نقش موجودات زنده در بیوسفر. نقش ماده زنده در بیوسفر V.I. Vernadsky در دکترین خود از زیست کره توجه اصلی را به نقش ماده زنده معطوف کرد. تأثیر موجودات زنده بر بیوسفر

نقش ماده زنده در بیوسفر

V.I. Vernadsky در دکترین خود در مورد بیوسفر توجه اصلی را به نقش موجودات زنده معطوف کرد.

مواد این دانشمند نوشت: «جانداران زنده تابعی از بیوسفر هستند و

از لحاظ مادی و انرژی با آن ارتباط تنگاتنگی دارند، هستند

نیروی زمین شناسی عظیمی که آن را تعیین می کند.» به لطف توانایی

رشد، تولید مثل و پراکندگی، در نتیجه متابولیسم و

تبدیل انرژی موجودات زنده به مهاجرت مواد شیمیایی کمک می کنند

عناصر موجود در بیوسفر

V. I. Vernadsky مهاجرت دسته جمعی حیوانات، به عنوان مثال گله ها را مقایسه کرد

ملخ، با توجه به مقیاس انتقال عناصر شیمیایی با حرکت کل

محدوده کوهستانی.

حدود 90 عنصر شیمیایی در طبیعت زنده یافت شده است، یعنی یک عنصر بزرگ

بخشی از همه امروز شناخته شده است. هیچ عنصر خاصی وجود ندارد

بنابراین در طول تاریخ فقط برای موجودات زنده مشخص است

وجود بیوسفر، اتم های اکثر عناصر تشکیل دهنده آن،

مکرراً از بدن موجودات زنده عبور کرده است.

بین ارگانیک و ماده معدنیدر این سیاره وجود دارد

اتصال ناگسستنی، گردش مداوم مواد و دگرگونی صورت می گیرد

انرژی. در طول تاریخ بیولوژیکی زمین، فعالیت های

ارگانیسم ها ترکیب جو (فتوسنتز، تنفس)، ترکیب و

ساختار خاک (فعالیت تجزیه کننده ها)، محتوای مواد مختلف در

محیط آبی. فراورده های متابولیک برخی از موجودات زنده وارد محیط می شود

محیط، توسط موجودات دیگر مورد استفاده و پردازش قرار گرفتند. با تشکر از

تجزیه کننده ها بقایای گیاهی و حیوانی را در چرخه مواد گنجاندند.

بسیاری از موجودات قادر به جذب و انباشت گزینشی مختلف هستند

عناصر شیمیایی به شکل ترکیبات آلی و معدنی.

به عنوان مثال، دم اسب از انباشته می شود محیطسیلیکون، اسفنج و

برخی از جلبک ها - ید. در نتیجه فعالیت ها باکتری های مختلف

ذخایر زیادی از سنگ معدن گوگرد، آهن و منگنز تشکیل شد.

رسوبات از بدن گیاهان فسیلی و موجودات پلانکتون تشکیل شده است

ذخایر زغال سنگ و نفت اسکلت جلبک های پلانکتونیک کوچک و

پوسته های تک یاخته های دریایی به لایه های غول پیکر سنگ آهک تبدیل شده اند

میکروارگانیسم ها نقش ویژه ای در بیوسفر دارند. بدون آنها، چرخه

ماده و انرژی قابل تحقق نبود و سطح سیاره محقق می شد

پوشیده از لایه ضخیمی از بقایای گیاهی و اجساد حیوانات.

گلسنگ ها، قارچ ها و باکتری ها به طور فعال در تخریب سنگ ها نقش دارند. آنها

کار توسط گیاهانی که سیستم های ریشهجوانه زدن به

ترک های ریز آب و باد این فرآیند را کامل می کنند.

علاوه بر فعالیت موجودات زنده، وضعیت سیاره ما نیز تحت تأثیر قرار می گیرد

سایر فرآیندها در طول فوران های آتشفشانی در جو

مقدار زیادی دور ریخته می شود گازهای مختلف، ذرات آتشفشانی

خاکستر، نهرهای سنگ های آذرین مذاب بیرون می ریزد. در نتیجه

فرآیندهای تکتونیکی جزایر جدیدی را تشکیل می دهند، ظاهر کوه ها را تغییر می دهند

مناطق، اقیانوس در خشکی در حال پیشروی است.

چرخه آب

چرخه آب برای وجود بیوسفر از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

توده عظیمی از آب از سطح اقیانوس ها تبخیر می شود که تا حدی است

توسط بادها به صورت بخار حمل می شود و به صورت نزولات جوی بر روی زمین می ریزد. بازگشت

آب از طریق رودخانه ها به اقیانوس باز می گردد و آب های زیرزمینی. با این حال، مهمترین

ماده زنده در گردش آب شرکت می کند.

در فرآیند زندگی، گیاهان از خاک جذب شده و تبخیر می شوند

جوی با مقدار زیادی آب بنابراین، بخشی از یک زمینه که می دهد

یک محصول با وزن 2 تن حدود 200 تن آب مصرف می کند. در مناطق استوایی

جنگل های سرتاسر جهان با حفظ و تبخیر آب، آب و هوا را به میزان قابل توجهی نرم می کنند.

کاهش وسعت این جنگل ها می تواند منجر به تغییر اقلیم و خشکسالی شود

در مناطق اطراف

چرخه کربن.

کربن بخشی از تمام مواد آلی است، بنابراین چرخه آن

کاملاً به فعالیت زندگی موجودات بستگی دارد. در طول فتوسنتز

گیاهان دی اکسید کربن (C0 2) را جذب می کنند و کربن را در ترکیب خود قرار می دهند

ترکیبات آلی سنتز شده در فرآیند تنفس، حیوانات

گیاهان و میکروارگانیسم ها دی اکسید کربن و قبلا کربن منتشر می کنند

موجود در مواد آلی به اتمسفر بازگردانده می شود.

کربن محلول در دریاها و اقیانوس ها به شکل اسید کربنیک (H 2 C0 3 ) و آن

یون ها توسط موجودات برای تشکیل اسکلت متشکل از

کربنات کلسیم (اسفنج، نرم تنان، کوئلنترات). و هر سال

مقادیر زیادی کربن به شکل کربنات در کف اقیانوس ها رسوب می کند.

در خشکی، حدود 1٪ کربن از چرخه حذف می شود و به عنوان رسوب می کند

ذغال سنگ نارس کربن نیز در نتیجه اقتصادی وارد جو می شود

فعالیت انسانی در حال حاضر سالانه در هوا منتشر می شود

حدود 5 میلیارد تن کربن حاصل از سوزاندن سوخت های فسیلی (گاز، نفت، زغال سنگ) و

1-2 میلیارد تن - از پردازش چوب. هر سال مقدار کربن در

اتمسفر حدود 3 میلیارد تن افزایش می یابد که می تواند منجر به

اختلال در وضعیت پایدار زیست کره

مقدار زیادی کربن در سنگ های رسوبی موجود است. خود

بازگشت به چرخش به فعالیت آتشفشانی بستگی دارد و

فرآیندهای ژئوشیمیایی

نووسفر.

فعالیت مشترک موجودات زنده برای چندین سال

ایجاد و متعاقباً شرایط خاصی را حفظ کرد

برای وجود حیات، یعنی هموستاز زیست کره را تضمین می کرد. در و.

ورنادسکی نوشت: «هیچ نیروی شیمیایی روی سطح زمین وجود ندارد، بیشتر

به طور مداوم در حال کار، و در نتیجه قدرتمندتر در آن است

عواقب آن نسبت به موجودات زنده

با این حال، در اخیراهمه چیز در توسعه زیست کره است ارزش بالاتر

به تدریج یک عامل جدید - انسان زا به دست آورد. در سال 1927 فرانسوی

دانشمندان ادوارد لروی و پیر تیلارد د شاردن مفهوم "نووسفر" را معرفی کردند.

نووسفر حالت جدیدی از بیوسفر است که در آن هوشمند است

فعالیت انسان به عاملی تعیین کننده در توسعه آن تبدیل می شود.که در

پس از آن، V. I. Vernadsky ایده نووسفر را به عنوان یک کره توسعه داد.

عملکردهای ماده زنده در زیست کره متفاوت است، اما همه آنها یک هدف را دنبال می کنند - حرکت عناصر شیمیایی. چرا این حرکت ضروری است و 3.5 میلیارد سال پیش، یعنی قبل از ظهور حیات بر روی زمین، چگونه اتفاق افتاد؟ از زمان ظهور آن، نقش ماده زنده در بیوسفر کلیدی شده است. علیرغم جرم ناچیز آن، تقریباً 10-6 جرم سایر پوسته های زمین، حامل انرژی است که به دلیل آن این حرکت رخ می دهد.

مفهوم "ماده زنده بیوسفر" شامل همه موجودات زنده روی کره زمین می شود. صرف نظر از اینکه به چه طبقه، گونه، جنس و غیره تعلق دارند. اینها نه تنها مواد آلی، بلکه غیر آلی و همچنین مواد معدنی هستند. در تمام لایه های بیوسفر - در لیتوسفر، هیدروسفر و جو "زندگی می کند". اگر شرایط هستی نامناسب باشد، یا به حالت انیمیشن تعلیق می‌افتد، یعنی تمام فرآیندهایش را آنقدر کند می‌کند که عملاً جلوه‌های قابل مشاهده زندگی وجود ندارد، یا می‌میرد.

ویژگی ها و نقش های متمایز

چگونه می توانیم ماده زنده زیست کره را از غیر زنده تشخیص دهیم؟

پنجم، در تمام حالت های فازی وجود دارد. ششم این که یک ارگانیسم منفرد است و وقتی نسل ها تغییر می کنند با تداوم یا وراثت مشخص می شود.

ماده زنده زیست کره مهاجرت عناصر شیمیایی را هم از موجودی به موجود دیگر و هم بین ارگانیسم و ​​محیط تضمین می کند. حرکت زمانی اتفاق می افتد که موجودات زنده غذا را هضم کنند، رشد کنند و رشد کنند و همچنین در روند زندگی حرکت کنند. اولین چنین حرکت عناصر شیمیایی یا بیوشیمیایی و دومی مکانیکی نامیده می شود. علاوه بر این، فعالیت موجودات زنده تلاش می کند تا اطمینان حاصل شود که این مهاجرت در سریع ترین زمان ممکن رخ می دهد و انرژی دریافتی از خورشید به بهترین نحو استفاده می شود. برای انجام این کار، آنها به طور مداوم و پیوسته سازگار، سازگار و توسعه می یابند.

کارکرد

نقش موجودات زنده در بیوسفر انجام چندین عملکرد است. اصلی ترین آنها عبارتند از: انرژی، مخرب، تمرکز و محیط زیست.

تابع انرژی. این با توانایی موجودات کلروفیل سبز در فتوسنتز مرتبط است. با کمک انرژی خورشیدیآنها ترکیبات ساده ای مانند آب، دی اکسید کربن و مواد معدنی را به مواد آلی پیچیده تبدیل می کنند که به نوبه خود برای وجود سایر موجودات زنده ضروری است. گیاهان این توانایی را دارند. برای فرآیند فتوسنتز، آنها تنها از 1 درصد انرژی خورشیدی که به زمین برخورد می کند استفاده می کنند. آنها هر سال حدود 145 میلیارد تن اکسیژن تولید می کنند که برای آن حدود 200 میلیارد تن دی اکسید کربن مصرف می کنند. در همین زمان بیش از 100 میلیارد تن مواد آلی تولید می شود. به این ترتیب گیاهان جو را با اکسیژن آزاد پر می کنند. اگر گیاهان دائماً این کار را انجام نمی دادند، اکسیژن به عنوان یک عنصر شیمیایی فعال واکنش نشان می داد و تشکیل می شد اتصالات مختلفو در نهایت به طور کامل از جو زمین ناپدید شد. و با او وجود و حیات متوقف می شود. علاوه بر گیاهان، مواد آلی در مقادیر بسیار کم - بیش از 0.5٪ از مقدار کل - توسط برخی از باکتری ها تولید می شود. این فرآیند کموسنتز نامیده می شود. این شامل انرژی خورشیدی نیست، بلکه انرژی آزاد شده در طی واکنش های اکسیداسیون ترکیبات گوگرد و نیتروژن است.

ترکیبات آلی سنتز شده به این روش - پروتئین، قند و غیره - همراه با انرژی موجود در آنها، غذا هستند و در طول زنجیره تغذیه ای توزیع می شوند. علاوه بر این، انرژی سنتز شده توسط گیاهان به عنوان گرما تلف می شود یا در مواد آلی مرده تجمع می یابد و به حالت فسیلی تبدیل می شود. و این تابع بعدی است - مخرب.

این نقش موجودات زنده در بیوسفر را کانی سازی مواد آلی نیز می نامند. در نتیجه تجزیه، مواد آلی مرده به ترکیبات معدنی ساده تبدیل می شوند. این فرآیند شامل موجودات زنده ای است که عملکردی مخرب یا مخرب انجام می دهند. در زنجیره تغذیه به آنها "تجزیه کننده" می گویند. اینها قارچ ها، باکتری ها، کرم ها و میکروارگانیسم ها هستند. نتیجه تجزیه عبارت است از: دی اکسید کربن، آب، سولفید هیدروژن، متان، آمونیاک و غیره. که به نوبه خود "غذا" برای گیاهان هستند. و این روند دوباره شروع می شود.

فرآیند تجزیه در لیتوسفر نقش مهمی ایفا می کند. به لطف آن، عناصری مانند سیلیکون، آلومینیوم، منیزیم و آهن از سنگ ها آزاد می شوند.

تجزیه کننده ها با کمک اسیدهایی که در اختیار دارند، عناصر شیمیایی مهمی مانند کلسیم، پتاسیم، سدیم، فسفر، سیلیکون و عناصر کمیاب مختلف را استخراج کرده و به گردش زیستی می فرستند. به لطف تخریب کننده ها، خاک باروری خود را به دست می آورد.

یکی دیگر از وظایف موجودات زنده تمرکز است. این به فرآیندی اشاره دارد که در آن برخی از گونه ها عناصر شیمیایی خاصی را استخراج و سپس انباشته می کنند. در این حالت غلظت عناصری مانند کربن، هیدروژن، نیتروژن، سدیم، منیزیم، سیلیکون، گوگرد، کلر، پتاسیم، کلسیم و اکسیژن می تواند صدها و هزاران برابر بیشتر از محیط باشد. مثلاً منگنز 1200000 برابر نقره 240000 و آهن 65000 است. نمونه های زندهچنین تجمعی ممکن است شامل پوسته، پوسته و اسکلت باشد. با عناصر "مناسب" برای تجمع، برخی از گونه ها مواد سمی، سمی و رادیواکتیو را انباشته می کنند. و ورود آنها به زنجیره غذایی به وضوح مثبت نیست.

نقطه مقابل تابع غلظت، تابع پراکندگی است. با ترشحات و حرکات مختلف و مانند آن خود را نشان می دهد. به عنوان مثال، آهن هنگام گزش توسط حشرات مختلف یا خونخواران از خون دفع می شود.

بیوسفر تنها تعامل بین موجودات زنده و تبادل انرژی بین آنها نیست. نقش اساسی موجودات زنده در بیوسفر تغییر شکل آن است. موجودات زنده پارامترهای فیزیکی و شیمیایی محیط خود را تغییر می دهند و به این عملکرد «محیطی» می گویند. این نتیجه تمام عملکردهایی است که قبلاً در مورد آنها بحث شد. استخراج عناصر شیمیایی، انباشته شدن آنها و سپس با کمک انرژی حاصله، "راه افتادن" در سفری در چرخه بیولوژیکی، منجر به تغییرات قابل توجهی شد. محیط طبیعی. در طی میلیاردها سال، ترکیب گاز جو و ترکیب شیمیایی آب تغییر کرد، سنگ‌های رسوبی و رسوبات کف ظاهر شدند و پوشش خاک حاصلخیز پدید آمد. و ما در حال حاضر با این نفوذ مواجه هستیم.

با دگرگونی محیط خارجی، موجودات زنده تعادل بهینه انرژی و "مواد مغذی" را برای وجود خود و کل بیوسفر به عنوان یک کل ایجاد می کنند. این تعادل در نتیجه تأثیرات متعدد داخلی و خارجی همواره در خطر نابودی است. و این ماده به دلیل ویژگی های ذکر شده خود، در برابر چنین تأثیری مقاومت می کند، آنچه را که مختل شده است بازیابی می کند و سیستم را به حالت پایدار می رساند.

عملکردهای در نظر گرفته شده موجودات زنده در بیوسفر مربوط به دو مرحله از تبدیل مواد آلی به مواد معدنی و بالعکس است. در این مراحل گیاهان به عنوان تولیدکننده و باکتری ها، قارچ ها و میکروارگانیسم ها به عنوان تجزیه کننده نقش خود را ایفا می کنند. نقش مصرف کنندگان یا مصرف کنندگانی که گونه های اصلی آنها حیوانات هستند چیست؟

حیوانات

شدیدترین مرحله، از نظر تعداد انتقال از یک موجود به موجود دیگر، مرحله بین زمانی است که گیاهان اکسیژن تولید می کنند و پایان زمانی که ارگانیسم مرده به "روی میز" ویرانگرها می رسد.

سطح بعدی بیش از 1٪ از انرژی سطح قبلی را مصرف نمی کند. با مرگ فیتوفاژها و زوفاژها، بدن آنها به دست ساپروفاژها و باکتری ها می افتد. ساپروفاژها همان ویرانگر، تجزیه کننده یا گورکن هستند. روی میز آنها، ماده آلی سفر خود را کامل می کند. دایره بسته است. در طول این چرخه، مقدار ماده یا عناصر شیمیایی ثابت می ماند. میلیون ها سال پیش اینطور بود. فقط انرژی مصرف می شود. اعتقاد بر این است که نقش حیوانات در بیوسفر این است که حرکت مواد شیمیایی را تسهیل می کنند، در توزیع آنها و تبادل انرژی مشارکت می کنند. اما نقش آنها تا حدودی گسترده تر به نظر می رسد. زیست کره به عنوان یک سیستم زنده و خودسازمانده برای تعادل و حفظ تعادل درونی خود تلاش می کند. جرم ماده زنده آن باید در حجم معینی حفظ شود و این عملکرد توسط حیوانات انجام می شود. یک مثال می تواند آن بیوسیستم هایی باشد که در آن دنیای حیواناتناپدید شده یا در آستانه آن است. در نتیجه حجم ماده کاهش می یابد که به ناچار منجر به از بین رفتن تعادل و مرگ سیستم می شود.

ویدئو - بیوسفر - صورت سیاره

حفاظت از طبیعت به طور کلی به عنوان سیستمی از اقدامات با هدف حفظ تعامل منطقی بین فعالیت های انسانی و محیط طبیعی درک می شود. این سیستم اقدامات باید حفاظت و احیای منابع طبیعی و استفاده منطقی را تضمین کند منابع طبیعیو همچنین از اثرات زیانبار مستقیم و غیرمستقیم تولید صنعتی بر طبیعت و سلامت انسان جلوگیری کند. در عین حال، وظیفه اطمینان از حفظ تعادل بین توسعه تولید و پایداری محیط طبیعی به نفع بشریت است. این امر مستلزم مطالعه جامع فرآیندهای رخ داده در طبیعت اطراف و سازماندهی انواع تولید با در نظر گرفتن الگوهای شناسایی شده است. مبنای علمی برای مطالعه اشیاء طبیعی و یک رویکرد یکپارچه برای سازماندهی تولید مدرن، دکترین بیوسفر زمین است.

اصطلاح "زیست کره" در سال 1875 توسط زمین شناس اتریشی E. Suess معرفی شد. بنیانگذار دکترین مدرن بیوسفر دانشمند روسی V.I. Vernadsky است. از نظر وی.آی.ورنادسکی، بیوسفر فضایی را می پوشاند که در آن ماده زنده به عنوان نیروی زمین شناسی که ظاهر زمین را شکل می دهد، عمل می کند.

در دیدگاه مدرن، بیوسفر یک سیستم پیچیده پویا و بزرگ است که از تعداد زیادی زنده و طبیعت بی جان، که یکپارچگی آن در نتیجه چرخه بیولوژیکی مداوم مواد حفظ می شود.

آموزه های V.I. Vernadsky مبتنی بر ایده هایی در مورد نقش ژئوشیمیایی سیاره ای ماده زنده در شکل گیری بیوسفر است، به عنوان محصولی از تبدیل طولانی مدت ماده و انرژی در طول توسعه زمین شناسی زمین. ماده زنده مجموعه ای از موجودات زنده است که در یک دوره زمانی معین وجود داشته یا وجود دارند و یک عامل قدرتمند زمین شناسی هستند. بر خلاف موجودات زنده مورد مطالعه زیست شناسی، ماده زنده به عنوان یک عامل بیوژئوشیمیایی با ترکیب اولیه، جرم و انرژی آن مشخص می شود. انرژی خورشیدی را انباشته و تبدیل می کند و مواد معدنی را به یک چرخه پیوسته می کشاند. اتم های تقریباً همه عناصر شیمیایی بارها از ماده زنده عبور کرده اند. در نهایت، ماده زنده ترکیب جو، هیدروسفر، خاک ها و تا حد زیادی سنگ های رسوبی سیاره ما را تعیین کرد.

در و. ورنادسکی خاطرنشان کرد که ماده زنده انرژی فضا را جمع می کند، آن را به انرژی فرآیندهای زمینی (شیمیایی، مکانیکی، حرارتی، الکتریکی و غیره) تبدیل می کند و در تبادل مداوم مواد با ماده بی اثر سیاره، تضمین می کند که تشکیل ماده زنده، که نه تنها جایگزین توده های در حال مرگ آن می شود، بلکه کیفیت های جدیدی را نیز معرفی می کند و در نتیجه روند تکامل جهان آلی را تعیین می کند.

به گفته V.I. Vernadsky، زیست کره شامل چهار جزء اصلی است:

ماده زنده - مجموع همه موجودات زنده؛

مواد بیوژنیک، یعنی محصولاتی که در نتیجه فعالیت حیاتی موجودات مختلف (زغال سنگ، قیر، ذغال سنگ نارس، بستر جنگل، هوموس خاک و غیره) تشکیل شده اند.

ماده بیوانرت - مواد معدنی تبدیل شده توسط موجودات زنده (به عنوان مثال، جو زمین، برخی از سنگ های رسوبی و غیره).

ماده بی اثر - سنگ هایی با منشاء عمدتاً آذرین و معدنی که پوسته زمین را تشکیل می دهند.

هر گونه گیاهی، جانوری و میکروارگانیسمی که با محیط در تعامل است، وجود خود را نه به عنوان مجموع افراد، بلکه به عنوان یک کل عملکردی واحد که یک جمعیت را نشان می دهد (جمعیت های کاج، پشه و غیره) تضمین می کند.

به گفته S.S. Schwartz، جمعیت گروهی ابتدایی از موجودات یک گونه خاص است که تمام شرایط لازم برای حفظ تعداد خود را برای مدت نامحدود و در شرایط محیطی دائماً در حال تغییر دارد. به عبارت دیگر، جمعیت شکلی از وجود یک گونه است، آن سیستم ابرارگانیسمی که گونه را به طور بالقوه (اما نه بالفعل) جاودانه می کند. این نشان می دهد که قابلیت های سازگاری جمعیت بسیار بالاتر از موجودات فردی است که آن را تشکیل می دهند.

یک جمعیت به عنوان یک واحد اکولوژیکی اولیه دارای ساختار خاصی است که با افراد تشکیل دهنده آن و توزیع آنها در فضا مشخص می شود. جمعیت ها با رشد، توسعه و توانایی حفظ موجودیت در شرایط دائما در حال تغییر مشخص می شوند.

در طبیعت، جمعیت گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم‌ها سیستم‌هایی را تشکیل می‌دهند که در رتبه بالاتری قرار دارند - جوامعی از موجودات زنده یا، به طور معمول، بیوسنوزها. بیوسنوز گروهی سازمان‌یافته از جمعیت‌های گیاهان، جانوران و میکروارگانیسم‌هایی است که در شرایط محیطی یکسان در تعامل زندگی می‌کنند. مفهوم "بیوسنوز" در سال 1877 توسط جانورشناس آلمانی K-Moebius پیشنهاد شد، که ثابت کرد همه اعضای یک جامعه از موجودات زنده در یک رابطه نزدیک و ثابت هستند. بیوسنوز محصول انتخاب طبیعی است، زمانی که وجود پایدار آن در زمان و مکان به ماهیت تعامل جمعیت ها بستگی دارد و تنها با تامین اجباری انرژی تابشی از خورشید و وجود گردش ثابت مواد امکان پذیر است.

گاهی اوقات، برای ساده کردن مطالعه بیوسنوز، به طور معمول به اجزای جداگانه تقسیم می شود: فیتوسنوز - پوشش گیاهی، zoocenosis - جانوران، میکروبیوسنوز - میکروارگانیسم ها. این تقسیم بندی منجر به جدایی مصنوعی گروه های جداگانه ای از موجودات زنده می شود که نمی توانند به طور مستقل وجود داشته باشند. سیستمی که فقط از گیاهان یا فقط از حیوانات تشکیل شده باشد، نمی تواند پایدار باشد. جوامع و اجزای آنها را باید به عنوان یک وحدت زیستی در نظر گرفت انواع متفاوتموجودات زنده

بیوسنوز نمی تواند به خودی خود، خارج و مستقل از محیط دنیای معدنی توسعه یابد. در نتیجه، مجموعه‌های نسبتاً پایدار خاصی، مجموعه‌ای از اجزای زنده و غیر زنده، در طبیعت ایجاد می‌شوند. فضایی با شرایط همگن که در آن جامعه ای از ارگانیسم ها زندگی می کنند (بیوسنوز) بیوتوپ نامیده می شود. بیوتوپ یک مکان وجودی، زیستگاهی برای بیوسنوز است. بنابراین، یک بیوسنوز را می توان به عنوان مجموعه ای از ارگانیسم های تثبیت شده تاریخی در نظر گرفت که مشخصه یک بیوتوپ خاص است.

بیوسنوز یک وحدت دیالکتیکی را با بیوتوپ تشکیل می دهد، یک کلان سیستم بیولوژیکی از یک رتبه حتی بالاتر - بیوژئوسنوز. اصطلاح "biogeocenosis" که بیانگر کل یک بیوسنوز و زیستگاه آن است، در سال 1940 توسط V. N. Sukachev پیشنهاد شد. این اصطلاح تقریباً مشابه اصطلاح "اکوسیستم" است که متعلق به A. Tansley است.

سیستم اکولوژیکی سیستمی متشکل از عناصر زنده و غیر زنده محیط است که بین آنها تبادل ماده، انرژی و اطلاعات وجود دارد. سیستم‌های اکولوژیکی در رده‌های مختلف ممکن است شامل تعداد محدود یا بسیار زیاد اجزا باشند و مناطق و حجم‌های کوچک یا بسیار بزرگ را اشغال کنند. سیستم اکولوژیکی اروپا، سیستم اکولوژیکی کشور، سیستم اکولوژیکی منطقه، منطقه، منطقه عملیاتی شرکت و غیره.

بیوژئوسنوز به عنوان عنصری از بیوسفر در نظر گرفته می شود که در آن بیوسنوز (جامعه موجودات زنده) و بیوتوپ مربوطه (بخش هایی از اتمسفر، لیتوسفر و هیدروسفر) همگن باقی می مانند و از نزدیک با یکدیگر در یک مجموعه واحد در ارتباط هستند. به این معنا که بیوژئوسنوز به عنوان یک مجموعه طبیعی در نظر گرفته می شود که هیچ مرز مهم زیست سنوزی، ژئومورفولوژیکی، هیدرولوژیکی، ریزاقلیمی، ژئوشیمیایی شبانه یا هر مرز دیگری از آن عبور نمی کند. این بخشی از بیوسفر است که در شرایط توپوگرافی، میکرو اقلیم، هیدرولوژیکی و زیستی همگن است. مفهوم "سیستم اکولوژیکی" این محدودیت را ندارد و می تواند مجموعه های طبیعی مختلف (جنگل، چمنزار، رودخانه و غیره) را با هم ترکیب کند. بیوژئوسنوز خود یک سیستم اکولوژیکی ابتدایی است.

واحد ساختاری اولیه بیوسفر - بیوژئوسنوز - از دو جزء به هم پیوسته تشکیل شده است (شکل 3.1):

غیر زنده (بیوتوپ)، از جمله عناصر غیر زنده محیط خارجی که با موجودات زنده در ارتباط هستند.

زیستی (بیوسنوز)، جامعه ای از موجودات زنده که در یک بیوتوپ تعیین شده (سیستم اکولوژیکی انتخاب شده) زندگی می کنند.

جزء غیر زنده شامل اجزای زیر است: لیتوسفر، هیدروسفر و اتمسفر.

در لیتوسفر، بخشی از توده سنگ و سطح زمین متمایز می شود که زیستگاه موجودات زنده است و بخشی از بیوسنوز تعیین شده است. ویژگی مهمبیوتوپ ناحیه ای از سطح زمین با ساختار و ترکیب مواد خاص خاک (پدوسفر) در یک منطقه تعیین شده است.

هیدروسفر شامل آب های سطحی و زیرزمینی است که در داخل بیوتوپ قرار دارند و به طور مستقیم یا غیرمستقیم فعالیت حیاتی موجودات زنده را تأمین می کنند و همچنین آبی که به صورت بارش در قلمرو منطقه تعیین شده می ریزد.

اتمسفر (جزء گاز) شامل: هوای جوی. گازهای محلول در آبهای سطحی و زیرزمینی؛ جزء گاز خاک و همچنین گازهای آزاد شده از رشته کوه که به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر فعالیت موجودات زنده تأثیر می گذارد.

جزء زیستی محیط طبیعی (بیوسنوز) شامل سه جزء است: تولیدکنندگان فیتوسنوز (تولیدکنندگان) محصولات اولیه که انرژی خورشیدی را انباشته می کنند. ائوسنوز - مصرف کنندگان، تولید کنندگان محصولات ثانویه که برای فعالیت زندگی خود از انرژی موجود در ماده آلی فیتوسنوز استفاده می کنند. کاهش‌دهنده‌های میکروبوسنوز (اختلال‌کننده‌ها)، ارگانیسم‌هایی که با انرژی مواد آلی مرده زندگی می‌کنند و از تخریب آن (معدنی‌سازی) اطمینان حاصل می‌کنند تا عناصر معدنی اصلی را به شکلی مناسب برای استفاده توسط گیاهان برای تولید مثل محصولات آلی اولیه به دست آورند.

تمام اجزای محیط طبیعی (بیوژئوکوئنوز)، اجزای زیستی و غیرزیستی آن در ارتباط متقابل ثابتی هستند و رشد تکاملی یکدیگر را تضمین می کنند. ترکیب و خواص لیتوسفر، هیدروسفر و اتمسفر تا حد زیادی موجودات زنده را تعیین می کند. در عین حال، خود موجودات زنده که عملکردهای حیاتی یکدیگر را تأمین می کنند، به تغییرات شرایط محیطی بستگی دارند. محیط خارجی انرژی و مواد مغذی ضروری را برای آنها فراهم می کند.

بنابراین، به طور کلی، بیوسفر شامل سطوح زیر از زندگی است: جمعیت، بیوسنوز، بیوژئوسنوز. هر یک از این سطوح دارای استقلال نسبی هستند، که امکان تکامل کلان سیستم را به عنوان یک کل تضمین می کند، جایی که واحد در حال تکامل جمعیت است. در این مورد، واحد ساختاری اولیه بیوسفر، بیوژئوسنوز است، یعنی اجتماع موجودات در ترکیب با زیستگاه معدنی (نگاه کنید به شکل 3.1).

در شرایط مدرن، فعالیت های انسانی منابع طبیعی (جنگل ها، استپ ها، دریاچه ها) را تغییر می دهد. آنها با کاشت و کاشت جایگزین می شوند گیاهان کشت شده. اینگونه است که سیستم های اکولوژیکی جدید - آگروبیوژئوسنوزها یا آگروسنوزها - شکل می گیرند. آگروسنوزها نه تنها شامل مزارع کشاورزی، بلکه کاشت های جنگلی حفاظتی، مراتع، مزارع جنگلی، برکه ها و مخازن، کانال ها و باتلاق های زهکشی شده را نیز شامل می شود. در بیشتر موارد، آگروبیوسنوزها در ساختار خود با تعداد کمی از گونه های موجودات زنده مشخص می شوند، اما تعداد آنها زیاد است. اگرچه ویژگی های خاص بسیاری در ساختار و انرژی بیوسنوزهای طبیعی و مصنوعی وجود دارد، اما هیچ تفاوت اساسی بین آنها وجود ندارد.

وضعیت با سیستم های اکولوژیکی که در مناطق نفوذ شرکت های صنعتی، شهرها، سدها و سایر سازه های مهندسی بزرگ بوجود می آیند بسیار پیچیده تر است. در اینجا، در نتیجه تأثیر فعال مردم بر محیط زیست، سیستم های زیست محیطی کیفی جدیدی شکل می گیرد که عملکرد آنها در نتیجه فرآیندهای طبیعی و تأثیر مداوم تضمین می شود. بنگاه صنعتیاجزای غیر زنده (غیر زنده) و زیستی (زنده) طبیعت.

5. چرخه زیستی مواد در بیوسفر

وجود بیوسفر به عنوان یک کل و بخش های جداگانه آن گردش مواد و تبدیل انرژی را تضمین می کند:

گردش مواد در بیوسفر عمدتاً بر اساس فعالیت حیاتی انواع زیادی از موجودات انجام می شود. هر موجود زنده ای مواد لازم برای فعالیت زندگی خود را از محیط بیرون می کشد و مواد استفاده نشده را برمی گرداند. علاوه بر این، برخی از انواع موجودات زنده مواد مورد نیاز خود را مستقیماً از محیط مصرف می کنند، برخی دیگر ابتدا از محصولات فرآوری شده و جدا شده استفاده می کنند، برخی دیگر - دوم، و غیره تا زمانی که ماده به حالت اولیه خود به محیط طبیعی برگردد. از این رو نیاز به همزیستی ارگانیسم های مختلف (تنوع گونه ای) وجود دارد که قادر به استفاده از محصولات فعالیت های زندگی یکدیگر باشند، یعنی عملاً هیچ زباله ای وجود ندارد. تولید جدید محصولات بیولوژیکی

تعداد کل موجودات زنده و سرعت رشد آنها در بیوسنوز به مقدار انرژی وارد شده به سیستم اکولوژیکی و سرعت انتقال آن از طریق عناصر منفردسیستم و بر شدت مواد معدنی در گردش. یکی از ویژگی های این فرآیندها این است که مواد مغذی (کربن، نیتروژن، آب، فسفر و غیره) بین بیوتوپ و بیوسنوز به طور مداوم در گردش هستند، یعنی بارها از آنها استفاده می شود و انرژی به صورت شار وارد سیستم اکولوژیکی می شود. از تابش خورشیدی، به طور کامل مصرف می شود. طبق قانون حفاظت و تبدیل، انرژی وارد شده به سیستم اکولوژیکی می تواند از شکلی به شکل دیگر حرکت کند. دومین اصل اساسی این است که هر عمل مرتبط با تبدیل انرژی نمی تواند بدون از دست دادن آن به صورت گرمای پراکنده در فضا رخ دهد، یعنی بخشی از انرژی وارد شده به سیستم اکولوژیکی از بین می رود و نمی تواند کار کند.

هر سیستم اکولوژیکی در روند تکامل خود به حالت تعادل خود میل می کند، زمانی که تمام پارامترهای عملکردی آن یک مقدار ثابت می گیرند و ضریب عمل مفید به حداکثر مقدار خود می رسد.

فعالیت حیاتی هر موجود زنده در نتیجه روابط زیستی چندجانبه که با سایر موجودات وارد می شود به دست می آید. همه موجودات را می توان بر اساس روش تغذیه و سطح تغذیه ای که در زنجیره غذایی عمومی قرار دارند طبقه بندی کرد. با توجه به روش تغذیه، دو گروه متمایز می شوند: اتوتروف و هتروتروف.

اتوتروف ها با استفاده از انرژی خورشید یا انرژی آزاد شده در طی واکنش های شیمیایی، توانایی ایجاد مواد آلی از مواد معدنی را دارند.

موجودات هتروتروف از مواد آلی به عنوان غذا استفاده می کنند. در این صورت می توان از گیاهان زنده یا میوه های آنها، بقایای مرده گیاهان و حیوانات به عنوان غذا استفاده کرد. علاوه بر این، هر موجودی در طبیعت، به یک شکل یا شکل دیگر، به عنوان منبع تغذیه برای تعدادی از موجودات دیگر عمل می کند.

در نتیجه انتقال متوالی مواد آلی از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر، گردش ماده و انتقال انرژی در طبیعت اتفاق می افتد (شکل 3.2). در این مورد، مواد آلی که از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر حرکت می کنند، تا حدی از چرخه حذف می شوند. در نتیجه ترکیبات آلی به شکل ذخایر معدنی (پیت، زغال سنگ، نفت، گاز، شیل نفتی و غیره) روی زمین انباشته می شوند. با این حال، اساساً زیست توده روی زمین انباشته نمی شود، بلکه در سطح معینی حفظ می شود، زیرا به طور مداوم از بین می رود و دوباره از همان مصالح ساختمانی ایجاد می شود. در داخل مرزهای آن یک گردش مداوم مواد وجود دارد. روی میز جدول 3.1 داده هایی را در مورد نرخ بازتولید زیست توده برای برخی از سیستم های اکولوژیکی طبیعی ارائه می دهد.

در روند فعالیت زندگی موجودات، بخش بی جان بیوسفر به طور اساسی دگرگون شد. اکسیژن آزاد در جو و در آن ظاهر شد لایه های بالایی- صفحه نمایش ازن؛ دی اکسید کربن استخراج شده توسط موجودات زنده از هوا و آب در ذخایر زغال سنگ و کربنات کلسیم حفظ شد.

در نتیجه فرآیندهای زمین شناسی، تغییر شکل و تخریب قسمت بالایی لیتوسفر رخ می دهد. سنگ های رسوبی مدفون شده قبلی دوباره روی سطح ظاهر می شوند. متعاقباً آنها هوازدگی می کنند که در آن موجودات زنده نیز نقش فعالی دارند.

آنها با آزاد کردن دی اکسید کربن، اسیدهای آلی و معدنی به تخریب سنگ ها کمک می کنند و در نتیجه در روند مهاجرت عناصر شیمیایی شرکت می کنند.

مقدار کل انرژی خورشیدی دریافتی سالانه توسط زمین تقریباً 2-1024 ژول است. در طول فرآیند فتوسنتز، حدود 100 میلیارد تن مواد آلی در سال تشکیل می شود و 1.9-1021 ژول انرژی خورشیدی انباشته می شود. برای فرآیندهای فتوسنتز، سالانه 170 میلیارد تن دی اکسید کربن از جو استخراج می شود، حدود 130 میلیارد تن آب به روش فتوشیمیایی تجزیه می شود و 115 میلیارد تن اکسیژن در محیط آزاد می شود. علاوه بر این، 2 میلیارد تن نیتروژن، سیلیکون، آمونیوم، آهن، کلسیم و بسیاری از مواد دیگر در چرخه مواد دخیل هستند. در کل بیش از 60 عنصر در چرخه بیولوژیکی شرکت می کنند.

فاز سنتز ماده آلی در مرحله بعدی چرخه بیولوژیکی با مرحله تخریب آن با اتلاف همزمان انرژی شیمیایی بالقوه در فضا (به شکل انرژی حرارتی) جایگزین می شود و در نتیجه انتقال مواد آلی به وجود می آید. ماده به صورت گاز، مایع و جامد (معدنی و سایر ترکیبات) رخ می دهد. در طی این سه مرحله، چرخه بیولوژیکی تجدید می شود که توسط انرژی خورشیدی پشتیبانی می شود و تقریباً همان توده های مواد و عناصر شیمیایی را شامل می شود.

در فرآیند چرخه زمین شناسی مواد، ترکیبات معدنی از یک مکان به مکان دیگر در مقیاس سیاره ای و همچنین انتقال و تغییر در حالت کل آب (مایع، جامد - برف، یخ، گاز - لارا) منتقل می شوند. . آب به شدت در حالت بخار گردش می کند.

چرخه آب در بیوسفر بر این واقعیت استوار است که تبخیر و تعرق با بارش جبران می شود. در همان زمان، آب بیشتری از اقیانوس تبخیر می شود تا با بارندگی. برعکس، در خشکی، بارش بیشتر می‌بارد، اما مازاد آن به دریاچه‌ها و رودخانه‌ها و از آنجا دوباره به اقیانوس می‌ریزد.

با پیدایش ماده زنده بر اساس چرخه آب و ترکیبات معدنی محلول در آن، یعنی. بر اساس غیر زنده، زمین شناسی، چرخه مواد آلی، یا چرخه زیستی کوچک، به وجود آمد.

در چرخه بیولوژیکی مهمترین فرآیند تعرق است. هنگامی که رطوبت خاک با آب توسط ریشه گیاه جذب می شود، مواد معدنی و آلی محلول در آب وارد آن می شود. فرآیند تعرق همچنین برای تنظیم دمای گیاه و محافظت از آن در برابر گرمای بیش از حد مهم است. به دلیل اتلاف حرارتی که هنگام تبخیر آب رخ می دهد، دمای گیاه کاهش می یابد. در عین حال، این فرآیند توسط خود گیاه تنظیم می شود - در هوای گرم، روزنه های واقع روی برگ ها بازتر می شوند و این به افزایش تبخیر و کاهش دما کمک می کند و در دماهای پایین روزنه ها بسته می شوند و شدت تبخیر می شود. کاهش می دهد. بنابراین، تعرق یک فرآیند فیزیولوژیکی و فیزیکی است، زیرا با تبخیر معمولی از مواد غیر زنده به دلیل امکان تنظیم توسط خود گیاه متفاوت است.

ظرفیت تعرق یک گیاه اغلب با ضریب تعرق ارزیابی می شود که مشخص کننده حجم آبی است که باید برای تشکیل یک واحد جرم ماده خشک گیاه صرف شود. به عنوان مثال، برای تشکیل 1 تن توده گیاهی روی زمین از گندم، یعنی. دانه و کاه، 300-500 متر مکعب آب مصرف می شود.مصرف آب برای تعرق به عوامل زیادی بستگی دارد: ماهیت خود گیاه، شرایط آب و هوایی و وجود رطوبت در خاک. در هوای خشک و گرم، گیاه نیاز به مصرف دارد مقدار زیادآب برای تعرق

ریشه گیاه رطوبت خاک را از اعماق مختلف جذب می کند. سیستم ریشه گندم تا عمق 2.0-2.5 متر گسترش می یابد؛ ریشه های بلوط گاهی اوقات تا عمق 20 متر نفوذ می کنند. به همین دلیل گیاهان می توانند از رطوبت موجود در آن استفاده کنند. اعماق بزرگ، و کمتر به نوسانات رطوبت لایه سطحی خاک وابسته هستند.

تبخیر از خاک را نمی توان جدا از تعرق در نظر گرفت، به عنوان مثال، در زیر سایه بان جنگل، بدون توجه به وجود آن، آب کمی از سطح خاک تبخیر می شود. این به این دلیل اتفاق می افتد که تابش خورشیدی به خوبی از تاج درختان نفوذ می کند. علاوه بر این، در زیر سایه بان جنگل سرعت حرکت هوا کاهش می یابد و از رطوبت اشباع می شود. در این شرایط قسمت اصلی رطوبت در اثر تعرق تبخیر می شود.

در چرخه آب، مهمترین فازها آنهایی هستند که در حوضه های جداگانه رودخانه ها و دریاچه ها رخ می دهند. پوشش گیاهی یک عملکرد غربالگری مهم را انجام می دهد و بخشی از آب را که در اثر بارش می ریزد، حفظ می کند. این رهگیری که به طور طبیعی در هنگام باران های خفیف حداکثر است، می تواند تا 25 درصد کل بارش در عرض های جغرافیایی معتدل برسد.

مقداری از آب در خاک حفظ می شود و هر چه مجموعه کلوئیدی خاک (هوموس و خاک رس) مهمتر باشد، اهمیت بیشتری دارد. آن قسمت از آب که تا عمق 30-20 سانتی متری به داخل خاک نفوذ می کند می تواند دوباره از طریق مویرگ ها به سطح خود برود و تبخیر شود. بنابراین، انتقال آب از سطح به جو در نتیجه تبخیر فیزیکی و فرآیند تعرق اتفاق می‌افتد. در عین حال، میزان آبی که توسط نژادها تعرق می شود با بهبود آب آنها افزایش می یابد. بنابراین، یک درخت توس 0.075 متر مکعب آب در روز تبخیر می کند. راش - 0.1 متر \ نمدار - 0.2 و یک هکتار جنگل - 20-50 متر مکعب. 1 هکتار جنگل توس که جرم شاخ و برگ آن 4940 کیلوگرم است، روزانه 47 مترمکعب آب تبخیر می شود و 1 هکتار جنگل صنوبر که جرم سوزن های آن 31 هزار کیلوگرم است، 43 مترمکعب به دست می آید:< воды в день. 1 га пше­ницы за период развития использует 375 мм осадков, а проду­цирует 12,5 т (сухая масса) растительного вещества.

چرخه بیولوژیکی بر خلاف چرخه زمین شناسی به انرژی کمتری نیاز دارد. فقط 0.!-0.2٪ از انرژی خورشیدی که روی زمین می افتد صرف ایجاد مواد آلی می شود (تا 50٪ برای چرخه زمین شناسی) - با وجود این. انرژی درگیر در چرخه بیولوژیکی کار فوق العاده ای در ایجاد تولید اولیه در این سیاره انجام می دهد.

گردش مواد معمولاً چرخه های بیوژئوشیمیایی نامیده می شود. چرخه های اصلی بیوژئوشیمیایی عبارتند از چرخه اکسیژن، کربن، آب، نیتروژن، فسفر و تعدادی از عناصر دیگر.

به طور کلی، هر چرخه هر عنصر شیمیایی بخشی از چرخه کلی مواد روی زمین است، یعنی همه آنها با اشکال مختلف برهمکنش با یکدیگر ارتباط نزدیک دارند. پیوندهای اصلی در چرخه های بیوژئوشیمیایی موجودات زنده هستند که شدت تمام چرخه ها و دخالت تقریباً همه عناصر پوسته زمین در آنها را تعیین می کنند.

تقریباً تمام اکسیژن مولکولی موجود در جو زمین به دلیل فعالیت گیاهان سبز در سطح معینی ایجاد شده و حفظ می شود. در طول تنفس به مقدار زیادی توسط موجودات زنده مصرف می شود. اما، علاوه بر این، با داشتن فعالیت شیمیایی بالا، مطمئناً اکسیژن با تقریباً تمام عناصر پوسته زمین ترکیب می شود. تخمین زده می شود که تمام اکسیژن موجود در اتمسفر در 200 سال از موجودات زنده عبور می کند (از طریق تنفس متصل می شود و از طریق فتوسنتز آزاد می شود) ، چرخه دی اکسید کربن در 300 سال در جهت مخالف می چرخد ​​و تمام آب روی زمین از طریق فتوسنتز تجزیه و بازآفرینی می شود. تنفس در 2 میلیون سال

گردش و مهاجرت مواد در چرخه های بیوشیمیایی را می توان با استفاده از مثال چرخه کربن در نظر گرفت (شکل 3.3). در خشکی، با تثبیت دی اکسید کربن توسط گیاهان در طول فتوسنتز آغاز می شود. دی اکسید کربن موجود در اتمسفر توسط گیاهان جذب می شود و در نتیجه فتوسنتز هیدروکربن ها تشکیل شده و اکسیژن آزاد می شود.

به نوبه خود، کربوهیدرات ها ماده اولیه برای تشکیل گیاهان هستند.

کربن ثابت شده در گیاه تا حد زیادی توسط حیوانات مصرف می شود. حیوانات نیز هنگام نفس کشیدن دی اکسید کربن آزاد می کنند. گیاهان و جانوران مرده توسط میکروارگانیسم ها تجزیه می شوند و باعث می شوند کربن موجود در مواد آلی مرده به دی اکسید کربن اکسید شده و دوباره به اتمسفر آزاد شود. چرخه کربن مشابهی در اقیانوس اتفاق می افتد.

مقداری دی اکسید کربن از جو وارد اقیانوس می شود و در آنجا حل می شود. یعنی اقیانوس تضمین می کند که دی اکسید کربن موجود در اتمسفر در محدوده خاصی حفظ می شود. به نوبه خود، محتوای کربن در اقیانوس در یک سطح مشخص توسط ذخایر انباشته کربنات کلسیم در رسوبات کف تضمین می شود. وجود این فرآیند طبیعی که دائماً در حال کار است تا حدی محتوای دی اکسید کربن را در جو و آب های اقیانوس تنظیم می کند.

چرخه نیتروژن، مانند سایر چرخه های بیوژئوشیمیایی، تمام مناطق بیوسفر را پوشش می دهد (شکل 3.4). نیتروژن که در جو بسیار فراوان است تنها پس از ترکیب با هیدروژن یا اکسیژن توسط گیاهان جذب می شود. در شرایط مدرن، انسان با چرخه نیتروژن تداخل کرده است. او گیاهان تثبیت کننده نیتروژن را در مناطق وسیعی پرورش می دهد. گیاهان حبوباتیا به طور مصنوعی نیتروژن طبیعی را متصل می کند. باور این است که کشاورزیو صنعت تقریباً 60 درصد نیتروژن ثابت بیشتر از آنچه در شرایط طبیعی تشکیل می شود تولید می کند.

چرخه فسفر، که یکی از عناصر ضروری مورد نیاز موجودات زنده است، نسبتا ساده است. منابع اصلی فسفر سنگ های آذرین (آپاتیت ها) و رسوبی (فسفریت ها) هستند. فسفر معدنی در نتیجه فرآیندهای شستشوی طبیعی در چرخه نقش دارد. فسفر توسط موجودات زنده جذب می شود که با مشارکت آن تعدادی از ترکیبات آلی را سنتز کرده و به سطوح مختلف تغذیه ای انتقال می دهند. فسفات های آلی پس از تکمیل سفر خود از طریق زنجیره های تغذیه ای، توسط میکروب ها تجزیه می شوند و به ارتوفسفات های معدنی تبدیل می شوند که در دسترس گیاهان سبز هستند. فسفات ها در نتیجه رواناب رودخانه ها وارد آب ها می شوند که به توسعه فیتوپلانکتون ها و موجودات زنده مستقر در سطوح مختلفزنجیره تغذیه ای از مخازن آب شیرین یا دریایی. بازگشت فسفات های معدنی به آب نیز در نتیجه فعالیت میکروارگانیسم ها انجام می شود. البته باید توجه داشت که فسفات‌های رسوب‌شده در اعماق زیاد از چرخه حذف می‌شوند، که باید هنگام تنظیم تعادل این چرخه بیوژئوشیمیایی در نظر گرفته شود. بنابراین، تنها یک بازگشت جزئی از فسفر وجود دارد که به اقیانوس باز می گردد و به خشکی می رسد. این فرآیند در نتیجه فعالیت پرندگانی که از ماهی تغذیه می کنند رخ می دهد.

بخشی از فسفر در نتیجه ماهیگیری انسان به قاره می رسد. با این حال، مقدار فسفر عرضه شده سالانه با محصولات ماهی به طور قابل توجهی کمتر از حذف آن به هیدروسفر است که به میلیون ها تن در سال می رسد. علاوه بر این، انسان ها با استفاده از کودهای فسفاته در مزارع، روند حذف فسفر در آبراهه ها و اقیانوس ها را به میزان قابل توجهی تسریع می کنند. در عین حال، آسیب های زیست محیطی به مخازن وارد می شود، زیرا فرآیندهای زندگی طبیعی موجودات زنده در آب مختل می شود.

از آنجایی که ذخایر فسفر بسیار محدود است، مصرف بی رویه آن می تواند منجر به تعدادی عواقب منفی شود. این عامل محدود کننده اصلی موجودات اتوتروف در هر دو محیط آبی و زمینی، تنظیم کننده اصلی تعدادی از چرخه های بیوژئوشیمیایی دیگر است. برای مثال، محتوای نیترات در آب یا اکسیژن در جو تا حد زیادی به شدت چرخه فسفر بستگی دارد. در زیست کره

6. سیستم های اکولوژیکی طبیعی

ساختار و پویایی جمعیت ها. مطالعه ساختار و پویایی جمعیت ها از اهمیت عملی بالایی برخوردار است.

بدون اطلاع از الگوهای فعالیت زندگی جمعیت. اطمینان از توسعه اقدامات زیست محیطی، مهندسی و سازمانی مبتنی بر علمی برای استفاده منطقی و حفاظت از منابع طبیعی غیرممکن است.

رویکرد جمعیت به مطالعه فعالیت حیات موجودات مبتنی بر توانایی آنها در تنظیم تعداد و تراکم آنها تحت تأثیر عوامل مختلف محیطی غیر زنده و زیستی است.

پارامترهای اصلی یک جمعیت اندازه و تراکم آن است. اندازه جمعیت تعداد کل افراد در یک منطقه یا حجم معین است. هرگز ثابت نیست و معمولاً به نسبت شدت تولید مثل و مرگ و میر بستگی دارد.

تراکم جمعیت بر اساس تعداد افراد یا زیست توده در واحد سطح یا حجم تعیین می شود. به عنوان مثال، 106 بوته توس در هر هکتار. یا 1.5 سوف در هر متر مکعب آب، تراکم جمعیت این گونه ها را مشخص می کند. با افزایش جمعیت، تراکم He تنها در صورتی افزایش می‌یابد که این امکان وجود داشته باشد که جمعیت در یک منطقه بزرگتر یا در حجم بیشتری پخش شود.

اندازه منطقه توزیع، تعداد و تراکم جمعیت ها ثابت نیست و می تواند در محدوده های قابل توجهی تغییر کند. اغلب این تغییرات با فعالیت انسان مرتبط است. اما دلایل اصلی چنین پویایی تغییرات در شرایط زندگی، در دسترس بودن خوراک (به عنوان مثال منابع انرژی) و دلایل دیگر است.

مشخص شده است که تعداد جمعیت ها می تواند بدون محدودیت در نوسان باشد. حفظ اندازه جمعیت در محدوده های معین با توانایی آن در خود تنظیمی تضمین می شود. هر جمعیتی همیشه دارای حدهای پایین تر و بالایی از تراکم است که فراتر از آن نمی تواند برود (شکل 3.5). با ترکیبی مطلوب از عوامل، تراکم جمعیت در سطح بهینه حفظ می شود و کمی از آن انحراف دارد. این گونه نوسانات تراکم معمولاً صحیح، منظم و به وضوح واکنش جمعیت را به تغییرات خاص در شرایط محیطی منعکس می کند. در طبیعت، ممکن است نوسانات فصلی در تنبلی، به ویژه در حیوانات کوچک (جوندگان موش مانند، حشرات، برخی از پرندگان) وجود داشته باشد. بنابراین، تعداد جوندگان موش مانند در طول یک فصل گاهی 300-1500 برابر و برخی از حشرات 1300-1500 برابر می شود.

کاهش تراکم زیر حد مطلوب باعث بدتر شدن ویژگی های محافظتی جمعیت، کاهش باروری آن و تعدادی از پدیده های منفی دیگر می شود. جمعیت هایی با حداقل تعداد افراد نمی توانند برای مدت طولانی وجود داشته باشند. موارد شناخته شده ای از انقراض حیوانات با تعداد کم حتی در ذخایر با شرایط زندگی بسیار مطلوب وجود دارد. افزایش تراکم بیش از حد مطلوب نیز تأثیر نامطلوبی بر جمعیت دارد، زیرا باعث از بین رفتن عرضه غذا و کاهش فضای زندگی می شود.

جمعیت ها تعداد خود را تنظیم می کنند و با به روز رسانی افراد با شرایط متغیر محیطی سازگار می شوند. افراد از طریق تولد و مهاجرت در یک جمعیت ظاهر می شوند و با مرگ و مهاجرت ناپدید می شوند. با شدت متوازن نرخ تولد و مرگ و میر، جمعیتی پایدار شکل می گیرد. در چنین جمعیتی، مرگ و میر با رشد جبران می شود، یعنی. اندازه جمعیت در منطقه آن در سطح معینی حفظ می شود.

با این حال، تعادل جمعیت در طبیعت وجود ندارد. هر جمعیت دارای هر دو ویژگی ایستا و دینامیکی است، بنابراین تراکم آنها دائماً در نوسان است. اما با پایدار شرایط خارجیاین نوسانات در حدود مقداری متوسط ​​رخ می دهد. در نتیجه، جمعیت ها کاهش یا افزایش نمی یابند و محدوده خود را گسترش و یا منقبض نمی کنند.

خودتنظیمی تراکم جمعیت توسط دو نیروی متعادل کننده متقابل که در طبیعت فعالیت می کنند انجام می شود. این، از یک سو، توانایی موجودات برای تولید مثل، از سوی دیگر، فرآیندهایی است که به تراکم جمعیت بستگی دارد و تولید مثل را محدود می کند. خودتنظیمی تراکم جمعیت - تجهیزات لازمبرای حفظ زندگی در شرایط دائما در حال تغییر.

جمعیت کوچکترین واحد در حال تکامل است. این به صورت مجزا وجود ندارد، بلکه در ارتباط با جمعیت گونه های دیگر وجود دارد. بنابراین، در طبیعت، مکانیسم های غیر جمعیتی تنظیم خودکار یا بهتر بگوییم مکانیسم های بین جمعیتی نیز در طبیعت گسترده است. در این مورد، جمعیت یک شی تنظیم شده است و تنظیم کننده یک سیستم طبیعی است که از جمعیت های بسیاری از گونه های مختلف تشکیل شده است. این سیستم به عنوان یک کل و جمعیت سایر گونه‌های درون آن بر این جمعیت خاص تأثیر می‌گذارند و هر یک به‌طور جداگانه، بر کل سیستمی که بخشی از آن است تأثیر می‌گذارد.

عملکرد و ساختار بیوژئوسنوزها. در بیوسنوز بین انواع مختلفموجودات زنده ارتباطات خاصی دارند. شکل اصلی این ارتباطات، روابط غذایی است که بر اساس آن زنجیره ها و چرخه های تغذیه ای پیچیده و ارتباطات فضایی شکل می گیرد. از طریق روابط تغذیه ای و فضایی (تروفیک و موضعی) است که مجموعه های زیستی مختلفی ساخته می شود و گونه های موجودات زنده را در یک کل واحد متحد می کند. به ماکروسیستم بیولوژیکی - بیوژئوسنوز.

بیوژئوسنوزهای طبیعی معمولاً جوامع چند گونه ای را نشان می دهند. و هر چه بیوسنوز از نظر ترکیب گونه‌ای متنوع‌تر باشد، فرصت‌های بیشتری برای توسعه کامل‌تر و اقتصادی‌تر منابع مادی و انرژی دارد.

تمام حلقه های زنجیره غذایی به هم پیوسته و وابسته به یکدیگر هستند. بین آنها، از اولین به آخرین پیوند، ماده و انرژی منتقل می شود (شکل 3.6a). وقتی انرژی از یک سطح تغذیه ای به سطح دیگر منتقل می شود، از بین می رود. در نتیجه، زنجیره تامین برق نمی تواند طولانی باشد. اغلب از 4-6 پیوند در خشکی و 5-8 پیوند در اقیانوس تشکیل شده است. در هر زنجیره غذایی، همه مواد غذایی برای رشد یک فرد استفاده نمی شود، یعنی. برای تجمع زیست توده بخشی از آن صرف تأمین هزینه های انرژی بدن می شود: تنفس، حرکت، تولید مثل، حفظ دمای بدن و غیره. در عین حال، زیست توده یک پیوند نمی تواند به طور کامل توسط پیوند بعدی پردازش شود. در هر حلقه بعدی از زنجیره غذایی کاهش زیست توده نسبت به قبلی وجود دارد. این نه تنها به زیست توده، بلکه به تعداد افراد و جریان انرژی نیز مربوط می شود.

این پدیده توسط چارلز التون مورد مطالعه قرار گرفت و هرم اعداد یا هرم التون نامیده شد (شکل 3.6.6). قاعده هرم را گیاهان مولد تشکیل می دهند و در بالای آنها فیتوفاژها قرار دارند. لینک بعدی توسط مصرف کنندگان درجه دوم نشان داده شده است. و به همین ترتیب تا بالای هرم که از بزرگترین شکارچیان تشکیل شده است. تعداد طبقات یک هرم معمولاً با تعداد حلقه های زنجیره غذایی مطابقت دارد.

اهرام زیست محیطیبیان ساختار تغذیه ای یک سیستم اکولوژیکی در شکل هندسی. آنها را می توان از مستطیل های جداگانه با همان ارتفاع ساخت، که طول آنها، در یک مقیاس خاص، مقدار پارامتر اندازه گیری شده را منعکس می کند. به این ترتیب می توان هرم هایی از اعداد، زیست توده و انرژی ساخت.

منبع انرژی برای چرخه بیولوژیکی مواد، تابش خورشیدی است که توسط گیاهان سبز - اتوتروف ها انباشته شده است. از تمام تابش خورشیدی که به زمین می رسد، تنها حدود 0.1-0.2٪ از انرژی توسط گیاهان سبز جذب می شود و کل چرخه بیولوژیکی مواد در بیوسفر را فراهم می کند. علاوه بر این، بیش از نیمی از انرژی مرتبط با فتوسنتز توسط خود گیاهان مصرف می شود و بقیه در بدن گیاه انباشته می شود و متعاقباً به عنوان منبع انرژی برای کل تنوع موجودات در سطوح تغذیه ای بعدی عمل می کند.

سوال 1. تاثیر موجودات زنده بر بیوسفر چیست؟
موجودات زنده به انتقال و گردش مواد در طبیعت کمک می کنند. به لطف فعالیت فتوسنتزها، میزان دی اکسید کربن در جو کاهش یافت، اکسیژن ظاهر شد و یک لایه محافظ ازن تشکیل شد. فعالیت موجودات زنده ترکیب و ساختار خاک را تعیین می کند (فرآوری بقایای آلی توسط تجزیه کننده ها) و از آن در برابر فرسایش محافظت می کند. تا حد زیادی، حیوانات و گیاهان نیز محتوای مواد مختلف در هیدروسفر (به ویژه در مخازن با اندازه کوچک) را تعیین می کنند. برخی از موجودات قادر به جذب انتخابی و تجمع عناصر شیمیایی خاص - سیلیکون، کلسیم، ید، گوگرد و غیره هستند. حاصل فعالیت موجودات زنده ذخایر سنگ آهک، سنگ آهن و منگنز، ذخایر نفت، زغال سنگ و گاز است.

سوال 2. از چرخه آب در طبیعت برایمان بگویید.
تحت تأثیر انرژی خورشیدی، آب از سطح مخازن تبخیر شده و توسط جریان هوا در فواصل طولانی منتقل می شود. ریزش آن به صورت نزولات جوی بر روی سطح زمین، به تخریب سنگ ها کمک می کند و مواد معدنی تشکیل دهنده آنها را در اختیار گیاهان، میکروارگانیسم ها و حیوانات قرار می دهد. لایه بالایی خاک را فرسایش می دهد و به همراه ترکیبات شیمیایی محلول در آن و ذرات آلی و معدنی معلق در دریاها و اقیانوس ها برگ می کند. گردش آب بین اقیانوس و خشکی مهمترین حلقه در حفظ حیات روی زمین است.
گیاهان به دو صورت در چرخه آب شرکت می کنند: آن را از خاک استخراج می کنند و در جو تبخیر می کنند. مقداری از آب موجود در سلول های گیاهی در طول فتوسنتز تجزیه می شود. در این حالت هیدروژن به شکل ترکیبات آلی ثابت می شود و اکسیژن وارد جو می شود.
حیوانات برای حفظ تعادل اسمزی و نمک در بدن آب مصرف می کنند و همراه با محصولات متابولیک به محیط خارجی رها می کنند.

سوال 3. چه موجوداتی دی اکسید کربن را از جو جذب می کنند؟
دی اکسید کربن اتمسفر توسط ارگانیسم های فتوسنتزی جذب می شود که آن را متابولیزه کرده و به شکل ترکیبات آلی (عمدتاً گلوکز) ذخیره می کنند. دی اکسید کربن اتمسفر توسط ارگانیسم های فتوسنتزی جذب می شود که آن را متابولیزه کرده و به شکل ترکیبات آلی (عمدتاً گلوکز) ذخیره می کنند. علاوه بر این، بخشی از دی اکسید کربن اتمسفر در آب دریاها و اقیانوس ها حل می شود و سپس به شکل یون های اسید کربنیک می تواند توسط حیوانات - نرم تنان، مرجان ها، اسفنج ها که از کربنات ها برای ساختن پوسته ها و اسکلت ها استفاده می کنند، جذب کنند. نتیجه فعالیت آنها ممکن است تشکیل سنگهای رسوبی (سنگ آهک، گچ و غیره) باشد.

سوال 4: مسیر بازگشت کربن ثابت به جو را شرح دهید.
کربن در اثر تثبیت خود در طی فرآیند فتوسنتز وارد بیوسفر می شود.میزان کربن تثبیت شده سالانه توسط گیاهان 46 میلیارد تن تخمین زده می شود که بخشی از آن وارد بدن حیوانات شده و در اثر تنفس به شکل آزاد می شود. CO 2 که دوباره وارد جو می شود. علاوه بر این، ذخایر کربن در جو به دلیل فعالیت های آتشفشانی و احتراق انسان از سوخت های فسیلی دوباره پر می شود. اگرچه بیشتر دی اکسید کربن وارد شده به جو توسط اقیانوس جذب می شود و به صورت کربنات ته نشین می شود، محتوای CO 2 هوا به آرامی اما به طور پیوسته در حال افزایش است.

سوال 5. علاوه بر فعالیت موجودات زنده، چه عواملی بر وضعیت سیاره ما تأثیر می گذارد؟
علاوه بر فعالیت موجودات زنده، وضعیت سیاره ما تحت تأثیر عوامل غیر زنده است: حرکت صفحات لیتوسفر، فعالیت های آتشفشانی، رودخانه ها و موج سواری دریا، پدیده های آب و هوایی، خشکسالی، سیل و سایر فرآیندهای طبیعی. برخی از آنها بسیار کند عمل می کنند. برخی دیگر قادرند تقریباً فوراً وضعیت تعداد زیادی از اکوسیستم ها را تغییر دهند (یک فوران آتشفشانی در مقیاس بزرگ؛ یک زلزله قوی همراه با سونامی). آتش سوزی جنگل; سقوط یک شهاب سنگ بزرگ).

سوال 6. چه کسی اولین بار اصطلاح "نووسفر" را وارد علم کرد؟
نووسفر (از یونانی noos - ذهن) مفهومی است که حوزه تعامل بین طبیعت و انسان را نشان می دهد. این یک وضعیت تکاملی جدید از بیوسفر است که در آن فعالیت هوشمند انسان به یک عامل تعیین کننده در توسعه آن تبدیل می شود. اصطلاح "نووسفر" برای اولین بار در سال 1927 توسط دانشمندان فرانسوی ادوارد لروی (1870-1954) و پیر تیلارد د شاردن (1881-1955) وارد علم شد.

V.I. Vernadsky در دکترین خود در مورد بیوسفر توجه اصلی را به نقش ماده زنده معطوف کرد. این دانشمند نوشت: موجودات زنده تابعی از بیوسفر هستند و از نظر مادی و انرژی با آن ارتباط تنگاتنگی دارند و نیروی زمین شناسی عظیمی هستند که آن را تعیین می کند. با توجه به توانایی رشد، تولید مثل و پراکندگی، در نتیجه متابولیسم و ​​تبدیل انرژی، موجودات زنده به مهاجرت عناصر شیمیایی در بیوسفر کمک می کنند. V.I. Vernadsky مهاجرت دسته جمعی حیوانات، به عنوان مثال ازدحام ملخ ها را از نظر مقیاس انتقال عناصر شیمیایی با حرکت یک رشته کوه کامل مقایسه کرد.

حدود 90 عنصر شیمیایی در طبیعت زنده کشف شده است، یعنی بیشتر از همه تا به امروز شناخته شده است. هیچ عنصر خاصی که فقط برای موجودات زنده مشخص است وجود ندارد، بنابراین، در طول تاریخ بیوسفر، اتم های اکثر عناصری که ترکیب آن را تشکیل می دهند، مکرراً از بدن موجودات زنده عبور کرده اند. بین مواد آلی و معدنی در این سیاره ارتباط جدایی ناپذیری وجود دارد؛ گردش مداوم مواد و تبدیل انرژی وجود دارد.

حدود 2 میلیارد سال پیش، به لطف فعالیت موجودات فتوسنتزی در جو زمین، اکسیژن آزاد شروع به انباشته شدن کرد، سپس یک صفحه ازن تشکیل شد که از همه موجودات زنده در برابر تشعشعات کیهانی و خورشیدی محافظت می کرد. در طول کل تاریخ بیولوژیکی زمین، فعالیت موجودات زنده ترکیب جو (فتوسنتز، تنفس)، ترکیب و ساختار خاک (فعالیت تجزیه کننده ها) و محتوای مواد مختلف در محیط آبی را تعیین می کرد. فراورده های متابولیک برخی از موجودات که وارد محیط می شوند، توسط موجودات دیگر مورد استفاده و پردازش قرار می گیرند. به لطف تجزیه کننده ها، بقایای گیاهی و حیوانی در چرخه مواد گنجانده شد.

بسیاری از موجودات زنده قادر به جذب انتخابی و تجمع عناصر شیمیایی مختلف در قالب ترکیبات آلی و معدنی هستند. به عنوان مثال، دم اسب ها سیلیکون را از محیط جمع می کنند، اسفنج ها و برخی جلبک ها ید را جمع می کنند. در نتیجه فعالیت باکتری های مختلف، ذخایر زیادی از سنگ معدن گوگرد، آهن و منگنز تشکیل شد. ذخایر زغال سنگ و ذخایر نفت از بدن گیاهان فسیلی و موجودات پلانکتون تشکیل شده است. اسکلت جلبک های پلانکتونیک کوچک و پوسته های تک یاخته های دریایی به لایه های غول پیکری از سنگ های آهکی تبدیل شده اند (شکل 83).

میکروارگانیسم ها نقش ویژه ای در بیوسفر دارند. بدون آنها، گردش ماده و انرژی امکان پذیر نبود و سطح سیاره با لایه ضخیمی از بقایای گیاهی و اجساد حیوانات پوشیده می شد.

گلسنگ ها، قارچ ها و باکتری ها به طور فعال در تخریب سنگ ها نقش دارند. کار آنها توسط گیاهانی پشتیبانی می شود که سیستم ریشه آنها به کوچکترین شکاف ها رشد می کند. آب و باد این فرآیند را کامل می کنند.

برنج. 83. پوسته موجودات تک سلولی در زیر میکروسکوپ الکترونی روبشی (2000 بار بزرگ شده)

علاوه بر فعالیت موجودات زنده، فرآیندهای دیگری نیز بر وضعیت سیاره ما تأثیر می گذارد. در طول فوران های آتشفشانی، مقدار زیادی گازهای مختلف، ذرات خاکستر آتشفشانی و جریان های سنگ های آذرین مذاب در جو منتشر می شود. در نتیجه فرآیندهای تکتونیکی، جزایر جدیدی تشکیل می شوند، مناطق کوهستانی ظاهر خود را تغییر می دهند و اقیانوس ها به سمت خشکی پیش می روند.

چرخه آبچرخه آب برای وجود بیوسفر اهمیت ویژه ای دارد (شکل 84). توده عظیمی از آب از سطح اقیانوس ها تبخیر می شود که تا حدی توسط بادها به صورت بخار حمل می شود و به صورت بارش بر روی خشکی می ریزد. آب از طریق رودخانه ها و آب های زیرزمینی به اقیانوس باز می گردد. با این حال، مهم ترین شرکت کننده در گردش آب، ماده زنده است.

در فرآیند زندگی، گیاهان مقادیر زیادی آب را از خاک جذب می کنند و به جو تبخیر می شوند. بنابراین، بخشی از یک مزرعه که محصولی با وزن 2 تن در فصل تولید می کند، حدود 200 تن آب مصرف می کند. در مناطق استوایی کره زمین، جنگل ها با حفظ و تبخیر آب، آب و هوا را به میزان قابل توجهی نرم می کنند. کاهش وسعت این جنگل ها می تواند منجر به تغییرات آب و هوایی و خشکسالی در مناطق اطراف شود.

چرخه کربن.کربن بخشی از همه مواد آلی است، بنابراین چرخه آن کاملاً به فعالیت زندگی موجودات وابسته است (شکل 85). در طول فتوسنتز، گیاهان دی اکسید کربن (CO 2) را جذب کرده و کربن را در ترکیبات آلی سنتز شده ترکیب می کنند. در فرآیند تنفس، حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها دی اکسید کربن آزاد می کنند و کربنی که قبلاً بخشی از مواد آلی بود به جو باز می گردد.

برنج. 84. چرخه آب در بیوسفر

برنج. 85. چرخه کربن در بیوسفر

کربن حل شده در دریاها و اقیانوس ها به شکل اسید کربنیک (H 2 CO 3 ) و یون های آن توسط موجودات برای تشکیل اسکلت متشکل از کربنات های کلسیم (اسفنج ها، نرم تنان، کوئلنترات ها) استفاده می شود. علاوه بر این، هر ساله مقدار زیادی کربن به شکل کربنات در کف اقیانوس ها رسوب می کند.

در خشکی، حدود 1 درصد کربن از چرخه حذف می شود و به صورت ذغال سنگ نارس رسوب می کند. کربن نیز در نتیجه وارد جو می شود فعالیت اقتصادیشخص در حال حاضر، سالانه حدود 5 میلیارد تن کربن در هنگام سوزاندن سوخت های فسیلی (گاز، نفت، زغال سنگ) و 1 تا 2 میلیارد تن از فرآوری چوب در هوا آزاد می شود. هر ساله میزان کربن موجود در جو حدود 3 میلیارد تن افزایش می یابد که می تواند منجر به اختلال در وضعیت پایدار زیست کره شود.

مقدار زیادی کربن در سنگ های رسوبی موجود است. بازگشت آن به چرخه به فعالیت های آتشفشانی و فرآیندهای ژئوشیمیایی بستگی دارد.

نووسفر.فعالیت مشترک موجودات زنده در طی میلیاردها سال ایجاد و متعاقباً حمایت شد شرایط خاص، برای وجود حیات ضروری است ، یعنی هموستاز زیست کره را تضمین می کند. V.I. Vernadsky نوشت: "هیچ نیروی شیمیایی روی سطح زمین وجود ندارد که دائماً فعال تر باشد و بنابراین در عواقب آن قوی تر از موجودات زنده به عنوان یک کل است."

با این حال، با ظهور انسان در توسعه بیوسفر، یک عامل جدید به تدریج اهمیت فزاینده ای پیدا کرد - عامل انسانی.

در سال 1927، دانشمندان فرانسوی ادوارد لروی و پیر تیلارد د شاردن مفهوم "نووسفر" را معرفی کردند. نووسفریک وضعیت تکاملی جدید زیست کره است که در آن فعالیت هوشمند انسان به عاملی تعیین کننده در توسعه آن تبدیل می شود.متعاقباً وی. آی ورنادسکی ایده نووسفر را به عنوان حوزه ذهن توسعه داد.

در سال 1922، V.I. Vernadsky پیش بینی کرد که بشریت بر انرژی اتمی مسلط خواهد شد. او نوشت: «زمانی دور نیست که انسان دست خود را به انرژی اتمی برساند، منبع قدرتی که به او این فرصت را می‌دهد تا زندگی خود را آنطور که می‌خواهد بسازد. آیا انسان می تواند از این قدرت استفاده کند، آن را به سوی خیر هدایت کند و نه به سوی خود ویرانگری؟

سوالات و تکالیف را مرور کنید

1. تأثیر موجودات زنده بر بیوسفر چیست؟

2. از چرخه آب در طبیعت برایمان بگویید.

3- چه موجوداتی دی اکسید کربن را از جو جذب می کنند؟

4. مسیری را که کربن ثابت به اتمسفر باز می گردد را شرح دهید.

5. علاوه بر فعالیت موجودات زنده، چه عواملی بر وضعیت سیاره ما تأثیر می گذارد؟

6. اولین بار چه کسی اصطلاح "نووسفر" را وارد علم کرد؟

فکر! انجام دهید!

1. مشارکت موجودات زنده در چرخه های جهانی مواد در طبیعت چگونه است؟

2. انجام نقشه برداری از فضای سبز محوطه مدرسه (پروژه گروهی).

با کامپیوتر کار کنید

به برنامه الکترونیکی مراجعه کنید. مطالب را مطالعه کنید و تکالیف را کامل کنید.

چرخه نیتروژنکه در ترکیب گازنیتروژن حدود 80 درصد جو را تشکیل می دهد. با این حال، موجودات زنده نمی توانند مستقیماً از آن به شکل گاز استفاده کنند. تثبیت نیتروژن و تبدیل آن به ترکیباتی که توسط گیاهان جذب می شوند به لطف فعالیت باکتری های تثبیت کننده نیتروژن خاک که نیترات ها را سنتز می کنند انجام می شود. مقداری از نیتروژن در نتیجه تشکیل اکسیدها در خلال تخلیه رعد و برق الکتریکی در جو ثابت می شود. هنگامی که بقایای آلی تحت تأثیر میکروارگانیسم ها (باکتری های پوسیده) تجزیه می شوند، آمونیاک آزاد می شود. باکتری های شیمی سنتز کننده (نیتریف کننده) آمونیاک را به نیتروژن و سپس به اسید نیتریک تبدیل می کنند. مقداری نیتروژن از طریق فعالیت باکتری های نیترات زدایی در هوا آزاد می شود. برخی از ترکیبات در رسوبات اعماق دریا ته نشین می شوند و برای مدت طولانی از چرخه حذف می شوند.

چرخه گوگردگوگرد بخشی از پروتئین است و همچنین حیاتی است عنصر مهم. ترکیبات گوگرد با فلزات (سولفیدها) واقع در عمق خاک و در سنگ های رسوبی دریایی توسط میکروارگانیسم های شیمیایی شیمیایی به شکل محلول در دسترس تبدیل می شوند - سولفات ها که توسط گیاهان استفاده می شود. سولفات های عمیق مدفون توسط گروه دیگری از میکروارگانیسم ها در چرخه درگیر می شوند که سولفات ها را به سولفید هیدروژن (H2S) کاهش می دهند. هنگامی که اجساد حیوانات یا بقایای گیاهی تجزیه می شوند، گوگرد به چرخه باز می گردد. مقداری از گوگرد به صورت سولفید هیدروژن، دی اکسید گوگرد و گوگرد گازی همراه با گازهای آتشفشانی وارد جو می شود.

در نتیجه فعالیت انسان، گردش بسیاری از عناصر به شدت تسریع می شود، در برخی نقاط کمبود و در برخی مکان ها بیش از حد است. اکسید گوگرد (SO2) زمانی وارد جو می شود که زغال سنگ و نفت با محتوای گوگرد بالا می سوزند. در نزدیکی کارخانه های ذوب مس، SO2 اضافی موجود در هوا به دلیل اختلال در فتوسنتز باعث مرگ پوشش گیاهی می شود.

چرخه فسفرفسفر در رسوبات تشکیل شده در دوران زمین شناسی گذشته متمرکز شده است. به تدریج شسته شده و وارد اکوسیستم ها می شود. گیاهان فقط از بخشی از این فسفر استفاده می کنند. مقدار زیادی از آن توسط رودخانه ها به دریاها منتقل می شود و دوباره در رسوبات اعماق دریا مستقر می شود. همراه با ماهیگیری، سالانه حدود 60 هزار تن فسفر عنصری به خشکی بازگردانده می شود. علاوه بر این، سالانه از 1 تا 2 میلیون تن سنگ های فسفردار استخراج می شود. اگرچه ذخایر سنگ های حاوی فسفر زیاد است، اما در آینده اقدامات خاصی برای بازگشت فسفر به چرخه مواد مورد نیاز خواهد بود.

<<< Назад

جلو >>>