Kultura dhe traditat holandeze. Drejtori i Muzeut Pushkin: Ne nuk e ndalim bashkëpunimin me muzetë në Holandë. Për bukën tonë të përditshme

Të gjitha substancat në planetin tonë janë në proces qarkullimi. Energjia diellore shkakton dy cikle substancash në Tokë, të mëdha ose biosferë (që përfshin të gjithë biosferën) dhe të vogla ose biologjike (brenda ekosistemeve).

Qarkullimit të biosferës së substancave i parapriu një gjeologjik, i lidhur me formimin dhe shkatërrimin e shkëmbinjve dhe lëvizjen e mëvonshme të produkteve të shkatërrimit - materiale klastike dhe elementet kimike. Vetitë termike të sipërfaqes së tokës dhe ujit luajtën dhe vazhdojnë të luajnë një rol të rëndësishëm në këto procese: thithja në reflektim. rrezet e diellit, përçueshmëri termike në kapacitetin e nxehtësisë. Uji thith më shumë energji diellore dhe sipërfaqja e tokës në të njëjtat gjerësi gjeografike nxehet më shumë. Regjimi i paqëndrueshëm hidrotermik i sipërfaqes së Tokës, së bashku me sistemin e qarkullimit atmosferik planetar, përcaktuan qarkullimin gjeologjik të substancave, i cili në fazën fillestare të zhvillimit të Tokës, së bashku me proceset endogjene, u shoqërua me formimin e kontinenteve, oqeaneve dhe moderne. gjeosferat. Manifestimi i tij gjeologjik tregohet gjithashtu nga transferimi i produkteve të motit nga masat e ajrit, dhe nga uji - përbërjet minerale të tretura në të. Me formimin e biosferës, mbetjet e organizmave u përfshinë në ciklin e madh. Cikli gjeologjik, pa pushuar ekzistencën e tij, fitoi veçori të reja: është faza fillestare e lëvizjes së materies në biosferë. Është ai që furnizon organizmat e gjallë me lëndë ushqyese dhe përcakton kryesisht kushtet e ekzistencës së tyre.

Cikli i madh i substancave në biosferë karakterizohet nga dy pika të rëndësishme:

Kryhet gjatë gjithë zhvillimit gjeologjik të Tokës;

Është një proces modern planetar që merr një rol udhëheqës zhvillimin e mëtejshëm biosferë (Radkevich, 1983).

Aktiv skenë moderne Gjatë zhvillimit të njerëzimit, si rezultat i ciklit të madh, ndotës të tillë si oksidet e squfurit dhe azotit, pluhuri dhe papastërtitë radioaktive transportohen edhe në distanca të gjata. Territori i gjerësive gjeografike të butë të Hemisferës Veriore iu nënshtrua ndotjes më të madhe.

Cikli i vogël ose biologjik i substancave shpaloset në sfondin e një cikli të madh gjeologjik, që mbulon biosferën në tërësi. Ndodh brenda ekosistemeve, por nuk është i mbyllur, gjë që shoqërohet me hyrjen e materies dhe energjisë në ekosistem nga jashtë dhe me lëshimin e disa prej tyre në ciklin e biosferës. Për këtë arsye, njerëzit ndonjëherë nuk flasin për ciklin biologjik, por për shkëmbimin e energjisë në ekosisteme dhe organizma individualë.

Bimët, kafshët dhe mbulesa e tokës në tokë formojnë një sistem kompleks botëror që formon biomasë, lidh dhe rishpërndan energjinë diellore, karbonin atmosferik, lagështinë, oksigjenin, hidrogjenin, azotin, fosforin, squfurin, kalciumin dhe elementë të tjerë të përfshirë në jetën e organizmave. Bimët, kafshët dhe mikroorganizmat e mjedisit ujor formojnë një sistem tjetër planetar që kryen të njëjtin funksion të lidhjes së energjisë diellore dhe ciklit biologjik të substancave.

Thelbi i ciklit biologjik qëndron në shfaqjen e dy proceseve të kundërta, por të ndërlidhura - krijimi i lëndës organike dhe shkatërrimi i saj. Faza e parë shfaqja e lëndës organike është për shkak të fotosintezës së bimëve të gjelbra, d.m.th. formimi i kësaj substance nga dioksidi i karbonit, uji dhe përbërjet minerale duke përdorur energjinë rrezatuese të Diellit. Bimët nxjerrin squfur, fosfor, kalcium, kalium, magnez, mangan, silikon, alumin, bakër, zink dhe elementë të tjerë nga toka në formë të tretur. Kafshët barngrënëse tashmë thithin komponimet e këtyre elementeve në formën e ushqimit me origjinë bimore. Mishngrënësit ushqehen me barngrënës, konsumojnë më shumë ushqim përbërje komplekse, duke përfshirë proteinat, yndyrat, aminoacidet, etj. Në procesin e shkatërrimit nga mikroorganizmat e lëndës organike të bimëve të ngordhura dhe mbetjeve shtazore, përbërjet e thjeshta minerale hyjnë në tokë dhe mjedisin ujor, të disponueshme për asimilim nga bimët, dhe raundi tjetër i fillon cikli biologjik.

Ndryshe nga xhiroja e madhe, xhiroja e vogël ka një kohëzgjatje të ndryshme: dallohen rrotullat e vogla sezonale, vjetore, shumëvjeçare dhe laike. Gjatë studimit të ciklit biologjik të substancave, vëmendja kryesore i kushtohet ritmit vjetor, të përcaktuar nga dinamika vjetore e zhvillimit të vegjetacionit.

Cikli i madh i substancave në natyrë shkaktohet nga bashkëveprimi i energjisë diellore me energjinë e thellë të Tokës dhe kryen rishpërndarjen e materies midis biosferës dhe horizonteve më të thella të Tokës.

Shkëmbinjtë sedimentarë, të formuar për shkak të gërryerjes së shkëmbinjve magmatikë, në zonat e lëvizshme të kores së tokës përsëri zhyten në një zonë me temperatura dhe presione të larta. Atje ata shkrihen dhe formojnë magmë - burimin e shkëmbinjve të rinj magmatikë. Pasi këta shkëmbinj ngrihen në sipërfaqen e tokës dhe i nënshtrohen proceseve të motit, ato shndërrohen përsëri në shkëmbinj të rinj sedimentarë. Cikli i ri nuk përsërit saktësisht të vjetrin, por prezanton diçka të re, e cila me kalimin e kohës çon në ndryshime shumë domethënëse.

Forca lëvizëse cikël i madh (gjeologjik). janë ekzogjene dhe endogjene proceset gjeologjike.

Proceset endogjene(proceset e dinamikës së brendshme) ndodhin nën ndikim energjia e brendshme Toka e çliruar si rezultat i kalbjes radioaktive, reaksioneve kimike të formimit të mineraleve, kristalizimit të shkëmbinjve etj. (për shembull, lëvizjet tektonike, tërmetet, magmatizmi, metamorfizmi).

Proceset ekzogjene(proceset e dinamikës së jashtme) ndodhin nën ndikimin e energjisë së jashtme të Diellit. Shembuj: gërryerja e shkëmbinjve dhe mineraleve, heqja e produkteve të shkatërrimit nga disa zona të kores së tokës dhe transferimi i tyre në zona të reja, depozitimi dhe grumbullimi i produkteve të shkatërrimit me formimin e shkëmbinjve sedimentarë. Tek Ex.pr. rel. aktiviteti gjeologjik i atmosferës, hidrosferës, si dhe organizmave të gjallë dhe njerëzve.

Format më të mëdha të tokës (kontinentet dhe pellgjet oqeanike) dhe format e mëdha (malet dhe fushat) u formuan për shkak të proceseve endogjene, dhe format e mesme dhe të vogla të tokës (luginat e lumenjve, kodrat, grykat, dunat, etj.) të mbivendosura në forma më të mëdha - për shkak të llogarisë të proceseve ekzogjene. Kështu, proceset endogjene dhe ekzogjene janë të kundërta. E para të çojë në arsim forma të mëdha lehtësim, i dyti për t'i zbutur ato.

Shembuj të ciklit gjeologjik. Shkëmbinjtë magmatikë shndërrohen në shkëmbinj sedimentarë si rezultat i motit. Në zonat lëvizëse të kores së tokës, ato zhyten thellë në Tokë. Aty, nën ndikimin e temperaturave dhe presioneve të larta, shkrihen dhe formojnë magmë, e cila duke u ngritur në sipërfaqe dhe duke u ngurtësuar, formon shkëmbinj magmatikë.

Një shembull i një cikli të madh është cikli i ujit ndërmjet tokës dhe oqeanit përmes atmosferës (Fig. 2.1).

Oriz. 2.1. Skema e pranuar përgjithësisht hidrologjike (klimatike).

cikli i ujit në natyrë

Lagështia e avulluar nga sipërfaqja e Oqeanit Botëror (i cili konsumon pothuajse gjysmën e energjisë diellore që arrin në sipërfaqen e Tokës) transferohet në tokë, ku bie në formën e reshjeve, të cilat kthehen në oqean në formën e rrjedhjeve sipërfaqësore dhe nëntokësore. . Cikli i ujit ndodh edhe sipas një skeme më të thjeshtë: avullimi i lagështisë nga sipërfaqja e oqeanit - kondensimi i avullit të ujit - reshjet në të njëjtën sipërfaqe ujore të oqeanit.

Cikli i ujit në tërësi luan një rol të madh në formimin e kushteve natyrore në planetin tonë. Duke marrë parasysh transpirimin e ujit nga bimët dhe thithjen e tij në ciklin biogjeokimik, i gjithë furnizimi me ujë në Tokë prishet dhe rikthehet në 2 milionë vjet.

Kështu, cikli gjeologjik i substancave ndodh pa pjesëmarrjen e organizmave të gjallë dhe rishpërndan substancat midis biosferës dhe shtresave më të thella të Tokës.

Cikli i madh gjeologjik i mineraleve dhe ujit ndodh nën ndikimin e një numri të madh faktorësh abiotikë.

4.3.1. Qarkullimi i substancave në ciklin e madh gjeologjik.

Sipas teorisë së pllakave litosferike, guaska e jashtme e Tokës përbëhet nga disa blloqe (pllaka) shumë të mëdha. Kjo teori supozon ekzistencën e lëvizjeve horizontale të pllakave të fuqishme litosferike, 100–150 km të trasha.

Për më tepër, brenda kreshtave mes oqeanit, e ashtuquajtura zonë e çarjes. Pllakat litosferike çahen dhe largohen me formimin e kores së re oqeanike

Ky fenomen quhet përhapja e dyshemesë së oqeanit. Kështu, një rrjedhë e substancave minerale ngrihet nga thellësitë e mantelit, duke formuar shkëmbinj të rinj kristalorë.

Në ndryshim nga ky proces, në zonën e llogoreve oqeanike në det të thellë, një pjesë e kores kontinentale po shtyhet vazhdimisht në një tjetër, e cila shoqërohet me zhytjen e pjesës periferike të pllakës në mantel, d.m.th. lënda e ngurtë e kores së tokës kalon në përbërjen e mantelit të tokës. Procesi që ndodh në llogore të thella oqeanike quhet subduksion i kores oqeanike.

Cikli i ujit në planet funksionon vazhdimisht dhe kudo. Forcat lëvizëse të ciklit të ujit janë energjia termike dhe graviteti. Nën ndikimin e nxehtësisë ndodh avullimi, kondensimi i avullit të ujit dhe procese të tjera, të cilat konsumojnë rreth 50% të energjisë që vjen nga dielli. Nën ndikimin e gravitetit - rënia e pikave të shiut, rrjedha e lumenjve, lëvizja e tokës dhe e ujërave nëntokësore. Shpesh këto arsye veprojnë së bashku, për shembull, si proceset termike ashtu edhe graviteti ndikojnë në qarkullimin atmosferik të ujit.

4.3.2. Cikli i elementeve në natyrën e pajetë

Ajo kryhet në dy mënyra: migrimi i ujit dhe ajrit. Migrantët ajror përfshijnë: oksigjen, hidrogjen, azot, jod.

Migrantët e ujit përfshijnë ato substanca që migrojnë kryesisht në tokë, ujëra sipërfaqësore dhe nëntokësore, kryesisht në formën e molekulave dhe joneve: natrium, magnez, alumin, silic, fosfor, squfur, klor, kalium, mangan, hekur, kobalt, nikel, stroncium, plumbi etj. Emigrantët ajror bëjnë pjesë edhe në kripërat që migrojnë në ujë. Megjithatë, migrimi ajror është më tipik për ta.

4.4 Cikli i vogël (biologjik).

Masa e lëndës së gjallë në biosferë është relativisht e vogël. Nëse shpërndahet në sipërfaqen e tokës, rezultati është një shtresë prej vetëm 1.5 cm. Tabela 4.1 krahason disa karakteristika sasiore të biosferës dhe gjeosferave të tjera të Tokës. Biosfera, që përbën më pak se 10-6 herë masën e predhave të tjera të planetit, ka diversitet pakrahasueshëm më të madh dhe rinovon përbërjen e saj një milion herë më shpejt.

Tabela 4.1

Krahasimi i biosferës me gjeosferat e tjera të Tokës

*Materia e gjallë bazuar në peshën e gjallë

4.4.1. Funksionet e biosferës

Falë biotës së biosferës, ndodh pjesa mbizotëruese e transformimeve kimike në planet. Prandaj gjykimi i V.I. Vernadsky për rolin e madh gjeologjik transformues të materies së gjallë. Gjatë evolucionit organik, organizmat e gjallë kaluan përmes tyre, përmes organeve, indeve, qelizave, gjakut, gjithë atmosferës, gjithë vëllimit të Oqeanit Botëror, shumicës së masës së tokës dhe një mase të madhe mineralesh një mijë herë (për cikle të ndryshme nga 103 në 105 herë). Dhe ata jo vetëm që e humbën atë, por gjithashtu modifikuan mjedisin e tokës në përputhje me nevojat e tyre.

Falë aftësisë së tyre për të transformuar energjinë diellore në energji të lidhjeve kimike, bimët dhe organizmat e tjerë kryejnë një sërë funksionesh themelore biogjeokimike në një shkallë planetare.

Funksioni i gazit. Gjërat e gjalla shkëmbejnë vazhdimisht oksigjen dhe dioksid karboni me mjedisin përmes proceseve të fotosintezës dhe frymëmarrjes. Bimët luajtën një rol vendimtar në ndryshimin nga një mjedis reduktues në një mjedis oksidues në evolucionin gjeokimik të planetit dhe në formimin e përbërjes së gazit të atmosferës moderne. Bimët kontrollojnë rreptësisht përqendrimet e O2 dhe CO2, të cilat janë optimale për tërësinë e të gjithë organizmave të gjallë modernë.

Funksioni i përqendrimit. Duke kaluar nëpër trupat e tyre vëllime të mëdha ajri dhe tretësirash natyrore, organizmat e gjallë kryejnë migrim biogjenik (lëvizje substancave kimike) dhe përqendrimi i elementeve kimike dhe përbërjeve të tyre. Kjo lidhet me biosintezën e lëndës organike, formimin e ishujve koralorë, ndërtimin e guaskave dhe skeleteve, shfaqjen e shtresave gëlqerore sedimentare, depozitimet e disa xeheroreve metalike, akumulimin e nyjeve hekur-mangan në dyshemenë e oqeanit etj. Fazat e hershme evolucioni biologjik u zhvillua në një mjedis ujor. Organizmat kanë mësuar të nxjerrin substancat që u nevojiten nga një tretësirë ​​ujore e holluar, duke rritur vazhdimisht përqendrimin e tyre në trupin e tyre.

Funksioni redoks i materies së gjallë është i lidhur ngushtë me migrimin biogjenik të elementeve dhe përqendrimin e substancave. Shumë substanca në natyrë janë të qëndrueshme dhe nuk i nënshtrohen oksidimit në kushte normale, për shembull, azoti molekular është një nga elementët biogjenë më të rëndësishëm. Por qelizat e gjalla kanë katalizatorë aq të fuqishëm - enzima - saqë janë në gjendje të kryejnë shumë reaksione redoks miliona herë më shpejt sesa mund të ndodhin në një mjedis abiotik.

Funksioni informativ i lëndës së gjallë të biosferës. Ishte me shfaqjen e gjallesave të para primitive që informacioni aktiv ("i gjallë") u shfaq në planet, i cili ndryshonte nga ai informacion "i vdekur", që është një pasqyrim i thjeshtë i strukturës. Organizmat rezultuan të jenë në gjendje të marrin informacion duke kombinuar një rrjedhë energjie me një strukturë molekulare aktive që luan rolin e një programi. Aftësia për të perceptuar, ruajtur dhe përpunuar informacionin molekular ka pësuar një evolucion të shpejtë në natyrë dhe është bërë faktori më i rëndësishëm ekologjik i sistemit formues. Furnizimi total i informacionit gjenetik të biotës vlerësohet në 1015 bit. Fuqia totale e rrjedhës së informacionit molekular të lidhur me metabolizmin dhe energjinë në të gjitha qelizat e biotës globale arrin 1036 bit/s (Gorshkov et al., 1996).

4.4.2. Përbërësit e ciklit biologjik.

Cikli biologjik ndodh midis të gjithë përbërësve të biosferës (d.m.th. midis tokës, ajrit, ujit, kafshëve, mikroorganizmave, etj.). Ndodh me pjesëmarrjen e detyrueshme të organizmave të gjallë.

Rrezatimi diellor që arrin në biosferë mbart energji prej rreth 2,5 * 1024 J në vit. Vetëm 0,3% e tij shndërrohet drejtpërdrejt gjatë procesit të fotosintezës në energji të lidhjeve kimike të substancave organike, d.m.th. është i përfshirë në ciklin biologjik. Dhe 0,1 - 0,2% e energjisë diellore që bie në Tokë rezulton të përmbahet në prodhimin e pastër primar. Fati i mëtejshëm i kësaj energjie lidhet me transferimin e lëndës organike të ushqimit përmes kaskadave të zinxhirëve trofikë.

Cikli biologjik mund të ndahet me kusht në komponentë të ndërlidhur: cikli i substancave dhe cikli i energjisë.

4.4.3. Cikli i energjisë. Transformimi i energjisë në biosferë

Një ekosistem mund të përshkruhet si një koleksion i organizmave të gjallë që shkëmbejnë vazhdimisht energji, lëndë dhe informacion. Energjia mund të përkufizohet si aftësia për të bërë punë. Vetitë e energjisë, duke përfshirë lëvizjen e energjisë në ekosisteme, përshkruhen nga ligjet e termodinamikës.

Ligji i parë i termodinamikës ose ligji i ruajtjes së energjisë thotë se energjia nuk zhduket dhe nuk krijohet përsëri, ajo kalon vetëm nga një formë në tjetrën.

Ligji i dytë i termodinamikës thotë se në sistem i mbyllur entropia mund të rritet vetëm. Në lidhje me energjinë në ekosisteme, formulimi i mëposhtëm është i përshtatshëm: proceset që lidhen me transformimin e energjisë mund të ndodhin spontanisht vetëm me kushtin që energjia të kalojë nga një formë e përqendruar në një të shpërndarë, domethënë degradon. Masa e sasisë së energjisë që bëhet e padisponueshme për përdorim, ose ndryshe masa e ndryshimit të rendit që ndodh gjatë degradimit të energjisë, është entropia. Sa më i lartë të jetë rendi i sistemit, aq më e ulët është entropia e tij.

Me fjalë të tjera, lënda e gjallë merr dhe shndërron energjinë e hapësirës dhe të diellit në energji të proceseve tokësore (kimike, mekanike, termike, elektrike). Përfshin këtë energji dhe lëndë inorganike në ciklin e vazhdueshëm të substancave në biosferë. Rrjedha e energjisë në biosferë ka një drejtim - nga Dielli përmes bimëve (autotrofeve) te kafshët (heterotrofët). Ekosistemet natyrore të paprekura në gjendje të qëndrueshme me tregues të vazhdueshëm kritik mjedisor (homeostaza) janë sistemet më të renditura dhe karakterizohen nga entropia më e ulët.

4.4.4. Cikli i substancave në natyrën e gjallë

Formimi i lëndës së gjallë dhe zbërthimi i saj janë dy anë të një procesi të vetëm, i cili quhet cikli biologjik i elementeve kimike. Jeta është cikli i elementeve kimike midis organizmave dhe mjedisit.

Arsyeja e ciklit është numri i kufizuar i elementeve nga të cilët janë ndërtuar trupat e organizmave. Çdo organizëm nxjerr nga mjedisi substancat e nevojshme për jetën dhe i kthen ato të papërdorura. ku:

Disa organizma konsumojnë minerale direkt nga mjedisi;

të tjerët përdorin fillimisht produkte të përpunuara dhe të izoluara;

e treta - e dyta etj., derisa substancat të kthehen në mjedis në gjendjen e tyre origjinale.

Në biosferë, nevoja për bashkëjetesën e organizmave të ndryshëm të aftë për të përdorur mbetjet e njëri-tjetrit është e dukshme. Ne shohim pothuajse prodhim biologjik pa mbeturina.

Qarkullimi i substancave në organizmat e gjallë mund të reduktohet përafërsisht në katër procese:

1. Fotosinteza. Si rezultat i fotosintezës, bimët thithin dhe grumbullojnë energji diellore dhe sintetizojnë substanca organike - produkte primare biologjike - dhe oksigjen nga substancat inorganike. Produktet primare biologjike janë shumë të ndryshme - ato përmbajnë karbohidrate (glukozë), niseshte, fibra, proteina dhe yndyrna.

Skema e fotosintezës për karbohidratin më të thjeshtë (glukozën) ka skemën e mëposhtme:

Ky proces ndodh vetëm gjatë ditës dhe shoqërohet me një rritje të masës bimore.

Në Tokë, rreth 100 miliardë tonë lëndë organike formohen çdo vit si rezultat i fotosintezës, rreth 200 miliardë ton dioksid karboni absorbohen dhe rreth 145 miliardë tonë oksigjen çlirohen.

Fotosinteza luan një rol vendimtar në sigurimin e ekzistencës së jetës në Tokë. Rëndësia e saj globale shpjegohet me faktin se fotosinteza është i vetmi proces gjatë të cilit energjia në një proces termodinamik, në përputhje me parimin minimalist, nuk shpërndahet, por akumulohet.

Duke sintetizuar aminoacidet e nevojshme për ndërtimin e proteinave, bimët mund të ekzistojnë relativisht të pavarura nga organizmat e tjerë të gjallë. Kjo manifeston autotrofinë e bimëve (pavarësia në të ushqyer). Në të njëjtën kohë, masa e gjelbër e bimëve dhe oksigjeni i prodhuar gjatë fotosintezës janë baza për të mbështetur jetën e grupit tjetër të organizmave të gjallë - kafshëve, mikroorganizmave. Kjo tregon heterotrofinë e këtij grupi organizmash.

2. Frymëmarrje. Procesi është e kundërta e fotosintezës. Ndodh në të gjitha qelizat e gjalla. Gjatë frymëmarrjes, lënda organike oksidohet nga oksigjeni, duke rezultuar në formimin dioksid karboni, lirohet uji dhe energjia.

3. Lidhjet ushqimore (trofike) ndërmjet organizmave autotrofikë dhe heterotrofikë. Në këtë rast, energjia dhe lënda transferohen përgjatë hallkave të zinxhirit ushqimor, të cilin e diskutuam më në detaje më herët.

4. Procesi i transpirimit. Një nga proceset më të rëndësishme në ciklin biologjik.

Mund të përshkruhet skematikisht si më poshtë. Bimët thithin lagështinë e tokës përmes rrënjëve të tyre. Në të njëjtën kohë, ata marrin minerale të tretura në ujë, të cilat përthithen dhe lagështia avullohet pak a shumë intensivisht në varësi të kushteve mjedisore.

4.4.5. Ciklet biogjeokimike

Ciklet gjeologjike dhe biologjike janë të lidhura - ato ekzistojnë si një proces i vetëm, duke shkaktuar qarkullimin e substancave, të ashtuquajturat cikle biogjeokimike (BGCC). Ky cikël elementësh është për shkak të sintezës dhe kalbjes së substancave organike në ekosistem (Fig. 4.1 Në BGCC nuk përfshihen të gjithë elementët e biosferës, por vetëm ato biogjene). Organizmat e gjallë përbëhen prej tyre, këto elemente hyjnë në reaksione të shumta dhe marrin pjesë në proceset që ndodhin në organizmat e gjallë. Në përqindje, masa totale e lëndës së gjallë në biosferë përbëhet nga elementët kryesorë biogjenë të mëposhtëm: oksigjen - 70%, karboni - 18%, hidrogjen - 10.5%, kalcium - 0.5%, kalium - 0.3%, azot - 0, 3%, (oksigjeni, hidrogjeni, azoti, karboni janë të pranishëm në të gjitha peizazhet dhe janë baza e organizmave të gjallë - 98%).

Thelbi i migrimit biogjenik të elementeve kimike.

Kështu, në biosferë ekziston një cikël biogjenik i substancave (d.m.th. një cikël i shkaktuar nga aktiviteti jetësor i organizmave) dhe një rrjedhë energjie e njëanshme. Migrimi biogjenik i elementeve kimike përcaktohet kryesisht nga dy procese të kundërta:

1. Formimi i lëndës së gjallë nga elementët e mjedisit për shkak të energjisë diellore.

2. Shkatërrimi i substancave organike, i shoqëruar me çlirimin e energjisë. Në këtë rast, elementët e substancave minerale hyjnë në mënyrë të përsëritur në organizmat e gjallë, duke u bërë kështu pjesë e përbërjeve organike komplekse, formave dhe më pas, kur këto të fundit shkatërrohen, ato përsëri fitojnë një formë minerale.

Ka elementë që janë pjesë e organizmave të gjallë, por që nuk klasifikohen si biogjenë. Elementë të tillë klasifikohen sipas fraksionit të peshës së tyre në organizma:

Makroelementet - që përbëjnë të paktën 10-2% të masës;

Mikroelementë – përbërës nga 9*10-3 deri në 1*10-3% të masës;

Ultramikroelementet – më pak se 9*10-6% e masës;

Për të përcaktuar vendin e lëndëve ushqyese midis elementëve të tjerë kimikë të biosferës, le të shqyrtojmë klasifikimin e pranuar në ekologji. Sipas aktivitetit të tyre në proceset që ndodhin në biosferë, të gjithë elementët kimikë ndahen në 6 grupe:

Gazrat fisnikë - helium, neoni, argon, kripton, ksenon. Gazet inerte nuk janë pjesë e organizmave të gjallë.

Metalet fisnike - rutenium, radium, paladium, osmium, iridium, platin, ari. Këto metale nuk krijojnë pothuajse asnjë përbërje në koren e tokës.

Elemente ciklike ose biogjene (ato quhen edhe migratorë). Ky grup elementësh biogjenë në koren e tokës përbën 99,7% të masës totale, dhe 5 grupet e mbetura - 0,3%. Kështu, pjesa më e madhe e elementeve janë migrantë që qarkullojnë në mbështjellësin gjeografik dhe pjesa e elementeve inerte është shumë e vogël.

Elemente të shpërndara të karakterizuara nga një mbizotërim i atomeve të lira. Bashkohu reaksionet kimike, por komponimet e tyre gjenden rrallë në koren e tokës. Ato ndahen në dy nëngrupe. E para - rubidium, cezium, niobium, tantal - krijojnë komponime në thellësitë e kores së tokës, dhe në sipërfaqe mineralet e tyre shkatërrohen. E dyta - jodi, bromi - reagojnë vetëm në sipërfaqe.

Elementet radioaktive - polonium, radoni, radium, uranium, neptunium, plutonium.

Elementet e rralla të tokës - ittriumi, samariumi, europiumi, thuliumi, etj.

Gjatë gjithë vitit, ciklet biokimike vënë në lëvizje rreth 480 miliardë tonë lëndë.

NË DHE. Vernadsky formuloi tre parime biogjeokimike që shpjegojnë thelbin e migrimit biogjenik të elementeve kimike:

Migrimi biogjenik i elementeve kimike në biosferë gjithmonë përpiqet për manifestimin e tij maksimal.

Evolucioni i specieve gjatë kohës gjeologjike, duke çuar në krijimin e formave të qëndrueshme të jetës, shkon në një drejtim që rrit migrimin biogjenik të atomeve.

Lënda e gjallë është në shkëmbim të vazhdueshëm kimik me mjedisin e saj, i cili është një faktor që rikrijon dhe mirëmban biosferën.

Le të shqyrtojmë se si lëvizin disa nga këta elementë në biosferë.

Cikli i karbonit. Pjesëmarrësi kryesor në ciklin biotik është karboni si bazë e substancave organike. Cikli i karbonit ndodh kryesisht midis lëndës së gjallë dhe dioksidit të karbonit atmosferik përmes procesit të fotosintezës. Përftohet nga ushqimi nga barngrënësit, dhe nga barngrënësit nga mishngrënësit. Gjatë frymëmarrjes dhe kalbjes, dioksidi i karbonit kthehet pjesërisht në atmosferë, kthimi ndodh kur digjen mineralet organike.

Në mungesë të kthimit të karbonit në atmosferë, ai do të konsumohej nga bimët e gjelbra në 7-8 vjet. Shkalla e qarkullimit biologjik të karbonit përmes fotosintezës është 300 vjet. Oqeanet luajnë një rol të madh në rregullimin e përmbajtjes së CO2 në atmosferë. Nëse përmbajtja e CO2 rritet në atmosferë, një pjesë e tij tretet në ujë, duke reaguar me karbonat kalciumi.

Cikli i oksigjenit.

Oksigjeni ka aktivitet të lartë kimik dhe kombinohet me pothuajse të gjithë elementët e kores së tokës. Gjendet kryesisht në formën e komponimeve. Çdo atom i katërt i lëndës së gjallë është një atom oksigjeni. Pothuajse i gjithë oksigjeni molekular në atmosferë ka origjinën dhe mbahet në një nivel konstant për shkak të aktivitetit të bimëve të gjelbra. Oksigjeni atmosferik, i lidhur gjatë frymëmarrjes dhe i çliruar gjatë fotosintezës, kalon nëpër të gjithë organizmat e gjallë në 200 vjet.

Cikli i azotit. Azoti është një pjesë integrale e të gjitha proteinave. Raporti i përgjithshëm i azotit fiks, si element që përbën lëndën organike, ndaj azotit në natyrë është 1:100,000. Energjia e lidhjes kimike në një molekulë azoti është shumë e lartë. Prandaj, kombinimi i azotit me elementë të tjerë - oksigjen, hidrogjen (procesi i fiksimit të azotit) - kërkon shumë energji. Fiksimi industrial i azotit ndodh në prani të katalizatorëve në një temperaturë prej -500°C dhe një presion prej -300 atm.

Siç e dini, atmosfera përmban më shumë se 78% azot molekular, por në këtë gjendje ai nuk është i disponueshëm për bimët e gjelbra. Për ushqimin e tyre, bimët mund të përdorin vetëm kripëra të acideve nitrik dhe azotuar. Cilat janë mënyrat se si formohen këto kripëra? Ja disa prej tyre:

Në biosferë, fiksimi i azotit kryhet nga disa grupe bakteresh anaerobe dhe cianobakteresh në temperaturë dhe presion normal për shkak të efikasitetit të lartë të biokatalizës. Besohet se bakteret shndërrohen në formë e lidhur afërsisht 1 miliard ton azot në vit (vëllimi global i fiksimit industrial është rreth 90 milion ton).

Bakteret që fiksojnë azotin e tokës janë në gjendje të thithin azotin molekular nga ajri. Ato e pasurojnë tokën me komponime azoti, ndaj rëndësia e tyre është jashtëzakonisht e madhe.

Si rezultat i dekompozimit të përbërjeve që përmbajnë azot të substancave organike me origjinë bimore dhe shtazore.

Nën ndikimin e baktereve, azoti shndërrohet në nitrate, nitrite dhe komponime të amonit. Në bimë, komponimet e azotit marrin pjesë në sintezën e përbërjeve proteinike, të cilat kalohen nga organizmi në organizëm në zinxhirët ushqimorë.

Cikli i fosforit. Një element tjetër i rëndësishëm, pa të cilin sinteza e proteinave është e pamundur, është fosfori. Burimet kryesore janë shkëmbinjtë magmatikë (apatitet) dhe shkëmbinjtë sedimentarë (fosforitet).

Fosfori inorganik është i përfshirë në cikël si rezultat i proceseve natyrore të shpëlarjes. Fosfori absorbohet nga organizmat e gjallë, të cilët, me pjesëmarrjen e tij, sintetizojnë një sërë përbërjesh organike dhe i transferojnë ato në nivele të ndryshme trofike.

Pasi ka përfunduar udhëtimin e tij nëpër zinxhirë trofikë, fosfatet organike dekompozohen nga mikrobet dhe shndërrohen në fosfate minerale të disponueshme për bimët e gjelbra.

Në procesin e qarkullimit biologjik, i cili siguron lëvizjen e materies dhe energjisë, nuk ka vend për akumulimin e mbeturinave. Produktet e mbeturinave (d.m.th., mbeturinat) e çdo forme jete ofrojnë një terren mbarështues për organizmat e tjerë.

Teorikisht, në biosferë duhet mbajtur gjithmonë një ekuilibër midis prodhimit të biomasës dhe dekompozimit të saj. Mirëpo, në periudha të caktuara gjeologjike, ekuilibri i ciklit biologjik u prish kur, për shkak të kushteve të caktuara natyrore dhe fatkeqësive, jo të gjitha produktet biologjike asimiloheshin dhe transformoheshin. Në këto raste u formuan produkte biologjike të tepërta, të cilat u ruajtën dhe u depozituan në koren e tokës, nën trashësinë e ujit, sedimentit dhe përfunduan në zonën e permafrostit. Kështu u formuan depozitat e qymyrit, naftës, gazit dhe gurit gëlqeror. Duhet të theksohet se ato nuk e ndotin biosferën. Energjia e Diellit, e akumuluar gjatë procesit të fotosintezës, është e përqendruar në minerale organike. Tani, duke djegur mineralet organike të djegshme, një person e çliron këtë energji.

Cikli i substancave në natyrë është i përsëritur procesi ciklik transformimet dhe lëvizjet e elementeve kimike të veçanta dhe të përbërjeve të tyre. Ndodhi gjatë gjithë historisë së zhvillimit të Tokës dhe vazhdon edhe sot. Gjithmonë ka një devijim të caktuar në përbërjen dhe sasinë e substancës qarkulluese, kështu që në natyrë nuk ka përsëritje të plotë të ciklit. Kjo përcakton zhvillimin progresiv të Tokës si planet. Qarkullimi i substancave është veçanërisht karakteristik për fazën gjeologjike të zhvillimit, kur u formuan formacionet bazë. guaskë e Tokës. Për sa i përket shkallës së manifestimit, vendi i parë është cikli gjeologjik. Ai përfaqëson lëvizjen e materies kryesisht në guaskat e brendshme: ngritja si rezultat i lëvizjeve tektonike ngjitëse dhe vullkanizmit; transferimi i tij horizontal në guaskat e jashtme dhe akumulimi; lëvizjet në rënie - groposja e sedimenteve, rrëshqitja si rezultat i lëvizjeve tektonike në rënie. Në thellësi, ndodh metamorfizmi, shkrirja e materies me formimin e magmës dhe shkëmbinjve metamorfikë. Roli themelor në krijimin zarfi gjeografik luan Cikli i ujit.

Që nga shfaqja e jetës në Tokë, cikli biologjik. Siguron transformime të vazhdueshme, si rezultat i të cilave substancat, pasi përdoren nga disa organizma, kalojnë në një formë të tretshme për organizmat e tjerë. Baza e energjisë është energjia diellore që vjen në Tokë. Organizmat bimore thithin mineralet, të cilat hyjnë në trupin e kafshëve përmes zinxhirëve ushqimorë, pastaj kthehen në tokë ose atmosferë me ndihmën e dekompozuesve (bakteret, kërpudhat, etj.). Intensiteti i këtij cikli përcakton numrin dhe diversitetin e organizmave të gjallë në Tokë dhe sasinë e energjisë që ata grumbullojnë. biomasa. Maks. intensiteti i ciklit biologjik në tokë vërehet në lagështi pyjet tropikale, ku mbetjet bimore vështirë se grumbullohen dhe mineralet e çliruara absorbohen menjëherë nga bimët. Intensiteti i ciklit është shumë i ulët në këneta dhe tundra, ku grumbullohen mbetjet bimore që nuk kanë kohë të dekompozohen. Rëndësi të veçantë kanë, në radhë të parë, ciklet e elementeve kimike biogjene karbonit. Organizmat bimore nxjerrin deri në 300 miliardë ton dioksid karboni (ose 100 miliardë ton karbon) nga atmosfera çdo vit. Bimët hahen pjesërisht nga kafshët dhe pjesërisht vdesin. Si rezultat i frymëmarrjes së organizmave, dekompozimit të mbetjeve të tyre, proceseve të fermentimit dhe kalbjes, lënda organike shndërrohet në dioksid karboni ose depozitohet në formën e sapropelit, humusit, torfe, nga e cila qymyri, nafta dhe gazi i djegshëm. formohen më pas. Një pjesë shumë e vogël e tij merr pjesë në ciklin e karbonit aktiv, një sasi e konsiderueshme ruhet në formën e gurëve gëlqerorë të djegshëm dhe shkëmbinjve të tjerë. bazë masa e azotit është e përqendruar në atmosferë (3,8510N? t); në ujërat e Oqeanit Botëror përmban 2510Ni ton Në ciklin e azotit, roli kryesor i takon mikroorganizmave: fiksuesit e azotit, nitrifikuesit dhe denitrifikuesit. Çdo vit në tokë, përafërsisht. 4510? ton azot, në një mjedis ujor është 4 herë më pak. Komponimet që përmbajnë azot nga mbetjet e ngordhura shndërrohen duke nitrifikuar mikroorganizmat në okside të azotit, të cilat më pas dekompozohen nga bakteret denitrifikuese për të lëshuar azot molekular. Ciklet janë gjithashtu të lidhura me materien e gjallë oksigjen, fosforit, squfuri dhe shumë elementë të tjerë. Pasojat e ndikimit njerëzor në ciklin e substancave po bëhen gjithnjë e më të rëndësishme. Ato janë bërë të krahasueshme me rezultatet e proceseve gjeologjike: rrugë të reja për migrimin e substancave lindin në biosferë, të reja komponimet kimike, të cilat nuk ishin aty më parë, cikli i ujit po ndryshon.