Kitaran geologi besar bahan dalam alam semula jadi adalah disebabkan oleh. Kitaran geologi bahan yang hebat

Agar biosfera terus wujud, supaya pergerakannya (perkembangan) tidak berhenti, peredaran bahan penting secara biologi mesti sentiasa berlaku di Bumi. Peralihan bahan penting secara biologi ini dari pautan ke pautan hanya boleh dilakukan dengan perbelanjaan tenaga tertentu, yang mana sumbernya ialah Matahari.

Tenaga suria menyediakan dua kitaran bahan di Bumi:

- geologi (abiotik), atau kitaran besar;

- biologi (biotik), atau kitaran kecil.

Kitaran geologi paling jelas ditunjukkan dalam kitaran air dan peredaran atmosfera.

Bumi menerima kira-kira 21 10 20 kJ tenaga sinaran setiap tahun daripada Matahari. Kira-kira separuh daripadanya dibelanjakan untuk penyejatan air. Inilah yang menyebabkan kitaran besar.

Kitaran air dalam biosfera adalah berdasarkan fakta bahawa jumlah penyejatan dari permukaan Bumi diimbangi oleh pemendakan. Pada masa yang sama, lebih banyak air yang menyejat dari lautan daripada kembali dengan kerpasan. Di darat, sebaliknya, lebih banyak hujan turun daripada air yang menyejat. Lebihannya mengalir ke sungai dan tasik, dan dari sana sekali lagi ke lautan.

Dalam proses kitaran geologi air, sebatian mineral dipindahkan dari satu tempat ke tempat lain pada skala planet, dan keadaan agregat air juga berubah (cecair, pepejal - salji, ais; gas - wap). Air beredar paling intensif dalam keadaan wap.

Dengan kedatangan bahan hidup berdasarkan peredaran atmosfera, air, sebatian mineral terlarut di dalamnya, i.e. berdasarkan kitaran abiotik, geologi, kitaran bahan organik, atau kecil, timbul, kitaran biologi.

Apabila bahan hidup berkembang, semakin banyak unsur sentiasa diekstrak daripada kitaran geologi dan memasuki kitaran biologi baharu.

Berbeza dengan pemindahan dan pergerakan unsur mineral yang mudah dalam kitaran besar (geologi), dalam kitaran kecil (biologi) momen yang paling penting ialah sintesis dan pemusnahan. sebatian organik. Kedua-dua proses ini berada dalam hubungan tertentu, yang mendasari kehidupan dan merupakan salah satu ciri utamanya.

Berbeza dengan kitaran geologi, kitaran biologi mempunyai tenaga yang lebih rendah. Seperti yang diketahui, hanya 0.1-0.2% daripada kejadian tenaga suria di Bumi dibelanjakan untuk penciptaan bahan organik (sehingga 50% untuk kitaran geologi). Walaupun begitu, tenaga yang terlibat dalam kitaran biologi dibelanjakan untuk kerja besar mencipta pengeluaran utama di Bumi.

Dengan kedatangan bahan hidup di Bumi unsur kimia beredar secara berterusan dalam biosfera, berpindah dari persekitaran luaran ke dalam organisma dan kembali ke persekitaran luaran.

Peredaran unsur kimia sedemikian di sepanjang laluan yang lebih kurang tertutup, yang berlaku menggunakan tenaga suria melalui organisma hidup, dipanggil kitaran biogeokimia (kitaran).

Kitaran biogeokimia utama ialah kitaran oksigen, karbon, nitrogen, fosforus, sulfur, air dan nutrien.

Kitaran karbon.

Di darat, kitaran karbon bermula dengan penetapan karbon dioksida oleh tumbuhan semasa fotosintesis. Karbohidrat kemudiannya terbentuk daripada karbon dioksida dan air serta oksigen dibebaskan. Dalam kes ini, karbon dibebaskan sebahagiannya semasa respirasi tumbuhan sebagai karbon dioksida. Karbon tetap dalam tumbuhan sedikit sebanyak dimakan oleh haiwan. Haiwan juga melepaskan karbon dioksida apabila mereka bernafas. Haiwan dan tumbuhan mati diuraikan oleh mikroorganisma, menyebabkan karbon dalam bahan organik mati teroksida kepada karbon dioksida dan dibebaskan semula ke atmosfera.

Kitaran karbon yang serupa berlaku di lautan.

Kitaran nitrogen.

Kitaran nitrogen, seperti kitaran biogeokimia yang lain, meliputi semua kawasan biosfera. Kitaran nitrogen dikaitkan dengan penukarannya kepada nitrat disebabkan oleh aktiviti bakteria pengikat nitrogen dan nitrifikasi. Nitrat diserap oleh tumbuhan daripada tanah atau air. Tumbuhan dimakan oleh haiwan. Akhirnya, pengurai menukar nitrogen kembali ke dalam bentuk gas dan membebaskannya kembali ke atmosfera.

Dalam keadaan moden, manusia telah campur tangan dalam kitaran nitrogen dengan menanam kekacang penetapan nitrogen di kawasan yang luas dan penetapan nitrogen semula jadi secara buatan. Pertanian dan industri dianggap menyediakan hampir 60% lebih nitrogen tetap daripada ekosistem daratan semula jadi.

Kitaran nitrogen yang serupa diperhatikan dalam persekitaran akuatik.

Kitaran fosforus.

Tidak seperti karbon dan nitrogen, sebatian fosforus ditemui dalam batuan yang menghakis dan membebaskan fosfat. Kebanyakannya berakhir di laut dan lautan dan sebahagiannya boleh dikembalikan ke darat melalui laut rantai makanan, berakhir dengan burung pemakan ikan. Sesetengah fosfat memasuki tanah dan diserap oleh akar tumbuhan. Penyerapan fosforus oleh tumbuhan bergantung pada keasidan larutan tanah: apabila keasidan meningkat, fosfat yang tidak larut secara praktikal dalam air ditukar kepada asid fosforik yang sangat larut. Tumbuhan itu kemudiannya dimakan oleh haiwan.

Pautan utama dalam kitaran biogeokimia ialah pelbagai organisma, kepelbagaian bentuk yang menentukan keamatan kitaran dan penglibatan hampir semua unsur kerak bumi di dalamnya.

Secara umum, setiap kitaran mana-mana unsur kimia adalah sebahagian daripada kitaran besar umum bahan di Bumi, i.e. mereka berkait rapat.

Kitaran bahan dalam alam semula jadi adalah proses kitaran pengulangan transformasi dan pergerakan unsur kimia individu dan sebatiannya. Berlaku sepanjang sejarah perkembangan Bumi dan berterusan sehingga kini. Sentiasa terdapat sisihan tertentu dalam komposisi dan kuantiti bahan yang beredar, jadi secara semula jadi tidak ada pengulangan lengkap kitaran. Ini menentukan perkembangan progresif Bumi sebagai sebuah planet. Peredaran bahan adalah ciri khas untuk peringkat geologi pembangunan, apabila pembentukan asas terbentuk. cangkang Bumi. Dari segi skala manifestasi, tempat pertama ialah kitaran geologi . Ia mewakili pergerakan jirim terutamanya dalam cengkerang dalam: meningkat akibat pergerakan tektonik menaik dan gunung berapi; pemindahan mendatarnya dalam cangkerang luar dan pengumpulan; pergerakan ke bawah - pengebumian sedimen, penenggelaman akibat pergerakan tektonik ke bawah. Pada kedalaman, metamorfisme berlaku, pencairan bahan dengan pembentukan magma dan batu metamorf. Peranan asas dalam penciptaan sampul geografi bermain kitaran air.

Sejak kemunculan kehidupan di Bumi, kitaran biologi. Ia memastikan transformasi berterusan, akibatnya bahan, selepas digunakan oleh sesetengah organisma, masuk ke dalam bentuk yang boleh dihadam untuk organisma lain. Asas tenaga ialah tenaga suria yang datang ke Bumi. Organisma tumbuhan menyerap mineral, yang memasuki badan haiwan melalui rantai makanan, kemudian kembali ke tanah atau atmosfera dengan bantuan pengurai (bakteria, kulat, dll.). Keamatan kitaran ini menentukan bilangan dan kepelbagaian organisma hidup di Bumi dan jumlah tenaga yang terkumpul. biojisim. Maks. keamatan kitaran biologi di darat ia diperhatikan di hutan hujan tropika, di mana sisa tumbuhan hampir tidak terkumpul dan mineral yang dilepaskan segera diserap oleh tumbuhan. Keamatan kitaran sangat rendah di paya dan tundra, di mana sisa tumbuhan yang tidak mempunyai masa untuk mengurai terkumpul. Yang paling penting ialah kitaran unsur kimia biogenik, terutamanya karbon. Organisma tumbuhan mengekstrak sehingga 300 bilion tan karbon dioksida (atau 100 bilion tan karbon) dari atmosfera setiap tahun. Tumbuhan sebahagiannya dimakan oleh haiwan dan sebahagiannya mati. Hasil daripada pernafasan organisma, penguraian sisa mereka, proses penapaian dan pereputan, bahan organik ditukar menjadi karbon dioksida atau didepositkan dalam bentuk sapropel, humus, gambut, dari mana arang batu, minyak, dan gas mudah terbakar seterusnya terbentuk. Sebahagian kecil daripadanya mengambil bahagian dalam kitaran karbon aktif, jumlah yang ketara dipelihara dalam bentuk batu kapur fosil mudah terbakar dan batuan lain. asas jisim nitrogen tertumpu di atmosfera (3.8510N? t); di perairan Lautan Dunia ia mengandungi 2510Ni tan Dalam kitaran nitrogen, peranan utama adalah milik mikroorganisma: penetap nitrogen, nitrifier dan denitrifier. Setiap tahun di darat, lebih kurang. 4510? tan nitrogen, dalam persekitaran akuatik adalah 4 kali kurang. Sebatian yang mengandungi nitrogen daripada sisa-sisa mati ditukarkan dengan mikroorganisma pennitrifan kepada oksida nitrogen, yang kemudiannya diuraikan oleh bakteria denitrifikasi untuk membebaskan nitrogen molekul. Kitaran juga dikaitkan dengan bahan hidup oksigen, fosforus, sulfur dan banyak lagi elemen lain. Akibat pengaruh manusia terhadap kitaran bahan menjadi semakin ketara. Mereka telah menjadi setanding dengan hasil proses geologi: laluan baru untuk penghijrahan bahan muncul di biosfera, sebatian kimia baru muncul yang tidak wujud sebelum ini, dan kitaran air berubah.

KEPADA endogen proses termasuk: magmatisme, metamorfisme (tindakan suhu dan tekanan tinggi), gunung berapi, pergerakan kerak bumi(gempa bumi, bangunan gunung).

KEPADA eksogen– luluhawa, atmosfera dan perairan permukaan laut, lautan, haiwan, organisma tumbuhan dan terutamanya manusia - technogenesis.

Interaksi proses dalaman dan luaran terbentuk kitaran geologi bahan yang besar.

Pada proses endogen terbentuk sistem pergunungan, bukit, lekukan lautan, dengan eksogen - pemusnahan batu igneus berlaku, hasil pemusnahan bergerak ke sungai, laut, lautan dan pembentukan batuan sedimen. Hasil daripada pergerakan kerak bumi, batuan sedimen tenggelam ke dalam lapisan yang dalam, mengalami proses metamorfisme (tindakan suhu dan tekanan tinggi), dan batuan metamorfosis terbentuk. Dalam lapisan yang lebih dalam mereka berubah menjadi cair...
keadaan (magmatisasi). Kemudian, sebagai hasil daripada proses gunung berapi, mereka memasuki lapisan atas litosfera, ke permukaannya dalam bentuk batu igneus. Ini adalah bagaimana batuan pembentuk tanah terbentuk dan pelbagai bentuk kelegaan.

batu, dari mana tanah terbentuk, dipanggil pembentuk tanah atau induk. Mengikut keadaan pembentukan, mereka dibahagikan kepada tiga kumpulan: igneus, metamorf dan sedimen.

Batu igneus terdiri daripada sebatian silikon, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na. Bergantung kepada nisbah sebatian ini, batu berasid dan asas dibezakan.

Asid (granit, liparit, pegmatit) mempunyai kandungan silika yang tinggi (lebih daripada 63%), kalium dan natrium oksida (7-8%), kalsium dan oksida Mg (2-3%). Mereka berwarna terang dan coklat. Tanah yang terbentuk daripada batuan tersebut mempunyai tekstur yang gembur, keasidan yang tinggi dan kesuburan yang rendah.

Batuan igneus asas (basalt, dunit, periodit) dicirikan oleh kandungan SiO 2 yang rendah (40-60%), kandungan meningkat CaO dan MgO (sehingga 20%), oksida besi (10-20%), Na 2 O dan K 2 O kurang daripada 30%.

Tanah yang terbentuk pada hasil luluhawa batuan asas mempunyai tindak balas alkali dan neutral, banyak humus dan kesuburan yang tinggi.

Batu igneus membentuk 95% daripada jumlah jisim batu, tetapi sebagai batu pembentuk tanah ia menduduki kawasan kecil (di pergunungan).

Batuan metamorf, terbentuk hasil daripada penghabluran semula batuan igneus dan sedimen. Ini adalah marmar, gneis, kuarza. Mereka menduduki sebahagian kecil sebagai batu pembentuk tanah.

Batuan sedimen. Pembentukan mereka adalah disebabkan oleh proses luluhawa batu igneus dan metamorf, pemindahan hasil luluhawa oleh air, aliran glasier dan udara dan pemendapan di permukaan tanah, di dasar lautan, laut, tasik, dan di dataran banjir sungai.

Berdasarkan komposisinya, batuan sedimen dibahagikan kepada klastik, kemogenik dan biogenik.

Mendapan klastik Serpihan dan zarah berbeza dalam saiz: ini adalah batu, batu, kerikil, batu hancur, pasir, tanah liat dan tanah liat.

Deposit kemogenik terbentuk akibat pemendakan garam daripada larutan akueus di teluk laut, tasik dalam iklim panas atau akibat tindak balas kimia.

Ini termasuk halida (garam batu dan kalium), sulfat (gipsum, anhidrida), karbonat (batu kapur, marl, dolomit), silikat, fosfat. Kebanyakannya adalah bahan mentah untuk pengeluaran simen, baja kimia, dan digunakan sebagai bijih pertanian.

Sedimen biogenik terbentuk daripada pengumpulan sisa tumbuhan dan haiwan. Ini adalah: karbonat (batu kapur biogenik dan kapur), silika (dolomit) dan batuan berkarbon (arang batu, gambut, sapropel, minyak, gas).

Jenis genetik utama batuan sedimen ialah:

1. Mendapan eluvial- hasil luluhawa batuan yang tinggal pada kepingan pembentukannya. Eluvium terletak di bahagian atas kawasan tadahan air, di mana hakisan dinyatakan dengan lemah.

2. Deposit koluvial– hasil hakisan yang dimendapkan oleh aliran hujan sementara dan air cair di bahagian bawah cerun.

3. Deposit proluvial– terbentuk hasil daripada pemindahan dan pemendapan hasil luluhawa oleh sungai gunung sementara dan banjir di kaki cerun.

4. Mendapan aluvium– terbentuk hasil daripada pemendapan hasil luluhawa oleh air sungai yang memasukinya dengan air larian permukaan.

5. Sedimen tasik– mendapan dasar tasik. Kelodak dengan kandungan yang tinggi bahan organik (15-20%) dipanggil sapropels.

6. Sedimen marin– mendapan dasar laut. Semasa pengunduran (pelanggaran) laut, mereka kekal sebagai batu pembentuk tanah.

7. Endapan glasier (glasial) atau moraine– produk luluhawa pelbagai baka, diangkut dan dimendapkan oleh glasier. Ini adalah bahan kasar yang tidak diisih daripada merah-coklat atau kelabu dengan kemasukan batu, batu besar, kerikil.

8. Mendapan fluvioglacial (fluvioglacial). aliran air sementara dan takungan tertutup terbentuk apabila glasier mencair.

9. Tutup tanah liat tergolong dalam mendapan ekstraglasi dan dianggap sebagai mendapan banjir air cair periglasi cetek. Mereka menutupi madder di atas dengan lapisan 3-5 m Mereka berwarna kuning-coklat, disusun dengan baik, dan tidak mengandungi batu dan batu. Tanah di atas tanah penutup adalah lebih subur daripada tanah di madder.

10. Loess dan loess-like loams Mereka dicirikan oleh warna coklat kekuningan, kandungan tinggi pecahan berdebu dan berkelodak, komposisi longgar, keliangan yang tinggi, dan kandungan kalsium karbonat yang tinggi. Mereka membentuk hutan kelabu yang subur, tanah berangan, chernozems dan tanah kelabu.

11. Deposit Aeolian terbentuk akibat aktiviti angin. Aktiviti pemusnahan angin terdiri daripada kakisan (mengasah, mengisar batuan pasir) dan deflasi (terterbang dan mengangkut zarah tanah kecil oleh angin). Kedua-dua proses ini digabungkan membentuk hakisan angin.

Gambar rajah asas, formula, dsb., yang menggambarkan kandungan: persembahan dengan gambar jenis luluhawa.

Soalan untuk mengawal diri:

1. Apakah itu luluhawa?

2. Apakah pemamagan?

3. Apakah perbezaan antara luluhawa fizikal dan kimia?

4. Apakah kitaran geologi bahan?

5. Huraikan struktur Bumi?

6. Apakah magma?

7. Terdiri daripada lapisan apakah teras Bumi?

8. Apakah baka?

9. Bagaimanakah baka dikelaskan?

10. Apakah loess?

11. Apakah puak?

12. Apakah ciri-ciri yang dipanggil organoleptik?

Utama:

1. Dobrovolsky V.V. Geografi tanah dengan asas sains tanah: Buku teks untuk universiti. - M.: Berperikemanusiaan. ed. Pusat VLADOS, 1999.-384 hlm.

2. Sains Tanah / Ed. I.S. Kauricheva. M. Agropromiadat ed. 4. 1989.

3. Sains Tanah / Ed. V.A. Kovdy, B.G. Rozanov dalam 2 bahagian M. Sekolah tinggi 1988.

4. Glazovskaya M.A., Gennadiev A.I. Geografi tanah dengan asas sains tanah MSU. 1995

5. Rode A.A., Smirnov V.N. Sains tanah. Sekolah Tinggi M., 1972

Tambahan:

1. Glazovskaya M.A. Sains tanah am dan geografi tanah. M. Sekolah Tinggi 1981

2. Kovda V.A. Asas kajian tanah. M. Nauka.1973

3. Liverovsky A.S. Tanah USSR. M. Mysl 1974

4. Rozanov B. G. Penutup tanah glob. M. ed. U. 1977

5. Aleksandrova L.N., Naydenova O.A. Kelas makmal dan amali dalam sains tanah. L. Agropromizdat. 1985

Muka surat 1

Kitaran geologi (kitaran besar bahan dalam alam semula jadi) ialah kitaran bahan, daya penggeraknya adalah proses geologi eksogen dan endogen.  

Kitaran geologi ialah peredaran bahan, daya penggeraknya adalah proses geologi eksogen dan endogen.  

Sempadan kitaran geologi adalah jauh lebih luas daripada sempadan biosfera; amplitudnya meliputi lapisan kerak bumi jauh melebihi sempadan biosfera. Dan, yang paling penting, organisma hidup memainkan peranan kedua dalam proses kitaran ini.  

Oleh itu, kitaran geologi bahan berlaku tanpa penyertaan organisma hidup dan mengagihkan semula bahan antara biosfera dan lapisan Bumi yang lebih dalam.  

Peranan yang paling penting dalam kitaran besar kitaran geologi dimainkan oleh kitaran kecil jirim, kedua-dua biosfera dan teknosfera, sekali di mana bahan itu dimatikan untuk masa yang lama daripada aliran geokimia yang besar, berubah dalam kitaran sintesis yang tidak berkesudahan dan penguraian.  

Peranan yang paling penting dalam kitaran besar kitaran geologi dimainkan oleh kitaran kecil jirim, kedua-dua biosfera dan teknosfera, sekali di mana bahan itu dimatikan untuk masa yang lama daripada aliran geokimia yang besar, berubah dalam kitaran sintesis yang tidak berkesudahan dan penguraian.  

Karbon ini mengambil bahagian dalam kitaran geologi yang perlahan.  

Karbon inilah yang mengambil bahagian dalam kitaran geologi yang perlahan. Kehidupan di Bumi dan keseimbangan gas atmosfera disokong oleh jumlah karbon yang agak kecil yang terkandung dalam tisu tumbuhan (5 10 t) dan haiwan (5 109 t) yang mengambil bahagian dalam kitaran kecil (biogenik). Walau bagaimanapun, pada masa ini, manusia secara intensif menutup kitaran bahan, termasuk karbon. Sebagai contoh, dianggarkan bahawa jumlah biojisim semua haiwan domestik sudah melebihi biojisim semua haiwan darat liar. Kawasan tumbuhan yang ditanam menghampiri kawasan biogeosenosis semula jadi, dan banyak ekosistem budaya jauh lebih unggul daripada yang semula jadi dalam produktivitinya, terus meningkat oleh manusia.  

Yang paling luas dalam masa dan ruang ialah apa yang dipanggil kitaran geologi bahan.  

Terdapat 2 jenis kitaran bahan dalam alam semula jadi: kitaran besar atau geologi bahan antara darat dan lautan; kecil atau biologi - antara tanah dan tumbuhan.  

Air yang diekstrak oleh tumbuhan dari tanah dalam keadaan wap memasuki atmosfera, kemudian, menyejukkan, mengembun dan kembali ke tanah atau lautan dalam bentuk kerpasan. Kitaran air geologi menyediakan pengagihan semula mekanikal, pemendapan, pengumpulan sedimen pepejal di atas tanah dan di bahagian bawah takungan, serta dalam proses pemusnahan mekanikal tanah dan batu. Walau bagaimanapun, fungsi kimia air dijalankan dengan penyertaan organisma hidup atau produk metabolik mereka. Perairan semulajadi, seperti tanah, adalah bahan bioinert yang kompleks.  

Aktiviti geokimia manusia menjadi setanding dalam skala dengan proses biologi dan geologi. Dalam kitaran geologi, pautan deudasi meningkat dengan mendadak.  

Faktor yang meninggalkan kesan utama watak umum dan biologi Pada masa yang sama, kitaran air geologi secara berterusan berusaha untuk membasuh semua unsur ini dari lapisan tanah yang runtuh ke dalam lembangan lautan. Oleh itu, pemeliharaan unsur makanan tumbuhan di dalam tanah memerlukan penukarannya kepada bentuk yang tidak larut dalam air. Keperluan ini dipenuhi oleh bahan organik hidup.  

Kitaran biologi (kecil) - peredaran bahan antara tumbuhan, hidupan liar, mikroorganisma dan tanah. Asasnya ialah fotosintesis, iaitu penukaran tenaga pancaran Matahari kepada tenaga oleh tumbuhan hijau dan mikroorganisma khas ikatan kimia bahan organik. Fotosintesis menyebabkan kemunculan oksigen di Bumi dengan bantuan organisma hijau, lapisan ozon dan keadaan untuk evolusi biologi.[ ...]

Kitaran biologi kecil bahan adalah terutamanya nilai hebat dalam pembentukan tanah, kerana ia adalah interaksi kitaran biologi dan geologi yang mendasari proses pembentukan tanah.[...]

Kitaran nitrogen pada masa ini sangat dipengaruhi oleh manusia. Di satu pihak, pengeluaran besar-besaran baja nitrogen dan penggunaannya membawa kepada pengumpulan nitrat yang berlebihan. Nitrogen yang dibekalkan ke ladang dalam bentuk baja hilang melalui sisa tanaman, larut lesap dan denitrifikasi. Sebaliknya, apabila kadar penukaran ammonia kepada nitrat berkurangan, baja ammonium terkumpul di dalam tanah. Adalah mungkin untuk menyekat aktiviti mikroorganisma akibat daripada pencemaran tanah dengan sisa industri. Walau bagaimanapun, semua proses ini adalah bersifat tempatan. Lebih penting ialah kemasukan nitrogen oksida ke atmosfera semasa pembakaran bahan api di loji janakuasa haba dan dalam pengangkutan. Nitrogen "tetap" dalam pelepasan industri adalah toksik, berbeza dengan nitrogen tetap secara biologi Semasa proses semula jadi, nitrogen oksida muncul di atmosfera dalam kuantiti yang kecil sebagai produk perantaraan, tetapi di bandar dan kawasan perindustrian kepekatannya menjadi berbahaya , dan di bawah pengaruh sinaran ultraungu, tindak balas berlaku antara nitrogen oksida dan hidrokarbon dengan pembentukan sebatian yang sangat toksik dan karsinogenik.[...]

Kitaran sebagai satu bentuk pergerakan jirim juga wujud dalam biostrome, tetapi di sini mereka memperoleh ciri-ciri mereka sendiri. Kitaran mendatar diwakili oleh triad: kelahiran - pembiakan - kematian (penguraian); menegak - melalui proses fotosintesis. Kedua-duanya, dalam rumusan A.I. Perelman (1975), mencari kesatuan dalam kitaran biologi kecil: "... unsur kimia dalam landskap membuat kitaran, di mana mereka berulang kali memasuki organisma hidup ("mengatur") dan meninggalkan mereka ( "mineralisasi")"2.[...]

Kitaran biologi (biotik) ialah fenomena pengagihan semula jirim, tenaga1 dan maklumat yang berterusan, kitaran, semula jadi, tetapi tidak sekata dalam masa dan ruang dalam sistem ekologi pelbagai peringkat hierarki organisasi - daripada biogeocenosis kepada biosfera. Peredaran bahan pada skala keseluruhan biosfera dipanggil bulatan besar (Rajah 6.2), dan dalam biogeocenosis tertentu - bulatan kecil pertukaran biotik.[...]

Mana-mana kitaran biologi dicirikan oleh kemasukan berulang atom unsur kimia ke dalam badan organisma hidup dan pembebasannya ke dalam persekitaran, dari mana mereka sekali lagi ditangkap oleh tumbuhan dan ditarik ke dalam kitaran. Kitaran biologi kecil dicirikan oleh kapasiti - bilangan unsur kimia yang hadir secara serentak dalam bahan hidup dalam ekosistem tertentu, dan kelajuan - jumlah bahan hidup yang terbentuk dan terurai setiap unit masa.

Kitaran biologi kecil bahan adalah berdasarkan proses sintesis dan pemusnahan sebatian organik dengan penyertaan bahan hidup. Tidak seperti yang besar, kitaran kecil dicirikan oleh jumlah tenaga yang tidak ketara.[...]

Sebaliknya, kitaran biologi jirim berlaku dalam sempadan biosfera yang didiami dan merangkumi sifat unik bahan hidup planet ini. Sebagai sebahagian daripada kitaran besar dan kecil dijalankan pada tahap biogeocenosis, ia terdiri daripada fakta bahawa nutrien tanah, air, karbon terkumpul dalam bahan tumbuhan, dibelanjakan untuk membina badan dan proses kehidupan kedua-dua mereka dan organisma. - pengguna. Hasil penguraian bahan organik oleh mikroflora tanah dan mesofauna (bakteria, kulat, moluska, cacing, serangga, protozoa, dll.) sekali lagi terurai menjadi komponen mineral, sekali lagi boleh diakses oleh tumbuhan dan oleh itu sekali lagi terlibat oleh mereka dalam aliran bahan. [...]

Peredaran bahan yang diterangkan di Bumi, disokong oleh tenaga suria - peredaran bulat bahan antara tumbuhan, mikroorganisma, haiwan dan organisma hidup lain - dipanggil kitaran biologi bahan, atau kitaran kecil. Masa untuk metabolisme lengkap bahan melalui kitaran kecil bergantung pada jisim bahan ini dan keamatan proses pergerakannya melalui kitaran dan dianggarkan selama beberapa ratus tahun.[...]

Terdapat kitaran besar dan kecil - (biologi) jirim dalam alam semula jadi, kitaran air.

Walaupun ketebalan lapisan wap air yang agak kecil di atmosfera (0.03 m), ia adalah kelembapan atmosfera yang memainkan peranan utama dalam peredaran air dan kitaran biogeokimianya. Secara umum, untuk seluruh dunia terdapat satu sumber kemasukan air - hujan- dan satu sumber penggunaan - penyejatan, berjumlah 1030 mm setahun. Dalam kehidupan tumbuhan, peranan air yang besar tergolong dalam proses fotosintesis (pautan terpenting dalam kitaran biologi) dan transpirasi. Evapotranspirasi, atau jisim air yang disejat oleh tumbuh-tumbuhan berkayu atau herba atau permukaan tanah, bermain peranan penting dalam kitaran air di benua. Air bawah tanah, menembusi tisu tumbuhan semasa proses transpirasi, memperkenalkan garam mineral yang diperlukan untuk kehidupan tumbuhan itu sendiri.

Berdasarkan kitaran geologi yang besar, kitaran kecil bahan organik timbul, yang berdasarkan proses sintesis dan pemusnahan sebatian organik. Kedua-dua proses ini memastikan kehidupan di Bumi. Tenaga kitaran biologi hanya membentuk 1% daripada tenaga suria yang ditangkap oleh Bumi, tetapi tenaga inilah yang melakukan kerja besar dalam mencipta bahan hidup.[...]

Tenaga suria menyediakan dua kitaran bahan di Bumi: geologi, atau besar, dan kecil, biologi (biotik).[...]

Ketidakstabilan proses nitrifikasi mengganggu kemasukan nitrat ke dalam kitaran biologi, jumlah yang menentukan tindak balas kepada perubahan dalam persekitaran kompleks denitrifier. Sistem enzim denitrifier mengurangkan kadar pemulihan lengkap, melibatkan kurang nitrus oksida pada peringkat akhir, pelaksanaannya memerlukan kos tenaga yang ketara. Akibatnya, kandungan nitrus oksida dalam atmosfera di atas tanah ekosistem terhakis mencapai 79 - 83% (Kosinova et al., 1993). Pengasingan beberapa bahan organik daripada chernozems di bawah pengaruh hakisan dicerminkan dalam penambahan semula dana nitrogen semasa penetapan nitrogen foto dan heterotropik: aerobik dan anaerobik. Pada peringkat pertama hakisan, penetapan nitrogen anaerobik dengan tepat ditindas pada kadar yang cepat disebabkan oleh parameter bahagian labil bahan organik (Khaziev, Bagautdinov, 1987). Aktiviti enzim invertase dan katalase dalam chernozem yang telah dihanyutkan banyak berkurangan sebanyak lebih daripada 50% berbanding dengan yang tidak dicuci. Dalam tanah hutan kelabu, apabila hakisannya meningkat, aktiviti invertase berkurangan dengan paling mendadak. Sekiranya dalam tanah yang terhakis lemah terdapat pengecilan aktiviti secara beransur-ansur dengan kedalaman, maka dalam tanah yang terhakis berat, aktiviti invertase sangat kecil atau tidak dikesan dalam lapisan bawah tanah. Yang terakhir ini dikaitkan dengan kemunculan ufuk iluvial dengan aktiviti enzim yang sangat rendah pada permukaan hari. Tiada pergantungan yang jelas terhadap aktiviti fosfatase dan, terutamanya, katalase pada tahap hakisan tanah (Lichko, 1998).[...]

Geokimia landskap mendedahkan sisi tersembunyi dan terdalam dari peredaran geografi kecil jirim dan tenaga. Konsep peredaran geografi yang kecil masih belum cukup dibangunkan dalam geografi fizikal. DALAM pandangan umum ia boleh diwakili sebagai aliran pekeliling berbilang tali yang tidak tertutup sepenuhnya, yang terdiri daripada haba masuk dan keluar, kitaran biologi unsur kimia, kitaran air kecil (kerpasan - penyejatan, air larian dan aliran masuk di atas tanah dan bawah tanah), migrasi aeolian - membawa masuk dan mengeluarkan - bahan galian.[ ...]

Kelemahan proses pembentukan tanah turf adalah disebabkan oleh intensiti kitaran biologi yang rendah dan produktiviti tumbuh-tumbuhan yang rendah. Sampah tahunan dengan jumlah biojisim kira-kira 100 t/ha tidak melebihi 0.4-0.5 t/ha. Sebahagian besar sampah diwakili oleh sisa akar. Kira-kira 70 kg/ha nitrogen dan 300 kg/ha unsur abu terlibat dalam kitaran biologi.[...]

basah hutan tropika- ini adalah ekosistem klimaks yang agak kuno di mana kitaran nutrien dibawa kepada kesempurnaan - mereka sedikit hilang dan segera memasuki kitaran biologi yang dijalankan oleh organisma mutualistik dan cetek, kebanyakannya udara, dengan mikoriza yang kuat, akar pokok. Berkat ini, hutan tumbuh dengan subur di tanah yang miskin.[...]

Pembentukan komposisi kimia tanah dijalankan di bawah pengaruh kitaran biologi geologi yang besar dan kecil bahan dalam alam semula jadi. Unsur-unsur seperti klorin, bromin, iodin, sulfur, kalsium, magnesium, dan natrium paling mudah dikeluarkan daripada tanah.[...]

Disebabkan oleh aktiviti tinggi proses biogeokimia dan isipadu yang besar dan skala perolehan bahan, unsur kimia yang signifikan secara biologi berada dalam pergerakan kitaran yang berterusan. Menurut beberapa anggaran, jika kita mengandaikan bahawa biosfera telah wujud sekurang-kurangnya 3.5-4 bilion tahun, maka semua air di Lautan Dunia telah melalui kitaran biogeokimia sekurang-kurangnya 300 kali, dan oksigen bebas atmosfera sekurang-kurangnya. 1 juta kali. Kitaran karbon berlaku dalam 8 tahun, nitrogen dalam 110 tahun, oksigen dalam 2500 tahun. Sebahagian besar karbon, tertumpu dalam sedimen karbonat di dasar lautan (1.3 x 1016 t), batuan kristal lain (1 x 1016 t), arang batu dan minyak (0.34 x 1016 t), terlibat dalam gyre yang hebat. Karbon yang terkandung dalam tumbuhan (5 x 10 mt) dan tisu haiwan (5 x 109 t) mengambil bahagian dalam kitaran kecil (kitaran biogeokimia).[...]

Walau bagaimanapun, di darat, selain kerpasan yang dibawa dari lautan, penyejatan dan pemendakan berlaku melalui kitaran air yang tertutup di darat. Sekiranya biota benua tidak wujud, maka sedimen darat tambahan ini akan lebih kurang daripada sedimen yang dibawa masuk dari lautan. Hanya pembentukan tumbuh-tumbuhan dan tanah membawa kepada sejumlah besar penyejatan dari permukaan tanah. Dengan pembentukan penutup tumbuh-tumbuhan, air terkumpul di dalam tanah, tumbuh-tumbuhan dan bahagian benua atmosfera, yang membawa kepada peningkatan dalam peredaran tertutup di darat. Pada masa ini, hujan di darat secara purata tiga kali lebih besar daripada aliran sungai. Akibatnya, hanya satu pertiga daripada hujan datang dari lautan dan lebih daripada dua pertiga disediakan oleh kitaran air tertutup di darat. Oleh itu, air di darat menjadi terkumpul secara biologi, bahagian utama rejim air sushi dibentuk oleh biota dan boleh dikawal secara biologi.[...]

Adalah mudah untuk mengenal pasti beberapa ciri utama manifestasi kuasa pertama dan kedua, berdasarkan idea tindakan kitaran jirim di Bumi: besar - geologi (geocycle) dan kecil - biologi (kitaran biologi). ).[...]

Komuniti tumbuhan Komuniti taiga selatan lebih tahan terhadap pencemaran kimia berbanding komuniti taiga utara. Kestabilan yang rendah bagi cenoses taiga utara adalah disebabkan oleh kepelbagaian spesies yang rendah dan struktur yang lebih ringkas, kehadiran spesies yang sensitif kepada pencemaran kimia (lumut dan lumut), produktiviti dan kapasiti kitaran biologi yang rendah, dan keupayaan yang lebih rendah untuk pulih [.. .]

Walau bagaimanapun, mana-mana ekosistem, tanpa mengira saiz, termasuk bahagian hidup (biocenosis) dan persekitaran fizikalnya, iaitu, tidak bernyawa. Pada masa yang sama, ekosistem kecil adalah sebahagian daripada ekosistem yang semakin besar, sehingga ekosistem global Bumi. Begitu juga, kitaran biologi umum jirim di planet ini juga terdiri daripada interaksi banyak kitaran persendirian yang lebih kecil.[...]

Tanah adalah komponen penting dalam biogeocenosis daratan. Ia menjalankan konjugasi (interaksi) kitaran biologi bahan yang besar dan kecil. Tanah adalah kompleks komposisi bahan yang unik pendidikan alam semula jadi. Bahan tanah diwakili oleh empat fasa fizikal: pepejal (zarah mineral dan organik), cecair (larutan tanah), gas (udara tanah) dan hidup (organisma). Tanah dicirikan oleh organisasi spatial yang kompleks dan pembezaan ciri, sifat dan proses.[...]

Mengikut akibat pertama, kita hanya boleh bergantung pada pengeluaran sisa rendah. Oleh itu, peringkat pertama dalam pembangunan teknologi haruslah keamatan sumber yang rendah (kedua-duanya pada input dan pada output - ekonomi dan pelepasan yang tidak ketara), peringkat kedua akan menjadi penciptaan pengeluaran kitaran (sisa sebahagiannya boleh menjadi bahan mentah). untuk orang lain) dan yang ketiga - organisasi pelupusan munasabah sisa yang tidak dapat dielakkan dan peneutralan sisa tenaga tidak boleh alih. Idea bahawa biosfera beroperasi pada prinsip bukan sisa adalah salah, kerana ia sentiasa mengumpul bahan yang dikeluarkan daripada kitaran biologi yang membentuk batuan sedimen.[...]

Intipati pembentukan tanah menurut V.R. Williams ditakrifkan sebagai interaksi dialektik proses sintesis dan penguraian bahan organik, yang berlaku dalam sistem kitaran biologi kecil bahan.[...]

hidup peringkat yang berbeza Semasa pembangunan biosfera, proses di dalamnya tidak sama, walaupun pada hakikatnya mereka mengikuti corak yang sama. Kehadiran kitaran bahan yang jelas, mengikut undang-undang penutupan global kitaran biogeokimia, adalah harta mandatori biosfera pada mana-mana peringkat perkembangannya. Ini mungkin undang-undang yang tidak boleh diubah kewujudannya. Perhatian khusus harus diberikan kepada peningkatan bahagian biologi, dan bukannya geokimia, komponen dalam penutupan kitaran biogeokimia bahan. Jika pada peringkat pertama evolusi kitaran biosfera umum berlaku - bulatan pertukaran biosfera yang besar (pada mulanya hanya dalam persekitaran akuatik, dan kemudian dibahagikan kepada dua subkitaran - darat dan lautan), kemudian ia mula berpecah. Daripada biota yang agak homogen, ekosistem pelbagai peringkat hierarki dan kehelan geografi muncul dan menjadi semakin berbeza. Dibeli penting bulatan kecil, biogeocenotik, pertukaran. Apa yang dipanggil "pertukaran pertukaran" timbul - sistem yang harmoni kitaran biogeokimia dengan nilai tertinggi komponen biotik.[...]

Di latitud pertengahan, input tenaga daripada Matahari ialah 48-61 ribu GJ/ha setahun. Apabila menambah tenaga tambahan lebih daripada 15 GJ/ha setahun, proses yang tidak menguntungkan untuk alam sekitar berlaku - hakisan dan deflasi tanah, kelodak dan pencemaran sungai kecil, eutrofikasi badan air, gangguan kitaran biologi dalam ekosistem.[... ]

Wilayah Siberia Timur dicirikan oleh musim sejuk yang teruk dengan sedikit salji dan terutamanya hujan musim panas yang membasuh lapisan tanah. Akibatnya, rejim larut lesap berkala berlaku di chernozems Siberia Timur. Kitaran biologi ditindas suhu rendah. Akibatnya, kandungan humus dalam chernozems Transbaikal adalah rendah (4-9%) dan ketebalan ufuk humus adalah kecil. Terdapat sedikit atau tiada kandungan karbonat. Oleh itu, chernozem kumpulan Siberia Timur dipanggil rendah karbonat dan bukan karbonat (contohnya, chernozem karbonat rendah atau bukan karbonat terlarut lesap, chernozem karbonat rendah biasa).[...]

Kebanyakan unsur kecil, pada kepekatan biasa dalam banyak ekosistem semula jadi, mempunyai sedikit kesan ke atas organisma, mungkin kerana organisma telah menyesuaikan diri dengannya. Oleh itu, penghijrahan unsur-unsur ini tidak akan menarik minat kita jika produk sampingan industri perlombongan tidak terlalu kerap dilepaskan ke alam sekitar, pelbagai industri, industri kimia dan moden pertanian, produk yang mengandungi kepekatan tinggi logam berat, sebatian organik toksik dan bahan lain yang berpotensi berbahaya. Malah unsur yang sangat jarang berlaku, jika ia dimasukkan ke dalam persekitaran dalam bentuk sebatian logam yang sangat toksik atau isotop radioaktif, boleh memperoleh kepentingan biologi yang penting, kerana walaupun sedikit (dari sudut pandangan geokimia) jumlah bahan tersebut boleh mempunyai kesan yang ketara. kesan biologi.[ ...]

Sifat kimia vitamin dan sebatian organik lain yang merangsang pertumbuhan, serta keperluan untuk mereka pada manusia dan haiwan domestik, telah lama diketahui; namun, penyelidikan ke atas bahan-bahan ini di peringkat ekosistem baru sahaja bermula. Nutrien organik dalam air atau tanah adalah sangat rendah sehingga ia sepatutnya dipanggil "mikronutrien" berbanding "makronutrien" seperti nitrogen dan "mikronutrien" seperti logam surih (lihat .ch. 5). Selalunya satu-satunya cara untuk mengukur kandungannya ialah ujian biologi: strain khas mikroorganisma digunakan, kadar pertumbuhan yang berkadar dengan kepekatan nutrien organik. Seperti yang ditekankan dalam bahagian sebelumnya, peranan bahan dan kadar alirannya tidak boleh selalu dinilai dengan kepekatannya. Kini menjadi jelas bahawa nutrien organik memainkan peranan penting dalam metabolisme komuniti dan ia mungkin menjadi faktor pengehad. Bidang penyelidikan yang menarik ini sudah pasti akan menarik perhatian saintis dalam masa terdekat. Penerangan berikut tentang kitaran vitamin B12 (kobalamin), yang diambil daripada Provasoli (1963), menunjukkan betapa sedikitnya kita tahu tentang kitaran nutrien organik.[...]

W.R. Williams (1863-1939) mengembangkan doktrin faktor pertanian. Menurut undang-undang pertama pertanian, tiada satu pun faktor kehidupan tumbuhan boleh digantikan oleh yang lain. Dan, sebagai tambahan, semua faktor kehidupan tumbuhan, sudah tentu, sama penting (undang-undang kedua). Marilah kita menyerlahkan idea penting beliau bahawa tanah adalah hasil daripada interaksi kitaran kecil - biologi dan besar - geologi jirim.

V. R. Williams menghubungkan rapat kedudukannya dalam bidang sains tanah genetik dan kajian kesuburan tanah dengan isu praktikal pertanian dan meletakkannya sebagai asas kepada sistem pertanian berasaskan rumput. Pandangan yang paling penting dan asli telah dinyatakan oleh V. R. Williams mengenai peranan organisma hidup dalam pembentukan tanah, mengenai intipati proses pembentukan tanah dan sifat proses khusus individu, mengenai kitaran biologi kecil bahan, mengenai kesuburan tanah, humus tanah dan struktur tanah.[...]

Pendekatan ini pada asasnya berkaitan sebagai strategi dan taktik, sebagai pilihan tingkah laku jangka panjang dan ukuran keputusan keutamaan. Mereka tidak boleh dipisahkan: pencemaran mengelilingi seseorang alam sekitar membahayakan organisma lain dan hidupan liar secara umum, dan kemerosotan sistem semula jadi melemahkan keupayaan mereka untuk membersihkan alam sekitar secara semula jadi. Tetapi ia harus sentiasa difahami bahawa adalah mustahil untuk mengekalkan kualiti alam sekitar manusia tanpa penyertaan mekanisme ekologi semula jadi. Walaupun kita menguasai teknologi rendah pencemaran, kita tidak akan mencapai apa-apa melainkan kita pada masa yang sama berhenti menghalang alam daripada mengawal komposisi alam sekitar, membersihkannya dan menjadikannya sesuai untuk kehidupan. Teknologi terbersih dan peranti perlindungan alam sekitar yang paling canggih tidak akan menyelamatkan kita jika penebangan hutan berterusan dan kepelbagaian berkurangan spesies biologi, kitaran bahan di alam semula jadi terganggu. Perlu ditekankan bahawa dari sudut pandangan alam sekitar, konsep "perlindungan" adalah cacat sejak awal lagi, kerana aktiviti harus distrukturkan sedemikian rupa untuk tidak membenarkan, untuk mengelakkan semua kesan dan hasil yang akan berlaku. perlu "dilindungi".[...]

Kira-kira 99% daripada semua jirim dalam biosfera diubah oleh organisma hidup, dan jumlah biojisim bahan hidup Bumi dianggarkan hanya 2.4 1012 tan bahan kering, iaitu 10" 9 bahagian jisim Bumi. Pembiakan biojisim tahunan adalah kira-kira 170 bilion tan bahan kering. Jumlah biojisim organisma tumbuhan adalah 2500 kali lebih besar daripada haiwan, tetapi kepelbagaian spesies zoosfera adalah 6 kali lebih kaya daripada fitosfera. Jika semua organisma hidup dibentangkan dalam satu lapisan, maka penutup biologi hanya 5 mm tebal akan terbentuk di permukaan Bumi. Tetapi walaupun saiz biota yang kecil, ialah yang menentukan keadaan tempatan di permukaan kerak bumi. Kewujudannya bertanggungjawab terhadap kemunculan oksigen bebas di atmosfera, pembentukan tanah dan kitaran unsur-unsur di alam semula jadi.[...]

Kami telah menerangkan cendawan di atas, dan kami sebenarnya memanggil badan buahnya sebagai cendawan, tetapi ini hanya sebahagian daripada organisma yang besar. Ini adalah rangkaian luas gentian mikroskopik (terumbu), yang dipanggil miselium (miselium) dan meresap detritus, terutamanya kayu, sampah daun, dll. Apabila miselium tumbuh, ia merembeskan sejumlah besar enzim yang menguraikan kayu kepada keadaan sedia untuk dimakan, dan Secara beransur-ansur, miselium mereput sepenuhnya kayu mati. Adalah menarik, seperti yang ditulis oleh B. Nebel (1993), bahawa adalah mungkin untuk mencari cendawan di tanah bukan organik, kerana miselium mereka mampu mengekstrak bahan organik yang berkepekatan sangat rendah dari ketebalannya. Bakteria berfungsi dengan cara yang sama, tetapi pada tahap mikroskopik. Sangat penting untuk mengekalkan kestabilan kitaran biologi adalah keupayaan kulat dan beberapa bakteria untuk membentuk sejumlah besar spora (sel pembiakan). Zarah-zarah mikroskopik ini diangkut oleh arus udara di atmosfera pada jarak yang sangat ketara, yang membolehkan mereka merebak ke mana-mana dan menghasilkan keturunan yang berdaya maju di mana-mana ruang dengan kehadiran keadaan hidup yang optimum.