Kükürt ve fosfor döngüsü tipik bir tortul biyo-jeokimyasal döngüdür. Bu tür döngüler çeşitli etkilerle kolayca bozulur ve değiştirilen malzemenin bir kısmı döngüden ayrılır. Ancak jeolojik süreçler sonucunda veya biyofilik bileşenlerin canlı maddeler tarafından çıkarılması yoluyla tekrar döngüye dönebilir.[...]
Maddelerin dolaşımı ve enerjinin dönüşümü, bir bütün olarak biyosferin ve bireysel parçalarının dinamik dengesini ve istikrarını sağlar. Aynı zamanda, genel tek döngüde, abiyotik faktörlerin (büyük jeolojik döngü) etkisinin bir sonucu olarak ortaya çıkan katı madde ve su döngüsünün yanı sıra katı, sıvı haldeki maddelerin küçük biyotik döngüsü de vardır. ve canlı organizmaların katılımıyla oluşan gaz fazları ayırt edilir.[...]
Karbon döngüsü. Karbon, jeolojik, biyolojik ve son yıllardaki teknik sorunlar dikkate alındığında muhtemelen en sık bahsedilen kimyasal elementlerden biridir.[...]
Maddelerin döngüsü, gezegenin biyosferinin bir parçası olan katmanlar da dahil olmak üzere atmosferde, hidrosferde, litosferde meydana gelen süreçlere maddelerin tekrar tekrar katılımıdır. Bu durumda iki ana döngü ayırt edilir: büyük (jeolojik) ve küçük (biyojenik ve biyokimyasal).[...]
Jeolojik ve biyolojik döngüler büyük ölçüde kapalıdır, bu da antropojenik döngü için söylenemez. Bu nedenle genellikle antropojenik döngüden değil, antropojenik metabolizmadan bahsederler. Antropojenik madde döngüsünün açıklığı, insanlığın tüm çevre sorunlarının ana nedenleri olan doğal kaynakların tükenmesine ve doğal çevrenin kirlenmesine yol açmaktadır.[...]
Temel besin ve elementlerin döngüleri. Canlı organizmalar için en önemli madde ve elementlerin döngülerini ele alalım (Şekil 3-8). Su döngüsü büyük bir jeolojik döngüdür; ve biyojenik elementlerin (karbon, oksijen, nitrojen, fosfor, kükürt ve diğer biyojenik elementler) döngülerinden küçük biyojeokimyasallara kadar.[...]
Suyun kara ve okyanus arasındaki atmosferdeki dolaşımı büyük jeolojik döngünün bir parçasıdır. Su, okyanusların yüzeyinden buharlaşır ve ya karaya taşınır, burada yağış olarak düşer, yüzey ve yer altı akışı şeklinde okyanusa geri döner ya da okyanus yüzeyine yağış olarak düşer. Dünyadaki su döngüsüne yılda 500 bin km3'ten fazla su katılıyor. Su döngüsü bir bütün olarak gezegenimizdeki doğal koşulların şekillenmesinde önemli bir rol oynuyor. Suyun bitkiler tarafından terlemesi ve biyojeokimyasal döngüde emilmesi dikkate alındığında, Dünya'daki su kaynağının tamamı parçalanarak 2 milyon yıl içinde eski haline dönmektedir.[...]
Fosfor döngüsü. Fosforun büyük kısmı geçmiş jeolojik çağlarda oluşan kayalarda bulunur. Fosfor, kayaların ayrışma süreçleri sonucunda biyojeokimyasal döngüye dahil olur.[...]
Gaz tipi dolaşımlar daha mükemmeldir çünkü büyük bir değişim fonuna sahiptirler ve bu nedenle hızlı bir şekilde kendi kendini düzenleme yeteneğine sahiptirler. Tortul döngüler daha az mükemmeldir, daha hareketsizdirler, çünkü maddenin büyük bir kısmı yer kabuğunun rezerv fonunda canlı organizmalar için "erişilemez" bir biçimde bulunur. Bu tür döngüler çeşitli etkilerle kolayca bozulur ve değiştirilen malzemenin bir kısmı döngüden çıkar. Ancak jeolojik süreçler sonucunda ya da canlı maddeler tarafından çıkarılmasıyla tekrar döngüye dönebilir. Ancak canlıların ihtiyaç duyduğu maddeleri yer kabuğundan çıkarmak, atmosferden elde etmekten çok daha zordur.[...]
Jeolojik döngü, su döngüsü ve atmosferik dolaşım örneğiyle açıkça gösterilmiştir. Güneş'ten alınan enerjinin yarısına kadarının suyun buharlaşmasına harcandığı tahmin edilmektedir. Dünya yüzeyinden buharlaşması yağışla telafi edilir. Aynı zamanda, okyanustan yağışla geri dönenden daha fazla su buharlaşır, ancak karada bunun tersi olur; suyun buharlaştığından daha fazla yağış düşer. Fazlalığı nehirlere ve göllere, oradan da tekrar Okyanusa akar. Jeolojik döngü sürecinde suyun toplam durumu tekrar tekrar değişir (sıvı; katı - kar, buz; gaz - buhar). En büyük dolaşımı buhar halinde gözlenir. Küresel ölçekte jeolojik döngüde su ile birlikte diğer mineraller de bir yerden başka bir yere aktarılır.
Su döngüsü. Bölümün başında jeolojik döngüsü dikkate alındı. Temel olarak, suyun Dünya ve Okyanus yüzeyinden buharlaşması ve üzerlerine yağış süreçleriyle ilgilidir. Bireysel ekosistemlerde, büyük su döngüsünü karmaşıklaştıran ek süreçler meydana gelir (durma, buharlaşma ve terleme).[...]
Jeolojik döngüler. Kıtaların ve okyanus tabanının göreceli konumları ve ana hatları sürekli değişmektedir. Dünyanın üst kabuklarında, bazı kayaların diğerleriyle sürekli ve kademeli olarak yer değiştirmesi, maddenin büyük döngüsü olarak adlandırılır. Dağların oluşumu ve yok edilmesinin jeolojik süreçleri, Dünya'nın biyosferindeki en büyük enerji süreçleridir.[...]
MADDELERİN DÖNGÜSÜ (Dünyada) - doğası gereği az çok döngüsel olan, doğadaki maddelerin dönüşüm ve hareket süreçlerinin tekrar tekrar tekrarlanması. General K.v. Madde dağıldığından, uzaklaştırıldığından, gömüldüğünden, bileşimi değiştirildiğinden vb. tamamen geri döndürülemeyen bireysel süreçlerden (su, nitrojen, karbon ve diğer maddeler ve kimyasal elementlerin döngüsü) oluşur. Biyolojik, biyojeokimyasal , jeolojik vardır K.v.'nin yanı sıra bireysel kimyasal elementlerin (Şekil 15) ve suyun döngüleri. Gelişimin mevcut aşamasındaki insan faaliyeti esas olarak zorlamanın yoğunluğunu artırmaktadır. ve doğal gezegensel süreçlerin ölçeğiyle orantılı bir etkiye sahiptir.[...]
BİYOJEOKİMYASAL DÖNGÜ, canlı maddenin aktif katılımıyla kimyasal elementlerin inert ve organik doğadaki hareketi ve dönüşümüdür. Kimyasal elementler biyosferde biyolojik döngünün çeşitli yolları boyunca dolaşırlar: canlı madde tarafından emilirler ve enerji ile yüklenirler, daha sonra canlı maddeyi bırakarak biriken enerjiyi dış ortama bırakırlar. Bu tür az çok kapalı yollara V.I. Vernadsky tarafından "biyojeokimyasal döngüler" adı verildi. Bu döngüler iki ana türe ayrılabilir: 1) atmosferde veya hidrosferde (okyanus) bir rezerv fonu olan gazlı maddelerin dolaşımı ve 2) tortul. Yer kabuğunda rezerv fonu bulunan döngü. Canlı madde tüm biyojeokimyasal döngülerde aktif bir rol oynar. Bu vesileyle V.I. Vernadsky (1965, s. 127) şunları yazdı: “Canlı madde, biyosferin tüm kimyasal süreçlerini kapsar ve yeniden düzenler. Enerji çok büyüktür. Madde zamanla büyüyen en güçlü jeolojik kuvvettir." Ana döngüler karbon, oksijen, nitrojen, fosfor, kükürt ve biyojen katyonların döngülerini içerir. Biyosferin yaşamında önemli bir rol oynayan tipik biyofilik elementlerin (karbon, oksijen ve fosfor) döngüsü.[...]
Jeolojik döngü (doğadaki büyük madde döngüsü), itici gücü dışsal ve içsel jeolojik süreçler olan bir madde döngüsüdür.[...]
Dünya yüzeyindeki jeolojik değişiklikler nedeniyle biyosferin maddesinin bir kısmı bu döngünün dışında kalabilir. Örneğin, kömür ve petrol gibi biyojen çökeltiler binlerce yıl boyunca yer kabuğunun kalınlığında korunur, ancak prensipte bunların biyosfer döngüsüne yeniden dahil olmaları göz ardı edilemez.[...]
Dünyadaki madde döngüleri bilgisinin büyük pratik anlamı vardır, çünkü bunlar insan yaşamını önemli ölçüde etkiler ve aynı zamanda insanlardan da etkilenir. Bu etkilerin sonuçları jeolojik süreçlerin sonuçlarıyla karşılaştırılabilir hale geldi. Elementlerin yeni göç yolları ortaya çıkıyor, yeni kimyasal bileşikler ortaya çıkıyor ve biyosferdeki maddelerin devir hızı önemli ölçüde değişiyor.[...]
Doğadaki (jeolojik) büyük madde döngüsü, güneş enerjisinin Dünyanın derin enerjisi ile etkileşiminden kaynaklanır ve maddeleri biyosfer ile Dünyanın daha derin ufukları arasında yeniden dağıtır. “Magmatik kayaçlar - tortul kayaçlar - metamorfik kayaçlar (sıcaklık ve basınçla dönüştürülmüş) - magmatik kayaçlar” sistemindeki bu dolaşım, yer kabuğunun magmatizma, metamorfizma, litogenez ve dinamiği süreçlerinden kaynaklanmaktadır (Şekil 6.2). Madde döngüsünün sembolü bir sarmaldır: Döngünün her yeni döngüsü eskisini tam olarak tekrarlamaz, ancak yeni bir şey getirir ve bu da zamanla çok önemli değişikliklere yol açar.[...]
Büyük Jeolojik Döngü, tortul kayaçları yer kabuğunun derinliklerine çeker ve içerdikleri elementleri biyolojik dolaşım sisteminden kalıcı olarak dışlar. Jeolojik tarih boyunca, yeniden Dünya yüzeyinde bulunan dönüşmüş tortul kayaçlar, canlı organizmaların, suyun ve havanın faaliyetleriyle yavaş yavaş yok edilir ve yeniden biyosfer döngüsüne dahil olur.[...]
Böylece, maddelerin jeolojik döngüsü canlı organizmaların katılımı olmadan gerçekleşir ve maddeleri biyosfer ile Dünyanın daha derin katmanları arasında yeniden dağıtır.[...]
Dolayısıyla kayaların jeolojik döngüsü ve dolaşımı şunlardan oluşur: 1) ayrışma, 2) tortu oluşumu, 3) tortul kayaların oluşumu, 4) metamorfizma, 5) magmatizasyon. Magmanın yüzeye çıkması ve magmatik kayaların oluşması tüm döngüyü yeniden tekrarlar. Tektonik yükselme ve aşındırma sonucunda kayalar yüzeye ulaşır ve tekrarlanan hava koşullarına maruz kalırsa, döngünün tamamı çeşitli aşamalarda (3 veya 4) kesintiye uğrayabilir.[...]
Bakterilerin jeolojik aktivitesi çok büyük önem taşımaktadır. Bakteriler doğadaki madde döngüsünde aktif rol alır. Tüm organik bileşikler ve inorganik bileşiklerin önemli bir kısmı önemli değişikliklere uğrar. Ve bu madde döngüsü Dünya'daki yaşamın varlığının temelini oluşturur.[...]
Hidrosferde, karbon döngüsünün askıya alınması, CO2'nin CaCO3'ün (kireçtaşı, tebeşir, mercanlar) bileşimine dahil edilmesiyle ilişkilidir. Bu versiyonda karbon, tüm jeolojik çağlar boyunca döngünün dışında kalıyor ve biyosfer kavramına dahil edilmiyor. Bununla birlikte, organojenik kayaların deniz seviyesinin üzerine yükselmesi, kireçtaşlarının ve benzeri kayaların atmosferik çökeltme yoluyla ve ayrıca likenlerin ve bitki köklerinin etkisiyle biyojenik yollarla süzülmesi nedeniyle karbon döngüsünün yeniden başlamasına yol açar. ]
Karbonun bir kısmının ekosistemin doğal döngüsünden çıkarılması ve dünyanın bağırsaklarındaki organik maddenin fosil rezervleri şeklinde “rezervasyonu”, söz konusu sürecin önemli bir özelliğidir. Uzak jeolojik çağlarda, fotosentezlenen organik maddenin önemli bir kısmı tüketiciler veya ayrıştırıcılar tarafından kullanılmamış, döküntü şeklinde birikmiştir. Daha sonra döküntü katmanları, çeşitli mineral çökelti katmanlarının altına gömüldü ve burada milyonlarca yıl boyunca yüksek sıcaklık ve basıncın etkisi altında petrol, kömür ve doğal gaza dönüştü (kaynak malzemeye, bölgede kalma süresine ve koşullarına bağlı olarak). zemin). Bugün de benzer süreçler yaşanıyor ama çok daha az yoğunlukta. Bunların sonucu turba oluşumudur.[...]
BİYOJEOKİMYASAL DÖNGÜ [gr. kyklos - daire], biyojeokimyasal döngü - biyosferin bileşenleri arasında kimyasal bir elementin değişim ve dönüşümünün döngüsel süreçleri (inorganik bir formdan canlı maddeye doğru tekrar inorganiğe). Çoğunlukla güneş enerjisi (fotosentez) ve kısmen de kimyasal reaksiyonların enerjisi (kemosentez) kullanılarak gerçekleştirilir. Bkz. Maddelerin döngüsü. Maddelerin biyolojik döngüsü. Maddelerin jeolojik döngüsü.[...]
Nihai sonuçlarında görkemli olan “perde arkasında” kalan tüm belirtilen ve diğer birçok karşı jeolojik süreç, öncelikle birbirine bağlıdır ve ikinci olarak, günümüze kadar devam eden litosferin gelişimini sağlayan ana mekanizmadır. Madde ve enerjinin sürekli dolaşımına ve dönüşümüne katılım, gözlemlediğimiz litosferin fiziksel durumunu korur.[...]
Dünyadaki tüm bu gezegensel süreçler birbiriyle yakından bağlantılıdır ve güneşten gelen enerjiyi yeniden dağıtan ortak, küresel bir madde döngüsü oluşturur. Küçük dolaşım sistemi aracılığıyla gerçekleştirilir. Volkanik aktivitenin neden olduğu tektonik süreçler ve yer kabuğundaki okyanus plakalarının hareketi büyük ve küçük girdaplarla bağlantılıdır. Bunun sonucunda Dünya üzerinde büyük bir jeolojik madde döngüsü meydana gelir.[...]
Toprak, karasal biyojeosinozların ayrılmaz bir bileşenidir. Maddelerin büyük jeolojik ve küçük biyolojik döngülerinin konjugasyonunu (etkileşimini) gerçekleştirir. Toprak, karmaşık malzeme bileşimine sahip eşsiz bir doğal oluşumdur. Toprak maddesi dört fiziksel fazla temsil edilir: katı (mineral ve organik parçacıklar), sıvı (toprak çözeltisi), gaz (toprak havası) ve canlı (organizmalar). Topraklar, karmaşık mekansal organizasyon ve karakteristiklerin, özelliklerin ve süreçlerin farklılaşmasıyla karakterize edilir.[...]
“Atmosfer-toprak-bitkiler-hayvanlar-mikroorganizmalar” sisteminin sürekli işleyişi sayesinde kara, atmosfer ve iç suları kapsayan birçok kimyasal element ve bunların bileşiklerinden oluşan biyo-jeokimyasal bir döngü gelişmiştir. Toplam özellikleri, toprağın toplam nehir akışıyla, üst mantodan gezegenin biyosferine kadar olan toplam madde tedarikiyle karşılaştırılabilir. Bu nedenle Dünya'daki canlı madde milyonlarca yıldır jeolojik öneme sahip bir faktör olmuştur.[...]
Biyosferin biyotası, gezegendeki kimyasal dönüşümlerin baskın kısmını belirler. V.I. Vernadsky'nin canlı maddenin muazzam dönüştürücü jeolojik rolü hakkındaki yargısı buradan kaynaklanmaktadır. Organik evrim sırasında canlı organizmalar kendi içlerinden, organlarından, dokularından, hücrelerinden ve kanından binlerce kez (103'ten 105'e kadar farklı döngüler için), tüm atmosferden, Dünya Okyanusu'nun tüm hacminden, okyanusların büyük bir kısmından geçtiler. toprak kütlesi ve büyük miktarda mineral madde. Ve onlar sadece "onu kaçırmakla kalmadılar, aynı zamanda tüm dünya çevresini kendi ihtiyaçları doğrultusunda değiştirdiler.[...]
Elbette yenilenemeyen kaynakların tümü de tükenebilir. Bunlar fosillerin büyük çoğunluğunu içerir: Dünya'nın jeolojik tarihinde ortaya çıkan madencilik malzemeleri, cevherler, mineraller ve ayrıca biyotik döngüden düşen ve derinliklere gömülen eski biyosferin ürünleri - fosil yakıtlar ve tortul karbonatlar. Bazı maden kaynakları, toprak altında, okyanus derinliklerinde veya yer kabuğunun yüzeyindeki jeokimyasal süreçler sırasında hala yavaş yavaş oluşuyor. Maden kaynakları açısından, kaynağın bulunabilirliği ve kalitesinin yanı sıra, bilinmeyen ancak tahmini kaynaklar (77), tahmini potansiyel (77), fiilen keşfedilen (R) ve operasyonel (E) rezervler arasındaki niceliksel ilişki büyük önem taşımaktadır. ve genellikle N > P > R > E (Şekil 6.6).[...]
Okyanusun fiziksel ve kimyasal bir sistem olarak incelenmesi, biyolojik bir sistem olarak incelenmesinden çok daha hızlı ilerlemiştir. Okyanusların kökeni ve jeolojik geçmişine ilişkin başlangıçta spekülatif olan hipotezler, sağlam bir teorik temel kazanmıştır.[...]
Canlı organizmalar, genel olarak, biyolojik döngüdeki belirli unsurları seçici olarak tutarak, dünya yüzeyindeki madde akışının çok güçlü bir düzenleyicisidir. ' Her yıl biyolojik döngüye jeolojik döngüye göre 6-20 kat daha fazla azot katılır ve fosfor - 3-30 kat; aynı zamanda kükürt ise tam tersine jeolojik döngüde biyolojik döngüye göre 2-4 kat daha fazla yer alır (Tablo 4).[...]
Karmaşık bir geri bildirim sistemi, yalnızca tür farklılaşmasının artmasına değil, aynı zamanda çevre koşullarına ve biyosferin belirli bir kısmının jeolojik geçmişine bağlı olarak belirli doğal komplekslerin oluşumuna da katkıda bulundu. Biyosferde doğal olarak birbirine bağlı organizmalar ve maddelerin dolaşımının gerçekleştiği ortamın inorganik bileşenlerinden oluşan herhangi bir kümeye ekolojik sistem veya ekosistem denir.[...]
Sentetik deterjanlar (deterjanlar, yüzey aktif maddeler). Tüm dünyada büyük miktarlarda üretilen büyük bir yapay yüzey aktif madde grubunu oluştururlar. Bu maddeler evsel atık sularla birlikte büyük miktarlarda jeolojik çevreye karışmaktadır. Çoğu toksik değildir ancak sentetik deterjanlar çeşitli ekosistemleri yok edebilir ve toprak ve yeraltı suyundaki maddelerin jeokimyasal döngüsünün doğal süreçlerini bozabilir.[...]
Karbonun büyük kısmı okyanus tabanındaki karbonat çökeltilerinde (1,3 - 101 ton), kristal kayalarda (1,0 1016 ton), kömür ve petrolde (3,4 1015 ton) birikmektedir. Yavaş jeolojik döngüde yer alan bu karbondur. Dünyadaki yaşam ve atmosferin gaz dengesi, küçük (biyojenik) döngüye katılan bitki (5 10 ton) ve hayvan (5 109 ton) dokularında bulunan nispeten küçük miktarlardaki karbon tarafından desteklenir. Ancak şu anda insanlar, karbon da dahil olmak üzere maddelerin döngüsünü yoğun bir şekilde kapatıyor. Örneğin, tüm evcil hayvanların toplam biyokütlesinin halihazırda tüm yabani kara hayvanlarının biyokütlesini aştığı tahmin edilmektedir. Kültür bitkilerinin bulunduğu alanlar, doğal biyojeosinoz alanlarına yaklaşıyor ve birçok kültürel ekosistem, insanlar tarafından sürekli olarak arttırılan verimlilik açısından doğal olanlardan önemli ölçüde üstün.[...]
Atık su, fosfat ile su kütlelerine girmek ekolojik sistemlerini doyurur ve bazen aşırı doyurur. Fosfor, doğal koşullar altında neredeyse yalnızca dışkıyla ve balık yiyen kuşların ölümünden sonra karaya geri döner. Fosfatların büyük çoğunluğu dip çökeltilerini oluşturur ve döngü en yavaş aşamasına girer. Yalnızca milyonlarca yıl boyunca meydana gelen jeolojik süreçler okyanustaki fosfat yataklarını gerçekten yükseltebilir ve bunun ardından fosfor, açıklanan döngüye yeniden dahil edilebilir [...]
Her kıtadan çökeltilerin yıllık olarak uzaklaştırılmasını karakterize eden değerler Tabloda verilmiştir. 17. En büyük toprak kaybının, en eski uygarlıkların bulunduğu ve toprağın en kapsamlı şekilde sömürüldüğü kıta olan Asya'ya özgü olduğunu görmek kolaydır. Sürecin hızı değişken olmasına rağmen, minimum jeolojik aktivite dönemlerinde, yüksek alanlar pahasına ovalarda ve okyanuslarda çözünmüş mineral besinlerin birikmesi meydana gelir. Bu durumda, yerel biyolojik geri dönüş mekanizmaları özellikle önemli hale gelir; bu sayede madde kaybı, alttaki kayalardan sağlanan miktarı aşmaz (bu, kalsiyum döngüsü dikkate alındığında tartışılmıştır). Başka bir deyişle, hayati unsurlar belirli bir alanda ne kadar uzun süre kalırsa ve birbirini izleyen organizma nesilleri tarafından tekrar tekrar kullanılırsa, dışarıdan o kadar az yeni malzemeye ihtiyaç duyulacaktır. Ne yazık ki, fosforla ilgili bölümde de belirttiğimiz gibi, insan bu dengeyi genellikle istemeden bozar; bunun nedeni, yaşam ile inorganik madde arasındaki binlerce yıl boyunca gelişen simbiyozun karmaşıklığını tam olarak anlamamasıdır. Örneğin, somon balığının üremek için nehirlere girmesini engelleyen barajların yalnızca somon sayısında değil aynı zamanda nesli tükenmekte olan balık ve av hayvanlarında ve hatta kereste üretiminde düşüşe yol açtığı artık varsayılmaktadır (her ne kadar bu henüz kanıtlanmamış olsa da). Batı Amerika Birleşik Devletleri'nin bazı kuzey bölgelerinde. Somon balığı iç kesimlerde yumurtlayıp öldüğünde, denizden dönen değerli besin maddelerini arkalarında bırakırlar. Büyük miktarda odunun ormandan uzaklaştırılması (doğada devrilen ağaçların çürümesinden farklı olarak, içindeki mineraller toprağa geri dönmeden), genellikle besin havuzunun eksik olduğu durumlarda yaylaları da yoksullaştırır. biri fakir.[...]
Beşinci işlev, sanayi, ulaşım ve tarım ihtiyaçları için yer kabuğunda giderek artan miktarda maddeyi kapsayan insanlığın biyojeokimyasal aktivitesidir. Bu işlev dünya tarihinde özel bir yere sahiptir ve dikkatli bir dikkat ve çalışmayı hak etmektedir. Bu nedenle, gezegenimizin tüm yaşayan nüfusu - canlı madde - sürekli bir biyofilik kimyasal element döngüsü içindedir. Biyosferdeki maddelerin biyolojik döngüsü büyük bir jeolojik döngüyle ilişkilidir (Şekil 12.20).[...]
Karbonu harekete geçiren bir diğer süreç ise saprofajlar tarafından humusun oluşması ve ardından maddenin mantar ve bakteriler tarafından mineralleştirilmesidir. Bu çok yavaş bir süreçtir ve hızı oksijen miktarına, toprağın kimyasal bileşimine ve sıcaklığına göre belirlenir. Oksijen eksikliği ve yüksek asitlik nedeniyle turbada karbon birikir. Uzak jeolojik çağlardaki benzer süreçler, karbon döngüsü sürecini durduran kömür ve petrol yataklarını oluşturdu.[...]
Örnek olarak bir orman ekosisteminin çevre oluşturma rolünü düşünün. Orman ürünleri ve biyokütle, bitkilerin fotosentez süreciyle yaratılan organik madde ve birikmiş enerji rezervleridir. Fotosentez hızı, karbondioksitin emilme ve oksijenin atmosfere salınma hızını belirler. Böylece 1 ton bitkisel ürün oluştuğunda ortalama 1,5-1,8 ton CO2 emilir ve ölü organik madde de dahil olmak üzere 1,2-1,4 ton 02 salınır. Biyokütle, biyojenik karbonun ana deposudur. Bu organik maddenin bir kısmı uzun süre döngüden uzaklaştırılarak jeolojik çökeltiler oluşur.[...]
Vladimir Ivanovich Vernadsky (1863-1945) - büyük Rus bilim adamı, akademisyen, biyojeokimyanın kurucusu ve biyosfer çalışmasının kurucusu. Haklı olarak dünya bilimindeki en büyük evrenselcilerden biri olarak kabul ediliyor. V.I.'nin bilimsel ilgi alanları. Vernadsky son derece geniştir. Mineraloji, jeokimya, radyojeoloji, kristalografiye önemli katkılarda bulundu; yer kabuğunun, hidrosferin ve atmosferin etkileşimli elemanlarının ve yapılarının bileşimi, yapısı ve göçü kalıpları üzerine ilk çalışmaları gerçekleştirdi. 1923 yılında canlı organizmaların jeokimyasal süreçlerdeki öncü rolü hakkında bir teori formüle etti. 1926'da “Biyosfer” kitabında V.I. Vernadsky, yeni bir biyosfer kavramı ve maddelerin kozmik ve karasal dolaşımında canlı maddenin rolünü ortaya koydu. İnsan faaliyetinin bir sonucu olarak doğanın dönüşümleri V.I. Vernadsky'yi güçlü bir gezegensel süreç olarak (“Jeolojik bir fenomen olarak bilimsel düşünce”, 1936) ve biyosferin noosfere - zihin alanına - doğru büyüme olasılığı olarak.
Gezegenimizdeki tüm maddeler dolaşım halindedir. Güneş enerjisi Dünya üzerinde iki madde döngüsüne neden olur:
1) Büyük (jeolojik veya abiyotik);
2) Küçük (biyotik, biyojenik veya biyolojik).
Madde döngüleri ve kozmik enerji akışları biyosferin istikrarını yaratır. Abiyotik faktörlerin (cansız doğa) etkisi sonucu oluşan katı madde ve su döngüsüne denir. büyük jeolojik döngü. Büyük bir jeolojik döngü sırasında (milyonlarca yıl süren), kayalar yok edilir, aşınır, maddeler çözülür ve Dünya Okyanuslarına girer; jeotektonik değişiklikler, kıtaların çökmesi ve deniz yatağının yükselmesi meydana gelir. Buzullarda su döngüsü süresi 8.000 yıl, nehirlerde ise 11 gündür. Canlı organizmalara besin sağlayan ve onların varoluş koşullarını büyük ölçüde belirleyen büyük döngüdür.
Büyük jeolojik döngü Biyosferde iki önemli nokta ile karakterize edilir:
a) Dünyanın tüm jeolojik gelişimi boyunca gerçekleştirilir;
b) biyosferin daha da gelişmesinde öncü rol oynayan modern bir gezegensel süreçtir.
İnsan gelişiminin mevcut aşamasında, büyük döngünün bir sonucu olarak, kükürt ve nitrojen oksitler gibi kirleticiler, toz ve radyoaktif yabancı maddeler de uzun mesafelere taşınmaktadır. Kuzey Yarımküre'nin ılıman enlem bölgeleri en kirli bölgelerdi.
Maddelerin küçük, biyojenik veya biyolojik döngüsü, canlı organizmaların katılımıyla katı, sıvı ve gaz halinde meydana gelir. Biyolojik döngü, jeolojik döngünün aksine daha az enerji gerektirir. Küçük döngü, büyük döngünün bir parçasıdır ve biyojeosinoz seviyesinde (içinde) meydana gelir. Ekosistemler) ve toprak besinlerinin, suyun ve karbonun bitki maddesinde birikmesi ve vücudun inşası için harcanması gerçeğinde yatmaktadır. Organik maddenin bozunma ürünleri mineral bileşenlere ayrışır. Küçük girdap kapalı değil Bu, dışarıdan ekosisteme madde ve enerji akışı ve bazılarının biyosfer döngüsüne salınması ile ilişkilidir.
Birçok kimyasal element ve bunların bileşikleri büyük ve küçük döngülere dahil olur, ancak bunlardan en önemlileri, insanın ekonomik faaliyetleriyle ilişkili olarak biyosferin mevcut gelişim aşamasını belirleyenlerdir. Bunlar girdapları içerir karbon, kükürt ve nitrojen(onların oksitleri - başlıca hava kirleticileri), Ve fosfor (fosfatlar kıtasal suların ana kirleticisidir). Hemen hemen tüm kirleticiler zararlı olarak kabul edilir ve şöyle sınıflandırılır: ksenobiyotikler.
Şu anda ksenobiyotiklerin (toksik elementler) döngüleri büyük önem taşıyor cıva (bir gıda kirleticisi) ürünler) ve kurşun (benzinin bir bileşeni). Ayrıca biyotaya ve insan sağlığına zarar veren antropojenik kökenli birçok madde (DDT, pestisitler, radyonüklidler vb.) büyük döngüden küçük döngüye doğru gelmektedir.
Biyolojik döngünün özü, iki zıt fakat birbirine bağlı sürecin ortaya çıkmasında yatmaktadır - yaratılış organik madde ve onun yıkım canlı madde.
Büyük girdaptan farklı olarak küçük girdap farklı bir süreye sahiptir: mevsimsel, yıllık, çok yıllık ve laik küçük girdaplar ayırt edilir.
Kimyasalların inorganik ortamdan bitki örtüsü ve hayvanlar yoluyla güneş enerjisi kullanılarak inorganik ortama geri dönmesine kimyasal reaksiyonlar denir. biyojeokimyasal döngü .
Gezegenimizin bugünü ve geleceği, canlı organizmaların biyosferin işleyişine katılımına bağlıdır. Madde döngüsünde canlı madde veya biyokütle biyojeokimyasal işlevleri yerine getirir: gaz, konsantrasyon, redoks ve biyokimyasal.
Biyolojik döngü, canlı organizmaların katılımıyla oluşur ve organik maddenin inorganikten çoğaltılmasından ve bu organik maddenin besin zinciri yoluyla inorganiğe ayrışmasından oluşur. Biyolojik döngüdeki üretim ve yıkım süreçlerinin yoğunluğu, ısı ve nem miktarına bağlıdır. Örneğin kutup bölgelerinde organik maddenin ayrışma hızının düşük olması ısı eksikliğine bağlıdır.
Biyolojik döngünün yoğunluğunun önemli bir göstergesi, kimyasal elementlerin dolaşım hızıdır. Yoğunluk karakterize edilir indeks , orman çöpü kütlesinin çöpe oranına eşittir. Endeks ne kadar yüksek olursa dolaşımın yoğunluğu o kadar düşük olur.
İğne yapraklı ormanlarda indeks - 10 - 17; geniş yapraklı 3 - 4; savan 0,2'den fazla değil; tropik yağmur ormanlarında 0,1'den fazla değil, yani. Burada biyolojik döngü en yoğundur.
Elementlerin (azot, fosfor, kükürt) mikroorganizmalar yoluyla akışı, bitki ve hayvanlardan çok daha yüksektir. Biyolojik döngü tamamen tersine çevrilemez; biyojeokimyasal döngüyle yakından ilişkilidir. Kimyasal elementler biyosferde biyolojik döngünün çeşitli yolları boyunca dolaşır:
canlı madde tarafından emilir ve enerjiyle yüklenir;
canlı maddeyi bırakın, enerjiyi dış ortama bırakın.
Bu döngüler iki türdendir: gaz halindeki maddelerin döngüsü; tortul döngü (yer kabuğundaki rezerv).
Girdapların kendisi iki bölümden oluşur:
- yedek fonlar(bu, maddenin canlı organizmalarla ilişkili olmayan kısmıdır);
- mobil (değişim) fonu(organizmalar ve yakın çevreleri arasındaki doğrudan değişimle ilişkili maddenin daha küçük bir kısmı).
Girdiler ikiye ayrılır:
Girdaplar rezerv fonlu gaz türü yer kabuğunda (karbon, oksijen, nitrojen döngüleri) - hızlı bir şekilde kendi kendini düzenleme yeteneğine sahiptir;
Girdaplar rezerv fonlu tortul tip yer kabuğunda (fosfor, kalsiyum, demir vb. döngüleri) - daha atıldır, maddenin büyük kısmı canlı organizmalar için "erişilemez" bir formdadır.
Girdaplar ayrıca aşağıdakilere de ayrılabilir:
- kapalı(oksijen, karbon ve nitrojen gibi gazlı maddelerin dolaşımı, okyanusun atmosferinde ve hidrosferinde bir rezervdir, bu nedenle kıtlık hızla telafi edilir);
- açık(Yerkabuğunda bir rezerv fonu oluşturmak, örneğin fosfor - bu nedenle kayıplar yetersiz şekilde telafi edilir, yani bir açık yaratılır).
Dünyadaki biyolojik döngülerin varlığının ve bunların ilk bağlantılarının enerji temeli, fotosentez sürecidir. Her yeni döngü bir öncekinin tam olarak tekrarı değildir. Örneğin, biyosferin evrimi sırasında bazı süreçler geri döndürülemezdi, bu da biyojenik çökeltilerin oluşmasına ve birikmesine, atmosferdeki oksijen miktarında artışa, bir dizi elementin izotoplarının nicel oranlarında değişikliklere neden oldu. , vesaire.
Maddelerin dolaşımına genellikle denir biyojeokimyasal döngüler . Maddelerin temel biyojeokimyasal (biyosfer) döngüleri: su döngüsü, oksijen döngüsü, nitrojen döngüsü(nitrojen sabitleyen bakterilerin katılımı), karbon döngüsü(aerobik bakterilerin katılımı; yıllık jeolojik döngüye yaklaşık 130 ton karbon salınır), fosfor döngüsü(toprak bakterilerinin katılımı; 14 milyon ton fosfor), kükürt döngüsü, metal katyon döngüsü.
Doğadaki maddelerin büyük döngüsü güneş enerjisinin Dünya'nın derin enerjisi ile etkileşiminden kaynaklanır ve maddenin biyosfer ile Dünyanın daha derin ufukları arasında yeniden dağılımını gerçekleştirir.
Yer kabuğunun hareketli bölgelerinde magmatik kayaların aşınması nedeniyle oluşan tortul kayaçlar yine yüksek sıcaklık ve basınç bölgesine daldırılır. Orada erir ve yeni magmatik kayaların kaynağı olan magmayı oluştururlar. Bu kayalar yeryüzüne çıkıp hava koşullarına maruz kaldıktan sonra yeniden yeni tortul kayaçlara dönüşürler. Yeni döngü eskisini tam olarak tekrarlamıyor, ancak yeni bir şey getiriyor ve bu da zamanla çok önemli değişikliklere yol açıyor.
İtici güç büyük (jeolojik) döngüöyle eksojen ve endojen jeolojik süreçler.
Endojen süreçler(iç dinamik süreçleri), radyoaktif bozunma, mineral oluşumunun kimyasal reaksiyonları, kayaların kristalleşmesi vb. (örneğin tektonik hareketler, depremler, magmatizma) sonucu açığa çıkan Dünya'nın iç enerjisinin etkisi altında meydana gelir. , metamorfizma).
Dışsal süreçler(dış dinamik süreçleri) Güneş'in dış enerjisinin etkisi altında meydana gelir. Örnekler: kayaların ve minerallerin aşınması, yıkım ürünlerinin yer kabuğunun bazı bölgelerinden uzaklaştırılması ve yeni alanlara aktarılması, tortul kayaçların oluşmasıyla yıkım ürünlerinin birikmesi ve birikmesi. Ex.pr.'ye göreceli atmosferin, hidrosferin, ayrıca canlı organizmaların ve insanların jeolojik aktivitesi.
En büyük yer şekilleri (kıtalar ve okyanus havzaları) ve büyük formlar (dağlar ve ovalar) endojen süreçler nedeniyle oluşmuştur ve orta ve küçük yer şekilleri (nehir vadileri, tepeler, vadiler, kumullar vb.) daha büyük formların üzerine bindirilmiştir. eksojen süreçlerden oluşur. Dolayısıyla endojen ve eksojen süreçler zıttır. Birincisi büyük rölyef formlarının oluşmasına, ikincisi ise bunların yumuşatılmasına yol açar.
Jeolojik döngü örnekleri. Magmatik kayaçlar hava koşullarının etkisiyle tortul kayaçlara dönüşür. Yerkabuğunun hareketli bölgelerinde, Dünya'nın derinliklerine dalarlar. Orada, yüksek sıcaklık ve basınçların etkisi altında erir ve magma oluştururlar, bu da yüzeye çıkıp katılaşarak magmatik kayaçlar oluşturur.
Büyük bir döngünün bir örneği, atmosfer boyunca kara ve okyanus arasındaki su döngüsüdür (Şekil 2.1).
Pirinç. 2.1. Genel kabul görmüş hidrolojik (iklimsel) şema
doğada su döngüsü
Dünya Okyanusunun yüzeyinden buharlaşan nem (Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin neredeyse yarısını tüketir), karaya aktarılır, burada yağış şeklinde düşer, bu da yüzey ve yer altı akışı şeklinde okyanusa geri döner. . Su döngüsü aynı zamanda daha basit bir şemaya göre gerçekleşir: okyanus yüzeyinden nemin buharlaşması - su buharının yoğunlaşması - okyanusun aynı su yüzeyinde yağış.
Su döngüsü bir bütün olarak gezegenimizdeki doğal koşulların şekillenmesinde önemli bir rol oynuyor. Suyun bitkiler tarafından terlemesi ve biyojeokimyasal döngüde emilmesi dikkate alındığında, Dünya'daki su kaynağının tamamı bozulmakta ve 2 milyon yıl içinde yenilenmektedir.
Böylece, maddelerin jeolojik döngüsü canlı organizmaların katılımı olmadan gerçekleşir ve maddeleri biyosfer ile Dünyanın daha derin katmanları arasında yeniden dağıtır.
Biyosferin ortaya çıkmasından önce Dünya'da üç madde döngüsü vardı: maden döngüsü - magmatik ürünlerin derinliklerden yüzeye ve geriye doğru hareketi; gaz döngüsü - Güneş tarafından periyodik olarak ısıtılan hava kütlelerinin dolaşımı,Su döngüsü - suyun buharlaşması ve hava kütleleri, yağış (yağmur, kar) yoluyla taşınması. Bu üç döngü tek bir terimle birleşiyor: jeolojik (abiyotik) döngü. Yaşamın gelişiyle birlikte gaz, mineral ve su döngüleri eklendi. biyotik (biyojenik) döngü - Organizmaların hayati aktivitesi tarafından gerçekleştirilen kimyasal elementlerin döngüsü. Jeolojik olanla birlikte tek bir biyojeokimyasal döngü Dünyadaki maddeler.
Jeolojik döngü.
Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık yarısı suyun buharlaşması, kayaların aşınması, minerallerin çözünmesi, hava kütlelerinin hareketi ve bunlarla birlikte su buharı, toz ve hava koşullarına dayanıklı katı parçacıkların hareketi için harcanır.
Suyun ve rüzgarın hareketi, hidrosfer ve litosferde toprak erozyonuna, hareketine, yeniden dağıtımına ve mekanik ve kimyasal yağışların birikmesine yol açar. Bu döngü günümüzde de devam etmektedir.
Büyük ilgi Su döngüsü. Bir yılda hidrosferden yaklaşık 3,8 10 14 ton su buharlaşır ve yağışla birlikte yalnızca 3,4 10 14 ton su Dünya'nın su kabuğuna geri döner. Eksik kısım karaya düşüyor. Toplamda karaya yaklaşık 1 10 14 ton yağış düşüyor ve yaklaşık 0,6 10 14 ton su buharlaşıyor. Litosferde oluşan fazla su göllere ve nehirlere, ardından Dünya Okyanusuna akar (Şekil 2.4). Yüzey akışı yaklaşık 0,2 10 14 tondur, geri kalan 0,2 10 14 ton su, suyun nehirlere, göllere ve okyanusa aktığı toprak altı akiferlerine akar ve aynı zamanda yeraltı suyu rezervuarlarını da doldurur.
biyotik döngü. Organik maddelerin sentezlenmesi ve daha sonra orijinal minerallere dönüştürülmesi işlemlerine dayanır. Organik maddelerin sentezlenmesi ve yok edilmesi süreçleri, canlı maddenin varlığının temeli ve biyosferin işleyişinin temel özelliğidir.
Herhangi bir organizmanın yaşam aktivitesi, çevreyle metabolizma olmadan mümkün değildir. Metabolizma sürecinde vücut gerekli maddeleri tüketir, özümser ve atık ürünleri açığa çıkarır; gezegenimizin büyüklüğü sonsuz değildir ve sonuçta tüm faydalı maddeler işe yaramaz atıklara dönüştürülür. Bununla birlikte, evrim sürecinde mükemmel bir çözüm bulundu: Cansız maddeden canlı madde oluşturabilen organizmalara ek olarak, bu karmaşık organik maddeyi yeni kullanıma hazır ilk minerallere ayrıştıran başka organizmalar da ortaya çıktı. V.R. "Sınırlı bir miktara sonsuzluğun özelliklerini vermenin tek yolu" diye yazdı. Williams'ın amacı onun kapalı bir eğri boyunca dönmesini sağlamaktır."
Canlı ve cansız doğa arasındaki etkileşimin mekanizması, cansız maddenin yaşam alanına dahil edilmesinden oluşur. Canlı organizmalardaki cansız madde bir dizi dönüşümden sonra eski orijinal durumuna geri döner. Böyle bir döngü, canlı organizmaların cansız doğayla aynı kimyasal elementleri içermesi nedeniyle mümkündür.
Bu döngü nasıl gerçekleşiyor? V.I. Vernadsky, uzaydan gelen enerjinin (çoğunlukla güneş enerjisi) ana dönüştürücüsünün bitkilerin yeşil maddesi olduğunu doğruladı. Yalnızca güneş enerjisinin etkisi altında birincil organik bileşikleri sentezleyebilirler. Bilim adamı, yılın zamanına bağlı olarak enerjiyi emen bitkilerin yeşil maddesinin toplam yüzey alanının Güneş'in yüzey alanının% 0,86 ila 4,2'si arasında değiştiğini hesapladı. Aynı zamanda Dünya'nın yüzey alanı
Besinleri bitki olan hayvanlar veya diğer hayvanlar vücutlarında yeni organik bileşikler sentezlerler.
Hayvan ve bitki kalıntıları solucanlar, mantarlar ve mikroorganizmalar için besin görevi görür ve sonuçta bunları orijinal minerallere dönüştürerek karbondioksit açığa çıkarır. Bu mineraller yine bitkiler tarafından birincil organik bileşiklerin oluşturulmasında ilk hammadde görevi görür. Böylece çember kapanır ve atomların yeni bir hareketi başlar.
Ancak maddelerin döngüsü tamamen kapanmamıştır. Bazı atomlar döngüden çıkar, yeni canlı organizma formları ve onların yaşamsal faaliyetlerinin ürünleri tarafından sabitlenir ve düzenlenir. Litosfere, hidrosfere ve troposfere nüfuz eden canlı organizmalar, mevcut maddelerin hareketi ve yeniden dağıtımı ve yenilerinin yaratılması üzerinde muazzam jeokimyasal çalışmalar üretti ve üretiyor. Biyojeokimyasal döngülerin kapsamını genişlettiğinden ve biyosferi güçlendirdiğinden, biyosferin aşamalı gelişiminin özü budur. V.I. Vernadsky'nin belirttiği gibi, biyosferde atomların "girdaplar" şeklinde sürekli bir biyojenik hareketi vardır.
Jeolojik döngüden farklı olarak biyotik döngü, önemsiz enerji tüketimiyle karakterize edilir. Daha önce de belirtildiği gibi, Dünya yüzeyine ulaşan güneş enerjisinin yaklaşık %1'i birincil organik maddenin oluşturulması için harcanmaktadır. Bu enerji, gezegendeki en karmaşık biyojeokimyasal süreçlerin işleyişi için yeterlidir.
Jeolojik dolaşım Maddeler kara ve deniz arasındaki yatay yönde en yüksek hıza sahiptir. Büyük dolaşımın anlamı, kayaların tahribat, hava koşulları ve suda çözünebilen besinler de dahil olmak üzere hava koşullarına maruz kalan ürünlerinin, deniz katmanlarının oluşmasıyla birlikte su akışlarıyla Dünya Okyanusu'na taşınması ve örneğin yalnızca kısmen karaya geri dönmesidir. yağış veya insanlar tarafından sudan çıkarılan organizmalar ile. Daha sonra, uzun bir süre boyunca yavaş jeotektonik değişiklikler meydana gelir - kıtaların hareketi, deniz yatağının yükselmesi ve alçalması, volkanik patlamalar vb. Bunun sonucunda oluşan tabakalar karaya döner ve süreç yeniden başlar. .
Maddenin büyük jeolojik döngüsü. Aşınma süreçlerinin etkisi altında kaya tahribatı ve çökelme meydana gelir. Tortul kayaçlar oluşur. Sabit çöküntü alanlarında (genellikle okyanus tabanı), coğrafi kabuğun malzemesi Dünyanın derin katmanlarına girer. Ayrıca sıcaklık ve basıncın etkisi altında metamorfik süreçler meydana gelir, bunun sonucunda kayalar oluşur, madde Dünya'nın merkezine yaklaşır. Dünyanın derinliklerinde, çok yüksek sıcaklık koşullarında magmatizma meydana gelir: kayalar erir, faylar boyunca magma şeklinde dünya yüzeyine yükselir ve patlamalar sırasında yüzeye dökülür. Böylece maddenin döngüsü meydana gelir. Dış uzayla madde alışverişini hesaba katarsak jeolojik döngü daha karmaşık hale gelir. Büyük jeolojik döngü, Dünya'nın içlerine düşen bir madde parçacığının mutlaka yüzeye çıkmaması veya tam tersi, bir patlama sırasında yükselen bir parçacığın daha önce hiç Dünya yüzeyinde bulunmaması anlamında kapalı değildir.
Dünyadaki doğal süreçler için ana enerji kaynakları
Güneş'ten gelen radyasyon Dünya'daki ana enerji kaynağıdır. Gücü güneş sabiti ile karakterize edilir - güneş ışınlarına dik bir birim alandan geçen enerji miktarı. Bir astronomik birim uzaklıkta (yani Dünya'nın yörüngesinde) bu sabit yaklaşık 1370 W/m²'dir.
Canlı organizmalar Güneş enerjisini (fotosentez) ve kimyasal bağların enerjisini (kemosentez) kullanır. Bu enerji çeşitli doğal ve yapay işlemlerde kullanılabilir. Tüm enerjinin üçte biri atmosfer tarafından yansıtılır,% 0,02'si bitkiler tarafından fotosentez için kullanılır ve geri kalanı birçok doğal süreci sürdürmek için kullanılır - dünyayı, okyanusu, atmosferi, hava hareketini ısıtmak. ağırlık Güneş ışınlarıyla doğrudan ısıtma veya fotoseller kullanılarak enerji dönüşümü, elektrik üretmek (güneş enerjisi santralleri) veya başka faydalı işler yapmak için kullanılabilir. Uzak geçmişte petrol ve diğer fosil yakıt türlerinde depolanan enerji de fotosentez yoluyla elde ediliyordu.
Bu muazzam enerji, doğal süreçlerden geçtikten sonra geri yansıdığı ve atmosferin geri dönmesine izin vermediği için küresel ısınmaya yol açmaktadır.
2. Dünyanın iç enerjisi; tezahürü – volkanlar, kaplıcalar
18. Biyotik ve abiyotik kökenli enerji dönüşümleri
İşleyen bir doğal ekosistemde atık yoktur. Canlı veya ölü tüm organizmalar potansiyel olarak diğer organizmalar için besindir: Bir tırtıl yaprakları yer, ardıç kuşu tırtılları yer, şahin bir karatavuk yiyebilir. Bitkiler, tırtıllar, ardıç kuşları ve şahinler öldüğünde bunlar da ayrıştırıcılar tarafından işlenir.
Aynı tür besini kullanan tüm organizmalar aynı gruba aittir tropik seviye.
Doğal ekosistemlerdeki organizmalar, birbirine bağlı birçok besin zincirinden oluşan karmaşık bir ağa dahil olurlar. Böyle bir ağa denir besin ağı.
Enerji akışı piramitleri: Besin zinciri veya ağı içinde bir trofik seviyeden diğerine her geçişte iş yapılır ve termal enerji çevreye salınır ve bir sonraki trofik seviyedeki organizmaların kullandığı yüksek kaliteli enerji miktarı azalır.
%10 kuralı: Bir trofik seviyeden diğerine geçerken enerjinin %90'ı kaybolur ve %10'u bir sonraki seviyeye aktarılır.
Besin zinciri ne kadar uzun olursa, o kadar faydalı enerji kaybolur. Bu nedenle besin zincirinin uzunluğu genellikle 4-5 bağlantıyı geçmez.
Dünyanın peyzaj küresinin enerjisi:
1) güneş enerjisi: termal, radyant
2) Dünyanın bağırsaklarından termal enerji akışı
3) gelgit akıntılarının enerjisi
4) tektonik enerji
5) fotosentez sırasında enerji asimilasyonu
Doğada su döngüsü
Doğadaki su döngüsü, suyun dünyanın biyosferindeki döngüsel hareketi sürecidir. Buharlaşma, yoğunlaşma ve yağıştan (atmosferik yağış kısmen buharlaşır, kısmen geçici ve kalıcı drenajlar ve rezervuarlar oluşturur, kısmen yere sızar ve yeraltı suyu oluşturur) ve mantonun gazdan arındırma işlemlerinden oluşur: mantodan su sürekli olarak akar . çok derinlerde bile su bulunmuştur.
Denizler yağış yoluyla aldıklarından daha fazlasını buharlaşma nedeniyle kaybederken, karada durum tam tersidir. Su, dünya üzerinde sürekli olarak dolaşırken, toplam miktarı değişmeden kalır.
Dünya yüzeyinin %75'i sularla kaplıdır. Dünyanın su kabuğu hidrosferdir. Çoğu denizlerden ve okyanuslardan gelen tuzlu su, daha küçük bir kısmı ise göllerden, nehirlerden, buzullardan, yeraltı sularından ve su buharından gelen tatlı sudur.
Yeryüzünde su üç toplanma halinde bulunur: sıvı, katı ve gaz. Su olmadan canlı organizmalar var olamaz. Herhangi bir organizmada su, canlı organizmaların onsuz yaşayamayacağı kimyasal reaksiyonların meydana geldiği ortamdır. Su, canlı organizmaların yaşamı için en değerli ve temel maddedir.
Doğada çeşitli su döngüleri vardır:
Büyük veya Küresel Döngü - okyanusların yüzeyinin üzerinde oluşan su buharı rüzgarlar tarafından kıtalara taşınır, oraya yağış şeklinde düşer ve akıntı şeklinde okyanusa geri döner. Bu süreçte suyun kalitesi değişir; buharlaşmayla tuzlu deniz suyu tatlı suya dönüşür ve kirli su arıtılır.
Küçük veya okyanus döngüsü - Okyanus yüzeyinin üzerinde oluşan su buharı yoğunlaşır ve yağış olarak tekrar okyanusa düşer.
Kıtalararası döngü; kara yüzeyinde buharlaşan su, yağış şeklinde tekrar karaya düşer.
Sonunda hareket sürecindeki çökeltiler tekrar Dünya Okyanuslarına ulaşır.
Farklı su türlerinin aktarım hızları büyük farklılıklar gösterir ve akış dönemleri ile suyun yenilenme dönemleri de farklıdır. Birkaç saatten birkaç on binlerce yıla kadar değişirler. Okyanus, deniz ve karadaki suyun buharlaşmasıyla oluşan ve bulutlar halinde var olan atmosferik nem, ortalama sekiz günde bir yenilenir.
Canlı organizmaları oluşturan sular birkaç saat içinde yenilenir. Bu, su değişiminin en aktif şeklidir. Dağ buzullarındaki su rezervlerinin yenilenme süresi yaklaşık 1.600 yıl, kutup ülkelerinin buzullarında ise çok daha uzundur - yaklaşık 9.700 yıl.
Dünya Okyanusu sularının tamamen yenilenmesi yaklaşık 2.700 yılda gerçekleşir.
Güneş radyasyonu ile hareketli ve dönen dünya arasındaki etkileşimin etkileri.
Bu konuda mevsimsel değişkenliği dikkate almak gerekir: kış/yaz. Dünyanın dönüşü ve hareketi nedeniyle güneş ışınımının eşit olmayan bir şekilde geldiğini, bunun da iklim koşullarının enlemle birlikte değiştiği anlamına geldiğini açıklayın.
Dünya ekliptik düzleme 23,5 derece eğimlidir.
Işınlar farklı açılardan geçer. Radyasyon dengesi. Albedo dikkate alınarak sadece ne kadar aldığı değil, ne kadar kaybettiği ve ne kadar kaldığı da önemlidir.
Atmosferin etki merkezleri
Atmosferin genel dolaşımıyla ilişkili, sürekli yüksek veya alçak basınçtan oluşan geniş alanlar - atmosferik eylem merkezleri. Rüzgarların hakim yönünü belirlerler ve coğrafi hava kütlelerinin oluşumunda merkez görevi görürler. Sinoptik haritalarda kapalı çizgiler - izobarlar olarak ifade edilirler.
Nedenler: 1) Dünyanın heterojenliği;
2) fiziksel farklılık toprağın ve suyun özellikleri (ısı kapasitesi)
3) yüzey albedosundaki fark (R/Q): su – %6, eq. ormanlar – %10-12, geniş ormanlar – %18, çayır – %22-23, kar – %92;
4) Coriolis F
Bu OCA'ya neden olur.
Atmosferin etki merkezleri:
● kalıcı– tüm yıl boyunca yüksek veya düşük basınca sahiptirler:
1. ekvator düşük bandı Ekseni Güneş'i takip ederek ekvatordan yaz yarımküresine doğru bir miktar hareket eden basınç - Ekvator çöküntüsü (sebepler: büyük miktarda Q ve okyanuslar);
2. Bir subtropikal yükseklik şeridi boyunca. Kuzeydeki baskı ve Yuzh. yarım küreler; birkaçı yaz aylarında daha yüksek subtropikal bölgelere göç eder. enlemler, kışın - daha düşük olanlara; bir dizi okyanusa bölün antisiklonlar: Kuzeyde. yarım küreler - Azor antisiklon (özellikle yaz aylarında) ve Hawaii; Güney - Güney Hindistan, Güney Pasifik ve Güney Atlantik'te;
3. düşüş alanları. ılıman bölgelerin yüksek enlemlerinde okyanuslar üzerindeki baskı: Kuzeyde. yarımküreler - Güney'de İzlanda (özellikle kışın) ve Aleut minimumları - Antarktika'yı (50 0 S) çevreleyen sürekli bir düşük basınç halkası;
4. artan alanlar Kuzey Kutbu (özellikle kışın) ve Antarktika - antisiklonlar üzerindeki baskı;
● mevsimsel– Bir mevsimde yüksek veya alçak basınç alanları olarak izlenebilir, başka bir mevsimde karşıt burcun atmosferinin hareket merkezine dönüşür. Varlıkları, okyanus yüzeyinin sıcaklığına göre yıl boyunca kara yüzeyinin sıcaklığındaki keskin bir değişiklikle ilişkilidir; Arazinin yazın aşırı ısınması, burada alçak alanların oluşması için uygun koşullar yaratır. basınç, kış hipotermisi - daha yüksek alanlar için basınç. Hepsi icinde. yarımkürelerden daha yüksek kış bölgelerine. Baskılar arasında Moğolistan merkezli Asya (Sibirya) ve Kanada yüksekleri ile Güney Avustralya, Güney Amerika ve Güney Afrika yüksekleri yer alıyor. Yaz alçak alanları basınç: Kuzeyde yarım küreler - Güney'de Güney Asya (veya Batı Asya) ve Kuzey Amerika minimumları. - Avustralya, Güney Amerika ve Güney Afrika'nın en düşük seviyeleri).
Atmosferin etki merkezleri belirli bir hava durumu ile karakterize edilir. Bu nedenle, buradaki hava nispeten hızlı bir şekilde alttaki yüzeyin özelliklerini kazanır - Ekvator Çöküntüsünde sıcak ve nemli, Moğol Antisiklonunda soğuk ve kuru, İzlanda Alçaklarında serin ve nemli, vb.
Gezegensel ısı değişimi ve nedenleri
Gezegensel ısı değişiminin ana özellikleri. Dünyanın yüzeyi tarafından emilen güneş enerjisi daha sonra buharlaşma ve türbülanslı akışlarla ısı transferine harcanır. Ortalama olarak, tüm gezegenin yaklaşık% 80'i buharlaşmaya, toplam ısının geri kalan% 20'si ise türbülanslı ısı değişimine gidiyor.
Isı alışverişi süreçleri ve bileşenlerinin okyanustaki ve karadaki coğrafi enlemindeki değişiklikler çok benzersizdir. İlkbahar ve yaz aylarında karaların emdiği ısının tamamı sonbahar ve kış aylarında tamamen kaybolur; dengeli bir yıllık ısı bütçesi ile bu nedenle her yerde sıfıra eşit olduğu ortaya çıkar.
Dünya Okyanusunda, suyun yüksek ısı kapasitesi ve hareketliliği nedeniyle ısı, akıntılar tarafından tüketiminin arzını aştığı yüksek enlemlere aktarıldığı düşük enlemlerde birikir. Bu sayede suyun hava ile ısı alışverişinde yarattığı açık kapatılır.
Dünya Okyanusunun ekvator bölgesinde, büyük miktarda emilen güneş ışınımı ve azaltılmış enerji tüketimi ile yıllık ısı bütçesi maksimum pozitif değerlere sahiptir. Ekvatordan uzaklaştıkça, ısı alışverişinin tüketim bileşenlerinin (özellikle buharlaşma) artması nedeniyle pozitif yıllık ısı bütçesi azalır. Tropik bölgelerden ılıman enlemlere geçişle birlikte ısı bütçesi negatif hale gelir.
Arazi içerisinde ilkbahar-yaz döneminde alınan ısının tamamı sonbahar-kış döneminde harcanmaktadır. Dünyanın uzun tarihi boyunca, Dünya Okyanusunun suları 7,6 * 10^21 kcal'a eşit büyük miktarda ısı biriktirmiştir. Bu kadar büyük bir kütlenin birikmesi, suyun yüksek ısı kapasitesi ve yoğun karışımıyla açıklanır; bu sırada okyanusosferin kalınlığında ısının oldukça karmaşık bir yeniden dağılımı meydana gelir. Tüm atmosferin ısı kapasitesi, Dünya Okyanusundaki on metrelik su tabakasının ısı kapasitesinden 4 kat daha azdır.
Dünya yüzeyi ile hava arasındaki türbülanslı ısı alışverişine giden güneş enerjisinin payı nispeten küçük olmasına rağmen, atmosferin yüzeye yakın kısmının ısıtılmasının ana kaynağıdır. Bu ısı alışverişinin yoğunluğu, hava ile alttaki yüzey (su veya kara) arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Gezegenin alçak enlemlerinde (ekvatordan her iki yarımkürenin yaklaşık kırkıncı enlemine kadar), hava esas olarak güneş enerjisini biriktiremeyen ve aldığı tüm ısıyı atmosfere veren kara tarafından ısıtılır. Türbülanslı ısı alışverişi nedeniyle, hava kabuğu yılda 20 ila 40 kcal/cm^2 alır ve nemin düşük olduğu bölgelerde (Sahra, Arabistan, vb.) 60 kcal/cm^2'den bile fazla olur. Bu enlemlerdeki sular ısı biriktirir ve türbülanslı ısı alışverişi sürecinde havaya yılda yalnızca 5-10 kcal/cm2 veya daha azını salar. Yalnızca belirli bölgelerde (sınırlı alan) su yılda ortalama olarak daha soğuktur ve bu nedenle havadan ısı alır (ekvator bölgesinde, Hint Okyanusu'nun kuzeybatısında, ayrıca Afrika'nın batı kıyısı ve Güney Amerika'da).
