Усны эргэлт. Усны эргэлтийн эдийн засгийн холбоо

Биосфер дахь бодисын эргэлт нь бодисын солилцоо, харилцан уялдаатай харилцан уялдаатай, мөчлөгт давтагдах үйл явц юм.

Бодисын эргэлт байгаа нь биосфер оршин тогтнох зайлшгүй нөхцөл юм. Зарим организм хэрэглэсний дараа бодисыг бусад организмд хүртээмжтэй хэлбэрт шилжүүлэх ёстой. Бодисын нэг холбоосоос нөгөө рүү шилжих нь эрчим хүчний зарцуулалтыг 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

Органик бодист агуулагдах энерги нь хүнсний сүлжээгээр дамжих үед 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. Энэ тохиолдолд бид зөвхөн биосфер дахь энергийн урсгалын тухай ярьж болох боловч мөчлөгийн тухай ярихгүй. 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 цахилгаан цэнэгийн (аянга) нөлөөн дор 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 ургамлууд нь таримал ургамлын хамгийн сайн өмнөх ургамал юм. 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. Азотыг денитрификацилах замаар агаар мандалд буцааж өгдөг бөгөөд үүнийг денитрификатор бактерийн бүлэг гүйцэтгэдэг. Үүний үр дүнд азотын нэгдлүүд молекул азот болж буурдаг. Нитрат ба аммонийн хэлбэрийн азотын нэг хэсэг нь усны экосистемд гадаргын урсацаар ордог. 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 үржих (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 мөсөн ус (биосфер дахь нийт усны нөөцийн 99 гаруй хувь) эзэлдэг. Усны багахан хэсэг нь хийн төлөвт байдаг - энэ нь 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 тэдгээрийг амьд организмд ашиглах боломжтой болгодог эрдэс бодисыг бий 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 органик нэгдлүүд хэлбэрээр бэхлэгдэж, хүчилтөрөгч агаар мандалд ордог.

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. Нүүрстөрөгч нь органик бус нэгдлүүдээс химийн чухал элемент болох органик бодис руу шилжих гол зам нь фотосинтезийн үйл явц юм. Амьд организм амьсгалах, үхсэн органик бодисыг нянгаар задлах явцад нүүрстөрөгчийн нэг хэсэг нь агаар мандалд нүүрсхүчлийн хий хэлбэрээр 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 үүсэх замаар хийгддэг: нүүрс, газрын тос, хүлэр.

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 явцад антропоген нөлөөлөл нэмэгдэж байна. 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 хүлэмжийн үр нөлөөг мэдэгдэхүйц илэрхийлэхэд хүргэсэн. 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 дээшлэх бөгөөд энэ нь газрын нэлээд хэсгийг үерт автуулах болно. Дэлхийн хүн амын 40 орчим хувь нь эдгээр нутаг дэвсгэрт амьдардаг тул үүнийг дэлхийн байгаль орчны гамшиг гэж үздэг.

Хүчилтөрөгчийн мөчлөг

Биосферийн үйл ажиллагаанд хүчилтөрөгч нь амьд организмын бодисын солилцооны үйл явц, амьсгалахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. 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 сүүлийн хэдэн арван жилд хүний ​​үйл ажиллагаа ойн хомсдол, хөрсний эвдрэлд хүргэж, фотосинтезийн эрчмийг бууруулж байна. Энэ нь эргээд дэлхийн өргөн уудам нутаг дэвсгэрт хүчилтөрөгчийн эргэлтийн байгалийн урсгалыг тасалдуулж байна.

Агаар мандлын хүчилтөрөгчийн багахан хэсэг нь нарны хэт ягаан туяаны нөлөөн дор озоны дэлгэц үүсэх, устгахад оролцдог.

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.

Дэлхийн хэмжээнд ус, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн биохимийн эргэлт нь бидний бодлоор хүн төрөлхтний хувьд хамгийн чухал зүйл юм. Биохимийн мөчлөг нь агаар мандалд жижиг боловч хөдөлгөөнт сангуудаар тодорхойлогддог.

Цикл дэх CO 2-ын агаар мандлын усан сан нь далай тэнгис, чулуужсан түлш болон дэлхийн царцдасын бусад усан сан дахь нүүрстөрөгчийн нөөцтэй харьцуулахад харьцангуй бага юм.

Шинжлэх ухаан, технологийн дэвшил гарч ирснээр агаар мандал, тив, далай тэнгисийн хооронд урьд өмнө тэнцвэртэй байсан нүүрстөрөгчийн урсгал ургамалд бүрэн шингэж чадахгүй хэмжээгээр агаар мандалд орж эхэлдэг.

Агаар мандлыг СО 2-оор баяжуулахад хүний ​​үйл ажиллагааны нөлөөллийн талаарх янз бүрийн тооцоо байдаг боловч ойн биомасс 1.5 дахин их, хөрсөнд агуулагдах ялзмагт 4 дахин их агуулагддаг тул нүүрстөрөгчийн гол хуримтлуулагч нь ой гэдэгтэй бүх зохиогчид санал нэг байна. Агаар мандлаас илүү CO 2.

Ургамал нь агаар мандалд CO 2 агууламжийг сайн зохицуулдаг.

Дэлхийн фотосинтезийн "ногоон бүс" болон далайн карбонатын систем нь агаар мандалд CO 2-ын тогтмол түвшинг хадгалж байдаг. Гэсэн хэдий ч чулуужсан түлшний хэрэглээ хурдацтай нэмэгдэж, "ногоон бүс" -ийн шингээх чадвар буурч байгаа нь агаар мандалд CO 2-ын агууламж аажмаар нэмэгдэж байгааг харуулж байна. Хэрэв агаар мандалд CO 2-ын түвшин хоёр дахин нэмэгдвэл (хүн байгаль орчинд идэвхтэй нөлөө үзүүлэхээс өмнө энэ нь 0.29% байсан) дэлхийн температур 1.5 - 4.5 ° C-аар нэмэгдэх боломжтой гэж үздэг. Энэ нь мөсөн голууд хайлж, улмаар далайн түвшин нэмэгдэж, хөдөө аж ахуйд сөрөг үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм. Одоогоор АНУ-д цаг агаар дулаарч, сэрүүссэн тохиолдолд хөдөө аж ахуйн менежментийн үндэсний судалгааны хөтөлбөр хэрэгжиж байна.

CO 2-оос гадна нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн CO нь агаар мандалд бага хэмжээгээр агуулагддаг - сая тутамд 0.1 хэсэг, метан CH 4 - сая тутамд 1.6 хэсэг. Эдгээр нүүрстөрөгчийн нэгдлүүд нь мөчлөгт идэвхтэй оролцдог тул агаар мандалд богино хугацаанд оршин суух хугацаатай байдаг: CO - ойролцоогоор 0.1 жил, CH 4 - 3.6 жил, CO 2 - 4 жил. Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл ба метан нь органик бодисын бүрэн бус буюу аэробик задралын үед үүсдэг ба агаар мандалд CO 2 болж исэлддэг.

Дэлхийн хэмжээнд CO-ийн хуримтлал бодитой биш мэт боловч агаар зогсонги байдалд ордог хотуудад энэ нэгдлийн агууламж нэмэгдэж, хүмүүсийн эрүүл мэндэд сөргөөр нөлөөлж байна.

Метан нь намгархаг газар, гүехэн тэнгис дэх органик бодисын задралаас үүсдэг. Зарим эрдэмтдийн үзэж байгаагаар метан нь ашигтай функцийг гүйцэтгэдэг - энэ нь озоны давхаргын тогтвортой байдлыг хадгалж, дэлхий дээрх бүх амьдралыг хэт ягаан туяаны хортой нөлөөллөөс хамгаалдаг.

Агаар мандалд байгаа усны цөөрөм нь 11-р зурагт үзүүлсэн шиг бага хэмжээтэй бөгөөд эргэлтийн хурд нь өндөр, оршин суух хугацаа нь CO 2-оос богино байдаг. CO 2-ын мөчлөгийн нэгэн адил хүний ​​үйл ажиллагаа усны эргэлтэд нөлөөлдөг.

Эрчим хүчний үүднээс авч үзвэл CO 2-ийн мөчлөгийн хоёр хэсгийг ялгаж салгаж болно: нарнаас хөдөлдөг "дээд" хэсэг ба энерги ялгардаг "доод" хэсэг. Өмнө дурьдсанчлан дэлхийн гадаргуу дээр ирж буй бүх нарны энергийн 30 орчим хувийг усны эргэлтийг хөдөлгөөнд оруулахад зарцуулдаг.

Байгаль орчны хувьд усны эргэлтийн хоёр тал дээр онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй. Нэгдүгээрт, далай нь хур тунадаснаас илүү ууршилтаар их хэмжээний ус алддаг, өөрөөр хэлбэл, газрын экосистем, түүний дотор агроэкосистемийг дэмждэг хур тунадасны нэлээд хэсэг нь далайн гадаргаас ууршсан уснаас бүрддэг. Хоёрдугаарт, хүний ​​үйл ажиллагааны үр дүнд гадаргын урсац нэмэгдэж, гүний усны нөхөн сэргэлт багасдаг. Өмнөх зуунд хуримтлагдсан гүний усыг ашигладаг газар аль хэдийн бий. Тиймээс энэ тохиолдолд ус нь нөхөн сэргээгдэхгүй нөөц юм. Гүний ус дууссаны дараа бусад нутгаас нийлүүлэх бөгөөд энэ нь нэмэлт эрчим хүчний хөрөнгө оруулалт шаарддаг.

Азотын эргэлт

Азот нь нүүрстөрөгчийн нэгэн адил агаар мандлын нэг хэсэг бөгөөд молекул (Mg) хэлбэрээр агуулагддаг.

Энэ нь организмын амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хүчилтөрөгчийн нэгэн адил азот нь амьтдын амьсгалахад шаардлагатай байдаг. Азот нь олон органик нэгдлүүдийн нэг хэсэг, ялангуяа уураг юм. Уургийн молекулд нүүрстөрөгчтэй хүчтэй амидын холбоо үүсгэдэг эсвэл амин (- NH 3) эсвэл амид (- NH 2) бүлэг хэлбэрээр агуулагддаг устөрөгчтэй нийлдэг.

Амидын (пептид) холбоо (C - N холбоо) үүсэх нь дэлхий дээрх бүх амьдралын мөн чанарыг бүрдүүлдэг уургийн молекул ба пептидийн нийлэгжилтийн гол механизм юм.

Азотын эргэлтийг тусгасан диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 6.

Цагаан будаа. 6. Азотын эргэлтийн диаграмм. Үндсэн үе шатуудыг онцолж, гол урсгалд оролцож буй азотын хэмжээг тооцоолсон болно. Хаалтанд байгаа тоонууд нь жилд тераграмм (Tg = 10 6 т) байна (Ю. Одум, 1986)

Автотрофуудын азотын эх үүсвэр нь нитратууд (азотын хүчлийн HNO 3 давс), түүнчлэн агаар мандлын молекул азот юм. Нитрат азот нь ургамлын үндэс системээр дамжин навч руу дамждаг бөгөөд энэ нь ургамлын уургийн нийлэгжилтэнд ашиглагддаг.

Организмд азот орох хоёр дахь арга бол агаар мандлаас азотыг шууд тогтоох явдал юм. Энэ үзэгдэл нь бүхэлдээ өвөрмөц бөгөөд прокариотууд - цөмгүй бичил биетүүдийн онцлог шинж юм. 1950 оноос өмнө атмосферийн азотыг тогтоох чадвартай бичил биетний зөвхөн гурван таксыг мэддэг байсан.

· Azotobacter болон Clostridium төрлийн чөлөөт амьд бактери;

· Rhizobium төрлийн симбиотик зангилааны бактери;

· Anabaena, Nostoc овгийн хөх-ногоон замаг (цианобактери), түүнчлэн Nostocales бүлгийн бусад гишүүд.

Дараа нь агаар мандлаас азотыг тогтоох чадвартай бусад төрлийн организмууд олдсон: Rhodospirillum төрлийн нил ягаан бактери, түүнчлэн Pseudomonas-ийн ойролцоо хөрсний бактери, алдерын үндэс зангилааны актиномицетууд (Ainus, Ceanothus, Myrica болон бусад). Мөн Anabaena овгийн хөх ногоон замаг (эдгээр замаг нь гетеротроф тэжээл өгөх чадвартай бөгөөд тэдгээрийг бактери гэж ангилах боломжтой бусад шинж чанартай байдаг гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй) мөөгөнцөр, хөвд, оймын симбионт байж болохыг тогтоожээ. тэр ч байтугай үрийн ургамал, азотыг тогтоох чадвар нь оролцогчдын аль алинд нь ашигтай байдаг. Энэхүү гайхамшигт чадвар нь будаа, улаан буудайг азотын бордоо хэрэглэхгүйгээр хэдэн жилийн турш нэг талбайд ургуулж чаддагт оршино.

Агаар мандлын азотыг шууд тогтоох биохимийн механизм нь азотын молекулыг (N 2) задлах процессыг идэвхжүүлдэг нитрогеназа ферментийн оролцоотойгоор явагддаг. Энэ процесс нь азотын молекул дахь гурвалсан холбоог таслахад ихээхэн хэмжээний эрчим хүчний зарцуулалт шаарддаг. Урвал нь усны молекулын оролцоотойгоор явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд аммиак (NH 3), жишээлбэл, буурцагт ургамлын зангилаа үүсдэг. 1 г азотыг засахын тулд бактери нь фотосинтезийн явцад нийлэгжсэн 10 г глюкоз (ойролцоогоор 40 ккал) зарцуулдаг, өөрөөр хэлбэл үр ашиг нь ердөө 10% байдаг.

Энэ жишээ нь амьд үлдэхэд тусалдаг "хамтын ажиллагааны" стратеги болох симбиозын ашиг тусыг мөн харуулж байна. Азотын бичил биетэнтэй симбиозыг ашиглан бордоо хэрэглэхгүйгээр сайн ургац өгөх хөдөө аж ахуйн үр тарианы сортуудыг хөгжүүлэх ирээдүйтэй гэсэн санааг олоход хэцүү биш юм.

Ургамалд трофик гинжин хэлхээгээр үүссэн азот агуулсан органик нэгдлүүд нь гетеротрофуудын (амьтан) биед, түүнчлэн ургамал үхсэний дараа хөрсөнд ордог. Хөрсөнд тэд сапрофагуудын оролцоотойгоор задарч, эрдэсжүүлж, дараа нь бусад ургамалд ашигладаг. Задрах эцсийн холбоос нь аммиак (NH 3) үүсгэдэг аммонификаторууд юм. Аммиак нь нитритжих урвалд оролцдог, тухайлбал нитрит үүсэх, тэдгээрийг нитрат болгон хувиргахад оролцдог. Тиймээс хөрсөн дэх азотын эргэлтийг байнга хадгалж байдаг.

Үүний зэрэгцээ нитратыг молекул азот (N 2) болгон задалдаг денитрификатор бактерийн үйл ажиллагааны улмаас азотын нэг хэсэг нь агаар мандалд буцаж ирдэг. Бактерийн денитрификацийн үр дүнд 1 га хөрсөөс жилд 50-60 кг азот ууршдаг.

Азотын эргэлтийг түр зогсоох нь далайн гүний хурдас дахь хуримтлалаас болж үүсч болно. Энэ тохиолдолд азот хэдэн сая жилийн турш эргэлтээс тасардаг. Галт уулын дэлбэрэлтийн үед азотын хий нийлүүлэх замаар алдагдлыг нөхдөг. Ю.Одум галт уулын дэлбэрэлт нь энэ утгаараа ашигтай гэж үзэж байгаа бөгөөд хэрэв "дэлхий дээрх бүх галт уулууд хаагдсан бол одоо дэлбэрэлтэнд өртөж байгаагаас илүү олон хүн өлсөж үхэх магадлалтай" (Одум Ю. Экологи. М.: Мир, 1986). T. 1. P. 209).

Азотын эргэлт нь сайн буфертэй хийн мөчлөгийн жишээ юм. Энэ нь организмын тоог хязгаарлах эсвэл хянах чухал хүчин зүйл юм.

Азотын эргэлтийг хангалттай нарийвчлан судалсан. Ялангуяа шим мандалд жилд 10 9 тонн азот шингэдэг байдгийн 80 орчим хувь нь газар уснаас эргэлтэнд орж, шаардлагатай хэмжээний ердөө 20 хувь нь л "шинэ" азот байдаг нь мэдэгдэж байна. бороотой агаар мандал, азотын бэхэлгээний үр дүнд. Үүний эсрэгээр, бордоогоор тариалангийн талбайд нийлүүлсэн азотын маш бага хувийг дахин ашигладаг; дийлэнх нь ус зайлуулах, денитрификацийн үр дүнд ургац хураалтын явцад алдагддаг.

Фосфорын мөчлөг

Фосфор нь амьд организмын тэжээлд зайлшгүй шаардлагатай элемент бөгөөд ургамлын өсөлт, хөгжилд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Фосфорын нөөц нь азотоос ялгаатай нь агаар мандал биш, харин өнгөрсөн геологийн эрин үед үүссэн чулуулаг болон бусад хурдас юм. Ашигт малтмалын фосфор нь олон чулуулагт байдаг. Элэгдлийн үед гидросферт орж, гүехэн усанд тунадас болон хэсэгчлэн далайн гүний шаварт хуримтлагддаг.

Амьтанд фосфор нь органик нэгдлүүд хэлбэрээр (ялангуяа уурагтай) яс болон бусад эд эсийн нэг хэсэг юм. Энэ нь мөн аденозин трифосфор болон аденозин дифосфорын хүчил хэлбэрээр эсийн энерги хуримтлуулах үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Үхсэн организмын задрал, органик нэгдлүүдийн эрдэсжилтийн үр дүнд фосфорыг фосфат (ортофосфорын хүчлийн давс) хэлбэрээр ургамал дахин хэрэглэж, улмаар эргэлтэнд дахин оролцдог.

Фосфорыг мөчлөгөөс зайлуулах нь доод хурдас дахь хуримтлалаас болж үүсдэг. Фосфорын эргэлт нь хүрээлэн буй орчинд антропоген нөлөөллийн улмаас "буфер" хангалтгүй, өөрийгөө зохицуулах механизм алдагдсан энгийн тунамал мөчлөгийн жишээ юм. Фосфорыг эргэлтэнд оруулах механизм хангалтгүй бөгөөд техногенезтэй холбоотой алдагдлыг нөхөж чаддаггүй гэсэн үзэл бодол байдаг.

Загас барих, шувуу барих зэрэг хүний ​​үйл ажиллагаа нь фосфорын тэнцвэрт байдлыг алдагдуулдаг. Ж.Хатчинсоны хэлснээр загас агнуурын үр дүнд ердөө 60 000 тонн элементийн фосфор хуурай газарт буцаж ирдэг (Ишлэл: Одум Ю. Экологи. М.: Мир, 1986. 1-р боть). Бордооны зориулалтаар жилд 1-2 сая тонн фосфор агуулсан чулуулаг олборлодог. Түүнээс гадна энэ хэмжээний ихэнх хэсгийг усаар угааж, эргэлтээс зайлуулдаг.

Одоогийн байдлаар усны экосистем дэх фосфатын агууламж нэмэгдэж байгаа нь тэдний эрчимтэй өсөлт, экосистемийн доройтол, эцэст нь үхэлд хүргэдэг гэсэн санаа зовниж байна.

Фосфорыг газар тариалангийн технологид фосфорын (эрдэсийн) бордоо хэлбэрээр хөрсний үржил шим, тариалангийн ургацыг нэмэгдүүлэх зорилгоор өргөнөөр ашигладаг. Ийнхүү ашигт малтмалын фосфор нь усан болон хуурай газрын экосистемд ордог - ууссан фосфатыг хөдөө аж ахуйн бохир усаар зайлуулж, фосфорын бордоо ашигласан талбайн урсац, түүнчлэн хотын болон үйлдвэрлэлийн бохир усыг зайлуулахтай холбоотой.

Ж.Хатчинсоны хэлснээр жижиг нууруудын (0.3 - 0.4 км 2, гүн нь 6 - 7 м) усан дахь фосфорын эргэлтийн хугацаа 5.4 - 7.6 хоног, том нууруудын (2 км 2, гүн нь 4 м орчим) байдаг. ) - 17 хоног. Доод хурдас дахь эргэлтийн хугацаа хамаагүй урт бөгөөд ойролцоогоор 40 ба 176 хоног байна. Индикаторын утгын зөрүүг жижиг нууруудад ёроолын хурдас гадаргуугийн усны эзлэхүүнтэй харьцуулсан харьцаа их байгаатай холбон тайлбарлаж байна. Тиймээс фосфор нь том, гэхдээ гүн биш усны биед хуримтлагддаг бөгөөд энэ нь тэдний хэт өсөлттэй тэмцэхэд ихээхэн хүндрэл учруулдаг.

Гидробионтууд нь өөрийгөө цэвэрлэхэд ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Тиймээс шүүлтүүрээр хооллодог амьтад, хорт бодис нь фосфорын эргэлтэнд ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг. Жишээлбэл, шүүлтүүрээр тэжээгддэг хоёр хавхлагатай нялцгай биетний популяци 2.5 хоногийн дотор уснаас "түдгэлзүүлсэн" фосфорыг уснаас "буцаж", өөрөөр хэлбэл "түдгэлзүүлсэн" фосфорын эргэлтийн хугацаа ердөө 2.5 хоног байна ( Одум Ю.Экологи М.: Мир, 1986. T. 1. P. 219).

Үүний зэрэгцээ, аль хэдийн дурьдсанчлан фосфор нь ургамлын хувьд амин чухал бөгөөд трофик гинжин хэлхээнд багтдаг ургамал болон бусад организмын тоог хязгаарладаг хүчин зүйлүүдийн нэг юм.

Хүхрийн мөчлөг

Хүхрийн мөчлөгийн диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 8.

Чулуулаг дахь хүхэр, зэсийн пиритийн байгалийн задралын үр дүнд эрдэс хүхэр хөрсөнд ордог. Энэ нь хур тунадастай хамт тээвэрлэгдэж, хуурай газрын болон усны экосистемд ордог.

Хүхрийн эргэлт нь хөрс, хурдас дахь асар их нөөцтэй, агаар мандалд бага нөөцтэй байдаг.

Хүхрийн түргэн солилцооны усан санд бичил биетний тусгай бүлгүүд (сульфат исэлдүүлэгч ба сульфатыг бууруулах) гол үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хүхэр нь уургийн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд олон тооны амин хүчлүүдийн нэг хэсэг юм: цистин, цистеин, метионин. Эдгээр амин хүчлүүд нь хүхрийн эрдэсийг ашиглан ургамалд нийлэгждэг. Хүхэр нь амьтны биед ургамлын гаралтай хоол хүнсээр ордог.

Цагаан будаа. 8. Агаар, ус, хөрсийг хамарсан хүхрийн эргэлт.

Диаграммын голд байгаа "цагираг" нь исэлдэлт (O) ба ангижрах (R) үйл явцыг харуулсан бөгөөд үүний үр дүнд хөрс, хурдас дахь сульфатын нөөц (SO 4) ба төмрийн сульфидын усан сангуудын хооронд хүхэр солигддог. . Мэргэшсэн бичил биетүүд урвалыг гүйцэтгэдэг: H 2 S ® S 2 ® SO 4 - өнгөгүй, ногоон, нил ягаан хүхрийн бактери; SO 4 ®H 2 S (сульфатын агааргүй бууралт) - Desulfovibrio; H 2 S ®SO 4 (аэробик сульфидын исэлдэлт) - тиобакилус; SO 4 ба H 2 S дахь органик S нь аэробик ба агааргүй гетеротроф бичил биетүүд юм. Анхан шатны үйлдвэрлэл нь мэдээжийн хэрэг сульфатыг органик бодист оруулахыг баталгаажуулдаг бөгөөд амьтдын ялгаралт нь сульфатыг эргэлтэнд буцааж өгөх хэрэгсэл болдог. Түлш, ялангуяа нүүрсийг шатаах үед агаар мандалд ялгардаг хүхрийн давхар исэл (SO 2) нь үйлдвэрлэлийн ялгарлын хамгийн аюултай бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм (Ю.Одум, 1986).

6.1. Усны эргэлт

Усны эргэлт- бодисын абиотик эргэлтийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг нь ус нь шингэнээс хийн болон хатуу төлөвт шилжиж, буцах үйл явцыг агуулдаг (Зураг 9). Энэ нь бусад мөчлөгийн бүх үндсэн шинж чанартай байдаг - энэ нь дэлхийн хэмжээнд ойролцоогоор тэнцвэртэй бөгөөд эрчим хүчээр удирддаг. Усны эргэлт нь масс дамжуулах, эрчим хүчний хэрэглээний хувьд дэлхий дээрх хамгийн чухал мөчлөг юм. Үүнд секунд тутамд 16.5 сая м3 ус шингэж, үүнд 40 тэрбум гаруй МВт нарны эрчим хүч зарцуулагддаг.

Цагаан будаа. 9. Байгаль дахь усны эргэлт

Усны эргэлтийг хангах үндсэн процессууд нь: нэвчилт, ууршилт, урсац:

1. Нэвчилт - ууршилт - транспираци: ус хөрсөнд шингэж, хялгасан ус болон хадгалагдаж, дараа нь агаар мандалд буцаж, дэлхийн гадаргаас уурших, эсвэл ургамал шингээж, транспирацийн явцад уур болон ялгарах;

2. Гадаргын болон гүний урсгал: ус нь гадаргын усны нэг хэсэг болно. Газар доорх усны хөдөлгөөн: Ус гадаргын усны системд дахин орохоос өмнө худаг, булаг шанд руу орж, хөрсөөр дамжин хөдөлдөг.

Тиймээс усны эргэлтийг хоёр эрчим хүчний зам хэлбэрээр илэрхийлж болно: дээд зам (ууршилт) нь нарны эрчим хүчээр хөдөлдөг, доод зам (хур тунадас) нь нуур, гол мөрөн, намгархаг газар, бусад экосистем болон хүмүүст шууд энерги өгдөг. жишээ нь усан цахилгаан станцуудад. Хүний үйл ажиллагаа дэлхийн усны эргэлтэд асар их нөлөө үзүүлдэг бөгөөд энэ нь цаг агаар, цаг уурын өөрчлөлтөд хүргэдэг. Дэлхийн гадаргууг ус үл нэвтрэх материалаар бүрхэх, усалгааны систем барих, тариалангийн талбайг нягтруулах, ой модыг устгах гэх мэтийн үр дүнд далай руу орох усны урсгал нэмэгдэж, гүний усны нөхөн сэргэлт багасдаг. Ихэнх хуурай газруудад эдгээр усан сангууд дүүргэхээсээ илүү хурдан шахдаг. ОХУ-д усан хангамж, газар усалгааны зориулалтаар газар доорх усны 3367 орд хайгуул хийжээ. Хайгуул хийсэн ордын ашиглалтын нөөц 28.5 км 3/жил. ОХУ-д эдгээр нөөцийн ашиглалтын түвшин 33% -иас хэтрэхгүй бөгөөд 1610 орд ашиглагдаж байна.

Циклийн онцлог нь хур тунадасны хамт буцаж ирэхээс (ойролцоогоор 3,4 10 14 тонн) ус далайгаас ууршдаг (ойролцоогоор 3,8 10 14 тонн) юм. Харин хуурай газарт ууршахаас илүү хур тунадас (ойролцоогоор 1.0 10 14 т) унадаг (нийт 0.6 10 14 т). Далайгаас буцах уснаас илүү их ус ууршдаг тул хуурай газрын экосистем, тэр дундаа хүний ​​хоол хүнс үйлдвэрлэдэг агроэкосистемд ашигладаг тунадасны ихэнх хэсэг нь далайгаас ууршиж буй уснаас бүрддэг. Хуурай газрын илүүдэл ус нуур, гол мөрөн рүү урсаж, тэндээсээ далай руу буцдаг. Одоо байгаа тооцоогоор цэвэр усны нөөц (нуур, гол) 0.25 10 14 тонн ус агуулдаг бөгөөд жилийн урсац нь 0.2 10 14 тонн байна. Тиймээс цэвэр усны эргэлтийн хугацаа ойролцоогоор нэг жил байна. Жилд хуурай газарт орох хур тунадасны хэмжээ (1.0 10 14 т) ба урсац (0.2 10 14 т) 0.8 10 14 т-ийн зөрүү нь ууршиж, газрын хэвлийн уст давхаргад ордог. Гадаргуугийн урсац нь гүний усны нөөцийг хэсэгчлэн нөхөж, тэдгээрээс өөрөө нөхөн сэргээгддэг.

Агаар мандлын хур тунадас нь чийгийн эргэлтийн гол холбоос бөгөөд газрын экосистемийн гидрологийн горимыг ихээхэн тодорхойлдог. Тэдний нутаг дэвсгэр даяар, ялангуяа ууланд жигд бус тархсан нь агаар мандлын үйл явц, гадаргуугийн онцлогтой холбоотой юм. Жишээлбэл, Төв Сибирийн ой мод ургадаг Путорана мужийн ойт тундрын задгай ойд жилийн хур тунадасны хэмжээ 617 мм, Доод Тунгускийн ой мод ургадаг дүүргийн хойд тайгын ойд - 548, өмнөд тайгын хувьд жилийн хур тунадасны хэмжээ. Ангарын ойд 465 мм хүртэл буурдаг (Хүснэгт 2).

Хүснэгт 2

Енисей меридианы ойн экосистемийн ууршилт

* – Ведрова нар (Енисей меридианы ойн экосистем, 2002) номноос);

**, *** – Буренина болон бусад (мөн тэнд).

Ууршилт нь тэргүүлэх газруудын нэг юм. Дэлхий дээр амьдрал бий болсноор усыг уур болгон хувиргах физик үзэгдэл нь ургамал, амьтны амьдралтай холбоотой биологийн ууршилтын процессоор нэмэгддэг тул усны эргэлт харьцангуй төвөгтэй болсон. транспираци. Хур тунадас, урсацын зэрэгцээ тогтсон хур тунадасны ууршилт, ургамлын чийгийн дамжуулалт, халхавчны доорх ууршилт зэрэг ууршилт нь усны балансын, ялангуяа ойн экосистемийн зардлын гол зүйл юм. Жишээлбэл, халуун орны ширэнгэн ойд ургамлын ууршдаг усны хэмжээ жилд 7000 м3/км2 хүрдэг бол ижил өргөрөг, өндөрт орших саваннад жилд 3000 м3/км2-аас хэтрэхгүй байна.

Ургамал нь ерөнхийдөө усны ууршилтад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд ингэснээр бүс нутгийн уур амьсгалд нөлөөлдөг. Ууршилтын хурд нь цацрагийн тэнцвэрт байдал, ургамлын янз бүрийн бүтээмжээс хамаарна. Хүснэгтээс харж болно. 2, таслагдсан хурдас их хэмжээгээр уурших, транспирацийн чийгийн зарцуулалтаас шалтгаалан газрын дээрх фитомассын хэмжээ ихсэх тусам нийт ууршилт нэмэгддэг.

Нэмж дурдахад, өндөр ургамлууд нь хуурай газрын экосистемд маш чухал ач холбогдолтой усны хамгаалалт, усны зохицуулалтын функцийг гүйцэтгэдэг: үерийг зөөлрүүлж, хөрсний чийгийг хадгалж, хатах, элэгдэлд орохоос сэргийлдэг. Жишээлбэл, ой мод устах үед зарим тохиолдолд үерт автах, намагжих магадлал нэмэгддэг бол зарим тохиолдолд транспираци зогсох нь уур амьсгалыг "хатахад" хүргэдэг. Ойн хомсдол нь гүний усанд сөргөөр нөлөөлж, хур тунадасыг хадгалах чадварыг бууруулдаг. Зарим газарт ой мод нь уст давхаргыг нөхөхөд тусалдаг ч ихэнх тохиолдолд ой мод тэднийг шавхдаг.

Хүснэгт 3

Дэлхий дээрх цэнгэг ба давстай усны эзлэх хувь

Дэлхий дээрх нийт усны нөөцийг ойролцоогоор 1.5-2.5 тэрбум км3 гэж тооцдог. Усны массын 97 орчим хувийг давстай ус эзэлдэг; 96.5 хувийг Дэлхийн далай эзэлдэг (Хүснэгт 3). Төрөл бүрийн тооцоогоор цэвэр усны хэмжээ 35-37 сая км 3 буюу дэлхий дээрх нийт усны нөөцийн 2.5-2.7% байна. Цэвэр усны ихэнх хэсэг (68-70%) нь мөсөн гол, цасан бүрхүүлд төвлөрдөг (Реймерс, 1990).

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 тэдгээр нь гаригийн амьд бодисыг бүрдүүлдэг амьд организмуудаар амьдардаг. 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. Уусахад тохиромжтой химийн бодисын хомсдол нь ихэвчлэн хуурай газар эсвэл далайн орон нутгийн зарим бүлгийн организмын хөгжлийг саатуулдаг. Академич В.Р. Уильямс, хязгааргүй байдлын хязгаарлагдмал шинж чанарыг өгөх цорын ганц арга бол түүнийг хаалттай муруй дагуу эргүүлэх явдал юм. Тиймээс 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 ашигт малтмал - бичил биетний араг яс - байгалийн нөөцөөс - далай, тэнгис, нуурын уснаас нийлэгжсэнээр үүсдэг. 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.

Ийнхүү том мөчлөг нь нарны (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 байдаг. Эдгээр ялгааг голын урсгалаар нөхдөг. Дэлхийн усны эргэлтэд газрын ургамал чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Дэлхийн гадаргын тодорхой хэсэгт ургамлын шилжилт нь энд унах хур тунадасны 80-90%, цаг уурын бүх бүсэд дунджаар 30 орчим хувийг эзэлдэг. 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 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. Хамгийн чухал нь их хэмжээгээр шаардагддаг - 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 явцад биогеохимийн процессыг хаахад биологийн бүрэлдэхүүн хэсгийн үүрэг нэмэгддэг.
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. Дэлхий дээрх усны эргэлтэнд жилд 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 усны уурын фото диссоциацийн улмаас агаар мандлын дээд давхаргад үүсдэг боловч энэ эх үүсвэр нь фотосинтезээр хангагдсаны дөнгөж мянга гаруй 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 диаграм: 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.

Ургамлын үүсгэсэн органик бодисыг бүрэн задлахад фотосинтезийн явцад ялгарсан хүчилтөрөгчтэй яг ижил хэмжээний хүчилтөрөгч шаардлагатай байдаг. 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 холбогдож байна. 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. Энэ нь амьд эсийг бүрдүүлдэг энгийн бөгөөд нарийн төвөгтэй органик молекулуудыг үүсгэхийн тулд бусад олон элементүүдтэй олон янзын аргаар нэгдэж чаддаг. 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.

Байгаль орчны хүчин зүйлсийн нөлөөгөөр устгагчийн үйл ажиллагаа саатдаг нөхцөлд (жишээлбэл, хөрс, усан сангийн ёроолд агааргүй горим үүсэх үед) ургамалд хуримтлагдсан органик бодис задрахгүй бөгөөд цаг хугацааны явцад нүүрс, хүрэн чулуулаг болж хувирдаг. хуримтлагдсан нарны эрчим хүчээр баялаг нүүрс, хүлэр, сапропел, шатдаг занар болон бусад. 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.

Дэлхий дээрх нийт нүүрстөрөгчийн зөвхөн нэг хувь нь биогеохимийн мөчлөгт 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 нь хамгийн чухал органик молекулуудын нэг хэсэг болох ДНХ, уураг, липопротейн, ATP, хлорофилл гэх мэт. Ургамлын эдэд түүний нүүрстөрөгчийн харьцаа дунджаар 1: 30, далайн ургамал I: 6. Азотын биологийн эргэлт нь тиймээс мөн нүүрстөрөгчтэй нягт холбоотой.

Агаар мандлын молекул азот нь ургамалд хүрдэггүй бөгөөд энэ элементийг зөвхөн аммонийн ион, нитрат хэлбэрээр эсвэл хөрс эсвэл усан уусмалаас шингээж авах боломжтой. 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.

Аммонжуулагч бичил биетүүд нь азотын эргэлтэнд ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг. 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 нитратаас 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 эргэлтэд 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 молекулын төлөв рүү буцах үйл явцаас хэт их хамааралтай хэлбэрт шилжих чиглэлд нөлөөлж байна.

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 эрин 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 ихэнх нэгдлүүдийг амьтан, ургамлын үлдэгдэлтэй хамт ёроолд нь булж, 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 мөчлөг нь уургийн гурван хэмжээст бүтцийг хариуцдаг бөгөөд биосферт өргөн хүрээний нянгаар хадгалагддаг. 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 их хэмжээний сульфат, хүхрийн хүхрийн хэрэглээ, 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, хүхрийн эргэлтэд хүний ​​оролцооны сөрөг үр дагаврыг нэмэгдүүлдэг.

Бодисын эргэлтийн хурд

Бодисын бүх мөчлөг өөр өөр хурдтайгаар явагддаг (Зураг 11)

Ийнхүү манай гараг дээрх бүх биогенийн элементүүдийн 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 бодисын янз бүрийн эргэлт явагддаг нэг цогц систем болж ажилладаг. Эдгээрийн гол хөдөлгөгч нь 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 үндэс нь амьд амьтан бүр түүнд нөлөөлж буй олон янзын хүчин зүйлээр хүрээлэгдсэн байдаг бөгөөд эдгээр нь хамтдаа түүний амьдрах орчин - биотопыг бүрдүүлдэг. Тиймээс, биотоп - тодорхой төрлийн ургамал, амьтдын амьдрах нөхцлийн хувьд нэгэн төрлийн нутаг дэвсгэрийн хэсэг(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).Байгалийн экосистемийн жишээ бол шоргоолжны үүр, нуур, цөөрөм, нуга, ой, хот, ферм юм. Хиймэл экосистемийн сонгодог жишээ бол сансрын хөлөг юм. Эндээс харахад орон зайн хатуу бүтэц байхгүй. 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.

Хүнсний сүлжээний жишээ: ургамал - өвсөн тэжээлтэн - махчин; үр тариа - талбайн хулгана - үнэг гэх мэт ба хүнсний сүлжээг 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

Биосферт тохиолддог үйл явцад усны үүрэг асар их юм. Усгүйгээр амьд организм дахь бодисын солилцоо боломжгүй юм. Дэлхий дээр амьдрал бий болсноор усны эргэлт харьцангуй төвөгтэй болсон, учир нь физиологийн ууршилтын энгийн үзэгдэл нь ургамал, амьтны амьдралтай холбоотой биологийн ууршилт (транспираци) илүү төвөгтэй процессоор нэмэгддэг.

Байгаль дахь усны эргэлтийг товчхондоо дараах байдлаар тодорхойлж болно. Ус нь дэлхийн гадаргад хур тунадас хэлбэрээр хүрдэг бөгөөд энэ нь ургамлын бие махбодийн ууршилт, усны ууршилтын үр дүнд агаар мандалд орж буй усны уураас ихэвчлэн үүсдэг. Энэ усны нэг хэсэг нь усны биетийн гадаргуугаас шууд буюу шууд бусаар ургамал, амьтнаар дамжин ууршдаг бол нөгөө хэсэг нь гүний усаар тэжээгддэг (Зураг 1.13).

Ууршилтын шинж чанар нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Тиймээс ойн талбайн нэгж талбайгаас усны биетийн гадаргуугаас хамаагүй их ус ууршдаг. Ургамлын бүрхэвч буурах тусам транспираци буурч, улмаар хур тунадасны хэмжээ буурдаг.

Усны мөчлөг дэх усны урсгалыг хур тунадас биш харин ууршилтаар тодорхойлно. Агаар мандлын усны уурыг барих чадвар хязгаарлагдмал. Ууршилтын хэмжээ ихсэх нь хур тунадасны зохих хэмжээгээр нэмэгдэхэд хүргэдэг. Уур хэлбэрээр агаарт агуулагдах ус нь дэлхийн гадаргуу дээр жигд тархсан 2.5 см зузаантай дундаж давхаргатай тохирч байна. Жилд унадаг хур тунадасны хэмжээ дунджаар 65 см байдаг тул агаар мандлын урд талын усны уур жилд ойролцоогоор 25 удаа (хоёр долоо хоногт нэг удаа) эргэлддэг.

Усны биетүүд болон хөрсөн дэх усны агууламж агаар мандлаас хэдэн зуу дахин их боловч эхний хоёр сангуудаар ижил хурдтайгаар урсдаг. Шингэн үе дэх усыг дэлхийн гадаргуу дээгүүр тээвэрлэх дундаж хугацаа ойролцоогоор 3650 жил буюу агаар мандалд тээвэрлэх хугацаанаас 10,000 дахин их байна. Хүмүүс эдийн засгийн үйл ажиллагааны явцад ус судлалын мөчлөгийн үндсэн дээр хүчтэй нөлөө үзүүлдэг - усны ууршилт.

Усны биетүүд, юуны түрүүнд тэнгис, далай тэнгисийг газрын тосны бүтээгдэхүүнээр бохирдуулах нь бие махбодийн ууршилт, ойн талбайн бууралт - транспирацийг эрс дордуулдаг. Энэ нь байгаль дахь усны эргэлтийн мөн чанарт нөлөөлөхгүй байх аргагүй юм.

Зураг 1.13 - Усны эргэлт

Биосфер дахь амин чухал шим тэжээлийн дэлхийн мөчлөгүүд нь янз бүрийн биологийн бүлгүүдийн орон нутгийн амьдрах орчинд хязгаарлагддаг олон жижиг мөчлөгт хуваагддаг. Эдгээр нь янз бүрийн төрлийн гадны нөлөөнд мэдрэмтгий, нарийн төвөгтэй байж болно. Гэвч байгалийн нөхцөлд эдгээр биохимийн мөчлөгүүд нь "хаягдалгүй үлгэр жишээ технологи" гэж байгаль дэлхий тогтоосон. Цикл нь шим тэжээлийн 98-99% -ийг эзэлдэг бөгөөд зөвхөн 1-2% нь хаягдал биш, харин геологийн нөөцөд ордог (Зураг 1.14).

1.8 Биосферийн тогтвортой байдлын үндэс

Экосистем ба тэдгээрийн биосферийн тогтвортой байдал нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг (Зураг 1.15), тэдгээрийн хамгийн чухал нь дараах байдалтай байна.

Зураг 1.15- Биосферийн тогтвортой байдлын хүчин зүйлүүд

1. Биосфер нь хүрээлэн буй орчныг бохирдуулахгүйгээр зохион байгуулалтыг оновчтой болгох, чөлөөт эрчим хүчийг үр дүнтэй ашиглахын тулд гадаад эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашигладаг: нарны эрчим хүч, дэлхийн дотоод дулааны энергийг. Тодорхой хэмжээний энергийг байнга хэрэглэж, дулаан хэлбэрээр тарааснаар шим мандалд хувьслын замаар тогтсон дулааны тэнцвэрийг бий болгосон.

Биоценозууд нь "энерги дамжуулах чадвар" -ын хуулиар тодорхойлогддог: биоценозын трофик түвшингээр дамжин өнгөрөх энергийн урсгал байнга унтардаг.

1942 онд Р.Линдеман энергийн пирамидын хууль буюу 10%-ийн хуулийг (дүрэм) томъёолсон бөгөөд үүний дагуу дунджаар 10 орчим хувь нь экологийн пирамидын нэг трофик түвшнээс нөгөө өндөр түвшинд (“шатаар”) шилждэг. үйлдвэрлэгч - хэрэглэгч - задлагч) экологийн пирамидын өмнөх түвшинд хүлээн авсан энерги.

2. Биосфер нь бодисыг (гол төлөв хөнгөн шимт бодис) голчлон цикл хэлбэрээр ашигладаг. Элементүүдийн биогеохимийн мөчлөгийг хувьслын аргаар боловсруулсан бөгөөд хог хаягдлыг хуримтлуулахад хүргэдэггүй.

3. Шим мандалд төрөл зүйл, биологийн бүлгэмдэл асар олон янз байдаг. Зүйлүүдийн хоорондын өрсөлдөөн, махчин харилцаа нь тэдгээрийн хоорондын тэнцвэрийг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг. Үүний зэрэгцээ, биосферийг дотоод хүчин зүйлээс ноцтой аюулаас хамгаалдаг хэт их тоотой давамгайлсан зүйл бараг байдаггүй.

Зүйлийн олон янз байдал нь экосистемийн гадны хүчин зүйлийн эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэх хүчин зүйл юм. Зэрлэг байгалийн удмын сан бол үнэлж баршгүй бэлэг бөгөөд түүний нөөц бололцоог өнөөг хүртэл бага хэмжээгээр ашиглаж ирсэн.

4. Амьд материйн шинж чанартай бараг бүх хэв маяг нь дасан зохицох ач холбогдолтой. Биосистемүүд байнга өөрчлөгдөж байдаг амьдралын нөхцөлд дасан зохицох шаардлагатай болдог. Амьдралын байнга өөрчлөгдөж буй орчинд организмын төрөл бүр өөр өөрийн замаар дасан зохицдог. Үүнийг экологийн хувь хүний ​​дүрмээр илэрхийлдэг: ижил төстэй хоёр зүйл байдаггүй.

Зүйлүүдийн экологийн онцлогийг дасан зохицох аксиом гэж онцлон тэмдэглэдэг: төрөл зүйл бүр нь өөрт тохирсон тодорхой оршин тогтнох нөхцлүүд - экологийн үүрэнд дасан зохицдог.

5. Өөрийгөө зохицуулах буюу популяцийн тоог хадгалах нь абиотик болон биотик хүчин зүйлсийн хослолоос хамаарна. Популяци бүр байгальтай салшгүй нэг систем болгон харьцдаг.

Хүн амын хамгийн дээд дүрэм: байгалийн популяцийн хэмжээ нь хүнсний нөөц хомсдол, үржлийн нөхцөл, эдгээр нөөцийн хангалтгүй байдал, хүн амын өсөлтийн хурдатгалын хэт богино хугацаанд хязгаарлагддаг.

Аливаа популяци нь генетик, фенотик, хүйсийн нас болон бусад бүтэцтэй байдаг. Энэ нь хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлсэд тэсвэртэй байхын тулд шаардлагатай хэмжээнээс цөөн тооны хүмүүсээс бүрдэх боломжгүй.

Хамгийн бага хэмжээтэй байх зарчим нь аливаа зүйлийн хувьд тогтмол биш бөгөөд энэ нь популяци бүрийн хувьд тодорхой байдаг. Хамгийн бага хэмжээнээс давах нь хүн амыг үхэлд заналхийлж байна: энэ нь өөрийгөө нөхөн сэргээх боломжгүй болно.

Эдгээр хүчин зүйл бүрийг устгах нь бие даасан экосистем болон биосферийн тогтвортой байдал буурахад хүргэдэг.

Холбогдох мэдээлэл.