Atoqli rus olimi akademik V.I. Vernadskiy.
Biosfera- Yerning murakkab tashqi qobig'i, unda tirik organizmlarning butun yig'indisi va sayyora moddalarining ushbu organizmlar bilan uzluksiz almashinuv jarayonida bo'lgan qismi mavjud. Bu Yerning eng muhim geosferalaridan biri bo'lib, u odamlarni o'rab turgan tabiiy muhitning asosiy tarkibiy qismidir.
Yer konsentriklardan tashkil topgan chig'anoqlar(geosferalar) ham ichki, ham tashqi. Ichki qismlarga yadro va mantiya va tashqi qismlar kiradi: litosfera - erning toshli qobig'i, shu jumladan er qobig'i (1-rasm) qalinligi 6 km (okean ostida) dan 80 km gacha ( tog 'tizimlari);gidrosfera - Yerning suv qobig'i; atmosfera- aralashmadan tashkil topgan Yerning gaz qobig'i turli gazlar, suv bug'lari va chang.
10 dan 50 km gacha balandlikda ozon qatlami mavjud bo'lib, uning maksimal kontsentratsiyasi 20-25 km balandlikda bo'lib, Yerni tana uchun halokatli bo'lgan haddan tashqari ultrabinafsha nurlanishdan himoya qiladi. Biosfera ham shu yerga (tashqi geosferalarga) tegishli.
Biosfera - atmosferaning 25-30 km balandlikdagi qismini (ozon qatlamigacha), deyarli butun gidrosferani va litosferaning yuqori qismini taxminan 3 km chuqurlikdagi yerning tashqi qobig'i.
Guruch. 1. Yer qobig'ining tuzilishi sxemasi
(2-rasm). Bu qismlarning o'ziga xosligi shundaki, ularda sayyoramizning tirik materiyasini tashkil etuvchi tirik organizmlar yashaydi. O'zaro ta'sir biosferaning abiotik qismi- havo, suv, toshlar va organik moddalar; biotas tuproqlarning shakllanishiga sabab bo'lgan va cho'kindi jinslar.
Guruch. 2. Biosferaning tuzilishi va asosiy struktura birliklari egallagan sirtlar nisbati.
Biosfera va ekotizimdagi moddalar aylanishi
Biosferadagi tirik organizmlar uchun mavjud bo'lgan barcha kimyoviy birikmalar cheklangan. Assimilyatsiya qilish uchun mos bo'lgan kimyoviy moddalarning kamayishi ko'pincha quruqlik yoki okeanning mahalliy joylarida organizmlarning ayrim guruhlarini rivojlanishiga to'sqinlik qiladi. Akademik V.R. Uilyamsning so'zlariga ko'ra, cheksizning cheklangan xususiyatlarini berishning yagona yo'li uni yopiq egri chiziq bo'ylab aylantirishdir. Binobarin, biosferaning barqarorligi moddalar aylanishi va energiya oqimlari hisobiga saqlanadi. Mavjud moddalarning ikkita asosiy aylanishi: katta - geologik va kichik - biogeokimyoviy.
Buyuk geologik tsikl(3-rasm). Kristalli jinslar (magmatik) fizik, kimyoviy va biologik omillar ta'sirida cho'kindi jinslarga aylanadi. Qum va loy tipik cho'kindi jinslar, chuqur jinslarning o'zgarishi mahsulotlari. Biroq, cho'kindilarning paydo bo'lishi nafaqat mavjud jinslarning buzilishi, balki tabiiy resurslardan - okean, dengiz va ko'llar suvlaridan biogen minerallar - mikroorganizmlar skeletlari sintezi natijasida ham sodir bo'ladi. Bo'shashgan suvli cho'kindilar, chunki ular suv omborlari tubida cho'kindi moddalarning yangi qismlari bilan ajratiladi, chuqurlikka botiriladi va yangi termodinamik sharoitlarga ta'sir qiladi (batafsil). yuqori haroratlar va bosim) suvni yo'qotadi, qattiqlashadi va cho'kindi jinslarga aylanadi.
Keyinchalik, bu jinslar yanada chuqurroq gorizontlarga botadi, bu erda ularning yangi harorat va bosim sharoitlariga chuqur o'zgarishi jarayonlari - metamorfizm jarayonlari sodir bo'ladi.
Endogen energiya oqimlari ta'sirida chuqur jinslar erib, magmani hosil qiladi - yangi magmatik jinslar manbai. Bu jinslar Yer yuzasiga ko'tarilgandan so'ng, nurash va tashish jarayonlari ta'sirida ular yana yangi cho'kindi jinslarga aylanadi.
Shunday qilib, buyuk tsikl quyosh (ekzogen) energiyasining Yerning chuqur (endogen) energiyasi bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadi. U moddalarni biosfera va sayyoramizning chuqur ufqlari o'rtasida qayta taqsimlaydi.
Guruch. 3. Katta (geologik) moddalar aylanishi (ingichka o'qlar) va yer qobig'idagi xilma-xillikning o'zgarishi (qattiq keng strelkalar - o'sish, singan o'qlar - xilma-xillikning kamayishi)
Buyuk Gyre tomonidan Quyosh energiyasi bilan harakatlanadigan gidrosfera, atmosfera va litosfera orasidagi suv aylanishi ham deyiladi. Suv suv omborlari va quruqlik yuzasidan bug'lanadi va keyin yog'ingarchilik shaklida Yerga qaytadi. Okean ustida bug'lanish yog'ingarchilikdan oshadi, aksincha. Bu farqlar daryo oqimlari bilan qoplanadi. Yer o'simliklari global suv aylanishida muhim rol o'ynaydi. Er yuzasining ma'lum joylarida o'simliklarning transpiratsiyasi bu erga tushadigan yog'ingarchilikning 80-90% gacha, barcha iqlim zonalari uchun o'rtacha 30% ni tashkil qilishi mumkin. Katta tsikldan farqli o'laroq, moddalarning kichik aylanishi faqat biosferada sodir bo'ladi. Katta va kichik suv aylanishlari o'rtasidagi bog'liqlik rasmda ko'rsatilgan. 4.
Sayyora miqyosidagi tsikllar alohida ekotizimlardagi organizmlarning hayotiy faoliyati bilan bog'liq bo'lgan atomlarning son-sanoqsiz mahalliy tsiklik harakatlari va landshaft va geologik sabablar (er usti va er osti oqimi, shamol eroziyasi, dengiz tubining harakati, vulqonizm, tog' qurilishi va boshqalar).
Guruch. 4. Suvning katta geologik aylanishi (GGC) va suvning kichik biogeokimyoviy aylanishi (SBC) o‘rtasidagi bog‘liqlik.
Bir vaqtlar organizm tomonidan ishlatiladigan energiyadan farqli o'laroq, ular issiqlikka aylanadi va yo'qoladi, moddalar biosferada aylanib, biogeokimyoviy aylanishlarni hosil qiladi. Tabiatda mavjud bo'lgan to'qsondan ortiq elementlarning qirqqa yaqini tirik organizmlarga kerak. Eng muhimlari ko'p miqdorda talab qilinadi - uglerod, vodorod, kislorod, azot. Elementlar va moddalarning aylanishlari barcha komponentlar ishtirok etadigan o'z-o'zini tartibga soluvchi jarayonlar tufayli amalga oshiriladi. Bu jarayonlar chiqindisizdir. Mavjud biosferadagi biogeokimyoviy tsiklning global yopilish qonuni, rivojlanishining barcha bosqichlarida faoliyat yuritadi. Biosfera evolyutsiyasi jarayonida biogeokimyoviy jarayonlarning yopilishida biologik komponentning roli kuchayadi.
tsikl kim. Insonning biogeokimyoviy tsiklga ta'siri yanada kuchliroq. Ammo uning roli teskari yo'nalishda o'zini namoyon qiladi (girlar ochiq bo'ladi). Moddalarning biogeokimyoviy aylanishining asosini Quyosh energiyasi va yashil o'simliklarning xlorofili tashkil qiladi. Boshqa muhim davrlar - suv, uglerod, azot, fosfor va oltingugurt - biogeokimyoviy aylanish bilan bog'liq va unga hissa qo'shadi.
Biosferadagi suv aylanishi
O'simliklar fotosintez jarayonida organik birikmalar hosil qilish uchun suvdagi vodoroddan molekulyar kislorodni chiqaradi. Barcha tirik mavjudotlarning nafas olish jarayonlarida, organik birikmalarning oksidlanishida yana suv hosil bo'ladi. Hayot tarixida gidrosferadagi barcha erkin suvlar sayyoramizning tirik materiyasida bir necha bor parchalanish va yangi hosil bo'lish davrlaridan o'tgan. Har yili Yerdagi suv aylanishida taxminan 500 000 km 3 suv ishtirok etadi. Suv aylanishi va uning zaxiralari rasmda ko'rsatilgan. 5 (nisbiy jihatdan).
Biosferadagi kislorod aylanishi
Er o'zining noyob atmosferasi bo'lib, uning tarkibida erkin kislorod ko'pligi fotosintez jarayoniga bog'liq. Atmosferaning yuqori qatlamlarida ozonning hosil bo'lishi kislorod aylanishi bilan chambarchas bog'liq. Kislorod suv molekulalaridan ajralib chiqadi va o'simliklarning fotosintetik faolligining qo'shimcha mahsulotidir. Abiotik jihatdan kislorod atmosferaning yuqori qatlamlarida suv bug'ining fotodisotsiatsiyasi natijasida paydo bo'ladi, ammo bu manba fotosintez bilan ta'minlanganining mingdan bir foizini tashkil qiladi. Atmosfera va gidrosferadagi kislorod miqdori o'rtasida suyuqlik muvozanati mavjud. Suvda u taxminan 21 marta kamroq.
Guruch. 6. Kislorod aylanishining diagrammasi: qalin strelkalar - kislorod bilan ta'minlash va iste'mol qilishning asosiy oqimlari
Chiqarilgan kislorod barcha aerob organizmlarning nafas olish jarayonlarida va turli mineral birikmalarning oksidlanishida intensiv ravishda sarflanadi. Bu jarayonlar atmosferada, tuproqda, suvda, loy va jinslarda sodir bo'ladi. Cho'kindi jinslarda bog'langan kislorodning muhim qismi fotosintetik kelib chiqishi ko'rsatilgan. Atmosferadagi O almashinuv fondi umumiy fotosintetik ishlab chiqarishning 5% dan ko'p bo'lmagan qismini tashkil qiladi. Ko'pgina anaerob bakteriyalar organik moddalarni sulfatlar yoki nitratlar yordamida anaerob nafas olish jarayonida ham oksidlaydi.
O'simliklar tomonidan yaratilgan organik moddalarning to'liq parchalanishi fotosintez paytida chiqarilgan kislorod miqdorini talab qiladi. Organik moddalarning cho'kindi jinslar, toshko'mirlar va torflarda ko'milishi atmosferada kislorod almashinuvi fondini saqlash uchun asos bo'lib xizmat qildi. Undagi barcha kislorod taxminan 2000 yil ichida tirik organizmlar orqali to'liq aylanish jarayonidan o'tadi.
Hozirgi vaqtda atmosfera kislorodining katta qismi transport, sanoat va antropogen faoliyatning boshqa shakllari natijasida bog'langan. Ma'lumki, insoniyat fotosintez jarayonlari bilan ta'minlangan umumiy miqdori 430-470 milliard tonna bo'lgan erkin kislorodning 10 milliard tonnadan ko'prog'ini allaqachon sarflaydi. Agar ayirboshlash fondiga fotosintetik kislorodning faqat kichik qismi kirganini hisobga olsak, bu borada inson faoliyati xavotirli nisbatlarga ega bo'la boshlaydi.
Kislorod aylanishi uglerod aylanishi bilan chambarchas bog'liq.
Biosferadagi uglerod aylanishi
Uglerod kimyoviy element sifatida hayotning asosidir. U ko'plab boshqa elementlar bilan turli yo'llar bilan qo'shilib, tirik hujayralarni tashkil etuvchi oddiy va murakkab organik molekulalarni hosil qilishi mumkin. Sayyorada tarqalishi bo'yicha uglerod o'n birinchi o'rinni egallaydi (er qobig'i og'irligining 0,35%), ammo tirik moddada u quruq biomassaning o'rtacha 18 yoki 45% ni tashkil qiladi.
Atmosferada uglerod karbonat angidrid CO 2 va kamroq darajada metan CH 4 ning bir qismidir. Gidrosferada CO 2 suvda eriydi va uning umumiy miqdori atmosferadagidan ancha yuqori. Okean atmosferada CO 2 ni tartibga solish uchun kuchli bufer bo'lib xizmat qiladi: uning havodagi kontsentratsiyasi oshgani sayin, karbonat angidridning suv bilan singishi ortadi. CO 2 molekulalarining bir qismi suv bilan reaksiyaga kirishib, karbonat kislota hosil qiladi, keyin esa HCO 3 - va CO 2- 3 ionlariga ajraladi doimiy pH suv.
Atmosfera va gidrosferadagi karbonat angidrid uglerod aylanishida almashinuv fondi bo'lib, u yerdan quruqlikdagi o'simliklar va suv o'tlari tomonidan olinadi. Fotosintez Yerdagi barcha biologik tsikllar asosida yotadi. Ruxsat etilgan uglerodning chiqishi fotosintetik organizmlarning o'zlari va barcha geterotroflar - tirik yoki o'lik organik moddalar tufayli oziq-ovqat zanjiriga kiritilgan bakteriyalar, zamburug'lar, hayvonlarning nafas olish faoliyati davomida sodir bo'ladi.
Guruch. 7. Uglerod aylanishi
Tuproqdan atmosferaga CO2 ning qaytishi ayniqsa faol bo'lib, u erda ko'plab organizmlar guruhlari faoliyati to'plangan, o'lik o'simliklar va hayvonlarning qoldiqlarini parchalaydi va o'simlik ildiz tizimining nafasi sodir bo'ladi. Ushbu integral jarayon "tuproqning nafas olishi" deb ataladi va havodagi CO2 almashinuv fondini to'ldirishga katta hissa qo'shadi. Organik moddalarning minerallashuv jarayonlari bilan parallel ravishda tuproqlarda chirindi hosil bo'ladi - uglerodga boy murakkab va barqaror molekulyar kompleks. Tuproq chirindi quruqlikdagi muhim uglerod rezervuarlaridan biridir.
Destruktorlarning faoliyati omillar ta'sirida inhibe qilingan sharoitlarda tashqi muhit(masalan, tuproqlarda va suv omborlari tubida anaerob rejim sodir bo'lganda) o'simliklar tomonidan to'plangan organik moddalar parchalanmaydi, vaqt o'tishi bilan ko'mir yoki qo'ng'ir ko'mir, torf, sapropellar, moyli slanetslar va boshqalarga aylanadi, boy to'plangan quyosh energiyasida. Ular uzoq vaqt davomida biologik tsikldan uzilib, uglerod zaxira fondini to'ldiradilar. Uglerod shuningdek, tirik biomassada, o'lik axlatda, okeanning erigan organik moddalarida va hokazolarda vaqtincha to'planadi. Biroq yozma ravishda asosiy uglerod zaxira fondi tirik organizmlar yoki fotoalbom yoqilg'ilar emas, balki cho'kindi jinslar - ohaktoshlar va dolomitlar. Ularning shakllanishi tirik materiyaning faoliyati bilan ham bog'liq. Ushbu karbonatlarning uglerodlari uzoq vaqt davomida Yerning ichaklarida ko'milgan bo'lib, faqat eroziya paytida, tog 'jinslari tektonik tsikllarda ochilganda tsiklga kiradi.
Biogeokimyoviy siklda Yerdagi umumiy miqdordan uglerodning faqat bir foizigina ishtirok etadi. Atmosfera va gidrosferadagi uglerod tirik organizmlar orqali ko'p marta o'tadi. Quruqlikdagi o'simliklar havodagi zahiralarini 4-5 yilda, tuproq chirindidagi zahiralarni 300-400 yilda tugatishga qodir. Ayirboshlash fondiga uglerodning asosiy qaytishi tirik organizmlar faoliyati tufayli yuzaga keladi va uning faqat kichik bir qismi (mingdan bir qismi) vulqon gazlarining bir qismi sifatida Yerning ichaklaridan chiqishi bilan qoplanadi.
Hozirgi vaqtda qazib olinadigan yoqilg'ining ulkan zahiralarini qazib olish va yoqish uglerodni zahiradan biosferaning almashinuv fondiga o'tkazishning kuchli omiliga aylanmoqda.
Biosferadagi azot aylanishi
Atmosfera va tirik moddalar Yerdagi barcha azotning 2% dan kamrog'ini o'z ichiga oladi, ammo bu sayyoradagi hayotni qo'llab-quvvatlaydi. Azot eng muhim organik molekulalar - DNK, oqsillar, lipoproteinlar, ATP, xlorofil va boshqalar tarkibiga kiradi.O'simlik to'qimalarida uning uglerodga nisbati o'rtacha 1:30, dengiz o'tlarida I: 6. Azotning biologik aylanishi shuning uchun ham uglerod bilan chambarchas bog'liq.
Atmosferaning molekulyar azotiga o'simliklar kirishi mumkin emas, ular bu elementni faqat ammoniy ionlari, nitratlar shaklida yoki tuproq yoki suvli eritmalardan o'zlashtira oladi. Shuning uchun azot etishmovchiligi ko'pincha birlamchi ishlab chiqarishni cheklovchi omil hisoblanadi - noorganiklardan organik moddalarni yaratish bilan bog'liq organizmlarning ishi. Shunga qaramay, atmosfera azoti maxsus bakteriyalar (azot fiksatorlari) faolligi tufayli biologik aylanishda keng ishtirok etadi.
Ammonifikatsiya qiluvchi mikroorganizmlar ham azot aylanishida katta rol o'ynaydi. Ular oqsillarni va boshqa azotli organik moddalarni ammiakga parchalaydi. Ammoniy shaklida azot qisman o'simlik ildizlari tomonidan qayta so'riladi va qisman nitrifikator mikroorganizmlar tomonidan tutiladi, bu mikroorganizmlar guruhi - denitrifikatorlarning funktsiyalariga qarama-qarshidir.
Guruch. 8. Azot aylanishi
Tuproqlarda yoki suvlarda anaerob sharoitda ular organik moddalarni oksidlash, hayotlari uchun energiya olish uchun nitratlardan kisloroddan foydalanadilar. Azot molekulyar azotga qaytariladi. Azot fiksatsiyasi va denitrifikatsiya tabiatda taxminan muvozanatlashgan. Shunday qilib, azot aylanishi birinchi navbatda bakteriyalarning faolligiga bog'liq bo'lib, o'simliklar bu tsiklning oraliq mahsulotlarini ishlatib, biomassa ishlab chiqarish orqali biosferada azot aylanishi ko'lamini sezilarli darajada oshiradi.
Azot aylanishida bakteriyalarning roli shunchalik kattaki, agar ularning atigi 20 turi yo'q qilinsa, sayyoramizda hayot to'xtaydi.
Azotning biologik bo'lmagan fiksatsiyasi va uning oksidi va ammiakning tuproqqa kirishi ham atmosfera ionlanishi va chaqmoq oqimlari paytida yomg'ir bilan sodir bo'ladi. Zamonaviy o'g'itlar sanoati o'simlik ishlab chiqarishni ko'paytirish uchun atmosfera azotini tabiiy azot fiksatsiyasidan yuqori darajada tuzatadi.
Hozirgi vaqtda inson faoliyati azot aylanishiga tobora ko'proq ta'sir qilmoqda, asosan uning molekulyar holatga qaytish jarayonlaridan bog'langan shakllarga o'tishi yo'nalishida.
Biosferadagi fosfor aylanishi
Ko'pgina organik moddalar, jumladan, ATP, DNK, RNK sintezi uchun zarur bo'lgan bu element o'simliklar tomonidan faqat ortofosforik kislota ionlari (P0 3 4 +) shaklida so'riladi. U quruqlikda ham, ayniqsa okeanda ham birlamchi ishlab chiqarishni cheklovchi elementlarga kiradi, chunki tuproq va suvlarda fosforning almashinuv fondi kichikdir. Ushbu elementning biosfera miqyosidagi aylanishi yopiq emas.
Quruqlikda o'simliklar tuproqdan parchalanadigan organik qoldiqlardan parchalanuvchilar tomonidan chiqarilgan fosfatlarni oladi. Biroq, gidroksidi yoki kislotali tuproq fosfor birikmalarining eruvchanligi keskin kamayadi. Fosfatlarning asosiy zaxira fondi geologik o'tmishda okean tubida yaratilgan jinslarda mavjud. Tog' jinslarini yuvish jarayonida bu zahiralarning bir qismi tuproqqa o'tadi va suspenziya va eritmalar shaklida suv havzalariga yuviladi. Gidrosferada fosfatlar oziq-ovqat zanjirlari orqali boshqa gidrobiontlarga o'tib, fitoplankton tomonidan ishlatiladi. Biroq, okeanda fosfor birikmalarining ko'p qismi hayvonlar va o'simliklarning qoldiqlari bilan tubida ko'miladi, keyinchalik cho'kindi jinslar bilan katta geologik tsiklga o'tadi. Chuqurlikda erigan fosfatlar kaltsiy bilan bog'lanib, fosforitlar va apatitlarni hosil qiladi. Biosferada, aslida, quruqlikdagi tog 'jinslaridan okean tubiga bir yo'nalishli fosfor oqimi mavjud, shuning uchun uning gidrosferadagi almashinuv fondi juda cheklangan;
Guruch. 9. Fosforning aylanishi
Oʻgʻitlar ishlab chiqarishda fosforitlar va apatitlarning yer usti konlaridan foydalaniladi. Fosforning chuchuk suv havzalariga kirishi ularning "gullashi" ning asosiy sabablaridan biridir.
Biosferadagi oltingugurt aylanishi
Bir qator aminokislotalarni qurish uchun zarur bo'lgan oltingugurt aylanishi oqsillarning uch o'lchovli tuzilishi uchun javobgardir va biosferada keng ko'lamli bakteriyalar tomonidan saqlanadi. Ushbu sikldagi individual aloqalar organik qoldiqlarning oltingugurtini sulfatlarga oksidlovchi aerob mikroorganizmlarni, shuningdek, sulfatlarni vodorod sulfidigacha kamaytiradigan anaerob sulfat reduktorlarini o'z ichiga oladi. Oltingugurt bakteriyalarining sanab o'tilgan guruhlariga qo'shimcha ravishda ular vodorod sulfidini elementar oltingugurtga, keyin esa sulfatlarga oksidlaydi. O'simliklar tuproq va suvdan faqat SO2-4 ionlarini o'zlashtiradi.
Markazdagi halqa tuproq va cho'kindilardagi mavjud sulfat hovuzi va temir sulfidli hovuz o'rtasida oltingugurt almashadigan oksidlanish (O) va qaytarilish (R) jarayonini ko'rsatadi.
Guruch. 10. Oltingugurt aylanishi. Markazdagi halqa oksidlanish (0) va qaytarilish (R) jarayonini ko'rsatadi, bu orqali oltingugurt mavjud sulfat hovuzi va tuproq va cho'kindilarda chuqur joylashgan temir sulfidlar hovuzi o'rtasida almashinadi.
Oltingugurtning asosiy to'planishi okeanda sodir bo'ladi, u erda sulfat ionlari doimiy ravishda daryo oqimi bilan quruqlikdan oqib chiqadi. Vodorod sulfidi suvdan chiqarilganda, oltingugurt qisman atmosferaga qaytadi, u erda dioksidga oksidlanib, yomg'ir suvida sulfat kislotaga aylanadi. Ko'p miqdorda sulfatlar va elementar oltingugurtdan sanoatda foydalanish va qazib olinadigan yoqilg'ining yonishi atmosferaga katta hajmdagi oltingugurt dioksidini chiqaradi. Bu o'simliklarga, hayvonlarga, odamlarga zarar etkazadi va kislotali yomg'ir manbai bo'lib xizmat qiladi, bu oltingugurt aylanishiga inson aralashuvining salbiy ta'sirini kuchaytiradi.
Moddalarning aylanish tezligi
Moddalarning barcha aylanishlari turli tezliklarda sodir bo'ladi (11-rasm).
Shunday qilib, sayyoradagi barcha biogen elementlarning aylanishlari turli qismlarning murakkab o'zaro ta'siri bilan qo'llab-quvvatlanadi. Ular turli funktsiyali organizmlar guruhlarining faoliyati, okean va quruqlikni bog'laydigan oqim va bug'lanish tizimi, suv va havo massalarining aylanish jarayonlari, tortishish kuchlarining ta'siri, litosfera plitalarining tektonikasi va boshqa yirik -miqyosidagi geologik va geofizik jarayonlar.
Biosfera moddalarning turli aylanishlari sodir bo'lgan yagona murakkab tizim sifatida ishlaydi. Bularning asosiy dvigateli tsikllar - sayyoramizning tirik moddasi, barcha tirik organizmlar, organik moddalarning sintezi, o'zgarishi va parchalanish jarayonlarini ta'minlash.
Guruch. 11. Moddalarning aylanish tezligi (P. Bulut, A. Jibor, 1972).
Dunyoning ekologik qarashining asosini har bir tirik mavjudotning unga ta'sir etuvchi ko'plab turli omillar bilan o'ralganligi, ular birgalikda uning yashash muhiti - biotopini tashkil etishi haqidagi g'oyadir. Demak, biotop - o'simliklar yoki hayvonlarning ayrim turlari uchun yashash sharoitlari jihatidan bir hil bo'lgan hududning bir qismi(jarlikning qiyaligi, shahar o'rmon parki, kichik ko'l yoki katta ko'lning bir qismi, lekin bir hil sharoitda - qirg'oq qismi, chuqur suv qismi).
Muayyan biotopga xos bo'lgan organizmlarni tashkil qiladi hayot jamiyati yoki biotsenoz(hayvonlar, o'simliklar va ko'llar, o'tloqlar, qirg'oqlarning mikroorganizmlari).
Tirik jamoa (biotsenoz) o'zining biotopi bilan bir butunlikni hosil qiladi, bu deyiladi ekologik tizim (ekotizim). Tabiiy ekotizimlarga chumoli uyasi, ko'l, hovuz, o'tloq, o'rmon, shahar, ferma misol bo'ladi. Klassik misol sun'iy ekotizim - bu kosmik kema. Ko'rib turganingizdek, bu erda qat'iy fazoviy tuzilma yo'q. Ekotizim tushunchasiga yaqin tushunchadir biogeotsenoz.
Ekotizimning asosiy tarkibiy qismlari quyidagilardan iborat:
- jonsiz (abiotik) muhit. Bular suv, minerallar, gazlar, shuningdek, organik moddalar va gumus;
- biotik komponentlar. Bularga quyidagilar kiradi: ishlab chiqaruvchilar yoki ishlab chiqaruvchilar (yashil o'simliklar), iste'molchilar yoki iste'molchilar (produktorlar bilan oziqlanadigan tirik mavjudotlar) va parchalovchilar yoki parchalovchilar (mikroorganizmlar).
Tabiat juda tejamkor ishlaydi. Shunday qilib, organizmlar tomonidan yaratilgan biomassa (organizmlar tanasining moddasi) va ulardagi energiya ekotizimning boshqa a'zolariga o'tadi: hayvonlar o'simliklar bilan oziqlanadi, bu hayvonlarni boshqa hayvonlar yeydi. Bu jarayon deyiladi oziq-ovqat yoki trofik, zanjir. Tabiatda oziq-ovqat zanjirlari ko'pincha kesishadi, oziq-ovqat tarmog'ini shakllantirish.
Oziq-ovqat zanjirlariga misollar: o'simlik - o'txo'r - yirtqich; don - dala sichqonchasi - tulki va boshqalar va oziq-ovqat tarmog'i shaklda ko'rsatilgan. 12.
Shunday qilib, biosferadagi muvozanat holati biotik va abiotik muhit omillarining o'zaro ta'siriga asoslangan bo'lib, u ekotizimlarning barcha komponentlari o'rtasida doimiy modda va energiya almashinuvi orqali saqlanadi.
Tabiiy ekotizimlarning yopiq aylanishida, boshqalar bilan bir qatorda, ikkita omilning ishtiroki zarur: parchalanuvchilarning mavjudligi va quyosh energiyasini doimiy ravishda ta'minlash. Shahar va sun'iy ekotizimlarda parchalanuvchilar kam yoki umuman yo'q, shuning uchun suyuq, qattiq va gazsimon chiqindilar to'planib, atrof-muhitni ifloslantiradi.
Guruch. 12. Oziq-ovqat tarmog'i va moddalar oqimining yo'nalishi
Biologik (kichik) tsikl - o'simliklar, hayvonot dunyosi, mikroorganizmlar va tuproq o'rtasidagi moddalarning aylanishi. Uning asosi fotosintez, ya'ni yashil o'simliklar va maxsus mikroorganizmlar tomonidan Quyoshning nurlanish energiyasini organik moddalarning kimyoviy bog'lanishlari energiyasiga aylantirishdir. Fotosintez yashil organizmlar, ozon qatlami va biologik evolyutsiya sharoitlari yordamida Yerni kislorod bilan ta'minladi.[...]
Tuproq hosil bo'lishida moddalarning kichik biologik aylanishi ayniqsa muhimdir, chunki bu tuproq hosil bo'lish jarayonining asosida biologik va geologik tsikllarning o'zaro ta'siridir.[...]
Hozirgi vaqtda azot aylanishiga odamlar katta ta'sir ko'rsatmoqda. Bir tomondan, ommaviy ishlab chiqarish azotli o'g'itlar va ulardan foydalanish nitratlarning ortiqcha to'planishiga olib keladi. Dalalarga oʻgʻit shaklida berilgan azot oʻsimlik qoldiqlari, yuvish va denitrifikatsiya orqali yoʻqoladi. Boshqa tomondan, ammiakning nitratlarga aylanish tezligi pasayganda, ammiakli o'g'itlar tuproqda to'planadi. Tuproqning sanoat chiqindilari bilan ifloslanishi natijasida mikroorganizmlarning faolligini bostirish mumkin. Biroq, bu jarayonlarning barchasi mahalliy xarakterga ega. Issiqlik elektr stantsiyalarida va transportda yonilg'i yoqish paytida azot oksidlarining atmosferaga tushishi ancha muhimroqdir. Sanoat chiqindilarida "fikrlangan" azot toksik bo'lib, tabiiy jarayonlarda azot oksidlari atmosferada oraliq mahsulot sifatida paydo bo'ladi, ammo shaharlar va sanoat hududlarida ularning kontsentratsiyasi nafas olish tizimini bezovta qiladi , va ultrabinafsha nurlanish ta'sirida azot oksidi va uglevodorodlar o'rtasida juda zaharli va kanserogen birikmalar hosil bo'lishi bilan reaktsiyalar sodir bo'ladi.[...]
Materiya harakati shakli sifatida tsikllar biostromaga ham xosdir, ammo bu erda ular o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'ladi. Gorizontal tsikl triada bilan ifodalanadi: tug'ilish - ko'payish - o'lim (parchalanish); vertikal - fotosintez jarayoni bilan. Ularning ikkalasi A.I.Perelmanning (1975) formulasida birlikni kichik biologik tsiklda topadi: "... landshaftdagi kimyoviy elementlar tsikllarni hosil qiladi, ular davomida ular qayta-qayta tirik organizmlarga kiradi ("uyushadi") va ularni tark etadi (). “minerallashgan”)”2.[...]
Biologik tsikl (biotik) - biogeotsenozdan biosferagacha bo'lgan turli ierarxik darajadagi ekologik tizimlar doirasida materiya, energiya1 va ma'lumotlarning uzluksiz, tsiklik, tabiiy, lekin vaqt va makonda notekis ravishda qayta taqsimlanishi hodisasi. Butun biosfera miqyosidagi moddalarning aylanishi katta doira deb ataladi (6.2-rasm), muayyan biogeotsenoz doirasida esa biotik almashinuvning kichik doirasi [...]
Har qanday biologik tsikl kimyoviy elementlar atomlarining tirik organizmlar tanasiga qayta-qayta kiritilishi va ularni atrof-muhitga chiqarishi bilan tavsiflanadi, ular yana o'simliklar tomonidan ushlanib, tsiklga tortiladi. Kichik biologik tsikl sig'im bilan tavsiflanadi - ma'lum bir ekotizimda tirik materiyada bir vaqtning o'zida mavjud bo'lgan kimyoviy elementlarning soni va tezlik - vaqt birligida hosil bo'lgan va parchalanadigan tirik moddalar miqdori [...].
Moddalarning kichik biologik aylanishi tirik moddalar ishtirokida organik birikmalarni sintez qilish va yo'q qilish jarayonlariga asoslanadi. Katta tsikldan farqli o'laroq, kichik tsikl arzimas energiya miqdori bilan tavsiflanadi.[...]
Aksincha, materiyaning biologik aylanishi aholi yashaydigan biosfera chegaralarida sodir bo'ladi va sayyoramiz tirik materiyasining o'ziga xos xususiyatlarini o'zida mujassam etadi. Katta tsiklning bir qismi bo'lgan kichik tsikl biogeotsenoz darajasida amalga oshiriladi, u quyidagilardan iborat: ozuqa moddalari tuproq, suv va uglerod o'simliklarning moddalarida to'planib, o'zlari va organizmlar - iste'molchilarning tanasi va hayotiy jarayonlarini qurishga sarflanadi. Tuproq mikroflorasi va mezofauna (bakteriyalar, zamburug'lar, mollyuskalar, qurtlar, hasharotlar, protozoa va boshqalar) tomonidan organik moddalarning parchalanishi mahsulotlari yana o'simliklar uchun ochiq bo'lgan mineral tarkibiy qismlarga parchalanadi va shuning uchun ular yana moddalar oqimida ishtirok etadilar. [...]
Quyosh energiyasi bilan quvvatlanadigan Yerdagi moddalarning tasvirlangan aylanishi - o'simliklar, mikroorganizmlar, hayvonlar va boshqa tirik organizmlar o'rtasidagi moddalarning aylanma aylanishi - moddalarning biologik aylanishi yoki kichik tsikl deb ataladi. Kichik tsikl orqali moddaning to'liq metabolizm vaqti ushbu moddaning massasiga va uning tsikl bo'ylab harakatlanish jarayonlarining intensivligiga bog'liq va bir necha yuz yilga baholanadi.[...]
Tabiatda materiyaning katta va kichik - (biologik) aylanishlari, suv aylanishi [...]
Atmosferadagi suv bug'lari qatlamining nisbatan kichik qalinligi (0,03 m) bo'lishiga qaramay, suvning aylanishi va uning biogeokimyoviy aylanishida asosiy rolni atmosfera namligi o'ynaydi. Umuman olganda, hamma narsa uchun globus Suv oqimining bir manbai - yog'ingarchilik - va bir oqim manbai - bug'lanish yiliga 1030 mm. O'simliklar hayotida suvning katta roli fotosintez (biologik tsiklning eng muhim bo'g'ini) va transpiratsiya jarayonlariga tegishli. Evapotranspiratsiya yoki yog'och yoki o't o'simliklari yoki tuproq yuzasi tomonidan bug'langan suv massasi qit'alardagi suv aylanishida muhim rol o'ynaydi. Er osti suvlari, transpiratsiya jarayonida o'simlik to'qimalariga kirib, o'simliklarning hayoti uchun zarur bo'lgan mineral tuzlarni kiritadilar [...]
Katta geologik aylanish asosida organik moddalarning kichik aylanishi vujudga keldi, bu organik birikmalarni sintez qilish va yo'q qilish jarayonlariga asoslangan edi. Bu ikki jarayon Yerdagi hayotni ta'minlaydi. Biologik aylanish energiyasi Yer tomonidan ushlangan quyosh energiyasining atigi 1% ni tashkil qiladi, ammo bu energiya tirik materiyani yaratishda juda katta ishlarni amalga oshiradi.[...]
Quyosh energiyasi Yerdagi moddalarning ikki aylanishini ta'minlaydi: geologik yoki katta va kichik, biologik (biotik).[...]
Nitrifikatsiya jarayonining beqarorlashishi nitratlarning biologik siklga kirishini buzadi, uning miqdori denitrifikator kompleksining muhitidagi o'zgarishlarga javobni belgilaydi. Denitrifikatorlarning ferment tizimlari yakuniy bosqichda kamroq azot oksidini o'z ichiga olgan holda to'liq tiklanish tezligini pasaytiradi, ularni amalga oshirish katta energiya xarajatlarini talab qiladi. Natijada eroziyaga uchragan ekotizimlarning yer usti atmosferasidagi azot oksidi miqdori 79-83% ga yetdi (Kosinova va boshq., 1993). Eroziya ta'sirida ba'zi organik moddalarning chernozemlardan begonalashishi foto- va geterotrofik azotni biriktirish paytida azot fondini to'ldirishga ta'sir qiladi: aerob va anaerob. Eroziyaning birinchi bosqichlarida organik moddalarning labil qismining parametrlari tufayli aniq anaerob azot fiksatsiyasi tez sur'atlar bilan bostiriladi (Xaziyev, Bagautdinov, 1987). Kuchli yuvilgan chernozemlarda invertaza va katalaza fermentlarining faolligi yuvilmaganlarga nisbatan 50% dan ortiq kamaydi. Bo'z o'rmon tuproqlarida ularning eroziyasi kuchayishi bilan invertaz faolligi eng keskin kamayadi. Agar kuchsiz eroziyalangan tuproqlarda chuqurlik bilan faollikning asta-sekin susayishi kuzatilsa, kuchli eroziyaga uchragan tuproqlarda invertaz faolligi juda kichik yoki er osti qatlamida aniqlanmaydi. Ikkinchisi kun yuzasida juda past ferment faolligi bilan illyuvial gorizontlarning paydo bo'lishi bilan bog'liq. Fosfataza va ayniqsa, katalaza faolligiga tuproq eroziyasi darajasiga aniq bog'liqlik yo'q edi (Lichko, 1998).[...]
Landshaftning geokimyosi materiya va energiyaning kichik geografik aylanishining yashirin, eng chuqur tomonini ochib beradi. Kichik geografik aylanma tushunchasi hali yetarlicha ishlab chiqilmagan fizik geografiya. IN umumiy ko'rinish u kiruvchi va chiqadigan issiqlikdan, kimyoviy elementlarning biologik aylanishidan, kichik suv aylanishidan (yog'in - bug'lanish, er usti va er osti oqimi va kirishi), eol migratsiyasidan iborat bo'lgan ko'p qatorli to'liq yopiq bo'lmagan aylana oqimi sifatida ifodalanishi mumkin. - olib kirish va olib chiqish - mineral moddalar [...]
Chimli tuproq hosil bo'lish jarayonining zaiflashishi biologik tsiklning past intensivligi va o'simliklarning past mahsuldorligi bilan bog'liq. Umumiy biomassasi taxminan 100 t / ga bo'lgan yillik axlat 0,4-0,5 t / ga dan oshmaydi. Axlatning asosiy qismi ildiz qoldiqlari bilan ifodalanadi. Biologik aylanishda taxminan 70 kg/ga azot va 300 kg/ga kul elementlari ishtirok etadi.[...]
Tropik tropik o'rmonlar juda qadimiy kulminatsion ekotizimlar bo'lib, ularda ozuqa moddalarining aylanishi mukammallikka erishiladi - ular ozgina yo'qoladi va darhol o'zaro bog'liq organizmlar va sayoz, asosan havo, kuchli mikoriza, daraxt ildizlari bilan amalga oshiriladigan biologik tsiklga kiradi. Aynan shu tufayli o'rmonlar kambag'al tuproqlarda juda ko'p o'sadi.[...]
Tuproqning kimyoviy tarkibining shakllanishi tabiatdagi moddalarning katta geologik va kichik biologik aylanishi ta'sirida amalga oshiriladi. Xlor, brom, yod, oltingugurt, kaltsiy, magniy va natriy kabi elementlar tuproqdan eng oson tozalanadi.[...]
Biogeokimyoviy jarayonlarning yuqori faolligi va moddalar aylanishining katta hajmlari va shkalasi tufayli biologik ahamiyatga ega kimyoviy elementlar doimiy tsiklik harakatda bo'ladi. Ba'zi hisob-kitoblarga ko'ra, agar biosfera kamida 3,5-4 milliard yil davomida mavjud bo'lgan deb hisoblasak, unda Jahon okeanidagi barcha suv biogeokimyoviy aylanish jarayonidan kamida 300 marta, atmosferaning erkin kislorodi esa kamida 300 marta o'tgan. 1 million marta. Uglerod aylanishi 8 yilda, azot 110 yilda, kislorod 2500 yilda sodir bo'ladi. Uglerodning asosiy qismi okean tubining karbonat cho'kindilarida (1,3 x 1016 t), boshqa kristalli jinslarda (1 x 1016 t), ko'mir va neftda (0,34 x 1016 t) to'plangan katta tsiklda ishtirok etadi. O'simlik (5 x 10 mt) va hayvon to'qimalarida (5 x 109 t) mavjud bo'lgan uglerod kichik tsiklda (biogeokimyoviy tsikl) ishtirok etadi.[...]
Biroq, quruqlikda, okeandan olib kelingan yog'ingarchilikdan tashqari, bug'lanish va yog'ingarchilik quruqlikda yopiq suv aylanishi orqali sodir bo'ladi. Agar qit'alarning biotasi mavjud bo'lmasa, unda bu qo'shimcha quruqlik cho'kindilari okeandan olib kelingan cho'kindilarga qaraganda ancha kam bo'lar edi. Faqat o'simlik va tuproqning shakllanishi quruqlik yuzasidan ko'p miqdorda bug'lanishga olib keladi. O'simliklarning paydo bo'lishi bilan suv tuproqda, o'simliklarda va atmosferaning kontinental qismida to'planadi, bu esa quruqlikda yopiq aylanishning kuchayishiga olib keladi. Hozirgi vaqtda quruqlikdagi yog'ingarchilik daryo oqimidan o'rtacha uch baravar ko'p. Shunday qilib, yog'ingarchilikning faqat uchdan bir qismi okeandan tushadi va uchdan ikki qismidan ko'prog'i quruqlikdagi yopiq suv aylanishi bilan ta'minlanadi. Shunday qilib, quruqlikdagi suv biologik to'planadi, asosiy qismi suv rejimi sushi biota tomonidan hosil bo'ladi va biologik tartibga solinishi mumkin.[...]
Erdagi materiya aylanishlarining ta'siri g'oyasiga asoslanib, birinchi va ikkinchi kuchlar namoyon bo'lishining ba'zi asosiy xususiyatlarini aniqlash qulay: katta - geologik (geotsikl) va kichik - biologik (biologik tsikl). ).[...]
Janubiy tayganing o'simlik jamoalari shimoliy tayga jamoalariga qaraganda kimyoviy ifloslanishga nisbatan ancha chidamli. Shimoliy tayga senozlarining past barqarorligi ularning turlarining xilma-xilligi va tuzilishining soddaligi, kimyoviy ifloslanishga sezgir turlarning mavjudligi (moxlar va likenlar), biologik tsiklning past mahsuldorligi va sig'imi, tiklanish qobiliyatining pastligi bilan bog'liq.[.. .]
Biroq, har qanday ekotizim hajmidan qat'i nazar, tirik qism (biotsenoz) va uning jismoniy, ya'ni jonsiz muhitini o'z ichiga oladi. Shu bilan birga, kichik ekotizimlar Yerning global ekotizimiga qadar borgan sari kattaroq ekotizimlarning bir qismidir. Xuddi shunday, sayyoradagi moddalarning umumiy biologik aylanishi ham ko'plab kichikroq, xususiy tsikllarning o'zaro ta'siridan iborat.[...]
Tuproq quruqlik biogeotsenozlarining tarkibiy qismidir. U moddalarning yirik geologik va kichik biologik sikllarining konjugatsiyasini (o'zaro ta'sirini) amalga oshiradi. Tuproq material tarkibining o'ziga xos kompleksidir tabiat ta'limi. Tuproq moddasi to'rtta fizik faza bilan ifodalanadi: qattiq (mineral va organik zarralar), suyuq (tuproq eritmasi), gazsimon (tuproq havosi) va tirik (organizmlar). Tuproqlar murakkab fazoviy tashkil etilishi va xususiyatlar, xususiyatlar va jarayonlarning farqlanishi bilan tavsiflanadi.[...]
Birinchi xulosaga ko'ra, biz faqat kam chiqindi ishlab chiqarishga ishonishimiz mumkin. Shuning uchun texnologiyalarni rivojlantirishning birinchi bosqichi ularning past resurs intensivligi (kirishda ham, ishlab chiqarishda ham - tejamkorlik va ahamiyatsiz emissiya) bo'lishi kerak, ikkinchi bosqich - tsiklik ishlab chiqarishni yaratish (ba'zilarining chiqindilari xom ashyo bo'lishi mumkin). boshqalar uchun) va uchinchisi - muqarrar qoldiqlarni oqilona yo'q qilishni va olib tashlanmaydigan energiya chiqindilarini zararsizlantirishni tashkil etish. Biosferaning chiqindisizlik tamoyili asosida faoliyat yuritishi haqidagi g‘oya noto‘g‘ri, chunki unda doimo biologik sikldan ajratilgan, cho‘kindi jinslarni hosil qiluvchi moddalar to‘planadi.[...]
V.R.Vilyamsga koʻra tuproq hosil boʻlishining mohiyati moddalarning kichik biologik aylanishi tizimida sodir boʻladigan organik moddalarning sintezi va parchalanish jarayonlarining dialektik oʻzaro taʼsiri sifatida belgilanadi.[...]
Biosfera rivojlanishining turli bosqichlarida undagi jarayonlar o'xshash qonuniyatlarga amal qilgan bo'lishiga qaramay, bir xil bo'lmagan. Biogeokimyoviy tsiklning global yopilish qonuniga ko'ra, moddalarning aniq tsiklining mavjudligi biosferaning rivojlanishining har qanday bosqichida majburiy xususiyatdir. Bu, ehtimol, uning mavjudligining o'zgarmas qonunidir. Moddalarning biogeokimyoviy aylanishini yopishda geokimyoviy emas, balki biologik komponent ulushini oshirishga alohida e'tibor qaratish lozim. Agar evolyutsiyaning dastlabki bosqichlarida umumiy biosfera tsikli - katta biosfera ayirboshlash doirasi (dastlab faqat suv muhitida, keyin esa ikkita kichik tsiklga - quruqlik va okeanga bo'lingan) ustunlik qilgan bo'lsa, keyinchalik u parchalana boshladi. Nisbatan bir hil biota o'rniga turli darajadagi ierarxiya va geografik dislokatsiyaga ega ekotizimlar paydo bo'ldi va tobora farqlana boshladi. Sotib olingan muhim kichik, biogeotsenotik, almashinuv doiralari. "Birja almashinuvi" deb ataladigan narsa - uyg'un tizim paydo bo'ldi biogeokimyoviy sikllar biotik komponentning eng yuqori qiymati bilan.[...]
Oʻrta kengliklarda Quyoshdan keladigan energiya yiliga 48-61 ming GJ/ga ni tashkil qiladi. Yiliga 15 GJ/ga dan ortiq qoʻshimcha energiya qoʻshilganda atrof-muhit uchun noqulay jarayonlar yuzaga keladi - tuproq eroziyasi va deflyatsiyasi, kichik daryolarning loyqalanishi va ifloslanishi, suv havzalarining evtrofikatsiyasi, ekotizimlardagi biologik tsiklning buzilishi.[... ]
Sharqiy Sibir mintaqasi qattiq qish bilan, kam qor va asosan yozgi yog'ingarchilik bilan ajralib turadi, bu tuproq qatlamini yuvadi. Natijada, Sharqiy Sibir chernozemlarida davriy yuvish rejimi sodir bo'ladi. Biologik tsikl bostiriladi past haroratlar. Natijada, Transbaykal chernozemlarida chirindi miqdori past (4-9%) va gumus gorizontining qalinligi kichikdir. Karbonat tarkibi juda kam yoki umuman yo'q. Shuning uchun Sharqiy Sibir guruhidagi chernozemlar past karbonatli va karbonatsiz deb ataladi (masalan, past karbonatli yoki karbonatsiz chernozemlar, past karbonatli oddiy chernozemlar).[...]
Ko'pgina tabiiy ekotizimlarda keng tarqalgan konsentratsiyalarda ko'pchilik mayda elementlar organizmlarga kam ta'sir qiladi, ehtimol organizmlar ularga moslashgan. Shunday qilib, agar tog'-kon sanoati, turli sanoat tarmoqlari, kimyo sanoati va zamonaviy qishloq xo'jaligining qo'shimcha mahsulotlari, og'ir metallarning yuqori konsentratsiyasi, zaharli organik birikmalar va boshqa potentsial mahsulotlar bo'lsa, biz uchun bu elementlarning migratsiyasi unchalik qiziq emas edi. xavfli moddalar. Hatto juda kam uchraydigan element, agar u juda zaharli metall birikmasi yoki radioaktiv izotop shaklida atrof-muhitga kiritilgan bo'lsa, muhim biologik ahamiyatga ega bo'lishi mumkin, chunki bunday moddaning kichik miqdori ham (geokimyoviy nuqtai nazardan) bo'lishi mumkin. aniq biologik ta'sirga ega.[...]
Vitaminlar va boshqa o'sishni rag'batlantiruvchi organik birikmalarning kimyoviy tabiati, shuningdek, odamlar va uy hayvonlarida ularga bo'lgan ehtiyoj uzoq vaqtdan beri ma'lum; ammo ekotizim darajasida ushbu moddalar bo'yicha tadqiqotlar endigina boshlangan. Suvdagi yoki tuproqdagi organik ozuqa moddalari shunchalik pastki, ularni azot kabi "makronutrientlar" va iz metallar kabi "mikroelementlar" dan farqli ravishda "mikro-mikroelementlar" deb atash kerak (5-bandga qarang). Ko'pincha yagona yo'l Ularning tarkibi biologik test bilan o'lchanadi: mikroorganizmlarning maxsus shtammlari qo'llaniladi, ularning o'sish tezligi organik ozuqa moddalarining kontsentratsiyasiga mutanosibdir. Oldingi bo'limda ta'kidlanganidek, moddaning roli va uning oqim tezligi har doim ham uning kontsentratsiyasiga qarab baholanmaydi. Organik oziq moddalar jamiyat metabolizmida muhim rol o'ynashi va ular cheklovchi omil bo'lishi mumkinligi endi aniq bo'ldi. Ushbu qiziqarli tadqiqot sohasi, shubhasiz, yaqin kelajakda olimlar e'tiborini tortadi. Provasoli (1963) dan olingan B12 vitamini (kobalamin) siklining quyidagi tavsifi biz organik oziq moddalar aylanishi haqida qanchalik kam ma'lumotga ega ekanligimizni ko'rsatadi.[...]
V.R.Uilyams (1863-1939) qishloq xo‘jaligi omillari haqidagi ta’limotni ishlab chiqdi. Qishloq xo'jaligining birinchi qonuniga ko'ra, o'simlik hayotining birorta omilini boshqasi bilan almashtirib bo'lmaydi. Va, bundan tashqari, o'simlik hayotining barcha omillari, albatta, bir xil darajada ahamiyatga ega (ikkinchi qonun). Keling, uning tuproq kichik - biologik va katta - geologik materiya aylanishining o'zaro ta'siri natijasidir, degan muhim g'oyasini ajratib ko'rsatamiz.[...]
V. R. Uilyams genetik tuproqshunoslik va tuproq unumdorligini oʻrganish sohasidagi gʻoyalarini qishloq xoʻjaligining amaliy masalalari bilan chambarchas bogʻlab, oʻtloq dehqonchilik tizimiga asos qilib qoʻydi. Eng muhim va oʻziga xos qarashlarni V. R. Uilyams tirik organizmlarning tuproq hosil boʻlishidagi oʻrni, tuproq hosil boʻlish jarayonining mohiyati va alohida oʻziga xos jarayonlarning tabiati, moddalarning kichik biologik aylanishi, tuproq unumdorligi, tuproq hosil boʻlishidagi oʻrni toʻgʻrisida bildirgan. tuproq chirindi va tuproq tuzilishi.[...]
Ushbu yondashuvlar asosan strategiya va taktika, uzoq muddatli xulq-atvorni tanlash va ustuvor qarorlarni qabul qilish choralari sifatida bog'liq. Ularni bir-biridan ajratib bo‘lmaydi: inson muhitining ifloslanishi boshqa organizmlarga va umuman tirik tabiatga zarar yetkazadi, tabiiy tizimlarning degradatsiyasi esa ularning atrof-muhitni tabiiy tozalash qobiliyatini zaiflashtiradi. Ammo har doim shuni tushunish kerakki, tabiiy ekologik mexanizmlar ishtirokisiz inson muhitining sifatini saqlab qolish mumkin emas. Agar biz kam ifloslantiruvchi texnologiyalarni o'zlashtirsak ham, tabiatni atrof-muhit tarkibini tartibga solish, uni tozalash va hayotga moslashtirishni bir vaqtning o'zida to'xtatmasak, hech narsaga erisha olmaymiz. Agar o‘rmonlarni kesish davom etsa, biologik turlarning xilma-xilligi kamayib, tabiatdagi moddalar aylanishi buzilgan bo‘lsa, eng toza texnologiyalar va eng ilg‘or atrof-muhitni muhofaza qilish vositalari bizni qutqara olmaydi. Shuni ta'kidlash kerakki, atrof-muhit nuqtai nazaridan "himoya" tushunchasi boshidanoq noto'g'ri, chunki faoliyat shunday tuzilgan bo'lishi kerakki, ular bundan keyin yuzaga kelishi mumkin bo'lgan barcha ta'sirlar va natijalarga yo'l qo'ymaslik, oldini olish kerak. "himoya" bo'lishi kerak ... [...]
Biosferadagi barcha moddalarning qariyb 99% tirik organizmlar tomonidan o'zgartiriladi va Yerning tirik moddasining umumiy biomassasi atigi 2,4 1012 tonna quruq moddaga baholanadi, bu Yer massasining 10"9 qismini tashkil qiladi. Yillik biomassaning ko'payishi taxminan 170 milliard tonna quruq moddani tashkil qiladi. O'simlik organizmlarining umumiy biomassasi hayvonlarnikidan 2500 marta ko'p, ammo turlarning xilma-xilligi Zoosferalar fitosferaga qaraganda 6 marta boy. Agar barcha tirik organizmlar bir qatlamda yotqizilgan bo'lsa, unda Yer yuzasida atigi 5 mm qalinlikdagi biologik qoplam paydo bo'ladi. Ammo biotaning kichik hajmiga qaramay, er qobig'i yuzasida mahalliy sharoitlarni aniq belgilaydi. Uning mavjudligi atmosferada erkin kislorodning paydo bo'lishi, tuproqlarning shakllanishi va tabiatdagi elementlarning aylanishi uchun javobgardir.[...]
Biz yuqorida qo'ziqorinlarni tasvirlab berdik va biz uning mevali tanasini qo'ziqorin deb ataymiz, ammo bu ulkan organizmning faqat bir qismidir. Bu miseliy (mitseliy) deb ataladigan va detritlarni, asosan yog'ochni, barg axlatini va boshqalarni o'tkazadigan mikroskopik tolalarning (riflarning) keng tarmog'i. iste'molga tayyor va asta-sekin miselyum o'lik yog'ochni butunlay parchalaydi. B. Nebel (1993) yozganidek, noorganik tuproqda qo'ziqorinlarni topish mumkinligi qiziq, chunki ularning mitseliysi hatto qalinligidan juda past miqdordagi organik moddalarni ajratib olishga qodir. Bakteriyalar xuddi shunday ishlaydi, ammo mikroskopik darajada. Biologik tsiklning barqarorligini ta'minlash uchun zamburug'lar va ba'zi bakteriyalarning juda ko'p miqdordagi spora (reproduktiv hujayralar) hosil qilish qobiliyati juda muhimdir. Bu mikroskopik zarralar atmosferada havo oqimlari bilan juda muhim masofalarga tashiladi, bu esa ularning hamma joyda tarqalishiga va maqbul yashash sharoitlari mavjud bo'lgan har qanday bo'shliqda yashovchan nasllarni ishlab chiqarishga imkon beradi.
Minerallar va suvning katta geologik aylanishi juda ko'p miqdordagi abiotik omillar ta'siri ostida sodir bo'ladi.
4.3.1. Katta geologik siklda moddalarning aylanishi.
Litosfera plitalari nazariyasiga ko'ra, Yerning tashqi qobig'i bir nechta juda katta bloklardan (plastinkalardan) iborat. Ushbu nazariya qalinligi 100-150 km bo'lgan kuchli litosfera plitalarining gorizontal harakati mavjudligini taxmin qiladi.
Bundan tashqari, o'rta okean tizmalarida, rift zonasi deb ataladi. Litosfera plitalari yorilib, yosh okean qobig'ining shakllanishi bilan ajralib chiqadi
Bu hodisa okean tubining tarqalishi deb ataladi. Shunday qilib, mantiya tubidan mineral moddalar oqimi ko'tarilib, yosh kristalli jinslarni hosil qiladi.
Ushbu jarayondan farqli o'laroq, chuqur dengiz okean xandaqlari zonasida materik qobig'ining bir qismi doimiy ravishda boshqasiga surilib turadi, bu esa plastinkaning periferik qismini mantiyaga, ya'ni bir qismiga botirish bilan birga keladi. er qobig'ining qattiq moddasi yer mantiyasi tarkibiga o'tadi. Chuqur okean xandaqlarida sodir bo'ladigan jarayon okean qobig'ining subduktsiyasi deb ataladi.
Sayyoradagi suv aylanishi doimo va hamma joyda ishlaydi. Suv aylanishining harakatlantiruvchi kuchlari issiqlik energiyasi va tortishishdir. Issiqlik ta'sirida bug'lanish, suv bug'ining kondensatsiyasi va boshqa jarayonlar sodir bo'ladi, bu esa quyoshdan keladigan energiyaning taxminan 50% ni sarflaydi. Gravitatsiya ta'sirida - yomg'ir tomchilarining tushishi, daryolar oqimi, tuproq va er osti suvlarining harakati. Ko'pincha bu sabablar birgalikda harakat qiladi, masalan, issiqlik jarayonlari ham, tortishish ham suvning atmosfera aylanishiga ta'sir qiladi.
4.3.2. Jonsiz tabiatdagi elementlarning aylanishi
U ikki usulda amalga oshiriladi: suv va havo migratsiyasi. Havo migrantlariga quyidagilar kiradi: kislorod, vodorod, azot, yod.
Suv migrantlariga asosan tuproqlarda, er usti va er osti suvlarida, asosan molekulalar va ionlar shaklida ko'chib yuradigan moddalar kiradi: natriy, magniy, alyuminiy, kremniy, fosfor, oltingugurt, xlor, kaliy, marganets, temir, kobalt, nikel, stronsiy , qo'rg'oshin va boshqalar. Havo migrantlari ham suvda ko'chib yuruvchi tuzlarning bir qismidir. Biroq, ular uchun havo migratsiyasi ko'proq xosdir.
4.4 Kichik (biologik) sikl
Biosferadagi tirik materiyaning massasi nisbatan kichik. Agar u yer yuzasiga tarqalgan bo'lsa, natijada atigi 1,5 sm qatlam hosil bo'ladi 4.1-jadvalda biosfera va Yerning boshqa geosferalarining ayrim miqdoriy xususiyatlari taqqoslanadi. Sayyoramizning boshqa qobiqlarining massasidan 10-6 baravar kam bo'lgan biosfera beqiyos darajada xilma-xillikka ega va tarkibini million marta tezroq yangilaydi.
4.1-jadval
Biosferani Yerning boshqa geosferalari bilan solishtirish
*Tirik moddaning tirik vazniga asoslangan
4.4.1. Biosferaning funktsiyalari
Biosfera biotasi tufayli sayyoradagi kimyoviy o'zgarishlarning asosiy qismi sodir bo'ladi. Shuning uchun V.I.ning hukmi. Vernadskiy tirik materiyaning ulkan transformatsion geologik roli haqida. Organik evolyutsiya jarayonida tirik organizmlar o'z a'zolari, to'qimalari, hujayralari va qonlari orqali butun atmosfera, Jahon okeanining butun hajmi, tuproq massasining katta qismi va mineral moddalarning katta massasini ming marta bosib o'tgan ( turli davrlar uchun 103 dan 105 martagacha). Va ular nafaqat uni sog'inibgina qolmay, balki erning muhitini o'z ehtiyojlariga mos ravishda o'zgartirdilar.
Quyosh energiyasini kimyoviy aloqalar energiyasiga aylantirish qobiliyati tufayli o'simliklar va boshqa organizmlar sayyora miqyosida bir qator fundamental biogeokimyoviy funktsiyalarni bajaradilar.
Gaz funktsiyasi. Tirik mavjudotlar fotosintez va nafas olish jarayonlari orqali atrof-muhit bilan doimo kislorod va karbonat angidrid almashadilar. O'simliklar sayyoramizning geokimyoviy evolyutsiyasida qaytaruvchi muhitdan oksidlovchi muhitga o'tishda va zamonaviy atmosferaning gaz tarkibini shakllantirishda hal qiluvchi rol o'ynadi. O'simliklar barcha zamonaviy tirik organizmlar uchun maqbul bo'lgan O2 va CO2 kontsentratsiyasini qat'iy nazorat qiladi.
Konsentratsiya funktsiyasi. Tirik organizmlar o'z tanasi orqali katta hajmdagi havo va tabiiy eritmalarni o'tkazib, biogen migratsiyani (kimyoviy moddalar harakati) va kimyoviy elementlar va ularning birikmalarini kontsentratsiyasini amalga oshiradilar. Bu organik moddalarning biosintezi, marjon orollarining paydo bo'lishi, qobiq va skeletlarning qurilishi, cho'kindi ohaktosh qatlamlarining paydo bo'lishi, ba'zi metall rudalarining konlari, okean tubida temir-marganets tugunlarining to'planishi va boshqalar bilan bog'liq. biologik evolyutsiyaning dastlabki bosqichlari suv muhitida sodir bo'lgan. Organizmlar suyultirilgan suvli eritmadan kerakli moddalarni ajratib olishni o'rgandilar, ularning organizmidagi konsentratsiyasini qayta-qayta oshirdilar.
Tirik moddaning oksidlanish-qaytarilish funktsiyasi elementlarning biogen migratsiyasi va moddalar konsentratsiyasi bilan chambarchas bog'liq. Tabiatdagi ko'pgina moddalar barqaror va normal sharoitda oksidlanishga uchramaydi, masalan, molekulyar azot eng muhim biogen elementlardan biridir. Ammo tirik hujayralar shunday kuchli katalizatorlar - fermentlarga egaki, ular abiotik muhitda sodir bo'ladigan ko'plab oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini millionlab marta tezroq amalga oshirishga qodir.
Biosferaning tirik moddasining axborot funktsiyasi. Aynan birinchi ibtidoiy tirik mavjudotlarning paydo bo'lishi bilan sayyorada faol ("tirik") ma'lumotlar paydo bo'ldi, bu "o'lik" ma'lumotlardan farq qiladi, bu strukturaning oddiy aksidir. Organizmlar energiya oqimini dastur rolini o'ynaydigan faol molekulyar tuzilish bilan birlashtirib, ma'lumot olishga qodir bo'lib chiqdi. Molekulyar axborotni idrok etish, saqlash va qayta ishlash qobiliyati tabiatda tez evolyutsiyaga uchradi va eng muhim ekologik tizimni tashkil etuvchi omilga aylandi. Biotaning genetik ma'lumotlarining umumiy ta'minoti 1015 bitga baholanadi. Global biotaning barcha hujayralarida metabolizm va energiya bilan bog'liq molekulyar ma'lumotlar oqimining umumiy quvvati 1036 bit / s ga etadi (Gorshkov va boshqalar, 1996).
4.4.2. Biologik siklning tarkibiy qismlari.
Biologik aylanish biosferaning barcha tarkibiy qismlari (ya'ni, tuproq, havo, suv, hayvonlar, mikroorganizmlar va boshqalar) o'rtasida sodir bo'ladi. Bu tirik organizmlarning majburiy ishtiroki bilan sodir bo'ladi.
Biosferaga tushadigan quyosh radiatsiyasi yiliga taxminan 2,5 * 1024 J energiya olib yuradi. Uning faqat 0,3% fotosintez jarayonida bevosita organik moddalarning kimyoviy bog'lanish energiyasiga aylanadi, ya'ni. biologik aylanishda ishtirok etadi. Yerga tushadigan quyosh energiyasining 0,1-0,2 foizi esa sof birlamchi ishlab chiqarishda bo‘ladi. Ushbu energiyaning keyingi taqdiri oziq-ovqatning organik moddalarini trofik zanjirlar kaskadlari orqali o'tkazish bilan bog'liq.
Biologik aylanishni shartli ravishda bir-biriga bog'langan tarkibiy qismlarga bo'lish mumkin: moddalar aylanishi va energiya aylanishi.
4.4.3. Energiya aylanishi. Biosferada energiyaning o'zgarishi
Ekotizimni doimiy ravishda energiya, materiya va ma'lumot almashinadigan tirik organizmlar to'plami deb ta'riflash mumkin. Energiyani ish qilish qobiliyati sifatida aniqlash mumkin. Energiyaning xossalari, jumladan, ekotizimlardagi energiya harakati termodinamika qonunlari bilan tavsiflanadi.
Termodinamikaning birinchi qonuni yoki energiyaning saqlanish qonuni energiya yo'qolib ketmaydi yoki yangidan yaratilmaydi, u faqat bir shakldan ikkinchisiga o'tadi, deb ta'kidlaydi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuni yopiq tizimda entropiya faqat ortishi mumkinligini aytadi. Ekotizimlardagi energiyaga nisbatan quyidagi formula qulaydir: energiyaning o'zgarishi bilan bog'liq jarayonlar faqat energiya konsentrlangan shakldan tarqoq shaklga o'tishi, ya'ni parchalanishi sharti bilan o'z-o'zidan sodir bo'lishi mumkin. Foydalanish uchun yaroqsiz bo'lib qolgan energiya miqdorining o'lchovi yoki boshqa yo'l bilan energiyaning parchalanishi paytida sodir bo'ladigan tartib o'zgarishining o'lchovi entropiyadir. Tizimning tartibi qanchalik baland bo'lsa, uning entropiyasi shunchalik past bo'ladi.
Boshqacha qilib aytganda, tirik materiya fazo va quyosh energiyasini oladi va yerdagi jarayonlar (kimyoviy, mexanik, issiqlik, elektr) energiyasiga aylantiradi. Bu energiya va noorganik moddalarni biosferadagi moddalarning uzluksiz aylanishiga jalb qiladi. Biosferadagi energiya oqimi bir yo'nalishga ega - Quyoshdan o'simliklar (avtotroflar) orqali hayvonlarga (geterotroflar). Doimiy tanqidiy ekologik ko'rsatkichlarga ega (gomeostaz) barqaror holatda bo'lgan tabiiy tegmagan ekotizimlar eng tartibli tizimlar bo'lib, eng past entropiya bilan tavsiflanadi.
4.4.4. Tirik tabiatdagi moddalar aylanishi
Tirik moddaning paydo bo'lishi va uning parchalanishi kimyoviy elementlarning biologik aylanishi deb ataladigan yagona jarayonning ikki tomonidir. Hayot - bu organizmlar va atrof-muhit o'rtasidagi kimyoviy elementlarning aylanishi.
Tsiklning sababi - organizmlar tanasi qurilgan elementlarning cheklangan soni. Har bir organizm atrof-muhitdan hayot uchun zarur bo'lgan moddalarni ajratib oladi va foydalanilmaganlarini qaytaradi. Ushbu holatda:
Ba'zi organizmlar to'g'ridan-to'g'ri atrof-muhitdan minerallarni iste'mol qiladilar;
boshqalar birinchi navbatda qayta ishlangan va izolyatsiya qilingan mahsulotlardan foydalanadilar;
uchinchi - ikkinchi va boshqalar, moddalar atrof-muhitga asl holatiga qaytgunga qadar.
Biosferada bir-birining chiqindilaridan foydalanishga qodir bo'lgan turli xil organizmlarning birgalikda yashashiga ehtiyoj aniq. Biz deyarli chiqindisiz biologik ishlab chiqarishni ko'ramiz.
Tirik organizmlardagi moddalarning aylanishini taxminan to'rtta jarayonga qisqartirish mumkin:
1. Fotosintez. Fotosintez natijasida o'simliklar quyosh energiyasini o'zlashtiradi va to'playdi va organik moddalarni - birlamchi biologik mahsulotlarni va noorganik moddalardan kislorodni sintez qiladi. Birlamchi biologik mahsulotlar juda xilma-xildir - ular tarkibida uglevodlar (glyukoza), kraxmal, tolalar, oqsillar va yog'lar mavjud.
Eng oddiy uglevod (glyukoza) uchun fotosintez sxemasi quyidagi sxemaga ega:
Bu jarayon faqat kun davomida sodir bo'ladi va o'simlik massasining ko'payishi bilan birga keladi.
Yerda har yili fotosintez natijasida 100 milliard tonnaga yaqin organik moddalar hosil bo'ladi, 200 milliard tonna karbonat angidrid so'riladi va taxminan 145 milliard tonna kislorod chiqariladi.
Fotosintez Yerda hayot mavjudligini ta'minlashda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Uning global ahamiyati shundan iboratki, fotosintez termodinamik jarayonda minimalist printsipga muvofiq energiya tarqalmagan, aksincha, to'plangan yagona jarayondir.
Oqsillarni qurish uchun zarur bo'lgan aminokislotalarni sintez qilish orqali o'simliklar boshqa tirik organizmlardan nisbatan mustaqil ravishda mavjud bo'lishi mumkin. Bu o'simliklarning avtotrofiyasini (oziqlanishda mustaqillik) namoyon qiladi. Shu bilan birga, o'simliklarning yashil massasi va fotosintez jarayonida hosil bo'lgan kislorod keyingi tirik organizmlar guruhi - hayvonlar, mikroorganizmlar hayotini ta'minlash uchun asosdir. Bu organizmlar guruhining geterotrofiyasini ko'rsatadi.
2. Nafas olish. Jarayon fotosintezning teskarisidir. Barcha tirik hujayralarda uchraydi. Nafas olish jarayonida organik moddalar kislorod bilan oksidlanadi, natijada karbonat angidrid, suv hosil bo'ladi va energiya ajralib chiqadi.
3. Avtotrof va geterotrof organizmlar orasidagi oziq (trofik) aloqalar. Bunday holda, energiya va materiya oziq-ovqat zanjirining bo'g'inlari bo'ylab uzatiladi, biz ilgari batafsilroq muhokama qildik.
4. Transpiratsiya jarayoni. Biologik sikldagi eng muhim jarayonlardan biri.
Uni sxematik tarzda quyidagicha tasvirlash mumkin. O'simliklar ildizlari orqali tuproq namligini o'zlashtiradi. Shu bilan birga, ular suvda erigan minerallarni oladi, ular so'riladi va namlik atrof-muhit sharoitlariga qarab ko'proq yoki kamroq intensiv bug'lanadi.
4.4.5. Biogeokimyoviy sikllar
Geologik va biologik tsikllar bir-biriga bog'langan - ular biogeokimyoviy tsikllar (BGCC) deb ataladigan moddalarning aylanishini keltirib chiqaradigan yagona jarayon sifatida mavjud. Elementlarning bu aylanishi ekotizimdagi organik moddalarning sintezi va parchalanishi bilan bog'liq (4.1-rasm) BGCCda biosferaning barcha elementlari emas, balki faqat biogenlar ishtirok etadi. Tirik organizmlar ulardan tashkil topgan bu elementlar ko'plab reaktsiyalarga kirishadi va tirik organizmlarda sodir bo'ladigan jarayonlarda ishtirok etadilar. Biosferadagi tirik moddalarning umumiy massasi foizlarda quyidagi asosiy biogen elementlardan iborat: kislorod - 70%, uglerod - 18%, vodorod - 10,5%, kaltsiy - 0,5%, kaliy - 0,3%, azot - 0, 3% (kislorod, vodorod, azot, uglerod barcha landshaftlarda mavjud va tirik organizmlarning asosini tashkil etadi - 98%).
Kimyoviy elementlarning biogen migratsiyasining mohiyati.
Shunday qilib, biosferada moddalarning biogen aylanishi (ya'ni organizmlarning hayotiy faoliyatidan kelib chiqadigan tsikl) va energiyaning bir yo'nalishli oqimi mavjud. Kimyoviy elementlarning biogen migratsiyasi asosan ikkita qarama-qarshi jarayon bilan belgilanadi:
1. Quyosh energiyasi hisobiga atrof-muhit elementlaridan tirik materiyaning paydo bo'lishi.
2. Energiyaning chiqishi bilan birga organik moddalarni yo'q qilish. Bunday holda, mineral moddalarning elementlari tirik organizmlarga qayta-qayta kiradi va shu bilan murakkab organik birikmalar, shakllar tarkibiga kiradi, so'ngra ular yo'q qilinganda ular yana mineral shaklga ega bo'ladilar.
Tirik organizmlarning bir qismi bo'lgan, ammo biogen deb tasniflanmagan elementlar mavjud. Bunday elementlar organizmlardagi og'irlik ulushiga ko'ra tasniflanadi:
Makroelementlar - massaning kamida 10-2% ni tashkil qiladi;
Mikroelementlar - massaning 9 * 10-3 dan 1 * 10-3% gacha bo'lgan komponentlar;
Ultramikroelementlar - massaning 9 * 10-6% dan kam;
Oziq moddalarning biosferaning boshqa kimyoviy elementlari orasidagi o'rnini aniqlash uchun ekologiyada qabul qilingan tasnifni ko'rib chiqaylik. Biosferada sodir bo'ladigan jarayonlardagi faolligiga ko'ra barcha kimyoviy elementlar 6 guruhga bo'linadi:
Noble gazlar - geliy, neon, argon, kripton, ksenon. Inert gazlar tirik organizmlarning bir qismi emas.
Nobel metallar - ruteniy, radiy, palladiy, osmiy, iridiy, platina, oltin. Bu metallar er qobig'ida deyarli hech qanday birikma hosil qilmaydi.
Tsiklik yoki biogen elementlar (ular migratsiya deb ham ataladi). Yer qobig'idagi bu biogen elementlar guruhi umumiy massaning 99,7% ni, qolgan 5 guruh esa 0,3% ni tashkil qiladi. Shunday qilib, elementlarning asosiy qismi geografik konvertda aylanib yuradigan migrantlardir va inert elementlarning qismi juda kichikdir.
Erkin atomlarning ustunligi bilan tavsiflangan tarqoq elementlar. Ular kimyoviy reaksiyalarga kirishadi, lekin ularning birikmalari er qobig'ida kamdan-kam uchraydi. Ular ikkita kichik guruhga bo'lingan. Birinchisi - rubidiy, seziy, niobiy, tantal - er qobig'ining chuqurligida birikmalar hosil qiladi va sirtda ularning minerallari yo'q qilinadi. Ikkinchisi - yod, brom - faqat sirtda reaksiyaga kirishadi.
Radioaktiv elementlar - poloniy, radon, radiy, uran, neptuniy, plutoniy.
Noyob tuproq elementlari - itriy, samarium, evropiy, tuliy va boshqalar.
Butun yil davomida biokimyoviy aylanishlar taxminan 480 milliard tonna materiyani harakatga keltirdi.
V.I. Vernadskiy kimyoviy elementlarning biogen migratsiyasining mohiyatini tushuntiruvchi uchta biogeokimyoviy tamoyilni ishlab chiqdi:
Biosferadagi kimyoviy elementlarning biogen migratsiyasi doimo uning maksimal namoyon bo'lishiga intiladi.
Turlarning geologik vaqt davomida evolyutsiyasi barqaror hayot shakllarini yaratishga olib keladi, atomlarning biogen migratsiyasini kuchaytiradigan yo'nalishda boradi.
Tirik materiya o'z muhiti bilan uzluksiz kimyoviy almashinuvda bo'lib, biosferani qayta yaratuvchi va saqlab turuvchi omil hisoblanadi.
Keling, ushbu elementlarning ba'zilari biosferada qanday harakat qilishini ko'rib chiqaylik.
Uglerod aylanishi. Biotik siklning asosiy ishtirokchisi organik moddalarning asosi sifatida ugleroddir. Uglerod aylanishi, birinchi navbatda, fotosintez jarayoni orqali tirik materiya va atmosfera karbonat angidrid o'rtasida sodir bo'ladi. Uni oʻtxoʻrlar oziq-ovqatdan, oʻtxoʻr hayvonlardan esa yirtqichlardan oladi. Nafas olish va parchalanish jarayonida karbonat angidrid atmosferaga qisman qaytariladi, bu organik minerallar yondirilganda sodir bo'ladi.
Atmosferaga uglerod qaytarilmasa, u 7-8 yil ichida yashil o'simliklar tomonidan iste'mol qilinadi. Fotosintez orqali biologik uglerod almashinuvi tezligi 300 yil. Atmosferadagi CO2 miqdorini tartibga solishda okeanlar katta rol o'ynaydi. Agar atmosferada CO2 miqdori oshsa, uning bir qismi suvda eriydi va kaltsiy karbonat bilan reaksiyaga kirishadi.
Kislorod aylanishi.
Kislorod yuqori kimyoviy faollikka ega va er qobig'ining deyarli barcha elementlari bilan birlashadi. U asosan birikmalar shaklida uchraydi. Tirik moddaning har to'rtinchi atomi kislorod atomidir. Atmosferadagi deyarli barcha molekulyar kislorod yashil o'simliklarning faolligi tufayli paydo bo'lgan va doimiy darajada saqlanadi. Nafas olish jarayonida bog'langan va fotosintez jarayonida ajralib chiqadigan atmosfera kislorodi 200 yil ichida barcha tirik organizmlar orqali o'tadi.
Azot aylanishi. Azot barcha oqsillarning ajralmas qismidir. Organik moddalarni tashkil etuvchi element sifatida qo'zg'almas azotning tabiatdagi azotga umumiy nisbati 1:100000 ni tashkil qiladi. Azot molekulasidagi kimyoviy bog'lanish energiyasi juda yuqori. Shuning uchun azotning boshqa elementlar - kislorod, vodorod bilan birikmasi (azotni biriktirish jarayoni) juda ko'p energiya talab qiladi. Sanoat azotini biriktirish katalizatorlar ishtirokida -500 ° C haroratda va -300 atm bosimda sodir bo'ladi.
Ma'lumki, atmosferada 78% dan ortiq molekulyar azot mavjud, ammo bu holatda u yashil o'simliklar uchun mavjud emas. Oziqlantirish uchun o'simliklar faqat nitrat va azot kislotalarining tuzlaridan foydalanishi mumkin. Bu tuzlar qanday yo‘llar bilan hosil bo‘ladi? Mana ulardan ba'zilari:
Biosferada azot fiksatsiyasi biokatalizning yuqori samaradorligi tufayli normal harorat va bosimda bir necha guruh anaerob bakteriyalar va siyanobakteriyalar tomonidan amalga oshiriladi. Bakteriyalar yiliga taxminan 1 milliard tonna azotni bog'langan shaklga aylantiradi deb ishoniladi (sanoat fiksatsiyasining global hajmi taxminan 90 million tonnani tashkil qiladi).
Tuproqdagi azot saqlovchi bakteriyalar havodan molekulyar azotni o'zlashtira oladi. Ular tuproqni azotli birikmalar bilan boyitadi, shuning uchun ularning ahamiyati nihoyatda katta.
O'simlik va hayvonot kelib chiqishi organik moddalarining azotli birikmalarining parchalanishi natijasida.
Bakteriyalar ta'sirida azot nitratlar, nitritlar va ammoniy birikmalariga aylanadi. O'simliklarda azotli birikmalar oqsil birikmalarining sintezida ishtirok etadi, ular oziq-ovqat zanjirlarida organizmdan organizmga o'tadi.
Fosfor aylanishi. Protein sintezi mumkin bo'lmagan yana bir muhim element fosfordir. Asosiy manbalar - magmatik jinslar (apatitlar) va cho'kindi jinslar (fosforitlar).
Noorganik fosfor aylanmada tabiiy yuvish jarayonlari natijasida ishtirok etadi. Fosfor tirik organizmlar tomonidan so'riladi, ular uning ishtirokida bir qator organik birikmalarni sintez qiladi va ularni turli trofik darajalarga o'tkazadi.
Trofik zanjirlar bo'ylab sayohatni tugatgandan so'ng, organik fosfatlar mikroblar tomonidan parchalanadi va yashil o'simliklar uchun mavjud bo'lgan mineral fosfatlarga aylanadi.
Modda va energiya harakatini ta'minlaydigan biologik aylanish jarayonida chiqindilarni to'plash uchun joy yo'q. Har bir hayot shaklining chiqindilari (ya'ni, chiqindilar) boshqa organizmlar uchun ko'payish uchun zamin yaratadi.
Nazariy jihatdan, biosferada biomassa ishlab chiqarish va uning parchalanishi o'rtasidagi muvozanat doimo saqlanishi kerak. Biroq, ma'lum geologik davrlarda, ma'lum tabiiy sharoitlar va ofatlar tufayli barcha biologik mahsulotlar o'zlashtirilmagan va o'zgartirilmaganda, biologik tsiklning muvozanati buziladi. Bunday hollarda ortiqcha biologik mahsulotlar hosil bo'lib, ular saqlanib qolgan va er qobig'ida, suv qalinligi, cho'kindi ostida to'plangan va abadiy muzlik zonasiga tushgan. Ko'mir, neft, gaz, ohaktosh konlari shunday shakllangan. Shuni ta'kidlash kerakki, ular biosferani ifloslantirmaydi. Organik minerallar fotosintez jarayonida to'plangan Quyosh energiyasini to'playdi. Endi organik yonuvchan minerallarni yoqish orqali odam bu energiyani chiqaradi.
Trofik tarmoq
Odatda, zanjirning har bir bo'g'ini uchun siz bitta emas, balki unga "oziq-ovqat-iste'molchi" munosabati bilan bog'langan bir nechta boshqa havolalarni belgilashingiz mumkin. Xullas, nafaqat sigirlar, balki boshqa hayvonlar ham o'tni iste'mol qiladilar, sigirlar esa nafaqat odamlar uchun ozuqa hisoblanadi. Bunday aloqalarning o'rnatilishi oziq-ovqat zanjirini yanada murakkab tuzilishga aylantiradi - oziq-ovqat tarmog'i.
Trofik daraja
Trofik daraja - bu ma'lum ekotizimning trofik zanjiridagi ishlab chiqaruvchilardan masofani ko'rsatadigan an'anaviy birlik. Ba'zi hollarda, trofik tarmoqda individual bog'lanishlarni shunday darajalarga guruhlash mumkinki, bir darajadagi bog'lanishlar faqat keyingi daraja uchun oziq-ovqat vazifasini bajaradi. Bu guruhlanish trofik daraja deb ataladi.
Ekotizimlardagi moddalar va energiya oqimlarining aylanishi
Oziqlanish moddalar va energiya harakatining asosiy usuli hisoblanadi. Ekotizimdagi organizmlar hayotni ta'minlash uchun zarur bo'lgan energiya va ozuqa moddalarining umumiyligi bilan bog'langan. Yerdagi tirik organizmlarning aksariyati uchun asosiy energiya manbai Quyoshdir. Fotosintetik organizmlar (yashil o'simliklar, siyanobakteriyalar, ba'zi bakteriyalar) quyosh nuri energiyasidan bevosita foydalanadi. Bunda karbonat angidrid va suvdan murakkab organik moddalar hosil bo'lib, ularda quyosh energiyasining bir qismi kimyoviy energiya shaklida to'planadi. Organik moddalar nafaqat o'simlikning o'zi, balki ekotizimdagi boshqa organizmlar uchun ham energiya manbai bo'lib xizmat qiladi. Oziq-ovqat tarkibidagi energiyaning chiqishi nafas olish jarayonida sodir bo'ladi. Nafas olish mahsulotlari - karbonat angidrid, suv va noorganik moddalar yashil o'simliklar tomonidan qayta ishlatilishi mumkin. Natijada, bu ekotizimdagi moddalar cheksiz aylanish jarayonidan o'tadi. Shu bilan birga, oziq-ovqat tarkibidagi energiya aylanmaydi, lekin asta-sekin aylanadi issiqlik energiyasi va ekotizimni tark etadi. Shuning uchun ekotizim mavjudligining zaruriy sharti tashqaridan doimiy energiya oqimidir. Shunday qilib, ekotizimning asosini avtotrof organizmlar - ishlab chiqaruvchilar (produserlar, yaratuvchilar) tashkil etadi, ular fotosintez jarayoni orqali energiyaga boy oziq-ovqat - birlamchi organik moddalarni yaratadilar. IN yer usti ekotizimlari Eng muhim rol yuqori o'simliklarga tegishli bo'lib, ular organik moddalarni hosil qilib, ekotizimdagi barcha trofik munosabatlarni keltirib chiqaradi, ko'plab hayvonlar, zamburug'lar va mikroorganizmlar uchun substrat bo'lib xizmat qiladi va biotopning mikroiqlimiga faol ta'sir qiladi. Suv ekotizimlarida birlamchi organik moddalarning asosiy ishlab chiqaruvchilari suv o'tlaridir. Tayyor organik moddalar geterotroflar yoki iste'molchilar tomonidan energiya olish va to'plash uchun ishlatiladi. Geterotroflarga oʻtxoʻrlar (1-tartibdagi isteʼmolchilar), oʻtxoʻr shaklda yashaydigan yirtqichlar (2-tartibli isteʼmolchilar), boshqa yirtqich hayvonlarni isteʼmol qiluvchilar (3-tartibli isteʼmolchilar) va boshqalar kiradi.Isteʼmolchilarning maxsus guruhini parchalovchilar (yoʻq qiluvchilar yoki yoʻq qiluvchilar) tashkil etadi. destruktorlar), ishlab chiqaruvchilar va iste'molchilarning organik qoldiqlarini oddiy noorganik birikmalarga parchalash, keyinchalik ular ishlab chiqaruvchilar tomonidan qo'llaniladi. Parchalanuvchilarga asosan mikroorganizmlar - bakteriyalar va zamburug'lar kiradi. Er usti ekotizimlarida o'lik o'simliklardan organik moddalarni umumiy tsiklga jalb qiluvchi tuproq parchalanuvchilari alohida ahamiyatga ega (ular birlamchi o'rmon hosilining 90% gacha iste'mol qiladilar). Shunday qilib, ekotizim ichidagi har bir tirik organizm boshqa organizmlar va abiotik muhit sharoitlari bilan murakkab ekologik munosabatlar tizimida ma'lum bir ekologik joyni (joyni) egallaydi.
Biologik va geologik girdoblar.
Organik moddalarni noorganik komponentlardan fotosintez qilish jarayonlari millionlab yillar davom etadi va bu vaqt ichida kimyoviy elementlar bir shakldan ikkinchisiga o'tgan bo'lishi kerak. Biroq, bu ularning biosferadagi aylanishi tufayli sodir bo'lmaydi. Har yili fotosintetik organizmlar taxminan 350 milliard tonna karbonat angidridni o'zlashtiradi, atmosferaga 250 milliard tonna kislorod chiqaradi va 140 milliard tonna suvni parchalaydi, 230 milliard tonnadan ortiq organik moddalarni (quruq vazn bilan hisoblangan) hosil qiladi. Ko'p miqdorda suv tashish va bug'lanish jarayonida o'simliklar va suv o'tlari orqali o'tadi. Bu okeanning sirt qatlamining suvi plankton tomonidan 40 kun ichida, qolgan okean suvi esa taxminan bir yil ichida filtrlanishiga olib keladi. Atmosferadagi barcha karbonat angidrid bir necha yuz yil ichida, kislorod esa bir necha ming yil ichida yangilanadi. Har yili fotosintez tsikliga 6 milliard tonna azot, 210 milliard tonna fosfor va ko'p miqdordagi boshqa elementlar (kaliy, natriy, kaltsiy, magniy, oltingugurt, temir va boshqalar) kiradi. Ushbu tsikllarning mavjudligi ekotizimga ma'lum bir barqarorlikni beradi.
Ikkita asosiy tsikl mavjud: katta (geologik) va kichik (biotik). Millionlab yillar davom etadigan buyuk tsikl, tog 'jinslari vayron bo'lishi va parchalanish mahsulotlari (shu jumladan suvda eriydigan ozuqa moddalari) suv oqimi orqali Jahon okeaniga olib boriladi, ular dengiz qatlamlarini hosil qiladi va faqat qisman qaytib keladi. yog'ingarchilikli er. Geotektonik oʻzgarishlar, materikning choʻkish va dengiz tubining koʻtarilish jarayonlari, dengiz va okeanlarning uzoq vaqt davomida harakatlanishi bu qatlamlarning quruqlikka qaytishiga va jarayonning yana boshlanishiga olib keladi. Kichik tsikl (kattasining bir qismi) ekotizim darajasida sodir bo'ladi va o'simliklarning moddalarida ozuqa moddalari, suv va uglerod to'planib, tanani qurishga va bu o'simliklarning o'zlarining hayotiy jarayonlariga sarflanishidan iborat. bu o'simliklarni iste'mol qiladigan boshqa organizmlar (odatda hayvonlar). Organik moddalarning parchalanish mahsulotlari parchalanuvchilar va mikroorganizmlar (bakteriyalar, zamburug'lar, qurtlar) ta'sirida yana o'simliklar uchun mavjud bo'lgan mineral komponentlarga parchalanadi va ular tomonidan moddalar oqimiga tortiladi. Quyosh energiyasi va energiyadan foydalangan holda kimyoviy moddalarni noorganik muhitdan o'simlik va hayvon organizmlari orqali noorganik muhitga aylantiring. kimyoviy reaksiyalar biogeokimyoviy sikl deb ataladi. Bunday tsikllarda deyarli barcha kimyoviy elementlar va birinchi navbatda tirik hujayraning qurilishida ishtirok etadiganlar ishtirok etadi. Demak, inson tanasi kislorod (62,8%), uglerod (19,37%), vodorod (9,31%), azot (5,14%), kaltsiy (1,38%), fosfor (0,64%) va yana 30 ga yaqin elementlardan iborat.
Insonning roli.
Inson harakatning kuchini va cheklovchi omillar sonini o'zgartirish, shuningdek, atrof-muhit omillarining optimal qiymatlari chegaralarini kengaytirish yoki aksincha, toraytirish qobiliyatiga ega. Masalan, o'rim-yig'im muqarrar ravishda o'simliklarning mineral oziqlanishining tuproq elementlarining kamayishi va ularning bir qismini cheklovchi omillar toifasiga o'tkazish bilan bog'liq. Melioratsiyaning turli turlari (sug'orish, drenajlash, o'g'itlash va boshqalar) omillarni optimallashtiradi va ularning cheklovchi ta'sirini yo'q qiladi. Inson o'z muhitining sharoitlarini (kiyim-kechak, turar joy, yangi materiallar va boshqalar) shartlashtirib, o'zining moslashish imkoniyatlarini beqiyos kengaytirdi va shu bilan uning tabiiy muhitga va u ifodalovchi resurslarga bog'liqligini keskin kamaytirdi. Masalan, inson ratsionida yovvoyi oziq-ovqat resurslari atigi 10-15% ni tashkil qiladi. Qolgan oziq-ovqat ehtiyojlari madaniy dehqonchilik orqali qondiriladi. Atrof-muhit omillariga bog'liqlikni kamaytirish oqibati - bu inson doirasining butun sayyoraga kengayishi va aholi sonini tartibga solishning tabiiy mexanizmlarini yo'q qilish.
Inson o'z populyatsiyasiga ham, boshqa turlarga (navlarga, zotlarga), ayniqsa madaniy dehqonchilikda o'stiriladigan turlarga nisbatan oziq-ovqat zanjirlari va ekologik piramidalarning ushbu tamoyilini o'zgartirdi. Tabiiy ekotizimlar bilan bu nomuvofiqlik tizimlarga qo'shimcha energiyani o'zlashtirish va investitsiya qilish orqali mumkin bo'ladi. Ekologik piramidalar qoidalarini buzish asossiz qimmatga tushadi. Bu muqarrar ravishda moddalar aylanishlarining o'zgarishi, chiqindilarning to'planishi va atrof-muhitning ifloslanishi bilan birga keladi. Masalan, chorvachilik fermalari ekologik muammolari bilan. Piramidalar qoidalarining buzilishi, shuningdek, insonning iste'molchi manfaatlarining butun biologik resurslar chegarasidan chiqib ketganligi bilan bog'liq. Uning manfaatlari oldingi geologik davrlarning mahsulotlarini (resurslarini) o'z ichiga oladi va ishlab chiqarilgan mahsulotlarning aksariyati boshi berk ko'chaga (chiqindilar va ifloslantiruvchi moddalar) aylanadi. Birgina Yer aholisi biologik tur sifatida har kuni taxminan 2 million tonna oziq-ovqat va 10 milliard m3 kislorodga muhtoj. Bundan tashqari, qariyb 30 million tonna moddalar qazib olinadi va qayta ishlanadi, 30 million tonnaga yaqin yoqilg'i yoqiladi, 2 milliard m3 suv va 65 milliard m3 kislorod texnik ehtiyojlarga sarflanadi.
O'zlarining hamma narsani yeydigan tabiati tufayli odamlar tobora ko'proq turli xil organizmlarni iste'mol qila boshlaydilar, bu esa eng ko'p talab qiladi. turli yo'llar bilan o'ljani tutish yoki o'simliklarni qidirish. Albatta, siz o'ljani qutulish mumkin bo'lgan usullarni ham o'ylab topishingiz kerak. Kechki ovqatga quyonni qovurish boshqa, meduza pishirish esa boshqa. Faqat murakkab aql, masalan, ildizlari achchiq va tarkibida gidrosiyan kislotasi bo'lgan kassava iste'mol qilish haqida o'ylashi mumkin. Biroq, Braziliyada, nafaqat u erda, kassava Rossiyada iste'mol qilinadigan kartoshka bilan taqqoslanadigan miqdorda etishtiriladi va iste'mol qilinadi. Ammo uni qayta ishlash texnologiyasini yaratish juda qiyin ish edi.
Turli xil organizmlarni iste'mol qilish orqali odam ko'plab oziq-ovqat zanjirlarida ishtirok etadi, qo'shimcha organik moddalarni olib tashlaydi va bu zanjirlarni o'zi bilan tugatadi. U hamma joyda apeks yirtqich bo'lib chiqadi. Shunday qilib, inson ko'plab ekotizimlarda oziq-ovqat zanjirlarini qisqartira boshladi va bunday zanjir qanchalik qisqa bo'lsa, materiya va energiya aylanishi tezroq bo'ladi.
Shuningdek, inson faoliyati tabiiy yashash joylarining kuchli o'zgarishi bilan bog'liq. Zamonaviy odam atrof-muhit sharoitlariga mos ravishda o'zgarishni emas, balki bu shartlarni o'zini o'zgartirishni afzal ko'radi. Shuning uchun u atrof-muhitni o'zgartirish uchun katta intellektual va texnik kuch sarflaydi. O'tloq maydonini haydab, kerakli o'simliklarni ekib, shudgor allaqachon atrof-muhitni tubdan o'zgartirdi. O'tloqdagi ko'plab o'simliklardan u faqat bittasini qoldirdi va hatto o'shanda ham ko'pincha begona edi. U bu yerda yuzlab yillar davomida shakllangan tuproq va uning faunasini bir necha soat ichida o'zgartirdi. Natijada, deyarli barcha hayvonlar turlarining resursi yo'q qilindi va ularning oziq-ovqat o'simliklari yo'qoldi. O'zgartirilgan maydon ko'plab mahalliy o'simliklar uchun yaroqsiz bo'lib qoldi va boshqalar uchun erishib bo'lmaydigan bo'ldi. Ekin egasi o'z dalasini himoya qiladi, uni gerbitsidlar bilan sug'oradi va raqobatdosh iste'molchilar bilan kurashadi.
Esingizda bo'lsa, ekotizimlarda odam yolg'iz emas, balki juda ko'p sonli qo'shnilar - o'simlik va hayvon organizmlari bilan yashaydi. Bu o'zgartirilgan muhit ularning hammasi uchun mos emas. Ko'pchilik, ayniqsa, ibtidoiy hayot shakllari o'zgaruvchan sharoitlarga osongina moslashadi. Murakkab organizmlarning aksariyati uchun yangi muhit mos emas. Ular bu yerlarni tark etadilar yoki o'lishadi. Shunday qilib, tabiatning har qanday o'zgarishi doimo ko'plab organizmlarning o'limiga olib keladi.
Ovqatlanish. Ushbu zoologik tur uchun oziq-ovqat assortimenti, ehtimol, sayyoradagi eng kengdir. Inson ajoyib evrifag (polifag) bo'lib, deyarli hamma narsani eydi. Uning menyusidagi hayvonlar ro'yxati juda katta bo'lib, ular an'anaviy sigirlar, qo'ylar va parrandalar bilan bir qatorda termitlar, chigirtkalar, chigirtkalar va qirg'iyaklar va ba'zi o'rgimchaklarni o'z ichiga oladi. Turli xil hasharotlarning lichinkalari - asalarilar, daraxt qo'ng'izlari - ko'plab xalqlar tomonidan nozik taom sifatida iste'mol qilinadi. Afrika aholisi goliath qo'ng'izining ulkan lichinkalarini ishtiyoq bilan eyishadi, u erda u topiladi. Turli xil kaltakesaklar, ilonlar, toshbaqalar va qurbaqalar ham inson ratsionida mustahkam o'rnashgan. Suv aholisi - baliq va qisqichbaqasimonlar - Cro-Magnon odami davridan beri an'anaviy oziq-ovqat bo'lib kelgan. Biroq, bu erda ham turlarning dietasi kengaydi, jumladan kitlardan tortib ba'zi meduzalar va evfauzidlargacha bo'lgan juda ko'p hayvonlar.
Hayvonlarning, ayniqsa odamlarning oziq-ovqat raqobatchisi bo'lgan hayvonlarning ratsionini o'rganayotgan ekologlar, ularning ko'pchiligida oziq-ovqatning ajoyib xilma-xilligini qayd etadilar. Misol uchun, G'arbiy Sibirning janubiy qismida dehqonlarning ekinlarini yo'q qiladigan odatiy polifagli suv volesi 300 dan ortiq turdagi o'simliklarni iste'mol qilishga qodir. Ushbu hayvon o'rganilganda, unga mos keladigan oziq-ovqatlarning uzoqroq ro'yxati tuziladi. Odam o'txo'r hayvon (asosiy iste'molchi) rolida boshqa barcha turlardan ancha ustundir. To'liq ro'yxatlar uning oziq-ovqat o'simliklari sayyorada hali hech kim ularni tuzmagan, lekin ularning uzunligini taxmin qilish oson. Shunday qilib, ichida Yapon oshxonasi pishirish uchun ishlatiladi turli xil taomlar 300 ga yaqin o'simlik turlarining gul kurtaklari. Xitoy oshxonasi yanada murakkab va xilma-xildir. Va agar biz bu erga tropik zona aholisining oshxona kitoblaridan oziq-ovqat o'simliklari turlarining ro'yxatini qo'shsak!?
Odamlar hayvonlardan ham, o'simliklardan ham intensivlik bilan oziq-ovqat maqsadlarida foydalanadilar. Agar ba'zi hayvonlarni to'g'ridan-to'g'ri iste'mol qilmasa, ularni o'zining oziq-ovqat hayvonlariga boqadi yoki ular bilan dalalarni urug'lantiradi. Inson isrofgardir va ko'pincha ovqat bilan birga, ozuqa va hatto o'g'it sifatida ham mazali turlardan foydalanadi. Misol uchun, dengiz chiziqli bass uchun baliq ovlash tarixi - uzunligi deyarli 2 metr va og'irligi 50 - 70 kg. tomonidan ta'm sifatlari u Atlantika lososidan ustundir. Bu perch 17-asrning boshlarida Yangi Angliya qirg'oqlarida juda ko'p miqdorda tutilgan. Ushbu ovlarning aksariyati mahalliy aholining tomorqalarini urug'lantirish uchun ishlatilgan. Mustamlaka dehqonlari bu baliqning yuzlab tonnalarini makkajo'xori dalalariga ko'mib tashladilar. Nyufaundlend hududida 19-asrning boshlarida dalalarni urug'lantirish uchun ko'p tonna Atlantika lososlari ishlatilgan. Xuddi shu narsa treska va mersin baliqlarini ortiqcha ovlash bilan sodir bo'ldi. Skumbriya, seld, kapelin va boshqa dengiz baliqlarini qayta ishlash uchun oʻgʻitlar va hayvonlar uchun ozuqa ishlab chiqaradigan yirik zavodlar qurildi. Nyufaundlendda XVIII boshi asrlar davomida yirik omar dengiz kerevitlarining go'shti (ular og'irligi 10-12 kg gacha) baliq ovlashda, shuningdek uy hayvonlarini boqishda o'lja sifatida ishlatilgan. Har bir kartoshka maydonida bu qisqichbaqasimonlarning chig'anoqlari sochilgan, chunki o'g'it uchun har bir kartoshka tupining ostiga 2-3 ta omar joylashtirilgan. 20-asrning o'rtalariga qadar bu ulkan va juda mazali kerevitlar Nyufaundlendning ba'zi hududlarida chorva mollari uchun oziqlangan. Hatto Rossiya kabi ma'rifatli mamlakat ham 20-asrning oxirigacha isrofgarchilik qildi. 1998 yilda televizorda uning unchalik to'liq bo'lmagan aholisi rus tilida ko'rsatildi Uzoq Sharq Buldozerlar yerga yuzlab tonna mazali losos baliqlarini ko'mib tashlashdi. Odamlar o'z ovlarini yo'q qila olmadilar!
Inson o'zining giperevribiontga aylanishini biologik mexanizmlar orqali emas, balki orqali ta'minladi texnik vositalar, va shuning uchun u asosan biologik moslashish imkoniyatlarini yo'qotdi. Aynan shuning uchun ham inson o'zi keltirib chiqaradigan ekologik o'zgarishlar natijasida hayot maydonini tark etishga birinchi nomzodlar qatoriga kiradi. Bundan muhim xulosa kelib chiqadi: agar insonning zamonaviy uyasi birinchi navbatda aqlli faoliyat, atrof-muhit ustidan hokimiyat natijasi bo'lsa, demak, aql uning o'zgarishining asosiy harakatlantiruvchi kuchi bo'lishi kerak.
©2015-2019 sayti
Barcha huquqlar ularning mualliflariga tegishli. Ushbu sayt mualliflik huquqiga da'vo qilmaydi, lekin bepul foydalanishni ta'minlaydi.
Sahifaning yaratilgan sanasi: 2016-04-26
Sayyoradagi barcha moddalar aylanish jarayonida. Quyosh energiyasi Yerda moddalarning ikki aylanishiga sabab bo'ladi: katta (geologik, biosfera) Va kichik (biologik).
Biosferadagi moddalarning katta aylanishi ikkita muhim nuqta bilan tavsiflanadi: u Yerning butun geologik rivojlanishi davomida sodir bo'ladi va biosferaning keyingi rivojlanishida etakchi rol o'ynaydigan zamonaviy sayyoraviy jarayondir.
Geologik tsikl tog 'jinslarining shakllanishi va nobud bo'lishi va keyinchalik vayron bo'ladigan mahsulotlarning - parchalanuvchi materiallar va kimyoviy elementlarning harakati bilan bog'liq. Quruqlik va suv yuzasining termal xususiyatlari bu jarayonlarda muhim rol o'ynagan va o'ynashda davom etmoqda: quyosh nurlarining yutilishi va aks etishi, issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik sig'imi. Yer yuzasining beqaror gidrotermal rejimi sayyoralar atmosfera aylanish tizimi bilan birgalikda Yer rivojlanishining dastlabki bosqichida endogen jarayonlar bilan bir qatorda materiklar, okeanlar va hozirgi zamonning shakllanishi bilan bog'liq bo'lgan moddalarning geologik aylanishini aniqladi. geosferalar. Biosferaning shakllanishi bilan organizmlarning chiqindi mahsulotlari katta tsiklga kiritildi. Geologik tsikl tirik organizmlarni ozuqa moddalari bilan ta'minlaydi va asosan ularning yashash sharoitlarini belgilaydi.
Asosiy kimyoviy elementlar litosfera: kislorod, kremniy, alyuminiy, temir, magniy, natriy, kaliy va boshqalar - yuqori mantiyaning chuqur qismlaridan litosfera yuzasiga o'tib, katta tsiklda qatnashadi. Yer tubidan litosfera yuzasiga kelib, magmaning kristallanishi paytida paydo bo'lgan magmatik jins biosferada parchalanish va parchalanishga uchraydi. Ob-havo mahsulotlari harakatchan holatga kiradi, suv va shamol tomonidan rel'efning past joylariga olib boriladi, daryolar, okeanlarga kiradi va cho'kindi jinslarning qalin qatlamlarini hosil qiladi, ular vaqt o'tishi bilan chuqurliklarga cho'kib ketadi. ko'tarilgan harorat va bosim metamorfozga uchraydi, ya'ni "qayta eritiladi". Ushbu erish jarayonida yangi metamorfik jins paydo bo'lib, er qobig'ining yuqori gorizontlariga kirib, yana moddalar aylanishiga kiradi. (guruch.).
Eng qizg'in va tez aylanish oson harakatlanuvchi moddalar - sayyora atmosferasi va gidrosferasini tashkil etuvchi gazlar va tabiiy suvlarda sodir bo'ladi. Litosfera moddasi ancha sekinroq aylanadi. Umuman olganda, har qanday kimyoviy elementning har bir aylanishi Yerdagi moddalarning umumiy katta aylanishining bir qismidir va ularning barchasi bir-biri bilan chambarchas bog'langan. Biosferaning tirik moddasi bu tsiklda biosferada uzluksiz aylanib yuradigan, tashqi muhitdan organizmlarga va yana tashqi muhitga o'tadigan kimyoviy elementlarni qayta taqsimlash bo'yicha ulkan ishni bajaradi.
Kichik yoki biologik moddalar aylanishi- Bu
o'simliklar, hayvonlar, zamburug'lar, mikroorganizmlar va tuproq o'rtasidagi moddalarning aylanishi. Biologik siklning mohiyati ikkita qarama-qarshi, lekin bir-biriga bog'liq bo'lgan jarayonning - organik moddalarning yaratilishi va ularning yo'q qilinishida yotadi. Organik moddalar paydo bo'lishining boshlang'ich bosqichi yashil o'simliklarning fotosintezi, ya'ni quyosh energiyasidan foydalangan holda karbonat angidrid, suv va oddiy mineral birikmalardan tirik materiya hosil bo'lishi bilan bog'liq. Oʻsimliklar (ishlab chiqaruvchilar) tuproqdan oltingugurt, fosfor, kaltsiy, kaliy, magniy, marganets, kremniy, alyuminiy, rux, mis va boshqa elementlarning molekulalarini eritmada ajratib oladi. O'txo'r hayvonlar (birinchi tartibli iste'molchilar) bu elementlarning birikmalarini o'simlik kelib chiqishi oziq-ovqat shaklida o'zlashtiradi. Yirtqichlar (II-tartibli iste'molchilar) o'txo'r hayvonlar bilan oziqlanadi, murakkabroq tarkibdagi, jumladan oqsillar, yog'lar, aminokislotalar va boshqa moddalarni iste'mol qiladi. O'lik o'simliklar va hayvonlar qoldiqlarining organik moddalarini mikroorganizmlar (parchalovchilar) tomonidan yo'q qilish jarayonida oddiy mineral birikmalar o'simliklar tomonidan o'zlashtirilishi uchun mavjud bo'lgan tuproq va suv muhitiga kiradi va biologik tsiklning keyingi bosqichi boshlanadi. (33-rasm).
Noosferaning paydo bo'lishi va rivojlanishi
Erdagi organik dunyoning evolyutsiyasi bir necha bosqichlarni bosib o'tdi. Birinchisi, biosferadagi moddalarning biologik aylanishining paydo bo'lishi bilan bog'liq. Ikkinchisi ko'p hujayrali organizmlarning shakllanishi bilan birga keldi. Bu ikki bosqich biogenez deb ataladi, uchinchi bosqich insoniyat jamiyatining paydo bo'lishi bilan bog'liq bo'lib, uning ta'siri ostida zamonaviy sharoitda biosferaning evolyutsiyasi va uning aql sohasiga - noosferaga aylanishi (yunoncha. - aql, - to'p). Noosfera - bu biosferaning yangi holati bo'lib, insonning aqlli faoliyati uning rivojlanishini belgilovchi asosiy omilga aylanadi. "Noosfera" atamasi E. Leroy tomonidan kiritilgan. V.I.Vernadskiy noosfera haqidagi ta'limotni chuqurlashtirdi va rivojlantirdi. U shunday deb yozgan edi: "Noosfera bizning sayyoramizdagi yangi geologik hodisa bo'lib, unda inson asosiy geologik kuchga aylanadi". V.I.Vernadskiy noosferani yaratish uchun zarur shart-sharoitlarni belgilab berdi: 1. Insoniyat bir lahzada axborot almashish imkoniyati 4. Umumiy turmush darajasi Yangi energiya turlaridan foydalanish. 6. Urushlarni jamiyat hayotidan olib tashlash. Ushbu shart-sharoitlarni yaratish XX asrda ilmiy fikrning portlashi natijasida mumkin bo'ldi.
Mavzu – 6. Tabiat – inson: tizimli yondashuv. Ma'ruza maqsadi: Ekologiyaning tizimli postulatlari haqida yaxlit tushunchani shakllantirish.
Asosiy savollar: 1. Tizim va murakkab biotizimlar tushunchasi 2. Biologik tizimlarning xususiyatlari 3. Tizim postulatlari: universal bog`lanish qonuni, B. Kommonerning ekologik qonunlari, Katta sonlar qonuni, Le Shatelye printsipi. Tabiatdagi teskari aloqa va tirik materiya miqdorining doimiyligi qonuni 4. Tizimlardagi o'zaro ta'sir modellari. tabiat - odam" va "inson iqtisodiyoti-biota-atrof-muhit".
Ekologik tizim- ekologiyaning asosiy ob'ekti. Ekologiya o'z mohiyatiga ko'ra tizimli bo'lib, nazariy shakliga ko'ra tizimlarning umumiy nazariyasiga yaqin. Tizimlarning umumiy nazariyasiga ko'ra, tizim - bu tizim qismlari (elementlari) o'rtasidagi o'zaro ta'sir bilan belgilanadigan integral xossalari bo'lgan haqiqiy yoki tasavvur qilinadigan qismlar to'plami. Haqiqiy hayotda tizim deganda ma'lum bir funktsiyani bajarish uchun qandaydir muntazam o'zaro ta'sir yoki o'zaro bog'liqlik bilan birlashtirilgan ob'ektlar yig'indisi tushuniladi. Materialda ma'lum ierarxiyalar mavjud - tizimlarning fazoviy-vaqtincha bo'ysunish va murakkablashuvining tartibli ketma-ketligi. Bizning dunyomizning barcha xilma-xilligini uchta ketma-ket paydo bo'lgan ierarxiya shaklida taqdim eting. Bu asosiy, tabiiy, fizik-kimyoviy-biologik (F, X, B) ierarxiya va uning asosida vujudga kelgan ikkita ikkilamchi ierarxiya, ijtimoiy (S) va texnik (T) ierarxiya. Jami ikkinchisining mavjudligi fikr-mulohaza asosiy ierarxiyaga ma'lum bir tarzda ta'sir qiladi. Turli ierarxiyalardagi tizimlarni birlashtirish tizimlarning "aralash" sinflariga olib keladi. Shunday qilib, ierarxiyaning fizik-kimyoviy qismidagi tizimlarning (F, X - "atrof-muhit") ierarxiyaning biologik qismining tirik tizimlari (B - "biota") bilan birlashishi tizimlarning aralash sinfiga olib keladi. ekologik. C ierarxiyasidagi tizimlarning kombinatsiyasi
("odam") va T ("texnologiya") iqtisodiy sinfga olib keladi, yoki texnik va iqtisodiy, tizimlari 
Guruch. . Moddiy tizimlarning ierarxiyasi:
F, X - fizik va kimyoviy, B - biologik, S - ijtimoiy, T - texnik
Shaklda ko'rsatilgan texnologiya va texnologiya (texnogenez) bilan bog'liq bo'lgan insoniyat jamiyatining tabiatga ta'siri tabiiy tizimlarning butun ierarxiyasiga taalluqli: quyi tarmoq - abiotik muhitga, yuqori - atrof-muhitga. biosferaning biotasi. Quyida biz ushbu o'zaro ta'sirning ekologik va texnik-iqtisodiy jihatlari o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rib chiqamiz.
Barcha tizimlar bir nechtasiga ega umumiy xususiyatlar:
1. Har bir tizim o'ziga xos xususiyatga ega tuzilishi, sistema elementlari orasidagi fazoviy-zamon aloqalari yoki o'zaro ta'sirlar shakli bilan belgilanadi. Strukturaviy tartibga solishning o'zi tizimning tashkil etilishini belgilamaydi. Tizimni chaqirish mumkin tashkil etilgan, uning mavjudligi yoki qandaydir funktsional (ma'lum bir ishni bajaruvchi) tuzilmani saqlash uchun zarur bo'lsa yoki aksincha, bunday tuzilmaning faoliyatiga bog'liq bo'lsa.
2. Ko'ra zaruriy xilma-xillik printsipi tizim individuallikdan mahrum bir xil elementlardan iborat bo'lishi mumkin emas. Xilma-xillikning pastki chegarasi kamida ikkita element (proton va elektron, oqsil va nuklein kislota, "u" va "u"), yuqori chegarasi - cheksizlik. Turli xillik tizimning eng muhim axborot xususiyatidir. U elementlarning navlari sonidan farq qiladi va uni o'lchash mumkin 3. Tizimning xususiyatlarini faqat uning qismlari xususiyatlariga qarab tushunish mumkin emas. Elementlarning o'zaro ta'siri hal qiluvchi ahamiyatga ega. Yig'ishdan oldin mashinaning alohida qismlariga qarab, uning ishlashini baholash mumkin emas. Zamburug'lar va suv o'tlarining ayrim shakllarini alohida o'rganib, ularning liken shaklida simbioz mavjudligini taxmin qilish mumkin emas. Ikki yoki undan ortiq turli omillarning organizmga qo'shma ta'siri deyarli har doim ularning alohida ta'sirlari yig'indisidan farq qiladi. Tizim xususiyatlarining u tashkil topgan alohida elementlarning xossalari yig'indisiga qaytarilmasligi darajasi paydo bo'lishi tizimlari.
4. Tizimni izolyatsiya qilish uning dunyosini ikki qismga - tizimning o'zi va atrof-muhitga ajratadi. Atrof-muhit bilan modda, energiya va axborot almashinuvining mavjudligiga (yo'qligiga) qarab, quyidagilar mumkin: izolyatsiya qilingan tizimlar (almashtirish mumkin emas); yopiq tizimlar (metabolizm mumkin emas); ochiq tizimlar (modda va energiya almashinuvi mumkin). Energiya almashinuvi axborot almashinuvini belgilaydi. Tirik tabiatda faqat ochiq narsalar mavjud dinamik tizimlari, orasida ichki elementlar qaysi va atrof-muhit elementlari materiya, energiya va ma'lumot uzatishni amalga oshiradi. Har qanday tirik tizim - virusdan biosferagacha - ochiq dinamik tizimdir.
5. Tizimdagi ichki o'zaro ta'sirlarning tashqi ta'sirlardan ustunligi va tashqi omillarga nisbatan tizimning labilligi.
harakatlar uni belgilaydi o'zini o'zi saqlash qobiliyati tashkilotchilik, chidamlilik va barqarorlik fazilatlari tufayli. Tizimga tashqi ta'sir, uning ichki o'zaro ta'sirining kuchi va moslashuvchanligidan oshib, qaytarib bo'lmaydigan o'zgarishlarga olib keladi.
va tizimning o'limi. Dinamik tizimning barqarorligi doimiy ravishda bajaradigan tashqi tsiklik ish bilan ta'minlanadi. Buning uchun energiya oqimi va unga aylanishi kerak. mavzu. Tizimning asosiy maqsadi - o'zini o'zi saqlash (shu jumladan o'z-o'zini ko'paytirish orqali) erishish ehtimoli uning sifatida belgilanadi. potentsial samaradorlik.
6. Tizimning vaqtdagi harakati uning deyiladi xulq-atvor. Tashqi omillar ta'sirida xatti-harakatlarning o'zgarishi deyiladi reaktsiya tizim va tuzilmaning o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan va xatti-harakatni barqarorlashtirishga qaratilgan tizim reaktsiyasining o'zgarishi. qurilma, yoki moslashish. Vaqt o'tishi bilan tizimning strukturasi va aloqalaridagi moslashuvchan o'zgarishlarni birlashtirish, bunda uning potentsial samaradorligi oshadi. rivojlanish, yoki evolyutsiya, tizimlari. Tabiatdagi barcha moddiy tizimlarning paydo bo'lishi va mavjudligi evolyutsiya bilan bog'liq. Dinamik tizimlar ko'proq ehtimoldan kamroq ehtimoliy tashkilotga yo'nalishda rivojlanadi, ya'ni. rivojlanish tashkilotning ortib borayotgan murakkabligi yo'lidan boradi va
tizim strukturasida quyi tizimlarni shakllantirish. Tabiatda tizimlar xatti-harakatlarining barcha shakllari - elementar reaktsiyalardan global evolyutsiyagacha - sezilarli darajada chiziqli bo'lmagan. Murakkab tizimlar evolyutsiyasining muhim xususiyati hisoblanadi
notekislik, monotonlikning yo'qligi. Kichik o'zgarishlarning bosqichma-bosqich to'planishi davrlari ba'zan tizimning xususiyatlarini sezilarli darajada o'zgartiradigan keskin sifat sakrashlari bilan to'xtatiladi. Ular odatda atalmish bilan bog'liq bifurkatsiya nuqtalari- bifurkatsiya, evolyutsiyaning oldingi yo'lining bo'linishi. Bifurkatsiya nuqtasida yo'lning u yoki bu davomini tanlash, zarralar, moddalar, organizmlar, jamiyatlarning yangi dunyosining paydo bo'lishi va gullab-yashnashigacha yoki aksincha, tizimning o'limiga qadar ko'p narsaga bog'liq. Hatto uchun qaror tizimlari tanlov natijasi ko'pincha oldindan aytib bo'lmaydi va bifurkatsiya nuqtasida tanlovning o'zi tasodifiy impuls tufayli bo'lishi mumkin. Har qanday haqiqiy tizim ba'zi moddiy o'xshashlik yoki ramziy tasvir shaklida taqdim etilishi mumkin, ya'ni. mos ravishda analog yoki belgi tizim modeli. Modellashtirish muqarrar ravishda tizimdagi munosabatlarni biroz soddalashtirish va rasmiylashtirish bilan birga keladi. Bu rasmiylashtirish bo'lishi mumkin
mantiqiy (sabab-natija) va/yoki matematik (funktsional) munosabatlar shaklida amalga oshiriladi, tizimlarning murakkabligi ortib borishi bilan ular yangi paydo bo'lgan sifatlarga ega bo'ladi. Shu bilan birga, oddiyroq tizimlarning sifatlari saqlanib qoladi. Shuning uchun tizim sifatlarining umumiy xilma-xilligi murakkablashgan sari ortadi (2.2-rasm).
Guruch. 2.2. Tizim ierarxiyasining xususiyatlarining ularning darajasining oshishi bilan o'zgarishi naqshlari (Fleishman, 1982 bo'yicha):
1 - xilma-xillik, 2 - barqarorlik, 3 - paydo bo'lish, 4 - murakkablik, 5 - noaniqlik, 6 - tarqalish
Tashqi ta'sirlarga nisbatan faollikni oshirish maqsadida tizimning sifatlarini quyidagi ketma-ketlikda ajratish mumkin: 1 - barqarorlik, 2 - atrof-muhitni bilish tufayli ishonchlilik (shovqinga chidamlilik), 3 - nazorat qilish qobiliyati, 4 - o'z-o'zidan. tashkilot. Ushbu seriyada har bir keyingi sifat, agar avvalgisi mavjud bo'lsa, mantiqiy bo'ladi.
Par qiyinchilik tizimning tuzilishi raqam bilan belgilanadi n uning elementlari va soni T
ular orasidagi aloqalar. Agar biron bir tizimda alohida diskret holatlar soni o'rganilsa, u holda tizimning murakkabligi BILAN ulanishlar sonining logarifmi bilan aniqlanadi:
C=lgm.(2.1)
Tizimlar murakkabligi boʻyicha shartli ravishda quyidagicha tasniflanadi: 1) mingtagacha holatga ega tizimlar (O. <С < 3), относятся к oddiy; 2) milliongacha shtatga ega tizimlar (3< С < 6), являют собой murakkab tizimlar; 3) shtatlar soni milliondan ortiq bo'lgan tizimlar (C > 6) sifatida aniqlanadi juda murakkab.
Barcha haqiqiy tabiiy biotizimlar juda murakkab. Bitta virusning tuzilishida ham biologik ahamiyatga ega molekulyar holatlar soni oxirgi qiymatdan oshib ketadi.
