पदार्थाचे मोठे (भूवैज्ञानिक) आणि लहान (जैव-रासायनिक) चक्र

आपल्या ग्रहावरील सर्व पदार्थ अभिसरण प्रक्रियेत आहेत. सौर ऊर्जेमुळे पृथ्वीवर पदार्थाचे दोन चक्र होतात:

मोठे (भूवैज्ञानिक किंवा अजैविक);

लहान (जैविक, बायोजेनिक किंवा जैविक).

पदार्थाचे चक्र आणि वैश्विक ऊर्जेचा प्रवाह जीवमंडलाची स्थिरता निर्माण करतात. घन पदार्थ आणि पाण्याचे चक्र, जे अजैविक घटकांच्या (निर्जीव निसर्ग) क्रियेमुळे उद्भवते, त्याला महान भूवैज्ञानिक चक्र म्हणतात. मोठ्या भूवैज्ञानिक चक्रासह (लाखो वर्षांचा प्रवाह), खडक नष्ट होतात, हवामान खराब होतात, पदार्थ विरघळतात आणि जागतिक महासागरात प्रवेश करतात; जिओटेक्टोनिक बदल होत आहेत, खंड बुडत आहेत, समुद्रतळाचा उदय होत आहे. हिमनद्यांमध्ये पाण्याचे चक्र 8,000 वर्षे आहे, नद्यांमध्ये - 11 दिवस. हे मोठे परिसंचरण आहे जे सजीवांना पोषक तत्वांचा पुरवठा करते आणि मोठ्या प्रमाणात त्यांच्या अस्तित्वाची परिस्थिती निर्धारित करते.

बायोस्फियरमधील एक मोठे, भूगर्भीय चक्र दोन महत्त्वाच्या मुद्यांनी दर्शविले जाते: ऑक्सिजन कार्बन भूवैज्ञानिक

• अ) पृथ्वीच्या संपूर्ण भूवैज्ञानिक विकासामध्ये चालते;
• b) ही एक आधुनिक ग्रह प्रक्रिया आहे जी बायोस्फीअरच्या पुढील विकासामध्ये अग्रगण्य भाग घेते.

मानवी विकासाच्या सध्याच्या टप्प्यावर, मोठ्या परिसंचरणाच्या परिणामी, प्रदूषक देखील लांब अंतरावर वाहून नेले जातात - सल्फर आणि नायट्रोजनचे ऑक्साईड, धूळ, किरणोत्सर्गी अशुद्धता. उत्तर गोलार्धातील समशीतोष्ण अक्षांशांचे प्रदेश सर्वाधिक प्रदूषणाच्या अधीन होते.

पदार्थांचे लहान, जैवजन्य किंवा जैविक अभिसरण सजीवांच्या सहभागाने घन, द्रव आणि वायूच्या टप्प्यात होते. जैविक चक्र, भूवैज्ञानिक चक्राच्या उलट, कमी ऊर्जा आवश्यक आहे. एक लहान चक्र हे एका मोठ्या चक्राचा भाग आहे, जैव-जियोसेनोसेसच्या स्तरावर (परिसंस्थेमध्ये) उद्भवते आणि मातीची पोषक तत्वे, पाणी, कार्बन वनस्पतींच्या पदार्थात जमा होतात आणि शरीर तयार करण्यासाठी खर्च केले जातात. सेंद्रिय पदार्थांची क्षय उत्पादने खनिज घटकांमध्ये विघटित होतात. लहान चक्र बंद नाही, जे बाहेरून इकोसिस्टममध्ये पदार्थ आणि उर्जेच्या प्रवेशाशी आणि त्यातील काही बायोस्फेरिक सायकलमध्ये सोडण्याशी संबंधित आहे.

अनेक रासायनिक घटक आणि त्यांचे संयुगे मोठ्या आणि लहान चक्रांमध्ये गुंतलेले आहेत, परंतु त्यापैकी सर्वात महत्वाचे म्हणजे ते मानवी आर्थिक क्रियाकलापांशी संबंधित बायोस्फियरच्या विकासाचा वर्तमान टप्पा निर्धारित करतात. यामध्ये कार्बन, सल्फर आणि नायट्रोजन (त्यांचे ऑक्साइड हे वातावरणातील मुख्य प्रदूषक आहेत), तसेच फॉस्फरस (फॉस्फेट हे महाद्वीपीय पाण्याचे मुख्य प्रदूषक आहेत) यांचा समावेश होतो. जवळजवळ सर्व प्रदूषके हानिकारक म्हणून कार्य करतात आणि त्यांचे वर्गीकरण xenobiotics म्हणून केले जाते. सध्या, झेनोबायोटिक्स - विषारी घटक - पारा (एक अन्न दूषित) आणि शिसे (पेट्रोलचा एक घटक) च्या चक्रांना खूप महत्त्व आहे. याव्यतिरिक्त, मानववंशजन्य उत्पत्तीचे अनेक पदार्थ (डीडीटी, कीटकनाशके, रेडिओन्यूक्लाइड्स इ.) मोठ्या परिसंचरणातून लहान रक्ताभिसरणात प्रवेश करतात, ज्यामुळे बायोटा आणि मानवी आरोग्यास हानी पोहोचते.

जैविक चक्राचे सार दोन विरुद्ध, परंतु परस्परसंबंधित प्रक्रियांचा प्रवाह आहे - सेंद्रिय पदार्थांची निर्मिती आणि जिवंत पदार्थाद्वारे त्याचा नाश.

मोठ्या चक्राच्या उलट, लहानाचा कालावधी वेगळा असतो: हंगामी, वार्षिक, बारमाही आणि धर्मनिरपेक्ष लहान चक्र वेगळे केले जातात. रासायनिक अभिक्रियांच्या सौरऊर्जेचा वापर करून वनस्पती आणि प्राणी यांच्याद्वारे अजैविक वातावरणातील रसायनांचे अभिसरण पुन्हा अजैविक वातावरणात होते याला जैव-रासायनिक चक्र म्हणतात.

आपल्या ग्रहाचे वर्तमान आणि भविष्य हे बायोस्फीअरच्या कार्यामध्ये सजीवांच्या सहभागावर अवलंबून आहे. पदार्थांच्या अभिसरणात, जिवंत पदार्थ किंवा बायोमास, जैव-रासायनिक कार्ये करतात: वायू, एकाग्रता, रेडॉक्स आणि बायोकेमिकल.

जैविक चक्र सजीवांच्या सहभागाने घडते आणि त्यात सेंद्रिय पदार्थांचे अजैविक ते पुनरुत्पादन आणि अन्न ट्रॉफिक साखळीद्वारे या सेंद्रियचे अकार्बनिक ते विघटन होते. जैविक चक्रातील उत्पादन आणि विनाश प्रक्रियेची तीव्रता उष्णता आणि आर्द्रतेच्या प्रमाणात अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, ध्रुवीय प्रदेशात सेंद्रिय पदार्थांच्या विघटनाचा कमी दर उष्णतेच्या कमतरतेवर अवलंबून असतो.

जैविक चक्राच्या तीव्रतेचा एक महत्त्वाचा सूचक म्हणजे रासायनिक घटकांच्या अभिसरणाचा दर. जंगलातील कचरा आणि कचरा यांच्या वस्तुमानाच्या गुणोत्तराच्या समान निर्देशांकाद्वारे तीव्रता दर्शविली जाते. निर्देशांक जितका जास्त असेल तितकी सायकलची तीव्रता कमी असेल.

शंकूच्या आकाराचे जंगलातील निर्देशांक - 10 - 17; रुंद-पट्टे 3 - 4; सवाना 0.2 पेक्षा जास्त नाही; आर्द्र उष्णकटिबंधीय जंगले 0.1 पेक्षा जास्त नाहीत, म्हणजे येथे जैविक चक्र सर्वात तीव्र आहे.

सूक्ष्मजीवांद्वारे घटकांचा (नायट्रोजन, फॉस्फरस, सल्फर) प्रवाह हा वनस्पती आणि प्राण्यांच्या तुलनेत जास्त प्रमाणात असतो. जैविक चक्र पूर्णपणे उलट करता येत नाही, ते जैव-रासायनिक चक्राशी जवळून संबंधित आहे. रासायनिक घटक जैविक चक्राच्या विविध मार्गांसह बायोस्फियरमध्ये फिरतात:

• - सजीव पदार्थाद्वारे शोषले जाते आणि उर्जेने चार्ज होते;
• - जिवंत पदार्थ सोडा, बाह्य वातावरणात ऊर्जा सोडा.

ही चक्रे दोन प्रकारची आहेत: वायूजन्य पदार्थांचे अभिसरण; गाळाचे चक्र (पृथ्वीच्या कवचातील राखीव).

सायकलमध्ये स्वतः दोन भाग असतात:

• - राखीव निधी (हा पदार्थाचा एक भाग आहे जो सजीवांशी संबंधित नाही);
• - मोबाइल (एक्सचेंज) फंड (जीव आणि त्यांच्या तत्काळ वातावरणातील थेट देवाणघेवाणशी संबंधित पदार्थाचा एक छोटा भाग).

सायकल विभागली आहेत:

• - पृथ्वीच्या कवच (कार्बन, ऑक्सिजन, नायट्रोजनचे चक्र) मध्ये राखीव निधीसह गॅस-प्रकारचे चक्र - जलद स्व-नियमन करण्यास सक्षम;
• - पृथ्वीच्या कवचामध्ये राखीव निधीसह गाळाचे चक्र (फॉस्फरस, कॅल्शियम, लोह इ.चे परिसंचरण) - अधिक जड असतात, पदार्थाचा मोठा भाग सजीवांसाठी "दुर्गम" स्वरूपात असतो.

सायकल देखील विभागली जाऊ शकते:

• - बंद (वायू पदार्थांचे अभिसरण, उदाहरणार्थ, ऑक्सिजन, कार्बन आणि नायट्रोजन - वातावरणातील राखीव आणि महासागराच्या हायड्रोस्फियर, त्यामुळे कमतरता त्वरीत भरून काढली जाते);
• - उघडा (पृथ्वीच्या कवचामध्ये राखीव निधी तयार करणे, उदाहरणार्थ, फॉस्फरस - म्हणून, नुकसानीची भरपाई कमी केली जाते, म्हणजे तूट निर्माण होते).

पृथ्वीवरील जैविक चक्रांच्या अस्तित्वाचा उर्जा आधार आणि त्यांचा प्रारंभिक दुवा म्हणजे प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रिया. अभिसरणाचे प्रत्येक नवीन चक्र मागील एकाची अचूक पुनरावृत्ती नसते. उदाहरणार्थ, बायोस्फीअरच्या उत्क्रांतीदरम्यान, काही प्रक्रिया अपरिवर्तनीय होत्या, परिणामी बायोजेनिक पर्जन्य तयार होणे आणि जमा होणे, वातावरणातील ऑक्सिजनचे प्रमाण वाढणे, अनेक घटकांच्या समस्थानिकांच्या परिमाणात्मक गुणोत्तरांमध्ये बदल इ.

पदार्थांच्या अभिसरणाला सामान्यतः जैव-रासायनिक चक्र म्हणतात. पदार्थांचे मुख्य जैव-रासायनिक (बायोस्फेरिक) चक्र: पाण्याचे चक्र, ऑक्सिजन चक्र, नायट्रोजन चक्र (नायट्रोजन-फिक्सिंग बॅक्टेरियाचा सहभाग), कार्बन सायकल (एरोबिक बॅक्टेरियाचा सहभाग; दरवर्षी सुमारे 130 टन कार्बनचे सायक्फोलॉजिकल पार्टिसाइक्फोलॉजिकल भाग) मध्ये विसर्जित केले जाते. il जीवाणू; दरवर्षी 14 दशलक्ष टन फॉस्फरस महासागरांमध्ये धुतला जातो), सल्फर चक्र, धातूचे चक्र.

पाण्याचे चक्र

जलचक्र हे एक बंद चक्र आहे जे वर नमूद केल्याप्रमाणे, जीवन नसतानाही केले जाऊ शकते, परंतु जिवंत प्राणी त्यात बदल करतात.

चक्र या तत्त्वावर आधारित आहे की एकूण बाष्पीभवनाची भरपाई पर्जन्यवृष्टीने केली जाते. संपूर्ण ग्रहासाठी, बाष्पीभवन आणि पर्जन्य एकमेकांना संतुलित करतात. त्याच वेळी, पर्जन्यवृष्टीसह परत येण्यापेक्षा जास्त पाणी महासागरातून बाष्पीभवन होते. जमिनीवर, त्याउलट, अधिक पर्जन्यवृष्टी होते, परंतु जास्तीचा प्रवाह तलाव आणि नद्यांमध्ये आणि तेथून पुन्हा महासागरात जातो. महाद्वीप आणि महासागरांमधील आर्द्रतेचे संतुलन नदीच्या प्रवाहामुळे राखले जाते.

अशा प्रकारे, जागतिक जलविज्ञान चक्रात चार मुख्य प्रवाह आहेत: वर्षाव, बाष्पीभवन, ओलावा हस्तांतरण आणि बाष्पोत्सर्जन.

पाणी - बायोस्फियरमधील सर्वात सामान्य पदार्थ - केवळ अनेक जीवांचे निवासस्थानच नाही तर सर्व सजीवांच्या शरीराचा अविभाज्य भाग देखील आहे. बायोस्फियरमध्ये होणाऱ्या सर्व जीवन प्रक्रियांमध्ये पाण्याचे प्रचंड महत्त्व असूनही, सजीव पदार्थ जगावरील मोठ्या जलचक्रात निर्णायक भूमिका बजावत नाहीत. या चक्राची प्रेरक शक्ती ही सूर्याची ऊर्जा आहे, जी पाण्याच्या खोऱ्याच्या किंवा जमिनीच्या पृष्ठभागावरील पाण्याच्या बाष्पीभवनावर खर्च केली जाते. वार्‍याने उडवलेल्या ढगांच्या रूपात वातावरणात बाष्पीभवन ओलावा घनरूप होतो; ढग थंड होताच पर्जन्यवृष्टी होते.

मुक्त अनबाउंड पाण्याचे एकूण प्रमाण (महासागर आणि समुद्रांचे प्रमाण जेथे द्रव खारे पाणी) 86 ते 98% आहे. उर्वरित पाणी (ताजे पाणी) ध्रुवीय टोप्या आणि हिमनद्यामध्ये साठवले जाते आणि पाण्याचे खोरे आणि त्याचे भूजल तयार करतात. वनस्पतींनी झाकलेल्या जमिनीच्या पृष्ठभागावर पडणारा पर्जन्य पानांच्या पृष्ठभागाद्वारे अंशतः राखून ठेवला जातो आणि नंतर वातावरणात त्याचे बाष्पीभवन होते. जमिनीत पोहोचणारा ओलावा पृष्ठभागाच्या प्रवाहात सामील होऊ शकतो किंवा मातीद्वारे शोषला जाऊ शकतो. माती पूर्णपणे शोषून घेते (हे मातीच्या प्रकारावर, खडकांची वैशिष्ट्ये आणि वनस्पती आच्छादनावर अवलंबून असते), जास्त गाळ भूजलामध्ये खोलवर जाऊ शकतो. जर पर्जन्यवृष्टीचे प्रमाण मातीच्या वरच्या थरांच्या ओलावा क्षमतेपेक्षा जास्त असेल तर, पृष्ठभागावरून वाहणे सुरू होते, ज्याचा वेग जमिनीची स्थिती, उताराची तीव्रता, पर्जन्यवृष्टीचा कालावधी आणि वनस्पतींचे स्वरूप यावर अवलंबून असते (वनस्पती मातीचे पाण्याच्या धूपपासून संरक्षण करू शकते). जमिनीत अडकलेले पाणी त्याच्या पृष्ठभागावरून बाष्पीभवन होऊ शकते किंवा वनस्पतींच्या मुळांद्वारे शोषल्यानंतर, पानांद्वारे वातावरणात बाष्पीभवन (बाष्पीभवन) होऊ शकते.

पाण्याचा बाष्पोत्सर्जन प्रवाह (माती - वनस्पतींची मुळे - पाने - वातावरण) हा आपल्या ग्रहावरील सजीव पदार्थांद्वारे पाण्याचा मुख्य मार्ग आहे.

कार्बन सायकल

पृथ्वीवरील सेंद्रिय पदार्थ, जैवरासायनिक प्रक्रिया आणि जीवसृष्टीची संपूर्ण विविधता कार्बनच्या गुणधर्मांवर आणि वैशिष्ट्यांवर अवलंबून असते. बहुतेक सजीवांमध्ये कार्बनचे प्रमाण त्यांच्या कोरड्या बायोमासच्या 45% असते. ग्रहावरील सर्व सजीव पदार्थ सेंद्रिय पदार्थांच्या चक्रात आणि पृथ्वीवरील सर्व कार्बनचा समावेश आहे, जो सतत उद्भवतो, उत्परिवर्तित होतो, मरतो, विघटित होतो आणि या क्रमाने कार्बन एका सेंद्रिय पदार्थातून अन्नसाखळीच्या बाजूने दुसर्‍या निर्मितीमध्ये हस्तांतरित केला जातो. याव्यतिरिक्त, सर्व जिवंत प्राणी श्वास घेतात, कार्बन डायऑक्साइड सोडतात.

जमिनीवरील कार्बन चक्र. कार्बन चक्र जमिनीतील वनस्पती आणि सागरी फायटोप्लँक्टन यांच्या प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे राखले जाते. कार्बन डाय ऑक्साईड शोषून (अकार्बनिक कार्बन निश्चित करून), वनस्पती सूर्यप्रकाशाची ऊर्जा सेंद्रिय संयुगेमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी वापरतात - स्वतःचे बायोमास तयार करतात. रात्री, वनस्पती, सर्व सजीवांप्रमाणे, श्वास घेतात, कार्बन डायऑक्साइड सोडतात.

मृत वनस्पती, मृतदेह आणि प्राण्यांचे मलमूत्र असंख्य विषम जीव (प्राणी, सप्रोफाइट वनस्पती, बुरशी, सूक्ष्मजीव) साठी अन्न म्हणून काम करतात. हे सर्व जीव प्रामुख्याने मातीमध्ये राहतात आणि जीवनाच्या प्रक्रियेत त्यांचे स्वतःचे बायोमास तयार करतात, ज्यामध्ये सेंद्रिय कार्बनचा समावेश होतो. ते कार्बन डायऑक्साइड देखील सोडतात, ज्यामुळे "मातीचे श्वसन" तयार होते. बर्‍याचदा मृत सेंद्रिय पदार्थ पूर्णपणे विघटित होत नाहीत आणि बुरशी (बुरशी) मातीत जमा होते, जी जमिनीच्या सुपीकतेमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावते. सेंद्रिय पदार्थांचे खनिजीकरण आणि आर्द्रीकरण अनेक घटकांवर अवलंबून असते: आर्द्रता, तापमान, मातीचे भौतिक गुणधर्म, सेंद्रिय अवशेषांची रचना इ. जीवाणू आणि बुरशीच्या कृती अंतर्गत, बुरशी कार्बन डाय ऑक्साईड आणि खनिज संयुगेमध्ये विघटित होऊ शकते.

महासागरातील कार्बन चक्र. समुद्रातील कार्बन चक्र जमिनीवरील कार्बन चक्रापेक्षा वेगळे आहे. महासागरात, उच्च ट्रॉफिक पातळीच्या जीवांचा कमकुवत दुवा आणि म्हणून कार्बन सायकलचे सर्व दुवे. महासागराच्या ट्रॉफिक लिंकद्वारे कार्बनचा संक्रमण वेळ लहान आहे आणि सोडलेल्या कार्बन डायऑक्साइडचे प्रमाण नगण्य आहे.

वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइड सामग्रीच्या मुख्य नियामकाची भूमिका महासागर बजावतो. महासागर आणि वातावरण यांच्यात कार्बन डाय ऑक्साईडची तीव्र देवाणघेवाण होते. महासागराच्या पाण्यात मोठ्या प्रमाणात विरघळण्याची शक्ती आणि बफर क्षमता असते. कार्बोनिक ऍसिड आणि त्याचे क्षार (कार्बोनेट्स) असलेली प्रणाली ही कार्बन डायऑक्साइडचा एक प्रकारचा डेपो आहे, जी CO च्या प्रसाराद्वारे वातावरणाशी जोडलेली आहे? पाण्यापासून वातावरणापर्यंत आणि त्याउलट.

फायटोप्लँक्टन प्रकाशसंश्लेषण दिवसा समुद्रात तीव्रतेने होते, मुक्त कार्बन डाय ऑक्साईडचा जास्त प्रमाणात वापर होत असताना, कार्बोनेट त्याच्या निर्मितीचा अतिरिक्त स्रोत म्हणून काम करतात. रात्री, प्राणी आणि वनस्पतींच्या श्वासोच्छवासामुळे मुक्त ऍसिडच्या सामग्रीमध्ये वाढ झाल्यामुळे, त्यातील महत्त्वपूर्ण भाग पुन्हा कार्बोनेटच्या रचनेत प्रवेश करतो. चालू असलेल्या प्रक्रिया खालील दिशेने जातात: जिवंत पदार्थ? CO?? H?CO?? सा(NSO?)?? CaCO?.

निसर्गात, ऑक्सिजनची कमतरता, वातावरणाची उच्च आंबटपणा, विशिष्ट दफन परिस्थिती इत्यादींमुळे काही प्रमाणात सेंद्रिय पदार्थांचे खनिजीकरण होत नाही. कार्बनचा काही भाग जैविक चक्रातून अजैविक (चुनखडी, खडू, कोरल) आणि सेंद्रिय (शेल, तेल, कोळसा) ठेवींच्या स्वरूपात सोडतो.

मानवी क्रियाकलाप आपल्या ग्रहावरील कार्बन चक्रात महत्त्वपूर्ण बदल करत आहेत. लँडस्केप, वनस्पतींचे प्रकार, बायोसेनोसेस आणि त्यांच्या अन्नसाखळी बदलत आहेत, जमिनीच्या पृष्ठभागाचा विस्तीर्ण भाग निचरा होत आहे किंवा सिंचन केले जात आहे, मातीची सुपीकता सुधारत आहे (किंवा खराब होत आहे), खते आणि कीटकनाशके वापरली जात आहेत इ. इंधनाच्या ज्वलनामुळे वातावरणात कार्बन डायऑक्साइड सोडणे हे सर्वात धोकादायक आहे. यामुळे कार्बन सायकलचा दर वाढतो आणि त्याचे चक्र कमी होते.

ऑक्सिजन चक्र

पृथ्वीवरील जीवसृष्टीच्या अस्तित्वासाठी ऑक्सिजन ही पूर्वअट आहे. हे जवळजवळ सर्व जैविक संयुगेमध्ये समाविष्ट आहे, सेंद्रिय पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनच्या जैवरासायनिक अभिक्रियांमध्ये भाग घेते, जैवमंडलातील जीवांच्या सर्व महत्त्वपूर्ण प्रक्रियांसाठी ऊर्जा प्रदान करते. ऑक्सिजन वातावरण, माती, पाण्यात प्राणी, वनस्पती आणि सूक्ष्मजीव यांचे श्वसन सुनिश्चित करते, खडक, माती, गाळ, जलचरांमध्ये होणार्‍या रासायनिक ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांमध्ये भाग घेते.

ऑक्सिजन चक्राच्या मुख्य शाखा:

• - प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान मुक्त ऑक्सिजनची निर्मिती आणि सजीवांच्या श्वासोच्छवासादरम्यान त्याचे शोषण (वनस्पती, प्राणी, वातावरणातील सूक्ष्मजीव, माती, पाणी);
• - ओझोन स्क्रीनची निर्मिती;
• - रेडॉक्स झोनिंगची निर्मिती;
• - ज्वालामुखीच्या उद्रेकादरम्यान कार्बन मोनोऑक्साइडचे ऑक्सिडेशन, सल्फेट गाळाच्या खडकांचे संचय, मानवी क्रियाकलापांमध्ये ऑक्सिजनचा वापर इ.; सर्वत्र आण्विक ऑक्सिजन प्रकाशसंश्लेषणात गुंतलेला असतो.

नायट्रोजन चक्र

नायट्रोजन हा सर्व सजीवांच्या जैविक दृष्ट्या महत्त्वाच्या सेंद्रिय पदार्थांचा एक भाग आहे: प्रथिने, न्यूक्लिक अॅसिड, लिपोप्रोटीन्स, एंजाइम, क्लोरोफिल इ. हवेत नायट्रोजनचे प्रमाण (७९%) असूनही, सजीवांसाठी त्याची कमतरता आहे.

बायोस्फियरमधील नायट्रोजन वायू स्वरूपात (N2) जीवांसाठी प्रवेशयोग्य नाही - ते रासायनिकदृष्ट्या कमी सक्रिय आहे, म्हणून ते थेट उच्च वनस्पती (आणि सर्वात खालच्या वनस्पती) आणि प्राणी जगाद्वारे वापरले जाऊ शकत नाही. झाडे अमोनियम आयन किंवा नायट्रेट आयनच्या स्वरूपात मातीतून नायट्रोजन शोषून घेतात, म्हणजे. तथाकथित स्थिर नायट्रोजन.

वातावरणीय, औद्योगिक आणि जैविक नायट्रोजन स्थिरीकरण आहेत.

वातावरणातील स्थिरीकरण तेव्हा घडते जेव्हा वातावरण वैश्विक किरणांद्वारे आयनीकृत होते आणि वादळाच्या वेळी तीव्र विद्युत स्त्राव होतो, तर नायट्रोजन आणि अमोनिया ऑक्साईड हवेच्या आण्विक नायट्रोजनपासून तयार होतात, जे वातावरणातील पर्जन्यवृष्टीमुळे अमोनियम, नायट्राईट, आणि एंटरजेनिट्रोन आणि पाण्यामध्ये बदलतात.

मानवी क्रियाकलापांच्या परिणामी औद्योगिक निर्धारण होते. नायट्रोजन संयुगे निर्माण करणाऱ्या वनस्पतींद्वारे वातावरण नायट्रोजन संयुगांनी प्रदूषित होते. थर्मल पॉवर प्लांट्स, कारखाने, स्पेसक्राफ्ट, सुपरसॉनिक एअरक्राफ्टमधून निघणारे गरम उत्सर्जन हवेतील नायट्रोजनचे ऑक्सिडायझेशन करतात. नायट्रोजन ऑक्साईड, पर्जन्यवृष्टीसह हवेच्या पाण्याच्या वाफेशी संवाद साधून, जमिनीवर परत येतात, आयनिक स्वरूपात मातीमध्ये प्रवेश करतात.

नायट्रोजन चक्रामध्ये जैविक स्थिरीकरण ही प्रमुख भूमिका बजावते. हे मातीच्या जीवाणूंद्वारे चालते:

• - नायट्रोजन-फिक्सिंग बॅक्टेरिया (आणि निळा-हिरवा शैवाल);
• - उच्च वनस्पती (नोड्यूल बॅक्टेरिया) सह सहजीवनात राहणारे सूक्ष्मजीव;
• - ammonifying;
• - नायट्रीफायिंग;
• - निर्जंतुकीकरण.

मातीत मुक्तपणे राहून, नायट्रोजन-फिक्सिंग एरोबिक (ऑक्सिजनच्या उपस्थितीत अस्तित्वात असलेले) जीवाणू (अॅझोटोबॅक्टर) श्वासोच्छ्वासाच्या वेळी मातीतील सेंद्रिय पदार्थांच्या ऑक्सिडेशनमधून प्राप्त झालेल्या ऊर्जेमुळे वातावरणातील आण्विक नायट्रोजनचे निराकरण करण्यास सक्षम असतात, शेवटी ते am2-Hyd-2 च्या समूहामध्ये जोडतात. त्यांच्या शरीरातील अमीनो ऍसिडचे स्थान. आण्विक नायट्रोजन काही ऍनारोबिक (ऑक्सिजनच्या अनुपस्थितीत जगणारे) जीवाणू निश्चित करण्यास देखील सक्षम आहे जे जमिनीत अस्तित्वात आहेत (क्लोस्ट्रिडियम). मरून, ते आणि इतर सूक्ष्मजीव दोन्ही सेंद्रिय नायट्रोजनने माती समृद्ध करतात.

निळ्या-हिरव्या एकपेशीय वनस्पती, जे भातशेतीच्या मातीसाठी विशेषतः महत्वाचे आहेत, आण्विक नायट्रोजनचे जैविक निर्धारण करण्यास देखील सक्षम आहेत.

वातावरणातील नायट्रोजनचे सर्वात प्रभावी जैविक निर्धारण शेंगयुक्त वनस्पतींच्या नोड्यूलमध्ये (नोड्यूल बॅक्टेरिया) सहजीवनात राहणाऱ्या जीवाणूंमध्ये होते.

हे जीवाणू (रिझोबियम) यजमान वनस्पतीच्या ऊर्जेचा वापर नायट्रोजनचे निराकरण करण्यासाठी करतात आणि यजमानाच्या स्थलीय अवयवांना उपलब्ध नायट्रोजन संयुगे पुरवतात.

नायट्रेट आणि अमोनियमच्या रूपात मातीतून एकत्रित नायट्रोजन संयुगे, वनस्पती त्यांच्या शरीरासाठी आवश्यक नायट्रोजनयुक्त संयुगे तयार करतात (वनस्पतींच्या पेशींमध्ये नायट्रेट नायट्रोजन प्राथमिकपणे पुनर्संचयित केले जाते). उत्पादक वनस्पती संपूर्ण प्राणी जगाला आणि मानवतेला नायट्रोजनयुक्त पदार्थ पुरवतात. ट्रॉफिक साखळीनुसार, बायोरेड्युसरद्वारे मृत वनस्पती वापरल्या जातात.

अमोनिफाइंग सूक्ष्मजीव अमोनियाच्या निर्मितीसह नायट्रोजन (अमीनो ऍसिड, युरिया) असलेले सेंद्रिय पदार्थ विघटित करतात. जमिनीतील सेंद्रिय नायट्रोजनचा काही भाग खनिजयुक्त होत नाही, परंतु त्याचे रूपांतर ह्युमिक पदार्थ, बिटुमेन आणि गाळाच्या खडकांच्या घटकांमध्ये होते.

अमोनिया (अमोनियम आयन म्हणून) वनस्पतींच्या मूळ प्रणालीमध्ये प्रवेश करू शकतो किंवा नायट्रिफिकेशन प्रक्रियेत वापरला जाऊ शकतो.

नायट्रिफायिंग सूक्ष्मजीव हे केमोसिंथेटिक्स आहेत, ते सर्व जीवन प्रक्रिया सुनिश्चित करण्यासाठी अमोनिया ऑक्सिडेशनची ऊर्जा नायट्रेट्समध्ये आणि नायट्रेट्स ते नायट्रेट्समध्ये वापरतात. या उर्जेमुळे, नायट्रिफायर्स कार्बन डायऑक्साइड पुनर्संचयित करतात आणि त्यांच्या शरीरातील सेंद्रिय पदार्थ तयार करतात. नायट्रिफिकेशन दरम्यान अमोनियाचे ऑक्सीकरण पुढील प्रतिक्रियांनुसार होते:

NH? + 3O? ? 2HNO? + 2H?O + 600 kJ (148 kcal).

HNO? +ओ? ? 2HNO? + 198 kJ (48 kcal).

नायट्रिफिकेशनच्या प्रक्रियेत तयार होणारे नायट्रेट्स पुन्हा जैविक चक्रात प्रवेश करतात, वनस्पतींच्या मुळांद्वारे किंवा पाण्याच्या प्रवाहासह पाण्याच्या खोऱ्यात प्रवेश केल्यानंतर मातीतून शोषले जातात - फायटोप्लँक्टन आणि फायटोबेंथॉस.

वातावरणातील नायट्रोजनचे निराकरण करणार्‍या आणि त्याचे नायट्रीफाय करणार्‍या जीवांबरोबरच, बायोस्फियरमध्ये असे सूक्ष्मजीव आहेत जे नायट्रेट्स किंवा नायट्रेट्सला आण्विक नायट्रोजनमध्ये कमी करू शकतात. असे सूक्ष्मजीव, ज्यांना डेनिट्रिफायर म्हणतात, पाणी किंवा मातीमध्ये मुक्त ऑक्सिजनच्या कमतरतेसह, नायट्रेट्सच्या ऑक्सिजनचा वापर सेंद्रिय पदार्थांचे ऑक्सिडाइझ करण्यासाठी करतात:

C?H??O?(ग्लुकोज) + 24KNO? ? 24KHCO? + 6CO? + 12N? + 18H?O + ऊर्जा

एकाच वेळी प्रकाशीत होणारी उर्जा ही सूक्ष्मजीवांच्या निर्जंतुकीकरणाच्या सर्व महत्वाच्या क्रियाकलापांसाठी आधार म्हणून काम करते.

अशा प्रकारे, सजीव पदार्थ चक्राच्या सर्व दुव्यांमध्ये अपवादात्मक भूमिका बजावतात.

सध्या, मानवाद्वारे वातावरणातील नायट्रोजनचे औद्योगिक निर्धारण मातीच्या नायट्रोजन समतोलमध्ये आणि परिणामी, बायोस्फीअरमधील संपूर्ण नायट्रोजन चक्रामध्ये वाढत्या प्रमाणात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.

फॉस्फरस सायकल

फॉस्फरस चक्र सोपे आहे. नायट्रोजनचा साठा हवा आहे, तर फॉस्फरसचा साठा खडक आहे, ज्यातून तो धूप दरम्यान सोडला जातो.

कार्बन, ऑक्सिजन, हायड्रोजन आणि नायट्रोजन वातावरणात अधिक सहज आणि वेगाने स्थलांतरित होतात, कारण ते वायू स्वरूपात असतात, जैविक चक्रांमध्ये वायूयुक्त संयुगे तयार करतात. सल्फर वगळता इतर सर्व घटकांसाठी, सजीव पदार्थाच्या अस्तित्वासाठी आवश्यक, जैविक चक्रांमध्ये वायूयुक्त संयुगे तयार होणे हे वैशिष्ट्यपूर्ण नाही. हे घटक प्रामुख्याने पाण्यात विरघळलेल्या आयन आणि रेणूंच्या रूपात स्थलांतरित होतात.

फॉस्फरस, ऑर्थोफॉस्फोरिक ऍसिड आयनच्या रूपात वनस्पतींद्वारे आत्मसात केले जाते, सर्व सजीवांच्या जीवनात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. हे ADP, ATP, DNA, RNA आणि इतर यौगिकांचा भाग आहे.

बायोस्फियरमध्ये फॉस्फरसचे चक्र खुले आहे. स्थलीय बायोजिओसेनोसेसमध्ये, फॉस्फरस, अन्नसाखळीद्वारे मातीतून वनस्पतींद्वारे शोषल्यानंतर, फॉस्फेटच्या स्वरूपात पुन्हा मातीमध्ये प्रवेश करतो. फॉस्फरसची मुख्य मात्रा वनस्पतींच्या मूळ प्रणालीद्वारे पुन्हा शोषली जाते. अंशतः, फॉस्फरस जमिनीतील पावसाच्या पाण्याच्या प्रवाहाने पाण्याच्या खोऱ्यात वाहून जाऊ शकतो.

नैसर्गिक जैव-जियोसेनोसेसमध्ये, फॉस्फरसची कमतरता असते आणि अल्कधर्मी आणि ऑक्सिडाइज्ड वातावरणात, ते सहसा अघुलनशील संयुगेच्या स्वरूपात आढळते.

मोठ्या प्रमाणात फॉस्फेटमध्ये लिथोस्फियरचे खडक असतात. त्यापैकी काही हळूहळू मातीमध्ये जातात, काही फॉस्फेट खतांच्या निर्मितीसाठी मनुष्याने विकसित केले आहेत, त्यापैकी बहुतेक लीच केले जातात आणि हायड्रोस्फीअरमध्ये धुतले जातात. तेथे ते फायटोप्लँक्टन आणि संबंधित जीवांद्वारे जटिल अन्न साखळींच्या वेगवेगळ्या ट्रॉफिक स्तरांवर वापरले जातात.

जागतिक महासागरात, जैविक चक्रातून फॉस्फेटचे नुकसान मोठ्या खोलीवर वनस्पती आणि प्राणी अवशेषांच्या साचल्यामुळे होते. फॉस्फरस मुख्यत्वे लिथोस्फियरमधून पाण्यासह हायड्रोस्फियरकडे जात असल्याने, ते जैविक दृष्ट्या लिथोस्फियरमध्ये स्थलांतरित होते (समुद्रपक्षी मासे खाणे, बेंथिक शैवाल आणि फिशमील खत म्हणून वापरणे इ.).

वनस्पतींच्या खनिज पोषणाच्या सर्व घटकांपैकी, फॉस्फरसची कमतरता मानली जाऊ शकते.

सल्फर सायकल

सजीवांसाठी, सल्फरला खूप महत्त्व आहे, कारण ते सल्फर-युक्त अमीनो ऍसिडचा भाग आहे (सिस्टिन, सिस्टीन, मेथिओनाइन इ.). प्रथिनांच्या रचनेत असल्याने, सल्फर-युक्त अमीनो ऍसिड प्रथिने रेणूंची आवश्यक त्रिमितीय रचना राखतात.

सल्फर केवळ ऑक्सिडाइज्ड स्वरूपात, आयनच्या स्वरूपात मातीतून वनस्पतींद्वारे शोषले जाते. वनस्पतींमध्ये, सल्फर कमी होतो आणि सल्फहायड्रिल (-SH) आणि डायसल्फाइड (-S-S-) गटांच्या स्वरूपात अमीनो ऍसिडचा भाग असतो.

प्राणी केवळ कमी झालेले सल्फर आत्मसात करतात, जो सेंद्रिय पदार्थाचा भाग आहे. वनस्पती आणि प्राणी जीवांच्या मृत्यूनंतर, सल्फर जमिनीत परत येतो, जिथे, सूक्ष्मजीवांच्या असंख्य प्रकारांच्या क्रियाकलापांच्या परिणामी, त्याचे परिवर्तन होते.

एरोबिक परिस्थितीत, काही सूक्ष्मजीव सेंद्रिय सल्फरचे सल्फेटमध्ये ऑक्सिडाइझ करतात. सल्फेट आयन, वनस्पतींच्या मुळांद्वारे शोषले जातात, पुन्हा जैविक चक्रात समाविष्ट केले जातात. काही सल्फेट पाण्याच्या स्थलांतरामध्ये समाविष्ट केले जाऊ शकतात आणि मातीतून काढले जाऊ शकतात. आर्द्र पदार्थांनी समृद्ध मातीत, सेंद्रिय संयुगेमध्ये लक्षणीय प्रमाणात सल्फर आढळतो, ज्यामुळे त्याचे गळती थांबते.

ऍनेरोबिक परिस्थितीत, सेंद्रिय सल्फर संयुगांचे विघटन हायड्रोजन सल्फाइड तयार करते. जर सल्फेट्स आणि सेंद्रिय पदार्थ ऑक्सिजन-मुक्त वातावरणात असतील तर सल्फेट-कमी करणाऱ्या जीवाणूंची क्रिया सक्रिय होते. ते सेंद्रिय पदार्थांचे ऑक्सिडायझेशन करण्यासाठी सल्फेट्सच्या ऑक्सिजनचा वापर करतात आणि अशा प्रकारे त्यांच्या अस्तित्वासाठी आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करतात.

सल्फेट-कमी करणारे जीवाणू भूजल, गाळ आणि अस्वच्छ समुद्राच्या पाण्यात सामान्य आहेत. हायड्रोजन सल्फाइड हे बहुतेक सजीवांसाठी एक विष आहे, म्हणून ते पाण्याने भरलेली माती, तलाव, मुहाने इत्यादींमध्ये जमा होते. महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया लक्षणीयरीत्या कमी करते किंवा पूर्णपणे थांबवते. अशी घटना काळ्या समुद्रात त्याच्या पृष्ठभागापासून 200 मीटर खाली खोलीवर दिसून येते.

अशा प्रकारे, अनुकूल वातावरण तयार करण्यासाठी, हायड्रोजन सल्फाइडचे सल्फेट आयनमध्ये ऑक्सिडाइझ करणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे हायड्रोजन सल्फाइडचा हानिकारक प्रभाव नष्ट होईल, सल्फर सल्फेट क्षारांच्या स्वरूपात - वनस्पतींसाठी प्रवेशयोग्य स्वरूपात बदलेल. ही भूमिका निसर्गात सल्फर बॅक्टेरिया (रंगहीन, हिरवा, जांभळा) आणि थिओनिक बॅक्टेरियाच्या विशेष गटाद्वारे केली जाते.

रंगहीन सल्फर जीवाणू केमोसिंथेटिक असतात: ते ऑक्सिजनद्वारे हायड्रोजन सल्फाइडच्या ऑक्सिडेशनपासून मूलभूत सल्फरमध्ये आणि सल्फेट्समध्ये त्याचे पुढील ऑक्सीकरण करण्यासाठी प्राप्त केलेली ऊर्जा वापरतात.

रंगीत सल्फर बॅक्टेरिया हे प्रकाशसंश्लेषक जीव आहेत जे कार्बन डायऑक्साइड कमी करण्यासाठी हायड्रोजन सल्फाइड हायड्रोजन दाता म्हणून वापरतात.

हिरव्या सल्फर बॅक्टेरियामध्ये परिणामी एलिमेंटल सल्फर पेशींमधून बाहेर पडतो, जांभळ्या बॅक्टेरियामध्ये ते पेशींच्या आत जमा होते.

या प्रक्रियेची एकूण प्रतिक्रिया म्हणजे फोटोरोडक्शन:

CO?+ 2H?S लाईट? (CH?O) + H?O +2S.

थिओन बॅक्टेरिया मुक्त ऑक्सिजनच्या खर्चावर मूलभूत सल्फर आणि त्याच्या विविध कमी झालेल्या संयुगे सल्फेटमध्ये ऑक्सिडाइझ करतात आणि ते जैविक चक्राच्या मुख्य प्रवाहात परत आणतात.

जैविक चक्राच्या प्रक्रियेत, जेथे सल्फरचे रूपांतर होते, सजीव, विशेषत: सूक्ष्मजीव, मोठी भूमिका बजावतात.

आपल्या ग्रहावरील सल्फरचा मुख्य साठा हा जागतिक महासागर आहे, कारण सल्फेट आयन सतत जमिनीतून त्यात प्रवेश करतात. हायड्रोजन सल्फाइड योजनेनुसार समुद्रातील सल्फरचा काही भाग वातावरणातून जमिनीवर परत येतो - त्याचे सल्फर डायऑक्साइडमध्ये ऑक्सिडायझेशन करणे - सल्फ्यूरिक ऍसिड आणि सल्फेट्सच्या निर्मितीसह नंतरचे पावसाच्या पाण्यात विरघळणे - पृथ्वीच्या मातीच्या आवरणात पर्जन्यवृष्टीसह सल्फर परत करणे.

अजैविक केशनचे चक्र

सजीव (कार्बन, ऑक्सिजन, हायड्रोजन, फॉस्फरस आणि सल्फर) बनवणाऱ्या मूलभूत घटकांव्यतिरिक्त, इतर अनेक मॅक्रो- आणि सूक्ष्म घटक - अजैविक केशन - महत्त्वपूर्ण आहेत. पाण्याच्या खोऱ्यांमध्ये, वनस्पतींना थेट वातावरणातून आवश्यक असलेले धातूचे केशन मिळतात. जमिनीवर, अजैविक केशनचा मुख्य स्त्रोत माती आहे, ज्याने त्यांना मूळ खडकांच्या नाश प्रक्रियेत प्राप्त केले. वनस्पतींमध्ये, रूट सिस्टमद्वारे शोषलेले केशन्स पाने आणि इतर अवयवांमध्ये जातात; त्यापैकी काही (मॅग्नेशियम, लोह, तांबे आणि इतर अनेक) जैविकदृष्ट्या महत्त्वपूर्ण रेणूंचा भाग आहेत (क्लोरोफिल, एंजाइम); इतर, मुक्त स्वरूपात राहून, पेशींच्या प्रोटोप्लाझमचे आवश्यक कोलाइडल गुणधर्म राखण्यात भाग घेतात आणि इतर विविध कार्ये करतात.

जेव्हा सजीवांचा मृत्यू होतो, तेव्हा सेंद्रिय पदार्थांच्या खनिजीकरणाच्या प्रक्रियेत अजैविक केशन जमिनीत परत येतात. मातीतून हे घटक नष्ट होणे हे पावसाच्या पाण्याने धातूचे कॅशन्स लीच करणे आणि काढून टाकणे, शेतीतील वनस्पतींची लागवड, वृक्षतोड करणे, पशुधनासाठी गवत काढणे इ.

खनिज खतांचा तर्कसंगत वापर, माती सुधारणे, सेंद्रिय खतांचा वापर आणि योग्य कृषी तंत्रज्ञान बायोस्फीअरच्या बायोसेनोसेसमध्ये अजैविक केशनचे संतुलन पुनर्संचयित आणि राखण्यात मदत करेल.

एन्थ्रोपोजेनिक सायकलिंग: झेनोबायोटिक्सचे सायकलिंग (पारा, शिसे, क्रोमियम)

मानवता हा निसर्गाचा एक भाग आहे आणि केवळ त्याच्याशी सतत संवाद साधूनच अस्तित्वात असू शकते.

बायोस्फियरमध्ये होणारे पदार्थ आणि उर्जेचे नैसर्गिक आणि मानववंशीय अभिसरण यांच्यात समानता आणि विरोधाभास आहेत.

जीवनाच्या नैसर्गिक (जैव-रासायनिक) चक्रात खालील वैशिष्ट्ये आहेत:

• - जीवनाचा स्त्रोत म्हणून सौर ऊर्जेचा वापर आणि थर्मोडायनामिक कायद्यांवर आधारित त्याचे सर्व प्रकटीकरण;
• - हे कचरा न करता चालते, म्हणजे त्याच्या महत्त्वपूर्ण क्रियाकलापांची सर्व उत्पादने खनिजे बनविली जातात आणि पदार्थांच्या अभिसरणाच्या पुढील चक्रात पुन्हा समाविष्ट केली जातात. त्याच वेळी, खर्च केलेली, अवमूल्यन केलेली थर्मल ऊर्जा बायोस्फीअरच्या बाहेर काढली जाते. पदार्थांच्या जैव-रासायनिक चक्रादरम्यान, कचरा निर्माण होतो, म्हणजे. कोळसा, तेल, वायू आणि इतर खनिज संसाधनांच्या स्वरूपात साठा. कचरामुक्त नैसर्गिक चक्राच्या उलट, मानववंशीय चक्रामुळे दरवर्षी कचऱ्यात वाढ होते.

निसर्गात निरुपयोगी किंवा हानिकारक काहीही नाही, ज्वालामुखीच्या उद्रेकाचे देखील फायदे आहेत, कारण आवश्यक घटक (उदाहरणार्थ, नायट्रोजन) ज्वालामुखीय वायूंसह हवेत प्रवेश करतात.

बायोस्फियरमधील जैव-रासायनिक अभिसरण जागतिक बंद करण्याचा एक नियम आहे, जो त्याच्या विकासाच्या सर्व टप्प्यांवर वैध आहे, तसेच उत्तराधिकारात जैव-रासायनिक अभिसरण बंद करण्याचा नियम आहे.

जैव-रासायनिक चक्रात मानवाची भूमिका खूप मोठी आहे, परंतु उलट दिशेने. मनुष्य विद्यमान पदार्थांच्या चक्रांचे उल्लंघन करतो आणि हे त्याचे भूवैज्ञानिक शक्ती प्रकट करते - बायोस्फीअरच्या संबंधात विनाशकारी. मानववंशीय क्रियाकलापांच्या परिणामी, जैव-रासायनिक चक्रांच्या अलगावची डिग्री कमी होते.

मानववंशीय चक्र हे ग्रहावरील हिरव्या वनस्पतींनी मिळवलेल्या सूर्यप्रकाशाच्या उर्जेपुरते मर्यादित नाही. मानवजात इंधन, हायड्रो आणि अणुऊर्जा प्रकल्पांची ऊर्जा वापरते.

असा युक्तिवाद केला जाऊ शकतो की सध्याच्या टप्प्यावर मानववंशीय क्रियाकलाप ही बायोस्फीअरसाठी एक प्रचंड विनाशकारी शक्ती आहे.

बायोस्फीअरमध्ये एक विशेष गुणधर्म आहे - प्रदूषकांना महत्त्वपूर्ण प्रतिकार. ही स्थिरता नैसर्गिक वातावरणातील विविध घटकांच्या स्वयं-शुद्धी आणि स्वत: ची दुरुस्ती करण्याच्या नैसर्गिक क्षमतेवर आधारित आहे. पण अमर्याद नाही. संभाव्य जागतिक संकटामुळे बायोस्फीअरच्या संभाव्य स्थितीबद्दल माहिती मिळविण्यासाठी संपूर्णपणे बायोस्फियरचे गणितीय मॉडेल ("गाया" प्रणाली) तयार करण्याची आवश्यकता निर्माण झाली.

झेनोबायोटिक हा सजीवांसाठी परका पदार्थ आहे जो मानववंशजन्य क्रियाकलाप (कीटकनाशके, घरगुती रसायने आणि इतर प्रदूषक) च्या परिणामी दिसून येतो, जैव प्रक्रियांमध्ये व्यत्यय आणण्यास सक्षम आहे. आजारपण किंवा मृत्यू. असे प्रदूषक जैवविघटन होत नाहीत, परंतु ट्रॉफिक साखळ्यांमध्ये जमा होतात.

बुध हा अत्यंत दुर्मिळ घटक आहे. हे पृथ्वीच्या कवचामध्ये पसरलेले आहे आणि फक्त काही खनिजांमध्ये, जसे की सिनाबार, एकाग्र स्वरूपात समाविष्ट आहे. पारा हा बायोस्फीअरमधील पदार्थाच्या चक्रात, वायूच्या अवस्थेत आणि जलीय द्रावणात स्थलांतरीत आहे.

ते बाष्पीभवनादरम्यान, सिनाबारमधून बाहेर पडताना, ज्वालामुखीय वायू आणि थर्मल स्प्रिंग्समधून वायूंसह हायड्रोस्फियरमधून वातावरणात प्रवेश करते. वातावरणातील वायूच्या पाराचा काही भाग घन अवस्थेत जातो आणि हवेतून काढून टाकला जातो. गळून पडलेला पारा मातीत, विशेषतः चिकणमाती, पाणी आणि खडकांनी शोषला जातो. ज्वलनशील खनिजांमध्ये - तेल आणि कोळसा - पारा 1 mg/kg पर्यंत असतो. महासागरांच्या पाण्याच्या वस्तुमानात अंदाजे 1.6 अब्ज टन, तळाशी गाळात 500 अब्ज टन आणि प्लँक्टनमध्ये 2 दशलक्ष टन आहे. दरवर्षी सुमारे 40 हजार टन नदीच्या पाण्याने जमिनीतून वाहून नेले जाते, जे बाष्पीभवनाच्या वेळी वातावरणात प्रवेश केलेल्या (400 हजार टन) पेक्षा 10 पट कमी आहे. दरवर्षी सुमारे 100 हजार टन जमिनीच्या पृष्ठभागावर पडतात.

बुध हे नैसर्गिक वातावरणाच्या नैसर्गिक घटकातून मानवी आरोग्यासाठी बायोस्फीअरमध्ये सर्वात धोकादायक मानवनिर्मित उत्सर्जनांपैकी एक बनले आहे. हे धातूशास्त्र, रासायनिक, इलेक्ट्रिकल, इलेक्ट्रॉनिक, लगदा आणि कागद आणि फार्मास्युटिकल उद्योगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते आणि स्फोटके, वार्निश आणि पेंट्स तसेच औषधांमध्ये वापरले जाते. कोळसा, तेल आणि तेल उत्पादने वापरून पारा खाणी, पारा उत्पादन प्रकल्प आणि थर्मल पॉवर प्लांट्स (CHP आणि बॉयलर हाऊस) या विषारी घटकांसह औद्योगिक प्रदूषण आणि वातावरणातील उत्सर्जन हे बायोस्फियर प्रदूषणाचे मुख्य स्त्रोत आहेत. या व्यतिरिक्त, पारा हा ऑर्गनोमर्क्युरी कीटकनाशकांचा घटक आहे जो बियाण्यांवर प्रक्रिया करण्यासाठी आणि पिकांचे कीटकांपासून संरक्षण करण्यासाठी शेतीमध्ये वापरला जातो. हे अन्न (अंडी, लोणचे, प्राणी आणि पक्ष्यांचे मांस, दूध, मासे) सह मानवी शरीरात प्रवेश करते.

पाण्यातील पारा आणि नद्यांच्या तळाशी गाळ

हे स्थापित केले गेले आहे की नैसर्गिक जलस्रोतांमध्ये प्रवेश करणारा सुमारे 80% पारा विरघळलेल्या स्वरूपात असतो, जो शेवटी पाण्याच्या प्रवाहासह लांब अंतरावर पसरण्यास हातभार लावतो. शुद्ध घटक बिनविषारी आहे.

पारा तुलनेने निरुपद्रवी एकाग्रतेमध्ये तळाच्या गाळाच्या पाण्यात आढळतो. अकार्बनिक पारा संयुगे मेथाइलमर्क्युरी सीएच?एचजी आणि इथाइलमर्क्युरी सी?एच?एचजी यांसारख्या विषारी सेंद्रिय पारा संयुगेमध्ये रूपांतरित होतात, डेट्रिटस आणि गाळात राहणाऱ्या जीवाणूंद्वारे, तलाव आणि नद्यांच्या तळाशी असलेल्या गाळात, माशांच्या शरीराला झाकणाऱ्या श्लेष्मामध्ये आणि माशांच्या पोटातही. ही संयुगे सहज विरघळणारी, मोबाईल आणि अत्यंत विषारी असतात. पाराच्या आक्रमक क्रियेचा रासायनिक आधार म्हणजे सल्फरसाठी, विशेषत: प्रथिनांमधील हायड्रोजन सल्फाइड गटाशी त्याची आत्मीयता. हे रेणू गुणसूत्र आणि मेंदूच्या पेशींना बांधतात. मासे आणि शेलफिश त्यांना खाणार्‍या व्यक्तीसाठी धोकादायक पातळीपर्यंत जमा करू शकतात, ज्यामुळे मिनामाटा रोग होतो.

धातूचा पारा आणि त्याचे अजैविक संयुगे प्रामुख्याने यकृत, मूत्रपिंड आणि आतड्यांसंबंधी मार्गावर कार्य करतात, तथापि, सामान्य परिस्थितीत ते तुलनेने त्वरीत शरीरातून उत्सर्जित होतात आणि मानवी शरीरासाठी धोकादायक रक्कम जमा होण्यास वेळ नसतो. मिथाइलमर्क्युरी आणि इतर अल्काइल पारा संयुगे जास्त धोकादायक आहेत, कारण संचय होतो - विष शरीरातून उत्सर्जित होण्यापेक्षा वेगाने शरीरात प्रवेश करते, मध्यवर्ती मज्जासंस्थेवर कार्य करते.

तळाशी गाळ हे जलीय परिसंस्थांचे महत्त्वाचे वैशिष्ट्य आहे. जड धातू, रेडिओन्यूक्लाइड्स आणि अत्यंत विषारी सेंद्रिय पदार्थ जमा करून, तळाशी गाळ, एकीकडे, जलीय वातावरणाच्या आत्म-शुध्दीकरणास हातभार लावतात आणि दुसरीकडे, जलसंस्थेच्या दुय्यम प्रदूषणाचे सतत स्रोत आहेत. तळातील गाळ हे विश्लेषणाचे एक आशादायक ऑब्जेक्ट आहेत, जे प्रदूषणाचा दीर्घकालीन नमुना (विशेषत: संथ-वाहणाऱ्या जलकुंभांमध्ये) प्रतिबिंबित करतात. शिवाय, तळाच्या गाळांमध्ये अजैविक पारा जमा झाल्याचे विशेषत: नदीच्या मुखांमध्ये दिसून येते. जेव्हा गाळाची शोषण क्षमता (गाळ, पर्जन्य) संपते तेव्हा तणावपूर्ण परिस्थिती उद्भवू शकते. जेव्हा शोषण क्षमता गाठली जाते, जड धातू, समावेश. पारा पाण्यात जाईल.

हे ज्ञात आहे की मृत एकपेशीय वनस्पतींच्या गाळातील सागरी ऍनारोबिक परिस्थितीत, पारा हायड्रोजनला जोडतो आणि अस्थिर संयुगेमध्ये जातो.

सूक्ष्मजीवांच्या सहभागासह, धातूचा पारा दोन टप्प्यात मेथाइलेटेड केला जाऊ शकतो:

CH?Hg+? (CH?)?Hg

मेथिलमर्क्युरी वातावरणात व्यावहारिकरित्या केवळ अजैविक पाराच्या मेथिलेशन दरम्यान दिसून येते.

पाराचे जैविक अर्ध-जीवन लांब आहे, मानवी शरीराच्या बहुतेक ऊतींसाठी ते 70-80 दिवस आहे.

स्वॉर्डफिश आणि ट्यूना सारखे मोठे मासे, अन्नसाखळीच्या सुरुवातीच्या काळात पारासह दूषित असल्याचे ओळखले जाते. त्याच वेळी, हे लक्षात घेण्यासारखे नाही की, माशांपेक्षा जास्त प्रमाणात पारा ऑयस्टरमध्ये जमा होतो (जमा होतो).

बुध मानवी शरीरात श्वासाद्वारे, अन्नासह आणि त्वचेद्वारे खालील योजनेनुसार प्रवेश करतो:

प्रथम, पाराचे परिवर्तन आहे. हा घटक नैसर्गिकरित्या अनेक प्रकारांमध्ये आढळतो.

थर्मामीटरमध्ये वापरला जाणारा धातूचा पारा आणि त्यातील अजैविक क्षार (उदा. क्लोराईड) शरीरातून तुलनेने लवकर निघून जातात.

अल्काइल पारा संयुगे जास्त विषारी आहेत, विशेषतः मिथाइल आणि इथाइल पारा. ही संयुगे शरीरातून अतिशय हळूहळू उत्सर्जित केली जातात - दररोज एकूण रकमेच्या फक्त 1%. जरी नैसर्गिक पाण्यात प्रवेश करणारा बहुतेक पारा अजैविक संयुगेच्या स्वरूपात असतो, परंतु तो नेहमी माशांमध्ये जास्त विषारी मिथाइलमर्क्युरीच्या रूपात संपतो. सरोवरे आणि नद्यांच्या तळाशी असलेल्या गाळातील जीवाणू, माशांचे शरीर झाकणाऱ्या श्लेष्मामध्ये तसेच माशांच्या पोटातील श्लेष्मामध्ये, अजैविक पारा संयुगे मिथाइलमर्क्युरीमध्ये रूपांतरित करण्यास सक्षम असतात.

दुसरे, निवडक संचय, किंवा जैविक संचय (एकाग्रता), मासे आणि शेलफिशमधील पारा सामग्री खाडीच्या पाण्यापेक्षा कितीतरी पटीने जास्त पातळीपर्यंत वाढवते. नदीत राहणारे मासे आणि शेलफिश मिथाइलमर्क्युरी एकाग्रतेत जमा करतात जे अन्नासाठी वापरणाऱ्या मानवांसाठी धोकादायक असतात.

जगातील % माशांमध्ये ०.५ मिग्रॅ/कि.ग्रॅ पेक्षा जास्त नसलेल्या प्रमाणात पारा असतो आणि ९५% - ०.३ मिग्रॅ/किलोपेक्षा कमी असतो. माशांमधील जवळजवळ सर्व पारा मिथाइलमर्क्युरीच्या स्वरूपात असतो.

अन्न उत्पादनांमध्ये मानवांसाठी पारा संयुगेची भिन्न विषारीता लक्षात घेता, अजैविक (एकूण) आणि सेंद्रियपणे बांधलेला पारा निश्चित करणे आवश्यक आहे. आम्ही फक्त एकूण पारा सामग्री निर्धारित करतो. वैद्यकीय आणि जैविक गरजांनुसार, गोड्या पाण्यातील शिकारी माशांमध्ये पाराचे प्रमाण ०.६ मिग्रॅ/कि.ग्रा., सागरी माशांमध्ये ०.४ मिग्रॅ/कि.ग्रा., गोड्या पाण्यातील गैर-भक्षक माशांमध्ये फक्त ०.३ मिग्रॅ/कि.ग्रा. आणि ट्यूनामध्ये ०.७ मिग्रॅ/कि.ग्रा. बेबी फूड उत्पादनांमध्ये, कॅन केलेला मांसामध्ये पारा 0.02 mg/kg, कॅन केलेला माशांमध्ये 0.15 mg/kg आणि उर्वरित - 0.01 mg/kg पेक्षा जास्त नसावा.

नैसर्गिक वातावरणातील जवळजवळ सर्व घटकांमध्ये शिसे असते. पृथ्वीच्या कवचामध्ये 0.0016% आहे. वातावरणातील शिशाची नैसर्गिक पातळी 0.0005 mg/m3 आहे. त्यातील बहुतेक धूळ जमा होते, सुमारे 40% वातावरणातील पर्जन्यवृष्टीसह पडते. वनस्पतींना माती, पाणी आणि वातावरणातील पडझडीतून शिसे मिळते, तर प्राण्यांना वनस्पती आणि पाण्यापासून शिसे मिळते. अन्न, पाणी आणि धूळ यासह धातू मानवी शरीरात प्रवेश करते.

बायोस्फियरच्या लीड प्रदूषणाचे मुख्य स्त्रोत गॅसोलीन इंजिन आहेत, ज्यातील एक्झॉस्ट गॅसमध्ये ट्रायथिल लीड, कोळसा, खाणकाम, धातू आणि रासायनिक उद्योग जळणारे थर्मल पॉवर प्लांट असतात. खत म्हणून वापरल्या जाणार्‍या सांडपाण्यासोबत मोठ्या प्रमाणात शिसे जमिनीत मिसळले जातात. चेरनोबिल अणुऊर्जा प्रकल्पाच्या जळत्या अणुभट्टीला विझवण्यासाठी, शिसे देखील वापरली गेली, जी एअर पूलमध्ये गेली आणि विस्तीर्ण भागात पसरली. शिशासह पर्यावरणीय प्रदूषणात वाढ झाल्यामुळे, हाडे, केस आणि यकृतामध्ये त्याचे प्रमाण वाढते.

क्रोमियम. सर्वात धोकादायक म्हणजे विषारी क्रोमियम (6+), जे अम्लीय आणि क्षारीय मातीत, ताजे आणि सागरी पाण्यात एकत्र केले जाते. समुद्राच्या पाण्यात, क्रोमियम 10-20% Cr (3+) फॉर्मद्वारे, 25-40% Cr (6+) द्वारे आणि 45-65% सेंद्रिय स्वरूपाद्वारे दर्शवले जाते. pH श्रेणी 5 - 7 मध्ये, Cr (3+) वरचढ आहे, आणि pH > 7 - Cr (6+) वर. हे ज्ञात आहे की Cr (6+) आणि सेंद्रिय क्रोमियम संयुगे समुद्राच्या पाण्यात लोह हायड्रॉक्साईडसह एकत्र येत नाहीत.

पदार्थांचे नैसर्गिक चक्र व्यावहारिकरित्या बंद आहेत. नैसर्गिक परिसंस्थांमध्ये, पदार्थ आणि ऊर्जा कमी खर्च केली जाते आणि काही जीवांचा कचरा इतरांच्या अस्तित्वासाठी एक महत्त्वाची अट आहे. पदार्थांचे मानववंशीय चक्र नैसर्गिक संसाधनांचा प्रचंड वापर आणि पर्यावरणीय प्रदूषणास कारणीभूत असलेल्या मोठ्या प्रमाणात कचरा यासह आहे. अगदी अत्याधुनिक उपचार सुविधा निर्माण करूनही समस्या सुटत नाही, त्यामुळे कमी-कचरा आणि कचरा-मुक्त तंत्रज्ञान विकसित करणे आवश्यक आहे ज्यामुळे मानववंशीय चक्र शक्य तितके बंद करणे शक्य होईल. सैद्धांतिकदृष्ट्या, कचरामुक्त तंत्रज्ञान तयार करणे शक्य आहे, परंतु कमी कचरा तंत्रज्ञान वास्तविक आहे.

नैसर्गिक घटनांशी जुळवून घेणे

अनुकूलन म्हणजे उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेत जीवांनी (सर्वात सोप्यापासून सर्वोच्च पर्यंत) विकसित केलेल्या पर्यावरणाशी विविध रूपांतरे. परिस्थितीशी जुळवून घेण्याची क्षमता ही सजीवांच्या मुख्य गुणधर्मांपैकी एक आहे, जी त्यांच्या अस्तित्वाची शक्यता प्रदान करते.

अनुकूलन प्रक्रियेचा विकास करणारे मुख्य घटक समाविष्ट आहेत: आनुवंशिकता, परिवर्तनशीलता, नैसर्गिक (आणि कृत्रिम) निवड.

शरीराने इतर बाह्य परिस्थितींमध्ये प्रवेश केल्यास सहिष्णुता बदलू शकते. अशा परिस्थितीत प्रवेश केल्यावर, काही काळानंतर, त्याला सवय होते, जसे होते, त्यांच्याशी जुळवून घेते (अक्षांश पासून. अनुकूलन - जुळवून घेणे). याचा परिणाम म्हणजे फिजियोलॉजिकल इष्टतमच्या तरतुदींमध्ये बदल.

पर्यावरणीय घटकांच्या विशिष्ट श्रेणीमध्ये अस्तित्वाशी जुळवून घेण्याच्या जीवांच्या गुणधर्माला पर्यावरणीय प्लॅस्टिकिटी म्हणतात.

दिलेला जीव ज्यामध्ये जगू शकतो त्या पर्यावरणीय घटकाची श्रेणी जितकी विस्तृत असेल तितकी त्याची पर्यावरणीय प्लॅस्टिकिटी जास्त असेल. प्लॅस्टिकिटीच्या डिग्रीनुसार, दोन प्रकारचे जीव वेगळे केले जातात: स्टेनोबिओंट (स्टेनोईक्स) आणि युरीबिओंट (युरिएक्स). अशाप्रकारे, स्टेनोबिओन्ट्स पर्यावरणीयदृष्ट्या प्लास्टिक नसलेले असतात (उदाहरणार्थ, फ्लाउंडर फक्त खार्या पाण्यात राहतात आणि क्रूशियन कार्प फक्त ताजे पाण्यात), उदा. शॉर्ट-हार्डी, आणि eurybionts पर्यावरणीयदृष्ट्या प्लास्टिक आहेत, म्हणजे. अधिक कठोर आहेत (उदाहरणार्थ, तीन-काटे असलेला स्टिकलबॅक ताजे आणि खारट दोन्ही पाण्यात राहू शकतो).

अनुकूलन हे बहुआयामी आहेत, कारण एखाद्या जीवाने एकाच वेळी अनेक भिन्न पर्यावरणीय घटकांशी सुसंगत असणे आवश्यक आहे.

जीवांना पर्यावरणीय परिस्थितीशी जुळवून घेण्याचे तीन मुख्य मार्ग आहेत: सक्रिय; निष्क्रिय; प्रतिकूल परिणाम टाळणे.

अनुकूलतेचा सक्रिय मार्ग म्हणजे प्रतिकार शक्ती मजबूत करणे, नियामक प्रक्रियेचा विकास ज्यामुळे शरीरातील सर्व महत्त्वपूर्ण कार्ये पार पाडणे शक्य होते, इष्टतम घटकापासून विचलन असूनही. उदाहरणार्थ, उबदार रक्ताचे प्राणी सतत शरीराचे तापमान राखतात - त्यात होणार्‍या बायोकेमिकल प्रक्रियेसाठी इष्टतम.

अनुकूलतेचा निष्क्रीय मार्ग म्हणजे पर्यावरणीय घटकांमधील बदलांसाठी जीवांच्या महत्त्वपूर्ण कार्यांचे अधीनता. उदाहरणार्थ, प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितीत, बरेच जीव अॅनाबायोसिस (लपलेले जीवन) च्या अवस्थेत जातात, ज्यामध्ये शरीरातील चयापचय जवळजवळ थांबते (हिवाळ्यातील सुप्तता, कीटक स्तब्धता, हायबरनेशन, बीजाणू आणि बियांच्या स्वरूपात मातीमध्ये टिकून राहते).

प्रतिकूल परिणाम टाळणे - अनुकूलनांचा विकास, जीवांचे वर्तन (अनुकूलन), जे प्रतिकूल परिस्थिती टाळण्यास मदत करतात. या प्रकरणात, रूपांतरे असू शकतात: मॉर्फोलॉजिकल (शरीराची रचना बदलते: कॅक्टसच्या पानांमध्ये बदल), शारीरिक (चरबीच्या साठ्याच्या ऑक्सिडेशनमुळे उंट स्वतःला ओलावा प्रदान करतो), नैतिक (वर्तनातील बदल: हंगामी पक्षी स्थलांतर, हिवाळ्यात हायबरनेशन).

सजीव सजीव नियतकालिक घटकांशी चांगले जुळवून घेतात. गैर-नियतकालिक घटकांमुळे रोग होऊ शकतो आणि जीवाचा मृत्यू देखील होऊ शकतो (उदाहरणार्थ, औषधे, कीटकनाशके). तथापि, दीर्घकाळापर्यंत प्रदर्शनासह, त्यांच्याशी अनुकूलन देखील होऊ शकते.

दैनंदिन, हंगामी, भरती-ओहोटीच्या ताल, सौर क्रियाकलापांच्या लय, चंद्राचे टप्पे आणि इतर काटेकोरपणे नियतकालिक घटनांशी जुळवून घेतलेले जीव. तर, ऋतूचे अनुकूलन हे निसर्गातील ऋतुमानता आणि हिवाळ्यातील सुप्तावस्थेची स्थिती म्हणून ओळखले जाते.

निसर्गात ऋतुमानता. वनस्पती आणि प्राण्यांच्या जीवांच्या अनुकूलनात अग्रगण्य मूल्य म्हणजे वार्षिक तापमान भिन्नता. जीवनासाठी अनुकूल कालावधी, आपल्या देशासाठी सरासरी, सुमारे सहा महिने (वसंत, उन्हाळा) टिकतो. स्थिर फ्रॉस्ट्सच्या आगमनापूर्वीच, निसर्गात हिवाळ्यातील सुप्तपणाचा काळ सुरू होतो.

हिवाळ्यातील सुप्तता. हिवाळ्यातील सुप्तता ही केवळ कमी तापमानाच्या परिणामी विकासाची समाप्ती नाही तर एक जटिल शारीरिक अनुकूलता आहे, जी केवळ विकासाच्या एका विशिष्ट टप्प्यावर येते. उदाहरणार्थ, प्रौढ कीटक अवस्थेत मलेरिया डास आणि चिडवणे पतंग ओव्हरविंटर, पुपल अवस्थेत कोबी फुलपाखरू आणि अंडी अवस्थेत जिप्सी पतंग.

बायोरिदम्स. उत्क्रांतीच्या प्रक्रियेतील प्रत्येक प्रजातीने गहन वाढ आणि विकास, पुनरुत्पादन, हिवाळ्यासाठी तयारी आणि हिवाळ्यासाठी एक वैशिष्ट्यपूर्ण वार्षिक चक्र विकसित केले आहे. या घटनेला जैविक लय म्हणतात. प्रजातींच्या अस्तित्वासाठी जीवनचक्राच्या प्रत्येक कालखंडाचा संबंधित हंगामाचा योगायोग महत्त्वाचा असतो.

बहुतेक वनस्पती आणि प्राण्यांमध्ये हंगामी चक्रांच्या नियमनातील मुख्य घटक म्हणजे दिवसाची लांबी बदलणे.

बायोरिदम आहेत:

एक्सोजेनस (बाह्य) लय (वातावरणातील नियतकालिक बदलांच्या प्रतिक्रिया म्हणून उद्भवतात (दिवस आणि रात्र, ऋतू, सौर क्रियाकलाप बदल) अंतर्जात (अंतर्गत लय) शरीराद्वारेच तयार होतात

यामधून, अंतर्जात विभागले जातात:

शारीरिक लय (हृदयाचे ठोके, श्वसन, अंतःस्रावी ग्रंथी, डीएनए, आरएनए, प्रथिने संश्लेषण, एंजाइम, पेशी विभाजन इ.)

पर्यावरणीय ताल (दैनिक, वार्षिक, भरती-ओहोटी, चंद्र इ.)

डीएनए, आरएनए, प्रथिने संश्लेषण, पेशी विभाजन, हृदयाचे ठोके, श्वसन इत्यादी प्रक्रियांना लय असते. बाह्य प्रभाव या तालांचे टप्पे बदलू शकतात आणि त्यांचे मोठेपणा बदलू शकतात.

शरीराच्या स्थितीनुसार शारीरिक लय बदलतात, तर पर्यावरणीय लय अधिक स्थिर असतात आणि बाह्य लयांशी संबंधित असतात. अंतर्जात लयांसह, शरीर वेळेत नेव्हिगेट करू शकते आणि वातावरणातील आगामी बदलांसाठी आगाऊ तयारी करू शकते - हे शरीराचे जैविक घड्याळ आहे. बर्‍याच सजीवांमध्ये सर्कॅडियन आणि सर्कॅनियन लय असतात.

सर्कॅडियन लय (सर्केडियन) - आवर्ती तीव्रता आणि 20 ते 28 तासांच्या कालावधीसह जैविक प्रक्रिया आणि घटनांचे स्वरूप. सर्कॅडियन लय दिवसा प्राणी आणि वनस्पतींच्या क्रियाकलापांशी संबंधित असतात आणि नियम म्हणून, तापमान आणि प्रकाशाच्या तीव्रतेवर अवलंबून असतात. उदा., वटवाघुळ संध्याकाळच्या वेळी उडतात आणि दिवसा विश्रांती घेतात, अनेक प्लँकटोनिक जीव रात्री पाण्याच्या पृष्ठभागावर राहतात आणि दिवसा खोलीत उतरतात.

मौसमी जैविक लय प्रकाशाच्या प्रभावाशी संबंधित आहेत - फोटोपीरियड. दिवसाच्या लांबीवर जीवांच्या प्रतिक्रियेला फोटोपेरिऑडिझम म्हणतात. फोटोपेरिऑडिझम हे एक सामान्य महत्त्वाचे अनुकूलन आहे जे विविध प्रकारच्या जीवांमध्ये हंगामी घटनांचे नियमन करते. वनस्पती आणि प्राण्यांमधील फोटोपेरिऑडिझमच्या अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की प्रकाशावर जीवांची प्रतिक्रिया दिवसाच्या विशिष्ट कालावधीच्या प्रकाश आणि अंधाराच्या बदलावर आधारित असते. दिवस आणि रात्रीच्या लांबीवर जीवांची प्रतिक्रिया (युनिसेल्युलर ते मानवापर्यंत) दर्शवते की ते वेळ मोजण्यास सक्षम आहेत, म्हणजे. काही प्रकारचे जैविक घड्याळ आहे. जैविक घड्याळ, ऋतू चक्राव्यतिरिक्त, इतर अनेक जैविक घटना नियंत्रित करते, संपूर्ण जीवांच्या क्रियाकलाप आणि पेशींच्या स्तरावर, विशेषतः, पेशी विभाजनांमध्ये देखील घडणारी प्रक्रिया या दोन्हीची योग्य दैनंदिन लय निर्धारित करते.

विषाणू आणि सूक्ष्मजीवांपासून ते उच्च वनस्पती आणि प्राण्यांपर्यंत सर्व सजीवांचा एक सार्वत्रिक गुणधर्म म्हणजे उत्परिवर्तन देण्याची क्षमता - अचानक, नैसर्गिक आणि कृत्रिमरित्या, अनुवांशिक सामग्रीमध्ये अनुवांशिक बदल, ज्यामुळे जीवाच्या विशिष्ट चिन्हांमध्ये बदल होतो. म्युटेशनल व्हेरिएबिलिटी पर्यावरणीय परिस्थितीशी सुसंगत नाही आणि, नियम म्हणून, विद्यमान अनुकूलनांमध्ये व्यत्यय आणते.

अनेक कीटक विकासाच्या एका विशिष्ट टप्प्यावर डायपॉज (विकासाचा दीर्घ थांबा) मध्ये पडतात, ज्याला प्रतिकूल परिस्थितीत विश्रांतीची स्थिती समजू नये. अनेक सागरी प्राण्यांच्या पुनरुत्पादनावर चंद्राच्या तालांचा प्रभाव पडतो.

सर्केनियन (जवळपास-वार्षिक) ताल म्हणजे 10 ते 13 महिन्यांच्या कालावधीत जैविक प्रक्रिया आणि घटनांच्या तीव्रतेमध्ये आणि स्वरूपामध्ये वारंवार होणारे बदल.

एखाद्या व्यक्तीच्या शारीरिक आणि मानसिक स्थितीत देखील एक लयबद्ध वर्ण असतो.

काम आणि विश्रांतीची विस्कळीत लय कार्यक्षमता कमी करते आणि मानवी आरोग्यावर विपरित परिणाम करते. अत्यंत परिस्थितीत असलेल्या व्यक्तीची स्थिती या परिस्थितींसाठी त्याच्या तयारीच्या डिग्रीवर अवलंबून असते, कारण अनुकूलन आणि पुनर्प्राप्तीसाठी व्यावहारिकपणे वेळ नसतो.

ग्रहावरील सर्व पदार्थ अभिसरण प्रक्रियेत आहेत. सौर ऊर्जेमुळे पृथ्वीवर पदार्थाचे दोन चक्र होतात: मोठे (भूवैज्ञानिक, बायोस्फेरिक)आणि लहान (जैविक).

बायोस्फीअरमधील पदार्थांचे मोठे परिसंचरण दोन महत्त्वपूर्ण मुद्द्यांचे वैशिष्ट्य आहे: ते पृथ्वीच्या संपूर्ण भूगर्भीय विकासामध्ये चालते आणि ही आधुनिक ग्रह प्रक्रिया आहे जी बायोस्फीअरच्या पुढील विकासामध्ये अग्रगण्य भाग घेते.

भूवैज्ञानिक चक्र खडकांची निर्मिती आणि नाश आणि विनाश उत्पादनांच्या त्यानंतरच्या हालचालींशी संबंधित आहे - हानिकारक पदार्थ आणि रासायनिक घटक. या प्रक्रियांमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका जमीन आणि पाण्याच्या पृष्ठभागाच्या थर्मल गुणधर्मांद्वारे खेळली गेली आणि ती सुरूच आहे: सूर्यप्रकाशाचे शोषण आणि प्रतिबिंब, थर्मल चालकता आणि उष्णता क्षमता. पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या अस्थिर हायड्रोथर्मल शासन, ग्रहांच्या वातावरणीय अभिसरण प्रणालीसह, पदार्थांचे भूवैज्ञानिक अभिसरण निर्धारित करते, जे पृथ्वीच्या विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यावर, अंतर्जात प्रक्रियांसह, खंड, महासागर आणि आधुनिक भूमंडलांच्या निर्मितीशी संबंधित होते. बायोस्फियरच्या निर्मितीसह, जीवांच्या महत्त्वपूर्ण क्रियाकलापांची उत्पादने महान चक्रात समाविष्ट केली गेली. भूवैज्ञानिक चक्र सजीवांना पोषक तत्वांचा पुरवठा करते आणि त्यांच्या अस्तित्वाची परिस्थिती मुख्यत्वे निर्धारित करते.

मुख्य रासायनिक घटकलिथोस्फियर्स: ऑक्सिजन, सिलिकॉन, अॅल्युमिनियम, लोह, मॅग्नेशियम, सोडियम, पोटॅशियम आणि इतर - वरच्या आवरणाच्या खोल भागांपासून लिथोस्फियरच्या पृष्ठभागावर जाणाऱ्या मोठ्या परिसंचरणात भाग घेतात. क्रिस्टलायझेशन दरम्यान आग्नेय खडक तयार होतो

मॅग्मा, पृथ्वीच्या खोलीतून लिथोस्फियरच्या पृष्ठभागावर प्रवेश केल्यावर, जीवमंडलात विघटन आणि हवामानाचा सामना करतो. हवामान उत्पादने फिरत्या अवस्थेत जातात, पाण्याने, वाऱ्याद्वारे कमी आरामाच्या ठिकाणी वाहून जातात, नद्यांमध्ये, समुद्रात पडतात आणि गाळाच्या खडकांचा जाड थर तयार करतात, जे कालांतराने, उच्च तापमान आणि दाब असलेल्या भागात खोलवर बुडतात, मेटामॉर्फोसिस, म्हणजेच "वितळतात". या रीमेलिंग दरम्यान, एक नवीन रूपांतरित खडक दिसतो, जो पृथ्वीच्या कवचाच्या वरच्या क्षितिजांमध्ये प्रवेश करतो आणि पदार्थांच्या अभिसरणात पुन्हा प्रवेश करतो. (अंजीर 32).

तांदूळ. 32. पदार्थांचे भूवैज्ञानिक (मोठे) अभिसरण

सहज मोबाइल पदार्थ - वायू आणि नैसर्गिक पाणी जे ग्रहाचे वातावरण आणि हायड्रोस्फियर बनवतात - सर्वात गहन आणि जलद अभिसरण करतात. लिथोस्फियरची सामग्री अधिक हळू हळू चक्र करते. सर्वसाधारणपणे, कोणत्याही रासायनिक घटकाचे प्रत्येक परिसंचरण पृथ्वीवरील पदार्थांच्या सामान्य मोठ्या परिसंचरणाचा भाग आहे आणि ते सर्व एकमेकांशी जवळून जोडलेले आहेत. या अभिसरणातील बायोस्फियरचे सजीव पदार्थ बायोस्फियरमध्ये सतत फिरत असलेल्या रासायनिक घटकांचे पुनर्वितरण करण्याचे, बाह्य वातावरणातून जीवांमध्ये आणि पुन्हा बाह्य वातावरणात जाण्याचे मोठे कार्य करते.

लहान, किंवा जैविक, पदार्थांचे अभिसरण- हे

वनस्पती, प्राणी, बुरशी, सूक्ष्मजीव आणि माती यांच्यातील पदार्थांचे अभिसरण. जैविक चक्राचे सार दोन विरुद्ध, परंतु परस्परसंबंधित प्रक्रियांचा प्रवाह आहे - सेंद्रिय पदार्थांची निर्मिती आणि त्यांचा नाश. सेंद्रिय पदार्थांच्या उदयाचा प्रारंभिक टप्पा हिरव्या वनस्पतींच्या प्रकाशसंश्लेषणामुळे आहे, म्हणजे, कार्बन डायऑक्साइड, पाणी आणि सौर ऊर्जेचा वापर करून साध्या खनिज संयुगे पासून सजीव पदार्थांची निर्मिती. वनस्पती (उत्पादक) मातीतून सल्फर, फॉस्फरस, कॅल्शियम, पोटॅशियम, मॅग्नेशियम, मॅंगनीज, सिलिकॉन, अॅल्युमिनियम, जस्त, तांबे आणि इतर घटकांचे रेणू द्रावणात काढतात. शाकाहारी प्राणी (प्रथम ऑर्डरचे ग्राहक) या घटकांची संयुगे आधीच वनस्पतींच्या उत्पत्तीच्या अन्नाच्या स्वरूपात शोषून घेतात. शिकारी (दुसऱ्या ऑर्डरचे ग्राहक) शाकाहारी प्राण्यांना खातात, प्रथिने, चरबी, अमीनो ऍसिड आणि इतर पदार्थांसह अधिक जटिल रचना असलेले अन्न खातात. मृत वनस्पती आणि प्राण्यांच्या अवशेषांच्या सेंद्रिय पदार्थांचे सूक्ष्मजीव (विघटन करणारे) नाश करण्याच्या प्रक्रियेत, साधी खनिज संयुगे माती आणि जलीय वातावरणात प्रवेश करतात, वनस्पतींद्वारे आत्मसात करण्यासाठी उपलब्ध असतात आणि जैविक चक्राची पुढील फेरी सुरू होते. (अंजीर 33).

पृथ्वीचे बायोस्फीअर हे पदार्थांच्या विद्यमान परिसंचरण आणि उर्जेच्या प्रवाहाद्वारे विशिष्ट प्रकारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. पदार्थांचे चक्र म्हणजे वातावरण, हायड्रोस्फियर आणि लिथोस्फियरमध्ये होणार्‍या प्रक्रियांमध्ये पदार्थांचा पुनरावृत्ती सहभाग, ज्यामध्ये पृथ्वीच्या बायोस्फियरचा भाग असलेल्या थरांचा समावेश आहे. पदार्थाचे परिसंचरण सूर्यापासून बाह्य ऊर्जा आणि पृथ्वीवरील अंतर्गत उर्जेच्या सतत पुरवठ्याने चालते.

प्रेरक शक्तीवर अवलंबून, पदार्थांच्या अभिसरणात, भूगर्भीय (मोठे अभिसरण), जैविक (जैव-रासायनिक, लहान परिसंचरण) आणि मानववंशीय चक्र वेगळे करू शकतात.

भूगर्भीय चक्र (जैवमंडलातील पदार्थांचे उत्तम परिसंचरण)

हे अभिसरण जीवमंडल आणि पृथ्वीच्या सखोल क्षितिजांमधील पदार्थांचे पुनर्वितरण करते. या प्रक्रियेची प्रेरक शक्ती बाह्य आणि अंतर्जात भूवैज्ञानिक प्रक्रिया आहेत. अंतर्जात प्रक्रिया पृथ्वीच्या अंतर्गत उर्जेच्या प्रभावाखाली होतात. ही ऊर्जा आहे जी किरणोत्सर्गी क्षय, खनिजांच्या निर्मितीच्या रासायनिक अभिक्रिया, इत्यादींच्या परिणामी बाहेर पडते. अंतर्जात प्रक्रियांमध्ये, उदाहरणार्थ, टेक्टोनिक हालचाली, भूकंप यांचा समावेश होतो. या प्रक्रियेमुळे मोठ्या भूस्वरूपांची निर्मिती होते (महाद्वीप, महासागरातील नैराश्य, पर्वत आणि मैदाने). एक्सोजेनस प्रक्रिया सूर्याच्या बाह्य उर्जेच्या प्रभावाखाली पुढे जातात. यामध्ये वातावरणातील भूगर्भीय क्रियाकलाप, जलमंडल, सजीव आणि मानव यांचा समावेश होतो. या प्रक्रियांमुळे मोठमोठे भूस्वरूप (नदी खोरे, टेकड्या, नाले इ.) गुळगुळीत होतात.

भूगर्भीय चक्र लाखो वर्षे चालू राहते आणि त्यात खडकांचा नाश होतो आणि हवामान उत्पादने (पाण्यात विरघळणाऱ्या पोषक घटकांसह) पाण्याच्या प्रवाहाद्वारे जागतिक महासागरात वाहून जातात, जिथे ते सागरी स्तर तयार करतात आणि केवळ अंशतः पर्जन्यवृष्टीसह जमिनीवर परत येतात. जिओटेक्टोनिक बदल, महाद्वीपांच्या कमी होण्याच्या प्रक्रिया आणि समुद्रतळाचा उदय, समुद्र आणि महासागरांची दीर्घकाळ हालचाल यामुळे हे स्तर जमिनीवर परत येतात आणि प्रक्रिया पुन्हा सुरू होते. पदार्थांच्या या अभिसरणाचे प्रतीक एक सर्पिल आहे, वर्तुळ नाही, कारण. अभिसरणाचे नवीन चक्र जुन्याची पुनरावृत्ती करत नाही, परंतु काहीतरी नवीन सादर करते.

महान चक्रामध्ये वातावरणाद्वारे जमीन आणि महासागर यांच्यातील पाण्याचे अभिसरण (जलविज्ञान चक्र) समाविष्ट आहे (चित्र 3.2).

संपूर्णपणे जलचक्र आपल्या ग्रहावरील नैसर्गिक परिस्थितीला आकार देण्यात मोठी भूमिका बजावते. वनस्पतींद्वारे पाण्याचे बाष्पोत्सर्जन आणि जैव-रासायनिक चक्रामध्ये त्याचे शोषण लक्षात घेऊन, पृथ्वीवरील पाण्याचा संपूर्ण पुरवठा क्षय होतो आणि 2 दशलक्ष वर्षे पुनर्संचयित केला जातो.

तांदूळ. 3. 2. बायोस्फीअरमधील पाण्याचे चक्र.

हायड्रोलॉजिकल सायकलमध्ये, हायड्रोस्फियरचे सर्व भाग एकमेकांशी जोडलेले आहेत. दरवर्षी 500 हजार किमी3 पेक्षा जास्त पाणी त्यात भाग घेते. या प्रक्रियेमागील प्रेरक शक्ती सौर ऊर्जा आहे. सौर ऊर्जेच्या कृती अंतर्गत पाण्याचे रेणू गरम केले जातात आणि वायूच्या स्वरूपात वातावरणात वाढतात (875 किमी 3 ताजे पाणी दररोज बाष्पीभवन होते). जसजसे ते वाढतात, ते हळूहळू थंड होतात, घनरूप होतात आणि ढग बनतात. पुरेसा थंड झाल्यावर, ढग विविध पर्जन्याच्या स्वरूपात पाणी सोडतात जे पुन्हा समुद्रात पडतात. जमिनीवर पडलेले पाणी दोन वेगवेगळ्या मार्गांचा अवलंब करू शकते: एकतर जमिनीत भिजणे (घुसखोरी) किंवा वाहून जाणे (पृष्ठभागावरील प्रवाह). पृष्ठभागावर, पाणी प्रवाह आणि नद्यांमध्ये वाहते जे महासागर किंवा इतर ठिकाणी घेऊन जाते जेथे बाष्पीभवन होते. मातीमध्ये शोषलेले पाणी त्याच्या वरच्या थरांमध्ये (क्षितिजे) टिकवून ठेवता येते आणि बाष्पोत्सर्जनाद्वारे वातावरणात परत येते. अशा पाण्याला केशिका म्हणतात. जे पाणी गुरुत्वाकर्षणाद्वारे वाहून जाते आणि छिद्र आणि तडे खाली पडतात त्याला गुरुत्वीय पाणी म्हणतात. गुरुत्वाकर्षणाचे पाणी खडकाच्या किंवा दाट चिकणमातीच्या अभेद्य थरापर्यंत खाली जाते आणि सर्व रिक्त जागा भरते. अशा साठ्यांना भूजल म्हणतात आणि त्यांची वरची मर्यादा भूजल पातळी आहे. भूगर्भातील खडकाच्या थरांना ज्यामधून भूजल हळूहळू वाहते त्यांना जलचर म्हणतात. गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली, भूजल जलचरातून फिरते जोपर्यंत त्याला "बाहेर पडण्याचा मार्ग" मिळत नाही (उदाहरणार्थ, नैसर्गिक झरे तयार करणे जे तलाव, नद्या, तलाव, म्हणजेच पृष्ठभागाच्या पाण्याचा भाग बनतात). अशा प्रकारे, जलचक्रामध्ये तीन मुख्य "लूप" समाविष्ट आहेत: पृष्ठभागावरील प्रवाह, बाष्पीभवन-बाष्पोत्सर्जन, भूजल. दरवर्षी 500 हजार किमी3 पेक्षा जास्त पाणी पृथ्वीवरील जलचक्रात गुंतलेले असते आणि ते नैसर्गिक परिस्थितीला आकार देण्यात मोठी भूमिका बजावते.

जैविक (जैव-रासायनिक) अभिसरण

(बायोस्फियरमधील पदार्थांचे लहान परिसंचरण)

पदार्थांच्या जैविक चक्राची प्रेरक शक्ती म्हणजे सजीवांची क्रिया. हा एका मोठ्या भागाचा भाग आहे आणि पारिस्थितिक तंत्राच्या स्तरावर बायोस्फीअरमध्ये होतो. वनस्पती (ऑटोट्रॉफ्स) च्या बाबतीत पोषक तत्वे, पाणी आणि कार्बन जमा होतात या वस्तुस्थितीमध्ये एक लहान चक्र असते, शरीरे आणि जीवन प्रक्रिया, दोन्ही वनस्पती आणि इतर जीव (सामान्यतः प्राणी - हेटरोट्रॉफ) या वनस्पती खातात. विध्वंसक आणि सूक्ष्मजीव (जीवाणू, बुरशी, वर्म्स) च्या कृती अंतर्गत सेंद्रिय पदार्थांचे विघटन उत्पादने पुन्हा खनिज घटकांमध्ये विघटित होतात. हे अजैविक पदार्थ ऑटोट्रॉफद्वारे सेंद्रिय पदार्थांच्या संश्लेषणासाठी पुन्हा वापरले जाऊ शकतात.

जैव-रासायनिक चक्रांमध्ये, राखीव निधी (सजीव सजीवांशी संबंधित नसलेले पदार्थ) आणि विनिमय निधी (जीव आणि त्यांच्या तत्काळ वातावरणात थेट देवाणघेवाण करून जोडलेले पदार्थ) वेगळे केले जातात.

राखीव निधीच्या स्थानावर अवलंबून, जैव-रासायनिक चक्र दोन प्रकारांमध्ये विभागले गेले आहेत:

वातावरण आणि हायड्रोस्फियर (कार्बन, ऑक्सिजन, नायट्रोजनचे चक्र) मधील पदार्थांच्या राखीव निधीसह वायू प्रकाराचे चक्र.

पृथ्वीच्या कवचामध्ये राखीव निधीसह गाळाच्या प्रकाराची चक्रे (फॉस्फरस, कॅल्शियम, लोह इ.चे अभिसरण).

गॅस प्रकारची सायकल, ज्यात मोठ्या प्रमाणात एक्सचेंज फंड आहे, अधिक परिपूर्ण आहेत. आणि याशिवाय, ते जलद स्व-नियमन करण्यास सक्षम आहेत. सेडिमेंटरी-प्रकारचे चक्र कमी परिपूर्ण असतात, ते अधिक जड असतात, कारण बहुतेक पदार्थ पृथ्वीच्या कवचाच्या राखीव निधीमध्ये सजीव प्राण्यांसाठी अगम्य स्वरूपात असतात. अशी चक्रे विविध प्रकारच्या प्रभावांमुळे सहजपणे विस्कळीत होतात आणि देवाणघेवाण केलेल्या सामग्रीचा काही भाग सायकल सोडतो. केवळ भूगर्भीय प्रक्रियेच्या परिणामी किंवा सजीव पदार्थाद्वारे काढण्याद्वारे ते पुन्हा अभिसरणात परत येऊ शकते.

जैविक चक्राची तीव्रता सभोवतालचे तापमान आणि पाण्याचे प्रमाण यावरून ठरते. उदाहरणार्थ, टुंड्राच्या तुलनेत उष्णकटिबंधीय वर्षावनांमध्ये जैविक चक्र अधिक तीव्र असते.

मुख्य बायोजेनिक पदार्थ आणि घटकांचे चक्र

कार्बन सायकल

पृथ्वीवरील सर्व जीवन कार्बनवर आधारित आहे. सजीवांचा प्रत्येक रेणू कार्बनच्या सांगाड्याच्या आधारे तयार केलेला असतो. कार्बनचे अणू सतत बायोस्फियरच्या एका भागातून दुसऱ्या भागात स्थलांतरित होत असतात (चित्र 3. 3.).

तांदूळ. 3. 3. कार्बन सायकल.

पृथ्वीवरील मुख्य कार्बनचे साठे कार्बन डायऑक्साइड (CO2) च्या स्वरूपात वातावरणात असतात आणि महासागरात विरघळतात. प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान वनस्पती कार्बन डायऑक्साइडचे रेणू शोषून घेतात. परिणामी, कार्बन अणू विविध सेंद्रिय संयुगेमध्ये रूपांतरित होतो आणि अशा प्रकारे वनस्पतींच्या संरचनेत समाविष्ट होतो. खालील अनेक पर्याय आहेत:

· वनस्पतींमध्ये कार्बनचे अवशेष ® वनस्पतींचे रेणू विघटन करणाऱ्यांद्वारे खातात (जीव जे मृत सेंद्रिय पदार्थ खातात आणि त्याच वेळी ते साध्या अजैविक संयुगेमध्ये मोडतात) ® कार्बन CO2 म्हणून वातावरणात परत येतो;

· वनस्पती तृणभक्षी खातात ® प्राण्यांच्या श्वासोच्छवासादरम्यान आणि मृत्यूनंतर ते विघटित होताना कार्बन वातावरणात परत येतो; किंवा शाकाहारी प्राणी मांसाहारी खातील आणि नंतर कार्बन पुन्हा त्याच प्रकारे वातावरणात परत येईल;

· मृत्यूनंतर, वनस्पती जीवाश्म इंधनात बदलतात (उदाहरणार्थ, कोळशात) ® इंधन वापरल्यानंतर, ज्वालामुखीचा उद्रेक आणि इतर भू-औष्णिक प्रक्रियांनंतर कार्बन वातावरणात परत येतो.

समुद्राच्या पाण्यात मूळ CO2 रेणू विरघळण्याच्या बाबतीत, अनेक पर्याय देखील शक्य आहेत: कार्बन डाय ऑक्साईड सहजपणे वातावरणात परत येऊ शकतो (जागतिक महासागर आणि वातावरण यांच्यातील परस्पर वायूची देवाणघेवाण हा प्रकार सतत घडतो); कार्बन सागरी वनस्पती किंवा प्राण्यांच्या ऊतींमध्ये प्रवेश करू शकतो, नंतर तो हळूहळू महासागरांच्या तळाशी गाळाच्या स्वरूपात जमा होईल आणि अखेरीस चुनखडीमध्ये बदलेल किंवा पुन्हा गाळातून समुद्राच्या पाण्यात जाईल.

CO2 सायकल दर सुमारे 300 वर्षे आहे.

कार्बन चक्रात मानवी हस्तक्षेप (कोळसा, तेल, वायू जाळणे, डिह्युमिफिकेशन) वातावरणातील CO2 ची सामग्री वाढवते आणि हरितगृह परिणामाचा विकास होतो. सध्या कार्बन सायकलचा अभ्यास करणे हे वातावरणाचा अभ्यास करणाऱ्या शास्त्रज्ञांसाठी महत्त्वाचे काम बनले आहे.

ऑक्सिजन चक्र

ऑक्सिजन हा पृथ्वीवरील सर्वात सामान्य घटक आहे (समुद्राच्या पाण्यात 85.82% ऑक्सिजन, वातावरणातील हवा 23.15% आणि पृथ्वीच्या कवचामध्ये 47.2% असते). ऑक्सिजन संयुगे जीवन टिकवून ठेवण्यासाठी अपरिहार्य आहेत (ते चयापचय प्रक्रिया आणि श्वासोच्छवासात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात, प्रथिने, चरबी, कार्बोहायड्रेट्सचा भाग असतात, ज्यापासून जीव "निर्मित" असतात). ऑक्सिजनचे मुख्य वस्तुमान बंधनकारक अवस्थेत आहे (वातावरणातील आण्विक ऑक्सिजनचे प्रमाण पृथ्वीच्या कवचातील एकूण ऑक्सिजन सामग्रीच्या केवळ 0.01% आहे).

ऑक्सिजन अनेक रासायनिक संयुगांमध्ये समाविष्ट असल्याने, जीवमंडलातील त्याचे परिसंचरण खूप गुंतागुंतीचे आहे आणि मुख्यतः वातावरण आणि सजीवांमध्ये होते. वातावरणातील ऑक्सिजनची एकाग्रता प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे राखली जाते, परिणामी हिरव्या वनस्पती सूर्यप्रकाशाच्या प्रभावाखाली कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याचे कर्बोदकांमधे आणि ऑक्सिजनमध्ये रूपांतर करतात. ऑक्सिजनचा बराचसा भाग जमिनीतील वनस्पतींद्वारे तयार केला जातो - जवळजवळ ¾, उर्वरित - महासागरातील प्रकाशसंश्लेषक जीवांद्वारे. ऑक्सिजनचा एक शक्तिशाली स्त्रोत म्हणजे सूर्याच्या अतिनील किरणांच्या प्रभावाखाली वरच्या वातावरणातील पाण्याच्या वाफेचे फोटोकेमिकल विघटन. याव्यतिरिक्त, ऑक्सिजन पाण्याचा भाग असल्याने सर्वात महत्वाचे चक्र बनवते. अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गाच्या प्रभावाखाली ओझोनपासून थोड्या प्रमाणात ऑक्सिजन तयार होतो.

ऑक्सिजन सायकल दर सुमारे 2 हजार वर्षे आहे.

जंगलतोड, मातीची धूप, पृष्ठभागावरील विविध खाणी कामांमुळे प्रकाशसंश्लेषणाचे एकूण वस्तुमान कमी होते आणि मोठ्या क्षेत्रावरील ऑक्सिजन चक्र कमी होते. याव्यतिरिक्त, आत्मसात केल्यामुळे तयार होणारा 25% ऑक्सिजन दरवर्षी औद्योगिक आणि घरगुती गरजांसाठी वापरला जातो.

नायट्रोजन चक्र

जैव-रासायनिक नायट्रोजन चक्र, मागील चक्रांप्रमाणे, बायोस्फियरचे सर्व क्षेत्र व्यापते (चित्र 3.4).

तांदूळ. 3. 4. नायट्रोजन चक्र.

नायट्रोजन हा डायटॉमिक रेणूंच्या स्वरूपात अनबाउंड स्वरूपात पृथ्वीच्या वातावरणाचा भाग आहे (वातावरणाच्या एकूण परिमाणांपैकी अंदाजे 78% नायट्रोजन आहे). याव्यतिरिक्त, नायट्रोजन प्रथिनांच्या स्वरूपात वनस्पती आणि प्राण्यांमध्ये आढळते. झाडे मातीतून नायट्रेट्स शोषून प्रथिने संश्लेषित करतात. मातीमध्ये असलेल्या वातावरणातील नायट्रोजन आणि अमोनियम यौगिकांपासून तेथे नायट्रेट्स तयार होतात. वातावरणातील नायट्रोजनचे वनस्पती आणि प्राणी वापरण्यायोग्य स्वरूपात रूपांतर करण्याच्या प्रक्रियेला नायट्रोजन स्थिरीकरण म्हणतात. सेंद्रिय पदार्थांच्या क्षय दरम्यान, त्यांच्यामध्ये असलेल्या नायट्रोजनचा महत्त्वपूर्ण भाग अमोनियामध्ये रूपांतरित होतो, जो मातीमध्ये राहणा-या नायट्रिफायिंग बॅक्टेरियाच्या प्रभावाखाली नंतर नायट्रिक ऍसिडमध्ये ऑक्सिडाइझ केला जातो. हे आम्ल, मातीतील कार्बोनेटवर (उदाहरणार्थ, कॅल्शियम कार्बोनेट CaCO3) प्रतिक्रिया देऊन नायट्रेट्स बनवते. काही नायट्रोजन नेहमी क्षय दरम्यान मुक्त स्वरूपात वातावरणात सोडले जातात. याव्यतिरिक्त, सेंद्रिय पदार्थांच्या ज्वलनाच्या वेळी, सरपण, कोळसा आणि कुजून रुपांतर झालेले वनस्पतिजन्य पदार्थ (सरपणासाठी याचा वापर होतो) च्या ज्वलन दरम्यान मुक्त नायट्रोजन सोडला जातो. याव्यतिरिक्त, असे जीवाणू आहेत जे अपर्याप्त हवेच्या प्रवेशासह, नायट्रेट्समधून ऑक्सिजन घेऊ शकतात, मुक्त नायट्रोजनच्या प्रकाशनासह त्यांचा नाश करतात. बॅक्टेरियाचे निर्जंतुकीकरण करण्याच्या कृतीमुळे हिरव्या वनस्पतींना (नायट्रेट्स) उपलब्ध असलेल्या स्वरूपातील नायट्रोजनचा काही भाग दुर्गम (मुक्त नायट्रोजन) बनतो. अशा प्रकारे, मृत वनस्पतींचा भाग असलेल्या सर्व नायट्रोजनपासून दूर जमिनीत परत येतो (त्याचा काही भाग हळूहळू मुक्त स्वरूपात सोडला जातो).

नायट्रोजनच्या नुकसानाची भरपाई करणार्‍या प्रक्रियांमध्ये, सर्वप्रथम, वातावरणात होणारे विद्युत डिस्चार्ज यांचा समावेश होतो, ज्यामध्ये नायट्रोजन ऑक्साईडची ठराविक मात्रा नेहमीच तयार होते (पाण्याबरोबर नंतरचे नायट्रिक ऍसिड मिळते, जे मातीमध्ये नायट्रेट्समध्ये बदलते). मातीतील नायट्रोजन संयुगे पुन्हा भरण्याचा आणखी एक स्त्रोत म्हणजे तथाकथित अझोटोबॅक्टेरियाची महत्त्वपूर्ण क्रिया आहे, जे वातावरणातील नायट्रोजन आत्मसात करण्यास सक्षम आहेत. यापैकी काही जीवाणू शेंगा कुटुंबातील वनस्पतींच्या मुळांवर स्थिर होतात, ज्यामुळे वैशिष्ट्यपूर्ण सूज - नोड्यूल तयार होतात. नोड्यूल बॅक्टेरिया, वातावरणातील नायट्रोजन आत्मसात करून, त्यावर प्रक्रिया करून नायट्रोजन संयुगे बनवतात आणि झाडे, नंतरचे प्रथिने आणि इतर जटिल पदार्थांमध्ये रूपांतरित करतात. अशा प्रकारे, निसर्गात, नायट्रोजनचे निरंतर चक्र घडते.

दरवर्षी कापणीच्या वेळी वनस्पतींचे सर्वाधिक प्रथिनेयुक्त भाग (उदाहरणार्थ, धान्य) शेतातून काढून टाकले जातात या वस्तुस्थितीमुळे, मातीला खतांचा वापर करणे "आवश्यक आहे" जे त्यातील सर्वात महत्वाच्या वनस्पती पोषक घटकांच्या नुकसानाची भरपाई करते. कॅल्शियम नायट्रेट (Ca(NO)2), अमोनियम नायट्रेट (NH4NO3), सोडियम नायट्रेट (NANO3), आणि पोटॅशियम नायट्रेट (KNO3) हे मुख्य उपयोग आहेत. तसेच, रासायनिक खतांऐवजी शेंगा कुटुंबातील झाडे वापरली जातात. जर मातीवर कृत्रिम नायट्रोजन खतांचे प्रमाण जास्त असेल तर नायट्रेट्स मानवी शरीरात देखील प्रवेश करतात, जिथे ते नायट्रेट्समध्ये बदलू शकतात, जे अत्यंत विषारी असतात आणि कर्करोग होऊ शकतात.

फॉस्फरस सायकल

भूतकाळातील भूवैज्ञानिक युगांमध्ये तयार झालेल्या खडकांमध्ये मोठ्या प्रमाणात फॉस्फरस असतो. पृथ्वीच्या कवचामध्ये फॉस्फरसचे प्रमाण 8 - 10 ते 20% (वजनानुसार) आहे आणि ते येथे खनिजांच्या (फ्लोरापेटाइट, क्लोरापेटाइट इ.) स्वरूपात आढळते, जे नैसर्गिक फॉस्फेट्स - ऍपेटाइट्स आणि फॉस्फोराइट्सचे भाग आहेत. खडकाच्या हवामानामुळे फॉस्फरस जैव-रासायनिक चक्रात प्रवेश करू शकतो. धूप प्रक्रिया खनिज ऍपेटाइटच्या रूपात फॉस्फरस समुद्रात वाहून नेतात. फॉस्फरसच्या परिवर्तनामध्ये सजीवांची भूमिका महत्त्वाची असते. जीव माती आणि पाण्याच्या द्रावणातून फॉस्फरस काढतात. पुढे, फॉस्फरस अन्न साखळीद्वारे हस्तांतरित केला जातो. जीवांच्या मृत्यूसह, फॉस्फरस जमिनीत आणि समुद्राच्या गाळात परत येतो आणि सागरी फॉस्फेटच्या साठ्याच्या रूपात केंद्रित होतो, ज्यामुळे फॉस्फरस-समृद्ध खडकांच्या निर्मितीसाठी परिस्थिती निर्माण होते (चित्र 3. 5.).

तांदूळ. ३.५. बायोस्फियरमधील फॉस्फरसचे चक्र (पी. डुविग्नो, एम. तांग, 1973 नुसार; बदलांसह).

फॉस्फरस खतांच्या अयोग्य वापराने, पाणी आणि वारा धूप (पाणी किंवा वाऱ्याच्या प्रभावाखाली होणारा नाश) परिणामी, मातीमधून मोठ्या प्रमाणात फॉस्फरस काढून टाकला जातो. एकीकडे, यामुळे फॉस्फरस खतांचा जास्त वापर होतो आणि फॉस्फरसयुक्त खनिजे कमी होतात.

दुसरीकडे, त्याच्या हस्तांतरणाच्या जलमार्गांमध्ये फॉस्फरसच्या वाढीव सामग्रीमुळे जलीय वनस्पतींच्या बायोमासमध्ये जलद वाढ होते, "जलसंस्थेचे फुलणे" आणि त्यांचे युट्रोफिकेशन (पोषक घटकांसह समृद्ध करणे).

झाडे जमिनीतून मोठ्या प्रमाणात फॉस्फरस वाहून नेत असल्याने आणि मातीतील फॉस्फरस संयुगांची नैसर्गिक भरपाई अत्यंत क्षुल्लक असल्याने, फॉस्फरस खतांचा जमिनीत वापर करणे ही उत्पादकता वाढवण्याच्या सर्वात महत्त्वाच्या उपायांपैकी एक आहे. जगात दरवर्षी अंदाजे 125 दशलक्ष टन फॉस्फेट धातूचे उत्खनन केले जाते. त्यातील बहुतांश भाग फॉस्फेट खतांच्या निर्मितीवर खर्च होतो.

सल्फर सायकल

सल्फरचा मुख्य राखीव निधी गाळ, माती आणि वातावरणात आढळतो. जैव-रासायनिक चक्रात सल्फरच्या सहभागामध्ये मुख्य भूमिका सूक्ष्मजीवांची आहे. त्यापैकी काही कमी करणारे एजंट आहेत, तर काही ऑक्सिडायझिंग एजंट आहेत (चित्र 3. 6.).

तांदूळ. 3. 6. सल्फर सायकल (यू. ओडम, 1975 नुसार).

निसर्गात, लोह, शिसे, जस्त इत्यादींचे विविध सल्फाइड्स मोठ्या प्रमाणात ओळखले जातात. सल्फाइड सल्फर सल्फेट सल्फरमध्ये बायोस्फियरमध्ये ऑक्सिडाइझ केले जाते. सल्फेट वनस्पती घेतात. सजीवांमध्ये, सल्फर अमीनो ऍसिड आणि प्रथिनेचा भाग आहे आणि वनस्पतींमध्ये, याव्यतिरिक्त, ते आवश्यक तेलांचा भाग आहे. मातीत आणि समुद्राच्या गाळात जीवांचे अवशेष नष्ट करण्याच्या प्रक्रियेत सल्फरचे जटिल परिवर्तन होते (सूक्ष्मजीव असंख्य मध्यवर्ती सल्फर संयुगे तयार करतात). सजीवांच्या मृत्यूनंतर, मातीतील सल्फरचा काही भाग सूक्ष्मजीवांद्वारे H2S मध्ये कमी केला जातो, दुसरा भाग सल्फेटमध्ये ऑक्सिडाइज केला जातो आणि पुन्हा चक्रात समाविष्ट केला जातो. वातावरणात तयार होणारे हायड्रोजन सल्फाइड ऑक्सिडीकरण होते आणि पर्जन्यवृष्टीसह जमिनीत परत येते. याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन सल्फाइड "दुय्यम" सल्फाइड पुन्हा तयार करू शकतो आणि सल्फेट सल्फर जिप्सम तयार करतो. या बदल्यात, सल्फाइड आणि जिप्सम पुन्हा नष्ट होतात आणि सल्फर त्याचे स्थलांतर पुन्हा सुरू करते.

याव्यतिरिक्त, SO2, SO3, H2S आणि मूलभूत सल्फरच्या स्वरूपात सल्फर ज्वालामुखीद्वारे वातावरणात उत्सर्जित होते.

मानवी हस्तक्षेपामुळे सल्फरचे चक्र विस्कळीत होऊ शकते. याचे कारण म्हणजे रासायनिक उद्योगातून कोळसा जाळणे आणि उत्सर्जन करणे, परिणामी सल्फर डायऑक्साइड तयार होतो, ज्यामुळे प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेत व्यत्यय येतो आणि वनस्पतींचा मृत्यू होतो.

अशा प्रकारे, जैव-रासायनिक चक्र बायोस्फीअरचे होमिओस्टॅसिस प्रदान करतात. तथापि, ते मोठ्या प्रमाणावर मानवी प्रभावाच्या अधीन आहेत. आणि एखाद्या व्यक्तीच्या सर्वात शक्तिशाली पर्यावरणविरोधी कृतींपैकी एक म्हणजे नैसर्गिक चक्रांचे उल्लंघन आणि अगदी विनाश (ते अॅसायक्लिक बनतात) संबद्ध आहे.

मानववंशीय चक्र

मानववंशीय चक्राची प्रेरक शक्ती ही मानवी क्रियाकलाप आहे. या चक्रात दोन घटक समाविष्ट आहेत: जैविक, जिवंत प्राणी म्हणून एखाद्या व्यक्तीच्या कार्याशी संबंधित आणि तांत्रिक, लोकांच्या आर्थिक क्रियाकलापांशी संबंधित. मानववंशीय चक्र, भूगर्भीय आणि जैविक चक्रांप्रमाणे, बंद नाही. या मोकळ्यापणामुळे नैसर्गिक संसाधनांचा ऱ्हास होतो आणि नैसर्गिक पर्यावरणाचे प्रदूषण होते.

पान 1

एका मोठ्या भूगर्भीय चक्रामध्ये पृथ्वीच्या कवचामध्ये खोलवर गाळाचे खडक समाविष्ट असतात, जे त्यांच्यामध्ये असलेल्या घटकांना जैविक अभिसरण प्रणालीमधून दीर्घकाळ बंद करतात. भूगर्भशास्त्रीय इतिहासाच्या ओघात, पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पुन्हा एकदा रूपांतरित गाळाचे खडक, सजीव, पाणी आणि हवेच्या क्रियाकलापांमुळे हळूहळू नष्ट होतात आणि पुन्हा बायोस्फेरिक चक्रात समाविष्ट होतात.

एक मोठे भूवैज्ञानिक चक्र शेकडो हजारो किंवा लाखो वर्षांमध्ये उद्भवते. त्यात खालील गोष्टींचा समावेश आहे: खडक नष्ट होतात, हवामान खराब होतात आणि शेवटी समुद्रात पाण्याच्या प्रवाहाने वाहून जातात. येथे ते तळाशी जमा होतात, गाळाचे खडक तयार करतात आणि मानव किंवा इतर प्राण्यांद्वारे पाण्यातून काढून टाकलेल्या जीवांसह अंशतः जमिनीवर परत येतात.

एका मोठ्या भूवैज्ञानिक चक्राच्या केंद्रस्थानी म्हणजे सजीव पदार्थांच्या सहभागाशिवाय ग्रहांच्या प्रमाणात खनिज संयुगे एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी हस्तांतरित करण्याची प्रक्रिया.

लहान परिसंचरण व्यतिरिक्त, एक मोठा, भूगर्भीय अभिसरण आहे. काही पदार्थ पृथ्वीच्या खोल थरांमध्ये (समुद्राच्या तळाच्या गाळातून किंवा अन्य मार्गाने) प्रवेश करतात, जेथे विविध संयुगे, खनिज आणि सेंद्रिय यांच्या निर्मितीसह हळूहळू परिवर्तन घडते. भूगर्भीय चक्राच्या प्रक्रियांना मुख्यत्वे पृथ्वीच्या अंतर्गत ऊर्जेद्वारे, त्याच्या सक्रिय गाभ्याद्वारे समर्थित केले जाते. हीच ऊर्जा पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पदार्थ सोडण्यात योगदान देते. अशा प्रकारे, पदार्थांचे मोठे परिसंचरण बंद होते. लाखो वर्षे लागतात.

पदार्थांच्या मोठ्या भूगर्भीय अभिसरणाच्या गती आणि तीव्रतेच्या संदर्भात, सध्या कितीही अचूक डेटा दिला जाऊ शकतो, फक्त अंदाजे अंदाज आहेत आणि नंतर केवळ सामान्य चक्राच्या बाह्य घटकासाठी, म्हणजे. आवरणातून पृथ्वीच्या कवचामध्ये पदार्थाचा प्रवाह विचारात न घेता.

हा कार्बन मोठ्या भूवैज्ञानिक चक्रात भाग घेतो. हा कार्बन, एका लहान जैविक चक्राच्या प्रक्रियेत, सामान्यतः बायोस्फियर आणि जीवनाचा वायू संतुलन राखतो.

जगातील काही नद्यांचे ठोस प्रवाह.

पृथ्वीच्या पदार्थांच्या मोठ्या भूगर्भीय चक्रामध्ये बायोस्फेरिक आणि टेक्नोस्फेरिक घटकांचे योगदान खूप महत्त्वपूर्ण आहे: मानवी उत्पादन क्रियाकलापांच्या क्षेत्राच्या विस्तारामुळे तंत्रज्ञानाच्या घटकांची सतत प्रगती होत आहे.

पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील मुख्य टेक्नोबायो-जिओकेमिकल प्रवाह 70% जमिनीसाठी महासागरापर्यंत आणि 30% - बंद निचरा नसलेल्या अवसादांपर्यंत पदार्थांच्या मोठ्या भूवैज्ञानिक अभिसरणाच्या चौकटीत निर्देशित केला जात असल्याने, परंतु नेहमीच उच्च ते खालच्या उंचीपर्यंत, गुरुत्वाकर्षण शक्तींच्या क्रियेचा परिणाम म्हणून, पृथ्वीच्या उच्च पातळीपासून खालच्या भूभागापर्यंत, पृथ्वीच्या भूगर्भीय शक्तींच्या क्रियेचा परिणाम म्हणून, पृथ्वीच्या सर्वात कमी उंचीपर्यंत. महासागर उलट प्रवाह (वातावरणातील वाहतूक, मानवी क्रियाकलाप, टेक्टोनिक हालचाली, ज्वालामुखी, जीवांचे स्थलांतर) काही प्रमाणात पदार्थाची ही सामान्य खालच्या दिशेने होणारी हालचाल गुंतागुंतीत करतात, स्थानिक स्थलांतर चक्र तयार करतात, परंतु सर्वसाधारणपणे बदलत नाहीत.

वातावरणाद्वारे जमीन आणि महासागर यांच्यातील पाण्याचे अभिसरण मोठ्या भूवैज्ञानिक चक्राचा संदर्भ देते. महासागरांच्या पृष्ठभागावरून पाण्याचे बाष्पीभवन होते आणि एकतर जमिनीवर हस्तांतरित केले जाते, जेथे ते पर्जन्याच्या स्वरूपात येते, जे पुन्हा पृष्ठभागाच्या आणि भूमिगत प्रवाहाच्या रूपात महासागरात परत येते किंवा महासागराच्या पृष्ठभागावर पर्जन्याच्या स्वरूपात येते. दरवर्षी 500 हजार किमी3 पेक्षा जास्त पाणी पृथ्वीवरील जलचक्रात सहभागी होते. संपूर्णपणे जलचक्र आपल्या ग्रहावरील नैसर्गिक परिस्थितीला आकार देण्यात मोठी भूमिका बजावते. वनस्पतींद्वारे पाण्याचे बाष्पोत्सर्जन आणि जैव-रासायनिक चक्रात त्याचे शोषण लक्षात घेऊन, पृथ्वीवरील पाण्याचा संपूर्ण पुरवठा क्षय होतो आणि 2 दशलक्ष वर्षांत पुनर्संचयित केला जातो.

त्याच्या सूत्रानुसार, पदार्थांचे जैविक चक्र निसर्गातील पदार्थांच्या मोठ्या, भूवैज्ञानिक चक्राच्या मार्गावर विकसित होते.

पृष्ठभाग आणि भूजलाद्वारे पदार्थांचे हस्तांतरण हा पृथ्वीच्या भू-रासायनिक भिन्नतेचा मुख्य घटक आहे, परंतु केवळ एकच नाही आणि जर आपण संपूर्ण पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील पदार्थांच्या मोठ्या भूगर्भीय अभिसरणाबद्दल बोललो, तर त्यात प्रवाह खूप महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतात, विशेषत: सागरी आणि वातावरणीय वाहतूक.

पदार्थांच्या मोठ्या भूगर्भीय अभिसरणाच्या गती आणि तीव्रतेबद्दल, सध्या कोणताही अचूक डेटा देणे अशक्य आहे, फक्त अंदाजे अंदाज आहेत आणि नंतर केवळ सामान्य चक्राच्या बाह्य घटकासाठी, म्हणजे. आवरणातून पृथ्वीच्या कवचामध्ये पदार्थाचा प्रवाह विचारात न घेता. पदार्थांच्या मोठ्या भूगर्भीय अभिसरणाचा बहिर्गत घटक म्हणजे पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या विकृतीकरणाची सतत चालू असलेली प्रक्रिया.

खनिज पदार्थ आणि पाण्याचे एक मोठे भूवैज्ञानिक चक्र मोठ्या संख्येने अजैविक घटकांच्या प्रभावाखाली पुढे जाते.

४.३.१. मोठ्या भूगर्भीय चक्रात पदार्थांचे अभिसरण.

लिथोस्फेरिक प्लेट्सच्या सिद्धांतानुसार, पृथ्वीच्या बाह्य शेलमध्ये अनेक मोठ्या ब्लॉक्स (प्लेट्स) असतात. हा सिद्धांत 100-150 किमी जाड असलेल्या शक्तिशाली लिथोस्फेरिक प्लेट्सच्या क्षैतिज हालचालींचे अस्तित्व गृहीत धरतो.

त्याच वेळी, समुद्राच्या मध्यभागी, तथाकथित रिफ्ट झोन. कोवळ्या महासागरीय कवचाच्या निर्मितीसह लिथोस्फेरिक प्लेट्सचे फाटणे आणि वेगळे होणे आहे.

या घटनेला ओशन फ्लोर स्प्रेडिंग म्हणतात. अशा प्रकारे, आच्छादनाच्या खोलीतून खनिज पदार्थांचा प्रवाह वाढतो, ज्यामुळे तरुण स्फटिकासारखे खडक तयार होतात.

या प्रक्रियेच्या उलट, खोल महासागरीय खंदकांच्या झोनमध्ये, महाद्वीपीय कवचाचा एक भाग सतत दुसर्‍या भागावर आदळत असतो, जो प्लेटच्या परिधीय भागाच्या आवरणात विसर्जित होतो, म्हणजेच पृथ्वीच्या कवचाच्या घन पदार्थाचा काही भाग पृथ्वीच्या संरचनेत जातो. महासागराच्या खोल-समुद्री खंदकात घडणाऱ्या प्रक्रियेला महासागराच्या कवचाचे सबडक्शन म्हणतात.

ग्रहावरील पाण्याचे चक्र सतत आणि सर्वत्र चालते. जलचक्राची प्रेरक शक्ती औष्णिक ऊर्जा आणि गुरुत्वाकर्षण आहेत. उष्णतेच्या प्रभावाखाली, बाष्पीभवन, पाण्याच्या वाफेचे संक्षेपण आणि इतर प्रक्रिया घडतात, ज्यामुळे सूर्यापासून येणारी सुमारे 50% ऊर्जा वापरली जाते. गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावाखाली - पावसाचे थेंब पडणे, नद्यांचे प्रवाह, माती आणि भूजलाची हालचाल. बर्‍याचदा ही कारणे एकत्रितपणे कार्य करतात, उदाहरणार्थ, थर्मल प्रक्रिया आणि गुरुत्वाकर्षण दोन्ही पाण्याच्या वातावरणीय अभिसरणावर कार्य करतात.

४.३.२. निर्जीव निसर्गातील घटकांचे चक्र

हे दोन प्रकारे केले जाते: पाणी आणि हवा स्थलांतर. हवाई स्थलांतरितांमध्ये समाविष्ट आहे: ऑक्सिजन, हायड्रोजन, नायट्रोजन, आयोडीन.

जल स्थलांतरीत अशा पदार्थांचा समावेश होतो जे मुख्यतः मातीत, पृष्ठभागावर आणि भूगर्भातील पाण्यात, मुख्यतः रेणू आणि आयनांच्या स्वरूपात स्थलांतर करतात: सोडियम, मॅग्नेशियम, अॅल्युमिनियम, सिलिकॉन, फॉस्फरस, सल्फर, क्लोरीन, पोटॅशियम, मॅंगनीज, लोह, कोबाल्ट, निकेल, क्षार इत्यादी पाण्यातील शिसे, मीठ इ. तथापि, त्यांच्यासाठी हवाई स्थलांतर अधिक वैशिष्ट्यपूर्ण आहे.

4.4 लहान (जैविक) अभिसरण

बायोस्फियरमध्ये सजीव पदार्थांचे वस्तुमान तुलनेने लहान आहे. जर ते पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर वितरीत केले गेले, तर केवळ 1.5 सेमीचा एक थर मिळेल. तक्ता 4.1 जैवमंडल आणि पृथ्वीच्या इतर भूमंडलांच्या काही परिमाणात्मक वैशिष्ट्यांची तुलना करते. ग्रहाच्या इतर शेलच्या 10-6 पेक्षा कमी वस्तुमान असलेल्या बायोस्फियरमध्ये अतुलनीयपणे जास्त विविधता आहे आणि त्याची रचना दशलक्ष पट वेगाने नूतनीकरण करते.

तक्ता 4.1

पृथ्वीच्या इतर भूमंडलांशी बायोस्फीअरची तुलना

* थेट वजनावर आधारित थेट पदार्थ

४.४.१. बायोस्फीअरची कार्ये

बायोस्फियरच्या बायोटाबद्दल धन्यवाद, ग्रहावरील रासायनिक परिवर्तनांचा मुख्य भाग चालतो. त्यामुळे व्ही.आय. सजीव पदार्थाच्या प्रचंड परिवर्तनीय भूवैज्ञानिक भूमिकेबद्दल वर्नाडस्की. संपूर्ण सेंद्रिय उत्क्रांतीदरम्यान, सजीवांनी स्वतःहून, त्यांच्या अवयव, ऊती, पेशी, रक्त, संपूर्ण वातावरण, विश्व महासागराचा संपूर्ण खंड, मातीचे बहुतेक वस्तुमान, खनिज पदार्थांचे प्रचंड वस्तुमान, त्यांच्या अवयव, ऊती, पेशी, रक्त, हजार वेळा (वेगवेगळ्या चक्रासाठी 10 ते 30 वेळा) द्वारे पार केले. आणि त्यांनी ते केवळ चुकवले नाही, तर त्यांच्या गरजांनुसार पृथ्वीवरील वातावरणातही बदल केले.

सौर ऊर्जेचे रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेत रूपांतर करण्याच्या क्षमतेबद्दल धन्यवाद, वनस्पती आणि इतर जीव ग्रहांच्या प्रमाणात अनेक मूलभूत जैव-रासायनिक कार्ये करतात.

गॅस फंक्शन. प्रकाशसंश्लेषण आणि श्वासोच्छवासाच्या प्रक्रियेत सजीव प्राणी सतत ऑक्सिजन आणि कार्बन डायऑक्साइडची देवाणघेवाण करतात. ग्रहाच्या भू-रासायनिक उत्क्रांतीत आणि आधुनिक वातावरणातील वायू रचना तयार करण्यात वनस्पतींनी निर्णायक भूमिका बजावली आहे. वनस्पती O2 आणि CO2 च्या एकाग्रतेवर काटेकोरपणे नियंत्रण ठेवतात, जे सर्व आधुनिक सजीवांच्या संपूर्णतेसाठी इष्टतम आहेत.

एकाग्रता कार्य. त्यांच्या शरीरातून मोठ्या प्रमाणात हवा आणि नैसर्गिक द्रावणे पार करून, सजीव जीव बायोजेनिक स्थलांतर (रसायनांची हालचाल) आणि रासायनिक घटक आणि त्यांच्या संयुगे यांचे केंद्रीकरण करतात. हे सेंद्रिय जैवसंश्लेषण, प्रवाळ बेटांची निर्मिती, कवच आणि सांगाडे तयार करणे, गाळयुक्त चुनखडीचा स्तर दिसणे, विशिष्ट धातूंच्या अयस्कांचे साठे, लोह-मॅंगनीज नोड्यूलचे समुद्राच्या तळावर साठणे, इत्यादींवर लागू होते. जैविक उत्क्रांतीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात पर्यावरणीय उत्क्रांती झाली. जीवांनी त्यांना आवश्यक असलेले पदार्थ पातळ जलीय द्रावणातून काढण्यास शिकले आहे, त्यांच्या शरीरात त्यांची एकाग्रता अनेक पटींनी वाढवली आहे.

सजीव पदार्थाचे रेडॉक्स कार्य घटकांचे बायोजेनिक स्थलांतर आणि पदार्थांच्या एकाग्रतेशी जवळून संबंधित आहे. निसर्गातील बरेच पदार्थ स्थिर असतात आणि सामान्य परिस्थितीत ऑक्सिडेशन होत नाहीत, उदाहरणार्थ, आण्विक नायट्रोजन हे सर्वात महत्वाचे बायोजेनिक घटकांपैकी एक आहे. परंतु जिवंत पेशींमध्ये इतके शक्तिशाली उत्प्रेरक असतात - एन्झाईम्स की ते अजैविक वातावरणात होणाऱ्या अनेक रेडॉक्स प्रतिक्रिया लाखो पट वेगाने पार पाडण्यास सक्षम असतात.

बायोस्फियरच्या सजीव पदार्थाची माहिती कार्य. पहिल्या आदिम सजीवांच्या आगमनानेच ग्रहावर सक्रिय ("जिवंत") माहिती दिसू लागली, जी "मृत" माहितीपेक्षा वेगळी आहे, जी संरचनेचे साधे प्रतिबिंब आहे. सक्रिय आण्विक संरचनेसह उर्जेचा प्रवाह जोडून माहिती प्राप्त करण्यास जीव सक्षम असल्याचे दिसून आले जे प्रोग्रामची भूमिका बजावते. आण्विक माहिती जाणण्याची, संग्रहित करण्याची आणि प्रक्रिया करण्याची क्षमता निसर्गात प्रगत उत्क्रांती झाली आहे आणि पर्यावरणीय प्रणाली तयार करणारा सर्वात महत्वाचा घटक बनला आहे. बायोटा अनुवांशिक माहितीचा एकूण साठा 1015 बिट्सचा आहे. ग्लोबल बायोटाच्या सर्व पेशींमध्ये चयापचय आणि उर्जेशी संबंधित आण्विक माहितीच्या प्रवाहाची एकूण शक्ती 1036 बिट/से (गोर्शकोव्ह एट अल., 1996) पर्यंत पोहोचते.

४.४.२. जैविक चक्राचे घटक.

जैविक चक्र हे बायोस्फीअरच्या सर्व घटकांमध्ये (म्हणजे माती, हवा, पाणी, प्राणी, सूक्ष्मजीव इ.) दरम्यान चालते. हे सजीवांच्या अनिवार्य सहभागाने होते.

बायोस्फियरपर्यंत पोहोचणारे सौर विकिरण दरवर्षी सुमारे 2.5 * 1024 J ऊर्जा वाहून नेतात. त्यातील केवळ 0.3% थेट प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेत सेंद्रिय पदार्थांच्या रासायनिक बंधांच्या ऊर्जेत रूपांतरित होते, म्हणजे. जैविक चक्रात सामील आहे. आणि पृथ्वीवर पडणाऱ्या सौरऊर्जेपैकी ०.१ - ०.२% निव्वळ प्राथमिक उत्पादनात समाविष्ट होते. या ऊर्जेचे पुढील भवितव्य ट्रॉफिक चेनच्या कॅस्केडद्वारे अन्न सेंद्रिय पदार्थांच्या हस्तांतरणाशी जोडलेले आहे.

जैविक चक्र सशर्तपणे परस्परसंबंधित घटकांमध्ये विभागले जाऊ शकते: पदार्थांचे चक्र आणि ऊर्जा चक्र.

४.४.३. ऊर्जा चक्र. बायोस्फीअरमध्ये ऊर्जा परिवर्तन

परिसंस्थेचे वर्णन सजीवांचा संग्रह असे केले जाऊ शकते जे सतत ऊर्जा, पदार्थ आणि माहितीची देवाणघेवाण करतात. कार्य करण्याची क्षमता म्हणून ऊर्जा परिभाषित केली जाऊ शकते. ऊर्जेचे गुणधर्म, परिसंस्थेतील ऊर्जेच्या हालचालींसह, थर्मोडायनामिक्सच्या नियमांद्वारे वर्णन केले जातात.

थर्मोडायनामिक्सचा पहिला नियम किंवा ऊर्जेच्या संवर्धनाचा नियम सांगतो की ऊर्जा नाहीशी होत नाही आणि नव्याने निर्माण होत नाही, ती फक्त एका रूपातून दुसऱ्या स्वरूपात बदलते.

थर्मोडायनामिक्सचा दुसरा नियम सांगतो की एन्ट्रॉपी केवळ बंद प्रणालीमध्येच वाढू शकते. इकोसिस्टममधील उर्जेच्या संदर्भात, खालील सूत्रीकरण सोयीस्कर आहे: उर्जेच्या परिवर्तनाशी संबंधित प्रक्रिया उत्स्फूर्तपणे तेव्हाच होऊ शकतात जेव्हा ऊर्जा एकाग्र स्वरूपातून पसरलेल्या स्वरूपात जाते, म्हणजेच ती कमी होते. वापरासाठी अनुपलब्ध होणार्‍या ऊर्जेच्या प्रमाणाचे मोजमाप किंवा अन्यथा उर्जेचा ऱ्हास झाल्यावर घडणाऱ्या बदलाचे मोजमाप म्हणजे एन्ट्रॉपी. प्रणालीचा क्रम जितका जास्त असेल तितकी त्याची एन्ट्रॉपी कमी असेल.

दुसऱ्या शब्दांत, सजीव पदार्थ ब्रह्मांड, सूर्याची उर्जा प्राप्त करते आणि स्थलीय प्रक्रियांच्या (रासायनिक, यांत्रिक, थर्मल, इलेक्ट्रिकल) उर्जेमध्ये रूपांतरित करते. बायोस्फीअरमधील पदार्थांच्या सतत अभिसरणात ही ऊर्जा आणि अजैविक पदार्थ यांचा समावेश होतो. बायोस्फियरमध्ये उर्जेच्या प्रवाहाची एक दिशा असते - सूर्यापासून वनस्पती (ऑटोट्रॉफ्स) ते प्राणी (हेटरोट्रॉफ्स) पर्यंत. स्थिर अवस्थेतील नैसर्गिक अस्पृश्य इकोसिस्टम्स ज्यामध्ये सतत महत्त्वाचे पर्यावरणीय संकेतक (होमिओस्टॅसिस) सर्वात जास्त क्रमप्राप्त आहेत आणि सर्वात कमी एन्ट्रॉपीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत.

४.४.४. निसर्गातील पदार्थांचे चक्र

सजीव पदार्थाची निर्मिती आणि त्याचे विघटन या एकाच प्रक्रियेच्या दोन बाजू आहेत, ज्याला रासायनिक घटकांचे जैविक चक्र म्हणतात. जीवन म्हणजे जीव आणि पर्यावरण यांच्यातील रासायनिक घटकांचे परिसंचरण.

चक्राचे कारण म्हणजे घटकांची मर्यादितता ज्यापासून जीवांचे शरीर तयार केले जाते. प्रत्येक जीव पर्यावरणातून जीवनासाठी आवश्यक असलेले पदार्थ काढतो आणि न वापरलेले परत करतो. ज्यामध्ये:

काही जीव थेट पर्यावरणातून खनिजे घेतात;

इतर प्रथम प्रक्रिया केलेली आणि वेगळी उत्पादने वापरतात;

तिसरा - दुसरा, इ. जोपर्यंत पदार्थ त्यांच्या मूळ स्थितीत वातावरणात परत येत नाहीत.

बायोस्फियरमध्ये, एकमेकांच्या टाकाऊ वस्तूंचा वापर करू शकतील अशा विविध जीवांच्या सहअस्तित्वाची गरज स्पष्ट आहे. आपण व्यावहारिकरित्या कचरामुक्त जैविक उत्पादन पाहतो.

सजीवांमध्ये पदार्थांचे चक्र सशर्तपणे चार प्रक्रियांमध्ये कमी केले जाऊ शकते:

1. प्रकाशसंश्लेषण. प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी, वनस्पती सौर ऊर्जा शोषून घेतात आणि जमा करतात आणि सेंद्रिय पदार्थांचे संश्लेषण करतात - प्राथमिक जैविक उत्पादने - आणि अजैविक पदार्थांपासून ऑक्सिजन. प्राथमिक जैविक उत्पादने खूप वैविध्यपूर्ण आहेत - त्यात कार्बोहायड्रेट (ग्लूकोज), स्टार्च, फायबर, प्रथिने, चरबी असतात.

सर्वात सोप्या कार्बोहायड्रेट (ग्लूकोज) च्या प्रकाशसंश्लेषणाच्या योजनेत खालील योजना आहेत:

ही प्रक्रिया फक्त दिवसा घडते आणि वनस्पतींच्या वस्तुमानात वाढ होते.

पृथ्वीवर, प्रकाशसंश्लेषणाच्या परिणामी दरवर्षी सुमारे 100 अब्ज टन सेंद्रिय पदार्थ तयार होतात, सुमारे 200 अब्ज टन कार्बन डायऑक्साइड शोषले जातात आणि सुमारे 145 अब्ज टन ऑक्सिजन सोडले जातात.

पृथ्वीवरील जीवनाचे अस्तित्व सुनिश्चित करण्यात प्रकाशसंश्लेषण निर्णायक भूमिका बजावते. त्याचे जागतिक महत्त्व या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले जाते की प्रकाशसंश्लेषण ही एकमेव प्रक्रिया आहे ज्या दरम्यान थर्मोडायनामिक प्रक्रियेतील ऊर्जा, किमान तत्त्वानुसार, नष्ट होत नाही, उलट जमा होते.

प्रथिने तयार करण्यासाठी आवश्यक अमीनो ऍसिडचे संश्लेषण करून, वनस्पती तुलनेने इतर सजीवांच्या तुलनेत स्वतंत्रपणे अस्तित्वात राहू शकतात. हे वनस्पतींचे ऑटोट्रॉफी (पोषणात स्वयंपूर्णता) प्रकट करते. त्याच वेळी, वनस्पतींचे हिरवे वस्तुमान आणि प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेत तयार होणारा ऑक्सिजन हे सजीवांच्या पुढील गटाचे जीवन टिकवून ठेवण्यासाठी आधार आहेत - प्राणी, सूक्ष्मजीव. हे जीवांच्या या गटाची हेटरोट्रॉफी दर्शवते.

2. श्वास घेणे. ही प्रक्रिया प्रकाशसंश्लेषणाच्या उलट आहे. सर्व जिवंत पेशींमध्ये आढळते. श्वसनादरम्यान, सेंद्रिय पदार्थ ऑक्सिजनद्वारे ऑक्सिडाइझ केले जातात, परिणामी कार्बन डायऑक्साइड, पाणी आणि ऊर्जा तयार होते.

3. ऑटोट्रॉफिक आणि हेटरोट्रॉफिक जीवांमधील पौष्टिक (ट्रॉफिक) संबंध. या प्रकरणात, अन्न साखळीच्या दुव्यांसह ऊर्जा आणि पदार्थांचे हस्तांतरण होते, ज्याबद्दल आम्ही आधी अधिक तपशीलवार चर्चा केली.

4. बाष्पोत्सर्जनाची प्रक्रिया. जैविक चक्रातील सर्वात महत्वाची प्रक्रिया.

योजनाबद्धपणे, त्याचे खालीलप्रमाणे वर्णन केले जाऊ शकते. झाडे त्यांच्या मुळांद्वारे जमिनीतील ओलावा शोषून घेतात. त्याच वेळी, पाण्यात विरघळलेले खनिज पदार्थ त्यांच्यात प्रवेश करतात, जे शोषले जातात आणि पर्यावरणीय परिस्थितीनुसार आर्द्रता कमी किंवा जास्त प्रमाणात बाष्पीभवन होते.

४.४.५. जैव-रासायनिक चक्र

भूगर्भीय आणि जैविक चक्र एकमेकांशी जोडलेले आहेत - ते एकल प्रक्रिया म्हणून अस्तित्वात आहेत, ज्यामुळे पदार्थांचे अभिसरण, तथाकथित जैव-रासायनिक चक्र (BGCC) होते. घटकांचे हे परिसंचरण पर्यावरणातील सेंद्रिय पदार्थांच्या संश्लेषण आणि क्षयमुळे होते (चित्र 4.1). बीएचसीसीमध्ये बायोस्फियरचे सर्व घटक समाविष्ट नाहीत, परंतु केवळ बायोजेनिक घटक आहेत. सजीवांमध्ये त्यांचा समावेश होतो, हे घटक असंख्य प्रतिक्रियांमध्ये प्रवेश करतात आणि सजीवांमध्ये होणार्‍या प्रक्रियांमध्ये भाग घेतात. टक्केवारीनुसार, बायोस्फियरच्या सजीव पदार्थाच्या एकूण वस्तुमानात खालील मुख्य जैवजन्य घटक असतात: ऑक्सिजन - 70%, कार्बन - 18%, हायड्रोजन - 10.5%, कॅल्शियम - 0.5%, पोटॅशियम - 0.3%, नायट्रोजन - 0.3%, (सर्व ऑक्सिजन, ऑक्सिजन, कार्बन, ऑक्सिजन) आहेत. जिवंत प्राणी - 98%).

रासायनिक घटकांच्या बायोजेनिक स्थलांतराचे सार.

अशा प्रकारे, बायोस्फियरमध्ये पदार्थांचे एक बायोजेनिक चक्र असते (म्हणजे, जीवांच्या महत्त्वपूर्ण क्रियाकलापांमुळे होणारे एक चक्र) आणि उर्जेचा एक दिशाहीन प्रवाह असतो. रासायनिक घटकांचे बायोजेनिक स्थलांतर प्रामुख्याने दोन विरुद्ध प्रक्रियांद्वारे निर्धारित केले जाते:

1. सौर ऊर्जेमुळे पर्यावरणातील घटकांपासून सजीव पदार्थांची निर्मिती.

2. सेंद्रिय पदार्थांचा नाश, उर्जेच्या प्रकाशनासह. त्याच वेळी, खनिज पदार्थांचे घटक वारंवार सजीवांमध्ये प्रवेश करतात, त्याद्वारे जटिल सेंद्रिय संयुगे, फॉर्मच्या रचनेत प्रवेश करतात आणि नंतर, जेव्हा नंतरचा नाश होतो, तेव्हा ते पुन्हा खनिज स्वरूप प्राप्त करतात.

असे घटक आहेत जे सजीवांचा भाग आहेत, परंतु बायोजेनिक घटकांशी संबंधित नाहीत. अशा घटकांचे जीवांमध्ये त्यांच्या वजनाच्या अंशानुसार वर्गीकरण केले जाते:

मॅक्रोन्यूट्रिएंट्स - वस्तुमानाच्या किमान 10-2% घटक;

ट्रेस घटक - 9 * 10-3 ते 1 * 10-3% वस्तुमानाचे घटक;

अल्ट्रामाइक्रोइलेमेंट्स - वस्तुमानाच्या 9 * 10-6% पेक्षा कमी;

बायोस्फियरच्या इतर रासायनिक घटकांमध्ये बायोजेनिक घटकांचे स्थान निश्चित करण्यासाठी, आपण पर्यावरणशास्त्रात स्वीकारलेल्या वर्गीकरणाचा विचार करूया. बायोस्फीअरमध्ये होणार्‍या प्रक्रियांमध्ये दर्शविलेल्या क्रियाकलापांनुसार, सर्व रासायनिक घटक 6 गटांमध्ये विभागले गेले आहेत:

हेलियम, निऑन, आर्गॉन, क्रिप्टन, झेनॉन हे उदात्त वायू आहेत. अक्रिय वायू सजीवांचा भाग नाहीत.

नोबल धातू - रुथेनियम, रेडियम, पॅलेडियम, ऑस्मियम, इरिडियम, प्लॅटिनम, सोने. हे धातू पृथ्वीच्या कवचामध्ये जवळजवळ संयुगे तयार करत नाहीत.

चक्रीय किंवा बायोजेनिक घटक (त्यांना स्थलांतरित देखील म्हणतात). पृथ्वीच्या कवचातील बायोजेनिक घटकांचा हा गट एकूण वस्तुमानाच्या 99.7% आहे आणि उर्वरित 5 गट - 0.3%. अशा प्रकारे, बहुतेक घटक स्थलांतरित असतात जे भौगोलिक लिफाफ्यात परिसंचरण करतात आणि काही जड घटक फारच लहान असतात.

विखुरलेले घटक, मुक्त अणूंच्या प्राबल्य द्वारे वैशिष्ट्यीकृत. ते रासायनिक अभिक्रियांमध्ये प्रवेश करतात, परंतु त्यांची संयुगे पृथ्वीच्या कवचामध्ये क्वचितच आढळतात. ते दोन उपसमूहांमध्ये विभागलेले आहेत. प्रथम - रुबिडियम, सीझियम, निओबियम, टॅंटलम - पृथ्वीच्या कवचाच्या खोलीत संयुगे तयार करतात आणि त्यांच्या पृष्ठभागावरील खनिजे नष्ट होतात. दुसरा - आयोडीन, ब्रोमिन - केवळ पृष्ठभागावर प्रतिक्रिया देते.

किरणोत्सर्गी घटक - पोलोनियम, रेडॉन, रेडियम, युरेनियम, नेपट्यूनियम, प्लुटोनियम.

दुर्मिळ पृथ्वीचे घटक - यट्रियम, समेरियम, युरोपियम, थ्युलियम इ.

वर्षभरातील जैवरासायनिक चक्र सुमारे 480 अब्ज टन पदार्थ तयार करतात.

मध्ये आणि. वर्नाडस्की यांनी तीन जैव-रासायनिक तत्त्वे तयार केली जी रासायनिक घटकांच्या बायोजेनिक स्थलांतराचे सार स्पष्ट करतात:

बायोस्फियरमधील रासायनिक घटकांचे बायोजेनिक स्थलांतर नेहमीच त्याच्या जास्तीत जास्त प्रकटीकरणाकडे झुकते.

भौगोलिक काळाच्या ओघात प्रजातींची उत्क्रांती, जीवनाच्या शाश्वत स्वरूपांच्या निर्मितीस कारणीभूत ठरते, अशा दिशेने पुढे जाते ज्यामुळे अणूंचे बायोजेनिक स्थलांतर वाढते.

सजीव पदार्थ त्याच्या पर्यावरणाशी सतत रासायनिक देवाणघेवाण करत असतात, जो जीवमंडल पुनर्निर्मित आणि देखरेख करणारा घटक आहे.

यातील काही घटक बायोस्फीअरमध्ये कसे हलतात ते पाहू.

कार्बन सायकल. जैविक चक्रातील मुख्य सहभागी कार्बनिक पदार्थांचा आधार आहे. प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेत बहुतेक कार्बन चक्र सजीव पदार्थ आणि वातावरणातील कार्बन डायऑक्साइड यांच्यात घडते. तृणभक्षींना ते अन्नासोबत मिळते, भक्षकांना ते शाकाहारी प्राण्यांकडून मिळते. जेव्हा श्वासोच्छ्वास, सडणे, कार्बन डाय ऑक्साईड अंशतः वातावरणात परत येतो, सेंद्रिय खनिजे जळतात तेव्हा परत येते.

वातावरणात कार्बन परत न आल्यास, ते 7-8 वर्षांत हिरव्या वनस्पतींद्वारे वापरले जाईल. प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे कार्बनच्या जैविक उलाढालीचा दर 300 वर्षे आहे. वातावरणातील CO2 च्या सामग्रीचे नियमन करण्यात महासागर महत्त्वाची भूमिका बजावतात. जर वातावरणात CO2 चे प्रमाण वाढले तर त्यातील काही अंश पाण्यात विरघळतात आणि कॅल्शियम कार्बोनेटवर प्रतिक्रिया देतात.

ऑक्सिजन चक्र.

ऑक्सिजनमध्ये उच्च रासायनिक क्रिया असते, पृथ्वीच्या कवचातील जवळजवळ सर्व घटकांसह संयुगेमध्ये प्रवेश करते. हे प्रामुख्याने संयुगेच्या स्वरूपात उद्भवते. सजीव पदार्थाचा प्रत्येक चौथा अणू हा ऑक्सिजनचा अणू असतो. वातावरणातील जवळजवळ सर्व आण्विक ऑक्सिजनची उत्पत्ती झाली आहे आणि हिरव्या वनस्पतींच्या क्रियाकलापांमुळे ते स्थिर पातळीवर राखले जाते. वायुमंडलीय ऑक्सिजन, श्वसनादरम्यान बांधला जातो आणि प्रकाशसंश्लेषणादरम्यान सोडला जातो, 200 वर्षांत सर्व सजीवांमध्ये जातो.

नायट्रोजन चक्र. नायट्रोजन हा सर्व प्रथिनांचा अविभाज्य भाग आहे. निसर्गातील नायट्रोजन आणि सेंद्रिय पदार्थ बनवणारा घटक म्हणून बद्ध नायट्रोजनचे एकूण गुणोत्तर 1:100,000 आहे. नायट्रोजन रेणूमध्ये रासायनिक बंध ऊर्जा खूप जास्त आहे. म्हणून, नायट्रोजनचे इतर घटकांसह - ऑक्सिजन, हायड्रोजन (नायट्रोजन स्थिरीकरणाची प्रक्रिया) - भरपूर ऊर्जा आवश्यक आहे. औद्योगिक नायट्रोजनचे निर्धारण -500°C तापमानात आणि -300 atm च्या दाबावर उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत होते.

आपल्याला माहिती आहे की, वातावरणात 78% पेक्षा जास्त आण्विक नायट्रोजन असते, परंतु या स्थितीत ते हिरव्या वनस्पतींसाठी उपलब्ध नाही. त्यांच्या पोषणासाठी, वनस्पती केवळ नायट्रिक आणि नायट्रस ऍसिडचे क्षार वापरू शकतात. या क्षारांच्या निर्मितीचे मार्ग काय आहेत? त्यापैकी काही येथे आहेत:

बायोस्फियरमध्ये, बायोकॅटॅलिसिसच्या उच्च कार्यक्षमतेमुळे सामान्य तापमान आणि दाबावर अॅनारोबिक बॅक्टेरिया आणि सायनोबॅक्टेरियाच्या अनेक गटांद्वारे नायट्रोजनचे निर्धारण केले जाते. असे मानले जाते की बॅक्टेरिया प्रतिवर्षी अंदाजे 1 अब्ज टन नायट्रोजनचे रूपांतर बंधनकारक स्वरूपात करतात (औद्योगिक स्थिरीकरणाचे जागतिक प्रमाण सुमारे 90 दशलक्ष टन आहे).

मातीतील नायट्रोजन-फिक्सिंग बॅक्टेरिया हवेतून आण्विक नायट्रोजन आत्मसात करण्यास सक्षम असतात. ते नायट्रोजनयुक्त यौगिकांसह माती समृद्ध करतात, म्हणून त्यांचे मूल्य अत्यंत उच्च आहे.

वनस्पती आणि प्राणी उत्पत्तीच्या सेंद्रिय पदार्थांच्या नायट्रोजन-युक्त संयुगेच्या विघटनाच्या परिणामी.

बॅक्टेरियाच्या कृती अंतर्गत, नायट्रोजनचे रूपांतर नायट्रेट्स, नायट्रेट्स, अमोनियम संयुगेमध्ये होते. वनस्पतींमध्ये, नायट्रोजन संयुगे प्रथिने संयुगेच्या संश्लेषणात भाग घेतात, जे अन्न शृंखलांमध्ये जीवांपासून जीवात हस्तांतरित केले जातात.

फॉस्फरस सायकल. आणखी एक महत्त्वाचा घटक, ज्याशिवाय प्रथिने संश्लेषण अशक्य आहे, ते फॉस्फरस आहे. आग्नेय खडक (ऍपेटाइट्स) आणि गाळाचे खडक (फॉस्फोराइट्स) हे मुख्य स्त्रोत आहेत.

नैसर्गिक लीचिंग प्रक्रियेच्या परिणामी अकार्बनिक फॉस्फरस सायकलमध्ये सामील आहे. फॉस्फरस सजीवांद्वारे आत्मसात केला जातो, जो त्याच्या सहभागाने अनेक सेंद्रिय संयुगे संश्लेषित करतो आणि त्यांना विविध ट्रॉफिक स्तरांवर हस्तांतरित करतो.

ट्रॉफिक साखळीसह त्यांचा प्रवास संपल्यानंतर, सेंद्रिय फॉस्फेट सूक्ष्मजीवांद्वारे विघटित होतात आणि हिरव्या वनस्पतींसाठी उपलब्ध खनिज फॉस्फेटमध्ये बदलतात.

जैविक अभिसरण प्रक्रियेत, जे पदार्थ आणि उर्जेची हालचाल सुनिश्चित करते, कचरा जमा होण्यास जागा नाही. प्रत्येक जीवसृष्टीतील टाकाऊ पदार्थ (म्हणजे टाकाऊ पदार्थ) हे इतर जीवांसाठी प्रजनन स्थळ आहेत.

सैद्धांतिकदृष्ट्या, बायोस्फियरने नेहमी बायोमासचे उत्पादन आणि त्याचे विघटन यांच्यात संतुलन राखले पाहिजे. तथापि, काही भूवैज्ञानिक कालखंडात, जैविक चक्राचा समतोल बिघडला जेव्हा, काही नैसर्गिक परिस्थितींमुळे, आपत्तीमुळे, सर्व जैविक उत्पादने आत्मसात आणि रूपांतरित झाली नाहीत. या प्रकरणांमध्ये, जैविक उत्पादनांचे अधिशेष तयार झाले, जे संरक्षित केले गेले आणि पृथ्वीच्या कवचात, पाण्याच्या स्तंभाखाली, गाळाच्या खाली जमा केले गेले आणि पर्माफ्रॉस्ट झोनमध्ये संपले. त्यामुळे कोळसा, तेल, वायू, चुनखडीचे साठे तयार झाले. हे लक्षात घेतले पाहिजे की ते बायोस्फियरमध्ये कचरा टाकत नाहीत. प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेत जमा होणारी सूर्याची ऊर्जा सेंद्रिय खनिजांमध्ये केंद्रित असते. आता, सेंद्रिय जीवाश्म इंधन जाळून, एखादी व्यक्ती ही ऊर्जा सोडते.