Atoqli rus olimi akademik V.I. Vernadskiy.

Biosfera- Yerning murakkab tashqi qobig'i, unda tirik organizmlar yig'indisi va sayyora moddalarining ushbu organizmlar bilan uzluksiz almashinuv jarayonida bo'lgan qismi mavjud. Bu Yerning eng muhim geosferalaridan biri bo'lib, u insonni o'rab turgan tabiiy muhitning asosiy tarkibiy qismidir.

Yer konsentriklardan tashkil topgan chig'anoqlar(geosferalar) ham ichki, ham tashqi. Ichkilari yadro va mantiya, tashqilari esa: litosfera - erning tosh 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 gazsimon 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 chuqurlikda o'z ichiga olgan Yerning tashqi qobig'i

Guruch. 1. Yer qobig'ining tuzilishi sxemasi

(2-rasm). Bu qismlarning o'ziga xosligi shundaki, ularda sayyoramizning tirik moddasini tashkil etuvchi tirik organizmlar yashaydi. O'zaro ta'sir biosferaning abiotik qismi- havo, suv, toshlar va organik moddalar; biota tuproq va choʻkindi jinslarning paydo boʻlishiga olib keldi.

Guruch. 2. Biosferaning tuzilishi va asosiy struktura birliklari egallagan sirtlar nisbati.

Biosfera va ekotizimdagi moddalarning aylanishi

Biosferadagi tirik organizmlar uchun mavjud bo'lgan barcha kimyoviy birikmalar cheklangan. Hazm bo'ladigan moddalarning tugashi kimyoviy moddalar ko'pincha quruqlik yoki okeanning mahalliy hududlarida 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 moddalarning aylanishi va energiya oqimlari hisobiga saqlanadi. Mavjud moddalarning ikkita asosiy aylanishi: katta - geologik va kichik - biogeokimyoviy.

Katta 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 mahsulotidir. Biroq, cho'kindilarning paydo bo'lishi nafaqat mavjud jinslarning buzilishi, balki tabiiy resurslar - okean suvlari, dengiz va ko'llardan biogen minerallar - mikroorganizmlar skeletlari sintezi natijasida ham sodir bo'ladi. Bo'shashgan suvli cho'kindilar, chunki ular suv omborlari tubida cho'kindi materialning yangi qismlari bilan ajratilgan bo'lib, chuqurlikka botiriladi, yangi termodinamik sharoitlarga (yuqori harorat va bosim) tushadi, suvni yo'qotadi, qattiqlashadi va cho'kindi jinslarga aylanadi.

Kelajakda 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 qayta eritilib, magma - yangi magmatik jinslarning manbai hosil bo'ladi. Bu jinslar Yer yuzasiga ko'tarilgandan so'ng, nurash va tashish jarayonlari ta'sirida ular yana yangi cho'kindi jinslarga aylanadi.

Shunday qilib, katta aylanish 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. Yer qobig'idagi moddalarning katta (geologik) aylanishi (ingichka o'qlar) va xilma-xillikning o'zgarishi (qattiq keng strelkalar - o'sish, chiziqli - xilma-xillikning kamayishi)

Katta doira Quyosh energiyasi bilan harakatlanadigan gidrosfera, atmosfera va litosfera orasidagi suv aylanishi ham deyiladi. Suv suv havzalari va quruqlik yuzasidan bug'lanadi va keyin yog'ingarchilik shaklida Yerga qaytadi. Bug'lanish okean ustidagi yog'ingarchilikdan ko'p, quruqlikdagi esa 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 aylanishdan farqli o'laroq, moddalarning kichik aylanishi faqat biosferada sodir bo'ladi. Katta va kichik suv aylanishlari o'rtasidagi munosabatlar rasmda ko'rsatilgan. to'rtta.

Sayyora miqyosidagi tsikllar alohida ekotizimlardagi organizmlarning hayotiy faoliyati bilan bog'liq bo'lgan atomlarning son-sanoqsiz mahalliy tsiklik harakatlaridan va landshaft va geologik omillar ta'sirida (er usti va er osti oqimlari, shamol eroziyasi, er osti suvlarining harakati) hosil bo'ladi. dengiz tubi, vulkanizm, tog' qurilishi va boshqalar).

Guruch. 4. Suvning katta geologik aylanishi (GBC) va suvning kichik biogeokimyoviy sikli (MBC) o‘rtasidagi bog‘liqlik.

Bir paytlar organizm tomonidan ishlatilib, issiqlikka aylanib, yo'qolib ketadigan energiyadan farqli o'laroq, biosferadagi moddalar aylanib, biogeokimyoviy aylanishlarni hosil qiladi. Tabiatda mavjud bo'lgan to'qsondan ortiq elementlarning qirqqa yaqini tirik organizmlarga kerak. Ular uchun eng muhimi ko'p miqdorda talab qilinadi - uglerod, vodorod, kislorod, azot. Elementlar va moddalarning aylanishlari barcha komponentlar ishtirok etadigan o'z-o'zini tartibga soluvchi jarayonlar orqali amalga oshiriladi. Bu jarayonlar chiqindisizdir. Mavjud biosferadagi biogeokimyoviy aylanishning global yopilish qonuni rivojlanishining barcha bosqichlarida ishlaydi. Biosfera evolyutsiyasi jarayonida biogeokimyoviy yopilishda biologik komponentning roli.
tsikl kim. Inson biogeokimyoviy tsiklga yanada ko'proq ta'sir qiladi. Ammo uning roli teskari yo'nalishda namoyon bo'ladi (sirkulyatsiya 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 bilan bog'liq va unga hissa qo'shadi.

Biosferadagi suv aylanishi

O'simliklar fotosintez jarayonida organik birikmalar hosil qilish, molekulyar kislorodni chiqarish uchun suv vodorodidan foydalanadi. Barcha tirik mavjudotlarning nafas olish jarayonlarida, organik birikmalarning oksidlanishida yana suv hosil bo'ladi. Hayot tarixida gidrosferaning barcha erkin suvlari sayyoramizning tirik materiyasida bir necha bor parchalanish va neoformatsiya davrlaridan o'tgan. Har yili Yerdagi suv aylanishida taxminan 500 000 km 3 suv ishtirok etadi. Suv aylanishi va uning zahiralari 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. Kislorod abiotik tarzda sodir bo'ladi yuqori qatlamlar atmosfera suv bug'ining fotodisotsiatsiyasi tufayli yuzaga keladi, ammo bu manba fotosintez bilan ta'minlanganlarning faqat mingdan bir foizini tashkil qiladi. Atmosfera va gidrosferadagi kislorod miqdori o'rtasida harakatchan muvozanat mavjud. Suvda u taxminan 21 marta kamroq.

Guruch. 6-rasm. Kislorod aylanishining sxemasi: qalin o'qlar - kislorod bilan ta'minlash va iste'mol qilishning asosiy oqimlari

Chiqarilgan kislorod barcha aerob organizmlarning nafas olish jarayonlariga va turli mineral birikmalarning oksidlanishiga 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 ning almashinuv fondi fotosintez ishlab chiqarishning umumiy hajmining 5% dan ko'p emas. Ko'pgina anaerob bakteriyalar ham buning uchun sulfatlar yoki nitratlar yordamida anaerob nafas olish jarayonida organik moddalarni oksidlaydi.

O'simliklar tomonidan yaratilgan organik moddalarning to'liq parchalanishi fotosintez paytida chiqarilgan kislorod miqdorini talab qiladi. Organik moddalarning cho'kindi jinslar, ko'mir va torfga 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 kichik bir qismi kirganini hisobga olsak, bu borada odamlarning faolligi xavotirli nisbatlarga ega bo'la boshlaydi.

Kislorod aylanishi uglerod aylanishi bilan chambarchas bog'liq.

Biosferadagi uglerod aylanishi

Uglerod kimyoviy element sifatida hayotning asosidir. U qila oladi turli yo'llar bilan ko'plab boshqa elementlar bilan qo'shilib, tirik hujayralarni tashkil etuvchi oddiy va murakkab organik molekulalarni hosil qiladi. 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 tarkibiga, kamroq darajada - metan CH 4 tarkibiga kiradi. Gidrosferada CO 2 suvda eriydi va uning umumiy miqdori atmosferadan ancha yuqori. Okean atmosferada CO 2 ni tartibga solish uchun kuchli bufer bo'lib xizmat qiladi: havodagi konsentratsiyasining oshishi bilan karbonat angidridning suv bilan singishi ortadi. CO 2 molekulalarining bir qismi suv bilan reaksiyaga kirishib, karbonat kislota hosil qiladi, so‘ngra HCO 3 - va CO 2- 3 ionlariga ajraladi.Bu ionlar kaltsiy yoki magniy kationlari bilan reaksiyaga kirishib, karbonatlarni cho‘kadi.Okeanning bufer tizimi asosida ham shunga o‘xshash reaksiyalar yotadi. suvning pH qiymatini doimiy saqlash.

Atmosfera va gidrosferaning karbonat angidrid gazi uglerod aylanishida almashinuv fondi bo'lib, u erdan quruqlik o'simliklari va suv o'tlari tomonidan olinadi. Fotosintez Yerdagi barcha biologik tsikllar asosida yotadi. Ruxsat etilgan uglerodning chiqishi fotosintetik organizmlarning o'zlari va barcha geterotroflar - bakteriyalar, zamburug'lar, tirik yoki o'lik organik moddalar hisobiga oziq-ovqat zanjiriga kiritilgan hayvonlarning nafas olish faoliyati davomida sodir bo'ladi.

Guruch. 7. Uglerod aylanishi

Tuproqdan atmosferaga CO 2 ning qaytishi ayniqsa faol bo'lib, u erda ko'plab organizmlar guruhlari faoliyati to'plangan, o'lik o'simliklar va hayvonlarning qoldiqlarini parchalash va o'simliklarning ildiz tizimining nafas olishi amalga oshiriladi. Ushbu integral jarayon "tuproqning nafas olishi" deb ataladi va havodagi CO 2 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 uglerodning muhim rezervuarlaridan biridir.

Destruktorlarning faoliyati atrof-muhit omillari ta'sirida inhibe qilingan sharoitlarda (masalan, tuproqlarda va suv havzalarining tubida anaerob rejim sodir bo'lganda) o'simliklar tomonidan to'plangan organik moddalar parchalanmaydi, vaqt o'tishi bilan ko'mir kabi jinslarga aylanadi. to'plangan quyosh energiyasiga boy torf, sapropellar, neft slanetslari va boshqalar. Ular uzoq vaqt davomida biologik tsikldan o'chirilgan uglerodning zahira fondini to'ldiradi. Uglerod shuningdek, tirik biomassada, o'lik axlatda, okeanning erigan organik moddalarida va hokazolarda vaqtincha to'planadi. Biroq yozish bo'yicha uglerodning asosiy zaxira fondi tirik organizmlar emas va yonuvchan fotoalbomlar 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'miladi va faqat eroziya paytida, tog 'jinslari tektonik tsikllarda ochilganda aylanishga kiradi.

Biogeokimyoviy siklda uglerodning Yerdagi umumiy miqdoridan faqat bir foizigina ishtirok etadi. Atmosfera va gidrosfera uglerodlari tirik organizmlar orqali qayta-qayta o'tadi. Quruq o'simliklar havodagi zahiralarini 4-5 yilda, tuproq chirindidagi zahiralarni 300-400 yilda tugatadi. Uglerodning ayirboshlash fondiga asosiy qaytishi tirik organizmlar faoliyati hisobiga sodir boʻladi va uning faqat kichik bir qismi (mingdan bir qismi) vulqon gazlarining bir qismi sifatida Yerning ichki qismidan 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 materiya Yerdagi barcha azotning 2% dan kamrog'ini o'z ichiga oladi, ammo u sayyoradagi hayotni qo'llab-quvvatlaydi. Azot eng muhim organik molekulalar - DNK, oqsillar, lipoproteinlar, ATP, xlorofil va boshqalar tarkibiga kiradi.O'simlik to'qimalarida uning uglerod bilan nisbati o'rtacha 1: 30, dengiz o'tlarida esa: 6. Azotning biologik aylanishi shuning uchun ham uglerod bilan chambarchas bog'liq.

Atmosferaning molekulyar azoti bu elementni faqat ammoniy ionlari, nitratlar shaklida yoki tuproq yoki suv eritmalaridan o'zlashtira oladigan o'simliklar uchun mavjud emas. Shuning uchun azot etishmasligi 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) faoliyati tufayli biologik aylanishda keng ishtirok etadi.

Ammonifikatsiya qiluvchi mikroorganizmlar ham azot aylanishida muhim rol o'ynaydi. Ular oqsillarni va boshqa azotli organik moddalarni ammiakga parchalaydi. Ammoniy shaklida azot qisman o'simliklarning ildizlari tomonidan qayta so'riladi va qisman nitrifikator mikroorganizmlar tomonidan to'xtatiladi, bu mikroorganizmlar guruhi - denitrifikatorlarning funktsiyalariga qarama-qarshidir.

Guruch. 8. Azot aylanishi

Tuproqlarda yoki suvlarda anaerob sharoitda ular organik moddalarni oksidlash, hayot faoliyati uchun energiya olish uchun nitratlarning kislorodidan foydalanadilar. Azot molekulyar azotga qaytariladi. Tabiatda azot fiksatsiyasi va denitrifikatsiyasi taxminan muvozanatlashgan. Shunday qilib, azot aylanishi asosan bakteriyalarning faolligiga bog'liq, o'simliklar esa bu tsiklning oraliq mahsulotlaridan foydalangan holda unga kiradi va biomassa ishlab chiqarish orqali biosferada azot aylanishini 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 ortiq miqdorda tuzatadi.

Hozirgi vaqtda inson faoliyati azot aylanishiga, asosan, molekulyar holatga qaytish jarayonlari bo'yicha uning bog'langan shakllarga aylanishidan oshib ketish yo'nalishida tobora ko'proq ta'sir qilmoqda.

Biosferadagi fosfor aylanishi

Ko'pgina organik moddalar, jumladan, ATP, DNK, RNK sintezi uchun zarur bo'lgan bu element o'simliklar tomonidan faqat ortofosfor kislotasi ionlari (PO 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 miqyosida aylanishi yopiq emas.

Quruqlikda o'simliklar chirigan organik qoldiqlardan parchalanuvchilar tomonidan chiqarilgan tuproqdan fosfatlarni oladi. Biroq, ishqoriy yoki kislotali tuproqda fosfor birikmalarining eruvchanligi keskin pasayadi. 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, keyin cho'kindi jinslar bilan katta geologik tsiklga o'tadi. Chuqurlikda erigan fosfatlar kaltsiy bilan bog'lanib, fosforitlar va apatitlarni hosil qiladi. Biosferada, aslida, fosforning quruqlik jinslaridan okean tubiga bir yo'nalishli oqimi mavjud, shuning uchun uning gidrosferadagi almashinuv fondi juda cheklangan.

Guruch. 9. Fosforning aylanishi

O'g'itlar ishlab chiqarishda fosforitlar va apatitlarning tuproq konlari ishlatiladi. Fosforning chuchuk suvga tushishi 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 qo'llab-quvvatlanadi. Organik qoldiqlarning oltingugurtini sulfatlargacha oksidlovchi aerob mikroorganizmlar, shuningdek, sulfatlarni vodorod sulfidigacha kamaytiradigan anaerob sulfat reduktorlari ushbu tsiklning alohida bo'g'inlarida ishtirok etadilar. Oltingugurt bakteriyalarining sanab o'tilgan guruhlariga qo'shimcha ravishda, ular vodorod sulfidini elementar oltingugurtga va undan keyin sulfatlarga oksidlaydi. O'simliklar tuproq va suvdan faqat SO 2-4 ionlarini o'zlashtiradi.

Markazdagi halqa tuproq va cho'kindilarning chuqurligidagi mavjud sulfat hovuzi va temir sulfidli hovuz o'rtasida oltingugurt almashinadigan oksidlanish (O) va qaytarilish (R) jarayonlarini ko'rsatadi.

Guruch. 10. Oltingugurt aylanishi. Markazdagi halqa tuproq va cho'kindilardagi mavjud sulfat hovuzi va temir sulfidli hovuz o'rtasida oltingugurt almashinadigan oksidlanish (0) va qaytarilish (R) jarayonlarini ko'rsatadi.

Oltingugurtning asosiy to'planishi okeanda sodir bo'ladi, u erda sulfat ionlari doimiy ravishda daryo oqimi bilan quruqlikdan ta'minlanadi. Suvlardan vodorod sulfidi chiqarilganda, oltingugurt qisman atmosferaga qaytadi, u erda dioksidga oksidlanib, yomg'ir suvida sulfat kislotaga aylanadi. Katta miqdordagi sulfatlar va elementar oltingugurtning sanoatda ishlatilishi va qazib olinadigan yoqilg'ining yonishi atmosferaga ko'p miqdorda 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 murakkab o'zaro ta'sir bilan qo'llab-quvvatlanadi turli qismlar. Ular turli funktsiyalarga ega bo'lgan organizmlar guruhlarining faoliyati, okean va quruqlikni bog'laydigan suv oqimi va bug'lanish tizimi, suv va havo massalarining aylanish jarayonlari, tortishish kuchlari ta'sirida, litosfera plitalari tektonikasidan, va boshqa yirik geologik va geofizik jarayonlar bilan.

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).

Dunyoga ekologik qarashning zamirida har bir Tirik mavjudot U unga ta'sir qiluvchi ko'plab turli omillar bilan o'ralgan bo'lib, ular birgalikda uning yashash muhitini - biotopni tashkil qiladi. Binobarin, biotop - ma'lum turdagi o'simliklar yoki hayvonlarning yashash sharoitlari jihatidan bir hil bo'lgan hudud qismi(daraning 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 organizmlar hayot jamiyati yoki biotsenoz(hayvonlar, o'simliklar va ko'lning mikroorganizmlari, o'tloqi, qirg'oq chizig'i).

Hayotiy jamoa (biotsenoz) o'zining biotopi bilan bir butunlikni hosil qiladi, bu deyiladi ekologik tizim (ekotizim). Chumoli uyasi, ko'l, hovuz, o'tloq, o'rmon, shahar, ferma tabiiy ekotizimlarga misol bo'la oladi. Sun'iy ekotizimning klassik namunasi kosmik kema. Ko'rib turganingizdek, bu erda qat'iy fazoviy tuzilma yo'q. Ekotizim tushunchasiga yaqin tushuncha hisoblanadi biogeotsenoz.

Ekotizimning asosiy tarkibiy qismlari quyidagilardir:

• 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 (ishlab chiqaruvchilar bilan oziqlanadigan tirik mavjudotlar) va parchalovchilar yoki parchalovchilar (mikroorganizmlar).

Tabiat juda tejamkor. 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 tufayli saqlanadi.

Tabiiy ekotizimlarning yopiq tsikllarida, boshqalar bilan bir qatorda, ikkita omilning ishtiroki majburiydir: parchalanuvchilarning mavjudligi va quyosh energiyasini doimiy ravishda etkazib berish. Shahar va sun'iy ekotizimlarda parchalanuvchilar kam yoki umuman yo'q, shuning uchun suyuq, qattiq va gazsimon chiqindilar to'planib, ifloslantiradi. muhit.

Guruch. 12. Oziq-ovqat tarmog'i va moddalar oqimining yo'nalishi

Tirik hujayralarda ko'plab fermentativ reaktsiyalar sodir bo'ladi. Biz bu reaksiyalarning butun majmuasini metabolizmning umumiy tushunchasi bilan birlashtiramiz, lekin hujayrani fermentlar tasodifiy, tartibsiz harakat qiladigan membrana sumkasidan boshqa narsa emas deb o'ylash noto'g'ri bo'lar edi. Metabolizm ko'plab o'zaro bog'langan ko'p fermentli tizimlarning ishtiroki bilan ta'minlangan yuqori darajada muvofiqlashtirilgan va maqsadli hujayra faoliyatidir. U to'rtta o'ziga xos funktsiyani bajaradi: 1) energiyaga boy bo'linish natijasida olinadigan kimyoviy energiya bilan ta'minlash ozuqa moddalari atrof-muhitdan tanaga kirish yoki quyosh nurining ushlangan energiyasini aylantirish; 2) oziq-ovqat molekulalarining keyinchalik hujayra tomonidan makromolekulalar qurish uchun ishlatiladigan qurilish bloklariga aylanishi; 3) ushbu qurilish bloklaridan oqsillar, nuklein kislotalar, lipidlar, polisaxaridlar va boshqa hujayrali komponentlarni yig'ish; 4) ma'lum bir hujayraning har qanday o'ziga xos funktsiyalarini bajarish uchun zarur bo'lgan biomolekulalarni sintez qilish va yo'q qilish.

Moddalar almashinuvi yuzlab turli fermentativ reaksiyalardan tashkil topgan boʻlsa-da, bizni odatda koʻproq qiziqtiradigan markaziy metabolik yoʻllar kam va barcha tirik shakllarda printsipial jihatdan bir xil. Ushbu umumiy bobda biz metabolizm uchun moddalar va energiya manbalarini, asosiy hujayra tarkibiy qismlarini sintez qilish va parchalash uchun ishlatiladigan markaziy metabolik yo'llarni, kimyoviy energiyani uzatishda ishtirok etadigan mexanizmlarni va nihoyat, eksperimental yondashuvlarni ko'rib chiqamiz. metabolizm yo'llarini o'rganish uchun ishlatiladi.

13.1. Tirik organizmlar uglerod va kislorod aylanishida ishtirok etadi

Biz ko'rib chiqishimizni metabolizmning makroskopik jihatlaridan, biosferadagi tirik organizmlarning umumiy metabolik o'zaro ta'siridan boshlaymiz. Barcha tirik organizmlarni atrof-muhitdan keladigan uglerodni o'zlashtira oladigan kimyoviy shaklga qarab ikkita katta guruhga bo'lish mumkin. Avtotrof hujayralar ("o'z-o'zini oziqlantirish") uglerodning yagona manbai sifatida atmosfera uglerodidan foydalanishi mumkin, ular o'zlarining barcha uglerodli biomolekulalarini yaratadilar.

Bu guruhga fotosintetik bakteriyalar va yashil o'simliklarning barg hujayralari kiradi. Ba'zi avtotroflar, masalan, siyanobakteriyalar, azot o'z ichiga olgan barcha komponentlarini sintez qilish uchun atmosfera azotidan ham foydalanishlari mumkin. Geterotrof hujayralar ("boshqalar hisobidan oziqlanish") atmosferani o'zlashtirish qobiliyatiga ega emas; ular uglerodni, masalan, glyukoza kabi etarlicha murakkab organik birikmalar shaklida olishlari kerak. Geterotroflarga yuqori hayvonlarning hujayralari va ko'pchilik mikroorganizmlar kiradi. O'zini hayot uchun zarur bo'lgan barcha narsalar bilan ta'minlaydigan avtotroflar ma'lum bir mustaqillikka ega, uglerodning murakkab manbalariga muhtoj bo'lgan geterotroflar esa boshqa hujayralarning chiqindilari bilan oziqlanadi.

Bu ikki guruh o'rtasida yana bir muhim farq bor. Ko'pgina avtotrof organizmlar fotosintezni amalga oshiradi, ya'ni quyosh nuri energiyasidan foydalanish qobiliyatiga ega, geterotrof hujayralar esa avtotroflar tomonidan hosil bo'lgan organik birikmalarni parchalash orqali kerakli energiyani oladi. Biosferada avtotroflar va geterotroflar bitta gigant tsiklning ishtirokchilari sifatida birga yashaydilar, bunda avtotrof organizmlar atmosferadan organik biomolekulalar hosil qiladi va ularning ba'zilari atmosferaga kislorod chiqaradi. Geterotroflar avtotroflar tomonidan ishlab chiqarilgan organik mahsulotlardan oziq-ovqat sifatida foydalanadilar va ularni atmosferaga qaytaradilar. Shu tarzda, hayvon va o'rtasida uglerod va kislorodning uzluksiz aylanishi sodir bo'ladi flora. Ushbu ulkan jarayon uchun energiya manbai quyosh nuri(13-1-rasm).

Avtotrof va geterotrof organizmlarni o'z navbatida kichik sinflarga bo'lish mumkin. Masalan, geterotroflarning ikkita katta kichik sinfi mavjud: aeroblar va anaeroblar. Aeroblar kislorod bo'lgan muhitda yashaydi va organik oziq moddalarni molekulyar kislorod bilan oksidlaydi.

Guruch. 13-1. Karbonat angidridning aylanishi va Yer biosferasining fotosintetik va geterotrofik ikki mintaqasi orasidagi kislorod aylanishi. Ushbu tsiklning ko'lami juda katta. Bir yil davomida biosferada u ugleroddan ko'ra ko'proq aylanadi. Ta'lim va iste'mol o'rtasidagi muvozanat Yerdagi iqlimni belgilovchi muhim omillardan biridir. So'nggi 100 yil ichida ko'mir va neftning ko'payishi tufayli atmosfera tarkibi taxminan 25% ga oshdi. Ba'zi olimlarning ta'kidlashicha, atmosfera miqdorining yanada oshishi atmosferaning o'rtacha haroratining oshishiga olib keladi ("issiqxona"); Biroq, hamma ham bunga rozi emas, chunki biosferadagi takroriy tsikllarda hosil bo'lgan va ishtirok etadigan, shuningdek, okeanlar tomonidan so'rilgan miqdorlarni aniq aniqlash qiyin. Barcha atmosfera o'simliklardan o'tishi uchun taxminan 300 yil kerak bo'ladi.

Anaeroblar ozuqa moddalarini oksidlash uchun kislorodga muhtoj emas; ular kislorodsiz muhitda yashaydilar. Xamirturush kabi ko'plab hujayralar ham aerob, ham anaerob sharoitda mavjud bo'lishi mumkin. Bunday organizmlar fakultativ anaeroblar deyiladi. Biroq, kisloroddan foydalanishga qodir bo'lmagan majburiy anaeroblar uchun ikkinchisi zahar hisoblanadi. Bu, masalan, tuproqda yoki dengiz tubida yashaydigan organizmlar. Aksariyat geterotrof hujayralar, ayniqsa yuqori hujayralar fakultativ anaeroblardir, ammo kislorod ishtirokida ular oziq moddalarni oksidlash uchun aerob almashinuv yo'llaridan foydalanadilar.

Bitta organizmda turli hujayralar guruhlari turli sinflarga tegishli bo'lishi mumkin.

Masalan, yuqori o’simliklarda yashil xlorofill saqlovchi barg hujayralari fotosintetik avtotroflar, xlorofillsiz ildiz hujayralari esa geterotroflardir. Bundan tashqari, barglarning yashil hujayralari faqat kun davomida avtotrof mavjudotga olib keladi. Kechasi ular geterotrof vazifasini bajaradi va ular tomonidan sintez qilingan uglevodlarni yorug'likda oksidlash orqali kerakli energiyani oladi.

Savol 1. Biosferaning asosiy vazifasi nimadan iborat?

Biosferaning asosiy vazifasi kimyoviy elementlarning aylanishini ta'minlashdan iborat bo'lib, u atmosfera, tuproq, gidrosfera va tirik organizmlar o'rtasidagi moddalarning aylanishida ifodalanadi.

2-savol. Tabiatdagi suv aylanishi haqida gapirib bering.

Suv bug'lanadi va havo oqimlari bilan uzoq masofalarga olib boriladi. Quruqlik yuzasiga yog'ingarchilik shaklida tushib, tog 'jinslarini yo'q qilishga yordam beradi, ularni o'simliklar va mikroorganizmlar uchun qulay qiladi, tuproqning yuqori qatlamini emiradi va kimyoviy birikmalar va unda erigan to'xtatilgan organik zarralar bilan birga dengiz va okeanlarga tushadi. . Okean va quruqlik o'rtasidagi suvning aylanishi Yerdagi hayotni ta'minlashning muhim bo'g'inidir.

Savol 3. Tirik organizmlar suv aylanishida ishtirok etadimi? Agar shunday bo'lsa, unda 113-rasmda ko'rsatilgan sxemani to'ldiring, unda tirik organizmlarning tsikldagi ishtirokini ko'rsating.

O'simliklar suv aylanishida ikki yo'l bilan ishtirok etadi: ular uni tuproqdan ajratib, atmosferaga bug'lanadi; O'simlik hujayralaridagi suvning bir qismi fotosintez jarayonida parchalanadi. Bunday holda, vodorod organik birikmalar shaklida mahkamlanadi va kislorod atmosferaga kiradi.

Hayvonlar organizmdagi osmotik va tuz muvozanatini saqlash uchun suvni iste'mol qiladi va uni metabolik mahsulotlar bilan birga tashqi muhitga chiqaradi.

Savol 4. Atmosferadan karbonat angidridni qanday organizmlar yutadi?

Fotosintez jarayonida yashil o'simliklar organik birikmalar sintezi uchun karbonat angidrid uglerod va suv vodorodidan foydalaning va chiqarilgan kislorod atmosferaga kiradi.

Savol 5. Ruxsat etilgan uglerod atmosferaga qanday qaytariladi?

Turli hayvonlar va o'simliklar kislorod bilan nafas oladi va nafas olishning yakuniy mahsuloti CO2 atmosferaga chiqariladi.

6-savol. Tabiatdagi azot aylanishining diagrammasini tuzing.

Savol 7. Mikroorganizmlar oltingugurt aylanishida qanday muhim rol o'ynashini o'ylab ko'ring va misollar keltiring.

Tuproqda va dengiz cho'kindi jinslarida chuqur joylashgan metallar bilan oltingugurt birikmalari - sulfidlar mikroorganizmlar tomonidan o'simliklar tomonidan so'rilib ketadigan mavjud shaklga - sulfatlarga aylanadi. Bakteriyalar yordamida alohida oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalari amalga oshiriladi. Chuqurda joylashgan sulfatlar H2S ga kamayadi, u ko'tariladi va aerob bakteriyalar tomonidan sulfatlarga oksidlanadi. Hayvonlar yoki o'simliklar jasadlarining parchalanishi oltingugurtning tsiklga qaytishini ta'minlaydi.

Savol 8. Har bir insonning ratsionida baliq ovqatlari bo'lishi kerak. Bu nima uchun muhimligini tushuntiring.

Taxminan 60 000 tonna elementar fosfor tutilgan baliqlar bilan birga quruqlikka qaytariladi. Bizning tanamizda mavjud bo'lgan barcha fosforning 70% suyaklar va tishlarda to'plangan. Kaltsiy bilan birgalikda suyaklarning to'g'ri tuzilishini hosil qiladi va ularning mexanik mustahkamligini ta'minlaydi. Fosfor va kaltsiyning ideal nisbati 1 dan 2 gacha yoki 3 dan 4 gacha deb hisoblanadi. Va agar ular, aytaylik, teng bo'lsa, suyak asta-sekin kaltsiyni yo'qotib, qattiq, ammo shisha kabi mo'rt bo'lib qoladi. Bu juda qiyin, lekin ayni paytda uni buzish oson.

Fosfor asosiy energiya tashuvchisi bo'lib, u qonga singib ketadigan va unga muhtoj bo'lgan barcha hujayralarga energiya etkazib beradigan adenozin trifosfatning (qisqacha ATP) bir qismidir.

Savol 9. Agar sayyorada barcha tirik organizmlar yo'q bo'lib ketgan bo'lsa, tabiatdagi moddalarning aylanishi qanday o'zgarishini sinfda muhokama qiling.

Barcha tirik organizmlar moddalar aylanishida ishtirok etib, tashqi muhitdan ba'zi moddalarni o'zlashtiradi va unga boshqalarini chiqaradi. Shunday qilib, o'simliklar tashqi muhitdan karbonat angidrid, suv va mineral tuzlarni iste'mol qiladi va unga kislorod chiqaradi. Hayvonlar o'simliklar tomonidan ajratilgan kislorodni nafas oladi va ularni iste'mol qilganda suv va karbonat angidriddan sintezlangan organik moddalarni o'zlashtiradi va oziq-ovqatning hazm bo'lmagan qismidan karbonat angidrid, suv va moddalarni chiqaradi. O'lgan o'simlik va hayvonlar bakteriyalar va zamburug'lar tomonidan parchalanganda, qo'shimcha miqdorda karbonat angidrid hosil bo'ladi va organik moddalar tuproqqa kirib, yana o'simliklar tomonidan so'riladi. Shunday qilib, asosiy kimyoviy elementlarning atomlari doimiy ravishda bir organizmdan ikkinchi organizmga, tuproq, atmosfera va gidrosferadan tirik organizmlarga, ulardan esa atrof-muhitga o'tib, biosferaning jonsiz moddasini to'ldiradi. Bu jarayonlar cheksiz ko'p marta takrorlanadi. Masalan, barcha atmosfera kislorodi tirik materiyadan 2 ming yil ichida, barcha karbonat angidrid - 200-300 yilda o'tadi.

Biosferada kimyoviy elementlarning ozmi-koʻp yopiq yoʻllar boʻylab uzluksiz aylanishi biogeokimyoviy sikl deyiladi. Bunday muomalaga bo'lgan ehtiyoj sayyorada ularning zaxiralarining cheklanganligi bilan izohlanadi. Hayotning cheksizligini ta'minlash uchun kimyoviy elementlar aylana bo'ylab harakatlanishi kerak. Tirik organizmlarning yo'q bo'lib ketishi bilan moddalar va energiya aylanishining buzilishi va natijada biosferaning nobud bo'lishi mumkin edi.

Ushbu maqolada biz biologik tsikl nima ekanligini ko'rib chiqishni taklif qilamiz. Uning vazifalari va sayyoramiz uchun ahamiyati qanday. Uni amalga oshirish uchun energiya manbai masalasiga ham e'tibor qaratamiz.

Biologik tsiklni ko'rib chiqishdan oldin yana nimani bilishingiz kerak, bizning sayyoramiz uchta qobiqdan iborat:

• litosfera (qattiq qobiq, taxminan aytganda, bu biz yuradigan er);
• gidrosfera (bu erda barcha suvlar, ya'ni dengizlar, daryolar, okeanlar va boshqalarga tegishli bo'lishi mumkin);
• atmosfera (gazsimon qobiq, biz nafas olayotgan havo).

Barcha qatlamlar o'rtasida aniq chegaralar mavjud, ammo ular hech qanday qiyinchiliksiz bir-biriga kirishga qodir.

Moddalarning aylanishi

Bu qatlamlarning barchasi biosferani tashkil qiladi. Biologik tsikl nima? Bu moddalarning butun biosferada, ya'ni tuproqda, havoda, tirik organizmlarda harakatlanishi. Bu cheksiz aylanish biologik sikl deb ataladi. Shuni ham bilish kerakki, hamma narsa o'simliklarda boshlanadi va tugaydi.

Uning ostida aql bovar qilmaydigan darajada murakkab jarayon yotadi. Tuproq va atmosferadagi har qanday moddalar o'simliklarga, so'ngra boshqa tirik organizmlarga kiradi. Keyin, ularni so'rib olgan jismlarda ular boshqa murakkab birikmalarni faol ravishda ishlab chiqarishni boshlaydilar, shundan so'ng ikkinchisi tashqariga chiqadi. Aytishimiz mumkinki, bu bizning sayyoramizdagi hamma narsaning o'zaro bog'liqligi ifodalangan jarayondir. Organizmlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi, biz hozirgi kungacha mavjud bo'lgan yagona yo'l.

Atmosfera har doim ham biz bilgandek bo'lmagan. Ilgari bizning havo konvertimiz hozirgisidan juda farq qilar edi, ya'ni u karbonat angidrid va ammiak bilan to'yingan edi. Xo'sh, nafas olish uchun kislorod ishlatadigan odamlar qanday paydo bo'ldi? Atmosferamizning holatini odamlarga kerakli shaklga keltira olgan yashil o'simliklarga rahmat aytishimiz kerak. Havo va o'simliklar o'txo'rlar tomonidan so'riladi, ular yirtqichlar menyusiga ham kiritilgan. Hayvonlar o'lganda, ularning qoldiqlari mikroorganizmlar tomonidan qayta ishlanadi. O'simlik o'sishi uchun zarur bo'lgan chirindi shu tarzda olinadi. Ko'rib turganingizdek, doira yopiq.

Energiya manbai

Biologik tsikl energiyasiz mumkin emas. Ushbu almashinuvni tashkil qilish uchun energiya manbai nima yoki kim? Albatta, bizning issiqlik energiya manbamiz Quyosh yulduzidir. Biologik tsikl bizning issiqlik va yorug'lik manbamizsiz amalga oshirilmaydi. Quyosh qiziydi

• havo;
• tuproq;
• o'simliklar.

Isitish jarayonida suv bug'lanadi, u atmosferada bulutlar shaklida to'plana boshlaydi. Barcha suvlar oxir-oqibat yomg'ir yoki qor shaklida Yer yuzasiga qaytadi. Qaytgandan keyin u tuproqni namlaydi va ildizlari bilan so'riladi. turli daraxtlar. Agar suv juda chuqur kirib borishga muvaffaq bo'lsa, u er osti suvlari zaxiralarini to'ldiradi va uning bir qismi hatto daryolar, ko'llar, dengizlar va okeanlarga qaytadi.

Ma'lumki, biz nafas olayotganda kislorodni qabul qilamiz va karbonat angidridni nafas olamiz. Shunday qilib, karbonat angidridni qayta ishlash va kislorodni atmosferaga qaytarish uchun daraxtlar quyosh energiyasiga muhtoj. Bu jarayon fotosintez deb ataladi.

Biologik tsikllar

Keling, ushbu bo'limni "biologik jarayon" tushunchasidan boshlaylik. Bu takrorlanadigan hodisa. Biz ma'lum vaqt oralig'ida doimiy takrorlanadigan biologik jarayonlardan iboratligini kuzatishimiz mumkin.

Biologik jarayonni hamma joyda ko'rish mumkin, u Yer sayyorasida yashovchi barcha organizmlarga xosdir. Shuningdek, u tashkilotning barcha darajalarining bir qismidir. Ya'ni hujayra ichida ham, biosferada ham bu jarayonlarni kuzatishimiz mumkin. Biologik jarayonlarning bir nechta turlarini (sikllarini) ajratishimiz mumkin:

• kun davomida;
• kunlik nafaqa;
• mavsumiy;
• yillik;
• ko'p yillik;
• asrlik.

Yillik tsikllar eng aniq ifodalangan. Biz ularni har doim va hamma joyda kuzatamiz, faqat bu masala haqida bir oz o'ylab ko'rishingiz kerak.

Suv

Endi biz sizni sayyoramizdagi eng keng tarqalgan birikma bo'lgan suv misolidan foydalanib, tabiatdagi biologik tsiklni ko'rib chiqishni taklif qilamiz. U juda ko'p imkoniyatlarga ega, bu unga tanadagi va tashqaridagi ko'plab jarayonlarda ishtirok etish imkonini beradi. Barcha tirik mavjudotlarning hayoti tabiatdagi H 2 O aylanishiga bog'liq. Suvsiz biz mavjud bo'lmas edik va sayyora jonsiz cho'lga o'xshab qolar edi. U barcha hayotiy jarayonlarda ishtirok eta oladi. Ya'ni, biz quyidagi xulosaga kelishimiz mumkin: Yer sayyorasidagi barcha tirik mavjudotlar shunchaki toza suvga muhtoj.

Ammo har qanday jarayonlar natijasida suv doimo ifloslangan. Qanday qilib, o'zingizni bitmas-tuganmas sof zahira bilan ta'minlash ichimlik suvi? Tabiat bunga g'amxo'rlik qildi, biz tabiatda o'sha suv aylanishining mavjudligi uchun rahmat aytishimiz kerak. Bularning barchasi qanday sodir bo'lishini biz allaqachon muhokama qildik. Suv bug'lanadi, bulutlarda to'planadi va yog'ingarchilik (yomg'ir yoki qor) shaklida tushadi. Bu jarayon "gidrologik sikl" deb ataladi. U to'rtta jarayonga asoslanadi:

• bug'lanish;
• kondensatsiya;
• yog'ingarchilik;
• suv oqimi.

Suv aylanishining ikki turi mavjud: katta va kichik.

Uglerod

Endi biz biologik tabiatda qanday sodir bo'lishini ko'rib chiqamiz. Shuni ham bilish kerakki, u moddalarning foizi bo'yicha faqat 16-o'rinni egallaydi. Uni olmos va grafit shaklida topish mumkin. Va uning ko'mirdagi ulushi to'qson foizdan oshadi. Uglerod hatto atmosferaga kiritilgan, ammo uning tarkibi juda kichik, taxminan 0,05 foizni tashkil qiladi.

Biosferada uglerod tufayli sayyoramizdagi barcha hayot uchun zarur bo'lgan turli xil organik birikmalar massasi hosil bo'ladi. Fotosintez jarayonini ko'rib chiqing: o'simliklar atmosferadagi karbonat angidridni o'zlashtiradi va uni qayta ishlaydi, natijada bizda turli xil organik birikmalar mavjud.

Fosfor

Biologik tsiklning qiymati ancha katta. Agar biz fosfor olsak ham, u suyaklarda ko'p miqdorda topiladi, u o'simliklar uchun zarurdir. Asosiy manba apatit hisoblanadi. Uni magmatik jinslarda topish mumkin. Tirik organizmlar uni quyidagilardan olishlari mumkin:

• tuproq;
• suv resurslari.

U inson tanasida ham mavjud, ya'ni u quyidagilarning bir qismidir:

• oqsillar;
• nuklein kislotasi;
• suyak to'qimasi;
• lesitinlar;
• armatura va boshqalar.

Bu tanadagi energiya to'planishi uchun zarur bo'lgan fosfordir. Organizm o'lganda, u tuproqqa yoki dengizga qaytadi. Bu fosforga boy jinslarning shakllanishiga yordam beradi. Bu biogen siklda katta ahamiyatga ega.

Azot

Endi biz azot aylanishini ko'rib chiqamiz. Bundan oldin, biz atmosferaning umumiy hajmining taxminan 80% ni tashkil etishini ta'kidlaymiz. Qabul qiling, bu raqam juda ta'sirli. Azot atmosfera tarkibining asosi bo'lishdan tashqari, o'simlik va hayvon organizmlarida mavjud. Biz uni oqsillar shaklida uchratishimiz mumkin.

Azot aylanishiga kelsak, biz buni aytishimiz mumkin: nitratlar o'simliklar tomonidan sintez qilinadigan atmosfera azotidan hosil bo'ladi. Nitratlar hosil qilish jarayoni azot fiksatsiyasi deb ataladi. O'simlik nobud bo'lganda va chirishda uning tarkibidagi azot ammiak shaklida tuproqqa kiradi. Ikkinchisi tuproqda yashovchi organizmlar tomonidan qayta ishlanadi (oksidlanadi), shuning uchun nitrat kislota paydo bo'ladi. U tuproqda to'yingan karbonatlar bilan reaksiyaga kirisha oladi. Bundan tashqari, azot ham ajralib chiqishini ta'kidlash kerak sof shakl o'simliklarning chirishi natijasida yoki yonish jarayonida.

Oltingugurt

Ko'pgina boshqa elementlar singari, u tirik organizmlar bilan juda chambarchas bog'liq. Oltingugurt atmosferaga vulqon otilishi natijasida kiradi. Sulfid oltingugurt mikroorganizmlar tomonidan qayta ishlanishi mumkin, shuning uchun sulfatlar tug'iladi. Ikkinchisi o'simliklar tomonidan so'riladi, oltingugurt bir qismidir efir moylari. Tanaga kelsak, oltingugurtni quyidagilardan topishimiz mumkin:

• aminokislotalar;
• oqsillar.

Sayyoramizdagi barcha moddalar doimiy aylanish holatida. Yerda moddalarning ikki aylanishini keltirib chiqaradi: biri, katta, butunni qoplaydigan, biosfera deb ataladi, ikkinchisi, kichik, ichkarida oqadi va biologik deb ataladi.

Moddalarning biosfera aylanishidan oldin kimyoviy birikmalar va moddalarning nobud bo'lishi, ko'chishi va to'planishiga olib keladigan geologik davr bo'ladi. Bunday migratsiyada etakchi rol quyosh energiyasiga tegishli bo'lib, ekzogen jarayonlarning rivojlanish tezligi va ko'lami unga bog'liq. Ularda quyosh nurlarini yutuvchi va aks ettiruvchi, issiqlik o'tkazuvchanligi va issiqlik sig'imiga ega bo'lgan quruqlik yuzasi va suv qobig'ining tortishish va ayniqsa issiqlik xususiyatlari ustun rol o'ynaydi. Barqaror gidrotermal rejim sayyoralar atmosfera aylanish tizimi bilan birgalikda moddalarning geologik aylanishini aniqladi, bu endogen jarayonlar - tarqalish, subduktsiya, vulkanizm, tektonik harakatlar bilan birga okeanlar va materiklarning shakllanishi va rivojlanishiga sabab bo'ladi. Ob-havo mahsulotlari havo massalari va suv oqimlari bilan tashiladi. Biosferaning paydo bo'lishi bilan organizmlarning hayotiy faoliyati mahsulotlari moddalarning katta aylanishiga kiritildi va shu bilan geologik aylanish butunlay yangi xususiyatlarga ega bo'ldi. U tirik organizmlarni oziq moddalar bilan ta'minlovchiga aylanadi, ularning yashash sharoitlarini ko'p jihatdan belgilaydi va shu bilan birga, moddalarning mexanik va kimyoviy farqlanishi va to'planishi bilan birga, biologik parchalanish va moddalarning biologik to'planishi sodir bo'la boshladi.

Biosferada moddalarning katta aylanishi ikkita muhim xususiyat bilan tavsiflanadi. Birinchidan, u biosfera mavjudligining butun tarixi davomida, ya'ni kamida 3,8-4,0 milliard yil oldin amalga oshiriladi. Ikkinchidan, bu biosferaning keyingi mavjudligi va rivojlanishida muhim rol o'ynaydigan zamonaviy sayyoraviy jarayondir.

Geologik tsiklda harakatlanuvchi noorganik moddalar biosfera tsiklining biologik tarmog'i uchun o'ziga xos zaxira fondidir. Bu zahira fondi atmosferada gazlar va termodinamik faol moddalar shaklida, erigan kimyoviy moddalar va ularning birikmalari ko'rinishida, litosferada mineral va organomineral moddalar ko'rinishida to'plangan bo'lib, ularning bir qismi yuqori gorizontlarda va tuproqlar. Sirkulyatsiyaning tranzit aylanishi asosan atmosfera va gidrosfera bilan, akkumulyativ yoki cho'kindi, litosfera va qisman gidrosfera bilan bog'liq.

Kichkina yoki biologik moddalar aylanishi butun biosferani qamrab olgan geologik aylanish fonida rivojlanadi. Garchi u alohida ekotizimlar ichida sodir bo'lsa-da, u yopiq emas va bu moddalarning ekotizimga tashqaridan kirishi bilan bog'liq.

Quruqlikdagi o'simliklar, hayvonlar va tuproq qoplami biomassani hosil qiluvchi, quyosh energiyasini, atmosfera uglerodini, namlikni, kislorodni, azotni, fosforni, oltingugurtni, kaltsiyni va organizmlar hayotida ishtirok etadigan boshqa elementlarni bog'laydigan va qayta taqsimlovchi murakkab global tizimni tashkil qiladi. biogen elementlar.. Quyosh energiyasini va moddalarning biologik aylanishini bog'lash va qayta taqsimlash funktsiyasini bajaradigan suv muhitining o'simliklari, hayvonlari va mikroorganizmlari boshqa global tizimni tashkil qiladi.

Biologik siklning o'ziga xos xususiyati uchta qarama-qarshi, ammo o'zaro bog'liq bo'lgan jarayondan iborat: organik moddalarning shakllanishi, uning yo'q qilinishi va qayta taqsimlanishi. Organik moddalar paydo bo'lishining dastlabki bosqichi ishlab chiqaruvchilarning hayotiy faoliyati bilan bog'liq va o'simlik fotosintezi, ya'ni quyosh energiyasidan foydalangan holda karbonat angidrid, suv va oddiy minerallardan organik moddalar hosil bo'lishi bilan bog'liq. Oʻsimliklar tuproqdan oltingugurt, fosfor, kalsiy, kaliy, magniy, marganets, kremniy, alyuminiy, mis, rux va boshqa hayotiy moddalarni erigan holda ajratib oladi. zarur elementlar va mikroelementlar. Birinchi tartibdagi iste'molchilar, ya'ni o'txo'r hayvonlar yaratilgan organik moddalarni o'zlashtiradilar va o'simliklardan olingan oziq-ovqat bilan birga hayot uchun zarur bo'lgan biogen elementlarni o'zlashtiradilar. Ikkinchi tartibli iste'molchilar - yirtqichlar - o'txo'r hayvonlar bilan oziqlanadilar va shu tariqa murakkabroq tarkibdagi organik moddalar, shu jumladan yog'lar, aminokislotalar va ular bilan birga keyingi hayot uchun zarur bo'lgan mikroelementlarni iste'mol qiladilar.

Mikroorganizmlar tomonidan o'simlik yoki hayvonot kelib chiqishi organik moddalarni yo'q qilish jarayonida oddiy mineral birikmalar o'simliklar tomonidan assimilyatsiya qilish uchun mavjud bo'lgan tuproq va suv muhitiga kiradi. Shunday qilib, biologik aylanishning yangi tsikli boshlanadi.

Katta tsikldan farqli o'laroq, kichik tsikl, shubhasiz, qisqaroq, ammo teng bo'lmagan muddatga ega. Mavsumiy, yillik, ko'p yillik va dunyoviy kichik tsikllar mavjud. Moddalarning biologik aylanishini ko'rib chiqishda o'simlik qoplamining yillik rivojlanish dinamikasi bilan belgilanadigan yillik ritmga asosiy e'tibor beriladi.

Biosferaning turli tarkibiy qismlari o'rtasida amalga oshiriladigan va mikroorganizmlarning hayotiy faoliyati bilan belgilanadigan modda va energiya almashinuvi biogeokimyoviy aylanish deb ataladi. Bu kontseptsiyani jahon faniga V.I.Vernadskiy kiritgan va shundan keyingina moddalarning yopiq sistema sifatida aylanishi g'oyasi o'z faoliyatini to'xtatdi. Barcha biogeokimyoviy tsikllar hayot mavjudligining zamonaviy dinamik asosini tashkil qiladi. Ular bir-biri bilan chambarchas bog'langan va shu bilan birga, ularning har biri biosfera evolyutsiyasida o'ziga xos rol o'ynaydi.

Alohida siklik jarayonlar, ammo butunlay qaytarilmaydi. Migratsiya va o'zgarish jarayonida elementlar va birikmalarning bir qismi yangi tizimlarda tarqaladi yoki bog'lanadi va shuning uchun tsikldan chiqib ketadi. Moddalarning yana bir qismi tsiklga qaytishga qodir, lekin ko'pincha u yangi sifatlarga ega bo'ladi va tsiklda ishtirok etuvchi moddalarning miqdoriy tarkibi o'zgaradi. Geologik jarayonlar, xususan, subduktsiya natijasida moddalarning bir qismi tsikldan olib tashlanishi va litosferaning pastki gorizontlariga o'tishi bilan o'zgarishi mumkin, ba'zilari esa, asosan, gaz holatida, atmosferadan koinotga chiqarilishi mumkin. .

Turli tizimlardagi ma'lum moddalar aylanishlarining davomiyligi juda farq qiladi. Aniqlanishicha, karbonat angidridning atmosferadagi toʻliq aylanishi fotosintez orqali 300 yil, atmosfera kislorodi, shuningdek, fotosintez orqali 2000-2500 yil, atmosfera azotining biologik fiksatsiya va fotokimyoviy yoʻli bilan 100 million yil, suvning bugʻlanish orqali aylanishi aniqlandi. - taxminan 1 million yil.

Biosfera va biologik tsikllarda juda ko'p miqdordagi kimyoviy elementlar va birikmalar ishtirok etadi, ammo ulardan eng muhimi insonning iqtisodiy faoliyati bilan bog'liq biosfera rivojlanishining hozirgi bosqichini belgilaydiganlardir. Bularga uglerod, oltingugurt, azot va fosfor aylanishlari kiradi. Birinchi uchta oksidi atmosferaning asosiy ifloslantiruvchi moddalari, fosfatlar esa suv havzalarini ifloslantiruvchi moddalardir. Bir qator zaharli elementlarning va, xususan, simobning (ifloslovchi) aylanishini bilish katta ahamiyatga ega. oziq-ovqat mahsulotlari) va qo'rg'oshin (tuproq va havoni ifloslantiruvchi vosita sifatida ishlaydigan benzin tarkibiy qismi). Tsikllarga biota va inson salomatligiga zarar etkazuvchi ko'plab antropogen moddalar (DDT, pestitsidlar, radionuklidlar va boshqalar) kiradi.

Uglerod aylanishi

Bu sikl biosferadagi moddalarning eng muhim sikllaridan biridir. Antropogen harakatlar natijasida uglerod aylanishining global miqyosidagi o'zgarishlar biosfera uchun salbiy oqibatlarga olib keladi. Uglerod aylanishi jarayoni bevosita atmosferadagi kislorod miqdori va uning biosferadagi aylanishi, iqlim o'zgarishi va yer yuzasidagi ob-havo sharoiti va boshqalar bilan bog'liq.

Uglerod moddalarning katta va kichik aylanishlarida ishtirok etadi. Uning biosferadagi birikmalari doimo paydo bo'lib, o'zgarishlarga uchraydi va parchalanadi. Uglerod migratsiyasining asosiy yo'li atmosferadagi karbonat angidriddan tirik materiyaga va tirik moddadan atmosfera karbonat angidridiga o'tadi. Shu bilan birga, uglerodning bir qismi gidrosferada erigan va karbonatli jinslar shaklida cho'ktirib, tsiklni tark etadi va bir qismi tuproqda qoladi.

Uglerodning biologik aylanishida uch bosqich mavjud. Birinchi bosqichda yashil o'simliklar havodan karbonat angidridni o'zlashtiradi, organik moddalarni yaratadi, asosiysi ajralmas qismi qaysi uglerod. Kelajakda o'simliklar bilan oziqlanadigan hayvonlar organik moddalar tarkibidagi birikmalardan, shu jumladan uglerod birikmalaridan boshqa birikmalar hosil qiladi. Yakuniy bosqichda, o'simlik yoki hayvonot kelib chiqishi organizmlari o'lgandan so'ng, ularning o'liklari uglerodni chiqaradigan mikroorganizmlar tomonidan yo'q qilinadi. U karbonat angidrid shaklida atmosferaga qayta kiradi. Bundan tashqari, karbonat angidrid uglerod manbai bo'lib, u kechasi o'simliklarning nafas olishi paytida atmosferaga kiradi, hayvonlar va odamlarning nafas olishi paytida chiqariladi, shuningdek, vulqon otilishi natijasida va tog 'jinslarining parchalanishi paytida atmosferaga kiradi. bog'langan shaklda uglerodni o'z ichiga oladi.

Uglerodning bir qismi o'lik organik moddalar shaklida va ularning parchalanishi uchun sharoitlar bo'lmagan joylarda, ya'ni kamaytirish sharoitida to'planadi. Bunda organik uglerod qazilma holatiga o'tadi va torf va gaz shaklida to'planadi va keyinchalik ko'mir va neft slanetslariga qayta ishlanadi va metamorfizm jarayonida grafitga o'tadi.

Organik uglerodning global o'zgarishi va uning botqoqliklarda, suv toshqini-oksbog'li sharoitlarda, lagunalar, mangrovlar, dengiz havzalari va chuchuk suv havzalarida intensiv ko'milishini hisobga olgan holda, bu jarayon Yerda biosferaning butun biologik evolyutsiyasi davrida amalga oshirilganligini tan olish kerak, va bu jarayon uzoq geologik vaqt davomida katta intensivlik bilan, lekin har xil tezlikda o'tdi. Geologik o'tmishda, o'simlik qoplamining rivojlanishi uchun qulay landshaft-iqlim sharoiti mavjud bo'lganda va atmosferada karbonat angidrid konsentratsiyasi hozirgidan deyarli bir daraja yuqori bo'lganida, ortiqcha organik uglerod ko'milgan. mineral konlarni hosil qiluvchi Yerning ichaklari. Qazib olinadigan yoqilg'i shaklida ko'milgan uglerodning umumiy massasi 100 000 trilliondan ortiq deb baholanadi. t.

Zamonaviy o'simliklar, shu jumladan suv o'tlari, har yili taxminan 1,5 trln. T. uglerod. M. I. Budikoning hisob-kitoblariga ko'ra, atmosferadagi karbonat angidridning butun zaxirasi, agar u yangilanmagan bo'lsa, sakkiz yil ichida o'simliklar tomonidan tugaydi.

Biosferaga qo'shimcha ravishda karbonat angidrid inert tizimlar, xususan, vulqon otilishi natijasida hosil bo'ladi. Karbonat angidridning juda muhim manbai va iste'molchisi gidrosferaning suv massalari hisoblanadi. Unda karbonat angidrid karbonat kislotaning suyultirilgan eritmalari shaklida va asosan bikarbonatlar shaklida mavjud. Atmosfera va gidrosfera o'rtasida nafaqat energiya, balki gazlar ko'rinishidagi moddalarning global almashinuvi mavjud. Atmosferadagi CO 2 kontsentratsiyasi va qisman bosimining oshishi, suvning mintaqaviy yoki mavsumiy sovishi - bularning barchasi suvda va kaltsiy bikarbonat eritmalarida karbonat angidrid konsentratsiyasining zudlik bilan oshishi bilan birga keladi. Kerakli miqdordagi karbonat angidrid atmosferadan chiqariladi.

Ma'lumki, ko'plab suv organizmlari kaltsiy karbonatini o'zlashtirib, o'z skeletlarini quradi va o'limdan so'ng litogenez jarayonida organik ohaktosh qatlamlariga aylanadigan tubida kalkerli cho'kindilarni hosil qiladi. Cho'kish paytida kaltsiy karbonat karbonat angidridning bir qismini okeanlar va chuchuk suv havzalari tubida ohak cho'kindilari shaklida bog'laydi, lekin ayni paytda karbonat angidridning bir qismi atmosferaga qaytadi.

Atmosferadagi karbonat angidrid va okeanlarda erigan karbonat angidrid o'rtasida muvozanat mavjud. Atmosferadagi karbonat angidridning kamayishi muqarrar ravishda okean suvlarining gazsizlanishiga olib keladi va atmosferaga karbonat angidridning chiqishiga olib keladi. Harorat omili ko'pincha muvozanat jarayonini buzuvchi sifatida ishlaydi.

Atmosferadan karbonat angidridni, shuningdek, suv muhitida erigan gazlarni singdirishning doimiy omili gidrosferadagi fotosintezdir. Bundan tashqari, bu jarayon kislorodning tegishli chiqishi bilan davom etadi.

Shunday qilib, ular karbonat angidridning o'zaro taqsimlanishini tartibga soluvchi yagona tizimni ifodalaydi. Bir qator tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, zamonaviy davrda, atmosferada karbonat angidrid konsentratsiyasining ortishiga qaramay, Jahon okeani ortiqcha karbonat angidridni ushlash va bog'lash, uni eruvchan bikarbonatlarga aylantirish va uni cho'ktirish funktsiyasini samarali bajarishda davom etmoqda. kaltsiy karbonat shakli, shuningdek tirik organizmlarning biomassasini hosil qilish orqali.karbonat skeleti bo'lgan moddalar.

Uglerod aylanishi atmosferadagi kislorod miqdorini nazorat qilishda davom etadi. Qayerda umumiy og'irlik Kislorod M. I. Budyko va A. B. Ronov 1,2 * 10 6 milliard tonna deb hisoblashadi.Organik yoqilg'ining yonishi uchun kislorodning global iste'moli yiliga taxminan 15 milliard tonnani tashkil qiladi. Bu fotosintez jarayonida ajralib chiqadigan kislorodning atmosferaga yillik kirishidan (140-200 milliard tonna) deyarli kattaroq tartibdir. Chiqarilgan kislorod organizmlarning nafas olishi va o'lik organik moddalarning minerallashuvi jarayonida deyarli to'liq ishlatiladi, shuningdek, litosferada metall oksidi va birikmalari shaklida qisman saqlanadi.

Mineral yoqilg'ining yonishi uchun atmosferada to'plangan kislorod ishlatiladi va uning yillik kamayishi atmosferadagi massasining taxminan o'n mingdan bir qismini tashkil qiladi. Uglerod yoqilg'isining to'liq yonishi atmosferadagi kislorod miqdorini faqat bir foizga kamaytiradi. Kislorod massasidagi sezilarli o'zgarishlar millionlab yillar bilan hisoblangan juda uzoq vaqt davomida sodir bo'lishi mumkin. Shunga asoslanib, biosfera uchun eng katta xavf uglerod aylanishining buzilishi hisoblanadi.

Hozirgi davrda o`tgan geologik davrlardan farqli ravishda antropogen chiqindilar ta`sirida atmosferaga uglerod oqimi ko`paydi, o`simliklar uni to`liq o`zlashtira olmadi. Natijada atmosferani uglerod oksididan o'z-o'zini tozalash kamaydi; uglerod oksididan.

Havoning uglerod oksididan o'z-o'zini tozalashi CO ning atmosferaning yuqori qatlamlariga ko'chishi natijasida yuzaga keladi, bu erda azot dioksidi va ozon ishtirokida CO 2 ga oksidlanadi. Aniqlanishicha, texnogen uglerod oksidining atmosferaga doimiy oqimi to‘xtasa, u bir necha yil ichida undan tozalanadi.

azot aylanishi

Azot ham uglerod kabi katta va kichik aylanishlarda ishtirok etadi. Biologik aylanishda azotning manbai nitratlar va nitritlar bo'lib, ular tuproq va suvdan o'simliklar tomonidan so'riladi. O'simliklar azotni to'g'ridan-to'g'ri atmosferadan ajratib olish qobiliyatiga ega emas. O'txo'r hayvonlar o'simlik oqsillarining aminokislotalaridan o'z hujayralarining protoplazmasini yaratadilar. Chirigan bakteriyalar o'lik o'simlik va hayvonlar qoldiqlaridagi azot birikmalarini ammiakga aylantiradi. Nitrifikator bakteriyalar ammiakni nitritlar va nitratlarga aylantiradi. Azotning bir qismi denitrifikator bakteriyalar tufayli atmosferaga qayta kiradi. Agar tuproqda azot zahiralarini to'ldirishning qo'shimcha manbai bo'lmasa, o'simliklarning azot ochligi sodir bo'ladi va natijada biosfera vayron bo'ladi, chunki denitrifikatsiya jarayonida erkin azot biologik tsikldan chiqariladi.

Atmosfera azotini biologik tsiklga jalb qilishning ikki yo'li mavjud. Ulardan biri atmosfera yog'inlari bilan bog'liq bo'lsa, ikkinchisi prokariotlar tomonidan azotning biologik biriktirilishi bilan bog'liq.

Vulqon otilishi, shuningdek, davom etayotgan fotokimyoviy reaktsiyalar va yashin razryadlari va ionlanish jarayonida yuzaga keladigan azotning elektr oksidlanishi natijasida azot oksidlari doimo atmosferada mavjud bo'lib, ular atmosfera yog'inlari bilan birga tuproq qatlamlariga kiradi. Bundan tashqari, atmosfera havosi doimo ammiakni o'z ichiga oladi. Oddiy holatda u 0,02-0,04 mg / m 3 ni tashkil qiladi, ammo uning miqdori chaqmoq oqimlari bilan ortadi. Bu usulda tuproqqa azotning umumiy miqdori 10-15 kg/ga ni tashkil etishi taxmin qilinadi.

Biologik azot fiksatsiyasi prokariotlarning faolligi bilan bog'liq. Ular biologik foydasiz azot gazini o'simlik ildizi oziqlanishi uchun zarur bo'lgan birikmalarga aylantira oladi. Azot fiksatsiyasi juda ko'p energiya talab qiladi, u asosan azot molekulasidagi uchlik bog'lanishni buzishga sarflanadi, shuning uchun suvdan vodorod qo'shilsa, u ammiakning ikkita molekulasiga aylanadi.

Azot erkin yashovchi aerob (Asotobacter) va anaerob (Clostridium) bakteriyalar, ba'zi ko'k-yashil suv o'tlari (Anabaena, Nostos), dukkaklilarning simbiotik tugunli bakteriyalari (Rhizobium) va boshqa mikroorganizmlar tomonidan fiksatsiya qilinadi. Nodul bakteriyalar ayniqsa faoldir dukkaklilar. Ular tomonidan biriktirilgan azotning umumiy miqdori 350 kg / ga ga yetishi mumkin, bu erkin yashovchi azot saqlovchi organizmlarga qaraganda 100 baravar yuqori.

Ruxsat etilgan tuproq azotining asosiy qismi o'simliklar tomonidan so'riladi, ammo uning bir qismi daryolarga olib boriladi va suv havzalariga, shu jumladan dengizlarga kiradi. Ammoniy tuzlari, nitratlar va nitritlar asosan daryolar og'izlarida va dengiz qirg'oqlarida, quruqlikdagi suv havzalarining chuqur qismlarida joylashgan bo'lib, ular organik moddalarning parchalanishi jarayonida kiradi. Er usti suvlarida topilgan azot o'simlik mikroorganizmlari tomonidan iste'mol qilinadi. Azotning yo'qolishi uning quruqlikdan kirib kelishi, suvlarning doimiy aralashishi, atmosferadan ammiakning yog'ishi va suv havzalarining sirt qismlarida o'simlik va hayvon qoldiqlarining parchalanishi natijasida doimiy ravishda to'ldiriladi.

Biosferadagi azot aylanishining antropogen buzilishi mineral yoqilg'ining er osti va er ostida yonishi bilan bog'liq. havo transporti, issiqlik elektr stantsiyalarida va azotli o'g'itlar ishlab chiqarish bilan. XX asrning 70-yillarida antropogen kelib chiqadigan azotning atmosferaga kirishi. 15 marta, 80-yillarda esa tabiiy manbalardan 12 baravar kam edi. Biroq, sanoat va transportning rivojlanishi tufayli atmosferadagi texnogen azot miqdori ortib borish tendentsiyasiga ega.

Yoqilg'i yoqilganda, atmosferaga qo'shimcha miqdorda azot oksidi kiradi, ular fotokimyoviy reaktsiyalarda ishtirok etadilar. Bunday reaktsiyalardan biri formaldegid va boshqa zaharli birikmalarni o'z ichiga olgan fotokimyoviy tutunga olib keladi.

Samolyotlar, kosmik va oddiy raketalar bilan parvozlar natijasida stratosferaning azot oksidi bilan ifloslanishi azotning tabiiy aylanishini buzadi va ozon ekranining ko'payishiga olib keladi. Troposferada azot oksidlari suv bug'lari bilan aloqa qilganda nitrat kislota aerozollarini hosil qiladi, ular sulfat kislota aerozollari bilan birga kislotali yomg'ir shaklida tushadi.

Azotli oʻgʻitlar ishlab chiqarish va ulardan foydalanish natijasida azot aylanishida sezilarli oʻzgarishlar sodir boʻladi. XX asrda. atmosfera azotini biriktirish asosida azotli o'g'itlarning kimyoviy sintezi oziqlanishning asosiy manbaiga aylandi. madaniy o'simliklar. Dunyoda har yili 40 million tonnadan ortiq azot mineral o'g'itlar shaklida kiritiladi. Bundan tashqari, chorvachilik komplekslari va fermer xo'jaliklaridan azotning hisoblanishi qiyin bo'lgan miqdori tuproq qoplami va suv tizimlariga kiradi.

Fosfor aylanishi

Fosforning organizmlar hayotidagi biologik ahamiyati nihoyatda katta. Uning birikmalari nuklein kislotalar, hujayra membranalari, energiya uzatish tizimlari, miya va suyak to'qimalarining bir qismidir. O'simlik to'qimalarida fosfor miqdori 250-350, dengiz hayvonlarida - 400-1800, quruqlikda yashovchi hayvonlarda - 170-4400, bakteriyalarda - 100 g quruq moddada taxminan 3000 mg. Uglerod singari fosfor ham moddalarning biologik va geologik aylanishida ishtirok etadi.

Fosforning biologik tsikldagi rezervuari litosfera, xususan, fosforitlar, apatitlar, nefelin siyenitlari kabi fosfor o'z ichiga olgan jinslardir. Fosfor birikmalari nurash jarayonida tuproq qoplamiga kiradi, er usti suvlari tomonidan oxirgi oqim havzalariga olib boriladi, u erda ular asta-sekin tubiga cho'kadi va toshlanadi yoki chuqur suvlar bilan tarqaladi.

O'simliklar fosforni tuproqdan eruvchan fosfatlar shaklida ajratib oladi, ular tuproq eritmalari bilan so'riladi va PO 4 -2 ionlariga aylanadi. Fosforning o'simliklar tomonidan so'rilish tezligi tuproq eritmasining kislotaligiga bog'liq. Ishqoriy muhitda kaltsiy va natriy fosfatlar amalda erimaydi, neytral muhitda esa ular ozgina eriydi. Kislotalik ortishi bilan ular juda eruvchan fosforik kislotaga aylanadi. O'simliklarda mavjud bo'lgan fosfor o'simlik ovqatlarini iste'mol qiladigan hayvonlarga o'tadi.

Tuproqdagi bakterial o'zgarishlar natijasida o'simlik axlatida, o'lik o'simlik va hayvon qoldiqlarida topilgan organik fosfor fosfatlarga aylanadi. Ularga ta'sir qiluvchi fosfatni yo'q qiluvchi bakteriyalar fosforning biologik aylanishini davom ettiradi, uni eruvchan shaklga aylantiradi, u suv muhitiga kirib, geologik tsiklda ishtirok etadi.

Biosferadagi fosforning aylanishi yopiq emas, chunki uning bir qismi litosferaga kiradi. Fosforning faqat oz miqdori geologik jarayonlarda qaytarib bo'lmaydigan darajada yo'qoladi va bir qismi yog'ingarchilik bilan birga to'planadi. Daryo oqimi bilan, hisob-kitoblarga ko'ra, yiliga 3-4 million tonna fosfor Jahon okeaniga kiradi, bu tsikldan tashqarida.

Dengiz va okeanlarda fosfor fosfat tugunlari koʻrinishida toʻplangan boʻlib, ular sedimentogenez jarayonida vaqt oʻtishi bilan fosforitlarga aylanadi. Ko'tarilish zonasida, chuqur suv ko'tarilganda, fosfor boshqa biogen elementlar va ozuqa moddalari bilan birga yer yuzasiga chiqariladi va shuning uchun ko'tarilish zonalari organizmlarga juda boy.

Tuproq va tabiiy suvlarda fosfor doimo yetishmaydi. Tabiiy suvlarda fosfor va azotning nisbati oʻrtacha 1:23 (daryo va soylarda 1:28), biomassada 1:16. Bu ma'lum ma'noda Yerning biologik mahsuldorligini sekinlashtiradi. Okeanlardan fosforning bir qismi bo'lsa-da tabiiy ravishda qushlar va ovlangan baliqlar bilan quruqlikka qaytsa, fosforning qaytarilishining umumiy miqdori uning gidrosferaga chiqarilishi miqdoridan aniq kamroq.

XX asr davomida. insonning xo'jalik faoliyati natijasida biosferadagi fosfor aylanish zanjiri uzildi. Bunga fosforli o'g'itlar ishlab chiqarish va ulardan keng foydalanish yordam berdi qishloq xo'jaligi, sanoat miqyosida turli xil fosforli preparatlar olish, oziq-ovqat va ozuqa ishlab chiqarish, baliqchilikni rivojlantirish, dengiz o'tlari va suv o'tlarini qazib olish. Bu harakatlar fosfor aylanishiga bevosita ta'sir qildi va quruqlikda va gidrosferada fosfat tarkibining qayta taqsimlanishiga olib keldi. Yer yuzasida fosforning nihoyatda notekis kontsentratsiyasi ham mavjud. Bu organik fosfor birikmalarining qaytarilmas to'planishi mavjud bo'lgan qishloq xo'jaligi rivojlangan hududlarda ko'proq. Tuproq eroziyasi, o'g'itlarning yuvilishi, organik chiqindilar va er usti suvlari bilan oqizish, oqava suvlar daryolar, ko'llar va Jahon okeanining qirg'oqbo'yi hududlarini kuchli fosfor bilan ifloslanishiga olib keladi. Tuproqlar, daryolar, quruqlikdagi suv havzalari, dengizlarning qirg'oqbo'yi hududlarida, ayniqsa deltalar, ko'rfazlar va estuariylarda fosfatlanish mavjud.

Oltingugurt aylanishi

Oltingugurt katta biologik ahamiyatga ega, chunki u aminokislotalar, oqsillar va boshqa murakkab organik birikmalarning bir qismidir. Quruq moddalar miqdori bo'yicha quruqlikdagi o'simliklarda oltingugurt miqdori 0,3%, quruqlikdagi hayvonlarda - 0,5, dengiz o'simliklarida - 1,2, dengiz hayvonlarida - 2% gacha.

Katta, geologik, tsiklda oltingugurt yog'ingarchilik bilan okeandan qit'alarga ko'chiriladi va daryo oqimi bilan Jahon okeaniga qaytadi. Shu bilan birga, uning zahiralari vulqon faolligi va ob-havo jarayonlari tufayli to'ldiriladi. trioksid (sulfat angidrid SO 3), dioksid (oltingugurt gazi SO 2), vodorod sulfid H 2 S va elementar oltingugurt shaklida oltingugurt chiqaradi. Litosferada turli metallarning ko'p miqdorda sulfidlari mavjud: temir, rux, qo'rg'oshin, mis va boshqalar. Biosferada sulfid oltingugurt ko'plab mikroorganizmlar ishtirokida SO 4 -2 sulfat oltingugurtgacha oksidlanadi. tuproq va suv havzalarida uchraydi. Kichik tsiklda sulfatlar o'simliklar tomonidan so'riladi. O'txo'r hayvonlar yashashi uchun zarur bo'lgan oltingugurtni oladi. Organizmlarning qoldiqlarini yo'q qilish jarayonida murakkab o'zgarishlar va o'zgarishlar natijasida o'simlik axlatlari, oltingugurt quruqlik, dengiz va okeanlardagi suv havzalarining tuproq suvlari va loylariga kiradi. Mikroorganizmlar ishtirokida oqsillar yo'q qilinganda vodorod sulfidi hosil bo'ladi, keyinchalik u elementar oltingugurt yoki sulfatlarga oksidlanadi. Birinchi holda, sof oltingugurt konlari, ikkinchisida - gips konlari hosil bo'ladi. Ikkinchisi qazib olish yoki ob-havo sharoitida yo'q qilinganda, oltingugurt yana aylanish jarayoniga kiradi.

Qora dengiz suvlarining vodorod sulfidi bilan ifloslanishi anaerob sharoitda oltingugurtni parchalovchi bakteriyalarning hayotiy faoliyati natijasidir. Vodorod sulfidi ko'pincha sanoat oqava suvlari bilan ifloslangan chuchuk suv havzalarida uchraydi. Yoniq yakuniy bosqich Geologik siklda oltingugurt anaerob sharoitda temir va boshqa metallar ishtirokida choʻkadi va yerning ichki qismida asta-sekin tugunchalar yoki mayda dispers moddalar shaklida toʻplanadi.

Sanoatning ifloslanishi oltingugurt aylanishining buzilishiga olib keladi, shuningdek, yuqorida sanab o'tilgan boshqa elementlar, boshqa tsikllarda ishtirok etadi. Katta tsiklga oltingugurtning qo'shimcha yetkazib beruvchisi mineral yoqilg'ini yoqish paytida oltingugurt dioksidini chiqaradigan issiqlik elektr stantsiyalari hisoblanadi.

Yer atmosferasi yog'ingarchilik paytida o'zini oltingugurt dioksididan tozalashga qodir: u o'simliklarning gazsimon chiqindilari bilan aylanadi yoki sulfat aerozollari shaklida cho'kadi.

Oltingugurt dioksidining ekologik xavfi shundan iboratki, azot dioksidi va uglevodorodlar ishtirokida fotokimyoviy oksidlanish jarayonida oltingugurt dioksidi SO 3 birinchi bo'lib hosil bo'ladi, u suv bug'lari bilan birlashganda H 2 SO 4 sulfat kislota aerozollariga aylanadi. Tabiiy yoki sun'iy SO 2 emissiyasidan boshlab atmosferadan sulfat kislota bug'ini olib tashlashgacha bo'lgan butun tsiklning davomiyligi 14 kungacha. Havo oqimlari bilan sulfat kislota aerozollari ajralib chiqish manbasidan ancha masofaga olib boriladi va kislotali yomg'ir shaklida tushadi. Bu haqda atmosfera va gidrosferaning kislotalanishi bilan bog'liq bo'limlarda batafsilroq muhokama qilinadi.

Simob aylanishi

Bu noyob kimyoviy element juda zaharli hisoblanadi. Simob birikmalari ham juda zaharli hisoblanadi. Tabiatda simob er qobig'ida tarqalib ketgan va juda kamdan-kam hollarda konsentrlangan shaklda topilgan kinobar kabi minerallarda uchraydi. Simob gaz holatida va suvli eritmalarda ko'chib o'tadigan moddalar aylanishida ishtirok etadi.

Simob bug'lanish jarayonida gidrosferadan atmosferaga vulqon gazlari va termal buloqlardan chiqadigan gazlar bilan birga kiradi. Gazsimon simobning bir qismi qattiq fazaga o'tadi va havodan chiqariladi. Atmosfera yog'inlari bilan cho'kkan simob tuproq eritmalari va gilli jinslar tomonidan so'riladi. Simob neft va koʻmir tarkibida oz miqdorda (1 mg/kg gacha) uchraydi. Okeanlarning suv massasida uning miqdori taxminan 1,6 milliard tonnani tashkil etadi, 500 milliard tonnaga yaqini pastki cho'kindilarda, 2 million tonnagacha simob va uning birikmalari planktonik organizmlarda uchraydi. Daryo suvlari tomonidan har yili 40 ming tonnaga yaqin simob quruqlikdan chiqariladi, bu bug'lanish paytida atmosferaga kiradigan darajadan kamroq.

Atmosfera va gidrosferaga texnogen chiqindilarning ko'payishi natijasida simob barcha tsikllarda ishtirok etadigan tabiiy muhitning tabiiy tarkibiy qismidan inson salomatligi va tirik moddalar uchun juda xavfli komponentga aylandi. Simob metallurgiya, kimyo, elektrotexnika, elektron, sellyuloza-qog'oz va farmatsevtika sanoatida qo'llaniladi, portlovchi moddalar, lyuminestsent lampalar, laklar va bo'yoqlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Sanoat oqava suvlari va atmosfera chiqindilari, simob konlaridagi tog'-kon va qayta ishlash korxonalari, mineral yoqilg'idan foydalanadigan issiqlik elektr stansiyalari biosferaning ushbu zaharli komponent bilan ifloslanishining asosiy manbalari hisoblanadi. Bundan tashqari, simob qishloq xo'jaligida urug'larni davolash va zararkunandalardan himoya qilish uchun ishlatiladigan ba'zi pestitsidlarning tarkibiy qismidir. Merkuriy va uning birikmalari inson tanasiga oziq-ovqat bilan kiradi.

Etakchi tsikl

Yer qobig'idagi qo'rg'oshin bor-yo'g'i 0,0016% bo'lishiga qaramay, u tabiiy muhitning barcha tarkibiy qismlarida mavjud. Qo'rg'oshin aylanishida eng muhimi uning atmosfera-gidrosfera transportidir. Atmosferadagi qo'rg'oshin chang bilan birga atmosfera yog'inlari bilan to'planadi va tuproqlarda to'plana boshlaydi. O'simliklar qo'rg'oshinni tuproqdan, tabiiy suvlardan va atmosfera tushishidan, hayvonlar esa o'simliklar va suvdan oladi. Qo'rg'oshin inson tanasiga oziq-ovqat, suv va chang orqali kiradi.

Biosferaning qo'rg'oshin bilan ifloslanishining asosiy manbalari har xil bo'lib, ularning chiqindi gazlarida tetraetil qo'rg'oshin, ko'mir yoqadigan issiqlik elektr stansiyalari, tog'-kon, metallurgiya va kimyo sanoati mavjud. Qo'rg'oshinning katta miqdori kanalizatsiya orqali tuproqqa kiritiladi.

Sanoati rivojlangan mamlakatlarda organizmdagi qo'rg'oshin miqdori agrar mamlakatlarnikiga qaraganda bir necha baravar, shaharlarda esa qishloqdagidan ko'p. Tabiiy muhitda qo'rg'oshin kontsentratsiyasining oshishi odamlarning suyaklari va jigarida qaytarilmas jarayonlarga olib keladi.

Biosfera - bu tirik materiyaning tarqalish maydoni. Uning tarixida turli geosfera omillarining rivojlanishi va evolyutsiyasiga ta'siridan dalolat beruvchi muhim bosqichlar mavjud. Tirik materiya juda o'ziga xos ekologik funktsiyalarga ega. Energetika, gaz, tuproq-elyuvial, suvni tozalash, suvni tartibga solish, konsentratsiyalash, transport va buzg'unchi funktsiyalari katta geoekologik ahamiyatga ega. Biosfera juda katta taksonomik xilma-xillik natijasida ko'p qirrali. Har bir organizm yoki organizmlar guruhi o'zining fiziologik xususiyatlari va yashash sharoitlariga ko'ra atrof-muhit ifloslanishining ko'rsatkichi bo'lib xizmat qilishga qodir. Biosferada moddalar aylanishi mavjud bo'lib, undan oldin organizmlar hayoti uchun moddalarni tayyorlaydigan geologik tsikl mavjud. Biosfera tsiklining quyi darajasi biologik aylanishdir. Tabiatda uglerod, azot, fosfor, oltingugurt, simob, qo'rg'oshin va boshqa kimyoviy elementlar va birikmalarning aylanishlari mavjud.