วัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสารมีบทบาทอย่างไร? วัฏจักรขนาดใหญ่ (ทางธรณีวิทยา) ของสารในธรรมชาติ

วงจรทางชีวภาพ (เล็ก) - การหมุนเวียนของสารระหว่างพืช สัตว์ป่า จุลินทรีย์ และดิน พื้นฐานของมันคือการสังเคราะห์ด้วยแสง กล่าวคือ การแปลงโดยพืชสีเขียวและจุลินทรีย์พิเศษของพลังงานการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานของพันธะเคมีของสารอินทรีย์ การสังเคราะห์ด้วยแสงทำให้ออกซิเจนบนโลกได้รับความช่วยเหลือจากสิ่งมีชีวิตสีเขียว ชั้นโอโซน และสภาวะสำหรับการวิวัฒนาการทางชีววิทยา[...]

วัฏจักรทางชีวภาพขนาดเล็กของสารมีความสำคัญอย่างยิ่งในการก่อตัวของดิน เนื่องจากเป็นอันตรกิริยาของวัฏจักรทางชีวภาพและธรณีวิทยาที่เป็นรากฐานของกระบวนการก่อรูปดิน[...]

วัฏจักรไนโตรเจนในปัจจุบันได้รับผลกระทบอย่างมากจากมนุษย์ ในด้านหนึ่งการผลิตปุ๋ยไนโตรเจนจำนวนมากและการใช้งานทำให้เกิดการสะสมไนเตรตมากเกินไป ไนโตรเจนที่จ่ายให้กับทุ่งนาในรูปของปุ๋ยจะสูญเสียไปโดยอาศัยของเสียจากพืชผล การชะล้าง และการแยกไนตริฟิเคชัน ในทางกลับกัน เมื่ออัตราการเปลี่ยนแอมโมเนียเป็นไนเตรตลดลง ปุ๋ยแอมโมเนียมก็จะสะสมอยู่ในดิน สามารถระงับการทำงานของจุลินทรีย์อันเป็นผลมาจากการปนเปื้อนของเสียทางอุตสาหกรรมในดิน อย่างไรก็ตาม กระบวนการทั้งหมดนี้มีลักษณะเฉพาะในท้องถิ่น สิ่งที่สำคัญกว่านั้นคือการที่ไนโตรเจนออกไซด์เข้าสู่ชั้นบรรยากาศระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและในการขนส่ง ไนโตรเจนที่ “คงที่” ในการปล่อยมลพิษทางอุตสาหกรรมเป็นพิษ ซึ่งแตกต่างจากไนโตรเจนคงที่ทางชีวภาพ ในระหว่างกระบวนการทางธรรมชาติ ไนโตรเจนออกไซด์จะปรากฏในบรรยากาศในปริมาณเล็กน้อยเป็นผลิตภัณฑ์ระดับกลาง แต่ในเมืองและพื้นที่อุตสาหกรรม ความเข้มข้นของพวกมันจะทำให้เกิดอาการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจ และ ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต ปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างไนโตรเจนออกไซด์และไฮโดรคาร์บอนโดยก่อให้เกิดสารประกอบที่เป็นพิษสูงและเป็นสารก่อมะเร็ง[...]

วัฏจักรซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของการเคลื่อนที่ของสสารก็มีอยู่ในไบโอสโตรมเช่นกัน แต่ที่นี่พวกมันมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง วงจรแนวนอนแสดงด้วยสามกลุ่ม: เกิด - การสืบพันธุ์ - การตาย (การสลายตัว); แนวตั้ง - โดยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ทั้งสองอย่างในการกำหนดของ A.I. Perelman (1975) ค้นหาความสามัคคีในวัฏจักรทางชีววิทยาขนาดเล็ก: “... องค์ประกอบทางเคมีในภูมิประเทศทำให้เกิดวัฏจักรในระหว่างที่พวกมันเข้าสู่สิ่งมีชีวิตซ้ำแล้วซ้ำเล่า (“ จัดระเบียบ”) และปล่อยพวกมันไว้ ( “แร่ธาตุ”)”2.[...]

วัฏจักรทางชีวภาพ (ไบโอติก) เป็นปรากฏการณ์ของการกระจายสสาร พลังงาน1 และข้อมูลอย่างต่อเนื่อง เป็นไปตามวัฏจักร เป็นธรรมชาติ แต่ไม่สม่ำเสมอตามเวลาและพื้นที่ภายในระบบนิเวศของระดับลำดับชั้นต่างๆ ขององค์กร ตั้งแต่ biogeocenosis ไปจนถึงชีวมณฑล การไหลเวียนของสารในระดับชีวมณฑลทั้งหมดเรียกว่าวงกลมขนาดใหญ่ (รูปที่ 6.2) และภายใน biogeocenosis ที่เฉพาะเจาะจง - วงกลมเล็ก ๆ ของการแลกเปลี่ยนทางชีวภาพ [... ]

วัฏจักรทางชีววิทยาใด ๆ มีลักษณะเฉพาะคือการรวมอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกายของสิ่งมีชีวิตซ้ำแล้วซ้ำอีกและปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมจากจุดที่พืชถูกจับอีกครั้งและถูกดึงเข้าสู่วงจร วัฏจักรทางชีววิทยาขนาดเล็กมีลักษณะเฉพาะคือความจุ - จำนวนองค์ประกอบทางเคมีที่ปรากฏพร้อมกันในสิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศที่กำหนด และความเร็ว - ปริมาณของสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นและสลายตัวต่อหน่วยเวลา[...]

วัฏจักรทางชีววิทยาขนาดเล็กของสารนั้นขึ้นอยู่กับกระบวนการสังเคราะห์และการทำลายสารประกอบอินทรีย์โดยมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต วงจรเล็กแตกต่างจากวงจรใหญ่ตรงที่มีลักษณะเป็นพลังงานจำนวนเล็กน้อย[...]

ในทางตรงกันข้าม วัฏจักรทางชีววิทยาของสสารเกิดขึ้นภายในขอบเขตของชีวมณฑลที่อาศัยอยู่และรวบรวมคุณสมบัติเฉพาะของสิ่งมีชีวิตบนโลก การเป็นส่วนหนึ่งของวงจรขนาดใหญ่และเล็กนั้นดำเนินการในระดับ biogeocenosis ประกอบด้วยความจริงที่ว่าสารอาหารในดินน้ำคาร์บอนสะสมอยู่ในสารของพืชใช้ในการสร้างร่างกายและกระบวนการชีวิตของทั้งตัวมันเองและสิ่งมีชีวิต - ผู้บริโภค ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของอินทรียวัตถุโดยจุลินทรีย์ในดินและเมโซฟาฟานา (แบคทีเรีย เชื้อรา หอย หนอน แมลง โปรโตซัว ฯลฯ) จะถูกย่อยสลายเป็นส่วนประกอบแร่ธาตุอีกครั้ง พืชสามารถเข้าถึงได้อีกครั้ง ดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับพวกมันในการไหลของสสารอีกครั้ง . [...]

การหมุนเวียนของสารต่างๆ บนโลกตามที่อธิบายไว้ ซึ่งสนับสนุนโดยพลังงานแสงอาทิตย์ ซึ่งได้แก่ การหมุนเวียนของสารแบบวงกลมระหว่างพืช จุลินทรีย์ สัตว์ และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ เรียกว่า วัฏจักรทางชีววิทยาของสาร หรือวัฏจักรเล็ก เวลาในการเผาผลาญสารโดยสมบูรณ์ผ่านวัฏจักรเล็ก ๆ ขึ้นอยู่กับมวลของสารนี้และความเข้มของกระบวนการเคลื่อนไหวของสารในวัฏจักรนั้นและคาดว่าจะอยู่ที่หลายร้อยปี[...]

มีวัฏจักรขนาดใหญ่และขนาดเล็ก - (ทางชีวภาพ) ของสสารในธรรมชาติ, วัฏจักรของน้ำ [...]

แม้ว่าชั้นไอน้ำในบรรยากาศจะมีความหนาค่อนข้างน้อย (0.03 ม.) แต่ความชื้นในบรรยากาศก็มีบทบาทสำคัญในการไหลเวียนของน้ำและวัฏจักรชีวธรณีเคมี โดยทั่วไปสำหรับทั้งโลกจะมีแหล่งน้ำไหลเข้าหนึ่งแหล่ง - การตกตะกอน - และแหล่งไหลหนึ่งแห่ง - การระเหยซึ่งมีจำนวน 1,030 มม. ต่อปี ในชีวิตของพืช บทบาทอย่างมากของน้ำอยู่ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง (ส่วนเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในวัฏจักรทางชีววิทยา) และการคายน้ำ การคายระเหยหรือมวลของน้ำที่ระเหยโดยไม้ยืนต้นหรือไม้ล้มลุกหรือพื้นผิวดิน มีบทบาทสำคัญในวัฏจักรของน้ำในทวีปต่างๆ น้ำใต้ดินที่ซึมผ่านเนื้อเยื่อพืชในระหว่างกระบวนการคายน้ำ ทำให้เกิดเกลือแร่ที่จำเป็นสำหรับชีวิตของพืชเอง

บนพื้นฐานของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ วัฏจักรเล็ก ๆ ของสารอินทรีย์เกิดขึ้นซึ่งขึ้นอยู่กับกระบวนการสังเคราะห์และการทำลายสารประกอบอินทรีย์ กระบวนการทั้งสองนี้รับประกันชีวิตบนโลก พลังงานของวัฏจักรชีวภาพคิดเป็นเพียง 1% ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่โลกจับไว้ แต่เป็นพลังงานที่ทำหน้าที่สร้างสิ่งมีชีวิตมหาศาล[...]

พลังงานแสงอาทิตย์ให้วัฏจักรของสสารบนโลก 2 วัฏจักร ได้แก่ วัฏจักรทางธรณีวิทยา วัฏจักรขนาดใหญ่ และวัฏจักรเล็ก (ชีวภาพ)[...]

การทำให้กระบวนการไนตริฟิเคชันไม่เสถียรจะขัดขวางการเข้าสู่ไนเตรตในวัฏจักรทางชีววิทยา ปริมาณที่กำหนดการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมของคอมเพล็กซ์เดไนตริฟายเออร์ ระบบเอนไซม์ของดีไนตริไฟเออร์ลดอัตราการคืนสภาพโดยสมบูรณ์ โดยมีไนตรัสออกไซด์น้อยลงในขั้นตอนสุดท้าย ซึ่งการดำเนินการดังกล่าวต้องใช้ต้นทุนพลังงานจำนวนมาก เป็นผลให้ปริมาณไนตรัสออกไซด์ในบรรยากาศเหนือพื้นดินของระบบนิเวศที่ถูกกัดเซาะถึง 79 - 83% (Kosinova et al., 1993) การแปลกแยกของอินทรียวัตถุบางชนิดจากเชอร์โนเซมภายใต้อิทธิพลของการกัดเซาะสะท้อนให้เห็นในการเติมเต็มกองทุนไนโตรเจนในระหว่างการตรึงไนโตรเจนด้วยภาพถ่ายและเฮเทอโรโทรฟิค: แอโรบิกและแบบไม่ใช้ออกซิเจน ในขั้นตอนแรกของการกัดเซาะ การตรึงไนโตรเจนแบบไม่ใช้ออกซิเจนอย่างแม่นยำจะถูกระงับอย่างรวดเร็วเนื่องจากพารามิเตอร์ของส่วนที่ไม่อิ่มตัวของสารอินทรีย์ (Khaziev, Bagautdinov, 1987) กิจกรรมของเอนไซม์อินเวอร์เตสและคาตาเลสในเชอร์โนเซมที่ถูกชะล้างอย่างหนักลดลงมากกว่า 50% เมื่อเทียบกับที่ไม่ได้ล้าง ในดินป่าสีเทา เมื่อการกัดเซาะเพิ่มขึ้น กิจกรรมอินเวอร์เตสจะลดลงอย่างรวดเร็วที่สุด หากในดินที่ถูกกัดเซาะอย่างอ่อนมีการลดทอนของกิจกรรมอย่างค่อยเป็นค่อยไปด้วยความลึก ดังนั้นในดินที่ถูกกัดเซาะอย่างหนัก กิจกรรมอินเวอร์เตสจะมีน้อยมากหรือตรวจไม่พบในชั้นดินใต้ผิวดิน อย่างหลังมีความเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นของขอบเขตขอบฟ้าที่มีการทำงานของเอนไซม์ต่ำมากบนพื้นผิวกลางวัน ไม่มีการพึ่งพากิจกรรมของฟอสฟาเตสอย่างชัดเจนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวเร่งปฏิกิริยาในระดับการพังทลายของดิน (Lichko, 1998)[...]

ธรณีเคมีของภูมิประเทศเผยให้เห็นด้านที่ซ่อนอยู่และลึกที่สุดของการไหลเวียนทางภูมิศาสตร์ขนาดเล็กของสสารและพลังงาน แนวคิดเรื่องการหมุนเวียนทางภูมิศาสตร์ขนาดเล็กยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเพียงพอในภูมิศาสตร์กายภาพ โดยทั่วไปสามารถแสดงเป็นการไหลแบบวงกลมแบบหลายสายที่ปิดไม่สนิท ซึ่งประกอบด้วยความร้อนที่เข้ามาและที่ปล่อยออกมา วัฏจักรทางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมี วัฏจักรของน้ำขนาดเล็ก (การตกตะกอน - การระเหย การไหลบ่าเหนือพื้นดินและใต้ดินและการไหลเข้า) ,การอพยพของชาวเอโอเลียน - การนำเข้าและการนำออก - สารแร่ธาตุ[...]

ความอ่อนแอของกระบวนการก่อตัวของดินสนามหญ้าเกิดจากความเข้มของวัฏจักรทางชีวภาพต่ำและผลผลิตพืชผักต่ำ ครอกประจำปีที่มีมวลชีวภาพรวมประมาณ 100 ตัน/เฮกตาร์ ไม่เกิน 0.4-0.5 ตัน/เฮกตาร์ เศษขยะจำนวนมากจะแสดงด้วยซากราก ธาตุไนโตรเจนประมาณ 70 กิโลกรัม/เฮกตาร์ และธาตุเถ้า 300 กิโลกรัม/เฮกตาร์ เกี่ยวข้องกับวัฏจักรทางชีววิทยา[...]

ป่าฝนเขตร้อนเป็นระบบนิเวศจุดไคลแม็กซ์ในสมัยโบราณซึ่งมีวงจรของสารอาหารมาสู่ความสมบูรณ์ - พวกมันจะสูญหายไปเพียงเล็กน้อยและเข้าสู่วัฏจักรทางชีววิทยาทันทีที่ดำเนินการโดยสิ่งมีชีวิตที่ซึ่งกันและกันและตื้นเขินซึ่งส่วนใหญ่เป็นทางอากาศโดยมีรากไม้ไมคอไรซาที่ทรงพลัง ต้องขอบคุณสิ่งนี้ที่ทำให้ป่าไม้เติบโตอย่างอุดมสมบูรณ์บนดินที่ไม่ดี[...]

การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีของดินเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของวัฏจักรทางธรณีวิทยาและวงจรทางชีวภาพขนาดเล็กของสารในธรรมชาติ ธาตุต่างๆ เช่น คลอรีน โบรมีน ไอโอดีน ซัลเฟอร์ แคลเซียม แมกนีเซียม และโซเดียม จะถูกกำจัดออกจากดินได้ง่ายที่สุด[...]

เนื่องจากกระบวนการทางชีวธรณีเคมีมีกิจกรรมสูง รวมถึงปริมาตรและขนาดมหาศาลของการหมุนเวียนของสาร องค์ประกอบทางเคมีที่มีนัยสำคัญทางชีวภาพจึงมีการเคลื่อนที่แบบวัฏจักรคงที่ ตามการประมาณการบางอย่าง หากเราสมมติว่าชีวมณฑลมีอยู่อย่างน้อย 3.5-4 พันล้านปี น้ำทั้งหมดในมหาสมุทรโลกก็ผ่านวงจรชีวธรณีเคมีอย่างน้อย 300 ครั้ง และออกซิเจนอิสระในบรรยากาศอย่างน้อย 1 ล้านครั้ง วัฏจักรของคาร์บอนเกิดขึ้นใน 8 ปี ไนโตรเจนใน 110 ปี ออกซิเจนใน 2,500 ปี คาร์บอนจำนวนมากกระจุกตัวอยู่ในตะกอนคาร์บอเนตของพื้นมหาสมุทร (1.3 x 1,016 ตัน) หินผลึกอื่นๆ (1 x 1,016 ตัน) ถ่านหินและน้ำมัน (0.34 x 1,016 ตัน) มีส่วนร่วมในวงจรใหญ่ คาร์บอนที่มีอยู่ในพืช (5 x 10 ตัน) และเนื้อเยื่อของสัตว์ (5 x 109 ตัน) มีส่วนร่วมในวงจรเล็ก (วงจรชีวธรณีเคมี)[...]

อย่างไรก็ตาม บนบก นอกเหนือจากปริมาณน้ำฝนที่มาจากมหาสมุทรแล้ว การระเหยและการตกตะกอนยังเกิดขึ้นผ่านวัฏจักรของน้ำที่ปิดบนบกอีกด้วย หากไม่มีสิ่งมีชีวิตในทวีปต่างๆ ตะกอนดินเพิ่มเติมเหล่านี้จะน้อยกว่าตะกอนที่นำมาจากมหาสมุทรมาก เฉพาะการก่อตัวของพืชพรรณและดินเท่านั้นที่นำไปสู่การระเหยจำนวนมากจากผิวดิน ด้วยการก่อตัวของพืชพรรณ น้ำจึงสะสมอยู่ในดิน พืช และชั้นบรรยากาศในทวีป ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มวงจรปิดบนบก ปัจจุบันปริมาณน้ำฝนบนบกมากกว่าการไหลของแม่น้ำโดยเฉลี่ยสามเท่า ผลที่ตามมาคือฝนตกเพียงหนึ่งในสามเท่านั้นที่มาจากมหาสมุทร และมากกว่าสองในสามมาจากวงจรน้ำแบบปิดบนบก ดังนั้นน้ำบนบกจึงเกิดการสะสมทางชีวภาพ ส่วนหลักของระบบการปกครองของน้ำในดินเกิดขึ้นจากสิ่งมีชีวิตและสามารถควบคุมได้ทางชีวภาพ

สะดวกในการระบุคุณสมบัติหลักบางประการของการรวมตัวกันของกองกำลังที่หนึ่งและสองตามแนวคิดของการกระทำของวัฏจักรของสสารบนโลก: ใหญ่ - ทางธรณีวิทยา (จีโอไซร์) และเล็ก - ชีวภาพ (ชีวภาพ วงจร)[...]

ชุมชนพืชไทกาตอนใต้มีความทนทานต่อมลภาวะทางเคมีได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับชุมชนไทกาตอนเหนือ ความเสถียรต่ำของซีโนสไทกาตอนเหนือเกิดจากความหลากหลายของสายพันธุ์ต่ำและโครงสร้างที่เรียบง่ายกว่า การมีอยู่ของสายพันธุ์ที่ไวต่อมลภาวะทางเคมี (มอสและไลเคน) ผลผลิตและความสามารถของวงจรทางชีวภาพต่ำ และความสามารถในการฟื้นตัวลดลง .]

อย่างไรก็ตาม ระบบนิเวศใดๆ โดยไม่คำนึงถึงขนาด รวมถึงส่วนที่เป็นสิ่งมีชีวิต (biocenosis) และสภาพแวดล้อมทางกายภาพ ซึ่งก็คือ สิ่งมีชีวิตที่ไม่มีชีวิต ในขณะเดียวกัน ระบบนิเวศขนาดเล็กก็เป็นส่วนหนึ่งของระบบนิเวศที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จนถึงระบบนิเวศของโลก ในทำนองเดียวกัน วัฏจักรทางชีววิทยาทั่วไปของสสารบนโลกยังประกอบด้วยปฏิสัมพันธ์ของวัฏจักรส่วนตัวขนาดเล็กจำนวนมาก[...]

ดินเป็นองค์ประกอบสำคัญของไบโอจีโอซีโนสบนบก มันดำเนินการผัน (ปฏิสัมพันธ์) ของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่และวัฏจักรทางชีววิทยาขนาดเล็กของสาร ดินเป็นรูปแบบธรรมชาติที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวซึ่งมีองค์ประกอบของวัสดุที่ซับซ้อน เนื้อดินแสดงเป็นสี่ระยะทางกายภาพ: ของแข็ง (แร่ธาตุและอนุภาคอินทรีย์) ของเหลว (สารละลายในดิน) ก๊าซ (อากาศในดิน) และสิ่งมีชีวิต (สิ่งมีชีวิต) ดินมีลักษณะเฉพาะด้วยการจัดเรียงเชิงพื้นที่ที่ซับซ้อนและความแตกต่างของคุณลักษณะ คุณสมบัติ และกระบวนการ[...]

จากข้อพิสูจน์ข้อแรก เราสามารถวางใจได้เฉพาะการผลิตที่มีของเสียต่ำเท่านั้น ดังนั้นขั้นตอนแรกในการพัฒนาเทคโนโลยีควรมีความเข้มข้นของทรัพยากรต่ำ (ทั้งที่อินพุตและเอาต์พุต - เศรษฐกิจและการปล่อยมลพิษที่ไม่มีนัยสำคัญ) ขั้นตอนที่สองคือการสร้างการผลิตแบบวัฏจักร (ของเสียบางส่วนอาจเป็นวัตถุดิบได้ สำหรับคนอื่น ๆ) และประการที่สาม - องค์กรของการกำจัดสิ่งตกค้างที่หลีกเลี่ยงไม่ได้อย่างเหมาะสมและการทำให้เป็นกลางของขยะพลังงานที่ไม่สามารถกำจัดออกได้ ความคิดที่ว่าชีวมณฑลทำงานบนหลักการไม่ก่อให้เกิดขยะนั้นเป็นสิ่งที่ผิดพลาด เนื่องจากชีวมณฑลจะสะสมสารที่ถูกกำจัดออกจากวงจรทางชีวภาพซึ่งก่อตัวเป็นหินตะกอนอยู่เสมอ[...]

สาระสำคัญของการก่อตัวของดินตาม V.R. Williams หมายถึงปฏิสัมพันธ์วิภาษวิธีของกระบวนการสังเคราะห์และการสลายตัวของอินทรียวัตถุที่เกิดขึ้นในระบบวัฏจักรทางชีวภาพขนาดเล็กของสาร[...]

ในขั้นตอนต่าง ๆ ของการพัฒนาชีวมณฑล กระบวนการในนั้นไม่เหมือนกัน แม้ว่าพวกเขาจะทำตามรูปแบบที่คล้ายคลึงกันก็ตาม การปรากฏตัวของการไหลเวียนของสารอย่างเด่นชัดตามกฎหมายว่าด้วยการปิดวัฏจักรชีวธรณีเคมีทั่วโลกถือเป็นคุณสมบัติบังคับของชีวมณฑลในทุกขั้นตอนของการพัฒนา นี่อาจเป็นกฎแห่งการดำรงอยู่ของมันที่ไม่เปลี่ยนรูป ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการเพิ่มขึ้นของส่วนแบ่งของส่วนประกอบทางชีววิทยา แทนที่จะเป็นธรณีเคมี ซึ่งเป็นองค์ประกอบในการปิดวงจรชีวชีวเคมีของสาร หากในช่วงแรกของวิวัฒนาการวัฏจักรชีวมณฑลทั่วไปมีชัย - วงกลมการแลกเปลี่ยนชีวมณฑลขนาดใหญ่ (ในตอนแรกเฉพาะภายในสภาพแวดล้อมทางน้ำเท่านั้นจากนั้นแบ่งออกเป็นสองวัฏจักรย่อย - บกและมหาสมุทร) จากนั้นต่อมาก็เริ่มแยกส่วน แทนที่จะเป็นสิ่งมีชีวิตที่ค่อนข้างเหมือนกัน ระบบนิเวศของลำดับชั้นต่างๆ และความคลาดเคลื่อนทางภูมิศาสตร์ปรากฏขึ้นและมีความแตกต่างมากขึ้น วงกลมแลกเปลี่ยนขนาดเล็กที่มี biogeocenotic ได้รับความสำคัญ สิ่งที่เรียกว่า "การแลกเปลี่ยนการแลกเปลี่ยน" เกิดขึ้น - ระบบที่กลมกลืนกันของวัฏจักรชีวธรณีเคมีโดยมีค่าสูงสุดขององค์ประกอบทางชีวภาพ[...]

ในละติจูดกลาง พลังงานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์อยู่ที่ 48-61,000 GJ/เฮกตาร์ต่อปี เมื่อเพิ่มพลังงานเพิ่มเติมมากกว่า 15 กิกะจูล/เฮกตาร์ต่อปี กระบวนการที่ไม่เอื้ออำนวยต่อสิ่งแวดล้อมจะเกิดขึ้น - การพังทลายของดินและภาวะเงินฝืด การตกตะกอนและมลพิษในแม่น้ำสายเล็ก การเสื่อมสภาพของแหล่งน้ำ การรบกวนของวงจรทางชีวภาพในระบบนิเวศ[... ]

ภูมิภาคไซบีเรียตะวันออกมีลักษณะเฉพาะคือฤดูหนาวที่รุนแรงโดยมีหิมะเพียงเล็กน้อยและมีฝนตกในฤดูร้อนเป็นหลักซึ่งชะล้างชั้นดิน เป็นผลให้ระบอบการชะล้างเป็นระยะเกิดขึ้นในเชอร์โนเซมของไซบีเรียตะวันออก วัฏจักรทางชีวภาพถูกระงับด้วยอุณหภูมิต่ำ เป็นผลให้ปริมาณฮิวมัสใน chernozems ของ Transbaikal ต่ำ (4-9%) และความหนาของขอบฟ้าฮิวมัสมีขนาดเล็ก มีปริมาณคาร์บอเนตน้อยมากหรือไม่มีเลย ดังนั้นเชอร์โนเซมของกลุ่มไซบีเรียตะวันออกจึงถูกเรียกว่าคาร์บอเนตต่ำและไม่คาร์บอเนต (ตัวอย่างเช่น เชอร์โนเซมที่ถูกชะล้างของคาร์บอเนตต่ำหรือไม่คาร์บอเนต เชอร์โนเซมธรรมดาของคาร์บอเนตต่ำ)[...]

ธาตุรองส่วนใหญ่ซึ่งมีความเข้มข้นทั่วไปในระบบนิเวศทางธรรมชาติหลายแห่ง มีผลเพียงเล็กน้อยต่อสิ่งมีชีวิต บางทีอาจเป็นเพราะสิ่งมีชีวิตได้ปรับตัวเข้ากับพวกมันแล้ว ดังนั้นการอพยพขององค์ประกอบเหล่านี้จึงไม่ค่อยน่าสนใจสำหรับเราหากผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมเหมืองแร่ อุตสาหกรรมต่างๆ อุตสาหกรรมเคมีและเกษตรกรรมสมัยใหม่ ผลิตภัณฑ์ที่มีโลหะหนักความเข้มข้นสูง สารประกอบอินทรีย์ที่เป็นพิษ และสารที่อาจเป็นอันตรายอื่นๆ ไม่ได้ เข้าสู่สิ่งแวดล้อมบ่อยเกินไป แม้แต่ธาตุที่หายากมาก หากถูกนำออกสู่สิ่งแวดล้อมในรูปของสารประกอบโลหะที่มีพิษสูงหรือไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี ก็สามารถรับความสำคัญทางชีวภาพที่สำคัญได้ เนื่องจากแม้แต่ปริมาณเล็กน้อย (จากมุมมองธรณีเคมี) ของสารดังกล่าวก็สามารถ มีผลทางชีวภาพที่เด่นชัด[...]

ธรรมชาติทางเคมีของวิตามินและสารประกอบอินทรีย์ที่กระตุ้นการเจริญเติบโตอื่นๆ ตลอดจนความต้องการวิตามินเหล่านี้ในมนุษย์และสัตว์เลี้ยง เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว แต่การวิจัยเกี่ยวกับสารเหล่านี้ในระดับระบบนิเวศเพิ่งเริ่มต้นเท่านั้น สารอาหารอินทรีย์ในน้ำหรือดินต่ำมากจนควรเรียกว่า "สารอาหารรอง" ตรงข้ามกับ "สารอาหารรอง" เช่น ไนโตรเจน และ "สารอาหารรอง" เช่น โลหะปริมาณน้อย (ดู .ch. 5) บ่อยครั้งที่วิธีเดียวในการวัดเนื้อหาคือการทดสอบทางชีววิทยา: ใช้จุลินทรีย์สายพันธุ์พิเศษซึ่งมีอัตราการเจริญเติบโตเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของสารอาหารอินทรีย์ ตามที่เน้นไว้ในส่วนที่แล้ว บทบาทของสารและอัตราการไหลของสารไม่สามารถตัดสินจากความเข้มข้นของสารได้เสมอไป ขณะนี้เป็นที่ชัดเจนว่าสารอาหารอินทรีย์มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญของชุมชน และอาจเป็นปัจจัยจำกัด การวิจัยที่น่าสนใจนี้จะดึงดูดความสนใจของนักวิทยาศาสตร์อย่างไม่ต้องสงสัยในอนาคตอันใกล้นี้ คำอธิบายต่อไปนี้ของวัฏจักรของวิตามินบี 12 (โคบาลามิน) ที่นำมาจาก Provasoli (1963) แสดงให้เห็นว่าเรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการหมุนเวียนสารอาหารอินทรีย์[...]

W.R. Williams (1863-1939) พัฒนาหลักคำสอนเรื่องปัจจัยทางการเกษตร ตามกฎข้อแรกของเกษตรกรรม ไม่มีปัจจัยใดในชีวิตพืชที่สามารถทดแทนปัจจัยอื่นได้ และแน่นอนว่าปัจจัยทั้งหมดของชีวิตพืชมีความสำคัญเท่าเทียมกัน (กฎข้อที่สอง) เราขอเน้นแนวคิดสำคัญของเขาที่ว่าดินเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของวัฏจักรทางธรณีวิทยาของสสารขนาดเล็กทางชีววิทยาและขนาดใหญ่[...]

วี.อาร์. วิลเลียมส์เชื่อมโยงแนวคิดของเขาในสาขาวิทยาศาสตร์ดินทางพันธุกรรมกับการศึกษาความอุดมสมบูรณ์ของดินกับประเด็นทางการเกษตรในทางปฏิบัติอย่างใกล้ชิด และวางไว้เป็นพื้นฐานสำหรับระบบการทำฟาร์มแบบหญ้า มุมมองที่สำคัญและเป็นต้นฉบับที่สุดแสดงโดย V. R. Williams เกี่ยวกับบทบาทของสิ่งมีชีวิตในการก่อตัวของดิน เกี่ยวกับแก่นแท้ของกระบวนการสร้างดินและธรรมชาติของกระบวนการเฉพาะของแต่ละบุคคล ในวัฏจักรทางชีวภาพขนาดเล็กของสาร เกี่ยวกับความอุดมสมบูรณ์ของดิน ฮิวมัสในดินและโครงสร้างของดิน[...]

แนวทางเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องเป็นหลักในฐานะกลยุทธ์และยุทธวิธี โดยเป็นทางเลือกของพฤติกรรมระยะยาวและมาตรการในการตัดสินใจที่มีลำดับความสำคัญ สิ่งเหล่านี้แยกจากกันไม่ได้: มลภาวะของสภาพแวดล้อมของมนุษย์เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตอื่นและธรรมชาติที่มีชีวิตโดยทั่วไป และความเสื่อมโทรมของระบบธรรมชาติทำให้ความสามารถในการทำความสะอาดสิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติอ่อนแอลง แต่ควรเข้าใจเสมอว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะรักษาคุณภาพของสภาพแวดล้อมของมนุษย์โดยปราศจากการมีส่วนร่วมของกลไกทางนิเวศวิทยาทางธรรมชาติ แม้ว่าเราจะเชี่ยวชาญในเทคโนโลยีที่สร้างมลพิษต่ำ เราก็จะไม่บรรลุผลใดๆ เว้นแต่เราจะหยุดป้องกันไม่ให้ธรรมชาติควบคุมองค์ประกอบของสิ่งแวดล้อม ทำให้บริสุทธิ์ และทำให้เหมาะสมกับชีวิตไปพร้อมๆ กัน เทคโนโลยีที่สะอาดที่สุดและอุปกรณ์ป้องกันสิ่งแวดล้อมที่ทันสมัยที่สุดจะไม่ช่วยเราได้หากการตัดไม้ทำลายป่ายังคงดำเนินต่อไป ความหลากหลายของสายพันธุ์ทางชีวภาพลดลง และวงจรของสารในธรรมชาติถูกรบกวน ควรเน้นย้ำว่าจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม แนวคิดเรื่อง "การป้องกัน" มีข้อบกพร่องตั้งแต่แรกเริ่ม เนื่องจากกิจกรรมควรมีโครงสร้างในลักษณะที่ไม่อนุญาตให้ทำได้ เพื่อป้องกันผลกระทบและผลลัพธ์ทั้งหมดที่จะเกิดขึ้นในขณะนั้น ต้องได้รับการ “ปกป้อง”[...]

ประมาณ 99% ของสสารทั้งหมดในชีวมณฑลถูกเปลี่ยนแปลงโดยสิ่งมีชีวิต และชีวมวลรวมของสิ่งมีชีวิตบนโลกอยู่ที่ประมาณ 2.4,1,012 ตันของวัตถุแห้งเท่านั้น ซึ่งคิดเป็น 10 นิ้ว 9 ส่วนของมวลโลก การผลิตชีวมวลต่อปีคือวัตถุแห้งประมาณ 170 พันล้านตัน มวลชีวภาพรวมของสิ่งมีชีวิตในพืชนั้นมากกว่าสิ่งมีชีวิตถึง 2,500 เท่า แต่ความหลากหลายของสายพันธุ์ในซูสเฟียร์นั้นมากกว่าในไฟโตสเฟียร์ถึง 6 เท่า หากสิ่งมีชีวิตทั้งหมดถูกจัดวางเป็นชั้นเดียว ก็จะมีสิ่งปกคลุมทางชีวภาพที่มีความหนาเพียง 5 มม. เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก แม้ว่าสิ่งมีชีวิตจะมีขนาดเล็ก แต่ก็เป็นตัวกำหนดสภาพท้องถิ่นบนพื้นผิวเปลือกโลก การดำรงอยู่ของมันมีส่วนรับผิดชอบต่อการปรากฏตัวของออกซิเจนอิสระในชั้นบรรยากาศ การก่อตัวของดิน และวัฏจักรขององค์ประกอบในธรรมชาติ[...]

เราได้อธิบายเห็ดไว้ข้างต้นแล้ว และจริงๆ แล้วเราเรียกเห็ดที่เกิดผลของมันว่าเห็ด แต่นี่เป็นเพียงส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่เท่านั้น นี่คือเครือข่ายที่กว้างขวางของเส้นใยขนาดเล็กมาก (แนวปะการัง) ซึ่งเรียกว่าไมซีเลียม (ไมซีเลียม) และแทรกซึมเศษซาก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไม้ เศษใบไม้ ฯลฯ เมื่อไมซีเลียมเติบโตขึ้น มันจะหลั่งเอนไซม์จำนวนมากออกมาซึ่งจะสลายตัวของไม้ให้อยู่ในสภาพหนึ่ง พร้อมบริโภคและไมซีเลียมจะค่อยๆสลายตัวไม้ที่ตายแล้วให้หมด เป็นเรื่องที่น่าสนใจดังที่ B. Nebel เขียน (1993) ว่ามีความเป็นไปได้ที่จะพบเห็ดบนดินอนินทรีย์เนื่องจากไมซีเลียมของพวกมันสามารถสกัดสารอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นต่ำมากจากความหนาของมันได้ แบคทีเรียทำงานในลักษณะเดียวกัน แต่ในระดับจุลภาค สิ่งที่สำคัญมากในการรักษาเสถียรภาพของวัฏจักรทางชีวภาพก็คือความสามารถของเชื้อราและแบคทีเรียบางชนิดในการสร้างสปอร์ (เซลล์สืบพันธุ์) ในปริมาณมหาศาล อนุภาคขนาดจิ๋วเหล่านี้ถูกขนส่งโดยกระแสอากาศในชั้นบรรยากาศในระยะทางที่สำคัญมาก ซึ่งช่วยให้พวกมันแพร่กระจายไปทุกที่และให้กำเนิดลูกหลานที่มีชีวิตได้ในทุกพื้นที่ที่มีสภาพความเป็นอยู่ที่เหมาะสมที่สุด

วัฏจักรขนาดใหญ่ของสารในธรรมชาติเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ของพลังงานแสงอาทิตย์กับพลังงานลึกของโลกและดำเนินการกระจายสสารระหว่างชีวมณฑลและขอบฟ้าที่ลึกลงไปของโลก

หินตะกอนที่ก่อตัวเนื่องจากการผุกร่อนของหินอัคนีในบริเวณที่เคลื่อนที่ได้ของเปลือกโลกจะถูกแช่อยู่ในบริเวณที่มีอุณหภูมิและความดันสูงอีกครั้ง ที่นั่นพวกมันละลายและก่อตัวเป็นแมกมาซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของหินอัคนีใหม่ หลังจากที่หินเหล่านี้ขึ้นสู่พื้นผิวโลกและผ่านกระบวนการผุกร่อนแล้ว พวกมันก็จะถูกเปลี่ยนให้เป็นหินตะกอนใหม่อีกครั้ง วงจรใหม่ไม่ได้เกิดขึ้นซ้ำกับวงจรเก่าอย่างแน่นอน แต่ทำให้เกิดสิ่งใหม่ ซึ่งเมื่อเวลาผ่านไปจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญมาก

พลังขับเคลื่อน วัฏจักรอันยิ่งใหญ่ (ทางธรณีวิทยา)เป็น ภายนอกและภายนอกกระบวนการทางธรณีวิทยา

กระบวนการภายนอก(กระบวนการของพลวัตภายใน) เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของพลังงานภายในของโลกซึ่งปล่อยออกมาจากการสลายกัมมันตภาพรังสี ปฏิกิริยาทางเคมีของการก่อตัวของแร่ธาตุ การตกผลึกของหิน ฯลฯ (เช่น การเคลื่อนที่ของเปลือกโลก แผ่นดินไหว แม็กมาทิซึม , การแปรสภาพ)

กระบวนการภายนอก(กระบวนการของพลวัตภายนอก) เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของพลังงานภายนอกของดวงอาทิตย์ ตัวอย่าง: การผุกร่อนของหินและแร่ธาตุ การกำจัดผลิตภัณฑ์ที่ทำลายล้างออกจากบางพื้นที่ของเปลือกโลก และการถ่ายโอนไปยังพื้นที่ใหม่ การทับถมและการสะสมของผลิตภัณฑ์ที่ทำลายล้างด้วยการก่อตัวของหินตะกอน ถึงอดีตปร. ญาติ กิจกรรมทางธรณีวิทยาของชั้นบรรยากาศ อุทกสเฟียร์ ตลอดจนสิ่งมีชีวิตและมนุษย์

ธรณีสัณฐานที่ใหญ่ที่สุด (ทวีปและแอ่งมหาสมุทร) และรูปแบบขนาดใหญ่ (ภูเขาและที่ราบ) ถูกสร้างขึ้นเนื่องจากกระบวนการภายนอก และภูมิประเทศขนาดกลางและขนาดเล็ก (หุบเขาแม่น้ำ เนินเขา หุบเหว เนินทราย ฯลฯ ) ซ้อนทับในรูปแบบที่ใหญ่กว่า - เนื่องจากบัญชี ของกระบวนการภายนอก ดังนั้นกระบวนการภายนอกและภายนอกจึงตรงกันข้าม อดีตนำไปสู่การก่อตัวของรูปแบบการบรรเทาทุกข์ขนาดใหญ่ส่วนหลังทำให้เรียบ

ตัวอย่างวัฏจักรทางธรณีวิทยาหินอัคนีจะถูกเปลี่ยนเป็นหินตะกอนอันเป็นผลมาจากสภาพดินฟ้าอากาศ ในบริเวณที่เปลือกโลกเคลื่อนตัว พวกมันจะพุ่งลึกเข้าไปในโลก ที่นั่นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิและความดันสูง พวกมันละลายและก่อตัวเป็นแมกมาซึ่งลอยขึ้นสู่พื้นผิวและแข็งตัวกลายเป็นหินอัคนี

ตัวอย่างของวัฏจักรขนาดใหญ่คือวัฏจักรของน้ำระหว่างพื้นดินและมหาสมุทรผ่านชั้นบรรยากาศ (รูปที่ 2.1)

ข้าว. 2.1. โครงการอุทกวิทยา (ภูมิอากาศ) ที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป

วัฏจักรของน้ำในธรรมชาติ

ความชื้นที่ระเหยออกจากพื้นผิวมหาสมุทรโลก (ซึ่งใช้พลังงานเกือบครึ่งหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ไปถึงพื้นผิวโลก) จะถูกถ่ายโอนไปยังพื้นดิน ซึ่งตกลงในรูปของการตกตะกอน ซึ่งกลับคืนสู่มหาสมุทรในรูปของพื้นผิวและน้ำไหลบ่าใต้ดิน . วัฏจักรของน้ำยังเกิดขึ้นตามรูปแบบที่ง่ายกว่า: การระเหยของความชื้นจากพื้นผิวมหาสมุทร - การควบแน่นของไอน้ำ - การตกตะกอนบนพื้นผิวน้ำเดียวกันของมหาสมุทร

วัฏจักรของน้ำโดยรวมมีบทบาทสำคัญในการกำหนดสภาพทางธรรมชาติบนโลกของเรา เมื่อคำนึงถึงการคายน้ำโดยพืชและการดูดซับในวัฏจักรชีวธรณีเคมี ปริมาณน้ำทั้งหมดบนโลกจะพังทลายและกลับคืนสู่สภาพเดิมภายใน 2 ล้านปี

ดังนั้นวัฏจักรทางธรณีวิทยาของสารจึงเกิดขึ้นโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตและกระจายสารใหม่ระหว่างชีวมณฑลและชั้นลึกของโลก

หน้า 1

วัฏจักรทางธรณีวิทยา (วัฏจักรขนาดใหญ่ของสารในธรรมชาติ) เป็นวัฏจักรของสาร แรงผลักดันซึ่งเป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาจากภายนอกและภายนอก

วัฏจักรทางธรณีวิทยาคือการไหลเวียนของสารซึ่งเป็นแรงผลักดันซึ่งเป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาจากภายนอกและภายนอก

ขอบเขตของวัฏจักรทางธรณีวิทยานั้นกว้างกว่าขอบเขตของชีวมณฑลมาก ความกว้างของมันครอบคลุมชั้นเปลือกโลกที่อยู่ไกลออกไปจากชีวมณฑล และที่สำคัญที่สุดคือสิ่งมีชีวิตมีบทบาทรองในกระบวนการของวัฏจักรนี้

ดังนั้นวัฏจักรทางธรณีวิทยาของสารจึงเกิดขึ้นโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตและกระจายสารใหม่ระหว่างชีวมณฑลและชั้นลึกของโลก

บทบาทที่สำคัญที่สุดในวัฏจักรขนาดใหญ่ของวัฏจักรทางธรณีวิทยานั้นเล่นโดยวัฏจักรเล็ก ๆ ของสสาร ทั้งชีวมณฑลและเทคโนสเฟียร์ ซึ่งครั้งหนึ่งสสารจะถูกปิดเป็นเวลานานจากกระแสธรณีเคมีขนาดใหญ่ เปลี่ยนเป็นวัฏจักรการสังเคราะห์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดและ การสลายตัว

บทบาทที่สำคัญที่สุดในวัฏจักรขนาดใหญ่ของวัฏจักรทางธรณีวิทยานั้นเล่นโดยวัฏจักรเล็ก ๆ ของสสาร ทั้งชีวมณฑลและเทคโนสเฟียร์ ซึ่งครั้งหนึ่งสสารจะถูกปิดเป็นเวลานานจากกระแสธรณีเคมีขนาดใหญ่ เปลี่ยนเป็นวัฏจักรการสังเคราะห์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดและ การสลายตัว

คาร์บอนนี้มีส่วนร่วมในวัฏจักรทางธรณีวิทยาที่ช้า

คาร์บอนชนิดนี้มีส่วนในวงจรทางธรณีวิทยาที่ช้า ชีวิตบนโลกและความสมดุลของก๊าซในบรรยากาศได้รับการสนับสนุนจากคาร์บอนจำนวนเล็กน้อยที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อพืช (5 10 ตัน) และสัตว์ (5 109 ตัน) ที่เข้าร่วมในวงจรขนาดเล็ก (ชีวภาพ) อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน มนุษย์กำลังปิดวงจรของสารต่างๆ ซึ่งรวมถึงคาร์บอนด้วย ตัวอย่างเช่น มีการประมาณว่ามวลชีวภาพรวมของสัตว์เลี้ยงทั้งหมดเกินกว่ามวลชีวภาพของสัตว์บกในป่าทั้งหมดอยู่แล้ว พื้นที่ของพืชที่เพาะปลูกกำลังเข้าใกล้พื้นที่ของ biogeocenoses ตามธรรมชาติ และระบบนิเวศทางวัฒนธรรมจำนวนมากก็เหนือกว่าธรรมชาติอย่างมากในด้านผลผลิต โดยเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องโดยมนุษย์

เวลาและพื้นที่ที่ครอบคลุมมากที่สุดคือสิ่งที่เรียกว่าวัฏจักรทางธรณีวิทยาของสสาร

การไหลเวียนของสารในธรรมชาติมี 2 ประเภท คือ วัฏจักรขนาดใหญ่หรือทางธรณีวิทยาของสารระหว่างพื้นดินและมหาสมุทร เล็กหรือทางชีวภาพ - ระหว่างดินกับพืช

น้ำที่พืชสกัดจากดินจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในสถานะเป็นไอ จากนั้นทำให้เย็นลง ควบแน่น และคืนสู่ดินหรือมหาสมุทรในรูปของการตกตะกอน วัฏจักรของน้ำทางธรณีวิทยาทำให้เกิดการกระจายเชิงกล การทับถม การสะสมของตะกอนแข็งบนพื้นดินและที่ด้านล่างของอ่างเก็บน้ำ เช่นเดียวกับในกระบวนการทำลายดินและหินด้วยกลไก อย่างไรก็ตาม การทำงานทางเคมีของน้ำจะดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตหรือผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญของพวกมัน น้ำธรรมชาติก็เหมือนกับดินที่เป็นสารชีวภาพที่ซับซ้อน

กิจกรรมธรณีเคมีของมนุษย์สามารถเทียบเคียงได้ในระดับเดียวกับกระบวนการทางชีววิทยาและธรณีวิทยา ในวัฏจักรทางธรณีวิทยา จุดเชื่อมต่อระหว่างการแยกส่วนจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ปัจจัยที่ทิ้งรอยประทับหลักในลักษณะทั่วไปและทางชีววิทยา ในเวลาเดียวกัน วัฏจักรทางธรณีวิทยาของน้ำพยายามอย่างต่อเนื่องที่จะล้างองค์ประกอบเหล่านี้ทั้งหมดจากชั้นพื้นดินที่พังทลายลงสู่แอ่งมหาสมุทร ดังนั้นการอนุรักษ์ธาตุอาหารพืชในดินจึงต้องเปลี่ยนให้เป็นรูปแบบที่ไม่ละลายในน้ำอย่างแน่นอน ข้อกำหนดนี้เป็นไปตามอินทรียวัตถุที่มีชีวิต

ก่อนการเกิดขึ้นของชีวมณฑล มีวัฏจักรของสสารบนโลกอยู่สามรอบ: วัฏจักรแร่ - การเคลื่อนย้ายผลิตภัณฑ์หินอัคนีจากระดับความลึกสู่พื้นผิวและด้านหลัง; วัฏจักรของแก๊ส - การไหลเวียนของมวลอากาศที่ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์เป็นระยะวัฏจักรของน้ำ - การระเหยของน้ำและการถ่ายเทโดยมวลอากาศ การตกตะกอน (ฝน หิมะ)วัฏจักรทั้งสามนี้รวมกันเป็นวาระเดียว - วัฏจักรทางธรณีวิทยา (ไม่มีชีวิต) เมื่อสิ่งมีชีวิตมาถึง วัฏจักรของก๊าซ แร่ และน้ำก็เข้ามาเสริมด้วย วงจรทางชีวภาพ (ไบโอเจนิก) - วัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีที่ดำเนินการโดยกิจกรรมสำคัญของสิ่งมีชีวิตร่วมกับธรณีวิทยาหนึ่งเดียว วัฏจักรชีวธรณีเคมี สารต่างๆ บนโลก

วัฏจักรทางธรณีวิทยา

ประมาณครึ่งหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นผิวโลกถูกใช้ไปกับการระเหยของน้ำ การผุกร่อนของหิน การละลายของแร่ธาตุ การเคลื่อนที่ของมวลอากาศ และไอน้ำ ฝุ่น และอนุภาคที่แข็งตัวของสภาพอากาศ

การเคลื่อนที่ของน้ำและลมนำไปสู่การพังทลายของดิน การเคลื่อนที่ การกระจายตัว และการสะสมของการตกตะกอนทางกลและเคมีในไฮโดรสเฟียร์และเปลือกโลก วงจรนี้ยังคงเกิดขึ้นในปัจจุบัน

มีความสนใจอย่างมาก วัฏจักรของน้ำน้ำประมาณ 3.8 10 14 ตันระเหยออกจากไฮโดรสเฟียร์ในหนึ่งปีและมีน้ำเพียง 3.4 10 14 ตันเท่านั้นที่ส่งคืนพร้อมกับการตกตะกอนสู่เปลือกน้ำของโลก ส่วนที่ขาดหายไปก็ตกสู่พื้นดิน โดยรวมแล้วมีฝนตกบนบกประมาณ 1 10 14 ตันและน้ำระเหยไปประมาณ 0.6 10 14 ตัน น้ำส่วนเกินที่เกิดขึ้นในเปลือกโลกจะไหลลงสู่ทะเลสาบและแม่น้ำ จากนั้นจึงลงสู่มหาสมุทรโลก (รูปที่ 2.4) การไหลบ่าของพื้นผิวอยู่ที่ประมาณ 0.2 10 14 ตัน น้ำที่เหลืออีก 0.2 10 14 ตันเข้าสู่ชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดิน ซึ่งเป็นจุดที่น้ำไหลลงสู่แม่น้ำ ทะเลสาบ และมหาสมุทร และยังช่วยเติมอ่างเก็บน้ำใต้ดินด้วย

วงจรทางชีวภาพ- มันขึ้นอยู่กับกระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์และถูกทำลายลงในแร่ธาตุดั้งเดิมในเวลาต่อมา กระบวนการสังเคราะห์และการทำลายสารอินทรีย์เป็นรากฐานของการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตและเป็นคุณสมบัติหลักของการทำงานของชีวมณฑล

กิจกรรมชีวิตของสิ่งมีชีวิตใด ๆ เป็นไปไม่ได้หากไม่มีการเผาผลาญกับสิ่งแวดล้อม ในกระบวนการเผาผลาญ ร่างกายจะบริโภคและดูดซึมสารที่จำเป็นและปล่อยของเสียออกมา ขนาดของโลกเราไม่มีที่สิ้นสุด และในที่สุดสารที่มีประโยชน์ทั้งหมดก็จะถูกแปรรูปเป็นของเสียที่ไร้ประโยชน์ อย่างไรก็ตาม ในกระบวนการวิวัฒนาการได้ค้นพบวิธีแก้ปัญหาที่ดีเยี่ยม นอกจากสิ่งมีชีวิตที่สามารถสร้างสิ่งมีชีวิตจากสิ่งไม่มีชีวิตได้ สิ่งมีชีวิตอื่นๆ ยังปรากฏว่าได้ย่อยสลายอินทรียวัตถุที่ซับซ้อนนี้ให้เป็นแร่ธาตุตั้งต้นพร้อมสำหรับการใช้ใหม่ “วิธีเดียวที่จะให้คุณสมบัติของอนันต์ในปริมาณที่จำกัด” V.R. วิลเลียมส์จะต้องทำให้มันหมุนไปตามโค้งปิด"

กลไกปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตประกอบด้วยการมีส่วนร่วมของสิ่งไม่มีชีวิตในอาณาจักรแห่งชีวิต หลังจากการเปลี่ยนแปลงของสสารไม่มีชีวิตในสิ่งมีชีวิตหลายครั้ง มันจะกลับสู่สถานะดั้งเดิมก่อนหน้านี้ วงจรดังกล่าวเกิดขึ้นได้เนื่องจากสิ่งมีชีวิตมีองค์ประกอบทางเคมีเช่นเดียวกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต

วงจรนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? V.I. Vernadsky ยืนยันว่าตัวแปลงพลังงานหลักที่มาจากอวกาศ (ส่วนใหญ่เป็นแสงอาทิตย์) คือสสารสีเขียวของพืช มีเพียงพวกมันเท่านั้นที่สามารถสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ปฐมภูมิภายใต้อิทธิพลของพลังงานแสงอาทิตย์ได้ นักวิทยาศาสตร์คำนวณว่าพื้นที่ผิวรวมของสสารสีเขียวของพืชที่ดูดซับพลังงานขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีอยู่ในช่วง 0.86 ถึง 4.2% ของพื้นที่ผิวของดวงอาทิตย์ ขณะเดียวกันพื้นที่ผิวโลก

สัตว์ที่มีอาหารเป็นพืชหรือสัตว์อื่นสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ใหม่ในร่างกาย

ซากสัตว์และพืชทำหน้าที่เป็นอาหารของหนอน เห็ดรา และจุลินทรีย์ ซึ่งท้ายที่สุดจะเปลี่ยนเป็นแร่ธาตุดั้งเดิมและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา แร่ธาตุเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบเริ่มต้นสำหรับการสร้างสารประกอบอินทรีย์ปฐมภูมิจากพืชอีกครั้ง ดังนั้นวงกลมจึงปิดลงและการเคลื่อนที่ใหม่ของอะตอมก็เริ่มต้นขึ้น

อย่างไรก็ตาม วัฏจักรของสารยังไม่ปิดสนิท อะตอมบางส่วนออกมาจากวงจร ได้รับการแก้ไขและจัดระเบียบโดยสิ่งมีชีวิตรูปแบบใหม่และผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมที่สำคัญของพวกมัน เมื่อเจาะเข้าไปในเปลือกโลก อุทกสเฟียร์ และโทรโพสเฟียร์ สิ่งมีชีวิตได้ผลิตและก่อให้เกิดงานธรณีเคมีขนาดมหึมาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่และการกระจายตัวของสารที่มีอยู่และการสร้างสารใหม่ นี่คือสาระสำคัญของการพัฒนาที่ก้าวหน้าของชีวมณฑล เนื่องจากสิ่งนี้จะขยายขอบเขตของวัฏจักรชีวธรณีเคมีและเสริมสร้างความแข็งแกร่งให้กับชีวมณฑล ดังที่ V.I. Vernadsky กล่าวไว้ในชีวมณฑลมีการเคลื่อนที่ของอะตอมในรูปแบบของ "กระแสน้ำวน" อย่างต่อเนื่อง

วัฏจักรชีวภาพแตกต่างจากวงจรทางธรณีวิทยาตรงที่ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย ตามที่ระบุไว้แล้ว ประมาณ 1% ของพลังงานแสงอาทิตย์ที่มาถึงพื้นผิวโลกนั้นถูกใช้ไปกับการสร้างอินทรียวัตถุปฐมภูมิ พลังงานนี้เพียงพอสำหรับการทำงานของกระบวนการทางชีวธรณีเคมีที่ซับซ้อนที่สุดในโลก

หน้า 1

วัฏจักรทางธรณีวิทยาครั้งใหญ่ดึงหินตะกอนลึกเข้าไปในเปลือกโลก โดยแยกองค์ประกอบที่มีอยู่ในระบบการไหลเวียนทางชีวภาพออกอย่างถาวร ในช่วงเวลาของประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา หินตะกอนที่ถูกเปลี่ยนรูปอีกครั้งบนพื้นผิวโลก จะค่อยๆ ถูกทำลายโดยกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต น้ำ และอากาศ และรวมอยู่ในวงจรชีวมณฑลอีกครั้ง

วัฏจักรทางธรณีวิทยาครั้งใหญ่เกิดขึ้นเป็นเวลาหลายแสนปีหรือหลายล้านปี มีลักษณะดังนี้: หินอาจถูกทำลาย ผุกร่อน และสุดท้ายก็ถูกกระแสน้ำพัดพาออกไปสู่มหาสมุทรโลก ที่นี่พวกมันถูกสะสมไว้ที่ก้นบ่อจนกลายเป็นตะกอน และมีเพียงบางส่วนเท่านั้นที่กลับคืนสู่พื้นดินโดยที่สิ่งมีชีวิตที่ถูกมนุษย์หรือสัตว์อื่น ๆ กำจัดออกจากน้ำ

พื้นฐานของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่คือกระบวนการถ่ายโอนสารประกอบแร่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในระดับดาวเคราะห์โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต

นอกจากวัฏจักรเล็กแล้ว ยังมีวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่อีกด้วย สารบางชนิดเข้าสู่ชั้นลึกของโลก (ผ่านตะกอนก้นทะเลหรือวิธีการอื่น) ซึ่งการเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ เกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของสารประกอบต่างๆ แร่ธาตุ และสารอินทรีย์ กระบวนการของวัฏจักรทางธรณีวิทยาได้รับการสนับสนุนจากพลังงานภายในของโลกซึ่งเป็นแกนกลางที่ทำงานอยู่เป็นหลัก พลังงานเดียวกันนี้มีส่วนช่วยในการปล่อยสารออกสู่พื้นผิวโลก ดังนั้นวัฏจักรขนาดใหญ่ของสารจึงถูกปิด ต้องใช้เวลาหลายล้านปี

เกี่ยวกับความเร็วและความรุนแรงของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสาร ปัจจุบันไม่สามารถให้ข้อมูลที่แน่นอนใดๆ ได้ มีเพียงการประมาณการโดยประมาณเท่านั้น และสำหรับองค์ประกอบภายนอกของวัฏจักรทั่วไปเท่านั้น เช่น โดยไม่คำนึงถึงการไหลเข้าของสสารจากชั้นโลกเข้าสู่เปลือกโลก

คาร์บอนนี้มีส่วนร่วมในวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ คาร์บอนนี้อยู่ในกระบวนการของวัฏจักรชีวภาพขนาดเล็ก จะรักษาสมดุลของก๊าซในชีวมณฑลและชีวิตโดยทั่วไป

น้ำที่ไหลบ่าจากแม่น้ำบางสายของโลก

การมีส่วนร่วมของส่วนประกอบชีวมณฑลและเทคโนสเฟียร์ต่อวงจรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสสารของโลกมีความสำคัญมาก: ส่วนประกอบของเทคโนสเฟียร์มีการเติบโตอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการขยายขอบเขตของกิจกรรมการผลิตของมนุษย์

เนื่องจากบนพื้นผิวโลก การไหลของเทคโนโลยีและธรณีเคมีหลักถูกกำหนดทิศทางภายในกรอบของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสสารสำหรับ 70% ของพื้นดินลงสู่มหาสมุทรและ 30% ไปสู่ความกดดันที่ไร้ท่อระบายน้ำแบบปิด แต่มักจะจากระดับความสูงที่สูงขึ้นไปต่ำลงเสมอ อันเป็นผลมาจากการกระทำของแรงโน้มถ่วง ความแตกต่างของสสารในเปลือกโลกจากที่สูงไปต่ำจากพื้นดินสู่มหาสมุทร การไหลย้อนกลับ (การขนส่งในชั้นบรรยากาศ กิจกรรมของมนุษย์ การเคลื่อนที่ของเปลือกโลก ภูเขาไฟ การอพยพของสิ่งมีชีวิต) ในระดับหนึ่งทำให้การเคลื่อนที่ของสสารลดลงโดยทั่วไปทำให้เกิดวงจรการอพยพในท้องถิ่น แต่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงโดยรวม

การหมุนเวียนของน้ำระหว่างพื้นดินและมหาสมุทรผ่านชั้นบรรยากาศเป็นส่วนหนึ่งของวัฏจักรทางธรณีวิทยาอันยิ่งใหญ่ น้ำระเหยจากพื้นผิวมหาสมุทรและถูกขนส่งไปยังพื้นดินโดยตกลงมาในลักษณะของการตกตะกอน ซึ่งกลับคืนสู่มหาสมุทรในรูปแบบของพื้นผิวและน้ำไหลบ่าใต้ดิน หรือตกลงไปในลักษณะการตกตะกอนบนพื้นผิวมหาสมุทร น้ำมากกว่า 500,000 km3 มีส่วนร่วมในวัฏจักรของน้ำบนโลกทุกปี วัฏจักรของน้ำโดยรวมมีบทบาทสำคัญในการกำหนดสภาพทางธรรมชาติบนโลกของเรา เมื่อคำนึงถึงการคายน้ำโดยพืชและการดูดซับในวงจรชีวธรณีเคมี ปริมาณน้ำทั้งหมดบนโลกจะพังทลายและกลับคืนสู่สภาพเดิมภายใน 2 ล้านปี

ตามสูตรของเขา วัฏจักรทางชีวภาพของสารพัฒนาขึ้นในส่วนของวิถีโคจรของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสารในธรรมชาติ

การถ่ายเทสสารโดยน้ำผิวดินและน้ำใต้ดินเป็นปัจจัยหลักในการสร้างความแตกต่างของแผ่นดินโลกในแง่ธรณีเคมี แต่ไม่ใช่เพียงอย่างเดียวและถ้าเราพูดถึงการไหลเวียนทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสสารบนพื้นผิวโลกโดยทั่วไปแล้วก็จะไหล มีบทบาทสำคัญมากโดยเฉพาะการขนส่งในมหาสมุทรและบรรยากาศ

เกี่ยวกับความเร็วและความเข้มข้นของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสาร ในปัจจุบันยังไม่สามารถให้ข้อมูลที่แม่นยำใดๆ ได้ มีเพียงการประมาณค่าโดยประมาณเท่านั้น และสำหรับองค์ประกอบภายนอกของวัฏจักรทั่วไปเท่านั้น เช่น โดยไม่คำนึงถึงการไหลเข้าของสสารจากชั้นโลกเข้าสู่เปลือกโลก องค์ประกอบภายนอกของวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ของสสารเป็นกระบวนการทำลายพื้นผิวโลกอย่างต่อเนื่องอย่างต่อเนื่อง