Биосфер дахь усны том эргэлт. §47

16.12.2023

Амьд бодис үүсэх ба түүний хуваарь нь нэг үйл явцын хоёр тал бөгөөд үүнийг химийн элементүүдийн биологийн мөчлөг гэж нэрлэдэг. Амьдрал бол организм ба хүрээлэн буй орчны хоорондох элементүүдийн мөчлөг юм. Биологийн мөчлөгийн шалтгаан нь организмын биеийг бий болгодог элементүүдийн хязгаарлагдмал нөөц юм.

Биосфер дахь бодисын эргэлтийн үйл явцыг ихэвчлэн том (геологийн) ба жижиг (биологийн) мөчлөгт хуваадаг.

Том (геологийн) мөчлөгийн хөдөлгөгч хүч нь тектоник процесс ба нарны энерги юм. Түүний хүчин чадал нь жилд 2 o 1016 тонн, ашиглалтын хугацаа нь 4 тэрбум гаруй жил юм. Бодисын жижиг (биологийн) эргэлт нь амьд бодисын үйл ажиллагаатай холбоотой байдаг. Түүний нийт хүчин чадал нь жилд 5-10 тонноос давдаг. Хоёр мөчлөг нь нэгэн зэрэг явагддаг бөгөөд хоорондоо холбоотой байдаг. Эдгээр нь биогеохимийн нэг циклийг бүрдүүлдэг - бодисын тогтмол мөчлөгт хувирал, бодисын биотик ба абиотик хувиргалт хосолсон үйл ажиллагааны улмаас орон зайн массын шилжилттэй энергийн урсгалын өөрчлөлт. Биосферийн биогеохимийн нэг мөчлөгийн хүрээнд устөрөгч, хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, азот, фосфор, хүхэр гэсэн 6 элементийн мөчлөг хамгийн чухал юм (Зураг 1.1).

Нүүрстөрөгчийн эргэлт. Биосфер дахь нүүрстөрөгчийн масс 12,000 тэрбум тонноос давж байна.Нүүрстөрөгчийн эргэлт нь амьд биетүүдийн хооронд явагддаг.

Цагаан будаа. 1.1. Биосфер дахь биогеохимийн мөчлөг (A - D)

бодис ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2). Ургамлын фотосинтезийн явцад нүүрстөрөгчийн давхар исэл (нүүрстөрөгчийн давхар исэл) ба ус нарны гэрлийн энергийг ашиглан нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүд болж хувирдаг. Ногоон ургамал жил бүр 200 тэрбум тонн нүүрстөрөгчийг шингээдэг. Үүний ихэнх хэсэг нь амьсгалын замаар агаар мандалд буцаж ирдэг. Үхсэн ургамал, амьтны организмууд нь мөөгөнцөр, бичил биетний нөлөөгөөр задарч, CO2 ялгардаг бөгөөд энэ нь агаар мандалд буцаж ирдэг. Агаар мандалд нүүрстөрөгчийн нийт нөөц 711 тэрбум тонн байна. Дэлхийн далайн "карбонатын систем" нь бүр ч илүү буюу 390 их наядыг агуулдаг. гэх мэт далай тэнгисийн карбонатын систем нь төрөл бүрийн амьд биетүүдээс бүрддэг - эгэл биетэн, замаг, шүрэн, нялцгай биетэн гэх мэт биедээ кальцийн карбонат хуримтлуулдаг. Биосферийн нүүрстөрөгчийн солилцооны бүрэн мөчлөг 300-1000 жилийн дотор явагдана.

Усны эргэлт

Ус нь дэлхийн гадаргууг бүрхдэг. Нарны дулааны нөлөөгөөр нэг минутын дотор дэлхийн усан сангуудын гадаргуугаас 1 тэрбум тонн ус ууршдаг. Усны уурын конденсацийн үр дүнд үүл үүсч, хур тунадас орно. Хур тунадас хөрсөнд нэвчиж, гүний ус булаг шандаар дамжин дэлхийн гадаргуу руу буцаж ирдэг. Гидросфер дэх усны нийт нөөц 138 -1016 тонн Агаар мандалд байгаа усны уурын масс 130 o 10 м тонн Усны эргэлтийн хурд маш өндөр: далайн ус 2 сая жилд шинэчлэгддэг, гүний ус - онд. жилд, голын ус - 12 хоногт, усны уур агаар мандалд - 10 хоногт. Жил бүр фотосинтезийн үйл явцад биосферийн анхдагч үйлдвэрлэлийг бий болгохын тулд хур тунадас хэлбэрээр ордог усны 1 орчим хувийг ашигладаг. Хүмүүс жилийн нийт хур тунадасны 2.5 орчим хувийг ахуйн болон үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд ашиглаж байна.

Хүчилтөрөгчийн мөчлөг

Дэлхий дээрх чөлөөт молекул хүчилтөрөгчийн байгалийн үйлдвэрлэгчид нь фотосинтезийн явцад үүсдэг ногоон ургамал юм. Агаар мандал нь 1.2 - 2.0 o 1015 тонн хүчилтөрөгч агуулдаг. Жил бүр ногоон ургамлын фотосинтезийн үр дүнд энэ нөөц 70-100 тэрбум тонноор нэмэгддэг бол ой модноос 55 тэрбум тонн хүчилтөрөгч үйлдвэрлэдэг. Амьд организмын дийлэнх нь хүчилтөрөгч нь амин чухал юм. Энэ нь исэлдэлтийн урвалын хэрэгжилтийг хангадаг бөгөөд энэ үед организмын амьдралд шаардлагатай энерги ялгардаг. Байгальд агаар мандлын хүчилтөрөгчийг амьсгалах, исэлдэлтийн процесс, фотосинтезийн явцад чөлөөт хэлбэрээр ялгаруулах тэнцвэртэй үйл явцын үр дүнд энэ хийн байнгын эргэлт байдаг. Тооцооллын дагуу биосфер дахь хүчилтөрөгчийн бүрэн эргэлт 2000 жил болдог.

Азотын эргэлт

Агаар мандал нь азотын хийн хамгийн том нөөц юм (3.9-1019 тонн буюу эзэлхүүний 78%). Ихэнх организмын хувьд энэ нь төвийг сахисан хий юм. Азот бол зөвхөн том бүлэг бичил биетний хувьд амин чухал хүчин зүйл юм. Молекулын азотыг шингээж авснаар ийм бичил биетүүд үхсэний дараа дээд ургамлын үндсийг амин хүчил, уураг, пигментийн найрлагад ордог энэхүү элементийн хүртээмжтэй хэлбэрээр өгдөг. Азотын эргэлт нь нитрификаци (чөлөөт азотыг ургамлын үндэст шингээж авдаг нитратуудад дараалан исэлдүүлэх) ба денитрификаци (чөлөөт хэлбэрээр азот агуулсан нэгдлүүдийг багасгах) гэсэн хоёр харилцан тэнцвэртэй процессоор явагддаг. Хоёр процессыг бактери гүйцэтгэдэг. Биологийн азотын бэхжилт жилд ойролцоогоор 126 сая тонн байдаг. Абиоген бэхэлгээний улмаас (жишээлбэл, аянга асгах эсвэл галт уулын дэлбэрэлтийн үед) нитрат хэлбэрээр нэмэлт 26 сая тонн азот шим мандалд орж ирдэг.

Фосфорын мөчлөг

Амьд организмд шаардлагатай энэхүү чухал элемент нь эргэлдэж, аажмаар органик нэгдлээс фосфат болж хувирдаг бөгөөд үүнийг ургамал дахин ашиглаж болно. Азотоос ялгаатай нь фосфорын нөөц нь агаар мандал биш, харин өнгөрсөн геологийн эрин үед үүссэн чулуулаг болон бусад хурдас юм. Эдгээр чулуулгууд аажмаар элэгдэж, фосфатуудыг экосистемд ялгаруулдаг боловч их хэмжээний фосфат нь далайд дуусч, хэсэгчлэн гүехэн усны хурдсанд хуримтлагдаж, зарим хэсэг нь далайн гүний хурдсанд алга болдог. Фосфорыг эргэлтэнд оруулах механизм нь хангалттай үр дүнтэй биш бөгөөд алдагдлыг нөхөж чаддаггүй. Хүний үйл ажиллагаа нь хөрсний элэгдлээр фосфорын алдагдлыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Нөгөөтэйгүүр, бордоонд фосфорыг идэвхтэй ашиглах нь усны эвтрофикаци (бордоо) -д хүргэдэг бөгөөд энэ нь усанд ууссан хүчилтөрөгчийг шингээж, бодисын солилцооны хортой бүтээгдэхүүнийг ялгаруулдаг замаг ("усны цэцэглэлт") хурдан үрждэг. Үүний зэрэгцээ тогтсон байгалийн экосистем устаж үгүй болдог.

Хүхрийн мөчлөг

Исэлдэх, ангижрах процесс явагддаг агаар, ус, хөрсийг хамардаг бөгөөд үүний үр дүнд ургамалд агуулагдах сульфатын санг (SO4) болон хөрсний гүнд болон хурдас дахь төмрийн сульфидын санг хооронд хүхэр солилцдог. Эдгээр химийн урвалыг тусгай бичил биетүүд - сиркобактери гүйцэтгэдэг.

Аж үйлдвэрийн агаарын бохирдолд азот, хүхрийн эргэлт улам бүр нөлөөлж байна. Азотын исэл (N2O ба NO2) ба хүхрийн (SO2) нитрат ба сульфатаас ялгаатай нь хортой байдаг. SO2-ийн гол эх үүсвэр нь нүүрсний шаталт, NO2 нь яндангийн хий болон бусад үйлдвэрийн ялгаралт юм. Хүхрийн давхар исэл нь агаарт байгаа усны ууртай урвалд орж, хүхрийн хүчлийн дуслууд үүсгэж, хүчиллэг борооны хамт газарт унадаг. Хүчиллэг бороо нь Европ, Хойд Америкийн өргөн уудам нутаг дэвсгэрт мод хатаж, нуурууд хүчиллэгжихэд хүргэсэн ноцтой асуудал болоод байна.

Агаар мандалд үйлдвэрээс нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгарч, хүчилтөрөгчийн хэрэглээ зэрэг нэмэгдэж байгаа нь ой мод байгуулахтай зэрэгцэн агаар мандалд байгаа O2-CO2-ийн тэнцвэрт байдлыг алдагдуулж, дэлхийн цаг уурын гамшигт хүргэж болзошгүй юм.

Биосферийн хувьслын хэдэн арван, хэдэн зуун сая жилийн туршид бий болсон биогеохимийн мөчлөгийн байгалийн үйл явцад хүний хайхрамжгүй оролцоо нь сүйрлийн үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм.

Биосфер дахь энергийн өөрчлөлт

Амьд организм эрчим хүчийг байнга зарцуулдаг. Биосферийн энергийн гол эх үүсвэр нь нар юм. Дэлхий дээрх амьд ертөнц нь автотрофууд (үйлдвэрлэгч), гетеротрофууд-хэрэглэгч ба гетеротрофууд-редукторууд гэсэн гурван үндсэн төрлийн организмаас бүрддэг. Биосфер дахь энергийн урсгал нь нэг чиглэлтэй байдаг - нарнаас ургамал (автотрофууд) амьтад (гетеротрофууд), эсвэл үйлдвэрлэгчээс хэрэглэгч, задалдагч хүртэл.

Автотрофи- эдгээр нь фотосинтез (нарны энергийг ашиглах) эсвэл химосинтез (химийн урвалын энергийг ашиглан) үйл явцаар органик бус бодисоос органик бодис үүсгэдэг организмууд юм. Автотрофуудыг мөн үйлдвэрлэгч гэж нэрлэдэг (Латин хэлнээс - үйлдвэрлэдэг хүн). Ихэнх үйлдвэрлэгчид нарны эрчим хүч, ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, эрдэс давсыг ашиглан органик бодис үүсгэдэг. Эдгээр нь өндөр ногоон ургамал, хаг, замаг, фотосинтезийн бактери юм. Дэлхий дээр 350,000 орчим төрлийн ногоон ургамал байдаг бөгөөд тэдгээрийн нийт биомасс нь биосфер дахь амьд бодисын нийт массын 98-99% -ийг эзэлдэг. Үйлдвэрлэгчдийн үүсгэсэн нарийн төвөгтэй органик нэгдлүүдийн химийн холбоо нь амьтан болон бусад гетеротрофуудын задралын явцад ялгардаг энергийг төвлөрүүлдэг.

Бодисын эргэлт, энерги хувиргах үйл явц нь биосферийн динамик тэнцвэр, тогтвортой байдлын үндэс суурь юм. Эдгээр процессын урсгалын хялбаршуулсан диаграммыг Зураг дээр үзүүлэв. 1.2.

Цагаан будаа. 1.2. в (A - автотрофууд, H - гетеротрофууд, S - экосистем дэх органик бодисын нөөц, E - нарны энергийн урсгал, e - органик нэгдлүүдийн энерги, бодисын эргэлтийг зузаан хатуу сумаар харуулсан).

Биосфер дахь амьд организмын бүх үйл ажиллагааг (эрчим хүч, биогеохими, зохион байгуулалт, усны өөрчлөлт, хүрээлэн буй орчин гэх мэт) аль нэг зүйлийн организм гүйцэтгэдэггүй, зөвхөн тэдгээрийн цогц цогцолбороор гүйцэтгэдэг. В.И.Вернадскийн үзэж байгаагаар дэлхийн шим мандал анхнаасаа цогц систем болон бүрэлдэн тогтсон бөгөөд тэдгээр нь нэг бүр нь ерөнхий системд өөрийн үүргийг гүйцэтгэдэг маш олон төрлийн организмуудтай. Тиймээс дараагийн хэсэгт бид энэ системийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг болох организм, популяци, экосистемийг авч үзэх болно.

Биосфер дахь бодисын эргэлт нь нарны энергийн ачаар амьд организмын хүнсний гинжин хэлхээний дагуу тодорхой химийн элементүүдийн "аялал" юм. "Аяллын" үеэр зарим элементүүд янз бүрийн шалтгааны улмаас унаж, дүрмээр бол газарт үлддэг. Тэдний байрыг ихэвчлэн агаар мандлаас гардаг хүмүүс эзэлдэг. Энэ бол дэлхий дээрх амьдралыг баталгаажуулдаг зүйлийн хамгийн хялбаршуулсан тайлбар юм. Хэрэв ийм аялал ямар нэг шалтгаанаар тасалдвал бүх амьд биетийн оршин тогтнох боломжгүй болно.

Биосфер дахь бодисын эргэлтийг товч тайлбарлахын тулд хэд хэдэн эхлэлийн цэгүүдийг тавих шаардлагатай. Нэгдүгээрт, байгальд мэдэгдэж, олддог ерэн гаруй химийн элементийн дөч орчим нь амьд организмд шаардлагатай байдаг. Хоёрдугаарт, эдгээр бодисын хэмжээ хязгаарлагдмал байдаг. Гуравдугаарт, бид зөвхөн биосферийн тухай, өөрөөр хэлбэл дэлхийн амьдрал агуулсан бүрхүүлийн тухай, тиймээс амьд организмын харилцан үйлчлэлийн тухай ярьж байна. Дөрөвдүгээрт, мөчлөгт хувь нэмэр оруулдаг энерги нь нарнаас ирж буй энерги юм. Төрөл бүрийн урвалын үр дүнд дэлхийн гэдэс дотор үүссэн энерги нь авч үзэж буй үйл явцад оролцдоггүй. Тэгээд сүүлийн нэг зүйл. Энэ "аялал"-ын эхлэлийн цэгээс түрүүлэх шаардлагатай байна. Энэ нь болзолт юм, учир нь тойрогт төгсгөл, эхлэл байж болохгүй, гэхдээ энэ нь үйл явцыг тайлбарлахын тулд хаа нэгтээ эхлэхэд зайлшгүй шаардлагатай. Трофик гинжин хэлхээний хамгийн доод холбоос болох задлагч эсвэл булш ухагчаас эхэлье.

Хавч, өт, авгалдай, бичил биетэн, бактери болон бусад булш ухагчид хүчилтөрөгч хэрэглэж, эрчим хүч ашиглан органик бус химийн элементүүдийг боловсруулж, амьд организмыг тэжээхэд тохиромжтой органик бодис болгон хувиргаж, цаашдын хүнсний сүлжээгээр хөдөлдөг. Цаашилбал, эдгээр аль хэдийн органик бодисыг хэрэглэгчид эсвэл хэрэглэгчид иддэг бөгөөд үүнд зөвхөн амьтад, шувууд, загас гэх мэт зүйлс төдийгүй ургамал орно. Сүүлийнх нь үйлдвэрлэгч эсвэл үйлдвэрлэгчид юм. Тэд эдгээр шим тэжээл, энергийг ашиглан дэлхий дээрх бүх амьд биетийн амьсгалахад тохиромжтой гол элемент болох хүчилтөрөгчийг үйлдвэрлэдэг. Хэрэглэгчид, үйлдвэрлэгчид, тэр ч байтугай задалдагч нар үхдэг. Тэдний үлдэгдэл, тэдгээрт агуулагдах органик бодисын хамт булш ухагчдын мэдэлд "унадаг".

Тэгээд бүх зүйл дахин давтагдана. Жишээлбэл, шим мандалд байгаа бүх хүчилтөрөгч 2000, нүүрстөрөгчийн давхар исэл 300 жилийн дараа эргэлтээ дуусгадаг.Ийм эргэлтийг ихэвчлэн биогеохимийн мөчлөг гэж нэрлэдэг.

Зарим органик бодисууд "аялалдаа" бусад бодисуудтай урвалд орж, харилцан үйлчилдэг. Үүний үр дүнд хольцууд үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь байгаа хэлбэрээрээ задлагчдыг боловсруулах боломжгүй байдаг. Ийм хольц нь газарт "хадгалагдсан" хэвээр байна. Булш ухагчдын "ширээ" дээр унасан бүх органик бодисыг тэд боловсруулж чадахгүй. Бактерийн тусламжтайгаар бүх зүйл ялзарч чадахгүй. Ийм ялзраагүй үлдэгдэл нь агуулахад ордог. Хадгалалт эсвэл нөөцөд үлдсэн бүх зүйл нь процессоос хасагдаж, биосфер дахь бодисын эргэлтэд ордоггүй.

Ийнхүү шим мандал дахь хөдөлгөгч хүч нь амьд организмын үйл ажиллагаа болох бодисын эргэлтийг хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгт хувааж болно. Нэг нь нөөцийн сан нь амьд организмын үйл ажиллагаатай холбоогүй, одоогийн байдлаар эргэлтэнд оролцдоггүй бодисын нэг хэсэг юм. Хоёр дахь нь эргэлтийн сан юм. Энэ нь амьд организмын идэвхтэй ашигладаг бодисын зөвхөн багахан хэсгийг төлөөлдөг.

Ямар үндсэн химийн элементүүдийн атомууд дэлхий дээрх амьдралд зайлшгүй шаардлагатай вэ? Үүнд: хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, азот, фосфор болон бусад. Нэгдлүүдийн дотроос эргэлтэнд байгаа гол нь ус юм.

Хүчилтөрөгч

Биосфер дахь хүчилтөрөгчийн эргэлт нь фотосинтезийн үйл явцаас эхлэх ёстой бөгөөд үүний үр дүнд хэдэн тэрбум жилийн өмнө үүссэн. Энэ нь нарны энергийн нөлөөгөөр усны молекулуудаас ургамлаас ялгардаг. Хүчилтөрөгч нь усны уур дахь химийн урвалын үед агаар мандлын дээд давхаргад үүсдэг ба цахилгаан соронзон цацрагийн нөлөөн дор химийн нэгдлүүд задарч байдаг. Гэхдээ энэ бол хүчилтөрөгчийн бага эх үүсвэр юм. Хамгийн гол нь фотосинтез юм. Хүчилтөрөгч бас усанд агуулагддаг. Хэдийгээр энэ нь агаар мандлаас 21 дахин бага байдаг.

Үүссэн хүчилтөрөгчийг амьд организмууд амьсгалахад ашигладаг. Энэ нь мөн янз бүрийн эрдэс давсны исэлдүүлэгч бодис юм.

Мөн хүн бол хүчилтөрөгчийн хэрэглэгч юм. Гэвч шинжлэх ухаан, технологийн хувьсгал эхэлснээр хүний амьдралын явцад ахуйн болон бусад хэрэгцээг хангахын тулд олон тооны аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл, тээврийн үйл ажиллагааны явцад хүчилтөрөгч шатаж эсвэл холбогддог тул энэ хэрэглээ хэд дахин нэмэгдсэн. Агаар мандал дахь хүчилтөрөгчийн солилцооны сан нь түүний нийт эзлэхүүний 5% -ийг эзэлдэг, өөрөөр хэлбэл фотосинтезийн явцад хэрэглэсэн хүчилтөрөгчийн хэмжээгээр үйлдвэрлэсэн байв. Одоо энэ хэмжээ гамшгийн хэмжээнд багасч байна. Хүчилтөрөгчийг яаралтай нөөцөөс, өөрөөр хэлбэл, хэрэглэдэг. Тэндээс нэмэх хүн байхгүй газар.

Органик хог хаягдлын зарим хэсэг нь боловсруулагдаагүй, ялзарч нянгийн нөлөөнд автдаггүй, харин тунамал чулуулагт үлдэж, хүлэр, нүүрс болон түүнтэй адилтгах ашигт малтмал үүсгэдэг нь энэ асуудлыг бага зэрэг бууруулж байна.

Хэрэв фотосинтезийн үр дүн нь хүчилтөрөгч бол түүний түүхий эд нь нүүрстөрөгч юм.

Азотын

Биосфер дахь азотын эргэлт нь уураг, нуклейн хүчил, липопротейн, ATP, хлорофилл болон бусад чухал органик нэгдлүүд үүсэхтэй холбоотой юм. Азот нь молекул хэлбэрээр агаар мандалд байдаг. Амьд организмын хамт энэ нь дэлхий дээрх бүх азотын ердөө 2 орчим хувийг эзэлдэг. Энэ хэлбэрээр зөвхөн бактери, хөх ногоон замаг хэрэглэж болно. Бусад ургамлын ертөнцийн хувьд молекул хэлбэрийн азот нь хоол хүнс болж чадахгүй, харин зөвхөн органик бус нэгдлүүд хэлбэрээр боловсруулагдах боломжтой. Зарим төрлийн ийм нэгдлүүд нь аадар борооны үеэр үүсдэг бөгөөд борооны хамт ус, хөрсөнд унадаг.

Азот эсвэл азот тогтоогчийг хамгийн идэвхтэй "дахин боловсруулагч" нь зангилааны бактери юм. Тэд буурцагт ургамлын үндэс эсэд суурьшиж, молекулын азотыг ургамалд тохиромжтой нэгдэл болгон хувиргадаг. Тэд үхсэний дараа хөрс нь азотоор баяжуулдаг.

Ялзах бактери нь азот агуулсан органик нэгдлүүдийг аммиак болгон задалдаг. Үүний нэг хэсэг нь агаар мандалд орж, үлдсэн хэсэг нь бусад төрлийн бактерийн нөлөөгөөр нитрит, нитрат болж исэлддэг. Эдгээр нь эргээд ургамлыг хоол хүнсээр хангаж, азотжуулах бактерийн нөлөөгөөр исэл ба молекул азот болгон бууруулж өгдөг. Энэ нь уур амьсгалд дахин ордог.

Тиймээс янз бүрийн төрлийн бактери нь азотын эргэлтэнд гол үүрэг гүйцэтгэдэг нь тодорхой байна. Хэрэв та эдгээр зүйлийн 20-иос доошгүйг устгавал дэлхий дээрх амьдрал зогсох болно.

Тэгээд дахин тогтсон хэлхээг хүн эвдсэн. Тариалангийн ургацыг нэмэгдүүлэхийн тулд тэрээр азот агуулсан бордоог идэвхтэй ашиглаж эхэлсэн.

Нүүрстөрөгч

Биосфер дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт нь хүчилтөрөгч, азотын эргэлттэй салшгүй холбоотой.

Биосфер дахь нүүрстөрөгчийн эргэлтийн схем нь ногоон ургамлын амьдралын үйл ажиллагаа, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг хүчилтөрөгч болгон хувиргах чадвар, өөрөөр хэлбэл фотосинтез дээр суурилдаг.

Нүүрстөрөгч нь бусад элементүүдтэй янз бүрийн аргаар харилцан үйлчилдэг бөгөөд бараг бүх төрлийн органик нэгдлүүдийн нэг хэсэг юм. Жишээлбэл, энэ нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба метаны нэг хэсэг юм. Энэ нь агаар мандлаас хамаагүй өндөр агууламжтай усанд уусдаг.

Хэдийгээр нүүрстөрөгч тархалтаараа эхний аравт ордоггүй ч амьд организмд хуурай массын 18-45% -ийг эзэлдэг.

Далай нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн түвшинг зохицуулагч болдог. Агаар дахь эзлэх хувь нэмэгдэнгүүт ус нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээх замаар байрлалаа тэгшилдэг. Далай дахь нүүрстөрөгчийн өөр нэг хэрэглэгч бол далайн организмууд бөгөөд үүнийг хясаа барихад ашигладаг.

Биосфер дахь нүүрстөрөгчийн эргэлт нь агаар мандал, гидросфер дахь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн агууламж дээр суурилдаг бөгөөд энэ нь солилцооны нэг төрөл юм. Энэ нь амьд организмын амьсгалаар нөхөгддөг. Хөрсөн дэх органик үлдэгдэл задрах үйл явцад оролцдог бактери, мөөгөнцөр болон бусад бичил биетүүд агаар мандалд нүүрстөрөгчийн давхар ислийг нөхөхөд оролцдог.Нүүрстөрөгч нь эрдэсжсэн, ялзраагүй органик үлдэгдэлд "хадгалагдсан". Нүүрс, хүрэн нүүрс, хүлэр, шатдаг занар болон түүнтэй адилтгах ордуудад . Гэхдээ нүүрстөрөгчийн үндсэн нөөц нь шохойн чулуу, доломит юм. Тэдгээрийн агуулагдах нүүрстөрөгч нь гарагийн гүнд "аюулгүй нуугдаж" байдаг бөгөөд зөвхөн тектоник шилжилт, галт уулын хийн ялгаралтын үед л ялгардаг.

Нүүрстөрөгч ялгарах амьсгалын үйл явц, түүнийг шингээх фотосинтезийн үйл явц нь амьд организмаар маш хурдан дамждаг тул манай гаригийн нийт нүүрстөрөгчийн багахан хэсэг нь мөчлөгт оролцдог. Хэрэв энэ үйл явц харилцан хамааралгүй байсан бол зөвхөн суши ургамал дангаараа 4-5 жилийн дотор бүх нүүрстөрөгчийг зарцуулна.

Одоогийн байдлаар хүний үйл ажиллагааны ачаар ургамлын ертөнцөд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн дутагдал байхгүй байна. Үүнийг хоёр эх үүсвэрээс нэн даруй, нэгэн зэрэг нөхдөг. Аж үйлдвэр, үйлдвэрлэл, тээврийн үйл ажиллагааны явцад хүчилтөрөгч шатаах замаар, мөн эдгээр "лаазалсан бүтээгдэхүүн" - нүүрс, хүлэр, занар гэх мэтийг хүний үйл ажиллагааны эдгээр төрлийн ажилд ашиглахтай холбоотой. Агаар мандалд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн агууламж яагаад 25%-иар нэмэгдсэн бэ?

Фосфор

Биосфер дахь фосфорын эргэлт нь ATP, ДНХ, РНХ болон бусад органик бодисын нийлэгжилттэй салшгүй холбоотой байдаг.

Хөрс, усан дахь фосфорын агууламж маш бага байдаг. Түүний гол нөөц нь алс холын үед үүссэн чулуулагт байдаг. Эдгээр чулуулгийн өгөршилтэй холбоотойгоор фосфорын эргэлт эхэлдэг.

Фосфор нь ургамалд зөвхөн ортофосфорын хүчлийн ион хэлбэрээр шингэдэг. Энэ нь голчлон булш ухагчдын органик үлдэгдэл боловсруулалтын бүтээгдэхүүн юм. Гэхдээ хөрс нь өндөр шүлтлэг эсвэл хүчиллэг хүчин зүйлтэй бол фосфатууд бараг уусдаггүй.

Фосфор нь янз бүрийн төрлийн бактериудад маш сайн тэжээл болдог. Ялангуяа фосфорын агууламж ихэссэнээр хурдацтай хөгждөг хөх-ногоон замаг.

Гэсэн хэдий ч фосфорын ихэнх хэсэг нь гол болон бусад усаар далайд урсдаг. Тэнд үүнийг фитопланктон, түүнтэй хамт далайн шувууд болон бусад төрлийн амьтад идэвхтэй иддэг. Дараа нь фосфор нь далайн ёроолд унаж, тунамал чулуулаг үүсгэдэг. Энэ нь зөвхөн далайн усны давхарга дор газарт буцаж ирдэг.

Таны харж байгаагаар фосфорын мөчлөг нь өвөрмөц юм. Хаалттай биш учраас үүнийг хэлхээ гэж нэрлэхэд хэцүү байдаг.

Хүхэр

Биосферт хүхрийн мөчлөг нь амин хүчлийг бий болгоход зайлшгүй шаардлагатай. Энэ нь уургийн гурван хэмжээст бүтцийг бий болгодог. Энэ нь эрчим хүчийг нэгтгэхийн тулд хүчилтөрөгч хэрэглэдэг бактери, организмуудыг хамардаг. Тэд хүхрийг сульфат болгон исэлдүүлдэг ба нэг эсийн өмнөх цөмийн амьд организмууд нь сульфатыг устөрөгчийн сульфид болгон бууруулдаг. Тэдгээрээс гадна хүхрийн бактерийн бүх бүлгүүд нь хүхэрт устөрөгчийг хүхэр, дараа нь сульфат болгон исэлдүүлдэг. Ургамал зөвхөн хөрсөн дэх хүхрийн ионыг хэрэглэж болно - SO 2-4 Иймээс зарим бичил биетүүд исэлдүүлэгч бодис байдаг бол зарим нь бууруулагч бодис юм.

Хүхэр ба түүний деривативууд шим мандалд хуримтлагддаг газар бол далай ба агаар мандал юм. Уснаас устөрөгчийн сульфид ялгарснаар хүхэр агаар мандалд ордог. Түүнчлэн үйлдвэрлэлийн болон ахуйн хэрэгцээнд чулуужсан түлшийг шатаах үед хүхэр нь давхар исэл хэлбэрээр агаар мандалд ордог. Юуны өмнө нүүрс. Тэнд исэлдэж, борооны усанд хүхрийн хүчил болж хувирч, түүнтэй хамт газарт унадаг. Хүчиллэг бороо нь өөрөө бүхэл бүтэн ургамал, амьтны ертөнцөд ихээхэн хор хөнөөл учруулдаг бөгөөд үүнээс гадна шуурга, хайлсан усаар гол мөрөнд ордог. Гол мөрөн нь хүхрийн сульфатын ионыг далайд хүргэдэг.

Хүхэр нь чулуулагт сульфид хэлбэрээр, хийн хэлбэрээр - хүхэрт устөрөгч ба хүхрийн давхар исэлд агуулагддаг. Далайн ёроолд уугуул хүхрийн ордууд байдаг. Гэхдээ энэ бүхэн "нөөц" юм.

Ус

Биосферт илүү өргөн тархсан бодис байхгүй. Түүний нөөц нь ихэвчлэн далайн болон далайн усны давслаг гашуун хэлбэрээр байдаг - ойролцоогоор 97%. Үлдсэн хэсэг нь цэвэр ус, мөсөн голууд болон газар доорх болон гүний ус юм.

Биосфер дахь усны эргэлт нь усан сан, ургамлын навчны гадаргуугаас ууршихаас эхэлдэг бөгөөд ойролцоогоор 500,000 шоо метр байдаг. км. Энэ нь хур тунадас хэлбэрээр буцаж ирдэг бөгөөд энэ нь шууд усан сан руу унадаг, эсвэл хөрс, гүний усаар дамждаг.

Биосфер дахь усны үүрэг, түүний хувьслын түүх нь үүссэн цагаасаа эхлэн бүх амьдрал уснаас бүрэн хамааралтай байсан. Шим мандлын хувьд ус нь амьд организмаар дамжин олон удаа задрах, төрөх мөчлөгийг туулсан.

Усны эргэлт нь ихэвчлэн физик процесс юм. Гэсэн хэдий ч амьтан, ялангуяа ургамлын ертөнц үүнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Модны навчны гадаргуугийн усны ууршилт нь жишээлбэл, нэг га ойд өдөрт 50 тонн хүртэл ус ууршдаг.

Хэрэв усан сангуудын гадаргуугаас усны ууршилт нь түүний эргэлтийн байгалийн шинж чанартай бол ойн бүстэй тивүүдийн хувьд ийм үйл явц нь түүнийг хадгалах цорын ганц бөгөөд гол арга зам юм. Энд эргэлт нь хаалттай мөчлөгт байгаа мэт явагддаг. Хур тунадас нь хөрс, ургамлын гадаргуугийн ууршилтаас үүсдэг.

Фотосинтезийн явцад ургамал усны молекулд агуулагдах устөрөгчийг ашиглан шинэ органик нэгдэл үүсгэж, хүчилтөрөгч ялгаруулдаг. Мөн эсрэгээр амьсгалах явцад амьд организм исэлдэлтийн процесст орж, ус дахин үүсдэг.

Төрөл бүрийн химийн бодисын эргэлтийг тайлбарлахдаа бид эдгээр үйл явцад илүү идэвхтэй хүний нөлөөлөлтэй тулгарч байна. Одоогийн байдлаар байгаль нь олон тэрбум жилийн оршин тогтнох түүхийн ачаар эвдэрсэн тэнцвэрт байдлыг зохицуулах, сэргээх ажлыг даван туулж байна. Гэхдээ "өвчний" анхны шинж тэмдгүүд аль хэдийн бий болсон. Энэ бол "хүлэмжийн нөлөө" юм. Хоёр энерги: нарны болон Дэлхийгээр туссан үед амьд организмыг хамгаалахгүй, харин эсрэгээрээ бие биенээ бэхжүүлдэг. Үүний үр дүнд орчны температур нэмэгддэг. Мөсөн голууд хурдацтай хайлж, далай, газар, ургамлын гадаргуугаас ус ууршихаас гадна ийм өсөлтийн үр дагавар юу байж болох вэ?

Видео - Биосфер дахь бодисын эргэлт

Ус бол аливаа амьд организмд зайлшгүй шаардлагатай бодис юм. Манай гараг дээрх усны дийлэнх хэсэг нь усан мандалд төвлөрдөг. Усан сангуудын гадаргуугаас ууршилт нь агаар мандлын чийгийн эх үүсвэр болдог; түүний конденсаци нь хур тунадас үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд ус эцэстээ далай руу буцдаг. Энэ процесс нь усны томоохон эргэлтийг бүрдүүлдэг. Дэлхийн гадаргуу дээр.

Экосистем дотор том мөчлөгийг хүндрүүлж, түүний биологийн чухал хэсгийг хангадаг процессууд явагддаг. Ургамал барих явцад ургамлууд нь хур тунадасны зарим хэсгийг газрын гадаргад хүрэхээс өмнө агаар мандалд ууршуулахад хувь нэмэр оруулдаг.Хөрсөнд хүрч буй хур тунадасны ус түүн рүү нэвчиж, хөрсний чийгийн аль нэг хэлбэрийг бүрдүүлдэг, эсвэл гадаргуутай нийлдэг. урсац; Хөрсний чийгийн зарим хэсэг нь хялгасан судсаар дамжин гадаргуу дээр гарч, ууршдаг. Хөрсний гүн давхаргаас чийгийг ургамлын үндэсээр шингээдэг; Түүний зарим хэсэг нь навчинд хүрч, агаар мандалд дамждаг.

Ууршилт гэдэг нь экосистемээс агаар мандалд нийт ус ялгарах явдал юм. Үүнд бие махбодийн ууршсан ус, ургамлаар дамждаг чийг хоёулаа орно. Янз бүрийн зүйл, янз бүрийн ландшафт, цаг уурын бүсэд транспирацийн түвшин өөр өөр байдаг.

Хэрэв хөрсөнд нэвчсэн усны хэмжээ чийгийн багтаамжаас хэтэрсэн тохиолдолд гүний усны түвшинд хүрч, түүний нэг хэсэг болно. Газар доорх усны урсгал нь хөрсний чийгийг гидросфертэй холбодог.

Иймээс экосистем дэх усны эргэлтийн хамгийн чухал үйл явц бол саатал, ууршилт, нэвчилт, урсац юм.

Ерөнхийдөө усны эргэлт нь нүүрстөрөгч, азот болон бусад элементүүдээс ялгаатай нь ус нь амьд организмд хуримтлагддаггүй, холбогддоггүй, харин экосистемээр бараг ямар ч алдагдалгүйгээр дамждаг; Хур тунадасны дагуу унасан усны ердөө 1% орчим нь экосистемийн биомассыг бүрдүүлэхэд зарцуулагддаг.

Тиймээс жижиг мөчлөг нь дараахь бүтэцтэй байдаг: далайн гадаргуугаас чийгийн ууршилт (усан сан) - усны уурын конденсаци - далайн (усан сан) ижил гадаргуу дээрх хур тунадас.

Их Гир бол газар ба далай (усны бие) хоорондын усны эргэлт юм. Дэлхийн далайн гадаргаас ууршсан чийг (Дэлхийн гадаргууд хүрэх нарны энергийн бараг тал хувийг зарцуулдаг) хуурай газарт шилжиж, хур тунадас хэлбэрээр унаж, гадаргын болон газар доорх урсац хэлбэрээр далайд буцаж ирдэг. . Дэлхий дээрх усны эргэлтэнд жилд 500 гаруй мянган км3 ус оролцдог гэсэн тооцоо бий.

Усны эргэлт бүхэлдээ манай гаригийн байгалийн нөхцөлийг бүрдүүлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ургамлын усны дамжуулалт, биохимийн мөчлөгт шингээлтийг харгалзан үзэхэд дэлхий дээрх усны нөөц бүхэлдээ задарч, 2 сая жилийн дараа сэргээгддэг.

Хүчилтөрөгчийн мөчлөг

Хүчилтөрөгчийн мөчлөг. Хүчилтөрөгч (O2) нь манай гараг дээрх ихэнх амьд организмын амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тоон утгаараа энэ нь амьд бодисын гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. 349

Жишээлбэл, эд эсэд агуулагдах усыг тооцвол хүний биед 62.8% хүчилтөрөгч, 19.4% нүүрстөрөгч агуулагддаг. Ерөнхийдөө биосферийн энэ элемент нь нүүрстөрөгч, устөрөгчтэй харьцуулахад энгийн бодисуудын дунд гол зүйл юм. Биосфер дотор амьд организмууд эсвэл үхсэний дараа тэдгээрийн үлдэгдэлтэй хүчилтөрөгчийн солилцоо хурдан явагддаг. Ургамал нь дүрмээр бол чөлөөт хүчилтөрөгч үүсгэдэг бөгөөд амьтад амьсгалах замаар үүнийг хэрэглэдэг. Хүчилтөрөгч нь дэлхий дээрх хамгийн өргөн тархсан, хөдөлгөөнт элементийн хувьд экологийн оршин тогтнол, үйл ажиллагааг хязгаарладаггүй ч усны организмын хүчилтөрөгчийн хүртээмжийг түр хугацаагаар хязгаарлаж болно. Биосфер дахь хүчилтөрөгчийн эргэлт нь маш нарийн төвөгтэй байдаг, учир нь олон тооны органик болон органик бус бодисууд түүнтэй урвалд ордог. Үүний үр дүнд литосфер ба агаар мандлын хооронд эсвэл гидросфер ба эдгээр хоёр орчны хооронд олон эпицикл үүсдэг. Хүчилтөрөгчийн эргэлт нь зарим талаараа нүүрстөрөгчийн давхар ислийн урвуу эргэлттэй төстэй байдаг. Нэгнийх нь хөдөлгөөн нөгөөгийнх нь эсрэг чиглэлд явагддаг

Агаар мандлын хүчилтөрөгчийн хэрэглээ, түүнийг анхдагч үйлдвэрлэгчдээр солих нь харьцангуй хурдан явагддаг. Ийнхүү агаар мандлын бүх хүчилтөрөгчийг бүрэн шинэчлэхэд 2000 жил шаардлагатай. Өнөө үед хүний үйл ажиллагааг харгалзахгүйгээр байгалийн нөхцөлд фотосинтез ба амьсгал нь бие биенээ маш нарийвчлалтайгаар тэнцвэржүүлдэг. Үүнтэй холбоотойгоор агаар мандалд хүчилтөрөгчийн хуримтлал үүсэхгүй бөгөөд түүний агууламж (20.946%) тогтмол хэвээр байна.

Манай гарагийн гол усан сан болох усны анхдагч эх үүсвэр нь Дэлхийн далай юм. Үүнийг наранд халдаг аварга уурын зуухтай зүйрлэж болно. Энэ бол байгаль дахь дэлхийн усны эргэлтийн гол эх үүсвэр юм. Энэхүү уурын зуухны усны гадаргуугаас цаг тутамд дунджаар 1000 орчим тонн уур дэлхийн агаар мандалд орж ирдэг бөгөөд халуун орны хувьд үд дундын нарны туяанд 2-3 дахин их ууршдаг. Энд, далай тэнгисийн өргөн уудам газар агаарт асар их хэмжээний усны уур хуримтлагдаж, хүчирхэг үүл үүсдэг. Энд халуун орны хүчтэй хар салхи үүсч, хүчтэй агаарын урсгалууд эхэлдэг. Тэд туузан дамжуулагч шиг дэлхийн өнцөг булан бүрт чийгийг тээвэрлэдэг.

Агуу Гир

Агуу мөчлөг нь агаарын масс, усны эргэлтэнд хамгийн тод илэрдэг. Том (геологийн) мөчлөгийн үндэс нь бодис, голчлон ашигт малтмалын нэгдлүүдийг гаригийн хэмжээнд нэг газраас нөгөөд шилжүүлэх үйл явц юм.

Дэлхий дээр унадаг нарны энергийн 30 орчим хувь нь агаарыг хөдөлгөх, усыг ууршуулах, чулуулгийг өгөршүүлэх, ашигт малтмалыг уусгах гэх мэт үйл ажиллагаанд зарцуулагддаг. Ус, салхины хөдөлгөөн нь эргээд хөрс, чулуулгийн элэгдэл, тээвэрлэлт, дахин хуваарилалт, хуурай газар, далайд механик болон химийн хурдас хуримтлагдах, хуримтлагдахад хүргэдэг. Удаан хугацааны туршид үүссэн далайн хурдас нь газрын гадаргуу руу буцаж ирэх боломжтой бөгөөд үйл явц дахин эхэлдэг. Эдгээр мөчлөгт галт уулын идэвхжил, газар хөдлөлт, дэлхийн царцдас дахь далайн хавтангийн хөдөлгөөн орно.

Усны эргэлт, түүний дотор шингэнээс хийн болон хатуу төлөвт шилжих шилжилт нь бодисын абиотик эргэлтийн гол бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Гидрологийн мөчлөгийн үед гаригийн усны нөөцийг ихээхэн хэмжээгээр дахин хуваарилж, ихээхэн цэвэршүүлдэг. Амьдрах орчны оршин тогтноход хамгийн чухал газар болох цэнгэг ус нь шинэчлэгдэх хамгийн өндөр хувьтай байдаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тэдний эргэлтийн хугацаа дунджаар 11 хоног байна.

Жижиг эргэлт.

Геологийн том мөчлөгийн үндсэн дээр органик бодисын эргэлт буюу жижиг, биологийн (биотик) мөчлөг үүсдэг.

Бодисын жижиг мөчлөг нь органик нэгдлүүдийг нийлэгжүүлэх, устгах үйл явцад суурилдаг. Эдгээр хоёр үйл явц нь амьдралыг баталгаажуулж, түүний үндсэн шинж чанаруудын нэг юм.

Геологийн мөчлөгөөс ялгаатай нь биологийн мөчлөг нь бага хэмжээний эрчим хүчээр тодорхойлогддог. Өмнө дурьдсанчлан, дэлхий дээрх цацрагийн энергийн ердөө 1% нь органик бодисыг бий болгоход зарцуулагддаг. Гэсэн хэдий ч биологийн мөчлөгт оролцдог энэ энерги нь амьд бодисыг бий болгох асар их ажлыг гүйцэтгэдэг. Амьдрал оршин тогтнохын тулд химийн элементүүд гадаад орчноос амьд организм болон буцаж эргэлдэж, зарим организмын протоплазмаас бусдын хувьд ууссан хэлбэрт шилжих ёстой.

Бодисын бүх абиотик ба биотик гаригийн эргэлтүүд нь хоорондоо нягт уялдаатай бөгөөд нарны энергийн дахин хуваарилалт, түүний бие даасан салбаруудын хооронд зөрчилдөөн байхгүй, бараг тэг материаллаг тэнцвэртэй, дэлхийн, системчилсэн мөчлөгийг бүрдүүлдэг.