Sa kung aling mga ecosystem ang cycle ng mga substance ay mas matindi. Mga salik na tumitiyak sa integridad ng mga ecosystem

Ang solar energy sa Earth ay nagdudulot ng dalawang cycle ng matter: malaki, o geological, na pinaka-malinaw na ipinapakita sa cycle ng tubig at sirkulasyon ng atmospera, at maliit, biological (biotic), na bubuo batay sa isang malaki at binubuo ng tuluy-tuloy. , paikot, ngunit hindi pantay sa oras at espasyo. at sinamahan ng higit o hindi gaanong makabuluhang pagkalugi ng regular na muling pamamahagi ng bagay, enerhiya at impormasyon sa loob ng mga sistemang ekolohikal ng iba't ibang antas ng organisasyon.

Ang parehong mga siklo ay magkaugnay at kumakatawan, kumbaga, isang proseso. Tinataya na ang lahat ng oxygen na nakapaloob sa atmospera ay umiikot sa pamamagitan ng mga organismo (nagbubuklod sa panahon ng paghinga at inilalabas sa panahon ng photosynthesis) sa 2000 taon, ang atmospheric carbon dioxide ay gumagawa ng cycle sa kabaligtaran ng direksyon sa loob ng 300 taon, at ang lahat ng tubig sa Earth ay nabubulok at ay muling nilikha sa pamamagitan ng photosynthesis at respiration sa loob ng 2,000,000 taon.

Ang pakikipag-ugnayan ng mga abiotic na kadahilanan at mga nabubuhay na organismo ng ecosystem ay sinamahan ng tuluy-tuloy na sirkulasyon ng bagay sa pagitan ng biotope at biocenosis sa anyo ng mga alternating organic at minsan mineral compounds. Ang pagpapalitan ng mga elemento ng kemikal sa pagitan ng mga nabubuhay na organismo at ng di-organikong kapaligiran, ang iba't ibang yugto nito ay nangyayari sa loob ng ecosystem, ay tinatawag na biogeochemical cycle, o biogeochemical cycle.

Ang pagkakaroon ng naturang mga cycle ay lumilikha ng pagkakataon para sa self-regulation (homeostasis) ng system, na nagbibigay ng katatagan ng ecosystem: isang kamangha-manghang constancy ng porsyento ng iba't ibang elemento. Ang prinsipyo ng paggana ng mga ecosystem ay nagpapatakbo dito: ang pagtanggap ng mga mapagkukunan at pagtatapon ng basura ay nangyayari sa loob ng balangkas ng ikot ng lahat ng elemento.

Ang ikot ng tubig. Ang pinaka makabuluhang cycle sa Earth sa mga tuntunin ng transportable masa at pagkonsumo ng enerhiya ay ang planetary hydrological cycle - ang water cycle.

Bawat segundo 16.5 milyong m3 ng tubig ang kasangkot dito at higit sa 40 bilyong MW ng solar energy ang ginugugol dito (ayon kay T.A. Akimova V.V. Haskin, (1994)). Ngunit ang siklo na ito ay hindi lamang ang paglipat ng mga masa ng tubig. Ito ang mga pagbabagong bahagi, ang pagbuo ng mga solusyon at suspensyon, pag-ulan, pagkikristal, mga proseso ng photosynthesis, pati na rin ang iba't ibang mga reaksiyong kemikal. Sa kapaligirang ito, bumangon at nagpapatuloy ang buhay. Ang tubig ay isang mahalagang elemento para sa buhay. Sa dami, ito ang pinakalaganap na inorganic na bahagi ng buhay na bagay. Sa mga tao, ang tubig ay bumubuo ng 63% ng timbang ng katawan, mushroom - 80%, halaman - 80-90%, at sa ilang dikya - 98%

Ang tubig, tulad ng makikita natin sa ibang pagkakataon, na nakikilahok sa biological cycle at nagsisilbing isang mapagkukunan ng hydrogen at oxygen, ay bumubuo lamang ng isang maliit na bahagi ng kabuuang dami nito.

Sa likido, solid at singaw na estado, ang tubig ay naroroon sa lahat ng tatlong pangunahing bahagi ng biosphere: atmospera, hydrosphere, lithosphere. Ang lahat ng tubig ay nagkakaisa sa ilalim ng pangkalahatang konsepto ng "hydrospheres". Ang mga bahagi ng hydrosphere ay magkakaugnay sa pamamagitan ng patuloy na pagpapalitan at pakikipag-ugnayan. Ang tubig, na patuloy na dumadaan mula sa isang estado patungo sa isa pa, ay gumagawa ng maliliit at malalaking siklo. Ang pagsingaw ng tubig mula sa ibabaw ng karagatan, pagkondensasyon ng singaw ng tubig sa atmospera, at pag-ulan sa ibabaw ng karagatan ay bumubuo ng isang maliit na cycle. Kapag ang singaw ng tubig ay dinadala ng mga agos ng hangin patungo sa lupa, ang cycle ay nagiging mas mahirap. Kasabay nito, ang bahagi ng pag-ulan ay sumingaw at pumapasok sa atmospera, ang iba ay nagpapakain sa mga ilog at mga imbakan ng tubig, ngunit sa kalaunan ay bumalik sa karagatan na may mga daloy ng ilog at ilalim ng lupa, sa gayon ay nakumpleto ang malaking ikot.

Biotic (biological) na sirkulasyon. Ang biotic (biological) na sirkulasyon ay nauunawaan bilang ang sirkulasyon ng mga sangkap sa pagitan ng lupa, halaman, hayop at mikroorganismo. Ang sirkulasyon ng biotic (biological) ay ang daloy ng mga elemento ng kemikal mula sa lupa, tubig at atmospera sa mga nabubuhay na organismo, ang pagbabago ng mga papasok na elemento sa mga bagong kumplikadong compound sa kanila at ang kanilang pagbabalik sa proseso ng buhay na may taunang basura ng isang bahagi ng organikong bagay. o may ganap na patay na mga organismo na pumapasok sa ecosystem. Ngayon ay ipapakita namin ang biotic cycle sa isang cyclical form. Gkrvichy biotic circulation (ayon kay T.A. Akimova, V.V., Khaskhin) ay binubuo ng primitive unicellular producer (P) at decomposers-destructors (D). Ang mga mikroorganismo ay mabilis na dumami at umangkop sa iba't ibang mga kondisyon, halimbawa, gumamit ng lahat ng uri ng substrate - mga mapagkukunan ng carbon sa kanilang diyeta. Ang mga mas matataas na organismo ay hindi nagtataglay ng gayong mga kakayahan. Sa integral ecosystem, maaari silang umiral sa anyo ng isang gusali sa pundasyon ng mga microorganism.

Una, nabuo ang mga multicellular na halaman (P) - ang pinakamataas na producer. Kasama ng mga unicellular na organismo, lumilikha sila ng organikong bagay sa proseso ng photosynthesis, gamit ang enerhiya ng solar radiation. Sa hinaharap, ang mga pangunahing mamimili ay konektado - mga herbivorous na hayop (T), at pagkatapos ako ay mga carnivorous na kumakain. Isinaalang-alang namin ang biotic na sirkulasyon ng lupa. Ito ay ganap na naaangkop sa biotic cycle ng aquatic ecosystem, halimbawa, ang karagatan.

Ang lahat ng mga organismo ay sumasakop sa isang tiyak na lugar sa biotic cycle at ginagampanan ang kanilang mga tungkulin sa pagbabago ng mga sanga ng daloy ng enerhiya na umaabot sa kanila at sa paglilipat ng biomass. Ang lahat ay nagkakaisa, nag-depersonalize ng kanilang mga sangkap at ang sistema ng mga unicellular reducer (destructors) ay nagsasara sa karaniwang bilog. Ibinabalik nila sa abiotic na kapaligiran ng biosphere ang lahat ng mga elemento na kinakailangan para sa mga bago at bagong pagliko.

Dapat bigyang-diin ang pinakamahalagang katangian ng biotic cycle.

Ang photosynthesis ay tumutukoy sa isang malakas na natural na proseso na taun-taon ay nagsasangkot ng malalaking masa ng biosphere matter sa sirkulasyon at tinutukoy ang mataas na potensyal na oxygen nito.

Dahil sa carbon dioxide at tubig, na-synthesize ang organikong bagay at naglalabas ng libreng oxygen. Ang iba't ibang mga organikong compound ay direktang produkto ng photosynthesis, at sa pangkalahatan ang proseso ng photosynthesis ay medyo kumplikado.

Bilang karagdagan sa photosynthesis na may partisipasyon ng oxygen, ang tinatawag na oxygen photosynthesis, dapat huminto sa anoxic photosynthesis, o chemosynthesis.

Kasama sa mga kemikal na organismo ang mga nitrifier, carboxy bacteria, sulfur bacteria, thionic iron bacteria, hydrogen bacteria. Tinatawag silang gayon ng mga substrate ng oksihenasyon, na maaaring NH3, NO2, CO, H2S, S, Fe2 +, H2. Ang ilang mga species ay obligadong chemolithoautotrophs, ang iba ay opsyonal. Kasama sa huli ang carboxybacteria at hydrogen bacteria. Ang Chemosynthesis ay katangian ng deep-sea hydrothermal vents.

Ang photosynthesis ay nangyayari na may ilang mga pagbubukod sa buong ibabaw ng Earth, lumilikha ng isang malaking geochemical effect at maaaring ipahayag bilang ang halaga ng buong masa ng carbon, na taun-taon ay kasangkot sa pagbuo ng organic - buhay na bagay ng buong biosphere. Sa pangkalahatang sirkulasyon ng bagay na nauugnay sa pagtatayo ng organikong bagay sa pamamagitan ng potosintesis, ang mga elemento ng kemikal tulad ng N, P, S, pati na rin ang mga metal - K, Ca, Mg, Na, Al ay kasangkot.

Kapag namatay ang isang organismo, nangyayari ang kabaligtaran na proseso - ang agnas ng organikong bagay sa pamamagitan ng oksihenasyon, pagkabulok, atbp. sa pagbuo ng mga panghuling produkto ng agnas.

Sa biosphere ng Earth, ang prosesong ito ay humahantong sa katotohanan na ang dami ng biomass ng nabubuhay na bagay ay may posibilidad sa isang tiyak na katatagan. Ang biomass ng ecosphere (2 * 10 | 2t) ay pitong order ng magnitude na mas mababa kaysa sa masa ng crust ng lupa (2.10 | 9t). Ang mga halaman sa Earth taun-taon ay gumagawa ng organikong bagay na katumbas ng 1.6.10 "% o 8% ng biomass ng ecosphere. Ang mga maninira, na bumubuo ng mas mababa sa 1% ng kabuuang biomass ng mga organismo sa planeta, ay nagpoproseso ng isang masa ng organikong bagay iyon ay 10 beses na mas malaki kaysa sa kanilang sariling biomass. Sa karaniwan, ang panahon ng pag-renew ng biomass ay katumbas ng 12.5 taon. , ang kabuuang dami ng organikong bagay na dumaan sa pandaigdigang biotic cycle at ginamit ng buhay sa planeta ay magiging 2.10 "2-5, ZL08 / 12.5 = 8.5L0 | 9m, na 4 na beses na mas malaki kaysa sa masa ng mundo. crust. Tungkol sa mga kalkulasyong ito ni N.S. Sumulat si Pechurkin (1988): "Masasabi nating ang mga atomo na bumubuo sa ating mga katawan ay nasa sinaunang bakterya, at sa mga dinosaur, at sa mga mammoth."

Ang batas ng biogenic migration ng mga atom V.I. Sinabi ni Vernadsky: "Ang paglipat ng mga elemento ng kemikal sa ibabaw ng lupa at sa biosphere sa kabuuan ay isinasagawa alinman sa direktang pakikilahok ng mga bagay na nabubuhay (biogenic migration), o ito ay nangyayari sa isang kapaligiran, ang mga geochemical na katangian kung saan (О2 , СО2, Н2, atbp.) na buhay na bagay, kapwa ang kasalukuyang naninirahan sa biosphere at ang isa na kumilos sa Earth sa buong kasaysayan ng geological.

SA AT. Vernadsky noong 1928-1930 sa kanyang malalim na paglalahat tungkol sa mga proseso sa biosphere, nagbigay siya ng ideya ng limang pangunahing biogeochemical function ng buhay na bagay.

Ang unang function ay gas.

Ang pangalawang function ay konsentrasyon.

Ang ikatlong function ay redox.

Ang ikaapat na function ay biochemical.

Ang ikalimang tungkulin ay ang biogeochemical na aktibidad ng sangkatauhan, na sumasaklaw sa patuloy na pagtaas ng dami ng bagay sa crust ng lupa para sa mga pangangailangan ng industriya, transportasyon, at agrikultura.

Ang biological cycle ay naiiba sa iba't ibang natural na mga zone at inuri ayon sa isang hanay ng mga tagapagpahiwatig: biomass ng halaman, magkalat, magkalat, ang bilang ng mga elemento na naayos sa biomass, atbp.

Ang kabuuang biomass ay pinakamataas sa forest zone, at ang proporsyon ng underground organs sa kagubatan ay ang pinakamababa. Kinumpirma ito ng index ng intensity ng biological cycle - ang halaga ng ratio ng mass ng litter sa bahaging iyon ng litter na bumubuo nito.

Ang siklo ng carbon. Sa lahat ng biogeochemical cycle, ang carbon cycle ang pinakamatindi. Ang carbon ay umiikot sa isang mataas na rate sa pagitan ng iba't ibang mga inorganic na ahente at sa pamamagitan ng food webs sa loob ng mga komunidad ng mga buhay na organismo.

Ang CO at SOG ay gumaganap ng isang tiyak na papel sa carbon cycle. Ang carbon ay kadalasang kinakatawan sa biosphere ng Earth ng pinaka-mobile na anyo ng CO2. Ang pinagmulan ng pangunahing carbon dioxide ng biosphere ay aktibidad ng bulkan na nauugnay sa sekular na pag-degas ng mantle at lower horizon ng crust ng lupa.

Ang paglipat ng CO2 sa biosphere ay nagpapatuloy sa dalawang paraan.

Ang unang paraan ay ang pagsipsip nito sa panahon ng photosynthesis na may pagbuo ng glucose at iba pang mga organikong sangkap, kung saan ang lahat ng mga tisyu ng halaman ay binuo. Sa hinaharap, dinadala sila sa mga kadena ng pagkain at bumubuo sa mga tisyu ng lahat ng iba pang nabubuhay na nilalang ng ecosystem. Sa pagkamatay ng mga halaman at hayop sa ibabaw, ang organikong bagay ay na-oxidized sa pagbuo ng CO2.

Ang mga carbon atom ay ibinabalik sa atmospera kapag ang mga organikong bagay ay nasunog. Ang isang mahalaga at kawili-wiling tampok ng siklo ng carbon ay na sa malayong mga geological epoch, daan-daang milyong taon na ang nakalilipas, isang mahalagang bahagi ng organikong bagay na nilikha sa mga proseso ng photosynthesis ay hindi ginamit ng mga mamimili o ng mga reducer, ngunit naipon sa ang lithosphere sa anyo ng mga fossil fuel: langis, karbon , oil shale, peat, atbp. Ang fossil fuel na ito ay kinukuha sa napakalaking dami upang matugunan ang mga pangangailangan sa enerhiya ng ating industriyal na lipunan. Sa pamamagitan ng pagsunog nito, tayo, sa isang kahulugan, ay nakumpleto ang siklo ng carbon.

Sa pangalawang paraan, ang paglipat ng carbon ay isinasagawa sa pamamagitan ng paglikha ng isang sistema ng carbonate sa iba't ibang mga katawan ng tubig, kung saan ang CO2 ay pumasa sa H2CO3, HCO, CO3. Sa tulong ng calcium (o magnesium) na natunaw sa tubig, ang carbonates (CaCO3) ay nauuna sa pamamagitan ng biogenic at abiogenic pathways. Nabubuo ang makapal na strata ng limestone. Ayon kay A.B. Ronov, ang ratio ng nakabaon na carbon sa mga produktong photosynthetic sa carbon sa mga carbonate na bato ay 1: 4. Kasama ng malaking carbon cycle, mayroong ilang maliliit na carbon cycle sa ibabaw ng lupa at sa karagatan.

Sa pangkalahatan, nang walang anthropogenic interference, ang carbon content sa biogeochemical reservoirs: biosphere (biomass + soil at detritus), sedimentary rock, atmosphere at hydrosphere, ay nananatiling may mataas na antas ng constancy (ayon sa T.A. Akimova, V.V. )). Ang patuloy na pagpapalitan ng carbon, sa isang banda, sa pagitan ng biosphere, at sa kabilang banda, sa pagitan ng atmospera at ng hydrosphere, dahil sa gas function ng nabubuhay na bagay - ang mga proseso ng photosynthesis, respiration at pagkasira, at humigit-kumulang 6 -1010 tonelada / taon May daloy ng carbon sa atmospera at hydrosphere at sa panahon ng aktibidad ng bulkan sa average na 4.5 * 106 t / taon Tinatantya ang kabuuang masa ng carbon sa fossil fuels (langis, gas, karbon, atbp.) sa 3.2 * 1015 t, na tumutugma sa isang average na rate ng akumulasyon na 7 mln. t / taon. Ang halagang ito ay hindi gaanong mahalaga kung ihahambing sa mass ng nagpapalipat-lipat na carbon at, bilang ito ay, bumaba sa cycle, ay nawala sa loob nito. Samakatuwid, ang antas ng pagiging bukas (di-kasakdalan) ng cycle ay 10 "4, o 0.01%, at, nang naaayon, ang antas ng pagsasara ay 99, 99%. Nangangahulugan ito, sa isang banda, na ang bawat carbon atom ay nakibahagi sa cycle ng sampu-sampung libong beses, bago bumagsak sa cycle, ay napunta sa bituka. Sa kabilang banda, ang mga daloy ng synthesis at pagkabulok ng mga organikong sangkap sa biosphere ay napakatumpak na naitugma sa bawat isa.

Ang patuloy na sirkulasyon ay naglalaman ng 0.2% ng mobile carbon stock. Ang carbon ng biomass ay na-renew sa 12, ang kapaligiran sa 8 taon.

Ikot ng oxygen. Ang oxygen (O2) ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa buhay ng karamihan sa mga buhay na organismo sa ating planeta. Sa dami ng mga termino, ito ang pangunahing bahagi ng buhay na bagay. Halimbawa, kung isasaalang-alang natin ang tubig na nakapaloob sa mga tisyu, kung gayon ang katawan ng tao ay naglalaman ng 62.8% oxygen at 19.4% carbon. Sa pangkalahatan, sa biosphere, ang elementong ito, kung ihahambing sa carbon at hydrogen, ay ang pangunahing elemento sa mga simpleng sangkap. Sa loob ng biosphere, mayroong mabilis na pagpapalitan ng oxygen sa mga buhay na organismo o ang kanilang mga labi pagkatapos ng kamatayan. Ang mga halaman ay karaniwang gumagawa ng libreng oxygen, at ang mga hayop ay kumakain nito sa pamamagitan ng paghinga. Bilang ang pinaka-sagana at mobile na elemento sa Earth, hindi nililimitahan ng oxygen ang pag-iral at paggana ng ecosphere, kahit na ang pagkakaroon ng oxygen para sa mga aquatic organism ay maaaring pansamantalang limitado. Ang siklo ng oxygen sa biosphere ay napakahirap, dahil ang isang malaking halaga ng mga organic at inorganic na sangkap ay tumutugon dito. Ang resulta ay maraming epicycle na nagaganap sa pagitan ng lithosphere at ng atmospera, o sa pagitan ng hydrosphere at ng dalawang kapaligirang ito. Ang siklo ng oxygen sa ilang aspeto ay katulad ng reverse cycle ng carbon dioxide. Ang paggalaw ng isa ay nagaganap sa kabaligtaran ng direksyon sa paggalaw ng isa.

Ang pagkonsumo ng atmospheric oxygen at ang pagpapalit nito ng mga pangunahing producer ay nangyayari nang medyo mabilis. Kaya, tumatagal ng 2000 taon upang ganap na mai-renew ang lahat ng atmospheric oxygen. Sa ating panahon, ang akumulasyon ng oxygen sa atmospera ay hindi nangyayari, at ang nilalaman nito (20.946%) ay nananatiling pare-pareho.

Sa itaas na mga layer ng atmospera, kapag ang ultraviolet radiation ay kumikilos sa oxygen, ang ozone - O3 ay nabuo.

Humigit-kumulang 5% ng papasok na solar energy sa Earth ay ginugol sa pagbuo ng ozone - mga 8.6 * 1015 W. Ang mga reaksyon ay madaling mababalik. Kapag ang ozone ay nabubulok, ang enerhiya na ito ay inilabas, dahil sa kung saan ang mataas na temperatura ay pinananatili sa itaas na kapaligiran. Ang average na konsentrasyon ng ozone sa atmospera ay tungkol sa 106 vol. %; ang maximum na konsentrasyon ng O3 - hanggang sa 4-10 "* vol.%, ay nakamit sa mga altitude ng 20-25 km (T.A. Akimova, V.V. Khaskin, 1998).

Ang Ozone ay nagsisilbing isang uri ng UV filter: ito ay nakakakuha ng malaking bahagi ng matitigas na ultraviolet rays. Marahil, ang pagbuo ng ozone layer ay isa sa mga kondisyon para sa pagpapalaya ng buhay mula sa karagatan at ang pag-aayos ng lupa.

Karamihan sa oxygen na ginawa sa panahon ng geological epoch ay hindi nanatili sa atmospera, ngunit naayos ng lithosphere sa anyo ng mga carbonates, sulfates, iron oxides, atbp. Ang masa na ito ay 590 * 1014 tonelada laban sa 39 * 1014 tonelada ng oxygen, na nagpapalipat-lipat sa biosphere sa anyo ng gas o sulfates na natunaw sa kontinental at karagatan na tubig.

Ang siklo ng nitrogen. Ang nitrogen ay isang hindi mapapalitang biogenic na elemento, dahil ito ay bahagi ng mga protina at nucleic acid. Ang nitrogen cycle ay isa sa pinakamahirap, dahil kabilang dito ang mga phase ng gas at mineral, at sa parehong oras ang pinaka-perpektong mga cycle.

Ang nitrogen cycle ay malapit na nauugnay sa carbon cycle. Bilang isang patakaran, ang nitrogen ay sumusunod sa carbon, kung saan ito ay nakikilahok sa pagbuo ng lahat ng mga sangkap ng protina.

Ang hangin sa atmospera, na naglalaman ng 78% nitrogen, ay isang hindi mauubos na reservoir. Gayunpaman, karamihan sa mga buhay na organismo ay hindi maaaring direktang gamitin ang nitrogen na ito. Para sa asimilasyon ng nitrogen ng mga halaman, kinakailangan na ito ay bahagi ng ammonium ions (NH *) o nitrate (NO3)

Ang gaseous nitrogen ay patuloy na pumapasok sa atmospera bilang isang resulta ng gawain ng denitrophying bacteria, at ang pag-aayos ng bakterya kasama ng asul-berdeng algae (cyanophytes) ay patuloy na sumisipsip nito, na ginagawang nitrates.

Ang ikot ng nitrogen ay malinaw ding sinusubaybayan sa antas ng mga destructors. Ang mga protina at iba pang anyo ng organic nitrogen na nasa mga halaman at hayop pagkatapos ng kanilang kamatayan ay nalantad sa heterotrophic bacteria, actinomycetes, fungi (bioreductive microorganisms), na gumagawa ng enerhiya na kailangan nila sa pamamagitan ng pagpapanumbalik ng organic nitrogen na ito, na ginagawa itong ammonia.

Sa mga lupa, ang proseso ng nitrification ay nagaganap, na binubuo ng isang kadena ng mga reaksyon, kung saan, kasama ang paglahok ng mga microorganism, ang ammonium ion (NH4 +) ay na-oxidized sa nitrite (NO ~) o nitrite sa nitrate (NO ~). Ang pagbabawas ng nitrites at nitrates sa mga gaseous compound ng molecular nitrogen (N2) o nitrous oxide (N20) ay ang kakanyahan ng proseso ng denitrification.

Ang pagbuo ng mga nitrates sa isang hindi organikong paraan sa maliliit na dami ay patuloy na nangyayari sa kapaligiran sa pamamagitan ng pagbubuklod ng atmospheric nitrogen na may oxygen sa proseso ng mga paglabas ng kuryente sa panahon ng mga bagyo, at pagkatapos ay bumabagsak na may ulan sa ibabaw ng lupa.

Ang isa pang pinagmumulan ng atmospheric nitrogen ay mga bulkan, na bumabagay sa pagkawala ng nitrogen na naputol mula sa cycle sa panahon ng sedimentation o deposition sa sahig ng karagatan.

Sa pangkalahatan, ang average na input ng nitrate nitrogen ng abiotic na pinagmulan sa panahon ng pagtitiwalag mula sa atmospera papunta sa lupa ay hindi lalampas sa 10 kg (taon / ha), ang libreng bakterya ay nagbibigay ng 25 kg (taon / ha), habang ang symbiosis ng Rhizobium na may mga legume ay gumagawa. sa average na 200 kg (taon / ha). Ang nangingibabaw na bahagi ng nakagapos na nitrogen ay pinoproseso ng denitrifying bacteria sa N2 at ibinalik sa atmospera. Mga 10% lamang ng ammonified at nitrified nitrogen ang nasisipsip mula sa lupa ng mas matataas na halaman at napupunta sa pagtatapon ng mga multicellular na kinatawan ng biocenoses

Ang cycle ng posporus. Ang cycle ng phosphorus sa biosphere ay nauugnay sa mga metabolic na proseso sa mga halaman at hayop. Ang mahalaga at kailangang-kailangan na elemento ng protoplasm, na nakapaloob sa mga terrestrial na halaman at algae 0.01-0.1%, mga hayop mula 0.1% hanggang ilang porsyento, ay nagpapalipat-lipat, unti-unting dumadaan mula sa mga organikong compound hanggang sa mga pospeyt, na maaaring magamit muli ng mga halaman.

Gayunpaman, hindi tulad ng iba pang mga biophilic na elemento, ang posporus ay hindi bumubuo ng isang gas na anyo sa panahon ng paglipat. Ang reservoir ng posporus ay hindi ang kapaligiran, tulad ng sa nitrogen, ngunit ang mineral na bahagi ng lithosphere. Ang pangunahing pinagmumulan ng inorganic phosphorus ay igneous rocks (apatite) o sedimentary rocks (phosphorites). Ang inorganic na phosphorus mula sa mga bato ay dinadala sa sirkulasyon sa pamamagitan ng leaching at dissolution sa continental na tubig. Ang pagpasok sa mga ekosistema ng lupa, lupa, posporus ay hinihigop ng mga halaman mula sa isang may tubig na solusyon sa anyo ng isang inorganic na pospeyt na ion at kasama sa iba't ibang mga organikong compound, kung saan lumilitaw ito sa anyo ng organikong pospeyt. Ang posporus ay naglalakbay kasama ang mga kadena ng pagkain mula sa mga halaman patungo sa iba pang mga organismo sa ecosystem.

Ang posporus ay dinadala sa aquatic ecosystem sa pamamagitan ng dumadaloy na tubig. Ang mga ilog ay patuloy na nagpapayaman sa mga karagatan ng mga pospeyt. Kung saan napupunta ang phosphorus sa phytoplankton. Ang ilan sa mga compound ng phosphorus ay lumilipat sa loob ng mababaw na kalaliman, na natupok ng mga organismo, ang iba pang bahagi ay nawala sa napakalalim. Ang mga patay na labi ng mga organismo ay humahantong sa akumulasyon ng posporus sa iba't ibang kalaliman.

Kung isasaalang-alang ang cycle ng posporus sa sukat ng biosphere para sa isang medyo maikling panahon, mapapansin na hindi ito ganap na sarado. Ang mga reserbang posporus sa Earth ay maliit (ang nilalaman ay hindi lalampas sa 1% sa crust ng lupa), kung gayon ang anumang epekto ng tao sa biogeochemical cycle ng phosphorus ay nagdadala ng panganib ng pagkawala ng phosphorus, na ginagawang hindi gaanong sarado ang cycle nito. Binigyang-diin ni P Duvignot (1967) na "ang sitwasyon ay balang-araw ay magiging lubhang kakila-kilabot, at ang isa ay maaaring sumang-ayon kay Wells, Huxley at Wils (1939) na ang posporus ay ang pinakamahina na link sa kadena ng buhay na nagsisiguro sa pagkakaroon ng tao."

Ang cycle ng asupre. Mayroong maraming mga gaseous sulfur compound tulad ng hydrogen sulfide H2S at sulfur dioxide SO2. Gayunpaman, ang nangingibabaw na bahagi ng cycle ng elementong ito ay likas na sedimentary at nangyayari sa lupa at tubig. Ang mga halaman, na sumisipsip ng mga sulfate, ay nagpapanumbalik sa kanila at gumagawa ng mga amino acid na naglalaman ng asupre (methionine, cysteine, cystine), na may mahalagang papel sa pagbuo ng tertiary na istraktura ng mga protina sa panahon ng pagbuo ng mga tulay na disulfide sa pagitan ng iba't ibang mga zone ng polypeptide chain.

Marami sa mga pangunahing tampok ng biogeochemical cycle ay malinaw na nakikita:

Malawak na reserbang pondo sa lupa at sediments, mas maliit sa atmospera.

Ang isang mahalagang papel sa mabilis na pagpapalitan ng pondo ay ginagampanan ng mga dalubhasang microorganism na nagsasagawa ng ilang partikular na reaksyon ng oksihenasyon o pagbabawas. Dahil sa mga proseso ng oksihenasyon at pagbabawas, ang asupre ay ipinagpapalit sa pagitan ng magagamit na mga sulfate (SO2 ") at iron sulfides, na malalim sa lupa at mga sediment. Ang mga dalubhasang microorganism ay nagsasagawa ng mga reaksyon:

H2S -> S -> SO2 - walang kulay, berde at lila na sulfur bacteria;

SO2 - "H2S (anaerobic sulfate reduction) - Desulfovibno; H2S -" SO2 "(aerobic sulfide oxidation) - thiobacilli; organic S sa SO at H2S - aerobic at anaerobic heterotrophic microorganism, ayon sa pagkakabanggit.

Tinitiyak ng pangunahing produksyon ang pagsasama ng sulphate sa organikong bagay, at ang excretion ng mga hayop ay nagsisilbi sa pamamagitan ng pagbabalik ng sulphate sa sirkulasyon.

Ang pagbabagong-buhay ng microbial mula sa mga sediment ng malalim na tubig na nagreresulta sa pataas na paggalaw ng H2S gas phase.

Pakikipag-ugnayan ng mga prosesong geochemical at meteorolohiko - pagguho, sedimentation, leaching, ulan, pagsipsip-desorption, atbp. na may mga biological na proseso - produksyon at agnas.

Pakikipag-ugnayan ng hangin, tubig at lupa sa regulasyon ng cycle sa isang pandaigdigang saklaw.

Sa buong ecosystem, mas kaunting asupre ang kinakailangan kumpara sa nitrogen at phosphorus. Kaya naman, ang asupre ay hindi gaanong madalas ang limiting factor para sa mga halaman at hayop. Kasabay nito, ang sulfur cycle ay isang susi sa pangkalahatang proseso ng biomass production at decomposition. Halimbawa, kapag ang mga iron sulfide ay nabuo sa mga sediment, ang posporus ay na-convert mula sa isang hindi matutunaw na anyo sa isang natutunaw na anyo at nagiging available sa mga organismo. Ito ay isang kumpirmasyon kung paano kinokontrol ng isa pa ang isang cycle.

Salamat sa mga kadena ng pagkain, sa ecosystem, kasama ang paggalaw ng enerhiya, nangyayari rin ang transportasyon ng iba't ibang elemento ng kemikal. Tulad ng sa kaso ng mga daloy ng enerhiya, ang solar energy ay ang puwersang nagtutulak sa likod ng sirkulasyon ng mga sangkap. Ito ay dahil sa akumulasyon ng ilang mga kemikal na sangkap sa biomass ng mga organismo, na nangangahulugan na sa panahon ng paglipat ng enerhiya kasama ang mga kadena ng pagkain, ang paglipat ng mga sangkap na nilalaman sa biomass ay isinasagawa din. Ang daloy ng mga sangkap ay kasama ng daloy ng enerhiya sa ecosystem, na, naman, ay nagmula sa enerhiya ng sikat ng araw. Ang cycle ng mga kemikal ay sanhi din ng impluwensya ng mga abiotic na bahagi ng ecosystem (halimbawa, ang climatic factor), gayundin ng mga aktibong aktibidad ng tao. Ang mga daloy ng mga sangkap sa ecosystem ay pinagsama ng konsepto sirkulasyon ng biogeochemical... Ang biogeochemical circulation ay ang sirkulasyon sa biosphere ng mga elemento ng kemikal at mga inorganic na compound kasama ang mga katangiang landas mula sa panlabas na kapaligiran patungo sa mga organismo at mula sa mga organismo patungo sa panlabas na kapaligiran. Ang mga elemento ng kemikal na kasangkot sa cycle ay hindi pantay na ipinamamahagi sa buong ecosystem. Bilang karagdagan, maaari silang matagpuan sa iba't ibang anyo ng kemikal. Samakatuwid, kapag nag-aaral ng mga biogeochemical cycle, dalawang bahagi ang dapat makilala.

1) Ang reserbang pondo ay isang malaking masa ng mabagal na gumagalaw na mga sangkap, karamihan ay hindi nauugnay sa mga organismo. Ito ay puro sa crust ng lupa, atmospera at hydrosphere. Ang paggalaw ng mga sangkap sa pondo ng reserba ay nangyayari dahil sa impluwensya ng abiotic na mga kadahilanan ng ecosystem.

2) Exchange fund. Ito ay isang di-organikong sangkap na matatagpuan sa mga buhay na organismo. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mabilis na paggalaw ng mga elemento ng kemikal sa pagitan ng organic at inorganic na media.

Sa kanilang likas na katangian, ang mga biogeochemical cycle ay nahuhulog din sa dalawang kategorya. Ang una sa kanila ay ang sirkulasyon ng mga gas na sangkap na may reserbang pondo sa atmospera o hydrosphere. Ang isa ay isang sedimentary cycle (i.e., ang cycle ng solids) na may reserbang pondo sa crust ng lupa. Ang sirkulasyon ng mga gas na sangkap ay nakikilala sa pamamagitan ng kakayahang mapanatili ang ilang mga konsentrasyon ng ilang mga gas, at ang mga konsentrasyon ay magiging halos pareho sa lahat ng mga punto ng atmospera at hydrosphere. Sa mga sedimentary cycle, ang daloy ng rate ng mga sangkap ay mas mababa kaysa sa sirkulasyon ng gas, dahil ang karamihan sa kanila ay puro sa crust ng lupa, na nakikilala sa pamamagitan ng hindi aktibo at mababang aktibidad nito. Dahil dito, ang kapasidad para sa self-regulation sa sedimentary cycle ay hindi kasing laki ng kaso ng sirkulasyon ng mga gaseous substance.

Ang pamamaraan ng biogeochemical cycle ay maaaring ilarawan sa kumbinasyon ng isang pinasimple na pamamaraan ng daloy ng enerhiya ng kadena ng pagkain, na nagtatakda ng cycle ng mga sangkap sa paggalaw. Ang scheme na ito ay isang singsing na nakadirekta mula sa mga autotroph hanggang sa mga heterotroph, at pagkatapos ay nagsasara sa mga autotroph. Makikita mula sa larawang ito na kapag pinag-aaralan ang mga biogeochemical cycle, ang pangunahing atensyon ay binabayaran sa reserbang pondo, iyon ay, ang bahagi ng cycle na pisikal at kemikal na pinaghihiwalay mula sa mga buhay na organismo.

Diagram ng biogeochemical cycle.

Kapag naglalarawan ng mga biogeochemical cycle ng mga indibidwal na sangkap, ang diin ay sa pagpapalitan sa pagitan ng mga organismo at ng reserbang pondo, pati na rin sa mga landas ng paggalaw ng mga sangkap sa loob ng ekosistema. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang anumang ecosystem ay maaaring katawanin bilang isang serye ng mga bloke kung saan dumaan ang iba't ibang mga sangkap, at kung saan ang mga sangkap na ito ay maaaring manatili sa iba't ibang yugto ng panahon. Tatlong bloke ang kadalasang kasangkot sa mga cycle ng mineral substance sa isang ecosystem: mga buhay na organismo, patay na organic detritus, at available na mga inorganic na substance. Ang mga cycle ng nitrogen, phosphorus at sulfur ay maaaring ituring bilang mga halimbawa ng biogeochemical cycle. Ang konsentrasyon ng nitrogen at phosphorus sa ecosystem ay kadalasang direktang nakakaapekto sa bilang ng mga organismo sa ecosystem (ibig sabihin, sila ay naglilimita sa mga salik), at ang sulfur cycle ay maaaring magsilbi bilang isang malinaw na paglalarawan ng mga relasyon na nabuo sa pagitan ng atmospera, hydrosphere at ang crust ng lupa.

Ang reserbang pondo ng nitrogen cycle ay puro sa atmospera. Atmospheric nitrogen, dahil sa aktibidad ng nitrogen-fixing bacteria, pati na rin sa pamamagitan ng atmospheric phenomena, ay pumapasok sa lupa o tubig sa anyo ng mga compound na may iba pang mga elemento (ang tinatawag na. nitrates). Pagkatapos nitrogen ay assimilated sa pamamagitan ng mga producer, at pagkatapos ay sa pamamagitan ng mga mamimili. Kapag nabulok ng mga destructor ang patay na organikong bagay at kasama ang mga produkto ng dumi ng mga hayop, ang nitrogen-containing ammonia gas ay naiipon sa lupa at aqueous media. Kasunod nito, sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang bakterya, ang nitrogen ay pumapasok muli sa kapaligiran, o bilang bahagi ng nitrates, lumilitaw ito sa lupa at tubig. Bukod dito, ang mga nitrates na natunaw sa tubig ay maaaring tumira sa ilalim ng mga reservoir, at sa kasong ito ang nitrogen na nakapaloob sa kanila ay nahuhulog sa cycle ng mga sangkap.

Diagram ng siklo ng nitrogen.

Hindi tulad ng nitrogen, ang mga bato at iba pang mga deposito na nabuo sa milyun-milyong taon ay nagsisilbing isang reserbang pondo para sa cycle ng phosphorus. Ang mga compound ng phosphorus na nilalaman nito ( mga phosphate) sumasailalim sa unti-unting pagkatunaw, pagkatapos kung saan ang posporus mula sa natunaw na mga pospeyt ay dumadaan sa mga halaman, at pagkatapos ay sa mga hayop. Matapos ang agnas ng patay na organikong bagay, ang posporus sa loob nito ay lumalabas na nasa komposisyon ng mga compound na nakapaloob sa tubig at lupa, at muling pumasok sa exchange fund ng cycle. Gayunpaman, ang ilan sa mga labi ng mga hayop (pangunahin ang tissue ng buto) sa kalaunan ay pinagsama sa mga phosphate na bato o sediment sa ilalim ng mga anyong tubig. Sa huling kaso, ang posporus ay nahuhulog mula sa geochemical cycle. Ngunit ang pagbabalik ng posporus sa cycle ay nangyayari sa mas maliit na dami kaysa sa pagkawala mula dito. Ang mga aktibidad ng tao ay humahantong din sa malalaking pagtagas ng posporus, bilang isang resulta kung saan ang isang kakulangan ng elementong ito ay maaaring magsimula sa hinaharap.

Ang isa sa mga pangunahing tampok ng siklo ng asupre ay ang reserbang pondo nito ay matatagpuan kapwa sa lupa at sa kapaligiran. Sa anyo ng mga compound na may mga metal ( sulfide) ito ay nangyayari sa anyo ng mga ores sa lupa at bahagi ng deep-sea sediments. Ang mga compound na ito ay binago sa isang natutunaw na anyo na magagamit para sa asimilasyon ng mga organismo ng tinatawag na chemosynthetic bacteria, na may kakayahang makakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng pag-oxidize ng mga pinababang sulfur compound. Bilang isang resulta, ang tinatawag na. mga sulpate na ginagamit ng mga halaman. Ang mga deep-seated sulfate ay kasangkot sa sirkulasyon ng isa pang grupo ng mga microorganism na nagpapababa ng sulfate sa hydrogen sulfide.

Diagram ng cycle ng phosphorus.

Sa wakas, kinakailangang isaalang-alang ang biogeochemical cycle ng carbon at tubig. Ang carbon ay mahalaga para sa buhay na bagay. Milyun-milyong mga organikong compound ang nalikha mula sa carbon sa ecosystem. Ang carbon mula sa atmospheric carbon dioxide sa panahon ng photosynthesis ng mga halaman ay na-assimilated at na-convert sa mga organikong compound ng mga halaman at pagkatapos ay mga hayop. Sa susunod na yugto ng pag-ikot, ang organikong masa, bilang isang resulta ng paghinga at pagkabulok, ay nagiging carbon dioxide o naninirahan sa anyo ng mga organikong deposito (halimbawa, pit), na, naman, ay nagbubunga ng maraming iba pang mga compound. - karbon, langis. Sa aktibong cycle ng carbon dioxide, ang nabubuhay na bagay ay nakikilahok sa napakaliit na bahagi ng kabuuang masa ng carbon. Ang isang malaking halaga ng carbon dioxide ay natipid sa anyo ng mga fossil limestone at iba pang mga bato.

May gumagalaw na balanse sa pagitan ng carbon dioxide ng atmospera at ng tubig ng karagatan. Ang mga organismo ay sumisipsip ng calcium carbonate, lumilikha ng kanilang mga kalansay, at pagkatapos ay nabuo ang mga limestone layer mula sa kanila. Ang kapaligiran ay pinunan muli ng carbon dioxide dahil sa pagkabulok ng mga organikong sangkap, carbonates, atbp. Ang mga bulkan, na ang mga gas ay pangunahing binubuo ng singaw ng tubig at carbon dioxide, at ang pagkasunog ng mga fossil fuel ng mga tao ay isang partikular na makapangyarihang pinagmumulan.

Sa kurso ng ikot ng tubig, ang kahalumigmigan ay sumingaw mula sa ibabaw ng mga reservoir at iniiwan ito sa hangin, pagkatapos nito ay dinadala ng mga alon ng hangin sa mahabang distansya. Kasunod nito, ang tubig ay inilabas mula sa atmospera sa pamamagitan ng pag-ulan. Ang ilan sa mga ito ay natutunaw ang mga bato at sa gayon ay ginagawa ang mga compound na nakapaloob sa kanilang komposisyon na magagamit para sa asimilasyon ng mga producer. Dahil sa pag-ulan sa atmospera, nabuo din ang isang pondo sa tubig sa lupa. Hindi dapat kalimutan ng isa ang tungkol sa pagkonsumo ng tubig ng mga nabubuhay na organismo. Ang partikular na atensyon ay dapat bayaran sa katotohanan na ang mga reservoir na may pagsingaw ay nawawalan ng mas maraming tubig kaysa sa natatanggap nila sa pag-ulan. Bilang karagdagan, bilang isang resulta ng mga aktibidad ng tao, ang recharge ng tubig sa lupa ay nabawasan. Dahil dito, ang tubig ay isang mahirap palitan na mapagkukunan na nangangailangan ng napakapangangatwiran na paggamit.

Diagram ng siklo ng asupre.

Diagram ng siklo ng carbon.

Diagram ng siklo ng tubig.

Kaya, ang pangunahing pag-aari ng mga daloy ng mga sangkap sa mga ekosistema ay ang kanilang cyclical na kalikasan. Ang mga sangkap sa ecosystem ay sumasailalim sa isang kumplikadong multistage cycle, na nauuna sa mga buhay na organismo, pagkatapos ay sa isang abiotic na kapaligiran at muling bumabalik sa mga organismo. Kasabay nito, ang bahagi ng masa ng mga sangkap ay maaaring mahulog sa mga biogeochemical cycle sa mahabang panahon. Ang biogeochemical cycle ng mga substance ay sumasabay sa mga daloy ng enerhiya sa mga ecosystem. Ang interbensyon ng tao sa mga prosesong ito ay maaaring makaapekto sa estado ng mga indibidwal na ecosystem at biosphere sa kabuuan.

AGRICULTURAL ECOSYSTEMS (AGROECOSYSTEMS)

1. ANG PAPEL NG AGRIKULTURA SA PAGBUO NG MGA PANGUNAHING BIOLOHIKAL NA PRODUKTO

1.1. Bioproductivity ng mga agroecosystem.

1.2. Ang mga limitasyon ng panghihimasok sa kalikasan.

2. MGA URI, ISTRUKTURA, MGA TUNGKOL NG AGROECOSYSTEM

2.1. Ang konsepto ng "agroecosystems".

2.2. Mga uri ng agroecosystem.

3. SIRCULATION OF SUBSTANCES AND ENERGY FLOWS SA AGROECOSYSTEMS

1. ANG PAPEL NG AGRIKULTURA SA PAGBUO NG MGA PANGUNAHING BIOLOHIKAL NA PRODUKTO

Bioproductivity ng mga agroecosystem. Sa proseso ng pakikipag-ugnayan sa kalikasan, ang sangkatauhan ay patuloy na nalutas ang pangunahing gawain ng suporta sa buhay - ang paggawa ng pagkain (ang tanging mapagkukunan ng enerhiya para sa tao). "Ang produksyon ng pagkain ay ang pinakaunang kondisyon para sa buhay ng mga direktang producer at anumang produksyon sa pangkalahatan ..." *.

Hindi sinasadya na ang isa sa mga pinaka sinaunang sangay ng hindi lamang produksyon ng agrikultura, kundi pati na rin ang produksyon ng tao sa pangkalahatan ay agrikultura. Dapat tandaan na sa Sinaunang Greece at Roma ang konsepto ng "kultura" ay tumutukoy sa mahusay at tamang pagbubungkal, paglilinang ng lupa. Ang terminong "kultura", tulad ng alam mo, ay nagmula sa paglilinang, paglilinang ng mga halaman.

Ang proseso ng paglipat mula sa pagtitipon sa primitive, at kasunod sa mas advanced na mga sistema ng pagsasaka, sa mas advanced na agrikultura sa pangkalahatan, na nagpapasigla sa paglago ng produksyon ng pagkain, ay nag-ambag sa pagtaas ng kahalagahan ng sektor ng agrikultura sa pagbuo ng mga pangunahing biological na produkto. Ito ay lubos na nakakatulong sa paglaki ng populasyon ng mundo (Larawan 7.1). Ang biomass ng mga tao kumpara sa panahon ng pre-agricultural ay tumaas nang malaki dahil sa produksyon ng agrikultura, ang intensity nito ay nakasalalay sa naipon na enerhiya. Sa modernong biosphere, ang anthropogenic channel na nabuo ng mga tao at mga alagang hayop ay tumatanggap ng mga 1.6-1013 W, na tumutugma sa halos 25% ng kabuuang pangunahing produksyon ng halaman (Gorshkov, 1995). Ang ganitong makabuluhang pagtaas sa pangunahing produksyon na natupok ng sangkatauhan ay nangyayari hindi lamang dahil sa solar energy, kundi pati na rin sa ilalim ng impluwensya ng mga karagdagang mapagkukunan ng enerhiya. Kasabay nito, ayon sa akademiko ng Russian Academy of Agricultural Sciences, ang umiiral na mga paghatol na ang halaga ng solar energy sa produksyon ng agrikultura ay bumababa at ang papel ng enerhiya ng anthropogenic na pinagmulan ay tumataas ay walang batayan. Humigit-kumulang 95% ng tuyong bagay ng mga halaman ay ang enerhiya ng Araw na naipon sa proseso ng photosynthesis, at ang pagiging produktibo ng agrocenoses mismo ay ibinibigay pangunahin dahil sa mga biological na proseso na malayang dumadaloy sa mga halaman at lupa. Ang "anthropogenic energy" na dinala sa mga agroecosystem ay hindi pinapalitan (at hindi maaaring palitan) ang solar energy, ngunit gumaganap bilang isang uri ng catalyst na nagpapasigla sa mas aktibong paggamit nito (assimilation).

Ang makabuluhang pagpapalawak ng hanay ng mga halaman na lumago para sa pagkuha ng mga mapagkukunan ng pagkain ay din ng pangmatagalang kahalagahan.

Ang sangkatauhan taun-taon ay kumokonsumo ng 8.76 bilyong tonelada ng mga produktong pang-agrikultura, na naglalaman ng humigit-kumulang 1.5 1020 J ng enerhiya (Du Vigno at Tang, 1973). Humigit-kumulang 90% ng enerhiya na nakapaloob sa mga produktong ito ay nagmumula sa produksyon ng pananim.
mga produkto (Anderson, 1985):

Mga produkto	Energetic
	katumbas
Iba pang mga cereal
Mga prutas, mani, gulay
Taba at mantika
mais
Patatas, yams

Higit sa 80 species ng mga pangunahing pananim na pang-agrikultura ang nilinang sa mundo. Ang mga cereal ay bumubuo ng humigit-kumulang 60% ng produksyon ng pagkain sa mundo (na higit sa 40% ay bigas at trigo). Ang mga cereal ay nagbibigay ng halos 50% ng protina na natupok ng mga tao.

Isinasaalang-alang ang teoretikal na maximum na produksyon ng organikong bagay bilang isang resulta ng photosynthesis sa iba't ibang mga ekolohikal na lugar, ipinakita niya na ang pangunahing bahagi ng mga produktong pagkain ay ibinibigay ng nilinang na lupa, kahit na ang kanilang lugar ay maliit kung ihahambing sa mga katawan ng tubig at kagubatan. Sa mga tuntunin ng posibleng dami ng nakakain na organikong bagay, ang nilinang na lupa ay higit na nakahihigit sa anumang iba pang lugar ng mundo. Gayunpaman, ang teoretikal na produktibo ng nilinang lupa, na kinakalkula lamang na isinasaalang-alang ang mga kondisyon ng klimatiko, ay bale-wala kumpara sa pagiging produktibo ng mga karagatan at kagubatan.

Ang pamamahala ng mga ekosistema ng agrikultura upang madagdagan ang pangunahing biological na produktibidad, palawakin ang pagkakaiba-iba ng mga species ng mga nilinang na pananim, tiyakin ang kinakailangang husay na komposisyon ng mga produktong ginawa, ang pagkakaroon ng mga protina, bitamina, mineral at iba pang kinakailangang sangkap sa kanila, pati na rin ang kawalan. o pag-minimize ng mga hindi kanais-nais na bahagi, ay ang mga pangunahing gawaing gumagana. Ang kanilang solusyon ay nauugnay sa paggamit ng parehong hindi nababagong at nababagong likas na yaman, na, sa isang tiyak na lawak, ang pangunahing sanhi ng paglala ng mga problema sa kapaligiran.

XIX na siglo. at ang unang kalahati ng XX siglo. minarkahan ng aktibong pag-aayos at pag-unlad ng mga mayabong na lugar ng planeta. Sa ngayon, ang mga lugar na medyo mahirap bumuo, ay nangangailangan ng malalaking paggasta, at gumaganap din ng isang napakahalagang ekolohikal na pag-andar ng pagpapanatili ng katatagan ng biosphere, halimbawa, ang mga tropikal na kagubatan, ay nananatiling medyo libre mula sa impluwensyang anthropogenic. Kaya, ang pagtaas sa produksyon ng pagkain ay dapat na pangunahing ibigay ng nakatanim na lupa, iyon ay, ang proseso ng pagkuha ng mga pangunahing biological na produkto ay malinaw na masinsinan.

Sa ikalawang kalahati ng XX siglo. lalo na ang maraming hypothetical na impormasyon tungkol sa pangunahing biological na produktibidad ng parehong natural na natural na mga sistema at gawa ng tao agrocenoses ay ipinakita. Ang mga potensyal ng mga indibidwal na bahagi ng mga natural na sistema ay isinasaalang-alang din (Talahanayan 7.2). Sa pangkalahatan, para sa planeta, ang teoretikal na maximum na produksyon ng organikong bagay dahil sa klimatiko na potensyal ng photosynthesis ay maaaring makuha sa hanay na 330 bilyong tonelada bawat taon.

Samantala, ang proporsyon ng tinukoy na masa (330 bilyong tonelada), na angkop para sa pagpapakain, ay lumalabas na makabuluhang mas mababa sa labasan. Sa pagsasagawa, kahit na mula sa nilinang na lupa, mas mababa sa 50% ng biyolohikal na produksyon na nakuha ay binago sa isang mapagkukunan ng pagkain. Ang produksyon ng mga produktong pang-agrikultura na angkop para sa pagkain, sa karaniwan, ay 14 bilyong tonelada bawat taon (ang pinakamataas na halaga ng teoretikal). Sa pagbuo ng pangunahing biological na produktibidad, ang mga makabuluhang pagkakaiba sa zonal na pamamahagi ng mga varieties ng lupa ay gumaganap ng hindi gaanong makabuluhang papel kaysa sa klimatiko na kadahilanan. Kapag ang salik na ito ay isinasaalang-alang, lumalabas na ang biological productivity ng lupain ng planeta ay mas mababa pa.

R. Ayres ay dumating sa konklusyon na ang produksyon ng agrikultura sa mundo sa ngayon ay umabot sa halos 15% ng maximum na posibleng dami, iyon ay, may mga makabuluhang reserba para sa pagtaas ng pangunahing biological na produksyon na nabuo sa larangan ng agrikultura. Nangangailangan ito ng pagpapakilala ng karagdagang "anthropogenic energy" (paraan ng chemicalization, mga teknolohiya ng mekanisasyon, mga diskarte sa pagbawi ng lupa, atbp.). Dito, bilang ebidensya ng maraming taon ng pagsasanay, na ang mga magkasalungat na relasyon ay lumitaw at umuunlad. Sa isang banda, ang paggamit ng mga nakamit ng agham at teknolohiya, ang sukat ng produksyon ay isang kinakailangang kondisyon para matugunan ang mga pangangailangan ng tao. Sa kabilang banda, ang lahat ng ito ay negatibong nakakaapekto sa kalikasan, na nagpapakita ng sarili sa pagkaubos at pagkasira ng mga likas na yaman, pagkagambala sa mga mekanismo ng regulasyon sa sarili at katatagan ng mga ekosistema, at polusyon sa kapaligiran.

Ang mga limitasyon ng panghihimasok sa kalikasan. Sa pag-unlad ng mga ekosistema ng agrikultura, na nilikha upang i-maximize ang produksyon, ang epekto sa kalikasan dahil sa muling pamamahagi ng enerhiya at mga sangkap sa ibabaw ng Earth ay patuloy na tumataas. Ang pagpapabuti ng mga tool sa paggawa, ang pagpapakilala ng mga mataas na ani na mga pananim at mga varieties na nangangailangan ng isang malaking halaga ng nutrients, ay nagsimulang matalim na makagambala sa mga natural na proseso. Ang mga hindi makatwirang gawi sa agrikultura at mga sistema ng pagsasaka ay nakakasira (pagguho ng lupa at pagkawala ng pagkamayabong dahil sa hindi makatwirang paggamit at hindi pagsunod sa mga hakbang sa pag-iwas at mga teknolohiya sa proteksyon ng lupa; salinization at waterlogging ng mga irigasyon na lugar; pagbabago sa istraktura ng lupa dahil sa labis na overconsolidation ng mga itaas na horizon; pagbaba sa biological diversity ng mga natural na landscape bilang isang resulta ng pangmatagalang paglilinang ng mga halaman ng parehong species; isang pagtaas sa kakulangan ng sariwang tubig sa lupa dahil sa pag-ubos ng mga aquifer na may masinsinang paggamit ng tubig para sa irigasyon; polusyon sa ibabaw at tubig sa lupa na may mga nalalabi ng mga pestisidyo at nitrates mula sa lupang pang-agrikultura; ang pagkawala ng mga ligaw na hayop bilang resulta ng pagkasira ng kanilang mga tirahan ng mga aktibidad sa agrikultura at marami pa).

Upang makontrol at malutas ang mga problemang ito, ang mga diskarte at pamamaraan na batay sa siyensiya ay iminungkahi na nagpapahintulot, sa ilang mga kaso, bahagyang pigilan o bawasan ang mga hindi kanais-nais na epekto na nagmumula sa pagtanggap ng mga pangunahing biological na produkto sa iba't ibang mga kondisyon sa ekonomiya. Gayunpaman, ang isang mahalagang panloob na pare-parehong teorya ng pangmatagalang pag-optimize ng pagbuo ng pangunahing produksyon batay sa produksyon ng agrikultura ay hindi pa nagagawa. Ang proseso ng pagbuo nito ay isinasagawa batay sa synthesis ng mga probisyong pang-agham ng maraming mga agham. Sa pagbuo ng mga sistema para sa pagkuha ng mga pangunahing biological na produkto, ang pagpili ng isa o isa pang modelo ng masinsinang pamamahala sa kalikasan ng agrikultura ay tinutukoy ng balanse sa pagitan ng pang-ekonomiya at kapaligiran na mga argumento. Laban sa background ng lumalagong mga teknikal na kakayahan ng sangkatauhan sa pagbuo ng mga natural na sistema para sa naka-target na pagbuo ng mga pangunahing produktong pang-agrikultura, ang ekonomiya ay kumikilos bilang isang uri ng filter ng pagiging posible at katanggap-tanggap ng mga hakbang na isinasagawa. Ang mga teknikal na kakayahan at teknolohikal na solusyon (pagtutubig, irigasyon, terracing, kultural at teknikal na mga hakbang, atbp.) ay patuloy na lumawak, at ang mga paghihigpit sa ekonomiya ay nagpaliit sa hanay ng pang-ekonomiyang paggamit ng takip ng lupa ng planeta.

Sa nakalipas na mga dekada, ang mga paghihigpit sa kapaligiran ay nasa pantay na katayuan, at sa maraming mga kaso kahit sa mas mataas na antas. Mayroong isang layunin na natural na limitasyon - isang threshold para sa pagbaba ng natural na pagkamayabong, kapag papalapit na ang lahat ng teknikal na kapangyarihan ng isang tao, ang mataas na produktibong artipisyal na paraan na nilikha niya ay nagiging hindi gaanong epektibo, ngunit sa parehong oras, ang mga negatibong kahihinatnan sa kapaligiran ay tumataas nang labis sa. ang sukat at lalim ng pagpapakita. Kapag nilulutas ang mga problema sa pagpindot, kinakailangang isaalang-alang ang mga limitasyon ng pinahihintulutang panghihimasok sa natural at tuluy-tuloy na kurso ng mga proseso. Ang kasalukuyang ugali na "punan" ang mga agroecosist ng mga artipisyal na paraan, na lumilikha ng isang ilusyon ng kagalingan, ay nakatakip lamang sa aktwal na pag-ubos ng kanilang likas na potensyal. Halimbawa, ang mga mineral na pataba ay hindi maaaring magsilbi bilang isang pangmatagalang paraan upang matiyak ang napapanatiling produksyon ng iba't ibang mga pananim, dahil, sa malakihang paggamit, pinalalakas nila ang pagkonsumo ng mga reserbang lupa ng kapital, at sa gayon ay nag-aambag sa pagbawas sa natural na pagkamayabong, na nakumpirma. sa pamamagitan ng isang makabuluhang pagbaba sa mga reserbang humus.

Isang tampok na katangian ng ikalawang kalahati ng XX siglo. ay isang makabuluhang pagtaas sa mga pangunahing biological na produkto sa produksyon ng agrikultura dahil sa pagtaas ng mga ani bilang isang resulta ng tinatawag na "berdeng rebolusyon" - ang pagpapakilala ng mga bagong high-yielding varieties ng mga pananim na butil, ang paggamit ng mataas na dosis ng mineral fertilizers, ang paggamit ng mga produktong proteksyon ng halaman na matipid (ngunit hindi ligtas sa kapaligiran). Bilang isang resulta, mula 1950 hanggang 1970, ang output ng pangunahing produkto ng pagkain, butil, ay tumaas nang malaki. Gayunpaman, tulad ng nabanggit sa detalyadong teoretikal na artikulong "Biological na aspeto ng pag-unlad ng agroecology" (1996), mula noong simula ng 80s. XX siglo ang tagapagpahiwatig na ito ay tumigil sa paglaki, na isang salamin ng pagkilos ng batas ng pagbabawas ng kahusayan ng enerhiya ng pamamahala ng kalikasan. Ayon sa (1990), ang batas na ito ay nagsasaad: lahat ng iba pang mga bagay ay pantay-pantay, ang karagdagang pagtaas sa input ng enerhiya ay nagbibigay ng mas mababang epekto kaysa sa naunang ginugol na enerhiya (upang itaas ang ani mula 2 hanggang 2.5 t / ha ay masigasig na mas mura kaysa mula 5 hanggang 5.5 t / ha). na nagpapakilala sa kahusayan ng enerhiya ng agrikultura sa USSR sa paglipas ng mga taon, ay dumating sa konklusyon na sa isang magastos na ekonomiya, ang input na enerhiya ay hindi lamang nagbibigay ng pagbabalik, ngunit naipasa din sa anyo ng "negatibong enerhiya" ng pagkasira ng mga lupa at lupain ng pagkain.

Kamakailan lamang, ang kalidad ng mga ginawang produkto ay partikular na kahalagahan. Kung susuriin ang karanasan ng ibang mga bansa, dapat sabihin na hangga't hindi naaalis ang presyon ng kakulangan ng mga produktong pang-agrikultura, ang mga isyu sa kapaligiran ay palaging magiging subordinate na kahalagahan. At kapag ang merkado ay puspos ng pagkain, ang mga kinakailangan sa kapaligiran at mga paghihigpit ay nauuna. Samakatuwid, kapag tinatasa ang mga problema ng pagbuo ng agrikultura ng mga biological na produkto, kinakailangan na makilala sa pagitan ng mga gawain ng mga darating na taon at ang mas malayong hinaharap.

2. MGA URI, ISTRUKTURA, MGA TUNGKULIN NG AGROECOSYSTEMS

Ang konsepto ng "agroecosystems". Pangunahing binabago ng agrikultura ang mga natural complex. Bilang resulta, nabuo ang iba't ibang anthropogenic agricultural formation (lupain na taniman, taniman ng hardin, chutas, pastulan, atbp.), na sumasakop sa halos isang katlo ng lupain, kabilang ang halos 1.5 bilyong ektarya ng lupang taniman. Ang mga teritoryong napapailalim sa taunang pag-aararo, na nangangailangan ng paglalagay ng mga pataba, ang regular na pagbuo ng mga artipisyal (kontrolado) na phptocenoses, ay nabibilang sa mga pormasyong pang-agrikultura ng uri ng bukid. Mga halamanan, berry field, ubasan, plantasyon ng puno ng tsaa at kape-mga pormasyon ng hardin; ang mga ito ay pangmatagalan na phytocenoses. Ang pinakamalaking teritoryo bilang isang base para sa pagkuha ng mga produktong pang-agrikultura ay inookupahan ng mga parang at pastulan, na umaabot mula sa mga tropikal na savanna hanggang sa subarctic zone sa isang lugar na higit sa 3 bilyong ektarya. Sa mga lupaing ito, natural na nangyayari ang proseso ng pagbuo ng mga pangunahing biyolohikal na produkto, at ginagamit ito upang makakuha ng pangalawang biyolohikal na mga produkto (pagpaparami at pag-iingat ng iba't ibang uri ng alagang hayop na dumarami sa ilalim ng pangangasiwa at kontrol ng mga tao).

Sa larangan ng agrikultura, ang pangunahing link sa istruktura, kung saan, sa katunayan, ang pakikipag-ugnayan ng tao sa kalikasan ay nagaganap, ay mga functional unit - agroecosystem (o agrobiogeocenoses). Dapat pansinin, gayunpaman, na ang konseptong ito ay nakikita nang hindi maliwanag. Halimbawa, ayon kay Yu. Odum (1987), ang mga agroecosystem ay mga domesticated ecosystem, na sa maraming aspeto ay sumasakop sa isang intermediate na posisyon sa pagitan ng natural na ecosystem (mga parang, kagubatan) at artipisyal (mga lungsod). Ang isa pang Amerikanong agroecologist na si R. Mitchell ay naniniwala na kung paanong ang mga guinea pig ay hindi mga naninirahan sa dagat o mga kinatawan ng artiodactyl order, kaya ang mga agroecosystem ay hindi tunay na ecosystem, ngunit hindi rin mga self-sufficient agricultural units. Sa lahat ng agroecosystem, ang mga pagsasaalang-alang sa ekonomiya ay nakakaapekto sa mga pattern ng pananim at halo ng pananim.

Naniniwala ang ilang mananaliksik na ang papel ng tao, na kumokontrol sa agroecosystem, ay napakahalaga kaya dapat nating pag-usapan ang arteriological na batayan ng mga agroecosystem. Sa katunayan, ang mga agroecosystem ay katulad ng mga sistemang urbanisado at pang-industriya sa kanilang pag-asa sa mga panlabas na salik, iyon ay, sa kapaligiran sa pasukan at labasan ng sistema. Gayunpaman, sa kaibahan sa kanila, ang mga agroecosystem ay nakararami sa autotrophic.

Sa liwanag ng mga modernong ideya agroecosystem(agrobiogeocenoses) - pangalawang biogeocenoses na binago ng tao, na naging makabuluhang elementary unit ng biosphere; sila ay batay sa artipisyal na nilikha biotic na mga komunidad, bilang isang panuntunan, naubos sa mga species ng mga buhay na organismo. Ang mga komunidad na ito ay humuhubog at nag-aayos ng mga tao upang makakuha ng mga produktong pang-agrikultura. Ang mga agroecosystem ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na biological productivity at ang pangingibabaw ng isa o ilang mga piling species (varieties, breed) ng mga halaman o hayop. Ang mga pananim na itinanim at ang mga hayop na pinalaki ay napapailalim sa artipisyal kaysa natural na seleksyon. Bilang mga sistemang ekolohikal, ang mga agroecosystem ay hindi matatag: mayroon silang mahinang ipinahayag na kakayahang mag-regulasyon sa sarili; nang walang suporta ng tao, mabilis silang nawasak o nagiging ligaw at nagiging natural na biogeocenoses (halimbawa, mga na-reclaim na lupain - sa mga latian, mga plantasyon ng mga pananim sa kagubatan - sa kagubatan).

Ang mga agroecosystem na may pamamayani ng mga pananim na butil ay umiiral nang hindi hihigit sa isang taon, ang mga damong pangmatagalan - 3 ... 4 na taon, mga pananim ng prutas - 20 ... 30 taon, at pagkatapos ay naghiwa-hiwalay at namamatay. Ang mga proteksiyon na sinturon ng kagubatan, na mga elemento ng agroecosystem, ay umiral sa steppe zone nang hindi bababa sa 30 taon. Gayunpaman, nang walang suporta ng tao (pagnipis, mga karagdagan), unti-unti silang "tumatakbo ng ligaw", nagiging natural na ekosistema, o namamatay. Ang nangingibabaw na iba't ibang mga agroecosystem ay mga artipisyal na phytocenoses: nilinang (systematically exploited meadows at pastures); semi-kultural (hindi permanenteng kinokontrol na mga artipisyal na plantasyon - seeded, perennial meadows); pangkultura (patuloy na kinokontrol na pangmatagalan na pagtatanim, mga pananim sa bukid at hardin); intensively nilinang (greenhouse at greenhouse crops, hydroponics, aeroponics at iba pa, na nangangailangan ng paglikha at pagpapanatili ng mga espesyal na kondisyon ng lupa, tubig at hangin). Ang pamamahala ng agroecosystem ay isinasagawa mula sa labas at napapailalim sa mga panlabas na layunin.

Kapansin-pansin ang kahulugan (1991), na tinatawag na agroecosystem na isang espesyal na uri ng ecosystem ng isang larangang pang-agrikultura, kung saan tumutubo ang mga nilinang na halaman, nabubuhay ang iba pang mga species ng halaman at hayop, at isang kumplikadong chain ng pisikal at kemikal na pagbabago ng enerhiya at bagay ay nagaganap. .

at nagmungkahi ng isang pamamaraan para sa paggana ng agroecosystem (Larawan 1).

Paggamit ng lupa "href =" / text / category / zemlepolmzzovanie / "rel =" bookmark "> land use - rainfed, irrigated agroecosystems (pag-ikot ng cereal, legumes, fodder, gulay, melon, pang-industriya at panggamot na pananim).

2. Paggamit ng lupa ng plantasyon at hardin - mga agroecosystem ng plantasyon (tea bush, cocoa tree, coffee tree, tubo), garden agroecosystem (orchard, berry, vineyards).

3. Pasture land use-pasture agroecosystems (malayong pastulan: tundra, disyerto, bulubundukin

ika-139; pastulan sa kagubatan; pinabuting pastulan; hayfields; nilinang parang).

4. Pinaghalong paggamit ng lupa - pinaghalong agroecosystem na nailalarawan sa pamamagitan ng katumbas na ratio at kumbinasyon ng ilang uri ng paggamit ng lupa, gayundin ang mga proseso ng pagkuha ng parehong pangunahin at pangalawang biological na produkto.

5. Paggamit ng lupa para sa produksyon ng mga pangalawang biological na produkto - agro-industrial ecosystem (mga teritoryo ng masinsinang "industriyalisadong" produksyon ng gatas, karne, itlog at iba pang mga produkto batay sa umiiral na mga proseso ng pagbibigay ng sistema ng bagay at enerhiya mula sa labas) .

Ayon sa mga input ng enerhiya, ang mga agroecosystem ay nakikilala hanggang sa mga pang-industriya na may karagdagang enerhiya sa anyo ng mga muscular na pagsisikap ng mga tao at hayop. Ang mga agroecosystem ng ganitong uri, bilang panuntunan, kasuwato ng mga natural na ekosistema, ay sumasakop sa mga makabuluhang lugar ng maaararong lupain sa Asya, Africa at Timog Amerika. Mayroon ding mga agroecosystem ng pangalawang uri, na nangangailangan ng patuloy na karagdagang input ng enerhiya.

3. SIRCULATION OF SUBSTANCES AND ENERGY FLOWES SA AGROECOSYSTEMS

Ang mga ekosistema ng agrikultura ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging bukas ng biotic cycle. Ang pagiging bukas ng siklo ng mga elemento ng kemikal ay natutukoy ng mga kakaibang katangian ng samahan ng mga ekosistema ng agrikultura, ang kanilang istraktura at pag-andar, ang papel na ginagampanan nila. Ang pangunahing layunin ng agricultural ecosystem ay upang matustusan ang populasyon ng mga produkto ng pananim at hayop. Ang problemang ito ay malulutas lamang sa pamamagitan ng isang radikal na pagsasaayos ng mga daloy ng mga sangkap sa mga ekosistema ng agrikultura at sa kanilang kapaligiran. Ang phytomass na lumago sa mga patlang, mga taniman, mga hardin ng gulay, mga greenhouse ay ginagamit lamang sa agraryo na tanawin - upang pakainin ang populasyon sa kanayunan at pakainin ang mga hayop sa bukid. Ang medyo maliit na bahagi ng biomass na ito ay binago sa mga ekosistema ng agrikultura at bumabalik sa lupa ng mga agrobiogeocenoses sa anyo ng pataba. Ang mga macro at microelement na inalis mula sa lupa kasama ang pag-aani ay hindi ganap na bumalik dito kasama ng pataba. Sa mga organikong pataba, halos isang-apat na bahagi lamang ng mga elemento ng kemikal na tinanggal mula sa lupa kasama ang pag-aani ay pinapalitan. Karamihan sa mga elemento ng kemikal na nauugnay sa phytomass sa anyo ng butil, mga ugat at tubers, ang mga prutas ay lumipat sa labas ng mga ekosistema ng agrikultura, pangunahin upang matustusan ang populasyon ng lunsod na may pagkain, upang matugunan ang mga pangangailangan ng industriya na may mga hilaw na materyales ng halaman.

Ang mga elemento ng kemikal ay lumipat sa kabila ng mga hangganan ng mga ekosistema ng agrikultura, na nilalaman hindi lamang sa phytomass, kundi pati na rin sa zoomass - sa mga katawan ng mga hayop sa bukid at ibon, sa mga produktong nakuha mula sa kanila: gatas, lana, itlog, atbp.

Ang mga elementong kemikal na na-export kasama ng mga produkto ng pananim at hayop sa labas ng mga landscape ng agrikultura ay hindi kasama sa biotic na cycle ng mga agrikultural na ecosystem. Ang pagpasok kasama ang dumi ng mga tao sa mga sistema ng dumi sa alkantarilya ng mga lungsod at iba pang mga pamayanan, sila ay kasangkot sa geological cycle.

Ang pagtagas ng mga elemento ng kemikal mula sa mga ekosistema ng agrikultura ay pinadali ng tradisyonal na paraan ng pagtatapon ng mga bangkay ng mga patay na hayop. Ang mga elemento ng kemikal na nakapaloob sa mga ito, kapag inilibing sa mga libingan, ay permanenteng hindi kasama sa biotic cycle ng mga ekosistema ng agrikultura.

Ang biotic na sirkulasyon ay nagambala rin bilang resulta ng pag-agos ng mineral, nitrogen, phosphorus, potassium fertilizers, pestisidyo at iba pang mga sangkap sa mga sistema ng agrikultura.

Ang mga ekosistema ng agrikultura taun-taon ay tumatanggap ng malaking halaga ng iba't ibang mga pestisidyo na idinisenyo upang labanan ang mga nakakapinsalang insekto, mga damo at iba pang mga peste sa agrikultura. Ang mga pestisidyo ay isinasama sa mga kadena ng pagkain at ang biotic cycle.

Dahil dito, nagbabago ang balanse ng mga kemikal sa mga ekosistema ng agrikultura: pag-agos - pag-agos. Nakakaapekto ito sa geochemical na sitwasyon sa mga landscape ng agrikultura, ang estado ng flora at fauna, biological productivity at reproductive capacity ng mga nilinang halaman.

Mula nang mabuo ang Earth, ang mga proseso ng paglipat ng mga kemikal na compound at elemento mula sa isang estado patungo sa isa pa ay nagaganap sa planeta. Ito ang cycle ng mga substance sa kalikasan. Paano ito nangyayari at kung para saan ito ay susuriin natin sa artikulong ito.

Mabilis na pag-navigate sa artikulo

Magkaiba sila

Ang cycle ng mga substance ay talagang, sa katunayan, walang katapusan na paulit-ulit na mga cycle. Bukod dito, dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga elemento ng kemikal at iba't ibang mga compound ng kemikal, hindi na sila eksaktong umuulit. Isaalang-alang natin ang iba't ibang uri ng mga siklo, pati na rin kung paano nakakaapekto ang saradong sirkulasyon ng mga sangkap sa pag-unlad at pagkakaroon ng ating planeta.

Biogeochemical na sirkulasyon ng mga sangkap

Ano ang papel ng enerhiya sa cycle? Ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya para sa sirkulasyon ng mga sangkap sa karamihan ng mga kaso ay ang Araw. Ang enerhiya na ito ay nakuha mula sa kalawakan.

Ang ikot ng mga sangkap at enerhiya

Ang enerhiya na ginawa ng mga organismo ay na-convert sa init at nawala sa ecosystem. Sa kaibahan, ang paggalaw ng mga sangkap ay nangyayari sa tulong ng mga proseso ng self-regulating na may partisipasyon ng lahat ng bahagi ng iba't ibang ecosystem. Sa higit sa 95 elemento na matatagpuan sa kalikasan, 40 lamang ang kailangan para sa buhay ng mga buhay na organismo. Kabilang sa mga ito, ang pinakamahalaga at kinakailangan sa napakalaking dami ay apat na pangunahing elemento:

1. oxygen;
2. hydrogen;
3. carbon;
4. nitrogen.

Saan sila nanggaling sa kinakailangang sukat? Halimbawa, ang nitrogen ay kinukuha mula sa atmospera ng aktibong nitrogen-fixing bacteria, pagkatapos ay ibinalik ng ibang bacteria. Ang oxygen, na ginagamit ng iba't ibang mga organismo para sa paghinga, ay pumapasok sa atmospera sa pamamagitan ng photosynthesis. Ang mga halaman ay sumisipsip ng carbon dioxide, iginuhit ito sa cycle ng mga sangkap. Ang carbon at hydrogen ay kasangkot din sa mahahalagang proseso.

Sa kalikasan, walang ganoong nangyayari. Tingnan natin ang mga bulkan. Sa panahon ng kanilang pagsabog, iba't ibang mga gas, kabilang ang nitrogen, ang pumapasok sa atmospera. Ito ang cycle ng mga gaseous substance.

Sa aktibidad ng ebolusyon sa biosphere, ang bilang ng mga biological na bahagi ay tumataas sa bawat cycle. Kamakailan lamang, ang isang tao ay may mahalagang papel sa mga prosesong ito. Sa pamamagitan ng mga aktibidad nito, pinahuhusay nito ang sirkulasyon ng mga sangkap at ang daloy ng enerhiya sa ecosystem na nabuo sa loob ng millennia. Ito ay may mapanirang epekto sa biosphere na nabuo sa kasalukuyan.

Mas maaga, noong ang buhay ay umuusbong pa lamang sa Earth, mayroong mas maraming carbon sa atmospera, ngunit halos walang oxygen. Samakatuwid, ang mga unang nabubuhay na organismo ay anaerobic. Sa loob ng mahabang panahon, naipon ang oxygen, at bumaba ang porsyento ng carbon. Ngayon ang dami ng carbon dioxide ay tumataas. Ito ay pinadali ng paggamit ng fossil fuels at ang pagbabawas ng "baga ng planeta" - ang gubat, kagubatan. Ang anthropogenic na sirkulasyon ng mga sangkap ay nawawala ang paghihiwalay nito.

Sa pagsisiyasat kung aling mga sinturon ng Earth ang pinaka-aktibong mga siklo ng bagay at enerhiya, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang mga tropikal na ecosystem ay mas konserbatibo sa bagay na ito. Ang pag-aaral ng impluwensya ng isang tao sa mga prosesong ito, kinakailangang sabihin na hindi ang mga tao, sa pamamagitan ng kanilang mga aktibidad, ay nagbabago ng hindi dapat baguhin, ngunit ang aktibidad na ito ay nakakaapekto sa rate ng pagbabago.

Sa paglalarawan ng sirkulasyon ng mga sangkap, minsan ay nakikilala ang isang pataas na bahagi at isang pababang bahagi. Sa proseso ng sirkulasyon ng mga sangkap, ang enerhiya na nilalaman ng mga organikong sangkap, na dumadaan mula sa isang estado patungo sa isa pa, ay unti-unting nawala. Ito ang top-down na bahagi. Kapag ang mga sangkap ay hindi na maaaring magsilbi bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, sila ay nagiging materyal para sa mga bagong selula. Ito ang pataas na bahagi ng circuit.

Malaki at maliit

Mayroong dalawang pangunahing circuits. Ang mahusay na sirkulasyon ng geological ng mga sangkap ay nagsimula mula sa sandaling nabuo ang planeta. Ang pag-ikot nito ay maaaring tumagal ng libu-libong taon. Sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kadahilanan, ang mga bato ay nawasak, ang kanilang pinakamaliit na mga particle ay nananatili sa lupa, ang ilan sa kanila na may tubig ay pumapasok sa World Ocean, kung saan, sa turn, ang mga bagong strata ay nabuo. Salamat sa mga prosesong geotectonic, paggalaw at pagbabago sa topograpiya sa ibaba, ang mga strata na ito ay muling napupunta sa lupa at ang lahat ay nagsisimulang muli. Ang geological circulation ng mga substance ay dahil sa interaksyon ng dalawang energies: ang Earth at ang Sun. Ito ay posible lamang sa pagkakaroon ng lahat ng mga sangkap.

Geological na sirkulasyon ng mga sangkap

Ang maliit na ikot ng mga sangkap sa kalikasan ay palaging bahagi ng malaki. Ito ay tinatawag na biogeochemical circulation ng mga substance at ipinapakita lamang sa loob ng mga hangganan ng biosphere, na naroroon sa lahat ng ecosystem. Sa panahon nito, ang mga sustansya, carbon at tubig ay naipon sa mga halaman, pagkatapos ay ginugol sa paglago ng hindi lamang ng mga halaman mismo, kundi pati na rin sa mahahalagang aktibidad ng iba pang mga organismo. Bilang isang patakaran, ito ay mga hayop na kumakain ng mga halaman - mga mamimili. Ang mga produkto ng mahahalagang aktibidad at pagkabulok ng mga hayop na ito sa ilalim ng impluwensya ng mga microorganism ay muling nabubulok sa mga sangkap ng mineral at, sa tulong ng mga halaman, ay muling kasangkot sa sirkulasyon. Ang mga siklong ito ay kinabibilangan ng lahat ng mga kemikal na elemento na pangunahing kinakailangan para sa pagtatayo ng mga buhay na selula.

Ang pinaka maliksi

Ang tubig ay hindi tumitigil. Pagsingaw mula sa iba't ibang mga ibabaw, naipon ito sa kapaligiran upang mahulog sa lupa sa anyo ng pag-ulan. Kasabay nito, patuloy itong nagbabago sa hugis nito. Samakatuwid, ang dami ng tubig ay hindi nagbabago - ito ay patuloy na na-renew. Ito ang cycle ng tubig sa kalikasan. Ito ay nag-uugnay sa geological at biotic na sirkulasyon ng mga sangkap.

Ang ikot ng tubig sa kalikasan

Sa biosphere, ang tubig, na nagbabago sa estado nito, ay dumadaan sa maliliit at malalaking circuit. Ang pagsingaw mula sa ibabaw ng karagatan, condensation sa atmospera, at pag-ulan pabalik sa karagatan ay isang maliit na turnover. Kapag ang bahagi ng singaw ng tubig ay inilipat mula sa karagatan patungo sa lupa sa pamamagitan ng mga agos ng hangin, ang tubig na ito ay nakikilahok sa isang malaking sirkulasyon. Ang ilan sa mga ito ay sumingaw at nananatili sa atmospera, ang natitira, na may mga batis, ilog at tubig sa lupa, ay babalik sa karagatan. Kinukumpleto nito ang malaking cycle at magsisimula sa simula.

Pinaka aktibo

Sa loob ng mga hangganan ng biosphere, ang isang agarang pagpapalitan ng oxygen mula sa hangin sa mga buhay na organismo ay patuloy na nangyayari, na nagsisilbing pangunahing pinagmumulan ng buhay. Ito ay napaka-kumplikado, pumapasok sa iba't ibang kumbinasyon ng mga mineral at organikong sangkap. Sa kasalukuyang sandali sa pag-unlad ng biosphere, dumating ang isang panahon kung kailan ang dami ng oxygen na inilabas ay halos katumbas ng halaga na hinihigop. Ang carbon ay kasama sa cycle ng mga substance dahil, bukod sa iba pang mga bagay, sa photosynthesis. Ang synthesis at mga bahagi nito ay ang batayan para sa pag-renew ng hangin sa biosphere.

Ang siklo ng oxygen sa kalikasan

Kinakailangan ang nitrogen

Sa panahon ng pagkabulok ng organikong bagay, ang bahagi ng nitrogen sa kanila ay na-convert sa ammonia, na pinoproseso ng mga halaman na naninirahan sa lupa pabalik sa nitric acid. Ito ay pumapasok sa isang microreaction sa mga organismo na nakapaloob sa lupa at na-convert sa nitrates. Ito ay isang form na naa-access ng halaman. Lumilikha ito ng isang maliit na siklo ng nitrogen.

Ang siklo ng nitrogen

Gayunpaman, ang ilang nitrogen ay inilabas sa atmospera sa panahon ng pagkabulok at bumubuo ng libreng nitrogen. Bilang karagdagan, lumilitaw ang form na ito bilang isang resulta ng pagsunog ng organikong bagay, pagsunog ng karbon, kahoy na panggatong.

Huwag abalahin ang natural na balanse ng azotobacteria. Ang ilan sa kanila ay nabubuhay sa mga ugat ng munggo, na bumubuo ng maliliit na tubers. Sa pamamagitan ng pagpapakawala ng atmospheric nitrogen mula sa hangin, binago nila ito sa mga nitrogen compound, na inililipat sa mga halaman. Nang maglaon, binago ng mga halaman ang mga ito sa mga protina, taba, carbohydrates at iba pang mga sangkap. Ito ay kung paano nagaganap ang nitrogen cycle.

Sa pamamagitan ng paggamit ng mga halaman, na pumipigil sa kanila na dumaan sa yugto ng pagkabulok, ang mga tao ay lumilikha ng kakulangan sa nitrogen. Upang maiwasan ito, natutunan ng isang tao na mag-aplay ng mga nitrogen fertilizers sa lupa, sa gayon ay mabayaran ang kalikasan para sa nawawalang balanse.

Hindi mapapalitang asupre

Ang halaga nito sa cycle ay napakahalaga. Ang sulfur ay nagsisilbing isang mapagkukunan ng enerhiya para sa sulfur bacteria, kung wala ito ay imposible ang paglilinis ng tubig. Sa kalikasan, ang mga bakteryang ito ay laganap. Ito ay isang mahalagang bloke ng gusali para sa maraming uri ng mga protina. Ang cycle ng mga substance sa crust ng earth ay hindi rin kumpleto kung walang sulfur. Ang kontribusyon ng asupre sa malaking cycle ng mga sangkap ay ang mga mikroorganismo na kumakain dito, na nagko-convert ng mga amino acid. Ang pangunahing anthropogenic na mga supplier ng asupre sa malaking cycle ng mga sangkap ay ang mga nabubulok na halaman at mga organismo ng hayop. Nagbibigay sila ng sulfuric gas. Kaya, nagaganap ang cycle ng asupre.

Ikot ng asupre

Biosphere

Ang lahat ng mga kinatawan ng wildlife, kabilang ang mga tao, ay bumubuo ng biomass. Siya ay patuloy na nagbabago, nakikilahok sa mga prosesong nagaganap sa kapaligiran.

Ang mga halaman ay tinatawag na mga producer, ang mga hayop ay tinatawag na mga mamimili. Ang pinakasimple at iba pang mga mikroorganismo na nabubulok ang mga organikong bagay sa inorganic ay tinatawag na mga reducer. Tinatawag din silang mga maninira.

Ang proseso ng agnas ay ang pagkasira ng organikong bagay.

Suriin natin kung ano ang papel na ginagampanan ng mga kinatawan ng iba't ibang grupo sa sirkulasyon ng mga sangkap at kung ano ang papel ng mga producer:

• Ang asul-berde na bakterya at halaman ay nagpapalit ng sikat ng araw sa enerhiyang kemikal. Kaya, ang pagsilang ng organikong bagay mula sa mga di-organikong elemento ay nangyayari;
• omnivores na may kakayahang kumain ng mga halaman. Kabilang dito ang tao. Kinokonsumo nila ang mga halaman (organic matter), pinoproseso ito sa loob ng kanilang sarili, na nagbibigay ng inorganic na output sa output;
• Ang mga carnivore ay kumakain ng mga herbivore, ang mga organikong bagay ay pumapasok din sa kanila, ngunit hindi ng mga halaman, ngunit sa ibang anyo;
• nangungunang mga mandaragit na may kakayahang magpakain ng mga carnivore. Ito ang huling paggalaw ng mga organiko sa loob ng mga buhay na organismo;
• protozoa, fungi at microorganism na nabubulok ang mga labi ng mga nabubuhay na bagay. Sa prosesong ito, binago nila ang organikong bagay sa isang hindi organikong anyo - mga asin, tubig, mineral at carbon dioxide;
• lahat ng mga elementong ito ay muling ginagamit ng mga halaman.

Sa sirkulasyon ng mga sangkap, ang mga mikroorganismo ay gumaganap ng pinakamalaking papel; ang mga maninira ay itinuturing na paunang link ng hindi pangkaraniwang bagay.

Tulad ng makikita mula sa diagram na ito, ang mga mamimili sa proseso ng pag-ikot ng mga sangkap sa biosphere ay gumagamit ng mga koneksyon sa pagkain, isang mahalagang bahagi ng kadena. Gayunpaman, ang lahat ay nagsisimula sa mga halaman at nagtatapos sa kanila.

Iba't ibang halaman sa kalikasan

Bilang karagdagan sa sarado, mayroon ding bukas na sirkulasyon ng mga sangkap.

Mga ekosistema

Sa madaling sabi, ang mga ecosystem ay mga likas na complex na nabuo ng tirahan at ang kabuuan ng mga organismo (biocenoses) na naninirahan dito. Ang mga ito ay isang bahagi na nagsisiguro sa sirkulasyon ng mga sangkap sa biosphere. Pinag-aaralan sila ng isang agham na tinatawag na ekolohiya.

Ang mga tao ng iba't ibang propesyon ay nagtatrabaho sa lugar na ito. Sa kasalukuyan, ang pandaigdigang sirkulasyon ng mga sangkap ay naaabala ng mga aksyon ng tao, dahil sa mapanirang aktibidad ng anthropogenic na epekto.

Ang mga ekosistem sa proseso ng kanilang pag-unlad ay dumadaan sa maraming biochemical cycle. Bukod dito, kung ang cycle ay hindi sarado, ang isang ecosystem ay maaaring tuluyang magbago sa isa pa. Ang sitwasyong ito ay naiimpluwensyahan ng sirkulasyon ng mga sangkap sa biocenosis.

Isaalang-alang natin kung paano nakabatay ang sirkulasyon ng mga sangkap at ang conversion ng enerhiya sa mga ecosystem ng iba't ibang uri.

Meadow

Iba't ibang mga halaman: damo, bulaklak, maliliit na halaman ay gumagawa. Ang mga lumilipad at gumagapang na insekto ay kumakain ng damo, pollen. Ang mga ibon ay kumakain sa mga insektong ito. Pagkatapos ng kanilang kamatayan, ang mga decomposer ay nakikibahagi sa mga labi, at ang mga produkto ng aktibidad ng huli ay nagiging mga elemento ng bumubuo ng mga bagong producer, mga halaman. Lumalabas na ang mga mamimili sa ecosystem ng parang ay nakikilahok sa sirkulasyon ng mga sangkap at ang pagbabago ng organikong bagay sa hindi organikong bagay.

Lawa

Ang bawat lawa ay may sariling ecosystem. Ang mga producer dito ay plankton at duckweed, na, bilang karagdagan sa pag-andar ng pagproseso ng organikong bagay, punan ang tubig ng oxygen. Maraming mamimili o mamimili. Ito ay mga isda na kumakain ng mga halaman, crustacean, tadpoles at larvae. Sinusundan sila ng mga mandaragit na isda at waterfowl. Maaga o huli, ang ilan sa kanila ay napupunta sa ibaba sa anyo ng mga labi, at pagkatapos ay ang mga maliliit na invertebrate at bakterya, mga decomposer ay kinuha para sa kanila. Dahil ang mga mamimili sa mga lawa ay higit na nabubulok, hindi nila maproseso ang lahat ng labi na napupunta sa ilalim. Lumalabas ang isang bukas na sirkulasyon ng mga sangkap at isang daloy ng enerhiya sa ecosystem. Kung ang circuit ay hindi ganap na sarado, ang mga kondisyon sa ecosystem ay unti-unting nagbabago. Kaya naman ang maliliit na lawa ay nagiging latian sa paglipas ng panahon.

Ang cycle ng mga substance sa ecosystem ng lawa

Ang cycle ng mga sangkap sa aquarium ay nailalarawan sa parehong pattern.

Latian

Kapag nagsimulang tumubo ang lawa, lumilitaw ang sphagnum moss sa baybayin. Sa hitsura nito, nagsisimula ang sirkulasyon ng mga sangkap sa swamp. Dahil ang sphagnum ay lumulutang sa ibabaw, isang napakalamig na layer ng tubig na walang oxygen ay bumubuo sa ilalim nito, kung saan ang mga microorganism ay hindi maaaring umiral. Ang mga sanga ng lumot, namamatay, lumubog sa ilalim, na bumubuo ng pit. Ang kapal ng peat cushion ay umabot sa 5 metro - dito nakatira ang mga naninirahan sa mga latian. Dahil ang sirkulasyon ng mga sangkap sa latian ay hindi rin sarado, pagkatapos ng maraming, maraming taon ang latian ay nagiging isang kagubatan, na nagpapaliwanag sa patuloy na pagbuo at pagkatapos ay labis na paglaki ng mga latian. Ngunit hanggang sa mangyari ito, pinapanatili ng swamp ang antas ng tubig sa lupa at isang kinakailangang bahagi sa sirkulasyon ng mga sangkap sa biosphere.

Technogenic na sirkulasyon ng mga sangkap

Ang pagkakaiba sa pagitan ng technogenic cycle at ang biotic ay palagi itong bukas. Sa halip, ito ay isang ikot ng mapagkukunan. Hindi ito nakakaapekto sa mga pamantayan ng pamumuhay ng iba't ibang mga organismo sa loob ng biosphere sa pinakamahusay na paraan. Halimbawa, ang rate ng pagbaba sa dami ng tubig sa naturang cycle ay mas mataas kaysa sa isang biotic. Ang parehong ay maaaring sinabi tungkol sa iba pang mga consumable elemento sa proseso. Ang data na ito ay depende sa antas ng organisasyon.

Konklusyon

Ang araw ay isang mapagkukunan ng enerhiya na nagsisiguro sa sirkulasyon ng mga sangkap. Nagbibigay ito sa planeta ng renewable energy, na patuloy na nagbabago. Maraming mga cycle na pinag-aaralan ng mga siyentipiko sa unang pagkakataon. Kahit na alam ang mga prinsipyo ng mga cycle ng sirkulasyon, dumarami ang mga espesyalista sa mga bagong konklusyon at pagtuklas. Ang isa ay nakakakuha ng impresyon na ang isang tao ay hindi alam kahit isang ikasampu ng mga lihim ng kalikasan na nakatago sa kanyang paningin. Ang kalidad ng buhay ng mga susunod na henerasyon ay nakasalalay sa kung gaano kabilis natin masisiwalat ang mga sikretong ito. Ang pangunahing konklusyon ay isa: ang sirkulasyon ng mga sangkap at ang conversion ng enerhiya sa ecosystem ay ang susi sa buhay sa planeta. Imposible ang buhay sa Earth nang walang cycle.

Kung walang cycle, imposible ang buhay sa mundo

Ipinapakita ng artikulo ang papel na ginagampanan ng mga siklo ng bagay at enerhiya sa geographic na sobre at sa biosphere. Samakatuwid, sa tingin namin ay malinaw na ang mga organisasyon ng wildlife ay kailangang protektahan ang mga tao.

Ang lahat ng nabubuhay na organismo sa proseso ng buhay ay nasa palagian at aktibong pakikipag-ugnayan sa kapaligiran. Ang kakanyahan ng pakikipag-ugnayan na ito ay ang pagpapalitan ng bagay at enerhiya. Ang mahahalagang aktibidad ng ecosystem at ang sirkulasyon ng mga sangkap dito ay posible lamang sa ilalim ng kondisyon ng patuloy na daloy ng enerhiya. Ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya sa Earth ay solar radiation. Ang enerhiya ng Araw ay binago ng mga photosynthetic na organismo sa enerhiya ng mga kemikal na bono ng mga organikong compound. Ang paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng mga kadena ng pagkain ay sumusunod sa pangalawang batas ng thermodynamics: ang pagbabago ng isang uri ng enerhiya sa isa pa ay nangyayari sa pamamagitan ng pagkawala ng bahagi ng enerhiya. Kasabay nito, ang muling pamamahagi nito ay sumusunod sa isang mahigpit na pattern: ang enerhiya na natanggap ng ecosystem at na-assimilated ng mga producer ay nawawala o, kasama ng kanilang biomass, ay hindi maibabalik sa mga mamimili ng una, pangalawa at iba pang mga order, at pagkatapos ay sa mga reducer na may isang pagbaba sa daloy ng enerhiya sa bawat antas ng tropiko. Sa bagay na ito, walang sirkulasyon ng enerhiya.

Hindi tulad ng enerhiya, na isang beses lamang ginagamit sa isang ecosystem, ang mga sangkap ay ginagamit ng maraming beses dahil sa katotohanan na ang kanilang pagkonsumo at pagbabago ay nangyayari sa isang bilog. Ang siklo na ito ay isinasagawa ng mga buhay na organismo ng ecosystem (mga producer, mga mamimili, mga reducer) at tinatawag na biological cycle ng mga sangkap. Sa ilalim biological cycle nauunawaan ang pagpasok ng mga elemento ng kemikal mula sa lupa at atmospera sa mga buhay na organismo, kung saan ang mga papasok na elemento ay binago sa mga bagong kumplikadong compound, at ang kanilang pagbabalik sa lupa at atmospera sa proseso ng buhay.

Ang mga sistemang ekolohikal ng lupa at karagatan ay nagbubuklod at muling namamahagi ng solar energy, atmospheric carbon, moisture, oxygen, hydrogen, phosphorus, nitrogen, sulfur, calcium at iba pang elemento. Ang mahahalagang aktibidad ng mga organismo ng halaman (producer) at ang kanilang pakikipag-ugnayan sa mga hayop (mga mamimili), microorganism (decomposers) at walang buhay na kalikasan ay nagbibigay ng mekanismo para sa akumulasyon at muling pamamahagi ng solar energy na pumapasok sa Earth.

Ang pinakamahalagang aspeto ng pagkakaroon ng buhay sa Earth ay ang mga cycle (biogeochemical cycle), na kinabibilangan ng tubig at ang pangunahing biogenic na elemento ng kemikal - C, H, O, N, P, S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu , Zn, Ca, Na , K, atbp. Ang lahat ng mga cycle ay binubuo ng dalawang yugto: organic(kung saan ang isang sangkap o elemento ay nasa komposisyon ng mga buhay na organismo) at inorganic. Ang magkakasunod na paglipat ng bagay mula sa isang yugto patungo sa isa pa ay nangyayari nang hindi mabilang na beses. Kaya, halimbawa, taun-taon ay dumadaan sa organikong yugto at bumabalik sa di-organikong 1/7 ng lahat ng carbon dioxide at 1/4500 ng oxygen ng atmospera; tinatayang ang lahat ng tubig ay umiikot sa loob ng 2 milyong taon.

Bilang halimbawa, isaalang-alang ang nitrogen cycle - isa sa pinakamahalagang elemento ng kemikal ng mga buhay na organismo. Ang nitrogen ay isang materyal na gusali para sa mga protina, nucleic acid, isang bahagi ng ATP, chlorophyll, hemoglobin, atbp.

Ang nitrogen ay ipinamamahagi nang hindi pantay sa biosphere. Sa lupa naglalaman lamang ito ng 0.02 hanggang 0.5%, at pagkatapos ay dahil lamang sa aktibidad ng mga microorganism, ilang mga halaman at ang agnas ng mga organikong sangkap. Kasabay nito, ang milyun-milyong toneladang nitrogen sa atmospera ay literal na dumidiin sa ibabaw ng Earth. Sa matalinghagang pagsasalita, hanggang sa 80 libong tonelada ng elementong ito ay "nakabitin" sa bawat ektarya ng lupa. Sa kabila ng katotohanan na mayroong maraming nitrogen sa atmospera (78%), karamihan sa mga halaman ay hindi kayang i-assimilate ito sa isang molekular na estado. Ang nitrogen ay nagiging isang "elemento ng buhay" lamang sa mga kemikal na compound - madaling natutunaw na nitric acid at ammonium salts. Gayunpaman, walang nakatali (kahit sa mga simpleng oxide) nitrogen sa hangin.

Ang isang pagbubukod ay ang paglabas ng nitrogen sa atmospera bilang resulta ng mga emisyon mula sa mga sasakyang de-motor, thermal power plant, boiler house, at industriyal na negosyo. Kapag ang mga fossil fuel (langis, karbon, gas) ay nasunog, ang mga nitrogen oxide (N 2 0, N0 2) ay ibinubuga sa kapaligiran ng Earth, na nagpaparumi sa kapaligiran.

Iilan lamang sa mga prokaryotic (prenuclear) na organismo - ilang uri ng bacteria at cyanobacteria - ang direktang makakagamit ng atmospheric nitrogen. Ang mas matataas na halaman ay maaaring gumamit lamang ng nitrogen bilang resulta ng mga symbiotic na relasyon sa nitrogen-fixing prokaryotic organisms - nodule bacteria na tumira sa root tissues ng legumes, tulad ng mani, soybeans, lentils, beans, alfalfa, clover, lupine, atbp. Sa pamamagitan ng pag-aayos atmospheric nitrogen, binibigyan nila ang host plant ng mga nitrogen compound na magagamit dito sa anyo ng mga nitrates at nitrite.

Ang mga patay na organikong sangkap na naglalaman ng nitrogen (mga protina, nucleic acid, urea) ay nabubulok sa pamamagitan ng pag-ammon ng bakterya sa ammonia. Madali itong natutunaw sa tubig. Ang ilan sa mga ito ay maaaring direktang masipsip ng mga halaman, ang ilan ay hinuhugasan sa lupa, at ang natitirang ammonia ay nakalantad sa pagkilos ng mga dalubhasang bakterya bilang resulta ng proseso. nitrification - oksihenasyon ng mga compound na naglalaman ng nitrogen. Ang mga ugat ng halaman ay tumatanggap ng nitrite at nitrates na nabuo sa panahon ng reaksyon

NH 4 + -> N0 2 - -> N0 3 -

Sa likas na katangian, ang kabaligtaran na proseso ay isinasagawa din - ang pagbawas ng mga nitrite at nitrates sa mga produktong nitrogenous na gas - denitrification, Bilang resulta ng prosesong ito, binabawasan ng denitrifying bacteria ang NO3 ion sa N 2. Ang denitrification ay nagaganap sa maraming yugto:

N0 3 - -> N0 2 -> - N 2 0 -> N2

Kaya, sa panahon ng denitrification, ang nakagapos na nitrogen ay tinanggal mula sa lupa at tubig at ibinalik sa atmospera sa anyo ng nitrogen gas. Isinasara ng Denitrification ang nitrogen cycle at pinipigilan ang akumulasyon ng mga nitrogen oxide, na nakakalason sa mataas na konsentrasyon.

Ang sirkulasyon ng mga sangkap ay hindi kailanman ganap na sarado. Ang ilan sa mga organiko at di-organikong sangkap ay isinasagawa mula sa ekosistema, at sa parehong oras, ang kanilang mga reserba ay maaaring mapunan dahil sa pag-agos mula sa labas. Sa ilang mga kaso, ang antas ng paulit-ulit na pagpaparami ng ilang mga cycle ng cycle ng mga sangkap ay umabot sa 90-98%. Ang hindi kumpletong pagsasara ng mga cycle sa sukat ng geological time ay humahantong sa akumulasyon ng mga elemento sa iba't ibang natural na lugar ng Earth. Ganito ang pag-iipon ng mga mineral - karbon, langis, gas, limestone, atbp.