтезийн явцад үүссэн биологийн нэгдлүүдийн хувиргалт ба хуримтлагдсан энергийн ашиглалт явагддаг. Эдгээр процессууд нь органик бодисын исэлдэлт, эрдэсжилт, эдгээр бодисын химийн холбоонд хуримтлагдсан энергийн задрал, дулаан болж хувирах замаар төгсдөг.