Cikli i madh (gjeologjik) dhe i vogël (biogjeokimik) i substancave. Enciklopedi e madhe e naftës dhe gazit

Baza për jetën e vetëqëndrueshme në Tokë është ciklet biogjeokimike. Të gjithë elementët kimikë të përdorur në proceset e jetës së organizmave i nënshtrohen lëvizjeve të vazhdueshme, duke lëvizur nga trupat e gjallë në përbërje të natyrës së pajetë dhe mbrapa. Mundësia e ripërdorimit të të njëjtave atome e bën jetën në Tokë pothuajse të përjetshme, me kusht që të ketë një furnizim të vazhdueshëm të sasisë së kërkuar të energjisë.

Llojet e cikleve të substancave. Biosfera e Tokës karakterizohet nga një cikël i caktuar i substancave dhe rrjedha e energjisë. Cikli i substancave – pjesëmarrja e përsëritur e substancave në proceset që ndodhin në atmosferë, hidrosferë dhe litosferë, duke përfshirë ato shtresa që janë pjesë e biosferës së Tokës. Qarkullimi i substancave ndodh me një furnizim (rrjedhje) të vazhdueshme të energjisë së jashtme të Diellit dhe energjisë së brendshme të Tokës.

Në varësi të forcës lëvizëse, me një shkallë të caktuar konvencioni, brenda ciklit të substancave mund të dallohen ciklet gjeologjike, biologjike dhe antropogjene. Para shfaqjes së njeriut në Tokë, vetëm dy të parat u realizuan.

Cikli gjeologjik (cikli i madh i substancave në natyrë) – cikël substancash, forca lëvizëse e të cilave janë proceset gjeologjike ekzogjene dhe endogjene.

Proceset endogjene(proceset e dinamikës së brendshme) ndodhin nën ndikimin e energjisë së brendshme të Tokës. Kjo është energjia e çliruar si rezultat i kalbjes radioaktive, reaksioneve kimike të formimit të mineraleve, kristalizimit të shkëmbinjve etj. Proceset endogjene përfshijnë: lëvizjet tektonike, tërmetet, magmatizmin, metamorfizmin. Proceset ekzogjene(proceset e dinamikës së jashtme) ndodhin nën ndikimin e energjisë së jashtme të Diellit. Proceset ekzogjene përfshijnë gërryerjen e shkëmbinjve dhe mineraleve, heqjen e produkteve të shkatërrimit nga disa zona të kores së tokës dhe transferimin e tyre në zona të reja, depozitimin dhe akumulimin e produkteve të shkatërrimit me formimin e shkëmbinjve sedimentarë. Proceset ekzogjene përfshijnë aktivitetin gjeologjik të atmosferës, hidrosferës (lumenjtë, rrjedhat e përkohshme, ujërat nëntokësore, detet dhe oqeanet, liqenet dhe kënetat, akulli), si dhe organizmat e gjallë dhe njerëzit.

Format më të mëdha të tokës (kontinentet dhe pellgjet oqeanike) dhe format e mëdha (malet dhe rrafshnaltat) u formuan për shkak të proceseve endogjene, dhe formacionet e mesme dhe të vogla të tokës (luginat e lumenjve, kodrat, grykat, dunat, etj.), të mbivendosura në forma më të mëdha, shkaktohen. ndaj proceseve ekzogjene. Pra, proceset endogjene dhe ekzogjene janë të kundërta në veprimin e tyre. Të parët çojnë në formimin e formave të mëdha të relievit, të dytat në zbutjen e tyre.

Shkëmbinjtë magmatikë shndërrohen në shkëmbinj sedimentarë si rezultat i motit. Në zonat lëvizëse të kores së tokës, ato zhyten thellë në Tokë. Aty, nën ndikimin e temperaturave dhe presioneve të larta, ato shkrihen dhe formojnë magmë, e cila duke u ngritur në sipërfaqe dhe duke u ngurtësuar, formon shkëmbinj magmatikë.

Kështu, cikli gjeologjik i substancave ndodh pa pjesëmarrjen e organizmave të gjallë dhe rishpërndan substancat midis biosferës dhe shtresave më të thella të Tokës.

Cikli biologjik (biogjeokimik) (cikli i vogël i substancave në biosferë) – cikli i substancave, forca lëvizëse e të cilave është veprimtaria e organizmave të gjallë. Në ndryshim nga cikli i madh gjeologjik, cikli i vogël biogjeokimik i substancave ndodh brenda biosferës. Burimi kryesor i energjisë në cikël është rrezatimi diellor, i cili gjeneron fotosintezën. Në një ekosistem, substancat organike sintetizohen nga autotrofet nga substancat inorganike. Më pas ato konsumohen nga heterotrofët. Si rezultat i sekretimit gjatë proceseve të jetës ose pas vdekjes së organizmave (si autotrofë ashtu edhe heterotrofë), substancat organike i nënshtrohen mineralizimit, domethënë shndërrimit në substanca inorganike. Këto substanca inorganike mund të ripërdoren për sintezën e substancave organike nga autotrofet.

Në ciklet biogjeokimike duhet të dallohen dy pjesë:

1) fondi rezervë - kjo është një pjesë e një substance që nuk është e lidhur me organizmat e gjallë;

2) fondi i këmbimit - një pjesë dukshëm më e vogël e materies që shoqërohet nga shkëmbimi i drejtpërdrejtë midis organizmave dhe mjedisit të tyre të afërt. Në varësi të vendndodhjes së fondit rezervë, ciklet biogjeokimike mund të ndahen në dy lloje:

1) Gyrat e tipit të gazit me një fond rezervë të substancave në atmosferë dhe hidrosferë (ciklet e karbonit, oksigjenit, azotit).

2) Gyrat sedimentare me një fond rezervë në koren e tokës (cikle fosfori, kalciumi, hekuri, etj.).

Qarkullimet e llojit të gazit janë më të përsosura, pasi ato kanë një fond të madh shkëmbimi, dhe për këtë arsye janë të afta për vetërregullim të shpejtë. Ciklet sedimentare janë më pak të përsosura, ato janë më inerte, pasi pjesa më e madhe e substancës përmbahet në fondin rezervë të kores së tokës në një formë "të paarritshme" për organizmat e gjallë. Cikle të tilla ndërpriten lehtësisht nga lloje të ndryshme ndikimesh dhe një pjesë e materialit të shkëmbyer largohet nga cikli. Mund të kthehet sërish në cikël vetëm si rezultat i proceseve gjeologjike ose nëpërmjet nxjerrjes nga lënda e gjallë. Megjithatë, nxjerrja e substancave të nevojshme për organizmat e gjallë nga korja e tokës është shumë më e vështirë sesa nga atmosfera.

Intensiteti i ciklit biologjik përcaktohet kryesisht nga temperatura e ambientit dhe sasia e ujit. Për shembull, cikli biologjik është më intensiv në pyjet tropikale të shiut sesa në tundra.

Me ardhjen e njeriut, lindi qarkullimi ose shkëmbimi antropogjen i substancave. Cikli antropogjenik (shkëmbimi) – cikli (metabolizmi) i substancave, forca lëvizëse e të cilave është veprimtaria njerëzore. Ka dy komponentë në të: biologjike, lidhur me funksionimin e njeriut si organizëm i gjallë, dhe teknike, lidhur me aktivitetet ekonomike njerëzore (cikli teknogjenik).

Ciklet gjeologjike dhe biologjike janë kryesisht të mbyllura, gjë që nuk mund të thuhet për ciklin antropogjen. Prandaj, ata shpesh nuk flasin për ciklin antropogjen, por për metabolizmin antropogjen. Hapja e ciklit antropogjen të substancave çon në varfërimi i burimeve natyrore dhe ndotja e mjedisit natyror - shkaqet kryesore të të gjitha problemeve mjedisore të njerëzimit.

Ciklet e lëndëve ushqyese dhe elementeve bazë. Le të shqyrtojmë ciklet e substancave dhe elementeve më të rëndësishme për organizmat e gjallë. Cikli i ujit i referohet ciklit të madh gjeologjik, dhe ciklet e elementeve biogjenike (karboni, oksigjeni, azoti, fosfori, squfuri dhe elementë të tjerë biogjenikë) i referohen ciklit të vogël biogjeokimik.

Cikli i ujit ndërmjet tokës dhe oqeanit përmes atmosferës i referohet ciklit të madh gjeologjik. Uji avullohet nga sipërfaqja e oqeaneve dhe ose transportohet në tokë, ku bie si reshje, të cilat kthehen në oqean në formën e rrjedhjeve sipërfaqësore dhe nëntokësore, ose bien si reshje në sipërfaqen e oqeanit. Më shumë se 500 mijë km 3 ujë merr pjesë çdo vit në ciklin e ujit në Tokë. Cikli i ujit në tërësi luan një rol të madh në formimin e kushteve natyrore në planetin tonë. Duke marrë parasysh transpirimin e ujit nga bimët dhe thithjen e tij në ciklin biogjeokimik, i gjithë furnizimi me ujë në Tokë shpërbëhet dhe rikthehet në 2 milionë vjet.

Cikli i karbonit. Prodhuesit kapin dioksidin e karbonit nga atmosfera dhe e shndërrojnë atë në substanca organike, konsumatorët thithin karbonin në formën e substancave organike me trupat e prodhuesve dhe konsumatorëve të rendit më të ulët, dekompozuesit mineralizojnë substancat organike dhe e kthejnë karbonin në atmosferë në formën e dioksidit të karbonit . Në Oqeanin Botëror, cikli i karbonit është i ndërlikuar nga fakti se një pjesë e karbonit që përmbahet në organizmat e vdekur zhytet në fund dhe grumbullohet në shkëmbinj sedimentarë. Kjo pjesë e karbonit përjashtohet nga cikli biologjik dhe hyn në ciklin gjeologjik të substancave.

Rezervuari kryesor i karbonit të lidhur biologjikisht janë pyjet që përmbajnë deri në 500 miliardë tonë të këtij elementi, që është 2/3 e rezervës së tij në atmosferë. Ndërhyrja e njeriut në ciklin e karbonit (djegia e qymyrit, naftës, gazit, dehumifikimi) çon në një rritje të përmbajtjes së CO 2 në atmosferë dhe zhvillimin e efektit serë.

Shkalla e qarkullimit të CO 2, domethënë koha gjatë së cilës i gjithë dioksidi i karbonit në atmosferë kalon përmes lëndës së gjallë, është rreth 300 vjet.

Cikli i oksigjenit. Cikli i oksigjenit ndodh kryesisht midis atmosferës dhe organizmave të gjallë. Në thelb, oksigjeni i lirë (0^) hyn në atmosferë si rezultat i fotosintezës së bimëve të gjelbra, dhe konsumohet në procesin e frymëmarrjes nga kafshët, bimët dhe mikroorganizmat dhe gjatë mineralizimit të mbetjeve organike. Një sasi e vogël e oksigjenit formohet nga uji dhe ozoni nën ndikimin e rrezatimit ultravjollcë. Një sasi e madhe oksigjeni konsumohet nga proceset oksiduese në koren e tokës, gjatë shpërthimeve vullkanike, etj. Pjesa kryesore e oksigjenit prodhohet nga bimët tokësore - pothuajse 3/4, pjesa tjetër - nga organizmat fotosintetikë të Oqeanit Botëror. Shpejtësia e ciklit është rreth 2 mijë vjet.

Është vërtetuar se 23% e oksigjenit të prodhuar gjatë fotosintezës konsumohet çdo vit për nevoja industriale dhe shtëpiake dhe kjo shifër është vazhdimisht në rritje.

Cikli i azotit. Furnizimi me azot (N 2) në atmosferë është i madh (78% e vëllimit të tij). Megjithatë, bimët nuk mund të thithin azot të lirë, por vetëm në formë të lidhur, kryesisht në formën e NH 4 + ose NO 3 –. Azoti i lirë nga atmosfera fiksohet nga bakteret fiksuese të azotit dhe shndërrohet në forma të disponueshme për bimët. Në bimë, azoti fiksohet në lëndë organike (në proteina, acide nukleike, etj.) dhe transmetohet përmes zinxhirëve ushqimorë. Pas vdekjes së organizmave të gjallë, dekompozuesit mineralizojnë substancat organike dhe i shndërrojnë ato në komponime të amonit, nitrate, nitrite, si dhe në azot të lirë, i cili kthehet në atmosferë.

Nitratet dhe nitritet janë shumë të tretshëm në ujë dhe mund të migrojnë në ujërat nëntokësore dhe bimët dhe të transmetohen përmes zinxhirëve ushqimorë. Nëse sasia e tyre është tepër e madhe, gjë që vërehet shpesh kur plehrat azotike përdoren gabimisht, atëherë uji dhe ushqimi ndoten dhe shkaktojnë sëmundje tek njerëzit.

Cikli i fosforit. Pjesa më e madhe e fosforit përmbahet në shkëmbinjtë e formuar në epokat e kaluara gjeologjike. Fosfori përfshihet në ciklin biogjeokimik si rezultat i proceseve të motit të shkëmbinjve. Në ekosistemet tokësore, bimët nxjerrin fosforin nga toka (kryesisht në formën e PO 4 3–) dhe e inkorporojnë atë në përbërje organike (proteina, acide nukleike, fosfolipide, etj.) ose e lënë në formë inorganike. Fosfori më pas transferohet përmes zinxhirëve ushqimorë. Pas vdekjes së organizmave të gjallë dhe me jashtëqitjet e tyre, fosfori kthehet në tokë.

Me përdorimin e pahijshëm të plehrave fosforike, erozionin e ujit dhe të erës së tokave, sasi të mëdha të fosforit hiqen nga toka. Nga njëra anë, kjo çon në konsumin e tepërt të plehrave fosforike dhe varfërimin e rezervave të xeheve që përmbajnë fosfor (fosforitet, apatitet, etj.). Nga ana tjetër, futja e sasive të mëdha të elementeve biogjene si fosfori, azoti, squfuri etj. nga toka në trupat ujorë shkakton zhvillimin e shpejtë të cianobaktereve dhe bimëve të tjera ujore (“lulëzimi” i ujit) dhe eutrofikim rezervuarët. Por pjesa më e madhe e fosforit dërgohet në det.

Në ekosistemet ujore, fosfori absorbohet nga fitoplanktoni dhe kalon përgjatë zinxhirit ushqimor te shpendët e detit. Jashtëqitja e tyre ose përfundon menjëherë përsëri në det, ose së pari grumbullohet në breg dhe më pas gjithsesi lahet në det. Nga kafshët detare që vdesin, veçanërisht peshqit, fosfori hyn përsëri në det dhe në cikël, por disa skelete peshqish arrijnë thellësi të mëdha dhe fosfori që përmbahet në to përsëri përfundon në shkëmbinj sedimentarë, domethënë fiket nga cikli biogjeokimik. .

Cikli i squfurit. Fondi kryesor rezervë i squfurit është në sedimente dhe tokë, por ndryshe nga fosfori ka një fond rezervë në atmosferë. Roli kryesor në përfshirjen e squfurit në ciklin biogjeokimik i përket mikroorganizmave. Disa prej tyre janë agjentë reduktues, të tjerët janë agjentë oksidues.

Në shkëmbinj, squfuri gjendet në formën e sulfurit (FeS 2, etj.), Në ​​tretësirë ​​- në formën e një joni (SO 4 2–), në fazën e gaztë në formën e sulfurit të hidrogjenit (H 2 S) ose dioksid squfuri (SO 2). Në disa organizma, squfuri grumbullohet në formën e tij të pastër dhe kur ata vdesin, depozitat e squfurit vendas formohen në fund të deteve.

Në ekosistemet tokësore, squfuri hyn në bimë nga toka kryesisht në formën e sulfateve. Në organizmat e gjallë squfuri gjendet në proteina, në formë jonesh etj. Pas vdekjes së organizmave të gjallë, një pjesë e squfurit reduktohet në tokë nga mikroorganizmat në H 2 S, pjesa tjetër oksidohet në sulfate dhe përsëri përfshihet në cikël. Sulfidi i hidrogjenit që rezulton avullon në atmosferë, ku oksidohet dhe kthehet në tokë me reshje.

Djegia njerëzore e lëndëve djegëse fosile (veçanërisht qymyrit), si dhe emetimet nga industria kimike, çojnë në akumulimin e dioksidit të squfurit (SO 2) në atmosferë, i cili reagon me avujt e ujit dhe bie në tokë në formën e shiut acid. .

Ciklet biogjeokimike nuk janë aq të mëdha sa ato gjeologjike dhe janë kryesisht subjekt i ndikimit njerëzor. Aktiviteti ekonomik cenon izolimin e tyre, ato bëhen jociklike.

Cikli i madh i substancave në natyrë shkaktohet nga bashkëveprimi i energjisë diellore me energjinë e thellë të Tokës dhe kryen rishpërndarjen e materies midis biosferës dhe horizonteve më të thella të Tokës.

Shkëmbinjtë sedimentarë, të formuar për shkak të gërryerjes së shkëmbinjve magmatikë, në zonat e lëvizshme të kores së tokës përsëri zhyten në një zonë me temperatura dhe presione të larta. Atje ata shkrihen dhe formojnë magmë - burimin e shkëmbinjve të rinj magmatikë. Pasi këta shkëmbinj ngrihen në sipërfaqen e tokës dhe i nënshtrohen proceseve të motit, ato shndërrohen përsëri në shkëmbinj të rinj sedimentarë. Cikli i ri nuk përsërit saktësisht të vjetrin, por prezanton diçka të re, e cila me kalimin e kohës çon në ndryshime shumë domethënëse.

Forca lëvizëse cikël i madh (gjeologjik). janë ekzogjene dhe endogjene proceset gjeologjike.

Proceset endogjene(proceset e dinamikës së brendshme) ndodhin nën ndikimin e energjisë së brendshme të Tokës, e çliruar si rezultat i kalbjes radioaktive, reaksioneve kimike të formimit të mineraleve, kristalizimit të shkëmbinjve etj. (për shembull, lëvizjet tektonike, tërmetet, magmatizmi , metamorfizëm).

Proceset ekzogjene(proceset e dinamikës së jashtme) ndodhin nën ndikimin e energjisë së jashtme të Diellit. Shembuj: gërryerja e shkëmbinjve dhe mineraleve, heqja e produkteve të shkatërrimit nga disa zona të kores së tokës dhe transferimi i tyre në zona të reja, depozitimi dhe grumbullimi i produkteve të shkatërrimit me formimin e shkëmbinjve sedimentarë. Tek Ex.pr. rel. aktiviteti gjeologjik i atmosferës, hidrosferës, si dhe organizmave të gjallë dhe njerëzve.

Format më të mëdha të tokës (kontinentet dhe pellgjet oqeanike) dhe format e mëdha (malet dhe fushat) u formuan për shkak të proceseve endogjene, dhe format e mesme dhe të vogla të tokës (luginat e lumenjve, kodrat, grykat, dunat, etj.) të mbivendosura në forma më të mëdha - për shkak të llogarisë të proceseve ekzogjene. Kështu, proceset endogjene dhe ekzogjene janë të kundërta. Të parat çojnë në formimin e formave të mëdha të relievit, të dytat në zbutjen e tyre.

Shembuj të ciklit gjeologjik. Shkëmbinjtë magmatikë shndërrohen në shkëmbinj sedimentarë si rezultat i motit. Në zonat lëvizëse të kores së tokës, ato zhyten thellë në Tokë. Aty, nën ndikimin e temperaturave dhe presioneve të larta, ato shkrihen dhe formojnë magmë, e cila duke u ngritur në sipërfaqe dhe duke u ngurtësuar, formon shkëmbinj magmatikë.

Një shembull i një cikli të madh është cikli i ujit ndërmjet tokës dhe oqeanit përmes atmosferës (Fig. 2.1).

Oriz. 2.1. Skema e pranuar përgjithësisht hidrologjike (klimatike).

cikli i ujit në natyrë

Lagështia e avulluar nga sipërfaqja e Oqeanit Botëror (i cili konsumon pothuajse gjysmën e energjisë diellore që arrin në sipërfaqen e Tokës) transferohet në tokë, ku bie në formën e reshjeve, të cilat kthehen në oqean në formën e rrjedhjeve sipërfaqësore dhe nëntokësore. . Cikli i ujit ndodh edhe sipas një skeme më të thjeshtë: avullimi i lagështisë nga sipërfaqja e oqeanit - kondensimi i avullit të ujit - reshjet në të njëjtën sipërfaqe ujore të oqeanit.

Cikli i ujit në tërësi luan një rol të madh në formimin e kushteve natyrore në planetin tonë. Duke marrë parasysh transpirimin e ujit nga bimët dhe thithjen e tij në ciklin biogjeokimik, i gjithë furnizimi me ujë në Tokë prishet dhe rikthehet në 2 milionë vjet.

Kështu, cikli gjeologjik i substancave ndodh pa pjesëmarrjen e organizmave të gjallë dhe rishpërndan substancat midis biosferës dhe shtresave më të thella të Tokës.

Të gjitha substancat në planet janë në proces qarkullimi. Energjia diellore shkakton dy cikle substancash në Tokë: i madh (gjeologjik, biosferë) Dhe i vogël (biologjik).

Cikli i madh i substancave në biosferë karakterizohet nga dy pika të rëndësishme: ndodh gjatë gjithë zhvillimit gjeologjik të Tokës dhe është një proces modern planetar që merr një rol udhëheqës në zhvillimin e mëtejshëm të biosferës.

Cikli gjeologjik shoqërohet me formimin dhe shkatërrimin e shkëmbinjve dhe lëvizjen pasuese të produkteve të shkatërrimit - materiale klastike dhe elemente kimike. Vetitë termike të sipërfaqes së tokës dhe ujit luajtën dhe vazhdojnë të luajnë një rol të rëndësishëm në këto procese: thithja dhe reflektimi i rrezeve diellore, përçueshmëria termike dhe kapaciteti i nxehtësisë. Regjimi i paqëndrueshëm hidrotermik i sipërfaqes së Tokës, së bashku me sistemin e qarkullimit atmosferik planetar, përcaktuan qarkullimin gjeologjik të substancave, i cili në fazën fillestare të zhvillimit të Tokës, së bashku me proceset endogjene, u shoqërua me formimin e kontinenteve, oqeaneve dhe moderne. gjeosferat. Me formimin e biosferës, mbetjet e organizmave u përfshinë në ciklin e madh. Cikli gjeologjik furnizon organizmat e gjallë me lëndë ushqyese dhe përcakton kryesisht kushtet e ekzistencës së tyre.

Elementet kryesore kimike litosferë: oksigjen, silikon, alumin, hekur, magnez, natrium, kalium dhe të tjerë - marrin pjesë në një cikël të madh, duke kaluar nga pjesët e thella të mantelit të sipërm në sipërfaqen e litosferës. Shkëmbi magmatik që u ngrit gjatë kristalizimit të magmës, duke mbërritur në sipërfaqen e litosferës nga thellësitë e Tokës, i nënshtrohet dekompozimit dhe motit në biosferë. Produktet e motit hyjnë në një gjendje të lëvizshme, transportohen nga uji dhe era në zonat e ulëta të relievit, hyjnë në lumenj, oqean dhe formojnë shtresa të trasha shkëmbinjsh sedimentarë, të cilët me kalimin e kohës, duke u zhytur në thellësi në zona me temperaturë dhe presion të rritur, pësojnë metamorfozë. , pra "ri shkrirë". Gjatë kësaj shkrirjeje, shfaqet një shkëmb i ri metamorfik, i cili hyn në horizontet e sipërme të kores së tokës dhe përsëri hyn në ciklin e substancave. (oriz.).

Substancat lehtësisht të lëvizshme - gazrat dhe ujërat natyrore që përbëjnë atmosferën dhe hidrosferën e planetit - i nënshtrohen qarkullimit më intensiv dhe të shpejtë. Materiali i litosferës qarkullon shumë më ngadalë. Në përgjithësi, çdo cikël i çdo elementi kimik është pjesë e ciklit të përgjithshëm të madh të substancave në Tokë, dhe të gjitha ato janë të ndërlidhura ngushtë. Lënda e gjallë e biosferës në këtë cikël kryen një punë të jashtëzakonshme të rishpërndarjes së elementeve kimike që qarkullojnë vazhdimisht në biosferë, duke kaluar nga mjedisi i jashtëm në organizma dhe përsëri në mjedisin e jashtëm.

Cikli i vogël ose biologjik i substancave- Kjo

qarkullimi i substancave ndërmjet bimëve, kafshëve, kërpudhave, mikroorganizmave dhe tokës. Thelbi i ciklit biologjik qëndron në shfaqjen e dy proceseve të kundërta, por të ndërlidhura - krijimi i substancave organike dhe shkatërrimi i tyre. Faza fillestare e shfaqjes së substancave organike është për shkak të fotosintezës së bimëve të gjelbra, d.m.th., formimit të lëndës së gjallë nga dioksidi i karbonit, uji dhe përbërjet e thjeshta minerale duke përdorur energjinë diellore. Bimët (prodhuesit) nxjerrin molekula të squfurit, fosforit, kalciumit, kaliumit, magnezit, manganit, silikonit, aluminit, zinkut, bakrit dhe elementëve të tjerë nga toka në tretësirë. Kafshët barngrënëse (konsumatorë të rendit të parë) thithin përbërjet e këtyre elementeve në formën e ushqimit me origjinë bimore. Grabitqarët (konsumatorët e rendit II) ushqehen me barngrënës, duke konsumuar ushqim të një përbërje më komplekse, duke përfshirë proteinat, yndyrnat, aminoacidet dhe substanca të tjera. Në procesin e shkatërrimit të substancave organike të bimëve të ngordhura dhe mbetjeve shtazore nga mikroorganizmat (zbërthyesit), përbërjet e thjeshta minerale hyjnë në tokë dhe mjedisin ujor, të disponueshme për asimilim nga bimët, dhe fillon raundi tjetër i ciklit biologjik. (Fig. 33).

Shfaqja dhe zhvillimi i noosferës

Evolucioni i botës organike në Tokë ka kaluar nëpër disa faza. E para lidhet me shfaqjen e ciklit biologjik të substancave në biosferë. E dyta u shoqërua me formimin e organizmave shumëqelizorë. Këto dy faza quhen biogjenezë Faza e tretë shoqërohet me shfaqjen e shoqërisë njerëzore, nën ndikimin e së cilës, në kushtet moderne, ndodh evolucioni i biosferës dhe shndërrimi i saj në sferën e arsyes - noosferë (nga greqishtja. - mendje, - top). Noosfera është një gjendje e re e biosferës, kur aktiviteti inteligjent njerëzor bëhet faktori kryesor që përcakton zhvillimin e saj. Termi "noosferë" u prezantua nga E. Leroy. V.I. Vernadsky thelloi dhe zhvilloi doktrinën e noosferës. Ai shkroi: "Noosfera është një fenomen i ri gjeologjik në planetin tonë, njeriu bëhet një forcë e madhe gjeologjike". Vernadsky identifikoi parakushtet për krijimin e noosferës: 1. Njerëzimi është bërë një tërësi e vetme 2. Mundësia e shkëmbimit të menjëhershëm të njerëzve Përdorimi i llojeve të reja të energjisë. 6. Eliminimi i luftërave nga jeta e shoqërisë. Krijimi i këtyre parakushteve bëhet i mundur si rezultat i shpërthimit të mendimit shkencor në shekullin e njëzetë.

Tema – 6. Natyra – njeriu: një qasje sistematike. Qëllimi i leksionit: Të formohet një kuptim gjithëpërfshirës i postulateve sistematike të ekologjisë.

Pyetjet kryesore: 1. Koncepti i një sistemi dhe i biosistemeve komplekse 2. Veçoritë e sistemeve biologjike 3. Postulatet e sistemit: ligji i lidhjes universale, B. Ligjet ekologjike të Commoner, Parimi i Le Chatelier, Ligji. e feedback-ut në natyrë dhe ligjit të qëndrueshmërisë së sasisë së lëndës së gjallë 4. Modelet e ndërveprimeve në sistemet “natyrë-njerëz” dhe “njerëz-ekonomi-biota-mjedis”.

Sistemi ekologjik është objekti kryesor i ekologjisë. Ekologjia është sistemike në thelbin e saj dhe në formën e saj teorike është e afërt me teorinë e përgjithshme të sistemeve. Sipas teorisë së përgjithshme të sistemeve, një sistem është një koleksion real ose i imagjinueshëm i pjesëve, vetitë integrale të të cilave përcaktohen nga ndërveprimi ndërmjet pjesëve (elementeve) të sistemit. Në jetën reale, një sistem përkufizohet si një koleksion objektesh të bashkuara nga një formë e ndërveprimit ose ndërvarësisë së rregullt për të kryer një funksion të caktuar. Në material ka hierarki të caktuara - sekuenca të renditura të nënshtrimit hapësinor-kohor dhe ndërlikimit të sistemeve. Paraqisni të gjithë diversitetin e botës sonë në formën e tre hierarkive të shfaqura me radhë. Kjo është hierarkia kryesore, natyrore, fiziko-kimike-biologjike (F, X, B) dhe dy hierarkitë dytësore që u ngritën në bazë të saj, hierarkia sociale (S) dhe ajo teknike (T). Ekzistenca e të fundit në tërësinë e reagimeve ndikon në hierarkinë kryesore në një mënyrë të caktuar. Kombinimi i sistemeve nga hierarki të ndryshme çon në klasa "të përziera" të sistemeve. Kështu, kombinimi i sistemeve nga pjesa fiziko-kimike e hierarkisë (F, X - "mjedisi") me sistemet e gjalla të pjesës biologjike të hierarkisë (B - "biota") çon në një klasë të përzier sistemesh të quajtura mjedisore. Një kombinim i sistemeve nga hierarkitë C

(“njeri”) dhe T (“teknologji”) çon në klasën e ekonomike, ose teknike dhe ekonomike, sistemeve

Oriz. . Hierarkia e sistemeve materiale:

F, X - fizike dhe kimike, B - biologjike, S - sociale, T - teknike

Duhet të jetë e qartë se ndikimi i shoqërisë njerëzore në natyrë, i ndërmjetësuar nga teknologjia dhe teknologjia (teknogjeneza), i paraqitur në diagram, vlen për të gjithë hierarkinë e sistemeve natyrore: dega e poshtme - në mjedisin abiotik, e sipërm - në mjedis. biota e biosferës. Më poshtë do të shqyrtojmë lidhjen midis aspekteve mjedisore dhe teknike dhe ekonomike të këtij ndërveprimi.

Të gjitha sistemet kanë disa veti të përbashkëta:

1. Çdo sistem ka një specifikë struktura, të përcaktuara nga forma e lidhjeve hapësinore ose ndërveprimeve ndërmjet elementeve të sistemit. Renditja strukturore në vetvete nuk përcakton organizimin e sistemit. Sistemi mund të quhet organizuar, nëse ekzistenca e tij është ose e nevojshme për të ruajtur një strukturë funksionale (për kryerjen e një pune të caktuar), ose, përkundrazi, varet nga aktiviteti i një strukture të tillë.

2. Sipas parimi i diversitetit të nevojshëm sistemi nuk mund të përbëhet nga elementë identikë pa individualitet. Kufiri i poshtëm i diversitetit është të paktën dy elementë (proton dhe elektron, proteina dhe acid nukleik, "ai" dhe "ajo"), kufiri i sipërm është pafundësia. Diversiteti është karakteristika më e rëndësishme e informacionit të sistemit. Ai ndryshon nga numri i varieteteve të elementeve dhe mund të matet 3. Vetitë e një sistemi nuk mund të kuptohen vetëm në bazë të vetive të pjesëve të tij. Është ndërveprimi ndërmjet elementeve që është vendimtar. Është e pamundur të gjykohet funksionimi i saj duke parë pjesët individuale të një makinerie përpara montimit. Duke studiuar veçmas disa forma të kërpudhave dhe algave, është e pamundur të parashikohet ekzistenca e simbiozës së tyre në formën e një likeni. Efekti i kombinuar i dy ose më shumë faktorëve të ndryshëm në trup është pothuajse gjithmonë i ndryshëm nga shuma e efekteve të tyre të veçanta. Shkalla e pakësueshmërisë së vetive të një sistemi në shumën e vetive të elementeve individuale nga të cilët përbëhet ai përcakton shfaqjen sistemeve.

4. Izolimi i një sistemi e ndan botën e tij në dy pjesë - vetë sistemin dhe mjedisin e tij. Varësisht nga prania (mungesa) e shkëmbimit të materies, energjisë dhe informacionit me mjedisin, këto janë thelbësisht të mundshme: i izoluar sistemet (nuk është i mundur shkëmbimi); mbyllur sistemet (metabolizmi është i pamundur); hapur sistemet (shkëmbimi i materies dhe energjisë është i mundur). Shkëmbimi i energjisë përcakton shkëmbimin e informacionit. Në natyrën e gjallë ka vetëm të hapur dinamike sistemet, ndërmjet elementeve të brendshme të të cilave dhe elementeve të mjedisit ndodhin transferime të materies, energjisë dhe informacionit. Çdo sistem i gjallë - nga një virus në biosferë - është një sistem i hapur dinamik.

5. Mbizotërimi i ndërveprimeve të brendshme në sistem ndaj atyre të jashtëm dhe qëndrueshmëria e sistemit në raport me faktorët e jashtëm.
veprimet e përcaktojnë atë aftësia e vetë-ruajtjes falë cilësive të organizimit, qëndrueshmërisë dhe stabilitetit. Ndikimi i jashtëm në sistem, duke tejkaluar forcën dhe fleksibilitetin e ndërveprimeve të tij të brendshme, çon në ndryshime të pakthyeshme
dhe vdekja e sistemit. Stabiliteti i një sistemi dinamik ruhet nga puna e jashtme ciklike që ai kryen vazhdimisht. Kjo kërkon rrjedhën dhe transformimin e energjisë në këtë. temë. Probabiliteti i arritjes së qëllimit kryesor të sistemit - vetë-ruajtjes (përfshirë përmes vetë-riprodhimit) përcaktohet si i tij efektiviteti i mundshëm.

6. Veprimi i një sistemi në kohë quhet i tij sjellje. Një ndryshim në sjellje i shkaktuar nga një faktor i jashtëm quhet reagimi sistemi, dhe një ndryshim në reagimin e sistemit i shoqëruar me një ndryshim në strukturë dhe që synon stabilizimin e sjelljes është. pajisje, ose adaptim. Konsolidimi i ndryshimeve adaptive në strukturën dhe lidhjet e sistemit me kalimin e kohës, në të cilat rritet efikasiteti i tij potencial, konsiderohet si zhvillimi, ose evolucioni, sistemeve. Shfaqja dhe ekzistenca e të gjitha sistemeve materiale në natyrë është për shkak të evolucionit. Sistemet dinamike evoluojnë në drejtimin nga organizimi më i mundshëm në atë më pak të mundshëm, d.m.th. zhvillimi ndjek rrugën e rritjes së kompleksitetit të organizimit dhe formimi i nënsistemeve në strukturën e sistemit. Në natyrë, të gjitha format e sjelljes së sistemeve - nga reagimet elementare deri te evolucioni global - janë dukshëm jolineare. Një tipar i rëndësishëm i evolucionit të sistemeve komplekse është
pabarazi, mungesë monotonie. Periudhat e akumulimit gradual të ndryshimeve të vogla ndonjëherë ndërpriten nga kërcime të mprehta cilësore që ndryshojnë ndjeshëm vetitë e sistemit. Ato zakonisht lidhen me të ashtuquajturat pikat e bifurkacionit- bifurkacioni, ndarja e rrugës së mëparshme të evolucionit. Zgjedhja e një ose një tjetër vazhdimi të rrugës në pikën e bifurkacionit varet nga shumë, deri në shfaqjen dhe prosperitetin e një bote të re grimcash, substancash, organizmash, shoqërish ose, anasjelltas, vdekja e sistemit. Edhe për sistemet vendimtare, rezultati i zgjedhjes është shpesh i paparashikueshëm, dhe vetë zgjedhja në pikën e bifurkacionit mund të përcaktohet nga një impuls i rastësishëm. Çdo sistem real mund të paraqitet në formën e ndonjë ngjashmërie materiale ose imazhi simbolik, d.m.th. përkatësisht analoge apo shenjë modeli i sistemit. Modelimi shoqërohet në mënyrë të pashmangshme nga një lloj thjeshtimi dhe zyrtarizimi i marrëdhënieve në sistem. Ky zyrtarizim mund të jetë
të zbatuara në formën e marrëdhënieve logjike (shkak-pasojë) dhe/ose matematikore (funksionale) Me rritjen e kompleksitetit të sistemeve, ato fitojnë cilësi të reja emergjente. Në të njëjtën kohë, ruhen cilësitë e sistemeve më të thjeshta. Prandaj, shumëllojshmëria e përgjithshme e cilësive të sistemit rritet ndërsa bëhet më kompleks (Fig. 2.2).

Oriz. 2.2. Modelet e ndryshimeve në vetitë e hierarkive të sistemit me një rritje të nivelit të tyre (sipas Fleishman, 1982):

1 - diversiteti, 2 - stabiliteti, 3 - shfaqja, 4 - kompleksiteti, 5 - joidentiteti, 6 - prevalenca

Me qëllim të rritjes së aktivitetit në lidhje me ndikimet e jashtme, cilësitë e sistemit mund të renditen në sekuencën vijuese: 1 - stabilitet, 2 - besueshmëri për shkak të ndërgjegjësimit për mjedisin (imuniteti i zhurmës), 3 - kontrollueshmëria, 4 - vetë- organizimi. Në këtë seri, çdo cilësi pasuese ka kuptim nëse ajo e mëparshme është e pranishme.

Par Vështirësia struktura e sistemit përcaktohet nga numri P elementet dhe numri i tij T

lidhjet mes tyre. Nëse në ndonjë sistem studiohet numri i gjendjeve të veçanta diskrete, atëherë kompleksiteti i sistemit ME përcaktohet nga logaritmi i numrit të lidhjeve:

C=lgm.(2.1)

Sistemet klasifikohen në mënyrë konvencionale sipas kompleksitetit si më poshtë: 1) sistemet me deri në një mijë gjendje (O <С < 3), относятся к e thjeshtë; 2) sistemet me deri në një milion shtete (3< С < 6), являют собой sisteme komplekse; 3) sistemet me numrin e shteteve mbi një milion (C > 6) janë identifikuar si shumë komplekse.

Të gjitha biosistemet e vërteta natyrore janë shumë komplekse. Edhe në strukturën e një virusi të vetëm, numri i gjendjeve molekulare të rëndësishme biologjikisht e tejkalon vlerën e fundit.

Të gjitha substancat në planetin tonë janë në proces qarkullimi. Energjia diellore shkakton dy cikle substancash në Tokë:

1) I madh (gjeologjik ose abiotik);

2) Të vogla (biotike, biogjene ose biologjike).

Ciklet e materies dhe rrjedhat e energjisë kozmike krijojnë stabilitetin e biosferës. Cikli i lëndës së ngurtë dhe ujit që ndodh si rezultat i veprimit të faktorëve abiotikë (natyra e pajetë) quhet cikli i madh gjeologjik. Gjatë një cikli të madh gjeologjik (që zgjat miliona vjet), shkëmbinjtë shkatërrohen, gërryen, substancat treten dhe hyjnë në Oqeanin Botëror; ndodhin ndryshime gjeotektonike, rrëshqitje kontinentale dhe ngritja e shtratit të detit. Koha e ciklit të ujit në akullnajat është 8000 vjet, në lumenj - 11 ditë. Është cikli i madh që furnizon organizmat e gjallë me lëndë ushqyese dhe përcakton kryesisht kushtet e ekzistencës së tyre.

Cikli i madh gjeologjik në biosferë karakterizohet nga dy pika të rëndësishme:

a) kryhet gjatë gjithë zhvillimit gjeologjik të Tokës;

b) është një proces modern planetar që merr një rol udhëheqës në zhvillimin e mëtejshëm të biosferës.

Në fazën aktuale të zhvillimit njerëzor, si rezultat i ciklit të madh, ndotës të tillë si oksidet e squfurit dhe azotit, pluhuri dhe papastërtitë radioaktive transportohen gjithashtu në distanca të gjata. Zonat me gjerësi të butë të Hemisferës Veriore ishin më të kontaminuara.

Cikli i vogël, biogjenik ose biologjik i substancave ndodh në faza të ngurta, të lëngshme dhe të gazta me pjesëmarrjen e organizmave të gjallë. Cikli biologjik, në krahasim me ciklin gjeologjik, kërkon më pak energji. Cikli i vogël është pjesë e një cikli të madh dhe ndodh në nivelin e biogjeocenozave (brenda ekosistemet) dhe qëndron në faktin se lëndët ushqyese të tokës, uji dhe karboni grumbullohen në lëndën bimore dhe shpenzohen për ndërtimin e trupit. Produktet e kalbjes së lëndës organike dekompozohen në përbërës minerale. Shiriti i vogël nuk është i mbyllur, e cila shoqërohet me rrjedhjen e substancave dhe energjisë në ekosistem nga jashtë dhe me lëshimin e disa prej tyre në ciklin e biosferës.

Shumë elementë kimikë dhe komponime të tyre përfshihen në ciklet e mëdha dhe të vogla, por më të rëndësishmit prej tyre janë ata që përcaktojnë fazën aktuale të zhvillimit të biosferës, të lidhur me aktivitetin ekonomik njerëzor. Këto përfshijnë xhiro karbonit, squfurit dhe azotit(oksidet e tyre - ndotësit kryesorë të ajrit), dhe fosfor (fosfatet janë ndotësi kryesor i ujërave kontinentale). Pothuajse të gjithë ndotësit konsiderohen të dëmshëm dhe klasifikohen si ksenobiotikët.

Aktualisht, ciklet e ksenobiotikëve - elemente toksike - kanë një rëndësi të madhe merkur (një ndotës ushqimor) produkte) dhe plumb (një përbërës i benzinës). Përveç kësaj, shumë substanca me origjinë antropogjene (DDT, pesticide, radionuklide, etj.) që shkaktojnë dëme në biotën dhe shëndetin e njeriut vijnë nga cikli i madh në atë të vogël.

Thelbi i ciklit biologjik qëndron në shfaqjen e dy proceseve të kundërta, por të ndërlidhura - krijim lënda organike dhe e saj shkatërrimi substancë e gjallë.

Ndryshe nga xhiroja e madhe, xhiroja e vogël ka një kohëzgjatje të ndryshme: dallohen rrotullat e vogla sezonale, vjetore, shumëvjeçare dhe laike..

Çiklizmi i kimikateve nga mjedisi inorganik përmes vegjetacionit dhe kafshëve përsëri në mjedisin inorganik duke përdorur reaksionet kimike të energjisë diellore quhet cikli biogjeokimik .

E tashmja dhe e ardhmja e planetit tonë varet nga pjesëmarrja e organizmave të gjallë në funksionimin e biosferës. Në ciklin e substancave, lënda e gjallë ose biomasa kryen funksione biogjeokimike: gaz, përqendrim, redoks dhe biokimik.

Cikli biologjik ndodh me pjesëmarrjen e organizmave të gjallë dhe konsiston në riprodhimin e lëndës organike nga inorganike dhe zbërthimin e kësaj organike në inorganike përmes zinxhirit trofik ushqimor. Intensiteti i proceseve të prodhimit dhe shkatërrimit në ciklin biologjik varet nga sasia e nxehtësisë dhe lagështisë. Për shembull, shkalla e ulët e dekompozimit të lëndës organike në rajonet polare varet nga mungesa e nxehtësisë.

Një tregues i rëndësishëm i intensitetit të ciklit biologjik është shpejtësia e qarkullimit të elementeve kimike. Intensiteti karakterizohet indeks , e barabartë me raportin e masës së mbeturinave pyjore ndaj mbeturinave. Sa më i lartë të jetë indeksi, aq më i ulët është intensiteti i qarkullimit.

Indeksi në pyjet halore - 10 - 17; gjethegjerë 3 - 4; savana jo më shumë se 0.2; në pyjet tropikale të shiut jo më shumë se 0,1, d.m.th. Këtu cikli biologjik është më intensiv.

Rrjedha e elementeve (azoti, fosfori, squfuri) përmes mikroorganizmave është një rend i madhësisë më i lartë sesa përmes bimëve dhe kafshëve. Cikli biologjik nuk është plotësisht i kthyeshëm, ai është i lidhur ngushtë me ciklin biogjeokimik. Elementet kimike qarkullojnë në biosferë përgjatë rrugëve të ndryshme të ciklit biologjik:

absorbohen nga lënda e gjallë dhe ngarkohen me energji;

largohen nga materiet e gjalla, duke çliruar energji në mjedisin e jashtëm.

Këto cikle janë dy llojesh: cikli i substancave të gazta; cikli sedimentar (rezervë në koren e tokës).

Vetë xhirot përbëhen nga dy pjesë:

- fondi rezervë(kjo është pjesa e substancës që nuk është e lidhur me organizmat e gjallë);

- fondi celular (këmbim).(një pjesë më e vogël e substancës e lidhur me shkëmbimin e drejtpërdrejtë midis organizmave dhe mjedisit të tyre të afërt).

Makinat ndahen në:

Gyres lloj gazi me fond rezerve në koren e tokës (ciklet e karbonit, oksigjenit, azotit) - të aftë për vetërregullim të shpejtë;

Gyres lloji sedimentar me fond rezervë në koren e tokës (ciklet e fosforit, kalciumit, hekurit, etj.) - janë më inerte, pjesa më e madhe e substancës është në një formë "të paarritshme" për organizmat e gjallë.

Gyrat gjithashtu mund të ndahen në:

- mbyllur(qarkullimi i substancave të gazta, për shembull, oksigjeni, karboni dhe azoti, është një rezervë në atmosferën dhe hidrosferën e oqeanit, kështu që mungesa kompensohet shpejt);

- hapur(krijimi i një fondi rezervë në koren e tokës, për shembull, fosfori - prandaj humbjet kompensohen dobët, d.m.th. krijohet një deficit).

Baza e energjisë për ekzistencën e cikleve biologjike në Tokë dhe lidhja e tyre fillestare është procesi i fotosintezës.Çdo cikël i ri nuk është një përsëritje e saktë e atij të mëparshëm. Për shembull, gjatë evolucionit të biosferës, disa nga proceset ishin të pakthyeshme, duke rezultuar në formimin dhe akumulimin e sedimenteve biogjene, një rritje të sasisë së oksigjenit në atmosferë, ndryshime në raportet sasiore të izotopeve të një numri elementësh. , etj.

Qarkullimi i substancave zakonisht quhet ciklet biogjeokimike . Ciklet bazë biogjeokimike (biosferë) të substancave: cikli i ujit, cikli i oksigjenit, cikli i azotit(përfshirja e baktereve që fiksojnë azotin), cikli i karbonit(pjesëmarrja e baktereve aerobe; çdo vit rreth 130 ton karbon lëshohen në ciklin gjeologjik), cikli i fosforit(përfshirja e baktereve të tokës; 14 milion ton fosfor), cikli i squfurit, cikli i kationit të metalit.

Ekzistojnë dy cikle kryesore të substancave në natyrë: të mëdha (gjeologjike) dhe të vogla (biogjeokimike).

gjeologjike - cikli i madh i substancave(Shtojca A), shkaktohet nga ndërveprimi i energjisë diellore me energjinë e thellë të Tokës dhe kryen rishpërndarjen e materies midis biosferës dhe horizonteve më të thella të Tokës. Shkëmbinjtë sedimentarë, të formuar për shkak të gërryerjes së shkëmbinjve magmatikë, në zonat e lëvizshme të kores së tokës përsëri zhyten në një zonë me temperatura dhe presione të larta. Atje ata shkrihen dhe formojnë magmë - burimin e shkëmbinjve të rinj magmatikë. Pasi këta shkëmbinj ngrihen në sipërfaqen e tokës dhe i nënshtrohen proceseve të motit, ato shndërrohen përsëri në shkëmbinj të rinj sedimentarë. Simboli i ciklit të substancave është spirale, jo një rreth. Kjo do të thotë që cikli i ri nuk përsërit saktësisht atë të vjetër, por prezanton diçka të re, e cila me kalimin e kohës çon në ndryshime shumë domethënëse.

Gyre e Madhe është gjithashtu një xhiro ujë ndërmjet tokës dhe oqeanit përmes atmosferës. Lagështia e avulluar nga sipërfaqja e Oqeanit Botëror transferohet në tokë, ku bie në formën e reshjeve, të cilat kthehen në oqean në formën e rrjedhjeve sipërfaqësore dhe nëntokësore.

Cikli i ujit ndjek gjithashtu një skemë më të thjeshtë: avullimi i lagështisë nga sipërfaqja e oqeanit - kondensimi i avullit të ujit - reshjet në të njëjtën sipërfaqe ujore të oqeanit.

Vlerësohet se më shumë se 500 mijë km3 ujë merr pjesë çdo vit në ciklin e ujit në Tokë. Cikli i ujit në tërësi luan një rol të madh në formimin e kushteve natyrore në planetin tonë. Duke marrë parasysh transpirimin e ujit nga bimët dhe thithjen e tij në ciklin biogjeokimik, i gjithë furnizimi me ujë në Tokë prishet dhe rikthehet në 2 milionë vjet.

Cikli i vogël i substancave në biosferë (biogjeokimike) (Shtojca B). Ndryshe nga cikli i madh, ai ndodh vetëm brenda biosferës. Thelbi i tij është formimi i lëndës së gjallë nga komponimet inorganike gjatë procesit të fotosintezës dhe shndërrimi i lëndës organike gjatë dekompozimit përsëri në komponime inorganike. Ky cikël është kryesori për jetën e biosferës dhe në vetvete është krijimi i jetës. Duke ndryshuar, duke u lindur dhe duke vdekur, materia e gjallë mbështet jetën në planetin tonë, duke siguruar ciklin biogjeokimik të substancave. Burimi kryesor i energjisë në cikël është rrezatimi diellor, i cili gjeneron fotosintezën. Kjo energji shpërndahet në mënyrë të pabarabartë në të gjithë sipërfaqen e globit. Për shembull, në ekuator sasia e nxehtësisë për njësi sipërfaqe është tre herë më e madhe se në arkipelagun Spitsbergen (80°N). Përveç kësaj, humbet nga reflektimi, absorbohet nga toka dhe shpenzohet për transpirimin e ujit. Siç kemi vërejtur tashmë, jo më shumë se 5% e të gjithë energjisë shpenzohet në fotosintezë, por më shpesh 2-3%.

Në një numër ekosistemesh, transferimi i materies dhe energjisë ndodh kryesisht përmes zinxhirëve trofikë.

Ky cikël zakonisht quhet biologjike. Ai supozon një cikël të mbyllur substancash që përdoret në mënyrë të përsëritur nga zinxhiri trofik. Gjendet në ekosistemet ujore, veçanërisht planktonin me metabolizmin e tij intensiv, por jo në ekosistemet tokësore, me përjashtim të pyjeve tropikale të shiut, ku transferimi i lëndëve ushqyese nga bimë në bimë mund të ndodhë me rrënjë në sipërfaqen e tokës.

Sidoqoftë, në shkallën e të gjithë biosferës, një cikël i tillë është i pamundur. Këtu funksionon cikli biogjeokimik, i cili është shkëmbimi i makro- dhe mikroelementeve dhe substancave të thjeshta inorganike me substancën e atmosferës, hidrosferës dhe litosferës.

Cikli i substancave individuale - V.I. Vernadsky i quajti cikle biogjeokimike. Gjëja kryesore është që elementët kimikë të përthithur nga organizmi më pas e lënë atë, duke shkuar në mjedisin abiotik, dhe më pas, pas ca kohësh, ata përsëri hyjnë në organizmin e gjallë. Elementë të tillë quhen biofilik. Këto cikle dhe qarkullimi në tërësi sigurojnë funksionet më të rëndësishme të materies së gjallë në biosferë. V. I. Vernadsky identifikon pesë funksione të tilla:

- e para funksioni - gaz - gazrat kryesore të atmosferës së Tokës, azoti dhe oksigjeni, me origjinë biogjene, si të gjithë gazrat nëntokësorë - produkt i dekompozimit të lëndës organike të vdekur;

- e dyta funksioni - përqendrimi - organizmat grumbullojnë në trupin e tyre shumë elementë kimikë, ndër të cilët karboni vjen i pari, ndër metalet - kalciumi, përqendruesit e silikonit janë diatomet, jodi - algat (leshterikët), fosfori - skeletet e vertebrorëve;

- e treta funksioni - redoks - organizmat që jetojnë në trupat ujorë rregullojnë regjimin e oksigjenit dhe krijojnë kushte për shpërbërjen ose precipitimin e një numri metalesh (V, Mn, Fe) dhe jometaleve (S) me valencë të ndryshueshme;

- e katërta funksioni - biokimik - riprodhimi, rritja dhe lëvizja në hapësirë ​​("përhapja") e lëndës së gjallë;

- e pesta funksioni - aktiviteti biogjeokimik i njeriut - mbulon të gjithë sasinë në rritje të substancave në koren e tokës.

Rrjedhimisht, duhet theksuar se ekziston vetëm një proces në Tokë që nuk shpërdoron, por, përkundrazi, lidh energjinë diellore dhe madje e grumbullon atë - ky është krijimi i lëndës organike si rezultat i fotosintezës. Funksioni kryesor planetar i ciklit të substancave në Tokë qëndron në lidhjen dhe ruajtjen e energjisë diellore.