วัฏจักรขององค์ประกอบทางชีวภาพ นอกเหนือจากองค์ประกอบหลักที่พิจารณาแล้ว ยังมีอีกจำนวนหนึ่งที่มีส่วนร่วมในกระบวนการเผาผลาญของสิ่งมีชีวิต บางส่วนมีอยู่ในปริมาณมากและจัดเป็นสารอาหารหลัก เช่น โซเดียม โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม ธาตุบางชนิดมีความเข้มข้นต่ำมาก (ธาตุรอง) แต่ก็มีความสำคัญเช่นกัน (เหล็ก สังกะสี ทองแดง แมงกานีส ฯลฯ)[ ...]

วัฏจักรของสารและองค์ประกอบหลักทางชีวภาพ พิจารณาวัฏจักรของสารและองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิต (รูปที่ 3-8) วัฏจักรของน้ำเป็นวัฏจักรทางธรณีวิทยาขนาดใหญ่ และวัฏจักรขององค์ประกอบทางชีวภาพ (คาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ และองค์ประกอบทางชีวภาพอื่นๆ) ไปสู่ชีวชีวเคมีขนาดเล็ก[ ...]

อัตรารอบขององค์ประกอบทางชีวภาพค่อนข้างสูง ระยะเวลาการหมุนเวียนของคาร์บอนในชั้นบรรยากาศคือประมาณ 8 ปี ทุกปีในระบบนิเวศภาคพื้นดิน ประมาณ 12% ของคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีอยู่ในอากาศจะเกี่ยวข้องกับวงจรนี้ เวลารวมของวัฏจักรไนโตรเจนประมาณมากกว่า 110 ปี ออกซิเจน - ที่ 2,500 ปี[ ...]

วงจรทางชีวภาพ วัฏจักรขององค์ประกอบทางชีวภาพเนื่องจากการสังเคราะห์และการสลายตัวของสารอินทรีย์ในระบบนิเวศ เรียกว่าวัฏจักรทางชีวภาพของสาร นอกเหนือจากองค์ประกอบทางชีวภาพแล้ว แร่ธาตุที่สำคัญที่สุดสำหรับสิ่งมีชีวิตและสารประกอบต่างๆ จำนวนมากยังมีส่วนร่วมในวงจรทางชีวภาพอีกด้วย ดังนั้นกระบวนการการเปลี่ยนแปลงทางเคมีแบบวัฏจักรทั้งหมดที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพูดถึงชีวมณฑลทั้งหมดจึงถูกเรียกว่าวัฏจักรชีวเคมีเคมี[ ... ]

วงจรทางชีวภาพ - วงจรขององค์ประกอบทางชีวภาพและสารอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องในระบบนิเวศในชีวมณฑลระหว่างส่วนประกอบทางชีวภาพและสิ่งมีชีวิต คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของวัฏจักรไบโอสเฟียร์คือการแยกตัวในระดับสูง[ ...]

ในทางกลับกัน องค์ประกอบทางชีวภาพซึ่งเป็นส่วนประกอบของชีวมวลเพียงแค่เปลี่ยนโมเลกุลซึ่งรวมถึงไนเตรต N-โปรตีน N-ไนเตรต N ซึ่งสามารถนำมาใช้ซ้ำ ๆ และการไหลเวียนเป็นคุณลักษณะเฉพาะของมัน ตรงกันข้ามกับพลังงานของรังสีดวงอาทิตย์ ปริมาณสำรองขององค์ประกอบทางชีวภาพไม่คงที่ กระบวนการซ่อมแซมบางส่วนในชีวมวลมีชีวิตช่วยลดปริมาณที่เหลืออยู่ในชุมชน หากพืชและไฟโตฟาจไม่สลายตัวในที่สุด ปริมาณสารอาหารก็จะหมดลงและสิ่งมีชีวิตบนโลกก็จะยุติลง กิจกรรมของสิ่งมีชีวิตเฮเทอโรโทรฟิคเป็นปัจจัยชี้ขาดในการรักษาวงจรขององค์ประกอบทางชีวภาพและการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ บนรูป 17.24 แสดงให้เห็นว่าการปลดปล่อยองค์ประกอบเหล่านี้ในรูปของสารประกอบอนินทรีย์อย่างง่ายเกิดขึ้นจากระบบสลายตัวเท่านั้น ในความเป็นจริง สัดส่วนหนึ่งของโมเลกุลเชิงเดี่ยวเหล่านี้ (โดยเฉพาะ CO2) ก็มาจากระบบของผู้บริโภคเช่นกัน แต่ด้วยวิธีนี้ องค์ประกอบทางชีวภาพส่วนเล็ก ๆ กลับเข้าสู่วงจรอีกครั้ง บทบาทชี้ขาดที่นี่เป็นของระบบสลายตัว[ ... ]

แรงผลักดันของการไหลเวียนของสารคือการไหลของพลังงานของดวงอาทิตย์และกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตซึ่งนำไปสู่การเคลื่อนที่ขององค์ประกอบทางเคมีจำนวนมากความเข้มข้นและการกระจายพลังงานที่สะสมในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสงและวงจรการทำงานอย่างต่อเนื่องขององค์ประกอบทางชีวภาพ องค์กรที่มั่นคงของระบบนิเวศทั้งหมดและชีวมณฑลโดยรวมจึงถูกสร้างขึ้น และการทำงานตามปกติของพวกมันก็ดำเนินไป[ ...]

ในกรณีที่ไม่มีการไหลของสารประกอบชีวภาพจากภายนอก ชีวมณฑลสามารถดำรงอยู่ได้อย่างเสถียรก็ต่อเมื่อมีการหมุนเวียนของสารแบบปิด ในระหว่างที่องค์ประกอบทางชีวภาพทำวงจรปิด สลับกันเคลื่อนจากส่วนอนินทรีย์ของชีวมณฑลไปยังอินทรีย์และ ในทางกลับกัน วัฏจักรนี้ดำเนินการโดยสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑล สันนิษฐานว่าชีวมณฑลมีสิ่งมีชีวิตที่ไม่เกี่ยวข้องกันประมาณ 1,027 ชนิด ในกระบวนการพัฒนาเชิงวิวัฒนาการของชีวมณฑลสิ่งมีชีวิตสามกลุ่มต่อไปนี้ได้ถูกสร้างขึ้นซึ่งแตกต่างกันในวัตถุประสงค์การทำงานและการมีส่วนร่วมในการไหลเวียนขององค์ประกอบทางชีวภาพ: ผู้ผลิตผู้ย่อยสลายและผู้บริโภค[ ... ]

กระบวนการทางวัตถุในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต วงจรขององค์ประกอบทางชีวภาพสัมพันธ์กับการไหลของพลังงานโดยสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ซึ่งแตกต่างกันไปในสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายที่สุดภายในลำดับเดียวกันเท่านั้น ในเวลาเดียวกันเนื่องจากประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาสูงต้นทุนพลังงานสำหรับการสังเคราะห์สารใหม่ในสิ่งมีชีวิตจึงน้อยกว่าในอะนาล็อกทางเทคนิคของกระบวนการเหล่านี้มาก[ ... ]

ข้อสรุปที่สำคัญมากสำหรับการปฏิบัติ ซึ่งตามมาจากการศึกษาอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับวัฏจักรของสารอาหารก็คือ ปุ๋ยที่มากเกินไปอาจส่งผลเสียต่อมนุษย์พอๆ กับการขาดสารอาหาร หากมีการนำวัสดุเข้าสู่ระบบมากกว่าที่สิ่งมีชีวิตที่ใช้งานอยู่ในปัจจุบันสามารถใช้ได้ ส่วนเกินจะถูกผูกไว้กับดินและตะกอนอย่างรวดเร็ว หรือถูกชะออกไป ทำให้ไม่สามารถใช้งานได้ในเวลาที่ต้องการการเติบโตของสิ่งมีชีวิตมากที่สุด หลายคนเชื่อผิดว่าหากแนะนำให้ใช้ปุ๋ย (หรือยาฆ่าแมลง) 1 กิโลกรัมสำหรับพื้นที่หนึ่งของสวนหรือบ่อน้ำ 2 กิโลกรัมจะทำได้มากเป็นสองเท่า ผู้เสนอหลักการ "มากกว่าดีกว่า" เหล่านี้น่าจะเข้าใจอัตราส่วนเงินอุดหนุนและความเครียดที่แสดงในรูปที่ 1 ได้ดี 3.5. เงินอุดหนุนจะกลายเป็นต้นตอของความเครียดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้หากนำไปใช้อย่างไม่ระมัดระวัง การปฏิสนธิมากเกินไปของระบบนิเวศ เช่น บ่อปลา ไม่เพียงแต่สิ้นเปลืองในแง่ของผลลัพธ์เท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบที่ไม่คาดคิด รวมถึงก่อให้เกิดมลพิษต่อระบบนิเวศท้ายน้ำด้วย เนื่องจากสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันได้รับการปรับให้เข้ากับระดับเนื้อหาขององค์ประกอบที่แตกต่างกัน การมีบุตรมากเกินไปเป็นเวลานานทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบชนิดของสิ่งมีชีวิต และสิ่งมีชีวิตที่เราต้องการอาจหายไปและสิ่งมีชีวิตที่ไม่จำเป็นก็ปรากฏขึ้น[ ...]

กระบวนการหลายอย่างที่เกิดขึ้นในดินมีความเกี่ยวข้องกับกิจกรรมที่สำคัญของจุลินทรีย์ในดิน เช่น วัฏจักรขององค์ประกอบทางชีวภาพ การทำให้เป็นแร่ของซากสัตว์และพืช และการเพิ่มคุณค่าของดินด้วยรูปแบบของไนโตรเจนที่มีอยู่ในพืช ความอุดมสมบูรณ์ของดินสัมพันธ์กับกิจกรรมของจุลินทรีย์ ด้วยเหตุนี้ จุลินทรีย์ในดินจึงส่งผลโดยตรงต่อชีวิตของพืช และผ่านจุลินทรีย์เหล่านี้ต่อสัตว์และมนุษย์ ซึ่งถือเป็นหนึ่งในส่วนหลักของระบบนิเวศบนบก[ ...]

บ่อน้ำและทะเลสาบสะดวกอย่างยิ่งสำหรับการวิจัยเนื่องจากในช่วงเวลาสั้น ๆ วัฏจักรของสารอาหารในนั้นถือได้ว่าเป็นอิสระ Hutchinson (1957) และ Pomeroy (1970) ตีพิมพ์บทวิจารณ์เกี่ยวกับงานเกี่ยวกับวัฏจักรฟอสฟอรัสและวัฏจักรขององค์ประกอบสำคัญอื่นๆ[ ...]

การคายน้ำก็มีข้อดีเช่นกัน การระเหยจะทำให้ใบไม้เย็นลงและส่งเสริมการหมุนเวียนของสารอาหาร ท่ามกลางกระบวนการอื่นๆ กระบวนการอื่นๆ ได้แก่ การขนส่งไอออนผ่านดินไปยังราก การขนส่งไอออนระหว่างเซลล์ราก การเคลื่อนไหวภายในพืช และการชะล้างจากใบ (Kozlowski, 1964, 1968) กระบวนการบางอย่างเหล่านี้จำเป็นต้องใช้พลังงานในการเผาผลาญ ซึ่งสามารถจำกัดอัตราการขนส่งน้ำและเกลือ (Fried and Broeshart, 1967) ดังนั้นการคายน้ำจึงไม่ได้เป็นเพียงหน้าที่ของพื้นผิวทางกายภาพที่ถูกเปิดเผยเท่านั้น ป่าไม้ไม่จำเป็นต้องสูญเสียน้ำมากกว่าพืชหญ้าเสมอไป บทบาทของการคายน้ำในฐานะเงินอุดหนุนด้านพลังงานในสภาพป่าชื้นได้ถูกกล่าวถึงใน Chap 3. หากอากาศชื้นเกินไป (ความชื้นสัมพัทธ์เข้าใกล้ 100%) เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในป่า "เมฆ" เขตร้อนบางแห่ง ต้นไม้ก็จะแคระแกรนและพืชพรรณส่วนใหญ่ประกอบด้วยเอพิไฟต์ ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเกิดจากการขาดแรงขับ "การคายน้ำ" "(N. Odum, Pigeon, 1970).[ ... ]

พลังงานไม่สามารถถ่ายโอนในรอบปิดและนำกลับมาใช้ใหม่ได้ แต่สสารสามารถ - สสาร (รวมถึงสารอาหาร) สามารถผ่านชุมชนได้ใน "ลูป" - วัฏจักรของสารอาหารไม่เคยสมบูรณ์แบบ - การสำรวจป่า Hubbard Brook ■- โดยทั่วไปอินพุตและเอาต์พุตของสารอาหารจะต่ำเมื่อเทียบกับปริมาณที่เกี่ยวข้องในวัฏจักร แม้ว่ากำมะถันจะเป็นข้อยกเว้นที่สำคัญสำหรับกฎนี้ (สาเหตุหลักมาจาก "ฝนกรด") - การตัดไม้ทำลายป่าจะเปิดวงจรและนำไปสู่การสูญเสียสารอาหาร - ชีวนิเวศบนบก การกระจายตัวของสารอาหารระหว่างอินทรียวัตถุที่ตายแล้วและเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตแตกต่างกัน - กระแสน้ำและการตกตะกอนเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการไหลของสารอาหารในระบบนิเวศทางน้ำ[ ...]

ทุกคนบริโภคอาหารโดยเป็นผู้บริโภคลำดับที่ 1 และ 2 ในห่วงโซ่อาหาร พวกมันหลั่งผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญทางสรีรวิทยาที่ใช้โดยผู้ย่อยสลายที่เกี่ยวข้องกับวงจรขององค์ประกอบทางชีวภาพ มนุษย์เป็นหนึ่งใน 3 ล้านสายพันธุ์ทางชีววิทยาที่ปัจจุบันรู้จักบนโลก[ ...]

ระบบนิเวศใดๆ ก็ตามสามารถมองได้ว่าเป็นชุดของบล็อกที่วัสดุต่างๆ ผ่านไป และวัสดุเหล่านี้สามารถคงอยู่ได้ในช่วงเวลาต่างๆ (รูปที่ 10.3) ตามกฎแล้ว บล็อกที่ทำงานอยู่สามบล็อกมีส่วนร่วมในวัฏจักรของแร่ธาตุในระบบนิเวศ ได้แก่ สิ่งมีชีวิต เศษซากอินทรีย์ที่ตายแล้ว และสารอนินทรีย์ที่มีอยู่ สองบล็อกเพิ่มเติม - สารอนินทรีย์ที่มีอยู่ทางอ้อมและสารอินทรีย์ที่ตกตะกอน - เกี่ยวข้องกับการไหลเวียนขององค์ประกอบทางชีวภาพในส่วนต่อพ่วงบางส่วนของวงจรทั่วไป (รูปที่ 10.3) อย่างไรก็ตามการแลกเปลี่ยนระหว่างบล็อกเหล่านี้กับส่วนที่เหลือของระบบนิเวศจะช้าลง เปรียบเทียบกับการแลกเปลี่ยนที่เกิดขึ้นระหว่างบล็อกที่ใช้งานอยู่ .[ ...]

คาร์บอน ไนโตรเจน และฟอสฟอรัสมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิต เป็นสารประกอบที่จำเป็นสำหรับการสร้างออกซิเจนและอินทรียวัตถุในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ตะกอนด้านล่างมีบทบาทสำคัญในการไหลเวียนขององค์ประกอบทางชีวภาพ ในกรณีหนึ่งเป็นแหล่งสะสมทรัพยากรอินทรีย์และแร่ธาตุในอ่างเก็บน้ำ การเข้ามาจากตะกอนด้านล่างขึ้นอยู่กับ pH เช่นเดียวกับความเข้มข้นขององค์ประกอบเหล่านี้ในน้ำ ด้วยค่า pH ที่เพิ่มขึ้นและองค์ประกอบทางชีวภาพที่มีความเข้มข้นต่ำ การเข้ามาของฟอสฟอรัส เหล็ก และองค์ประกอบอื่นๆ จากตะกอนด้านล่างลงสู่น้ำจะเพิ่มขึ้น[ ...]

งานสำคัญในการศึกษาโครงสร้างและการทำงานของชุมชน (biocenoses) คือการศึกษาความมั่นคงของชุมชนและความสามารถในการทนต่อผลกระทบด้านลบ เมื่อศึกษาระบบนิเวศ จะเปิดโอกาสให้วิเคราะห์เชิงปริมาณของวัฏจักรของสสารและการเปลี่ยนแปลงการไหลของพลังงานระหว่างการเปลี่ยนจากระดับอาหารหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง แนวทางการผลิตและพลังงานในระดับประชากรและระดับชีวนิเวศน์ดังกล่าว ทำให้สามารถเปรียบเทียบระบบนิเวศทางธรรมชาติและระบบนิเวศที่มนุษย์สร้างขึ้นต่างๆ ได้ งานอีกประการหนึ่งของวิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อมคือการศึกษาความสัมพันธ์ประเภทต่างๆ ในระบบนิเวศบกและทางน้ำ การศึกษาชีวมณฑลโดยรวมมีความสำคัญอย่างยิ่ง: การกำหนดการผลิตและการทำลายขั้นต้นทั่วโลก การหมุนเวียนองค์ประกอบทางชีวภาพทั่วโลก งานเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ด้วยความพยายามร่วมกันของนักวิทยาศาสตร์จากประเทศต่างๆเท่านั้น[ ... ]

ระบบคาบในวิชาเคมี กฎการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าในดาราศาสตร์ ฯลฯ) รูปแบบเหล่านี้ปรากฏให้เห็น เช่น เมื่อมีสปีชีส์เดียวกัน (หรือรูปแบบการเจริญเติบโตเดียวกัน ผลผลิต อัตราวัฏจักรของสารอาหาร ฯลฯ) . ) ในสถานที่ต่าง ๆ สิ่งนี้จะนำไปสู่การสร้างสมมติฐานเกี่ยวกับสาเหตุของการเกิดซ้ำดังกล่าว จากนั้นจึงสามารถทดสอบสมมติฐานได้โดยการสังเกตหรือการทดลองเพิ่มเติม[ ...]

ความสัมพันธ์ทุกรูปแบบร่วมกันก่อให้เกิดกลไกการคัดเลือกโดยธรรมชาติและประกันความมั่นคงของชุมชนในฐานะรูปแบบหนึ่งของการจัดระเบียบชีวิต ชุมชนเป็นรูปแบบขั้นต่ำของการจัดระเบียบชีวิต สามารถทำงานได้เกือบไม่จำกัดเวลาในบางพื้นที่ของอาณาเขต เฉพาะในระดับชุมชนเท่านั้นที่สามารถดำเนินการวงจรขององค์ประกอบทางชีวภาพได้ในพื้นที่หนึ่งของอาณาเขตโดยที่ไม่สามารถรับประกันอายุขัยที่ไม่ จำกัด ด้วยทรัพยากรชีวิตที่ จำกัด ในดินแดน[ ... ]

อันเป็นผลมาจากกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตทำให้เกิดกระบวนการที่ตรงกันข้ามและแยกกันไม่ได้สองกระบวนการ ในด้านหนึ่ง อินทรียวัตถุที่มีชีวิตถูกสังเคราะห์จากส่วนประกอบที่ไม่ใช่ไบโอติกอย่างง่าย ในทางกลับกัน สารประกอบอินทรีย์จะถูกทำลายไปเป็นสารอะไบโอติกอย่างง่าย กระบวนการทั้งสองนี้รับประกันการแลกเปลี่ยนสารระหว่างองค์ประกอบทางชีวภาพและองค์ประกอบทางชีวภาพของระบบนิเวศ และก่อให้เกิดแกนหลักของวงจรชีวชีวเคมีขององค์ประกอบทางชีวภาพ[ ...]

ย้อนกลับไปในอายุเจ็ดสิบของศตวรรษที่ XX นักเคมี James Lovelock และนักจุลชีววิทยา Lynn Margulis ได้หยิบยกทฤษฎีการควบคุมที่ซับซ้อนของชั้นบรรยากาศของโลกด้วยวัตถุทางชีววิทยาตามที่พืชและจุลินทรีย์รวมถึงสภาพแวดล้อมทางกายภาพรักษาสภาพทางธรณีวิทยาเคมีบางอย่างบนโลก อันเป็นผลดีต่อชีวิต นี่เป็นปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศที่ค่อนข้างสูงและมีคาร์บอนไดออกไซด์ ความชื้น และอุณหภูมิอากาศในระดับต่ำ บทบาทพิเศษในกฎระเบียบนี้เป็นของจุลินทรีย์ในระบบนิเวศทางบกและทางน้ำ ซึ่งรับประกันการไหลเวียนขององค์ประกอบทางชีวภาพ บทบาทของจุลินทรีย์ในมหาสมุทรโลกในการรักษาปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศของโลกและในการป้องกันภาวะเรือนกระจกเป็นที่รู้จักกันดี[ ...]

ศักยภาพในการสืบพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตนั้นมีมหาศาล หากการตายถูกหยุดไประยะหนึ่ง และการสืบพันธุ์และการเจริญเติบโตไม่ถูกจำกัดในทางใดทางหนึ่ง "การระเบิดทางชีวภาพ" ในระดับจักรวาลจะเกิดขึ้น: ภายในเวลาไม่ถึงสองวัน ชีวมวลของจุลินทรีย์จะเกินมวลของโลกหลายเท่า . สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากข้อจำกัดของสาร ชีวมวลของนิเวศน์ได้รับการบำรุงรักษาในระดับที่ค่อนข้างคงที่เป็นเวลาหลายร้อยล้านปี ด้วยการสูบฉีดอย่างต่อเนื่องโดยการไหลของพลังงานแสงอาทิตย์ ธรรมชาติที่มีชีวิตเอาชนะข้อจำกัดของสารอาหารด้วยการจัดวงจรขององค์ประกอบทางชีวภาพ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพการผลิตที่สูงของระบบนิเวศต่างๆ (ดูตารางที่ 2. 1)[ ...]

ความกดดันจากมนุษย์ที่มีต่อธรรมชาติไม่ได้จำกัดอยู่ที่มลพิษเท่านั้น สิ่งสำคัญเท่าเทียมกันคือการแสวงหาผลประโยชน์จากทรัพยากรธรรมชาติและผลการหยุดชะงักของระบบนิเวศ การใช้ทรัพยากรธรรมชาติมีราคาแพงมาก - มากกว่ามูลค่าทางการเงินตามปกติของทรัพยากรที่ใช้ไป ประการแรก เนื่องจากในระบบเศรษฐกิจของธรรมชาติ เช่นเดียวกับในเศรษฐกิจของมนุษย์ ไม่มีทรัพยากรฟรี: พื้นที่ พลังงาน แสงแดด น้ำ ออกซิเจน ไม่ว่าปริมาณสำรองบนโลกจะดูไม่สิ้นสุดเพียงใดก็ตาม จะได้รับค่าตอบแทนอย่างเคร่งครัด สำหรับโดยระบบใด ๆ ที่ใช้สิ่งเหล่านี้ พวกเขาจะได้รับค่าตอบแทนสำหรับความสมบูรณ์และความเร็วของผลตอบแทน การหมุนเวียนของค่า ความปิดของวงจรวัสดุ - องค์ประกอบทางชีวภาพ สารพาพลังงาน อาหาร เงิน สุขภาพ ... เนื่องจากกฎหมายว่าด้วยทรัพยากรที่จำกัดมีผลกับทุกคน นี้.

วงจรในธรรมชาติ
กิจกรรมของสิ่งมีชีวิตนั้นมาพร้อมกับการสกัดสารแร่จำนวนมากจากธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตรอบตัว หลังจาก
การตายของสิ่งมีชีวิตองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนประกอบจะถูกส่งกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม นี่คือวิธีที่การไหลเวียนทางชีวภาพของสารในธรรมชาติเกิดขึ้นเช่น
การไหลเวียนของสารระหว่างชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ เปลือกโลก และสิ่งมีชีวิต
ลองยกตัวอย่างบ้าง
วัฏจักรของน้ำ
ภายใต้อิทธิพลของพลังงานแสงอาทิตย์ น้ำจะระเหยออกจากพื้นผิวอ่างเก็บน้ำและถูกกระแสลมพัดพาไปในระยะทางไกล หลุดออกไป
พื้นผิวของดินในรูปของการตกตะกอนมีส่วนช่วยในการทำลายหินและทำให้แร่ธาตุที่เป็นส่วนประกอบแก่พืช
จุลินทรีย์และสัตว์ มันกัดกร่อนชั้นดินชั้นบนและใบไม้พร้อมกับสารเคมีที่ละลายอยู่ในนั้นและแขวนลอยอยู่
อนุภาคอินทรีย์และอนินทรีย์ในทะเลและมหาสมุทร การไหลเวียนของน้ำระหว่างมหาสมุทรและพื้นดินเป็นจุดเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดในการดำรงชีวิตบนโลก
พืชมีส่วนร่วมในวัฏจักรของน้ำได้สองวิธี: สกัดมันออกจากดินแล้วระเหยออกสู่ชั้นบรรยากาศ ส่วนหนึ่งของน้ำในเซลล์พืช
พังทลายลงในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง ในกรณีนี้ ไฮโดรเจนได้รับการแก้ไขในรูปของสารประกอบอินทรีย์ และออกซิเจนจะเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ
สัตว์ใช้น้ำเพื่อรักษาสมดุลออสโมติกและเกลือในร่างกาย และปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกพร้อมกับอาหาร
การเผาผลาญ
วัฏจักรคาร์บอน
คาร์บอนเข้าสู่ชีวมณฑลอันเป็นผลมาจากการตรึงในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ปริมาณคาร์บอนที่พืชดูดซับทุกปี
อยู่ที่ประมาณ 46 พันล้านตัน ส่วนหนึ่งเข้าสู่ร่างกายของสัตว์และปล่อยออกมาจากการหายใจในรูปของ CO2 ซึ่งกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศอีกครั้ง
นอกจากนี้ ปริมาณคาร์บอนสำรองในชั้นบรรยากาศยังถูกเติมเต็มด้วยการระเบิดของภูเขาไฟและการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลของมนุษย์ แม้ว่าส่วนหลักๆ
คาร์บอนไดออกไซด์ที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศจะถูกดูดซับโดยมหาสมุทรและสะสมอยู่ในรูปของคาร์บอเนต ปริมาณ CO2 ในอากาศจะช้าๆ แต่คงที่
เพิ่มขึ้น
วัฏจักรไนโตรเจน
ไนโตรเจน หนึ่งในองค์ประกอบหลักทางชีวภาพ พบได้ในปริมาณมหาศาลในชั้นบรรยากาศ ซึ่งคิดเป็น 80% ของมวลก๊าซทั้งหมด
ส่วนประกอบ อย่างไรก็ตามในรูปแบบโมเลกุลไม่สามารถใช้กับพืชหรือสัตว์ชั้นสูงได้
ไนโตรเจนในบรรยากาศจะถูกแปลงเป็นรูปแบบที่ใช้งานได้โดยการปล่อยประจุไฟฟ้า (ซึ่งก่อตัวเป็นไนโตรเจนออกไซด์ ร่วมกับ
น้ำที่ให้กรดไนตรัสและกรดไนตริก) แบคทีเรียตรึงไนโตรเจน และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ในเวลาเดียวกันก็เกิดแอมโมเนียซึ่ง
แบคทีเรียสังเคราะห์ทางเคมีจะถูกแปลงเป็นไนไตรต์และไนเตรตตามลำดับ ส่วนหลังเป็นพืชที่ย่อยได้มากที่สุด การตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ
บนบกจะมีค่าประมาณ 1 กรัมต่อตารางเมตร และในพื้นที่อุดมสมบูรณ์จะมีปริมาณถึง 20 กรัมต่อตารางเมตร
หลังจากที่สิ่งมีชีวิตตาย แบคทีเรียที่เน่าเปื่อยจะสลายสารประกอบที่มีไนโตรเจนเป็นแอมโมเนีย บ้างก็เข้าสู่ชั้นบรรยากาศบ้าง
จะลดลงโดยการแยกแบคทีเรียออกเป็นโมเลกุลไนโตรเจน แต่ส่วนใหญ่จะถูกออกซิไดซ์เป็นไนไตรต์และไนเตรตและนำกลับมาใช้ใหม่
สารประกอบไนโตรเจนจำนวนหนึ่งจะตกตะกอนในตะกอนใต้ทะเลลึก และเป็นเวลานาน (ล้านปี) จะถูกปิดจากวัฏจักรนี้ ความสูญเสียเหล่านี้
ชดเชยโดยการไหลเข้าของไนโตรเจนสู่ชั้นบรรยากาศด้วยก๊าซภูเขาไฟ
วัฏจักรซัลเฟอร์
ซัลเฟอร์เป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนและยังเป็นองค์ประกอบสำคัญอีกด้วย ในรูปของสารประกอบที่มีโลหะซัลไฟด์จะเกิดขึ้นในรูปของแร่
บนบกและเป็นส่วนหนึ่งของตะกอนทะเลน้ำลึก ในรูปแบบที่ละลายน้ำได้สำหรับการดูดซึม สารประกอบเหล่านี้จะถูกถ่ายโอนโดยการสังเคราะห์ทางเคมี
แบคทีเรียสามารถรับพลังงานโดยการออกซิไดซ์สารประกอบกำมะถันรีดิวซ์ เป็นผลให้เกิดซัลเฟตซึ่งถูกนำมาใช้
พืช. ซัลเฟตที่อยู่ลึกมีส่วนเกี่ยวข้องในการไหลเวียนของจุลินทรีย์อีกกลุ่มหนึ่งซึ่งจะลดซัลเฟตให้เป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์
วงจรฟอสฟอรัส
แหล่งกักเก็บฟอสฟอรัสคือการสะสมของสารประกอบในหิน จากการชะล้างจะเข้าสู่ระบบแม่น้ำและนำไปใช้บางส่วน
พืชพรรณบางส่วนถูกพัดพาลงทะเลและไปเกาะตะกอนใต้ทะเลลึก นอกจากนี้ยังมีฟอสฟอรัสที่ประกอบด้วย 1 ถึง 2 ล้านตัน
สายพันธุ์ ฟอสฟอรัสส่วนใหญ่นี้จะถูกชะล้างและกำจัดออกจากวงจรด้วย เนื่องจากการตกปลาทำให้ฟอสฟอรัสส่วนหนึ่งกลับคืนสู่พื้นดินในปริมาณเล็กน้อย
ขนาด (ธาตุฟอสฟอรัสประมาณ 60,000 ตันต่อปี)
จากตัวอย่างข้างต้นเป็นที่ชัดเจนว่าสิ่งมีชีวิตมีบทบาทสำคัญอย่างไรในการวิวัฒนาการของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต กิจกรรมของพวกเขามีความสำคัญ
ส่งผลต่อการก่อตัวขององค์ประกอบของชั้นบรรยากาศและเปลือกโลก การมีส่วนร่วมอย่างมากในการทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตเกิดขึ้นจากความโดดเด่น
นักวิทยาศาสตร์โซเวียต V. I. Vernadsky เขาเปิดเผยบทบาททางธรณีวิทยาของสิ่งมีชีวิตและแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของพวกมันเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุด
การเปลี่ยนแปลงของเปลือกแร่ของโลก
ดังนั้นสิ่งมีชีวิตที่ประสบอิทธิพลของปัจจัยในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตจึงเปลี่ยนสภาพแวดล้อมตามกิจกรรมของพวกเขา
สิ่งแวดล้อม เช่น ที่อยู่อาศัยของพวกเขา สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของชุมชน biocenosis ทั้งหมด
เป็นที่ยอมรับกันว่าไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียมสามารถมีผลเชิงบวกมากที่สุดต่อผลผลิตพืชผล ดังนั้นทั้งสามประการนี้
องค์ประกอบในปริมาณมากที่สุดจะถูกนำไปใช้กับดินด้วยปุ๋ยที่ใช้ในการเกษตร ดังนั้นไนโตรเจนและฟอสฟอรัสจึงเป็นสาเหตุหลัก
เร่งการเกิดยูโทรฟิเคชันของทะเลสาบในประเทศที่มีเกษตรกรรมแบบเข้มข้น ยูโทรฟิเคชันเป็นกระบวนการเพิ่มคุณค่าให้กับแหล่งน้ำด้วยสารอาหาร เธอ
เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติในทะเลสาบ เนื่องจากแม่น้ำนำสารอาหารจากพื้นที่ระบายน้ำโดยรอบ อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้
มักจะดำเนินไปอย่างช้าๆ เป็นเวลาหลายพันปี
ภาวะยูโทรฟิเคชันที่ผิดธรรมชาติซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของผลผลิตในทะเลสาบ เกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากการไหลบ่าจากการเกษตร
ที่ดินที่สามารถเสริมธาตุอาหารปุ๋ยได้
นอกจากนี้ยังมีแหล่งฟอสฟอรัส น้ำเสีย และผงซักฟอกที่สำคัญอีกสองแหล่ง น้ำเสียทั้งในรูปแบบเดิมและ
แปรรูปอุดมด้วยฟอสเฟต ผงซักฟอกในครัวเรือนประกอบด้วยฟอสเฟตที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ 15% ถึง 60% พอจะสรุปได้ว่า
ภาวะยูโทรฟิเคชั่นในที่สุดจะนำไปสู่การลดทรัพยากรออกซิเจนและการตายของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ในทะเลสาบ และในสถานการณ์ที่รุนแรงและใน
แม่น้ำ
สิ่งมีชีวิตในระบบนิเวศเชื่อมโยงกันด้วยพลังงานและสารอาหารที่เหมือนกัน และจำเป็นต้องแยกแยะความแตกต่างระหว่างแนวคิดทั้งสองนี้อย่างชัดเจน ระบบนิเวศทั้งหมด
สามารถเปรียบได้กับกลไกเดียวที่ใช้พลังงานและสารอาหารในการทำงาน สารอาหารแต่เดิม
เกิดจากองค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตในระบบ ซึ่งในที่สุดพวกมันจะกลับมาเป็นของเสียหรือหลังความตาย
และการทำลายสิ่งมีชีวิต ดังนั้นในระบบนิเวศจึงมีวงจรของสารอาหารที่คงที่ซึ่งทั้งสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตมีส่วนร่วม
ส่วนประกอบ วัฏจักรดังกล่าวเรียกว่าวัฏจักรชีวธรณีเคมี
ที่ระดับความลึกหลายสิบกิโลเมตร หินและแร่ธาตุต้องเผชิญกับความกดดันและอุณหภูมิสูง เป็นผลให้มี
การแปรสภาพ (การเปลี่ยนแปลง) ของโครงสร้างแร่ธาตุและองค์ประกอบทางเคมีบางครั้งซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของหินแปร
หินแปรสามารถละลายและก่อตัวเป็นแมกมาได้เมื่อลึกลงไปในส่วนลึกของโลก พลังงานภายในของโลก (เช่น พลังงานภายนอก)
แรง) ยกแมกมาขึ้นสู่ผิวน้ำ ด้วยหินหลอมเหลวเช่น แมกมาองค์ประกอบทางเคมีถูกนำขึ้นสู่พื้นผิวโลกในระหว่างนั้น
การปะทุของภูเขาไฟทำให้ความหนาของเปลือกโลกแข็งตัวในลักษณะของการบุกรุก กระบวนการสร้างภูเขายกหินและแร่ธาตุลึกลงไป
พื้นผิวดิน ที่นี่หินถูกแสงแดด น้ำ สัตว์ และพืช เช่น พังแล้วขนส่งและฝากไว้ในแบบฟอร์ม
ฝนตกในสถานที่ใหม่ ส่งผลให้เกิดหินตะกอนขึ้น พวกมันสะสมอยู่ในโซนเคลื่อนที่ของเปลือกโลกและเมื่อโค้งงออีกครั้ง
ลงไปที่ระดับความลึกมาก (มากกว่า 10 กม.)
กระบวนการของการแปรสภาพ การข้ามฟาก การตกผลึกเริ่มต้นขึ้นอีกครั้ง และองค์ประกอบทางเคมีกลับคืนสู่พื้นผิวโลก เช่น
"เส้นทาง" ขององค์ประกอบทางเคมีเรียกว่าวัฏจักรทางธรณีวิทยาอันยิ่งใหญ่ วัฏจักรทางธรณีวิทยาไม่ได้ปิดเพราะว่า ส่วนหนึ่งขององค์ประกอบทางเคมี
ออกจากวงจร: มันถูกพาออกไปในอวกาศโดยยึดแน่นด้วยพันธะอันแข็งแกร่งบนพื้นผิวโลกและบางส่วนมาจากภายนอกจากอวกาศพร้อมกับอุกกาบาต
วัฏจักรทางธรณีวิทยาคือการเดินทางไปทั่วโลกขององค์ประกอบทางเคมีภายในดาวเคราะห์ดวงนี้ พวกมันเดินทางบนโลกได้สั้นลง
ภายในแต่ละส่วน ผู้ริเริ่มหลักคือสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตดูดซับองค์ประกอบทางเคมีจากดิน อากาศ น้ำ อย่างเข้มข้น แต่
ส่งคืนพร้อมกัน องค์ประกอบทางเคมีจะถูกชะล้างออกจากพืชด้วยน้ำฝน และปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศในระหว่างการหายใจและสะสมไว้
ดินหลังการตายของสิ่งมีชีวิต องค์ประกอบทางเคมีที่ส่งคืนนั้นเกี่ยวข้องกับ "การเดินทาง" ของสิ่งมีชีวิตครั้งแล้วครั้งเล่า รวมๆแล้วมันก็ทำให้
การไหลเวียนทางชีวภาพหรือขนาดเล็กขององค์ประกอบทางเคมี เขายังไม่ปิด
องค์ประกอบ "นักเดินทาง" บางส่วนถูกพัดพาไปกับน้ำผิวดินและน้ำใต้ดิน บางส่วนถูก "ปิด" จาก
การไหลเวียนและยังคงอยู่ในต้นไม้ ดิน พีท
องค์ประกอบทางเคมีอีกเส้นทางหนึ่งวิ่งจากบนลงล่างจากยอดเขาและแหล่งต้นน้ำไปจนถึงหุบเขาและก้นแม่น้ำ ความหดหู่ ความหดหู่ บน
แหล่งต้นน้ำองค์ประกอบทางเคมีเข้ามาเมื่อมีการตกตะกอนเท่านั้นและถูกพัดลงมาทั้งด้วยน้ำและภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง การบริโภคสาร
มีชัยเหนือข้อมูล ดังที่เห็นได้จากชื่อของภูมิประเทศลุ่มน้ำลุ่มน้ำ
บนเนินเขา ชีวิตขององค์ประกอบทางเคมีเปลี่ยนไป ความเร็วของการเคลื่อนที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก และพวกมัน "ผ่าน" ทางลาดเช่นเดียวกับผู้โดยสาร
นั่งสบายในห้องรถไฟ ภูมิทัศน์ทางลาดเรียกว่าภูมิทัศน์ทางผ่าน
องค์ประกอบทางเคมีสามารถ "พัก" จากถนนได้เฉพาะในภูมิประเทศที่มีการสะสม (สะสม) ซึ่งตั้งอยู่ในที่โล่งโล่งเท่านั้น ใน
สถานที่เหล่านี้มักจะยังคงอยู่ สร้างสภาพการให้อาหารที่ดีสำหรับพืชผัก ในบางกรณีพืชพรรณต้องต่อสู้อยู่แล้วด้วย
สารเคมีส่วนเกิน
เมื่อหลายปีก่อนมนุษย์ได้เข้ามาแทรกแซงในการกระจายองค์ประกอบทางเคมี ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20 กิจกรรมของมนุษย์ได้กลายเป็นแนวทางหลัก
การเดินทางของพวกเขา ในระหว่างการสกัดแร่ธาตุ สารจำนวนมากจะถูกกำจัดออกจากเปลือกโลก มาพร้อมกับกระบวนการทางอุตสาหกรรมของพวกเขา
การปล่อยองค์ประกอบทางเคมีพร้อมของเสียจากการผลิตออกสู่บรรยากาศ น้ำ ดิน มันก่อให้เกิดมลพิษต่อแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต บนพื้น
พื้นที่ใหม่ที่มีองค์ประกอบทางเคมีที่มีความเข้มข้นสูงปรากฏว่ามีความผิดปกติทางธรณีเคมีที่มนุษย์สร้างขึ้น มีอยู่ทั่วไปรอบๆเหมือง
โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก (ทองแดง, ตะกั่ว) พื้นที่เหล่านี้บางครั้งมีลักษณะคล้ายกับภูมิประเทศบนดวงจันทร์เนื่องจากแทบไม่มีชีวิตเนื่องจากมีเนื้อหาสูง
องค์ประกอบที่เป็นอันตรายในดินและน้ำ เป็นไปไม่ได้ที่จะหยุดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แต่บุคคลต้องจำไว้ว่ามีมลภาวะเป็นเกณฑ์
สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่ไม่อาจข้ามไปได้ เบื้องหลังโรคของมนุษย์และแม้กระทั่งการสูญพันธุ์ของอารยธรรมที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
ด้วยการสร้าง "ขยะ" ทางชีวชีวเคมี บางทีธรรมชาติอาจต้องการเตือนบุคคลให้หลีกเลี่ยงกิจกรรมที่ถือว่าไม่เหมาะสมและผิดศีลธรรมเพื่อแสดงให้เขาเห็น
ตัวอย่างที่ดีของสิ่งที่นำไปสู่การละเมิดการกระจายตัวขององค์ประกอบทางเคมีในเปลือกโลกและบนพื้นผิว

ภายในชีวมณฑล องค์ประกอบทางเคมีเกือบทุกองค์ประกอบจะผ่านสายโซ่ของสิ่งมีชีวิตและรวมอยู่ในระบบการเปลี่ยนแปลงทางชีวธรณีเคมี ดังนั้น ออกซิเจนทั้งหมดของโลกซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ด้วยแสง ได้รับการต่ออายุทุกๆ 2,000 ปี และคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดจะเกิดขึ้นใหม่ทุกๆ 6.3 ปี กระบวนการเปลี่ยนแปลงน้ำทั้งหมดบนโลก (ในอุทกสเฟียร์) ใช้เวลา 2,800 ปี การต่ออายุของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลเกิดขึ้นโดยเฉลี่ยใน 8 ปี ในขณะที่ไฟโตแมสบนบก (ชีวมวลของพืชบนบก) ใช้เวลา 14 ปี และสำหรับมหาสมุทรที่สิ่งมีชีวิตมีอายุสั้น (เช่น แพลงก์ตอน) มีอิทธิพลเหนือกว่า ใช้เวลา 33 วัน

จำเป็นต้องมีธาตุประมาณ 40 ชนิดในการสังเคราะห์สิ่งมีชีวิต สิ่งที่สำคัญที่สุดคือสารที่ประกอบเป็นโมเลกุลโปรตีน - คาร์บอน, ไนโตรเจน, ออกซิเจน, ฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ จำเป็นต้องมีองค์ประกอบอื่นๆ ในปริมาณที่น้อยกว่า แต่ก็จำเป็นเช่นกัน เหล่านี้ได้แก่ แคลเซียม เหล็ก โพแทสเซียม แมกนีเซียม ฯลฯ องค์ประกอบทั้งหมดสลับกันจากสิ่งมีชีวิตไปสู่สสารเฉื่อย (ไม่มีชีวิต) โดยมีส่วนร่วมในวงจรชีวธรณีเคมีที่ซับซ้อน หลังสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: วัฏจักรของก๊าซซึ่งแหล่งกักเก็บหลักของธาตุคือบรรยากาศ (วัฏจักรของคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และน้ำ) วัฏจักรตะกอนซึ่งองค์ประกอบอยู่ในสถานะของแข็งใน หินตะกอน (วัฏจักรของฟอสฟอรัส เหล็ก กำมะถัน) วัฏจักรของธาตุต่างๆ แตกต่างอย่างมากจากการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของพลังงาน ซึ่งสุดท้ายจะถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อนและจะไม่ถูกนำมาใช้อีกเลย

3.2.1. วัฏจักรคาร์บอน

คาร์บอน (C) พบบนโลกของเราได้ในสารประกอบหลายชนิด ตั้งแต่อยู่ในรูปของคาร์บอนบริสุทธิ์ (ถ่านหิน กราไฟท์ ฯลฯ) ไปจนถึงสารประกอบอินทรีย์โมเลกุลสูง พื้นฐานของวงจรทางชีวภาพขององค์ประกอบนี้คือสารประกอบอนินทรีย์ - คาร์บอนไดออกไซด์ (คาร์บอนไดออกไซด์ CO 2) ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการสลายตัวของกรดคาร์บอนิก (รูปที่ 3.2)

แหล่งที่มาของคาร์บอนเพียงแหล่งเดียวที่พืชใช้สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์คือคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของบรรยากาศหรือละลายในน้ำ

การสังเคราะห์ด้วยแสงจะเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำให้เป็นคาร์โบไฮเดรต และปล่อยออกซิเจนออกสู่ชั้นบรรยากาศ ส่วนหนึ่งของคาร์โบไฮเดรตที่ได้จะถูกนำไปใช้โดยสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์แสง (พืชสีเขียว) เพื่อให้ได้พลังงานสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนา และส่วนหนึ่งถูกใช้โดยสัตว์เมื่อมีการใช้การสังเคราะห์แสงเป็นอาหาร ในเวลาเดียวกัน คาร์บอนไดออกไซด์จะหลบหนีออกสู่สิ่งแวดล้อมผ่านทางราก ใบไม้ และสัตว์ยังถูกปล่อยออกมาในกระบวนการหายใจอีกด้วย สัตว์และพืชที่ตายแล้วจะค่อยๆ สลายตัวโดยจุลินทรีย์ในดิน คาร์บอนในเนื้อเยื่อของพวกมันจะถูกออกซิไดซ์อีกครั้งเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และกลับสู่ชั้นบรรยากาศ กระบวนการที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในมหาสมุทร

ด้วยการสังเคราะห์ด้วยแสง ออกซิเจนอิสระจึงสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศได้อย่างเพียงพอเพื่อให้โปรตีนมีชีวิตเจริญรุ่งเรือง พืชสีเขียวสังเคราะห์ด้วยแสงและระบบคาร์บอเนตในทะเลช่วยกำจัด CO 2 ส่วนเกินออกจากชั้นบรรยากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งอาจส่งผลให้โลกร้อนจัดได้ อย่างไรก็ตาม การบริโภคเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เพิ่มขึ้น การปล่อยก๊าซจากอุตสาหกรรม ตลอดจนความสามารถในการดูดซับของพืชสีเขียวที่ลดลง เนื่องจากป่าไม้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ และผลกระทบของมลพิษทางเคมีต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง เริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด กองทุนชั้นบรรยากาศของวัฏจักรคาร์บอน ระยะเวลาของวัฏจักรคาร์บอนคือ ~ 300...1,000 ปี ปัจจุบันปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไม่ได้ลดลงเพราะว่า ปริมาณสำรองของมันจะถูกเติมเต็มอย่างต่อเนื่องโดยการหายใจ การหมัก และการเผาไหม้ มีอันตรายอย่างแท้จริงว่าอันเป็นผลมาจากการพัฒนาของการผลิตทางอุตสาหกรรมและการรบกวนของสถานะสมดุลของชีวมณฑล เนื้อหาของ CO 2 ในชั้นบรรยากาศอาจเพิ่มขึ้น ซึ่งจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของภาวะเรือนกระจกและสภาพภูมิอากาศโลก เปลี่ยน.

สไลด์ 2

วัตถุประสงค์และวัตถุประสงค์ของโครงการ วัตถุประสงค์: ภารกิจ: พิจารณาวัฏจักรของสารและปฏิกิริยาระหว่างกัน 1) ศึกษาวรรณกรรมในหัวข้อ 2) เพื่อศึกษาวัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีและความสัมพันธ์ขององค์ประกอบเหล่านั้น 3) พิจารณาผลกระทบจากมนุษย์ต่อวัฏจักรของสารในธรรมชาติ

สไลด์ 3

สไลด์ 4

การแนะนำ. การหมุนเวียนของสารในธรรมชาติเป็นแนวคิดทางนิเวศที่สำคัญที่สุด ซึ่งสะท้อนรูปแบบการกระจายและการเปลี่ยนแปลงของสารในชีวมณฑลตามธรรมชาติ ด้วยความช่วยเหลือของแนวคิดนี้ ความคิดเกี่ยวกับกระบวนการวัฏจักรในธรรมชาติกลไกของเส้นทางและความสำคัญของการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลกถูกสร้างขึ้น

สไลด์ 5

บทที่ 1 วัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ หน้าที่หลักของชีวมณฑลคือเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบทางเคมีมีการไหลเวียนซึ่งแสดงออกมาในการไหลเวียนของสารระหว่างบรรยากาศดินไฮโดรสเฟียร์และสิ่งมีชีวิต

สไลด์ 6

1.1. วัฏจักรไนโตรเจน การจัดเก็บไนโตรเจนหลักคือบรรยากาศซึ่งมีอยู่เป็นสารธรรมดา N2 ซึ่งเป็นสารเฉื่อยทางเคมี เฉพาะในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองหรือเป็นผลมาจากกิจกรรมของแบคทีเรียไนตริไฟดิ้งเท่านั้น ไนโตรเจนอิสระจึงกลายเป็นไนโตรเจนที่จับตัวกัน ในรูปแบบพันธะ (NH4+) จะเข้าสู่ดินหรือมหาสมุทร ซึ่งพืชจะดูดซับทันที เมื่อพวกมันตาย ไนโตรเจนจะกลับคืนสู่ดินหรือมหาสมุทร หลังจากนั้นพืชจะดูดซึมอย่างรวดเร็วอีกครั้ง

สไลด์ 7

แผนผังวัฏจักรไนโตรเจนในธรรมชาติ

สไลด์ 8

1.2. วัฏจักรคาร์บอน เช่นเดียวกับองค์ประกอบอื่นๆ อะตอมของคาร์บอนในธรรมชาติไม่ได้ถูกกักขังอยู่ในสารประกอบเดียวกันอย่างถาวร แต่ถูกถ่ายโอนจากสารหนึ่งไปยังอีกสารหนึ่ง อันเป็นผลมาจากกระบวนการกิจกรรมที่สำคัญของพืชสีเขียว - การสังเคราะห์ด้วยแสง - คาร์บอนจากชั้นบรรยากาศซึ่งมีอยู่ในองค์ประกอบของคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ผ่านเข้าสู่พืช นี่คือวิธีที่ออกซิเจนในสถานะอิสระและสารอินทรีย์ของพืชเกิดขึ้นในธรรมชาติซึ่งทำหน้าที่เป็นอาหารของสัตว์ ในเวลาเดียวกันคาร์บอนจะผ่านเข้าไปในสิ่งมีชีวิตของสัตว์จากนั้นจะเปลี่ยนเป็นคาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) อีกครั้งและกลับผ่านอวัยวะทางเดินหายใจสู่ชั้นบรรยากาศ คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ยังจับตัวอยู่ในกระบวนการผุกร่อนของแร่ธาตุและหิน และถูกส่งกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศโดยแหล่งภูเขาไฟและแร่ธาตุ

สไลด์ 9

แผนภาพของวัฏจักรคาร์บอนในธรรมชาติ

สไลด์ 10

วงจรฟอสฟอรัส 1.3. วัฏจักรฟอสฟอรัสค่อนข้างง่ายกว่าวัฏจักรไนโตรเจน เนื่องจากฟอสฟอรัสเกิดขึ้นในรูปแบบทางเคมีเพียงไม่กี่รูปแบบ: ธาตุนี้จะหมุนเวียน และค่อยๆ ผ่านจากสารประกอบอินทรีย์ไปยังฟอสเฟตที่พืชสามารถดูดซึมได้ แต่ต่างจากไนโตรเจน แหล่งสำรองของฟอสฟอรัสไม่ใช่ชั้นบรรยากาศ แต่เป็นหินและตะกอนอื่น ๆ ที่ก่อตัวขึ้นในยุคทางธรณีวิทยาที่ผ่านมา หินเหล่านี้จะค่อยๆ กัดเซาะ ปล่อยฟอสเฟตออกสู่ระบบนิเวศ ฟอสฟอรัสจำนวนมากเข้าสู่ทะเลและสะสมอยู่ที่นั่น นั่นคือสาเหตุที่การคืนฟอสฟอรัสสู่วงจรไม่สามารถชดเชยการสูญเสียได้ วัฏจักรฟอสฟอรัสมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตพอๆ กับวัฏจักรไนโตรเจน องค์ประกอบนี้เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของกรดนิวคลีอิก เยื่อหุ้มเซลล์ ระบบถ่ายโอนพลังงาน เนื้อเยื่อกระดูก และเนื้อฟัน

สไลด์ 11

แผนภาพวัฏจักรฟอสฟอรัสในธรรมชาติ

สไลด์ 12

บทที่สอง อิทธิพลของมนุษย์ต่อวัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ กิจกรรมการผลิตของมนุษย์ทำให้เกิดการไหลเวียนของธาตุที่เป็นพิษเพิ่มเติมในวัฏจักรของสาร การอพยพขององค์ประกอบเหล่านี้ลงสู่ดินและแม่น้ำเพิ่มโอกาสในการสัมผัสกับสิ่งมีชีวิต ดังนั้นจุลินทรีย์จึงมีส่วนร่วมในหลายรอบ ในบางกรณี สารเหล่านี้เปลี่ยนสารประกอบทางเคมีที่ไม่ละลายน้ำให้กลายเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้ ซึ่งหลายชนิดเป็นพิษ กิจกรรมอื่นๆ ของพวกเขาถูกระงับ (บางครั้งก็สมบูรณ์) เนื่องจากมลภาวะของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ทั้งสิ่งนั้นและอย่างอื่นทำลายเสถียรภาพของวัฏจักรทางชีวเคมี วงจรของออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจนสามารถฟื้นฟูได้ง่ายเนื่องจากกลไกการควบคุมตนเอง (เนื่องจากการมีอยู่ของชั้นบรรยากาศหรือมหาสมุทรขนาดใหญ่ พวกมันจึงชดเชยการสูญเสียสารอย่างรวดเร็ว) ประเภทที่สองประกอบด้วยวัฏจักรของตะกอน (วัฏจักรของกำมะถัน ฟอสฟอรัส เหล็ก) พวกมันแตกหักง่ายและแทบจะไม่สามารถคืนสภาพได้ เนื่องจากสารส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในชั้นที่ค่อนข้างไม่ใช้งานและไม่ใช้งานในเปลือกโลก อิทธิพลของมนุษย์ที่มีต่อวัฏจักรนั้นอยู่ที่ความจริงที่ว่าบุคคลที่ใช้ในกิจกรรมของเขาองค์ประกอบเกือบทั้งหมดที่มีอยู่ในธรรมชาติช่วยเร่งการเคลื่อนที่ของสารหลายชนิดได้อย่างมากและด้วยเหตุนี้จึงละเมิดวงจรของวัฏจักร ดังนั้น วัฏจักรของสารต่างๆ จึงไม่สมดุลหากองค์ประกอบทางเคมีสะสมอยู่ในระบบนิเวศหรือถูกกำจัดออกจากระบบนิเวศ ดังนั้นมาตรการปกป้องสิ่งแวดล้อมควรมีส่วนช่วยให้สารกลับเข้าสู่วงจรของสารเหล่านั้น

สไลด์ 13

บทสรุป. ในบทความนี้ เราได้ให้แนวคิดเกี่ยวกับวัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ ด้วยความช่วยเหลือของแนวคิดนี้ พวกเขาได้สร้างแนวคิดเกี่ยวกับกระบวนการวัฏจักรในธรรมชาติ กลไกของเส้นทางและความสำคัญต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก วัฏจักรขององค์ประกอบทางเคมีมีความสำคัญเป็นพิเศษต่อการก่อตัวและพัฒนาการของสิ่งมีชีวิต พวกเขายังได้ประเมินอิทธิพลของมนุษย์ต่อวัฏจักรต่างๆ ดังนั้นการแทรกแซงของมนุษย์ส่งผลเสียต่อวงจรขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ ปัจจุบันมีกฎหมายสิ่งแวดล้อมมากมาย ทั้งหมดนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปกป้องธรรมชาติจากการรบกวนของมนุษย์ที่เป็นอันตรายนั่นคือเพื่อรักษาวงจรขององค์ประกอบทางเคมีในธรรมชาติ

สไลด์ 14

ขอขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ!

ดูสไลด์ทั้งหมด

วงจรทางชีวภาพ

ให้เราพิจารณาการหมุนเวียนที่มีบทบาทมากที่สุดในชีวมณฑล ซึ่งรวมถึงวัฏจักรชีวธรณีเคมีของคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัส

วัฏจักรคาร์บอนแหล่งที่มาของคาร์บอนในธรรมชาติมีมากมายและหลากหลาย ในขณะเดียวกัน มีเพียงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ในสถานะก๊าซในชั้นบรรยากาศหรือในสถานะละลายในน้ำเท่านั้นที่เป็นแหล่งที่มาของคาร์บอนที่ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานในการแปรรูป

กลายเป็นอินทรียวัตถุของสิ่งมีชีวิต เมื่อพืชดูดซึมในระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง มันจะกลายเป็นน้ำตาล และในกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพอื่น ๆ มันจะถูกแปลงเป็นโปรตีน ไขมัน ฯลฯ สารต่างๆ เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นสารอาหารประเภทคาร์โบไฮเดรตสำหรับสัตว์และพืชที่ไม่ใช่สีเขียว สัตว์ Saprophage และจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในดินเปลี่ยนพืชที่ตายแล้วและซากสัตว์ให้กลายเป็นสารอินทรีย์รูปแบบใหม่ซึ่งเป็นชั้นฮิวมัสสีน้ำตาลหรือสีดำที่ทรงพลังไม่มากก็น้อย อัตราการออกฤทธิ์ของสิ่งมีชีวิตที่สลายตัวบนฮิวมัสนั้นไม่เท่ากัน และสายโซ่ของเชื้อราและแบคทีเรียที่นำไปสู่การทำให้เป็นแร่คาร์บอนขั้นสุดท้ายนั้นมีความยาวต่างกัน บางครั้งโซ่อาจสั้นและไม่สมบูรณ์: สารอินทรีย์ตกค้างสะสมอยู่ในรูปของพีทและก่อตัวเป็นพรุบึง ในหนองน้ำบางแห่งที่มีมอสสแฟกนัมปกคลุมอย่างหนา ชั้นพีทอาจสูงถึง 20 เมตรหรือมากกว่านั้น นี่คือจุดที่วัฏจักรคาร์บอนหยุดลง การสะสมของสารประกอบอินทรีย์ฟอสซิลในรูปของถ่านหินและน้ำมันบ่งบอกถึงความซบเซาของการไหลเวียนตามระดับเวลาทางธรณีวิทยา (รูปที่ 3)

วัฏจักรคาร์บอนก็หยุดนิ่งในน้ำเช่นกัน เนื่องจากคาร์บอนไดออกไซด์สะสมอยู่ในรูปของ CaCO 3 (ชอล์ก หินปูน หรือปะการัง) ที่มีแหล่งกำเนิดทางเคมีหรือทางชีวภาพ บ่อยครั้งที่มวลคาร์บอนเหล่านี้จะไม่มีการไหลเวียนตลอดระยะเวลาทางธรณีวิทยา จนกระทั่ง CaCO3 ลอยขึ้นเหนือผิวน้ำทะเลในรูปของเทือกเขา จากช่วงเวลานี้การเข้ามาของคาร์บอนและแคลเซียมในการไหลเวียนเริ่มต้นขึ้นเนื่องจากการชะล้างของหินปูนโดยการตกตะกอนภายใต้อิทธิพลของไลเคนตลอดจนรากของพืชดอก กิจกรรมของมนุษย์มีบทบาทสำคัญในวัฏจักรคาร์บอน มนุษยชาติบริโภคฟอสซิลคาร์บอนประมาณ 6 · 10 9 ตันต่อปี หากไม่ได้กำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้ออกจากชั้นบรรยากาศปริมาณก๊าซในอากาศที่เพิ่มขึ้นทุกปีจะอยู่ที่ 2.3 ล้านตัน ในช่วง 100 ปีที่ผ่านมาปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นจาก 290 เป็น 320 ล้านตัน และมากกว่า 1/5 ของการเพิ่มขึ้นนี้เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ดังนั้นการเพิ่มขึ้นโดยรวมของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศจึงอยู่ที่ประมาณ 1/3 ของปริมาณก๊าซที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ (ในมวลสัมบูรณ์ - 200 · 10 9 ตัน) คาร์บอนไดออกไซด์ที่เหลือจะเข้าสู่การเจริญเติบโตของพืช (เพราะเป็นที่รู้กันว่าพืชจะเติบโตเร็วขึ้นหากปริมาณ CO2 ในบรรยากาศสูงขึ้น) ส่วนหนึ่งละลายไปในน้ำทะเล แม้ว่าตามการประมาณการบางส่วน ชีวมวลของที่ดินในช่วง 100 ปีที่ผ่านมาอาจเพิ่มขึ้น 15 · 10 9 ตัน แต่ไม่มีหลักฐานโดยตรงเกี่ยวกับเรื่องนี้

ความเข้มข้นของกิจกรรมของมนุษย์กำลังเพิ่มขึ้น เพิ่มขึ้นทุกปีและอัตราการบริโภคเชื้อเพลิงฟอสซิล ภายใน 15 ปี ปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศจะเพิ่มขึ้นจาก 320 เป็น 375 -

400 ล้านตัน การเพิ่มขึ้นของปริมาณ CO 2 ในชั้นบรรยากาศย่อมส่งผลให้อุณหภูมิพื้นผิวโลกเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และส่งผลให้ธารน้ำแข็งละลายทำให้ระดับมหาสมุทรเพิ่มขึ้นและอื่น ๆ อย่างเท่าเทียมกัน ผลกระทบร้ายแรง ดังนั้นมนุษยชาติจึงต้องเผชิญกับภารกิจในการค้นหาแหล่งพลังงานและกระบวนการทางเทคโนโลยีซึ่งปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศจะไม่เติบโตในอัตราที่สำคัญเช่นนี้ เป็นที่ทราบกันว่าการตัดไม้ทำลายป่าการใช้ที่ดินสำหรับถนนและอาคารช่วยลดพื้นที่สีเขียวปกคลุมโลกและลดอัตราการดูดกลืน เมื่อใช้ไฟโตซีโนสจากธรรมชาติและแทนที่ด้วยไฟโตซีโนสที่เพาะเลี้ยง เราควรคำนึงถึงความจำเป็นในการรักษาระดับการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยรวม และที่ดียิ่งกว่านั้นเพื่อให้แน่ใจว่าไฟโตซีโนสจะเพิ่มขึ้น

วัฏจักรไนโตรเจน- กระบวนการที่ยากลำบาก แม้ว่าไนโตรเจนจะมีสัดส่วนถึง 70% ของบรรยากาศ แต่ก็จำเป็นต้องแก้ไข

จึงจะอยู่ในรูปของสารประกอบเคมีบางชนิด วิธีการตรึงไนโตรเจนมีความหลากหลายมาก (รูปที่ 4) การตรึงไนโตรเจนเกิดขึ้นระหว่างการระเบิดของภูเขาไฟระหว่างการปล่อยฟ้าผ่าในชั้นบรรยากาศเมื่อเกิดการไอออไนซ์ในขณะที่การเผาไหม้ของอุกกาบาต อย่างไรก็ตามบทบาทที่ใหญ่โตอย่างไม่มีที่เปรียบในกระบวนการตรึงไนโตรเจนนั้นเป็นของจุลินทรีย์ทั้งแบบมีชีวิตอิสระและอาศัยอยู่บนรากในก้อนเนื้อพิเศษและบางครั้งก็บนใบของพืชบางชนิด

แหล่งกักเก็บไนโตรเจนโมเลกุลอิสระขนาดใหญ่ในชั้นบรรยากาศไม่ได้ถูกใช้โดยตรงโดยพืชชั้นสูง เนื่องจากต้องใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อทำลายพันธะอันแข็งแกร่งระหว่างอะตอมในโมเลกุล N 2 ไนโตรเจนในชีวมณฑลเพียง 0.001% เท่านั้นที่ถูกจับกับชีวมวลและสารเมตาบอไลต์ของสิ่งมีชีวิต การแปลงไนโตรเจนโมเลกุลเป็นสถานะที่ถูกผูกไว้นั้นดำเนินการโดยธรรมชาติโดยจุลินทรีย์ที่ตรึงไนโตรเจนซึ่งสร้างสารประกอบจากมันด้วยกลุ่มอะมิโน NH 2 ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์หลักของการตรึงไนโตรเจนซึ่งรวมอยู่ในวงจรทางชีวภาพโดยสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ทั้งหมด : จุลินทรีย์ พืช เห็ดรา สัตว์ ต่อจากนั้น สารประกอบที่อุดมด้วยไนโตรเจน (แอมโมเนีย แอมโมเนียมไอออน กรดอะมิโน) จะถูกออกซิไดซ์ในน้ำและในดินโดยแบคทีเรียที่สร้างไนไตรต์และไนเตรต ให้เป็นไนโตรเจนออกไซด์ NO 2 และ NO 3 และในขั้นตอนสุดท้ายของวงจร ออกไซด์เหล่านี้ จะถูกแปลงโดยแบคทีเรียดีไนตริไฟนิ่งอีกครั้งให้เป็นโมเลกุลไนโตรเจนที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศ ทุกปี แบคทีเรียจะเปลี่ยนไนโตรเจนอย่างน้อย 1 พันล้านตันให้อยู่ในรูปแบบที่ถูกผูกไว้ ในขณะที่ปริมาณไนโตรเจนที่ถูกผูกมัดในปุ๋ยแร่จะไม่เกิน 90 ล้านตันต่อปี

สิ่งมีชีวิตที่ตรึงไนโตรเจนบนรากพืชจะแสดงโดยแบคทีเรีย ไม่ค่อยพบเชื้อรา ก้อนที่มีสิ่งมีชีวิตตรึงไนโตรเจนพัฒนาบนรากของตัวแทนของตระกูลถั่วและพืชอื่น ๆ ที่มีความเกี่ยวข้องอย่างเป็นระบบต่างๆ ผลผลิตของไนโตรเจนคงที่สำหรับแบคทีเรียปมที่อาศัยอยู่บนรากของพืชตระกูลถั่วมักจะอยู่ที่ 350 กิโลกรัม/เฮกตาร์ต่อปี กล่าวคือ สูงกว่าสิ่งมีชีวิตตรึงไนโตรเจนอิสระประมาณ 100 เท่า

การแทรกแซงของมนุษย์ที่ใหญ่ที่สุดในวัฏจักรธรรมชาติน่าจะเป็นการตรึงไนโตรเจนทางอุตสาหกรรม ตามข้อมูลของ K. Delvich (1972) อุตสาหกรรมจะแก้ไขไนโตรเจนให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะได้รับการแก้ไขโดยสิ่งมีชีวิตในแต่ละปี ก่อนที่จะมีการนำเทคโนโลยีการเกษตรสมัยใหม่มาใช้

วัฏจักรของออกซิเจนไม่ต้องสงสัยเลยว่าออกซิเจนส่วนใหญ่ในชั้นบรรยากาศมีต้นกำเนิดทางชีวภาพ มีเพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้นที่ปรากฏเป็นผลมาจากโฟโตไลซิส (การสลายตัวของน้ำเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนด้วยพลังงานแสง) บทบาทของสิ่งมีชีวิตและอินทรียวัตถุในการก่อตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศก็เถียงไม่ได้เช่นกัน ย่อมกล่าวได้อย่างแน่ชัดว่าชีวิตที่เกิดมานั้น

ข้าว. 4. การประเมินปริมาณไนโตรเจนคงที่ที่สูญเสียและได้รับจากชีวมณฑลในกระบวนการต่างๆ (P.Dyuvino, M.Tang, 1968) ในระหว่างปี ไนโตรเจนคงที่เกือบ 92 ล้านตันเข้าสู่ชีวมณฑล (แถบที่ไม่มีร่มเงา) และประมาณ 83 ล้านตันกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศอันเป็นผลมาจากการแยกไนตริฟิเคชั่น (แถบสีเทา) เห็นได้ชัดว่า "สูญหาย" ประมาณ 9 ล้านตันสะสมทุกปีในชีวมณฑลในดิน น้ำใต้ดิน ทะเลสาบ แม่น้ำ และมหาสมุทร

บนโลกค่อยๆนำไปสู่การปรากฏตัวขององค์ประกอบที่ทันสมัยของบรรยากาศซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต ในแง่ปริมาณ ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบหลักของสิ่งมีชีวิต หากเราคำนึงถึงน้ำที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อ เช่น ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยออกซิเจน 62.8% และคาร์บอน 19.4% หากเราพิจารณาชีวมณฑลโดยรวม องค์ประกอบนี้เมื่อเปรียบเทียบกับคาร์บอนและไฮโดรเจน ถือเป็นองค์ประกอบหลักในบรรดาสารธรรมดา

วัฏจักรของออกซิเจนมีความซับซ้อนอย่างมากเนื่องจากความสามารถของธาตุในการสร้างสารประกอบทางเคมีจำนวนมากซึ่งมีอยู่ในรูปแบบต่างๆ เป็นผลให้มีเอพิไซเคิลจำนวนมากเกิดขึ้นระหว่างเปลือกโลกกับชั้นบรรยากาศ หรือระหว่างไฮโดรสเฟียร์กับสื่อทั้งสองนี้

ออกซิเจนที่มีอยู่ในบรรยากาศและแร่ธาตุบนพื้นผิวจำนวนมาก (แคลไซต์ตะกอน แร่เหล็ก) มีต้นกำเนิดทางชีวภาพ การสะสมของเหล็กออกไซด์หลังแคมเบรียนขนาดใหญ่เป็นพยานถึงกิจกรรมอันยิ่งใหญ่ของสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์ ซึ่งบางครั้งก็จับออกซิเจนอิสระทั้งหมดของไฮโดรสเฟียร์ในชีวมวลและสารเมตาบอไลต์ของพวกมัน การก่อตัวของชั้นกรองโอโซนในชั้นบรรยากาศ ซึ่งสามารถกักเก็บรังสีอัลตราไวโอเลตที่อันตรายที่สุดได้ เริ่มต้นตั้งแต่วินาทีที่ออกซิเจนมีความเข้มข้นประมาณ 1% ของปริมาณที่มีอยู่ในปัจจุบัน หลังจากนั้นสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตแบบออโตโทรฟิคสามารถพัฒนาได้ในชั้นบนของน้ำ (โดยที่ฟลักซ์แสงอาทิตย์มีพลังมากที่สุด) ซึ่งเพิ่มความเข้มของการสังเคราะห์ด้วยแสงและด้วยเหตุนี้การผลิตออกซิเจน

ปริมาณการใช้ออกซิเจนในบรรยากาศและการทดแทนโดยผู้ผลิตหลักนั้นค่อนข้างรวดเร็ว มีการคำนวณว่าต้องใช้เวลา 2,000 ปีในการสร้างออกซิเจนในบรรยากาศทั้งหมดขึ้นมาใหม่อย่างสมบูรณ์ ในทางกลับกัน โมเลกุลของน้ำทั้งหมดในไฮโดรสเฟียร์ต้องใช้เวลา 2 ล้านปีในการผ่านกระบวนการโฟโตไลซิสและถูกสังเคราะห์อีกครั้งโดยสิ่งมีชีวิต สำหรับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ วัฏจักรที่สมบูรณ์ของมันเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากใช้เวลาเพียง 300 ปีในการต่ออายุใหม่ทั้งหมด ออกซิเจนส่วนใหญ่ที่ผลิตได้ในยุคทางธรณีวิทยาไม่ยังคงอยู่ในชั้นบรรยากาศ แต่ถูกตรึงไว้ในเปลือกโลกในรูปของคาร์บอเนต ซัลเฟต เหล็กออกไซด์ ฯลฯ มวลนี้คือ 590 · 10 14 ตันต่อ 39 · 10 14 ตันของออกซิเจนที่หมุนเวียนอยู่ในชีวมณฑลในรูปของก๊าซหรือซัลเฟตที่ละลายในมหาสมุทรและน่านน้ำภาคพื้นทวีป

วัฏจักรซัลเฟอร์ส่วนเด่นของวัฏจักรของธาตุนี้คือตะกอนในธรรมชาติและเกิดขึ้นในดินและน้ำโดยมีสารประกอบกำมะถันที่เป็นก๊าซจำนวนมาก เช่น ไฮโดรเจนซัลไฟด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์

แหล่งที่มาหลักของกำมะถันสำหรับสิ่งมีชีวิตคือซัลเฟตต่างๆ ความสามารถในการละลายน้ำได้ดีของซัลเฟตหลายชนิด

อำนวยความสะดวกในการเข้าถึงกำมะถันอนินทรีย์สู่ระบบนิเวศ พืชดูดซับซัลเฟตและฟื้นฟูพวกมันและผลิตกรดอะมิโนที่มีกำมะถัน (เมไทโอนีน, ซีสเตอีน, ซีสตีน)

สารอินทรีย์ตกค้างทุกชนิดใน biocenosis จะถูกย่อยสลายโดยแบคทีเรียเฮเทอโรโทรฟิค ซึ่งในที่สุดจะก่อตัวเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์จากซัลโฟโปรตีนที่มีอยู่ในดิน

ตะกอนสีดำซึ่งเกิดขึ้นตามธรรมชาติที่ก้นทะเลบางแห่ง (เช่น ทะเลดำ) ทะเลสาบ รวมถึงในอ่างเก็บน้ำน้ำจืดต่างๆ บนทวีปหลังจากมลภาวะของมนุษย์ อุดมไปด้วยสิ่งมีชีวิตที่สลายตัวด้วยกำมะถันซึ่งทำงานภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน แบคทีเรียบางชนิด เช่น ขอทาน,สามารถลดไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นธาตุกำมะถันได้ อย่างไรก็ตาม มีแบคทีเรียที่สามารถออกซิไดซ์ไฮโดรเจนซัลไฟด์เป็นซัลเฟตได้อีกครั้ง ซึ่งจะทำให้ผู้ผลิตได้รับกำมะถันเพิ่มขึ้นอีกครั้ง

ระยะสุดท้ายของวัฏจักรกำมะถันจะเป็นตะกอนทั้งหมด ประกอบด้วยการตกตะกอนขององค์ประกอบนี้ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจนเมื่อมีธาตุเหล็ก ขั้นตอนต่างๆ ของกระบวนการนี้ โดยเฉพาะขั้นตอนที่พลิกกลับได้ ยังช่วยให้สามารถใช้หินตะกอนสำรองได้อีกด้วย

ดังนั้นระยะสุดท้ายของวัฏจักรกำมะถันจึงจบลงด้วยการสะสมอย่างช้าๆ และค่อยเป็นค่อยไปในหินตะกอนลึก

วงจรฟอสฟอรัสองค์ประกอบนี้เป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของสิ่งมีชีวิตซึ่งมีอยู่เป็นจำนวนมากพอสมควร

ปริมาณฟอสฟอรัสที่มีอยู่สำหรับสิ่งมีชีวิตนั้นกระจุกตัวอยู่ในเปลือกโลกอย่างสมบูรณ์ แหล่งที่มาหลักของฟอสฟอรัสอนินทรีย์คือหินอัคนี (เช่น อะพาไทต์) หรือหินตะกอน (เช่น ฟอสฟอไรต์) แร่ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบที่หายากในชีวมณฑลในเปลือกโลกมีเนื้อหาไม่เกิน 1% ซึ่งเป็นปัจจัยหลักที่จำกัดผลผลิตของระบบนิเวศ ฟอสฟอรัสอนินทรีย์จากหินในเปลือกโลกถูกดึงดูดให้ไหลเวียนโดยการชะล้างและละลายในน่านน้ำภาคพื้นทวีป มันเข้าสู่ระบบนิเวศน์ภาคพื้นดินและถูกดูดซับโดยพืชซึ่งมีส่วนร่วมสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ต่าง ๆ และรวมอยู่ในห่วงโซ่อาหาร จากนั้นฟอสเฟตอินทรีย์ พร้อมด้วยซาก ของเสีย และสารคัดหลั่งของสิ่งมีชีวิต กลับคืนสู่พื้นดิน ซึ่งพวกมันจะถูกสัมผัสกับจุลินทรีย์อีกครั้ง และถูกแปลงเป็นแร่ออร์โธฟอสเฟต พร้อมสำหรับการบริโภคโดยพืชสีเขียวและออโตโทรฟอื่น ๆ

ฟอสฟอรัสถูกนำเข้าสู่ระบบนิเวศทางน้ำโดยการไหลของน้ำ แม่น้ำทำให้มหาสมุทรอุดมด้วยฟอสเฟตอย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่งเสริมการพัฒนาแพลงก์ตอนพืชและสิ่งมีชีวิตที่อยู่ในระดับต่างๆ ของห่วงโซ่อาหารน้ำจืดหรืออาหารทะเล

แหล่งน้ำ การคืนแร่ธาตุฟอสเฟตลงสู่น้ำทำได้โดยการใช้ bioreducers ในระบบนิเวศทางน้ำทั้งหมดรวมถึงในทวีปยุโรปฟอสฟอรัสเกิดขึ้นในสี่รูปแบบตามลำดับไม่ละลายหรือละลายได้

เมื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดของฟอสฟอรัสในระดับชีวมณฑล เราจะสังเกตได้ว่าวัฏจักรของมันไม่ได้ปิด (รูปที่ 5) ในระบบนิเวศภาคพื้นดิน วัฏจักรฟอสฟอรัสเกิดขึ้นภายใต้สภาพธรรมชาติที่เหมาะสมที่สุดโดยมีการสูญเสียน้อยที่สุดเนื่องจากการชะล้าง วัฏจักรฟอสฟอรัสไม่สมควรได้รับความสนใจ) ในมหาสมุทรสิ่งนี้อยู่ไกลจากกรณีนี้เนื่องจากการตกตะกอนของสารอินทรีย์อย่างต่อเนื่องโดยเฉพาะอย่างยิ่งซากปลาที่อุดมด้วยฟอสฟอรัสซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่ไม่ได้ใช้เป็นอาหารโดย detritophages และ สารทำลายล้างสะสมอยู่ที่ก้นทะเลอย่างต่อเนื่อง ฟอสฟอรัสอินทรีย์ที่เกาะตัวอยู่ในแถบน้ำขึ้นน้ำลงและในน้ำตื้นสามารถ

กลับไปสู่วัฏจักรหลังการทำให้เป็นแร่ แต่สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับตะกอนที่ด้านล่างของโซนทะเลลึกซึ่งครอบครอง 85% ของพื้นที่มหาสมุทรทั้งหมด ฟอสเฟตที่สะสมอยู่ที่ระดับความลึกของทะเลจะถูกปิดจากชีวมณฑลและไม่สามารถมีส่วนร่วมในวงจรนี้ได้อีกต่อไป แน่นอนว่าในฐานะ V.A. Kovda (1968) องค์ประกอบของวงจรตะกอนชีวชีวเคมีไม่สามารถสะสมบนพื้นมหาสมุทรได้อย่างไม่มีกำหนด การเคลื่อนที่ของเปลือกโลกมีส่วนทำให้หินตะกอนสะสมที่ด้านล่างของจีโอซิงไคน์ขึ้นสู่พื้นผิวอย่างช้าๆ ดังนั้นวัฏจักรปิดขององค์ประกอบตะกอนจึงมีระยะเวลาที่วัดในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาเช่น นับสิบและหลายร้อยล้านปี