ev › ezoterik › Biyosferde enerjinin soyut dönüşümü. Maddelerin dolaşımı ve enerji akışları

Biyosferde enerjinin soyut dönüşümü. Maddelerin dolaşımı ve enerji akışları

Biyosferin enerji dengesi, emilen ve yayılan enerji arasındaki orandır. Fotosentez sırasında bitkiler tarafından emilen Güneş ve kozmik ışınların enerjisinin gelmesi ile belirlenir, bir kısmı diğer enerji türlerine dönüştürülür ve bir kısmı da uzayda dağılır.

Biyosferdeki maddelerin dolaşımı, belirli bir ileri hareketi olan, bireysel döngülerde niteliksel ve niceliksel farklılıklar olarak ifade edilen maddelerin tekrar eden bir dönüşüm ve mekansal yer değiştirme sürecidir.

Modern anlamda, Dünya'nın biyosferi, kendi "girdisi" ve "çıktısı" olan küresel bir açık sistemdir. Girdisi, uzaydan gelen güneş enerjisi akışı ve litosferden kimyasal enerji, biyojenik dolaşımda yer alan madde, mevcut iç bilgi ve dış bilgi akışıdır. Biyosferin çıkışında, esas olarak yayılan ve yayılan termal enerji, dolaşımdan çıkan madde, yeniden organize edilmiş iç bilgi ve giden bilgi akışı vardır.

Organizmaların hayati aktivitesini ve ekosistemlerdeki maddelerin dolaşımını sürdürmek, ancak sürekli güneş enerjisi akışı nedeniyle mümkündür. Bu enerji atmosfer, hidrosfer ve litosferdeki fiziksel ve kimyasal süreçlerde büyük miktarlarda israf edilir: hava akışlarının ve su kütlelerinin karışması, buharlaşma, maddelerin yeniden dağıtılması, minerallerin çözünmesi, gazların emilmesi ve salınması.

Güneş enerjisinin sadece 1/2.000.000'u Dünya yüzeyine ulaşırken, %1-2'si bitkiler tarafından özümsenmektedir.

Dünyada, güneş radyasyonunun enerjisinin sadece harcanıp yeniden dağıtılmadığı, aynı zamanda çok uzun süre depolandığı tek bir süreç vardır.

Bu süreç, fotosentez sırasında organik maddenin oluşturulmasıdır. Fırınlarda kömür yakarak, yüz milyonlarca yıl önce bitkiler tarafından depolanan güneş enerjisini serbest bırakır ve kullanırız.

Bitkilerin (ototroflar) ana gezegensel işlevi, daha sonra biyosferdeki biyokimyasal süreçleri sürdürmek için harcanan güneş enerjisini bağlamak ve depolamaktır. Heterotroflar besinlerden enerji alırlar. Tüm canlılar, başkaları için beslenme nesneleridir, yani. enerji ilişkileri ile birbirine bağlıdır. Biyosenozlardaki besin bağlantıları, enerjiyi bir organizmadan diğerine aktarmak için bir mekanizmadır. Herhangi bir türün organizmaları, başka bir tür için potansiyel bir enerji kaynağıdır. Her toplulukta, trofik ilişkiler karmaşık bir ağ oluşturur.

Besinlerin parçalanması sonucu alınan enerjinin çoğu vücuttaki fizyolojik süreçlere harcanır, daha küçük bir kısmı vücudun dokularına dönüştürülür, yani. büyüme, kilo alımı, yedek besinlerin birikmesi için harcanır.

Vücuttaki kimyasal reaksiyonlarda enerji transferi, termodinamiğin ikinci yasasına göre, bir kısmının ısı şeklinde kaybıyla gerçekleşir. Bu kayıplar, verimliliği çok düşük olan hayvanların kas hücrelerinin çalışması sırasında özellikle büyüktür.

Solunum için yapılan harcamalar, vücut kütlesini artırmak için yapılan enerji maliyetlerinden de kat kat fazladır. Spesifik oranlar, gelişim aşamasına ve bireylerin fizyolojik durumuna bağlıdır. Genç bireyler büyümeye daha fazla harcarken, olgun bireyler enerjiyi neredeyse yalnızca metabolizma ve fizyolojik süreçleri sürdürmek için kullanırlar.

Bu nedenle, besin zincirinin bir halkasından diğerine geçişte enerjinin çoğu kaybolur, çünkü. diğer, sonraki bağlantı, yalnızca önceki bağlantının biyokütlesinde bulunan enerjiyi kullanabilir. Bu kayıpların yaklaşık %90 olduğu tahmin edilmektedir, yani. tüketilen enerjinin sadece %10'u biyokütlede depolanır.

Buna uygun olarak, besin zincirlerinde bitki biyokütlesinde biriken enerji rezervi hızla tükenmektedir. Kaybedilen enerji ancak Güneş enerjisiyle yenilenebilir. Bu bakımdan biyosferde madde döngüsüne benzer bir enerji döngüsü olamaz. Biyosfer, yalnızca tek yönlü enerji akışı, dışarıdan güneş radyasyonu şeklinde sürekli girişi nedeniyle işlev görür.

Böylece biyosferdeki enerji akışı iki ana kanala ayrılarak canlı bitki dokuları veya kaynağı da fotosentez olan ölü organik maddeler aracılığıyla tüketicilere ulaşmaktadır.

Bir ekosistemde meydana gelen süreçler (canlı organizmaların sayısı, gelişme hızları vb.), ekosisteme giren enerji miktarına ve ekosistemdeki maddelerin dolaşımına bağlıdır. Biyosfer, enerjinin dış ortamdan emildiği enerjik olarak açık bir sistemdir.

Canlı hücrelerin molekülleri tarafından algılanan sürekli güneş enerjisi akışı, kimyasal bağların enerjisine dönüştürülür (bkz. Şekil 2.1). Bu şekilde oluşturulan kimyasal maddeler (örneğin fotosentez sırasında) sırayla bir organizmadan diğerine geçer: bitkilerden otçul hayvanlara, onlardan birinci dereceden etoburlara, sonra ikincisine vb. Bu geçiş, madde ve enerjinin ardışık düzenli akışı olarak kabul edilir. Gıdanın potansiyel kimyasal enerjisinin bir kısmı, serbest bırakılır, vücudun hayati fonksiyonlarını yerine getirmesini sağlar, yani. "iş" ve buna paralel olarak, sistem düzensizliğinin bir ölçüsü olarak kabul edilen entropiyi artırarak ısı şeklinde kaybolur.

Dünya'ya gelen güneş enerjisi akışı sadece dağılsaydı, yaşam imkansız olurdu (sistem maksimum entropi durumunda olurdu). Sistemin entropisinin artmaması için organizma veya sistem çevreden negatif entropi çıkarmalıdır - negentropi , yani degradeye karşı çalışın. Eğilime karşı çalışmak için, ekolojik sistemin güneş enerjisi şeklinde gelen bir enerji sübvansiyonu alması gerekir. Canlı bir organizma, kimyasal bağlarının düzenini kullanarak yiyeceklerden negentropiyi çıkarır. Enerjinin bir kısmı kaybolur, örneğin yaşam süreçlerini sürdürmek için harcanır, bir kısmı diğer organizmalara aktarılır. Bu akışın başlangıcında, bozulmuş organik ve mineral maddelerin düzeninin arttığı ototrofik bitki besleme - fotosentez süreci vardır. Bu durumda, güneş enerjisi akışı nedeniyle entropi azalır.

Bu nedenle, bir ekosistemdeki tüm enerji dönüşümleri her zaman açık bir sistemin termodinamik modeline karşılık gelir.

biyojenik döngü ekosistem düzeyinde meydana gelir ve toprağın, suyun, karbonun besin maddelerinin bitkilerin özünde birikmesi, hem kendilerinin hem de organizmaların vücut ve yaşam süreçlerini inşa etmek için harcanması gerçeğinde yatmaktadır - tüketiciler. Ayrıştırıcılar, organik maddeyi, yine bitkiler tarafından erişilebilen ve yine onlar tarafından madde akışına dahil olan mineral bileşenlere ayrıştırır.

Ekosistemlerin işleyişinin önemli bir ilkesi - kaynakları elde etmek ve atıklardan kurtulmak, tüm unsurların döngüsü içinde gerçekleşir.

Ana elementler: karbon, hidrojen, oksijen, azot - organizmalar için büyük miktarlarda gereklidir; arandılar makro besinler . Diğerleri nispeten küçük miktarlarda kullanılır - eser elementler . Bununla birlikte, tüm kimyasal elementler biyosferde belirli yollar boyunca dolaşır: dış ortamdan organizmalara ve onlardan dış ortama. Aşağı yukarı kapalı olan bu yollara denir. biyojeokimyasal döngüler .

Test soruları:

Ekoloji, konusu. Modern ekolojinin yapısı.

Ekolojinin temel kavramları.

çevresel faktörler. Faktörlerin etki yasaları.

Abiyotik, biyotik ve antropojenik çevresel faktörler.

Öğretim ve biyosfer. Biyosferin sınırları.Canlı madde.

Biyosferdeki enerji akışı ve maddelerin dolaşımı.

Ders eki 1.

Organizmaların hayati aktivitesini ve ekosistemlerdeki maddelerin dolaşımını sürdürmek, ancak sürekli bir enerji akışı nedeniyle mümkündür. Dünya yüzeyine ulaşan enerjinin %99'dan fazlası güneş radyasyonudur. Bu enerji atmosfer, hidrosfer ve litosferdeki fiziksel ve kimyasal süreçlerde büyük miktarlarda israf edilir: hava akışlarının ve su kütlelerinin karışması, buharlaşma, maddelerin yeniden dağıtılması, minerallerin çözünmesi, gazların emilmesi ve salınması.[ ...]

Güneş enerjisinin sadece 1/2.000.000'u Dünya yüzeyine ulaşırken, %1-2'si bitkiler tarafından özümsenmektedir. Dünyada, güneş radyasyonunun enerjisinin sadece harcanıp yeniden dağıtılmadığı, aynı zamanda çok uzun süre depolandığı tek bir süreç vardır. Bu süreç, fotosentez sırasında organik maddenin oluşturulmasıdır. Ocaklarda kömür yakarak, yüz milyonlarca yıl önce bitkiler tarafından depolanan güneş enerjisini serbest bırakır ve kullanırız.[ ...]

Bitkilerin (ototroflar) ana gezegensel işlevi, daha sonra biyosferdeki biyokimyasal süreçleri sürdürmek için harcanan güneş enerjisini bağlamak ve depolamaktır.[ ...]

İlk trofik seviye üreticiler, bitki biyokütlesinin yaratıcılarıdır; otçul hayvanlar (1. dereceden tüketiciler) ikinci trofik seviyeye aittir; otçul formların pahasına yaşayan etçil hayvanlar 2. dereceden tüketicilerdir; etobur, diğer etoburları yiyen - 3. dereceden tüketiciler vb. [ ...]

Tüketicilerin enerji dengesi aşağıdaki gibi oluşturulmuştur. Yutulan yiyecekler genellikle tam olarak sindirilmez. Sindirilebilirlik yüzdesi, gıdanın bileşimine ve vücuttaki sindirim enzimlerinin varlığına bağlıdır. Hayvanlarda, yiyeceklerin %12 ila 75'i metabolizma sürecinde asimile edilir. Besinlerin sindirilmeyen kısmı tekrar dış ortama (dışkı şeklinde) geri döner ve diğer besin zincirlerine dahil olabilir. Besinlerin parçalanması sonucu alınan enerjinin çoğu vücuttaki fizyolojik süreçlere harcanır, daha küçük bir kısmı vücudun dokularına dönüştürülür, yani. büyüme, kilo alımı, yedek besinlerin birikmesi için harcanır.[ ...]

Vücuttaki kimyasal reaksiyonlarda enerji transferi, termodinamiğin ikinci yasasına göre, bir kısmının ısı şeklinde kaybıyla gerçekleşir. Bu kayıplar, özellikle verimliliği çok düşük olan hayvanların kas hücrelerinin çalışması sırasında büyüktür.[ ...]

Bu nedenle, besin zincirinin bir halkasından diğerine geçişte enerjinin çoğu kaybolur, çünkü. bir başkası tarafından kullanıldığında, bir sonraki bağlantı yalnızca önceki bağlantının biyokütlesinde bulunan enerji olabilir. Bu kayıpların yaklaşık %90 olduğu tahmin edilmektedir; Tüketilen enerjinin sadece %10'u biyokütlede depolanır.[ ...]

Buna uygun olarak, besin zincirlerinde bitki biyokütlesinde biriken enerji rezervi hızla tükenmektedir. Kaybedilen enerji ancak Güneş enerjisiyle yenilenebilir. Bu bakımdan biyosferde madde döngüsüne benzer bir enerji döngüsü olamaz. Biyosfer, yalnızca tek yönlü bir enerji akışı, dışarıdan güneş radyasyonu biçimindeki sabit girişi nedeniyle işlev görür.[ ...]

Fotosentetik organizmalarla başlayan besin zincirlerine tüketim zincirleri, ölü bitki kalıntıları, karkaslar ve hayvan dışkılarıyla başlayan zincirlere de detrital bozunma zincirleri denir.

Modern konumlardan biyosfer, gezegendeki en büyük ekosistem olarak kabul edilir. Biyosfer, herhangi bir ekosistem gibi, canlı ve cansız bileşenlerin metabolizma ve enerji ile birbirine bağlandığı, canlı organizmalar ve habitatlarından oluşan tek bir doğal komplekstir. Biyosferde, organik maddelerin oksidasyon süreçlerinin yanı sıra, canlı organizmalar sayesinde aktif bileşiklerin yeni bölümleri sürekli olarak sisteme girdiğinden, asla elde edilemeyen dengeye ulaşmayı amaçlayan süreçler gerçekleşir. Biyokimyasal bağların enerjisi şeklindeki güneş enerjisi, biyosferin inert bileşenlerini dönüştüren jeokimyasal süreçlerin enerjisidir.

Biyosferin herhangi bir canlı organizması, yüzey güneş radyasyonu, sıcaklık, çevresel nem, havanın kimyasal bileşimi, gıda ve diğer faktörlerin spektrumuna bağlıdır. İnsanlar dahil tüm canlıların yaşamsal faaliyeti, enerji gerektiren bir iştir. Güneş radyasyonunun enerjisi Dünya'da birincildir ve yaşam için büyük önem taşır.

Canlı hücrelerin molekülleri tarafından algılanan sürekli güneş enerjisi akışı, kimyasal bağların enerjisine dönüştürülür. Kimyasal maddeler sırayla bir organizmadan diğerine geçer, yani tutarlı ve düzenli bir madde ve enerji akışı vardır.

Dünyada, enerjinin tutulması, yeniden dağıtılması ve birikmesi için iki ana mekanizma vardır:

Habitatı karakterize eden mekanizma: buharlaşma, yoğuşma, atmosferdeki ve okyanustaki yoğunluk gradyanları, jeokimyasal reaksiyonlar, erozyon vb. (maddelerin jeokimyasal dolaşımı);

Biyolojik nesnelerin hayati aktivitesini karakterize eden mekanizma: fotosentez, solunum vb.

Tüm ekosistem türleri, teknik tesisler, makineler gibi cansız sistemleri yöneten aynı temel yasalara tabidir. Tek fark, canlı sistemlerin içlerinde bulunan enerjinin bir kısmını kullanarak kendi kendini onarabilmesi, makinelerin ise dış enerji kullanılarak onarılması gerekiyor.

Radyasyon herhangi bir nesne tarafından emildiğinde, ikincisi ısınır, yani radyasyon enerjisi, vücudu oluşturan moleküllerin hareket enerjisine dönüştürülür ve bu, onlarla etkileşime giren herhangi bir fiziksel alan ve ortam için geçerlidir. Böylece, "tüketilen" enerji fiilen tüketilmez, yalnızca işe dönüştürülmesinin kolay olduğu bir durumdan az kullanım durumuna aktarılır.

Bir cismin sıcaklığı çevredeki havanın sıcaklığından daha yüksekse, vücut sıcaklığı ortam sıcaklığına eşit olana kadar ısı yayacaktır, bundan sonra bir termodinamik denge durumu başlar ve termal biçimde enerji daha fazla dağılır. durur. Böyle bir sistem maksimum entropi durumundadır. Entropi, enerji dönüşüm olasılıklarını yansıtır ve sistemin düzensizliğinin bir ölçüsü olarak kabul edilir. Entropi, bir sistemde belirli bir olasılıkla belirli bir sürecin gerçekleşebileceğini gösterir. Aynı zamanda, sistem bir denge durumuna meylederse, o zaman entropi artar ve maksimuma yönelir.

Termodinamiğin hükümlerini yaşam sürecine uygulayarak, canlı bir organizmanın yiyeceklerden enerji aldığı ve aynı zamanda kimyasal bağlarının düzenini kullandığı not edilebilir. Enerjinin bir kısmı yaşam süreçlerini sürdürmek için kullanılır ve bir kısmı sonraki besin seviyelerindeki organizmalara aktarılır. Bu sürecin başında, bozulmuş organik ve mineral maddelerin düzenini artıran fotosentez yer alır. Bu durumda, Güneş'ten gelen enerji nedeniyle entropi azalır.

Hücreden bir bütün olarak biyosfere kadar tüm seviyelerde biyolojik sistemlerin kendi kendine organizasyonu ve evrimi, çevreye entropinin çıkışının bir sonucu olarak ortaya çıkar. Dünya, Güneş'ten radyasyon şeklinde enerji alır. Aynı miktarda enerji geri verilir, ancak daha düşük bir sıcaklıkta.

Termodinamiğin ikinci yasasına göre, herhangi bir sistemin enerjisi, yani maksimum entropiye eşdeğer olan termodinamik dengeye düşme eğilimindedir. Canlı bir organizma, ortamdan düzen (enerji) çıkarma yeteneğinden yoksun bırakılırsa, böyle bir duruma geçecektir. Entropi yasası evrensel ve sınırsızdır ve uyum duygusunu yitirmiş herhangi bir yapının canlı doğa tarafından hemen emildiğini söyler.

Termodinamik yöntemleri sadece çok sayıda parçacıktan oluşan makroskopik sistemlere uygulanabilir. Çevre ile enerji veya madde alışverişi yapamayan bir sistem, örneğin taşlar, cüruflar izole edilir. Sadece enerji alışverişi yapılıyorsa sisteme kapalı (ısı eşanjörleri), hem enerji hem de madde alışverişi yapılıyorsa açık (biyolojik nesneler) olarak adlandırılır. Termodinamiği biyolojik sistemlere uygularken, canlı sistemlerin organizasyonunun özelliklerini dikkate almak gerekir:

Biyolojik sistemler madde ve enerji akışlarına açıktır;

Canlı sistemlerdeki süreçler nihayetinde geri döndürülemez;

Canlı sistemler dengeden uzaktır;

Biyolojik sistemler heterofazdır ve yapılandırılmıştır.

Biyosfer göz önüne alındığında, enerji akışı, besin zincirleri boyunca enerjinin bir trofik seviyeden diğerine, yani. besin zinciri bir enerji zinciridir. Tüm biyosistemler enerji alışverişine açıktır. Tüm canlı sistemler, hayati faaliyetlerini şu şekilde sürdürür:

1. serbest fazla enerjinin varlığı (güneşten gelen serbest enerji dışarıdan gelir);

2, bu enerjiyi yakalama ve konsantre etme yeteneğinden dolayı (sadece canlı sistemler enerjiyi yakalayabilir ve konsantre edebilir);

3 - x, kullanarak, ortama dağıtın.

Organik madde üretimi ile fotosentetik organizmalar tarafından güneş ışığının emilim yolunu düşünelim.

Yeryüzündeki hemen hemen tüm birincil organik maddeler, fotosentez sürecinde yeşil bitkiler tarafından oluşturulur. Bu süreç, organik maddenin kimyasal bağlarında depolanan enerjinin emilmesi ile devam eder. Bu durumda, güneş kinetik enerjisi, glikoz moleküllerinin potansiyel enerjisine dönüştürülür.

Herhangi bir miktarda organik madde, enerji miktarına eşdeğerdir. glikoz ( 6CO 2 + 6H 2 0 + 2816 J, klorofil à C 6 H 12 O 6 + 6O 2) yüksek potansiyel enerjiye sahip organik bir moleküldür. Güneş enerjisinin yaklaşık %2'si glikoz moleküllerinin potansiyel enerjisine dönüştürülür. Bitkilerdeki glikoz 2 işlevi yerine getirir:

1) - vücudun yapı malzemesi olarak hizmet eder, yani. glikozdan kompleks organik moleküller (nişasta, selüloz, lipidler, proteinler, nükleik asitler) oluşur.

2) - bitkilerin tüm yaşam süreçleri için bir enerji kaynağı, yani. doku oluşumu, topraktan besin emilimi, solunum.

Organik molekülleri enerji açığa çıkararak parçalama işlemine denir. hücresel solunum .

Örnek olarak glikoz kullanarak, parçalanma süreci aşağıdaki gibidir. : C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Þ 6CO 2 + 6H 2 O + Q

Şunlar. oksijen varlığında glikoz molekülü, enerji salınımı ile CO 2 , H 2 O'ya yok edilir. Bu süreç her hücrede gerçekleşir ve genellikle fotosentezin tersidir (bitkiler - depolanan enerjinin %40-50'si harcanır; ağaçlar - enerjinin %70-80'i esas olarak solunum için harcanır). Glikozun sadece bir kısmı bitki tarafından büyümesi için kullanılırken, diğer kısmı fizyolojik süreçlerin seyri için gerekli olan enerjinin serbest bırakılmasıyla tekrar yok edilir.

Hayvanlar besin tüketerek enerji alırlar, yani. enerji kaynağı - gıdalarda tüketilen organik moleküllerin potansiyel enerjisi. Hayvanlar aktif kinetik enerji üretimi ile karakterize edilir (hareket, koşma, sabit vücut ısısını koruma, nefes alma vb.). Besinlerin önemli bir kısmı (%90 - 99) vücudun tüm fonksiyonlarını sağlayan enerjinin açığa çıkması ile yok edilir ve sonunda vücut tarafından salınan ısı şeklinde kaybolur, dağılır. Bu nedenle, ekosistemlerdeki enerji şunlara harcanır:

1) metabolizma (çoğunlukla solunum atıkları denilen metabolik süreçleri sürdürmek için)

2) doku ve organların oluşumu, besin temini (yani biyokütle büyümesi)

3) sindirilemeyen maddelerin atılımı (dışkı)

4) kimyasal reaksiyonlar ve aktif kas çalışması sırasında ısı şeklinde dağılma.

Gördüğünüz gibi, biyosfer, tüm ekosistem türleri gibi, cansız sistemleri yöneten aynı temel yasalara tabidir, yani:

- enerji korunumu yasası: enerji iz bırakmadan yok olamaz veya yoktan ortaya çıkamaz. Ancak enerji bir biçimden diğerine değişir;

- termodinamiğin birinci yasası: bir termodinamik sistem, yalnızca kendi iç enerjisi veya herhangi bir dış enerji kaynağı nedeniyle iş yapabilir;

Tüm ekosistemlerde ve bir bütün olarak biyosferde, enerji bir biçimden diğerine, yani güneş enerjisi, bitkiler tarafından depolanan potansiyel enerjiye ve besin zincirinden geçerken diğer türlere dönüştürülür;

Her trofik seviyede, gıdanın potansiyel enerjisinin bir kısmı hayati fonksiyonlara harcanır ve bir kısmı ısı şeklinde çevreye dağılır. Bir trofik seviyeden diğerine geçerken enerjinin çoğu kaybolur (yaklaşık %90).

Enerjinin bir kısmı her zaman kullanılamayan termal enerji şeklinde dağıldığından, kinetik enerjinin (örneğin ışık) potansiyel enerjiye (örneğin, protoplazmanın kimyasal bileşiklerinin enerjisi) kendiliğinden dönüşümünün verimliliği her zaman 100'den az%.

Enerji sadece bir kez kullanılabilir, ve besin zinciri ekosistemlerde enerji transferi için ana kanaldır. Ancak canlı ve cansız sistemler arasında önemli bir fark vardır. 1935'te Sovyet bilim adamı E.S. Bauer, canlı sistemlerin 3 ana özelliğini belirledi:

1) çevresel etki olmadan, durum değişikliği olmadan kendiliğinden olma yeteneği;

2) çevrenin ilk durumunda bir değişikliğe yol açan dış kuvvetlere karşı direnç;

3) çevre ile dengelemeye karşı sürekli çalışma.

İlk 2 özellik diğer sistemlerde de bulunur, ancak üçüncüsü canlıların ayırt edici özelliğidir. Bu yüzden Bauer onu aradı. "evrensel biyoloji kanunu ", açık bir termodinamik anlamı olan: Nasıl ki cansız sistemlerde denge durumları kararlıysa, canlı sistemlerde de denge dışı durumları kararlıdır.

Çevreyle dengesi bozuk cansız bir sistem izole edilirse, içindeki tüm hareketler kısa sürede duracaktır. Sürtünme, ısıl iletkenlik, kimyasal reaksiyonlar ve diğer kendiliğinden gerçekleşen süreçlerin bir sonucu olarak, potansiyeller eşitlenecek, sistem bir bütün olarak yok olacak ve hareketsiz bir madde kütlesine dönüşecek, termodinamik denge durumunda, yani maksimum entropi.

Doğada olan her şey, dünyanın olduğu yerde entropide bir artışa yol açar.

Termodinamik istatistik açısından entropi, belirli bir durumun ortaya çıkma olasılığını karakterize eder: olası olmayan bir durum, düşük entropiye sahip bir durumdur, olası bir durum, yüksek entropiye sahip bir durumdur.

Düzenlilik açısından, maksimum entropi maksimum düzensizliktir, yani. kaos ve düşük entropi, düzenli sistemleri karakterize eder. Bu nedenle, canlı sistemler bir yandan sürekli olarak entropilerini arttırırlar, yani pozitif entropi üretirler ve tehlikeli maksimum entropi durumuna - ölüm entropisi (maksimum düzensizlik) yaklaşırlar. çok düşük entropiye sahip son derece olası olmayan bir yapıdır. Dengesizlik durumunu sürdürmek için, biyosistemlerin üretilen pozitif entropiden kurtulması ve çevreden negatif entropi (entropi olmayan) alması gerekir (yani, çevreden negatif entropi çekerken, canlı organizmalar dengede değildir. durum - düşük S'li bir durum, durum ömrü)

Çünkü entropi ne kadar düşükse, sıra o kadar yüksek olur, sonra entropi olmayanın çıkarılması "düzenin çıkarılması" ve dolayısıyla sistemin kendi düzenindeki artıştır.

Bir sistemde kaostan düzen yaratma sürecine denir. kendi kendine organizasyon. Entropinin azalmasına neden olur. Canlı organizmalar için kendi kendini organize etme yeteneği karakteristik bir özelliktir.

Daha yüksek hayvanların iyi düzenlenmiş organik bileşiklerle beslendiği bilinmektedir. Hayvanlar, bu ürünlerin düzenini kullanarak, maddeleri çevreye çok bozulmuş, düzensiz bir biçimde geri verirler (yani entropiden vazgeçerler).

Düzensiz formdaki (yüksek entropili) bu maddeler bitkiler tarafından emilir. Ancak bitkiler için, negatif entropi üretmenin güçlü bir yolu güneş ışığıdır, bunun yardımıyla klorofil - fotosentezde bozulmuş maddelerin düzeninde bir artış meydana gelir ve döngü tekrarlanır. Bu, ücretsiz güneş enerjisinin maliyeti nedeniyle entropinin azaldığı dünyadaki tek doğal, kendiliğinden süreçtir.

Işığın kinetik enerjisinin organik bileşiklerin potansiyel bağlanma enerjisine dönüşüm katsayısı %100'den çok daha azdır. Ama ışığın enerjisi boşuna geliyor! Bu nedenle çok küçük de olsa bitkilerin ne kadar verimli tüketeceği umurumuzda değil. En önemlisi, bitkiler ve tüm "canlılar", enerjinin konsantrasyon ve dağılma mekanizmalarının sırlarına sahiptir.

Böylece organizmaların, ekosistemlerin ve bir bütün olarak biyosferin en önemli termodinamik özelliği şudur:

Yüksek derecede bir iç düzen, yani dengesiz bir düşük entropi durumu yaratma ve sürdürme yeteneği;

Mutlak sıfırın üzerindeki bir sıcaklıktaki bir sistemde, atomların ve moleküllerin termal hareketi olduğunda iç düzeni korumak için, "düzensizliği" dışarı pompalamak için sürekli çalışma gerekir;

Bu çalışma, kalıcı bir enerji kaynağı ve sistemin kendisinde iyi gelişmiş "tüketimli yapıların" varlığını varsayar. Düşük entropi, kolayca kullanılabilen konsantre enerjiyi (örneğin ışık enerjisi, yakıt, yiyecek) sürekli ve verimli bir şekilde dağıtarak ve onu zor kullanılabilir enerjiye (örneğin ısı) dönüştürerek elde edilir.

Çok düzenli biyokütlenin solunumu, bir ekosistemin tüketen bir yapısı olarak düşünülebilir. Yaşamı sürdürmek için harcanan enerjidir.

Bu nedenle, biyosfer ve herhangi bir ekosistem, çevre ile sürekli enerji ve madde alışverişi yapan, böylece kendi içlerindeki entropiyi azaltan, ancak dışarıdaki entropiyi artıran, denge dışı açık termodinamik sistemlerdir.

Termodinamiğin ikinci yasası nedeniyle, bu süreç, her zaman Güneş'ten gelen enerji akışıyla telafi edilen kayıplarıyla birlikte enerjinin dağılmasıyla ilişkilidir. Bu nedenle, uygarlığımız, ışık radyasyonunun konsantre enerjisinin sürekli akışına bağlı olan olağanüstü doğa fenomenlerinden yalnızca biridir.

Biyosfer, belirli bir programı uygulayan, kendisini ve çevreyi stabilize eden, dış ve iç çarpıtıcı etkileri söndüren bütünsel bir sistemdir. Böyle bir sistem, bir kişinin neden olduğu etkilere yanıt verir. Belli bir eşiğe kadar onları söndürür ve ardından istikrarını kaybedip değişmeye başlayabilir. İnsanlık on dokuzuncu ve yirminci yüzyılların eşiğine gelir gelmez. biyosferin toplam enerjisinin daha fazlasını kullanmaya başladı - tazminat mekanizması durdu: bitki örtüsü, atmosferdeki CO2 konsantrasyonundaki artışla orantılı olarak biyokütlede bir artış vermeyi bıraktı.

Doğal sistemlerin durağan durumdan çıktığı an özellikle önemlidir. Doğal sistemler için, sistemden geçen toplam enerji akışının %1'i (yüzde bir kuralı) düzeyinde bir bozulma verildiğinde, sistemin durağan durumdan çıkma eşiğinin bulunduğuna inanılmaktadır. Ancak, N.F. Reimers, küresel enerji sistemi (biyosfer) için bu süreç, gezegensel süreçlerin büyüklüğünün %0,1 - 0,2'si düzeyinde rahatsızlıkların ortaya çıkmasıyla başlar. Aynı zamanda, gözle görülür doğal anomaliler meydana gelir. Böylece, geçen yüzyılda çölleşmede önemli bir artış kaydedildi ve son iki yüz yılda insan faaliyetlerinin küresel iklim süreçleri üzerindeki etkisi ancak ikinci bin yılın sonunda kanıtlandı.

Bir kişinin, bilimsel ve teknolojik ilerlemenin tüm gücüyle, biyosferin bir parçası olarak kaldığını, biyosferin modern malzeme ve enerji yapısını yok ettikten sonra kendini yok edeceğini hatırlaması gerekir.

Otokontrol için sorular

1. Biyosferi tanımlayın. Yapısı nedir?

2. "Biyosfer" terimini bilime ilk kim soktu?

3. Biyosfer gezegenin diğer kabuklarından nasıl farklıdır?

4. Canlı ve cansız arasındaki fark nedir?

5. Canlı madde nedir?

6. Canlı maddenin işlevlerini adlandırın.

7. VI Vernadsky'nin biyosfer hakkındaki öğretilerinin en önemli yönleri nelerdir?

8. Noosfer nedir ve bu kavram neden ortaya çıktı?

9. İnsan toplumu ve doğal çevrenin birlikte evriminin bir sonucu olarak noosferin ortaya çıkması mümkün müdür?

10. Bize V.I.'den bahsedin. Vernadsky.

11. Dünya'da yaşamı sağlayan biyolojik döngünün temeli nedir?

12. Büyük ve küçük madde döngüleri nerede etkileşime girer?

13. Oksijenin atmosferden emildiği süreçleri belirtiniz.

14. Atmosferdeki oksijen arzını güncellemek ne kadar sürer?

15. Tüm aktif inorganik karbon fonu hangi süre boyunca döngü yapar?

16. Atmosferdeki oksijen ikmalinin ana kaynağını adlandırın.

17. Azot döngüsünün ana aşamalarını listeleyin. Atmosferik nitrojen ekosistemlere nasıl girer?

18. Bitkiler azotu hangi formda emebilir?

19. Fosfor rezervleri nerede yoğunlaşıyor?

20. Fosfor rezervlerinin tükenmesinin tarım üzerindeki etkileri nelerdir?

1. Vernadsky V.I. Dünyanın biyosferinin ve çevresinin kimyasal yapısı. - E.: Nauka, 2001. 376 s. ("Akademisyen V.I. Vernadsky'nin Bildiri Kitaplığı" dizisi).

2. Stadnitsky G.V. Ekoloji. Liseler için ders kitabı. - St. Petersburg: Himizdat, 2007. - 288 s.: hasta.

3. Eremchenko O.Z. Biyosfer doktrini. Üniversiteler için ders kitabı - 2. baskı. - E: Akademi, 2006. - 240 s.

4. Eremchenko, O.Z. Biyosfer doktrini. Biyosferin organizasyonu ve biyojeokimyasal döngüler. Öğretici - Perm: Perm. durum un-t., - 2010. - 104 s.

5. Nikolaykin N.I., Nikolaykina N.E., Melekhova O.P. Ekoloji: Proc. üniversiteler için - 3. baskı. - E.: Bustard, 2004. - 624 s.: hasta.

6. Pavlov A.N. Ekoloji: çevre yönetimi ve can güvenliği: Proc. harçlık - E.: Yüksek okul, 2005. - 343 s.: hasta.

7. Mirkin B.M., Naumova L.G. Genel ekolojide kısa bir kurs. Bölüm II: Ekosistemlerin Ekolojisi ve Biyosfer: Ders Kitabı - Ufa: BSPU Yayınevi, 2011. - 180 s.

8. Elektronik kaynak - URL: http://ru.wikipedia.org/wiki.

BÖLÜM 5. BİYOSFERİN DOĞAL KAYNAKLARI VE RASYONEL DOĞA YÖNETİMİ

1. Biyosfer(diğer Yunanca βιος - yaşam ve σφαῖρα - küre, top) - canlı organizmaların yaşadığı, etkileri altında ve hayati faaliyetlerinin ürünleri tarafından işgal edilen Dünya'nın kabuğu; "hayat filmi"; Dünya'nın küresel ekosistemi.

Biyosfer, canlı organizmaların yaşadığı ve onlar tarafından dönüştürüldüğü Dünya'nın kabuğudur. Biyosfer, gezegenimizde ilk organizmaların ortaya çıkmaya başladığı 3,8 milyar yıl önce oluşmaya başladı. Tüm hidrosfere, litosferin üst kısmına ve atmosferin alt kısmına nüfuz eder, yani ekosferde yaşar. Biyosfer, tüm canlı organizmaların toplamıdır. 3.000.000'den fazla bitki, hayvan, mantar ve bakteri türüne ev sahipliği yapmaktadır. İnsan aynı zamanda biyosferin bir parçasıdır, etkinliği birçok doğal süreci aşar ve V. I. Vernadsky'nin dediği gibi: "İnsan güçlü bir jeolojik güç haline gelir."

19. yüzyılın başında Fransız doğa bilimci Jean Baptiste Lamarck. ilk kez, terimin kendisini bile tanıtmadan, aslında biyosfer kavramını önerdi. "Biyosfer" terimi, 1875'te Avusturyalı jeolog ve paleontolog Eduard Suess tarafından önerildi.

Biyosferin bütünsel bir doktrini, biyojeokimyacı ve filozof V. I. Vernadsky tarafından yaratıldı. İlk kez, canlı organizmalara, yalnızca şimdiki zamanda değil, aynı zamanda geçmişteki faaliyetlerini de dikkate alarak, Dünya gezegeninin ana dönüştürücü gücünün rolünü atadı.

Daha geniş bir tanım daha var: Biyosfer - yaşamın kozmik bedende dağılım alanı. Dünya dışındaki uzay nesnelerinde yaşamın varlığı hala bilinmemekle birlikte, biyosferin onlara daha gizli alanlarda, örneğin litosfer boşluklarında veya buzul altı okyanuslarda yayılabileceğine inanılmaktadır. Örneğin, Jüpiter'in uydusu Europa'nın okyanusunda yaşam olabileceği düşünülür.

Ekolojideki temel kavram, "ekosistem". Bu terim tanıtıldı A. Tansley 1935'te Ekosistem, tek bir işlevsel bütün halinde birleştirilen canlı varlıklardan ve yaşam alanlarından oluşan herhangi bir sistem olarak anlaşılır.

Ekosistemlerin temel özellikleri şunlardır: maddelerin dolaşımını gerçekleştirme, dış etkilere karşı direnç, biyolojik ürünlerin üretimi.

Genellikle şunlar vardır: maddeler döngüsü yapabilen canlı organizmaları içerdikleri sürece var olan mikro ekosistemler (örneğin küçük bir rezervuar); mezo-ekosistemler (örneğin, bir nehir); makroekosistemler (örneğin okyanus) ve küresel ekosistem - biyosfer

Küresel bir ekosistem olarak biyosfer

kavram "biyosfer" Avusturyalı bir jeolog tarafından 1875 yılında bilimsel literatüre girmiştir. eduard suess Biyosfere, canlı organizmaların buluştuğu atmosferin, hidrosferin ve litosferin (Dünya'nın katı kabuğunun) tüm alanını bağladı.

Vladimir İvanoviç Vernadsky bu terimi kullanmış ve benzer bir adla bir bilim yaratmıştır. Bu durumda, biyosfer, yaşamın var olduğu veya var olduğu, yani canlı organizmaların veya hayati faaliyetlerinin ürünlerinin bulunduğu tüm alan (Dünya'nın kabuğu) olarak anlaşılır. V. I. Vernadsky, yalnızca biyosferdeki yaşamın sınırlarını somutlaştırmak ve ana hatlarıyla belirtmekle kalmadı, aynı zamanda en önemlisi, canlı organizmaların gezegen ölçeğindeki süreçlerdeki rolünü kapsamlı bir şekilde ortaya koydu. Doğada, canlı organizmalardan ve onların yaşamsal faaliyetlerinin ürünlerinden daha güçlü bir çevre oluşturucu güç olmadığını gösterdi. V. I. Vernadsky, canlı organizmaların birincil dönüştürücü rolünü ve jeolojik yapıların oluşum ve yıkım mekanizmalarını, maddelerin dolaşımını, katılardaki değişiklikleri çıkardı ( litosfer), bir ( hidrosfer) ve hava ( atmosfer) Dünya'nın kabuklarından. Biyosferin şu anda canlı organizmaların bulunduğu kısmına modern biyosfer denir, ( neobiyosfer), eski biyosferlere atıfta bulunulur ( paleobiyosferler). İkincisine bir örnek olarak, cansız organik madde konsantrasyonlarına (kömür, petrol, petrol şeyl yatakları), canlı organizmaların katılımıyla oluşan diğer bileşik stoklarına (kireç, tebeşir, cevher oluşumları) işaret edilebilir.

Biyosferin sınırları. Atmosferdeki neobiyosfer, 20-25 km - Dünya yüzeyinin çoğunda yaklaşık olarak ozon ekranına kadar yer almaktadır. Neredeyse tüm hidrosfer, hatta Pasifik Okyanusu'nun en derin Mariana Çukuru (11.022 m) bile yaşamla dolu. Yaşam da litosfere nüfuz eder, ancak birkaç metre boyunca, yalnızca toprak tabakasıyla sınırlıdır, ancak yüzlerce metre bireysel çatlaklar ve mağaralar yoluyla yayılır. Sonuç olarak, biyosferin sınırları, canlı organizmaların varlığı veya hayati faaliyetlerinin "izleri" ile belirlenir. Ekosistemler, biyosferin ana bağlantılarıdır. Ekosistemler düzeyinde, organizmaların temel özellikleri ve işleyiş biçimleri, biyosfer örneğinde olduğundan daha ayrıntılı ve derinlemesine ele alınabilir.

Temel ekosistemlerin korunması yoluyla, zamanımızın ana sorunu çözülüyor - küresel krizin olumsuz fenomenlerinin önlenmesi veya etkisiz hale getirilmesi, biyosferin bir bütün olarak korunması.

2.Yaşam meselesi- sistematik bağlantılarına bakılmaksızın, biyosferdeki canlı organizmaların vücutlarının toplamı.

Bu kavram, besinin bir parçası olan "biyokütle" kavramıyla karıştırılmamalıdır.

Terim V. I. Vernadsky tarafından tanıtıldı.

Canlı madde, yaşamın var olabileceği yerde, yani atmosfer, litosfer ve hidrosferin kesiştiği yerde gelişir. Varlık için elverişli olmayan koşullar altında, canlı madde bir anabiyoz durumuna geçer.

Canlı maddenin özgüllüğü aşağıdaki gibidir:

Biyosferin canlı maddesi, muazzam serbest enerji ile karakterize edilir. İnorganik dünyada, yalnızca kısa ömürlü katılaşmamış lav akışları, serbest enerji miktarı açısından canlı madde ile karşılaştırılabilir.

Kimyasal reaksiyonların hızında biyosferin canlı ve cansız maddesi arasında keskin bir fark gözlenir: canlı maddede reaksiyonlar binlerce ve milyonlarca kat daha hızlı gerçekleşir.

Canlı maddenin ayırt edici bir özelliği, onu oluşturan bireysel kimyasal bileşiklerin - proteinler, enzimler vb. - yalnızca canlı organizmalarda kararlı olmasıdır (bu, büyük ölçüde canlı maddeyi oluşturan mineral bileşiklerin de özelliğidir).

Canlı maddenin keyfi hareketi, büyük ölçüde kendi kendini düzenler. V. I. Vernadsky, canlı maddenin iki özel hareket biçimini seçti: a) üreme ile yaratılan ve hem hayvan hem de bitki organizmalarında bulunan pasif; b) organizmaların yönlendirilmiş hareketi nedeniyle gerçekleştirilen aktif (hayvanlar ve daha az ölçüde bitkiler için tipiktir). Canlı madde ayrıca olası tüm alanı doldurma eğilimindedir.

Canlı madde, cansız maddeden çok daha fazla morfolojik ve kimyasal çeşitlilik gösterir. Ek olarak, cansız abiyojenik maddenin aksine, canlı madde yalnızca bir sıvı veya gaz fazı ile temsil edilmez. Organizmaların bedenleri her üç faz durumunda da inşa edilmiştir.

Canlı madde, biyosferde dağınık cisimler - bireysel organizmalar şeklinde temsil edilir. Dahası, dağınık halde, canlı madde Dünya'da asla morfolojik olarak saf bir biçimde - aynı türden organizmaların popülasyonları biçiminde bulunmaz: her zaman biyosenozlarla temsil edilir.

Canlı madde, modern canlı maddenin genetik olarak geçmiş çağların canlı maddesiyle ilişkili olması nedeniyle sürekli bir nesil değişimi şeklinde var olur. Aynı zamanda, evrimsel bir sürecin varlığı, canlı maddenin özelliğidir, yani, canlı maddenin çoğaltılması, önceki nesillerin mutlak kopyalanması türüyle değil, morfolojik ve biyokimyasal değişikliklerle gerçekleşir.

canlı maddenin anlamı

Biyosferdeki canlı maddenin işi oldukça çeşitlidir. Vernadsky'ye göre, biyosferdeki canlı maddenin çalışması iki ana biçimde kendini gösterebilir:

a) kimyasal (biyokimyasal) - I tür jeolojik aktivite; b) mekanik - II tip taşıma faaliyeti.

Birinci türden atomların biyojenik göçü, organizmaların vücudunu oluşturma, yiyecekleri sindirme sürecinde organizmalar ve çevre arasındaki sürekli madde alışverişinde kendini gösterir. İkinci türden atomların biyojenik göçü, yaşamları boyunca organizmalar tarafından maddenin hareketinden (organizmalar toprağa gömüldüğünde, yuvaların, yuvaların inşası sırasında), canlı maddenin kendisinin hareketinden oluşur. toprak böcekleri, silt böcekleri, filtre besleyicilerin mide yolundan inorganik maddelerin geçişi.

Canlı maddenin biyosferde yaptığı işi anlamak için, V. I. Vernadsky'nin biyojeokimyasal ilkeler olarak adlandırdığı üç ana hüküm çok önemlidir:

Biyosferdeki kimyasal element atomlarının biyojenik göçü her zaman maksimum tezahürüne eğilimlidir.

Jeolojik zaman içinde türlerin evrimi, biyosferde istikrarlı yaşam formlarının yaratılmasına yol açar, atomların biyojenik göçünü artıran bir yönde ilerler.

Canlı madde, kendisini çevreleyen kozmik çevre ile sürekli kimyasal alışveriş içindedir ve Güneş'in ışıyan enerjisi tarafından gezegenimizde yaratılır ve korunur.

Canlı maddenin beş ana işlevi vardır:

Enerji. Fotosentez sırasında güneş enerjisinin emilmesinden ve enerjiye doymuş maddelerin ayrışması ve enerjinin heterojen canlı maddenin besin zinciri yoluyla aktarılması yoluyla kimyasal enerjiden oluşur.

konsantrasyon. Belirli madde türlerinin ömrü boyunca seçici birikim. Canlı madde tarafından iki tür kimyasal element konsantrasyonu vardır: a) bu elementlerle doymuş bir ortamdaki element konsantrasyonlarında büyük bir artış, örneğin, kükürt ve demir volkanizma alanlarında canlı maddede bol miktarda bulunur; b) ortamdan bağımsız olarak bir veya başka bir elementin belirli bir konsantrasyonu.

yıkıcı. Biyojenik olmayan organik maddenin mineralizasyonundan, cansız inorganik maddenin ayrışmasından ve ortaya çıkan maddelerin biyolojik döngüye dahil edilmesinden oluşur.

Çevre oluşturan. Çevrenin fiziksel ve kimyasal parametrelerinin dönüşümü (esas olarak biyojenik olmayan madde nedeniyle).

Ulaşım. Canlı maddenin besin etkileşimleri, çok büyük kimyasal element ve madde kütlelerinin yerçekimine karşı ve yatay yönde hareketine yol açar.

Canlı madde, biyosferdeki tüm kimyasal süreçleri kapsar ve yeniden yapılandırır. Canlı madde, zamanla büyüyen en güçlü jeolojik güçtür. Biyosfer doktrininin büyük kurucusunun anısına haraç ödeyen A. I. Perelman, aşağıdaki genellemeyi “Vernadsky yasası” olarak adlandırmayı önerdi:

3. Biyosferin enerjisi

Biyosferdeki enerji süreçlerinde, belirleyici rol (% 99), Dünya biyosferinin ısı dengesini ve termal rejimini belirleyen güneş radyasyonuna aittir. Dünya'nın Güneş'ten aldığı toplam enerji miktarı olan 5.42 · 10 4 J'nin %33'ü bulutlar ve kara yüzeyinin yanı sıra üst atmosferdeki toz tarafından yansıtılır. Bu kısım Dünya'nın albedosunu oluşturur, enerjinin %67'si atmosfer ve dünya yüzeyi (kıtalar ve Dünya Okyanusu) tarafından emilir ve bir dizi dönüşümden sonra uzaya gider (Şekil 5.2).

Atmosferde, aşağıdan ısıtma meydana gelir, bu da güçlü konvektif akımların oluşumuna ve hava kütlelerinin genel dolaşımına yol açar. Esas olarak rüzgar tarafından yönlendirilen okyanus akıntıları, alınan güneş enerjisini yatay bir yönde yeniden dağıtır ve bu da atmosfere ısı tedarikini etkiler. Okyanuslar ve atmosfer tek bir termal sistemdir.

Radyasyon ve konveksiyon nedeniyle gezegenimizin tüm enerji dengesi korunur. Biyosferdeki su döngüsü de güneş enerjisi akışıyla belirlenir.

Toplam güneş enerjisi akışının çok küçük bir kısmı, fotosentez reaksiyonunu gerçekleştirme sürecinde yeşil bitkiler tarafından emilir. Bu enerji yılda 10 22 J'dir (toplam güneş radyasyonu miktarının yaklaşık %0,2'si). Fotosentez, biyosferde büyük miktarda madde içeren ve atmosferdeki büyük miktarda oksijeni belirleyen güçlü bir doğal süreçtir. Fotosentez, yeşil bitkilerde klorofilin katılımıyla güneş enerjisi nedeniyle oluşan kimyasal bir reaksiyondur: n CO 2 + n H 2 O \u003d C n H2 n 2+ hakkında n Yaklaşık 2 . Biyosferdeki karbon döngüsü, Şek. 5.3.

Böylece karbondioksit ve su sayesinde organik madde sentezlenir ve serbest oksijen açığa çıkar. Birkaç istisna dışında, fotosentez Dünya'nın tüm yüzeyinde meydana gelir ve biyosferin organik canlı maddesinin yapımında yer alan yıllık tüm karbon kütlesinin miktarı ile karakterize edilebilen devasa bir jeokimyasal etki yaratır. CO 2 yıllık olarak kullanılır ve emilir: karada 253-10 9 ton, okyanusta - 88-10 9 ton ve toplam - 341 10 9 ton 135 10 12 ton su, 232 109 ton organik madde kullanılarak C oluşturulur n H2 nÖ n ve 248 · 10 9 ton oksijen atmosfere girer.

Biyosferdeki fotosentez nedeniyle döngüde 1 milyar ton azot, 260 milyon ton fosfor ve 200 milyon ton kükürt yer alır.

6-7 yıl içinde atmosferin tüm karbondioksiti emilir, 3000-4000 yıl içinde atmosferin tüm oksijeni yenilenir ve 10 milyon yıl içinde fotosentez tüm hidrosfere eşit bir su kütlesini işler. Biyosferin Dünya'da en az 3,8 - 4 milyar yıldır (ve Dünya yaklaşık 4,5 milyar yıldır) var olduğunu hesaba katarsak, Dünya Okyanusu'nun sularının biyojenik bir döngüden geçtiğini söyleyebiliriz. en az 1 milyon yıl boyunca fotosentez. Tüm bu değerler, Dünya tarihinde fotosentezin muazzam önemini yansıtmaktadır.

Burada, bir organizma öldüğünde, bunun tersinin gerçekleştiğini not ediyoruz - organik maddenin oksidasyon, çürüme vb. yoluyla ayrışması. Ayrışmanın son ürünlerinin oluşumu ile. Dünyanın biyosferindeki bu süreç, canlı maddenin biyokütle miktarının belirli bir sabitlik eğiliminde olmasına yol açar. Biyokütle miktarı, fotosentez sürecinde yıllık üretilen organik madde miktarından (0.232 10 12 ton) yaklaşık 10 kat fazladır. Biyosferden geçen maddenin toplam kütlesi, Dünya'nın kütlesinin 12 katıdır. Bu "yaşayan fabrika" böyle çalışır.

Kategoride popüler: