ladybe.ru
Quruqlikda moddalarning biologik aylanishi. Tabiatdagi moddalarning aylanishi
Moddalarning aylanishi va biogeokimyoviy aylanishlari
Misol tariqasida suv aylanishidan foydalanib, geologik aylanishning ma’nosini tushuntiring.
Biologik tsikl qanday sodir bo'ladi?
Atomlarning biogen migratsiya qonuni qanday V.I. Vernadskiy?
Tabiiy aylanishning zahira va ayirboshlash fondlari nimalardan iborat? Ularning orasidagi farq nima?
Yer tirik superorganizm sifatida
*Biosferaning mavjudligi va rivojlanishi uchun biologik muhim moddalarning aylanishi Yerda doimiy ravishda sodir bo'lishi kerak, ya'ni ishlatilgandan keyin ular yana boshqa organizmlar uchun hazm bo'ladigan shaklga aylanishi kerak. Biologik muhim moddalarning bu o'tishini faqat ma'lum energiya sarfi bilan amalga oshirish mumkin, uning manbai Quyoshdir.
Olim V. R. Uilyamsning fikricha, quyosh energiyasi Yerdagi materiyaning ikki aylanishini ta'minlaydi - geologik , yoki katta, aylanma va biologik , kichik, tsikl.
Geologik Tsikl suv aylanishida eng aniq namoyon bo'ladi. Yer har yili Quyoshdan 5,24x1024 J nurlanish energiyasi oladi. Uning yarmiga yaqini suvning bug'lanishiga sarflanadi. Shu bilan birga, okeandan yog'ingarchilik bilan qaytib kelgandan ko'ra ko'proq suv bug'lanadi. Quruqlikda, aksincha, suv bug'langandan ko'ra ko'proq yog'ingarchilik tushadi. Uning ortiqcha qismi daryo va ko'llarga, u erdan esa yana okeanga (ma'lum miqdorda mineral birikmalarni o'tkazishda) oqadi. Bu biosferada katta aylanishni keltirib chiqaradi, chunki Yerdan suvning umumiy bug'lanishi yog'ingarchilik bilan qoplanadi.
** Tirik materiyaning paydo bo'lishi bilan geologik aylanish asosida organik moddalarning aylanishi paydo bo'ldi. sukunat, biologik (kichik) aylanish.
Suv aylanishi geologik tsiklga misol sifatida
(H. Penmanga ko'ra)
Tirik materiyaning rivojlanishi bilan geologik sikldan doimiy ravishda ko'proq elementlar ajratib olinadi va yangi, biologik tsiklga kiradi. Mineral moddalarning katta siklda, ham eritmalar shaklida, ham mexanik cho'kma shaklida, kichik tsiklda oddiy o'tkazilishidan farqli o'laroq, eng muhim nuqtalar organik birikmalarning sintezi va yo'q qilinishidir. Geologik sikldan farqli o'laroq, biologik tsikl ahamiyatsiz energiyaga ega. Ma'lumki, Yerga keladigan barcha quyosh energiyasining atigi 0,1-0,2% organik moddalarni yaratishga sarflanadi (geologik aylanishda 50% gacha). Shunga qaramay, biologik tsiklda ishtirok etadigan energiya birlamchi mahsulotlarni yaratishda katta ishni bajaradi.
Biologik tsikl
Yerda tirik materiyaning paydo bo'lishi bilan kimyoviy elementlar tashqi muhitdan o'tib, biosferada doimiy ravishda aylanadi.
organizmlarga va yana atrof-muhitga. Ko'p yoki kamroq yopiq yo'llar bo'ylab moddalarning bunday aylanishi deyiladi biogeokimyoviy sikl.
Asosiy biogeokimyoviy aylanishlar kislorod, uglerod, suv, azot, fosfor, oltingugurt va boshqa biogen elementlarning aylanishlaridir.
*** Moddaning biogen migratsiyasi - tabiatdagi elementlarning umumiy migratsiya shakllaridan biri. Biogen geokimyoviy migratsiya deganda tirik organizmlarning o'sishi va rivojlanishida ishtirok etuvchi va ular tomonidan murakkab biokimyoviy va biogeokimyoviy jarayonlar natijasida hosil bo'lgan organik va inert moddalarning ko'chishi tushunilishi kerak. IN VA. Vernadskiy tomonidan ishlab chiqilgan atomlarning biogen migratsiya qonuni quyidagi shaklda:
Biosferadagi kimyoviy elementlarning migratsiyasi tirik materiyaning bevosita ishtirokida (biogen migratsiya) yoki geokimyoviy xususiyatlari (O2, CO2, H2 va boshqalar) tirik materiya (bitta) bilan belgilanadigan muhitda davom etadi. Hozirgi vaqtda biosferada yashaydigan va geologik tarix davomida Yerda faoliyat yuritgan).
Inson, birinchi navbatda, biosfera va uning tirik aholisiga ta'sir qiladi, shuning uchun u atomlarning biogen migratsiyasi uchun sharoitlarni o'zgartiradi, chuqur kimyoviy o'zgarishlar uchun old shartlarni yaratadi. Shunday qilib, jarayon o'z-o'zidan rivojlanib, inson xohishiga bog'liq bo'lmagan va global miqyosda amalda nazorat qilib bo'lmaydigan holga kelishi mumkin.
Moddaning sayyoraviy aylanishi nuqtai nazaridan eng muhimlari tuproq-landshaft, gidrosfera va chuqur (ichki) aylanishlardir. Ularning birinchisida tog` jinslaridan, suvdan, havodan kimyoviy elementlar ajratib olish, organik moddalarni parchalash, turli organik va organo-mineral birikmalarni singdirish va sintez qilish ishlari olib boriladi. Gidrosfera aylanishida suvning tarkibi va tirik organizmlarning biologik faolligi asosiy rol o'ynaydi. Bu erda moddaning bioishlab chiqarilishi fito va zooplanktonning dominant ishtirokida amalga oshiriladi. Biogen migratsiyaning chuqur siklida eng muhim rol anaerob mikroorganizmlarning faoliyatiga tegishli.
**** Yerning turli qobiqlarida sodir bo'layotgan jarayonlar dinamik muvozanat holatida bo'lib, ularning har qandayining o'zgarishi ba'zan qaytarib bo'lmaydigan hodisalarning cheksiz zanjirlarini keltirib chiqaradi. Har bir tabiiy tsiklda ikkita qismni yoki ikkita "fond" ni ajratib ko'rsatish tavsiya etiladi:
zaxira fondi- sekin harakatlanuvchi moddalarning katta massasi, asosan noorganik tabiat;
mobil, yoki ayirboshlash, fond- kichikroq, ammo faolroq, bu organizmlar va atrof-muhit o'rtasidagi tez almashinuv bilan tavsiflanadi.
Ayirboshlash fondi hayvonlarning birlamchi ajralishi (lot. excretum - ajralishi) hisobiga yoki mikroorganizmlar tomonidan detritlarning parchalanishi natijasida aylanmaga qaytadigan moddalar hisobidan shakllanadi.
Agar biz butun biosferani yodda tutsak, biogeokimyoviy tsikllarni ikkita asosiy turga bo'lish mumkin:
atmosfera yoki gidrosferada zahira fondiga ega gazsimon moddalarning aylanishi;
er qobig'idagi zahira fondi bilan cho'kindi aylanish.
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- turli gazlar, suv bug'lari va chang aralashmasidan tashkil topgan Yerning gazsimon qobig'i.
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 cho?kindi jinslarning paydo bo?lishiga 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. Assimilyatsiya qilish uchun mos bo'lgan kimyoviy moddalarning tugashi 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. Abiotik jihatdan kislorod atmosferaning yuqori qismida suv bug'ining fotodissosiatsiyasi tufayli paydo bo'ladi, ammo bu manba fotosintez bilan ta'minlanganlarning 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 ko'plab boshqa elementlar bilan turli yo'llar bilan birlashib, tirik hujayralarning bir qismi bo'lgan oddiy va murakkab organik molekulalarni hosil qilishi mumkin. Sayyorada tarqalishi bo'yicha uglerod o'n birinchi o'rinni egallaydi (er qobig'i og'irligining 0,35%), ammo tirik moddada u quruq biomassaning o'rtacha 18 yoki 45% ni tashkil qiladi.
Atmosferada uglerod karbonat angidrid CO 2 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 bo?ladi 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 biosfera 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) faolligi 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 tsikllari turli qismlarning murakkab o'zaro ta'siri bilan qo'llab-quvvatlanadi. 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).
Dunyoning ekologik qarashining asosini har bir tirik mavjudotning unga ta'sir etuvchi ko'plab turli omillar bilan o'ralganligi, ular birgalikda yashash muhitini - biotopni tashkil etishi haqidagi g'oyadir. 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, atrof-muhitni ifloslantiradi.
Guruch. 12. Oziq-ovqat tarmog'i va moddalar oqimining yo'nalishi
Biosferadagi moddalar aylanishi - bu moddalarning qo'shma, o'zaro bog'liq bo'lgan o'zgarishi va harakatining tsiklik, ko'p marta takrorlanadigan jarayoni. Moddalar aylanishining mavjudligi biosferaning mavjudligi uchun zaruriy shartdir. Ba'zi organizmlar tomonidan ishlatilgandan so'ng, moddalar boshqa organizmlar uchun ochiq shaklga o'tishi kerak. Moddalarning bir bo'g'indan ikkinchisiga bunday o'tishi energiya xarajatlarini talab qiladi, shuning uchun bu faqat Quyosh energiyasi ishtirokida mumkin. Quyosh energiyasidan foydalanish bilan sayyorada moddalarning ikkita o'zaro bog'liq aylanishi davom etadi: katta - geologik va kichik - biologik (biotik).
Moddalarning geologik aylanishi- abiotik omillar ta'sirida amalga oshiriladigan moddalarning migratsiya jarayoni: nurash, eroziya, suv harakati va boshqalar. Unda tirik organizmlar ishtirok etmaydi.
Sayyorada tirik materiya paydo bo'lishi bilan, biologik (biotik) aylanish. Unda barcha tirik organizmlar ishtirok etib, atrof-muhitdan ba'zi moddalarni o'zlashtiradi va boshqalarni chiqaradi. Masalan, o'simliklar hayot jarayonida karbonat angidrid, suv, atrof-muhitdan mineral moddalarni iste'mol qiladi va kislorod chiqaradi. Hayvonlar nafas olish uchun o'simliklar chiqaradigan kisloroddan foydalanadilar. Ular o'simliklarni iste'mol qiladilar va hazm qilish natijasida fotosintez jarayonida hosil bo'lgan organik moddalarni o'zlashtiradilar. Ular karbonat angidrid va hazm bo'lmagan ovqatni chiqaradilar. O'lgandan keyin o'simliklar va hayvonlar o'lik organik moddalar (detritus) massasini hosil qiladi. Detritus mikroskopik zamburug'lar va bakteriyalar tomonidan parchalanish (mineralizatsiya) uchun mavjud. Ularning hayotiy faoliyati natijasida biosferaga qo'shimcha miqdorda karbonat angidrid kiradi. Organik moddalar esa asl noorganik komponentlarga - biogenlarga aylanadi. Olingan mineral birikmalar suv havzalariga va tuproqqa tushib, fotosintez orqali yana o'simliklar uchun fiksatsiya uchun mavjud bo'ladi. Bunday jarayon cheksiz takrorlanadi va tabiatda yopiq (aylanish). Masalan, barcha atmosfera kislorodi bu yo'l bo'ylab taxminan 2 ming yil ichida harakatlanadi, karbonat angidrid esa buning uchun taxminan 300 yil davom etadi.
Organik moddalar tarkibidagi energiya oziq-ovqat zanjirlarida harakat qilganda kamayadi. Uning katta qismi issiqlik shaklida atrof-muhitga tarqaladi yoki organizmlarning hayotiy jarayonlarini saqlashga sarflanadi. Masalan, hayvonlar va o'simliklarning nafas olishi, o'simliklardagi moddalarni tashish, shuningdek, tirik organizmlarning biosintezi jarayonlari haqida. Bundan tashqari, parchalanuvchilarning faoliyati natijasida hosil bo'lgan biogenlar organizmlar uchun mavjud bo'lgan energiyani o'z ichiga olmaydi. Bunday holda, biz faqat biosferadagi energiya oqimi haqida gapirishimiz mumkin, lekin aylanish haqida emas. Demak, biosferaning barqaror yashash sharti biogeotsenozlarda moddalarning doimiy aylanishi va energiya oqimidir.
Geologik va biologik aylanishlar birgalikda moddalarning umumiy biogeokimyoviy aylanishini tashkil qiladi, buning asosida azot, suv, uglerod va kislorod aylanishlari yotadi.
azot aylanishi
Azot biosferada eng ko'p tarqalgan elementlardan biridir. Biosfera azotining asosiy qismi atmosferada gaz holida joylashgan. Kimyo kursidan ma'lumki, molekulyar azotdagi (N 2) atomlar orasidagi kimyoviy bog'lanishlar juda kuchli. Shuning uchun ko'pchilik tirik organizmlar undan bevosita foydalana olmaydi. Demak, azot aylanishining muhim bosqichi uning fiksatsiyasi va organizmlar uchun ochiq shaklga aylanishidir. Azotni aniqlashning uchta usuli mavjud.
atmosfera fiksatsiyasi. Atmosferadagi elektr razryadlari (chaqmoq) ta'sirida azot kislorod bilan o'zaro ta'sirlanib, azotning oksidi (NO) va dioksidi (NO 2) hosil qilishi mumkin. Azot oksidi (NO) kislorod bilan juda tez oksidlanadi va azot dioksidiga aylanadi. Azot dioksidi suv bug'ida eriydi va azotli (HNO 2) va nitrat (HNO 3) kislotalar shaklida yog'ingarchilik bilan birga tuproqqa kiradi. Tuproqda bu kislotalarning dissotsiatsiyasi natijasida nitrit (NO 2 -) va nitrat ionlari (NO 3 -) hosil bo'ladi. Nitrit va nitrat ionlari allaqachon o'simliklar tomonidan so'rilishi va biologik tsiklga kirishi mumkin. Atmosferadagi azot fiksatsiyasi yiliga taxminan 10 million tonna azotni tashkil qiladi, bu biosferadagi yillik azot fiksatsiyasining taxminan 3% ni tashkil qiladi.
biologik fiksatsiya. Bu azotni o'simliklar uchun mavjud bo'lgan shakllarga aylantiradigan azotni biriktiruvchi bakteriyalar tomonidan amalga oshiriladi. Mikroorganizmlar barcha azotning yarmini bog'laydi. Dukkakli o'simliklarning tugunlarida azotni fiksatsiya qiluvchi bakteriyalar yaxshi ma'lum. Ular o'simliklarni ammiak (NH3) shaklida azot bilan ta'minlaydi. Ammiak o'simliklar tomonidan so'rilgan ammoniy ioni (NH 4 +) hosil bo'lishi bilan suvda yaxshi eriydi. Shuning uchun dukkaklilar almashlab ekishda madaniy o'simliklarning eng yaxshi o'tmishdoshlari hisoblanadi. Hayvonlar va o'simliklarning nobud bo'lishi va ularning qoldiqlari parchalanishidan keyin tuproq organik va mineral azot birikmalari bilan boyitiladi. Bundan tashqari, chirigan (ammonifikatsiya qiluvchi) bakteriyalar o'simlik va hayvonlarning azotli moddalarini (oqsillar, karbamid, nuklein kislotalar) ammiakgacha parchalaydi. Bu jarayon deyiladi ammonifikatsiya. Ammiakning ko'p qismi keyinchalik nitrifikator bakteriyalar tomonidan o'simliklar tomonidan qayta ishlatiladigan nitritlar va nitratlarga oksidlanadi. Azotning atmosferaga qaytishi denitrifikatsiya yo'li bilan sodir bo'ladi, bu denitrifikatsiya qiluvchi bakteriyalar guruhi tomonidan amalga oshiriladi. Natijada azotli birikmalar molekulyar azotga qaytariladi. Nitrat va ammoniy tarkibidagi azotning bir qismi sirt oqimi bilan suv ekotizimlariga kiradi. Bu erda azot suvda yashovchi organizmlar tomonidan o'zlashtiriladi yoki pastki organik cho'kindilarga kiradi.
Sanoat fiksatsiyasi. Mineral azotli o'g'itlar ishlab chiqarishda har yili sanoatda katta miqdorda azot bog'lanadi. Bunday o'g'itlardan azot o'simliklar tomonidan ammoniy va nitrat shaklida so'riladi. Belarusda ishlab chiqarilgan azotli o'g'itlar hajmi hozirda yiliga 900 ming tonnani tashkil etadi. Eng yirik ishlab chiqaruvchi - "GrodnoAzot" OAJ. Mazkur korxonada karbamid, ammiakli selitra, ammoniy sulfat va boshqa azotli o‘g‘itlar ishlab chiqariladi.
Sun'iy ravishda kiritilgan azotning taxminan 1/10 qismi o'simliklar tomonidan ishlatiladi. Qolgan qismi er usti oqimlari va er osti suvlari bilan suv ekotizimlariga o'tadi. Bu fitoplankton tomonidan assimilyatsiya qilish uchun mavjud bo'lgan ko'p miqdorda azot birikmalarining suvda to'planishiga olib keladi. Natijada, suv o'tlarining tez ko'payishi (evtrofikatsiya) va natijada suv ekotizimlarida o'lim mumkin.
Suv aylanishi
Suv biosferaning asosiy tarkibiy qismidir. Bu tsiklni amalga oshirishda deyarli barcha elementlarning erishi uchun vositadir. Biosfera suvining katta qismi suyuq suv va abadiy muz suvidan iborat (biosferadagi barcha suv zaxiralarining 99% dan ortig'i). Suvning kichik bir qismi gazsimon holatda - bu atmosfera suv bug'lari. Suvning biosfera aylanishi uning Yer yuzasidan bug'lanishi yog'ingarchilik bilan qoplanishiga asoslanadi. Yomg'ir shaklida er yuzasiga tushib, suv toshlarning yo'q qilinishiga yordam beradi. Bu ularning tarkibiy minerallarini tirik organizmlar uchun mavjud qiladi. Sayyora yuzasidan suvning bug'lanishi uning geologik aylanishini belgilaydi. Bu quyosh energiyasining yarmini sarflaydi. Dengiz va okeanlar yuzasidan suvning bug'lanishi uning yog'ingarchilik bilan qaytishidan yuqori tezlikda sodir bo'ladi. Bu farq qit'alarda yog'ingarchilik bug'lanishdan ustun bo'lganligi sababli sirt va chuqur oqim bilan qoplanadi.
Quruqlikda suv bug'lanishi intensivligining oshishi ko'p jihatdan o'simliklarning hayotiy faoliyati bilan bog'liq. O'simliklar tuproqdan suv chiqaradi va uni faol ravishda atmosferaga o'tkazadi. O'simlik hujayralaridagi suvning bir qismi fotosintez jarayonida parchalanadi. Bunday holda, vodorod organik birikmalar shaklida fiksatsiyalanadi va kislorod atmosferaga chiqariladi.
Hayvonlar organizmdagi osmotik va tuz muvozanatini saqlash uchun suvdan foydalanadi va uni metabolik mahsulotlar bilan birga tashqi muhitga chiqaradi.
Uglerod aylanishi
Uglerod atmosferada karbonat angidrid sifatida mavjud bo'lgan kimyoviy elementdir. Bu tirik organizmlarning Yer sayyorasida ushbu elementning aylanishida majburiy ishtirokini belgilaydi. Noorganik birikmalardan uglerod majburiy kimyoviy element bo'lgan organik moddalar tarkibiga o'tishning asosiy usuli bu fotosintez jarayonidir. Uglerodning bir qismi atmosferaga karbonat angidrid shaklida tirik organizmlarning nafas olishi va bakteriyalar tomonidan o'lik organik moddalarning parchalanishi paytida chiqariladi. O'simliklar tomonidan qabul qilingan uglerod hayvonlar tomonidan iste'mol qilinadi. Bundan tashqari, mercan poliplari va mollyuskalar skelet tuzilmalari va qobiqlarni qurish uchun uglerod birikmalaridan foydalanadilar. Ularning o'limi va cho'kishidan keyin tubida ohaktosh konlari hosil bo'ladi. Shunday qilib, uglerodni tsikldan chiqarib tashlash mumkin. Tsikldan uzoq vaqt davomida uglerodni olib tashlash minerallar hosil bo'lishi orqali erishiladi: ko'mir, neft, torf.
Sayyoramizning butun mavjudligi davomida tsikldan chiqarilgan uglerod vulqon otilishi va boshqa tabiiy jarayonlar paytida atmosferaga kiradigan karbonat angidrid bilan qoplanadi. Hozirgi vaqtda atmosferada uglerodni to'ldirishning tabiiy jarayonlariga sezilarli antropogen ta'sir qo'shildi. Masalan, uglevodorod yoqilg'ilarini yoqishda. Bu Yerdagi ko'p asrlik tartibga solinadigan uglerod aylanishini buzadi.
Bir asr davomida karbonat angidrid konsentratsiyasining atigi 0,01% ga oshishi issiqxona effektining sezilarli namoyon bo'lishiga olib keldi. Sayyoradagi o'rtacha yillik harorat 0,5 °C ga oshdi, Jahon okeanining sathi esa deyarli 15 sm ga ko'tarildi.Olimlarning fikricha, agar o'rtacha yillik harorat yana 3-4 °C ga oshsa, abadiy muz. eriy boshlaydi. Shu bilan birga, Jahon okeanining sathi 50-60 sm ga ko'tariladi, bu esa quruqlikning muhim qismini suv bosishiga olib keladi. Bu global ekologik halokat sifatida baholanadi, chunki dunyo aholisining 40% ga yaqini ushbu hududlarda yashaydi.
Kislorod aylanishi
Biosferaning faoliyatida kislorod tirik organizmlarning metabolik jarayonlari va nafas olishida juda muhim rol o'ynaydi. Nafas olish, yoqilg'ining yonishi va parchalanish jarayonlari natijasida atmosferadagi kislorod miqdorining kamayishi fotosintez jarayonida o'simliklar tomonidan chiqarilgan kislorod bilan qoplanadi.
Kislorod Yerning birlamchi atmosferasida sovishi natijasida hosil bo'lgan. Yuqori reaktivligi tufayli u gaz holatidan turli noorganik birikmalar (karbonatlar, sulfatlar, temir oksidlari va boshqalar) tarkibiga o'tdi. Sayyoramizning bugungi kislorodli atmosferasi faqat tirik organizmlar tomonidan amalga oshirilgan fotosintez tufayli shakllangan. Atmosferadagi kislorod miqdori uzoq vaqt davomida o'zining hozirgi qiymatiga ko'tarilmoqda. Uning miqdorini doimiy darajada ushlab turish hozirda faqat fotosintetik organizmlar tufayli mumkin.
Afsuski, so'nggi o'n yilliklarda o'rmonlarning kesilishiga, tuproq eroziyasiga olib keladigan inson faoliyati fotosintezning intensivligini pasaytiradi. Va bu, o'z navbatida, Yerning katta hududlarida kislorod aylanishining tabiiy jarayonini buzadi.
Atmosfera kislorodining kichik bir qismi Quyoshdan ultrabinafsha nurlanish ta'sirida ozon ekranining shakllanishi va yo'q qilinishida ishtirok etadi.
Moddalarning biogen aylanishining asosini quyosh energiyasi tashkil qiladi. Biosferaning barqaror mavjudligining asosiy sharti biogeotsenozlarda moddalarning doimiy aylanishi va energiya oqimidir. Azot, uglerod va kislorod aylanishlarida asosiy rol tirik organizmlarga tegishli. Biosferadagi global suv aylanishining asosini fizik jarayonlar ta'minlaydi.
^ TABIATDAGI MODDALARNING BIOLOGIK SIKILI
Moddalarning biologik aylanishi haqida umumiy tushuncha
Yer sayyorasining rivojlanish shakli sifatida moddalarning biologik aylanishi
Tabiatdagi moddalarning biogeokimyoviy aylanishining elementlari
Quruqlikdagi biogeokimyoviy siklning parametrlari
Biologik aylanish va tuproq shakllanishi
^ UMUMIY TUSHUNCHA
Moddalarning biologik aylanishi - bu kimyoviy elementlarning tuproq va atmosferadan tirik organizmlarga kirishi, yangi murakkab birikmalarning biokimyoviy sintezi va elementlarning tuproq va atmosferaga qaytishi jarayonlari to'plamidir. organik moddalar. Moddalarning biologik aylanishi to'liq kompensatsiyalangan yopiq tsikl emas, shuning uchun uning davomida tuproq chirindi va azot, mineral ozuqaviy elementlar (biogen elementlar deb ataladi) bilan boyitiladi, bu o'simlikning mavjudligi uchun qulay asos yaratadi. organizmlar.
Moddalarning biologik aylanishida amalga oshiriladigan jarayonlarning biologik, biokimyoviy va geokimyoviy ahamiyatini birinchi marta tabiiy zonalar haqidagi ta'limotni yaratgan V. V. Dokuchaev ko'rsatgan. Keyinchalik V. I. Vernadskiy, B. B. Polynov, D. N. Pryanishnikov, V. N. Sukachev, N. P. Remezov, L. E. Rodin, N. I. Bazilevich, V. A. Kovda va boshqa tadqiqotchilarning asarlarida ochib berilgan.
Xalqaro biologiya fanlari ittifoqi yer va suv biogeotsenozlarining biologik mahsuldorligini tadqiq qilishning keng dasturini amalga oshirdi. Ushbu tadqiqotlarga rahbarlik qilish uchun Xalqaro biologik dastur tuzildi. Zamonaviy adabiyotlarda qo‘llanilayotgan atama va tushunchalarni birlashtirish maqsadida Xalqaro biodastur tomonidan ma’lum hajmdagi ishlar amalga oshirildi. Moddalarning tabiiy biologik aylanishlarini o'rganishni boshlashdan oldin, eng ko'p ishlatiladigan atamalarga tushuntirishlar berish kerak.
Biomassa - tirik materiyaning ma'lum bir vaqtgacha to'plangan massasi.
^ o'simlik biomassasi (sinonimi - fitomas) - tirik va o'lik, ammo shu vaqtgacha o'zlarining anatomik tuzilishini saqlab qolgan, har qanday hududdagi o'simlik jamoalari organizmlari massasi.
^ Biomassa tuzilishi - o'simliklarning er osti va er usti qismlari, shuningdek o'simliklarning bir yillik va ko'p yillik, fotosintetik va fotosintetik bo'lmagan qismlari nisbati.
lattalar - o'simlik bilan mexanik aloqani saqlab qolgan o'simliklarning o'lik qismlari.
^ Kuz - er usti va er osti qismlarida nobud bo'lgan o'simliklarning vaqt birligidagi maydon birligiga to'g'ri keladigan organik moddalar miqdori.
Axlat - minerallashuv darajasi har xil bo'lgan o'simlik qoldiqlarining ko'p yillik konlari massasi.
O'sish - vaqt birligida birlik maydonda to'plangan organizm yoki organizmlar jamoasining massasi.
^ Haqiqiy o'sish - o'sish sur'atining birlik vaqt birligidagi axlat tezligiga nisbati.
Birlamchi ishlab chiqarish - avtotroflar (yashil o'simliklar) tomonidan vaqt birligida maydon birligida yaratilgan tirik materiya massasi.
^ ikkilamchi ishlab chiqarish - geterotroflar tomonidan vaqt birligida birlik maydonda hosil bo'lgan organik moddalar massasi.
Biologik aylanish qobiliyati - etuk biotsenoz (fitotsenoz) massasiga kiruvchi kimyoviy elementlar soni.
Biologik tsiklning intensivligi - vaqt birligida birlik maydonda fitotsenozning o'sishi tarkibidagi kimyoviy elementlarning soni.
Biologik aylanish tezligi - bu elementning tirik materiya tomonidan so'rilishidan tirik materiya tarkibidan chiqishigacha bo'lgan vaqt davri. Belgilangan atomlar yordamida aniqlanadi.
L. E. Rodin, N. I. Bazilevich (1965) ma’lumotlariga ko‘ra, elementlarning biologik siklining to‘liq sikli quyidagi tarkibiy qismlardan tashkil topgan.
O'simliklarning assimilyatsiya qiluvchi yuzasi uglerod atmosferasidan, ildiz tizimlari tomonidan tuproqdan - azot, kul elementlar va suvdan so'rilishi, ularni o'simlik organizmlari tanasiga biriktirishi, o'lik o'simliklar yoki ularning qismlari bilan tuproqqa kirishi, parchalanishi. axlat va ulardagi elementlarning chiqarilishi.
Ular bilan oziqlanadigan hayvonlarning o'simliklar qismlarini begonalashtirishi, ularning hayvonlar tanasida yangi organik birikmalarga aylanishi va ularning bir qismini hayvon organizmlarida fiksatsiyasi, keyinchalik hayvonlarning axlati yoki o'liklari bilan tuproqqa kirishi, ikkalasining parchalanishi va ulardagi elementlarning chiqarilishi.
Assimilyatsiya qiluvchi o'simlik yuzasi va atmosfera, ildiz tizimi va tuproq havosi o'rtasida gaz almashinuvi.
O'simliklarning er usti organlari va, xususan, ba'zi elementlarning ildiz tizimlari tomonidan to'g'ridan-to'g'ri tuproqqa intravital ekskretsiya.
^ MADDALARNING BIOLOGIK TIKLI YER SAYAYROGINI RIVOJLANISH SHAKLI OLARAK.
Biosferaning tuzilishi eng umumiy shaklda ikkita asosiy qismdan iborat birinchi darajali tabiiy kompleks - kontinental va okeanik. O'simliklar, hayvonlar va tuproq qoplami quruqlikda murakkab global ekologik tizimni tashkil qiladi. Quyosh energiyasini, atmosfera uglerodini, namlikni, kislorodni, vodorodni, azotni, fosforni, oltingugurtni, kaltsiyni va boshqa biofil elementlarni bog'lash va qayta taqsimlash orqali bu tizim biomassa hosil qiladi va erkin kislorod hosil qiladi.
Suv o'simliklari va okean yana bir global ekologik tizimni tashkil qiladi, u fitobiomassa hosil bo'lishi va atmosferaga kislorodni chiqarish orqali sayyoradagi quyosh energiyasi, uglerod, azot, fosfor va boshqa biofillarni bog'lash funktsiyalarini bajaradi.
Biosferada kosmik energiyaning to'planishi va qayta taqsimlanishining uchta shakli mavjud. ^ Birinchisining mohiyati ulardan biri o'simlik organizmlari va oziq-ovqat zanjirlari va unga aloqador hayvonlar va bakteriyalar orqali ularning to'qimalarida ko'plab birikmalarni o'z ichiga oladi. Bu birikmalar tarkibida H 2, O 2, N, P, S, Ca, K, Mg, Si, Al, Mn va boshqa biofillar, ko'plab mikroelementlar (I, Co, Cu, Zn va boshqalar) mavjud. Bunda engil izotoplar (C, H, O, N, S) og'irroqlaridan tanlanadi. In vivo va vafotidan keyin er, suv va havo organizmlari atrof-muhit bilan uzluksiz almashinish holatida bo'lib, mineral va organik birikmalarning keng va xilma-xilligini idrok etadilar va chiqaradilar. Organizmlar va atrof-muhitning in vivo metabolizmi mahsulotlarining umumiy massasi va hajmi (metabolitlar) tirik moddaning biomassasidan bir necha baravar ko'p.
^ Ikkinchi shakl Quyoshning sayyoradagi kosmik energiyasini uning biosferasida to'planishi, saqlanishi va qayta taqsimlanishi suv massalarining isishi, bug'larning shakllanishi va kondensatsiyasi, yog'ingarchilik va er usti va er osti suvlarining oziqlanish joylaridan qiyalik bo'ylab harakatlanishi orqali namoyon bo'ladi. bug'lanish joylariga. Havo va suvning notekis isishi suv va havo massalarining sayyoraviy harakatiga, zichlik va bosim gradientlarining shakllanishiga, okean oqimlari va atmosfera aylanishining ulkan jarayonlariga sabab bo'ladi.
Eroziya, kimyoviy denudatsiya, transport, qayta taqsimlash, cho'kindi va mexanik va kimyoviy cho'kindilarning quruqlikda va okeanda to'planishi bu energiyani uzatish va o'zgartirishning uchinchi shaklidir.
Bu uchta sayyoraviy jarayonning barchasi bir-biri bilan chambarchas bog'liq; umumiy yer aylanishini va moddalarning mahalliy aylanish tizimini shakllantirish. Shunday qilib, sayyoramizning milliardlab yillik biologik tarixi davomida tabiatdagi kimyoviy elementlarning katta biogeokimyoviy aylanishi va differentsiatsiyasi rivojlandi. Ular zamonaviy biosferani yaratdilar va uning normal faoliyatining asosi hisoblanadi.
^ TABIATDAGI MADDALARNING BIOGEOKIMYOVIY SIKLINI Elementlari.
Moddalarning biogeokimyoviy aylanishining elementlari quyidagi tarkibiy qismlardan iborat.
Muntazam takrorlanadigan yoki doimiy ravishda davom etadigan energiya oqimi, yangi birikmalarning shakllanishi va sintezi jarayonlari.
Energiyani uzatish yoki qayta taqsimlashning doimiy yoki davriy jarayonlari va fizik, kimyoviy va biologik omillar ta'siri ostida sintezlangan birikmalarni yo'q qilish va yo'naltirilgan harakatlanish jarayonlari.
Yo'naltirilgan ritmik yoki davriy ketma-ket transformatsiya jarayonlari: biogen yoki abiogen muhit ta'siri ostida ilgari sintez qilingan birikmalarning parchalanishi, yo'q qilinishi.
Tabiatda moddalarning biologik aylanishlari ham, abiogen sikllari ham sodir bo'ladi.
^ Biologik tsikllar - shartlangan barcha darajalarda organizmlarning hayotiy faoliyati (oziqlanish, oziq-ovqat munosabatlari, ko'payish, o'sish, metabolitlarning harakati, o'lim, parchalanish, minerallashuv).
^ Abiogen sikllar - sayyorada biogenga qaraganda ancha oldin shakllangan. Ular geologik, geokimyoviy, gidrologik va atmosfera jarayonlarining butun majmuasini o'z ichiga oladi.
Sayyoraning prebiogen davrida geologik, gidrologik, geokimyoviy va atmosfera davrlarida suv va havo migratsiyasi va to'planishi hal qiluvchi rol o'ynadi. Rivojlangan biosfera sharoitida moddalarning aylanishi biologik, geologik va geokimyoviy omillarning birgalikdagi ta'siri bilan boshqariladi. Ularning orasidagi nisbat boshqacha bo'lishi mumkin, lekin harakat birgalikda bo'lishi kerak! Aynan shu ma'noda atamalar qo'llaniladi - moddalarning biogeokimyoviy aylanishi, biogeokimyoviy aylanishlar.
Buzilmagan biogeokimyoviy sikllar deyarli aylana shaklida, deyarli yopiq. Tabiatda tsikllarning takroriy ko'payish darajasi juda yuqori va V. A. Kovdaning fikriga ko'ra, ehtimol 90-98% ga etadi. Bu tsiklda ishtirok etuvchi komponentlarning tarkibi, miqdori va konsentratsiyasining ma'lum bir doimiyligi va muvozanatini, shuningdek, organizmlar va atrof-muhitning genetik va fiziologik mosligi va uyg'unligini ta'minlaydi. Ammo biogeokimyoviy sikllarning geologik vaqt ichida to?liq yopilmasligi elementlar va ularning birikmalarining fazoda va turli muhitlarda ko?chishi va differensiatsiyasiga, elementlarning konsentratsiyasi yoki dispersiyasiga olib keladi. Shuning uchun ham atmosferada azot va kislorodning biogen to?planishi, yer qobig?ida (neft, ko?mir, ohaktosh) uglerod birikmalarining biogen va kimogen to?planishini kuzatamiz.
^ QURULIKDAGI BIOGEOKIMYOVIY SIKLINING PARAMETRELARI
Tabiatdagi biogeokimyoviy sikllarni o'rganishning majburiy parametrlari quyidagi ko'rsatkichlardir.
Biomassa va uning haqiqiy o'sishi (fito-, zoo-, mikrob massasi alohida).
Organik chiqindilar (miqdori, tarkibi).
Tuproqning organik moddalari (gumus, parchalanmagan organik qoldiqlar).
Tuproq, suv, havo, yog'ingarchilik, biomassa fraktsiyalarining elementar moddiy tarkibi.
Biogen energiyaning yer osti va yer osti zahiralari.
tirik metabolitlar.
Turlarning soni, ko'pligi, tarkibi.
Turlarning umr ko'rish davomiyligi, populyatsiyalar va tuproqlarning yashash dinamikasi va ritmi.
Atrof-muhitning ekologik va meteorologik sharoitlari: inson aralashuvining foni va bahosi.
Suv havzasi, yon bag'irlari, teraslar, daryo vodiylari, ko'llarni kuzatish punktlari bilan qamrab olish.
Ifloslantiruvchi moddalar miqdori, ularning kimyoviy, fizik, biologik xossalari (xususan, CO, CO 2, SO 2, P, NO 3, NH 3 Hg, Pb, Cd, H 2 S, uglevodorodlar).
1.Biomassadagi kul moddalari, uglerod va azotning miqdori (er usti, er osti, fito-, zoo-, mikrobial). Bu elementlarning tarkibi % yoki g/m2, t/ga sirtda ifodalanishi mumkin. Og'irligi bo'yicha tirik materiyaning asosiy tarkibiy elementlari O (65-70%) va H (10%). Qolganlarning hammasi 30-35% ni tashkil qiladi: C, N, Ca (1-10%); S, P, K, Si (0,1-1%); Fe, Na, Cl, Al, Mg (0,01-0,1%).
Fitomasaning kimyoviy tarkibi juda xilma-xildir. Ignabargli va bargli o'rmonlar, o't o'simliklari va galofitlar fitomasining tarkibi ayniqsa farq qiladi (13-jadval).
13-jadval - Quruq o'simliklarning turli guruhlarining mineral tarkibi
| o'simlik turi | Kul tarkibi, % | Foydali qazilmalarning yillik aylanmasi Komponentlar, kg/ga | Dominant komponentlar |
| ignabargli o'rmonlar | 3-7 | 100-300 | Si, Ca, P, Mg, K |
| Bargli o'rmonlar | 5-10 | 460-850 | Ca, K, P, Al, Si |
| Yomg'ir o'rmonlari | 3-4 | 1000-2000 | Ca, K, Mg, Al |
| Yaylovlar, dashtlar | 5-7 | 800-1200 | Si, Ca, K, S, P |
| halofit jamoalari | 20-45 | 500-1000 | Cl, SO 4, Na, Mg, K |
Muayyan kimyoviy elementning individual ahamiyati biologik yutilish koeffitsienti (BFA) bilan baholanadi. U quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:
1966 yilda V. A. Kovda umumiy uglerod aylanishining o'rtacha davomiyligini tavsiflash uchun qayd etilgan fitobiomassaning fitomasning yillik fotosintetik o'sishiga nisbatidan foydalanishni taklif qildi. Bu koeffitsient sintezning umumiy tsiklining o'rtacha davomiyligini tavsiflaydi - ma'lum bir hududda (yoki umuman quruqlikda) biomassaning minerallashuvi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, umuman er uchun bu tsikl 300-400 va 1000 yildan ortiq bo'lmagan davrga to'g'ri keladi. Shunga ko'ra, bu o'rtacha tezlik bilan biomassada bog'langan mineral birikmalarning ajralib chiqishi, tuproqda chirindi hosil bo'lishi va mineralizatsiyasi mavjud.
Biosferaning tirik moddasining mineral tarkibiy qismlarining biogeokimyoviy ahamiyatini umumiy baholash uchun V. A. Kovda biomassaning mineral moddalari zahirasini, har yili aylanishda ishtirok etadigan mineral moddalar miqdorini o'sish va axlat bilan solishtirishni taklif qildi. daryolarning yillik kimyoviy oqimi. Ma'lum bo'lishicha, bu qiymatlar yaqin: 10 8-9 kul moddasi o'sish va tushishda, 10 9 - daryolarning yillik kimyoviy oqimida.
BGHK indeksi \u003d S b / S X,
Bu erda S b - biomassaning yillik o'sishidagi elementlarning yig'indisi (yoki bitta element miqdori); S x - ma'lum bir havza (yoki havzaning bir qismi) daryolari suvlari tomonidan olib o'tiladigan bir xil elementlarning (yoki bitta elementning) yig'indisi.
Ma'lum bo'lishicha, biogeokimyoviy sikl ko'rsatkichlari turli iqlim sharoitlarida, turli o'simlik jamoalari qoplami ostida, turli xil tabiiy drenaj sharoitlarida juda farq qiladi.
4. N. I. Bazilevich, L. E. Rodin (1964) ma'lum biogeotsenoz sharoitida axlatning parchalanish intensivligini va axlatni saqlash muddatini tavsiflovchi koeffitsientni hisoblashni taklif qildilar:
N. I. Bazilevich va L. E. Rodinlarning fikriga ko'ra, fitomalarning parchalanish intensivligi ko'rsatkichlari shimolning tundra va botqoqlarida eng yuqori, eng pasti (taxminan 1 ga teng) - dasht va yarim cho'llarda.
5. B. B. Polynov (1936) suv migratsiyasi indeksini hisoblashni taklif qildi:
IVM \u003d X H2O / X zk,
Bu erda IWM - suv migratsiyasining indeksi; X H2O - bug'langan daryo yoki er osti suvlarining mineral qoldig'idagi element miqdori; X zk - yer qobig'i yoki jinsidagi bir xil elementning tarkibi.
Suv migratsiyasi indekslarini hisoblash shuni ko'rsatdiki, biosferada eng ko'p harakatlanuvchi migrantlar Cl, S, B, Br, I, Ca, Na, Mg, F, Sr, Zn, U, Mo. Bu borada eng passiv Si, K, P, Ba, Mn, Rb, Cu, Ni, Co, As, Li, Al, Fe hisoblanadi.
^ BIOLOGIK TIKLI VA TUPROQ PAYLANISHI
Geologiya va paleobotanika ma'lumotlari V. A. Kovdaga o?simliklar va o?simlik qoplamining rivojlanish tarixi bilan bog?liq holda tuproq hosil qilish jarayonining rivojlanishining eng muhim bosqichlarini umumiy ma'noda ko?rsatishga imkon berdi (1973). Yerda tuproq hosil bo'lish jarayonining boshlanishi eng noqulay gidrotermal sharoitlarda mustaqil yashashga qodir avtotrof bakteriyalarning paydo bo'lishi bilan bog'liq. V. R. Uilyams quyi organizmlarning er qobig'ining jinslariga ta'sirining bu boshlang'ich jarayonini birlamchi tuproq hosil qilish jarayoni deb atagan. 19-asr oxirida S. N. Vinogradov tomonidan kashf etilgan avtotrof bakteriyalar eng oddiy bir hujayrali organizmlar bo?lib, ularning soni yuzga yaqin turni tashkil etadi. Ular juda tez ko'payish qobiliyatiga ega: kun davomida 1 kishi trillionlab organizmlarni berishi mumkin. Zamonaviy avtotroflarga tuproq ichidagi jarayonlarda nihoyatda muhim rol o'ynaydigan oltingugurt bakteriyalari, temir bakteriyalari va boshqalar kiradi. Avtotrof bakteriyalarning paydo bo'lishi prekembriyga to'g'ri keladi.
Shunday qilib, organik moddalarning birinchi sintezi va yer qobig'idagi C, S, N, Fe, Mn, O 2, H 2 biologik tsikllari mineral birikmalar kislorodidan foydalanadigan avtotrof bakteriyalarning faolligi bilan bog'liq edi. Tuproq hosil bo'lish jarayonining paydo bo'lishida avtotrof bakteriyalar bilan bir qatorda viruslar va bakteriofaglar kabi hujayradan tashqari hayot shakllari ham ma'lum rol o'ynagan bo'lishi mumkin. Albatta, bu zamonaviy shaklda tuproq hosil qiluvchi jarayon emas edi, chunki ildiz o'simliklari yo'q edi, gumus birikmalarining to'planishi va biogen mexanizm yo'q edi. Va, ko'rinishidan, quyi organizmlar ta'sirida jinslarning birlamchi biogeokimyoviy parchalanishi haqida gapirish to'g'riroq.
Prekembriyda bir hujayrali ko'k-yashil suvo'tlar paydo bo'lgan. Ko'p hujayrali suv o'tlari silur va devondan tarqalgan - yashil, jigarrang, qip-qizil. Tuproq hosil bo'lish jarayoni murakkablashdi, tezlashdi, organik moddalarning sintezi sezilarli miqdorda boshlandi, O, H, N, S va boshqa oziq moddalarning kichik biologik aylanishining kengayishi kuzatildi. Ko'rinishidan, V.A. Kovd, bu bosqichlarda tuproq hosil bo'lish jarayoni biogen nozik tuproqning to'planishi bilan birga bo'lgan. Dastlabki tuproq hosil bo'lish bosqichi juda uzoq bo'lib, organik moddalar va biologik aylanishda ishtirok etadigan elementlar bilan boyitilgan biogen mayda tuproqning sekin, ammo doimiy to'planishi bilan birga keldi: H, O, C, N, P, S, Ca, K, Fe, Si, Al. Ushbu bosqichda ikkilamchi minerallarning biogen sintezi allaqachon sodir bo'lishi mumkin edi: aluminosilikatlar va ferrisilikatlar, fosfatlar, sulfatlar, karbonatlar, nitratlar, kvarts va tuproq hosil bo'lishi sayoz suvli hududlar bilan chegaralangan. Quruqlikda u tosh va botqoq xarakterga ega edi.
Kembriyda psilofitlar ham paydo bo'lgan - hatto ildizi ham bo'lmagan kichik buta tipidagi o'simliklar. Ular silurda ma'lum bir tarqalish va Devoniyda sezilarli rivojlanishni oldi. Shu bilan birga, otlar va paporotniklar paydo bo'ladi - nam pasttekisliklar aholisi. Shunday qilib, tuproq hosil qilish jarayonining nisbatan rivojlangan shakli silur va devon davridan boshlangan, ya'ni. taxminan 300-400 million yil oldin. Biroq, o'tloqli o'simliklar yo'qligi sababli, hech qanday shilimshiq jarayon kuzatilmadi. Paporotniklar va kulcha moxlarining kul miqdori yuqori emas (4-6%), otquloqlari ancha yuqori (20%). Kulning tarkibida K (30%), Si (28%) va C1 (10%) ustunlik qilgan. Qo'ziqorin mikroflorasi P va K ning biologik tsiklga, likenlar esa Ca, Fe, Si ning ishtirok etishiga yordam berdi. Temir birikmalari bilan boyitilgan kislotali tuproqlar (kaolinit allit, boksit) va gidromorf tuproqlarning paydo bo'lishi ehtimoli bor.
Rivojlangan tuproq hosil qilish jarayoni faqat paleozoy (karbon, perm) oxirida shakllangan. Aynan shu vaqtgacha olimlar quruqlikda uzluksiz o'simlik qoplamining paydo bo'lishini tushuntiradilar. Fernlardan tashqari, klub moxlari, otlar, gimnospermlar paydo bo'ldi. O'rmonlar va botqoqlarning landshaftlari ustunlik qildi, issiq tropik va subtropiklarning hukmronligi fonida iqlim zonalari shakllandi. Binobarin, bu davrda botqoq va o?rmon tropik tuproq hosil qiluvchi jarayonlar hukmronlik qilgan.
Bu rejim taxminan Perm davrining o'rtalariga qadar davom etdi, bunda iqlim asta-sekin sovuq va quruq bo'ldi. Quruqlik va sovutish rayonlashtirishning keyingi rivojlanishiga yordam berdi. Aynan shu davrda (perm davrining ikkinchi yarmi, trias) gimnospermlar ignabargli daraxtlar keng rivojlangan. Yuqori kengliklarda o'sha paytda kislotali podzolik tuproqlar hosil bo'lgan; Igna kulida past kul miqdori (taxminan 4%), Cl, Na ning ahamiyatsiz miqdori, Si (16%), Ca (2%), S (6%), K (6,5%) ning ko'p bo'lishiga olib keldi. biologik aylanishda va tuproq hosil bo'lishida Ca, S, P rolining kengayishi va Si, K, Na, C1 rolining pasayishi.
Yurada diatomlar, undan keyingi bo'r davrida angiospermlar gulli o'simliklar paydo bo'ladi. Bo?r davrining o?rtalaridan boshlab qattiq daraxtlar – chinor, eman, qayin, tol, evkalipt, yong?oq, olxa, shoxli daraxtlar keng tarqalgan. Ularning soyabonlari ostida podzol hosil qilish jarayoni zaiflasha boshlaydi, chunki bu o'simliklarning axlatida Ca, Mg va K ning katta qismi mavjud.
Uchinchi davrda dunyoda tropik flora ustunlik qildi: palma daraxtlari, magnoliyalar, sekvoya, olxa, kashtan. Ushbu o'rmonlar tomonidan aylanib yuradigan moddalarning mineral tarkibi Ca, Mg, K, P, S, Si va Al ning katta hissasi bilan tavsiflangan. Shunday qilib, o't o'simliklarining paydo bo'lishi va rivojlanishi uchun ekologik shart-sharoitlar yaratildi: tuproq va jinslarning kislotaligining pasayishi va ozuqa moddalarining to'planishi.
Tuproq hosil qiluvchi jarayonlarning tabiatini o'zgartirishda yog'ochdan o'tli o'simliklarning ustunligining o'zgarishi katta fundamental ahamiyatga ega edi. Daraxtlarning kuchli ildiz tizimi biologik tsiklda ko'p miqdordagi mineral moddalarni o'z ichiga olgan va ularni o't o'simliklarining keyingi joylashishiga safarbar qilgan. O't o'simliklarining qisqa umri va tuproqning eng yuqori qatlamlarida ildiz massalarining kontsentratsiyasi, o'tlar qoplami ostida, kul oziqlanishining to'planishi bilan gorizontlarning kamroq kuchli qalinligida mineral moddalarning biologik aylanishining fazoviy kontsentratsiyasini ta'minlaydi. ulardagi elementlar. Shunday qilib, bo'r davrining ikkinchi yarmidan boshlab, uchlamchi va ayniqsa, to'rtlamchi davrlarda o't o'simliklarining hukmronligi ta'sirida tuproq hosil bo'lishining sodali jarayoni tarqaldi.
Shunday qilib, Yerning geologik tarixi va tuproq hosil qilish jarayonining rivojlanishida tirik materiya va biologik tsiklning roli doimiy ravishda oshib bordi. Ammo tuproq shakllanishi asta-sekin moddalarning biologik aylanishining asosiy bo'g'inlaridan biriga aylandi.
Tuproq yer yuzasida moddalarning yirik geologik va kichik biologik aylanishlarining doimiy o'zaro ta'sirini ta'minlaydi. Tuproq materiyaning ushbu ikki global aylanishining o'zaro ta'sirini bog'lovchi va tartibga soluvchidir.
Tuproq - o'zida organik moddalar va u bilan bog'liq kimyoviy energiya, kimyoviy elementlar to'planadi va shu bilan moddalarning biologik aylanish tezligini tartibga soladi.
Tuproq unumdorligini dinamik ravishda ko'paytirish qobiliyatiga ega bo'lib, biosfera jarayonlarini tartibga soladi. Xususan, Yerdagi hayotning zichligi iqlim omillari bilan bir qatorda, asosan, tuproqning geografik xilma-xilligi bilan belgilanadi.
1-sahifa
Biologik sikl tirik materiyadagi suvning hayotiy jarayonida moddalar almashinuvi (metabolizmi) va hosil bo'lishi, shuningdek parchalanishi bilan bog'liq.
Har qanday biologik sikl kimyoviy elementlar atomlarining tirik organizmlar tanasiga qayta-qayta kiritilishi va ularning atrof-muhitga chiqarilishi bilan tavsiflanadi, ular yana o'simliklar tomonidan ushlanib, tsiklga jalb qilinadi. Kichik biologik tsikl sig'im bilan tavsiflanadi - ma'lum bir ekotizimda bir vaqtning o'zida tirik materiya tarkibida bo'lgan kimyoviy elementlar soni va tezlik - vaqt birligida hosil bo'lgan va parchalanadigan tirik materiya miqdori.
Quruqlik va gidrosferaning biologik aylanishi suv oqimi va atmosfera harakati orqali alohida landshaftlar davrlarini birlashtiradi. Barcha qit'alar va okeanlarni biosferaning yagona tsikliga birlashtirishda suv va atmosferaning aylanishining roli ayniqsa muhimdir.
Moddalarning biologik aylanishi ijodiy funktsiyaga ega, organik moddalarni yaratish va tuproqni oziq moddalar bilan boyitish. Har qanday o'simlik jamoalarida hayot unga bog'liq: bog'lar, o'tloqlar, dalalar, o'rmonlar. So'nggi yillarda uzoq sayyoralararo sayohatlarda hayotni ta'minlaydigan yopiq tizimlarda yuqori intensiv aylanish turlarini yaratish zarurati paydo bo'ldi.
Biologik tsiklning intensivligi birinchi navbatda atrof-muhit harorati va suv miqdori bilan belgilanadi. Masalan, biologik tsikl tundraga qaraganda nam tropik o'rmonlarda intensivroq davom etadi.
Quruqlikdagi biologik aylanishlarning tezligi yillar va o'n yilliklar, suv ekotizimlarida - bir necha kun yoki hafta.
O'rmondagi biologik tsikl daraxtlar va butalarning ko'p yillik biomassasi tarkibidagi azot va kul elementlarini uzoq muddatli chiqarib tashlash, o'rmon axlatlari va turli xil suvlar hosil bo'lishi bilan tuproq yuzasida axlatning o'zgarishi bilan tavsiflanadi. uning parchalanishining eruvchan organik va mineral mahsulotlari.
Biologik sikllarning tezligi va bu tsikllarda ishtirok etadigan moddalarning umumiy miqdori ekotizimlardagi miqyos va atrof-muhit sharoitlari bilan belgilanadi. Ekotizimlar turli xil muhit sharoitlari bilan tavsiflanadi, ular tirik organizmlarga bevosita yoki bilvosita ta'sir ko'rsatadigan ekologik muhit omillari. Bu omillar abiotik va biotik bo'lishi mumkin.
Biologik siklning uglerod, suv, azot, fosfor, oltingugurt va boshqa biogen moddalar davrlaridan tashkil topgan qismi biogeokimyoviy sikl deyiladi.
Azot moddalarning biologik aylanishida alohida o'rin tutadi. Organik moddalar parchalanganda azot atmosferaga gazsimon birikmalar yoki erkin holatda chiqariladi. Azotning o'simliklar tomonidan olinadigan tuproqqa qaytishi atmosfera azotini iste'mol qilish uchun mavjud bo'lgan birikmalarga bog'laydigan maxsus bakteriyalar va boshqa ba'zi organizmlar ishtirok etadigan jarayon natijasida murakkab tarzda amalga oshiriladi. o'simliklar tomonidan.
V. A. Kovdaning biologik tsikli kontseptsiyasi atrof-muhit va o'simlik va hayvon organizmlarining umumiyligi o'rtasidagi metabolizm va energiyaning tsiklik jarayonlari yig'indisini o'z ichiga oladi. Agar biz ketma-ket o'zgarishlar zanjiriga va yashash muhiti, xususan, tuproq va biota o'rtasidagi almashinuvda ishtirok etadigan alohida elementlarning migratsiyasiga rioya qilsak, biz, masalan, izotop yorlig'i yordamida to'liq transformatsiya-migratsiya tsiklini topishimiz mumkin. element barcha tuproqlarda va uning faoliyatining barcha bosqichlarida materiyaning o'zgarishi va harakatining ham biologik, ham abiotik jarayonlarini o'z ichiga oladi. Masalan, elementning o'rmon axlati bilan tuproq yuzasiga qaytishi va uning o'simlik ildizlari tomonidan so'rilishi o'rtasidagi davrda u tuproq profili bo'ylab ko'chishi mumkin. Shu bilan birga, bu jarayonning intensivligi va yo'nalishi nafaqat biota, balki iqlim omillari, tuproqlarning suv-fizik, sorbsion va boshqa xususiyatlari bilan ham belgilanadi.
Biologik tsiklga qo'shilgan holda, ular o'simlik va hayvonlarning oziq-ovqatlari orqali inson tanasiga kiradi va unda to'planib, radioaktiv ta'sirga olib keladi.
Aksincha, moddalarning biologik aylanishi aholi yashaydigan biosfera chegaralarida sodir bo'ladi va sayyoramiz tirik materiyasining o'ziga xos xususiyatlarini o'zida mujassam etadi. Katta, kichik tsiklning bir qismi bo'lib, biogeotsenoz darajasida amalga oshiriladi, u tuproqning ozuqa moddalari, suv, uglerod o'simliklarning moddalarida to'planib, ikkalasining tanasi va hayotiy jarayonlarini qurishga sarflanadi. o'zlari va iste'molchi organizmlar. Organik moddalarning tuproq mikroflorasi va mezofauna (bakteriyalar, zamburug'lar, mollyuskalar, qurtlar, hasharotlar, protozoa va boshqalar) tomonidan parchalanish mahsulotlari yana o'simliklar uchun mavjud bo'lgan mineral komponentlarga parchalanadi va shuning uchun ular yana moddalar oqimida ishtirok etadilar.
