जीवमंडल में चक्र. कार्बन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, ऑक्सीजन, पानी का चक्र जीवमंडल में बड़ा और छोटा जल चक्र

आंकड़े 230-234 देखें। जीव पदार्थ चक्र में कौन से रासायनिक यौगिकों का उपयोग करते हैं? जीवमंडल में पदार्थों के चक्र और ऊर्जा के प्रवाह को सुनिश्चित करने के लिए प्रकाश संश्लेषण, जल वाष्पीकरण, श्वसन, नाइट्रोजन स्थिरीकरण की प्रक्रियाओं का क्या महत्व है?

जीवमंडल के सभी घटक और उसमें होने वाली प्रक्रियाएं आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़ी हुई हैं। जीवमंडल की स्थिरता उसमें लगातार होने वाले पदार्थों और ऊर्जा रूपांतरण के चक्रों द्वारा बनाए रखी जाती है। चक्र घटना के पैमाने और गुणवत्ता में भिन्न होते हैं, उदाहरण के लिए, जल चक्र, कार्बन चक्र, नाइट्रोजन चक्र। वे जीवमंडल के सभी घटकों की भागीदारी के साथ किए जाते हैं और एकल जैव-रासायनिक चक्र का हिस्सा होते हैं।

जैव-भू-रासायनिक चक्र - जीवों की गतिविधियों से जुड़े जीवमंडल के विभिन्न घटकों के बीच चयापचय और ऊर्जा रूपांतरण।

जैव-भू-रासायनिक चक्र की मुख्य प्रेरक शक्ति जीवित पदार्थ की गतिविधि से जुड़े जीवमंडल में ऊर्जा का निरंतर प्रवाह है।

जीवों को अपने महत्वपूर्ण कार्यों को बनाए रखने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। जीवमंडल में ऊर्जा कई रूपों में मौजूद है। यांत्रिक, रासायनिक, थर्मल, विद्युत और ऊर्जा के अन्य रूप ज्ञात हैं। ऊर्जा के एक रूप से दूसरे रूप में संक्रमण, जिसे ऊर्जा रूपांतरण कहा जाता है, ऊर्जा के संरक्षण के नियम के अधीन है, जो बताता है कि ऊर्जा को एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित किया जा सकता है, लेकिन इसे बनाया या नष्ट नहीं किया जा सकता है।

जीवमंडल में ऊर्जा का मुख्य स्रोत सूर्य की ऊर्जा है (चित्र 228)। यह वायुमंडल और जलमंडल को गर्म करता है, वायुराशियों, समुद्री धाराओं की गति, पानी के वाष्पीकरण और बर्फ के पिघलने का कारण बनता है। स्वपोषी जीव, मुख्य रूप से हरे पौधे, प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप सौर ऊर्जा को निर्मित कार्बनिक पदार्थों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए पौधों द्वारा स्वयं उपभोग किया जाता है। पौधों की रासायनिक ऊर्जा का एक छोटा हिस्सा खाद्य श्रृंखला के साथ हेटरोट्रॉफ़िक जीवों में स्थानांतरित हो जाता है। हेटरोट्रॉफ़िक जीव, मुख्य रूप से जानवर, रासायनिक ऊर्जा को उसके अन्य रूपों में परिवर्तित करते हैं, उदाहरण के लिए यांत्रिक, विद्युत, तापीय, प्रकाश। हरे पौधों द्वारा संचित सौर ऊर्जा का कुछ भाग लकड़ी, पीट, कोयला और तेल शेल के भंडार के रूप में जीवमंडल में जमा हो सकता है।

चावल। 228. जीवमंडल में ऊर्जा का प्रवाह

परिणामस्वरूप, जीवमंडल में कोई ऊर्जा चक्र नहीं होता है। यह प्रक्रिया बंद नहीं है. जीवमंडल में केवल ऊर्जा का प्रवाह होता है जो इसके एक रूप के दूसरे रूप में परिवर्तन से जुड़ा होता है।

जल चक्र।जल जैव-भू-रासायनिक चक्र में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, क्योंकि जीवित निकायों में औसतन इसका 80% हिस्सा होता है, और विश्व महासागर दुनिया की सतह के 2/3 से अधिक हिस्से पर कब्जा करता है (चित्र 229)।

चावल। 229. पृथ्वी पर जल का वितरण

पूरे ग्रह के भीतर, जल चक्र समुद्रों, महासागरों और महाद्वीपों के बीच होता है (चित्र 230)। समुद्रों और महासागरों की सतह से सूर्य द्वारा वाष्पित किया गया पानी हवाओं द्वारा महाद्वीपों तक ले जाया जाता है, जहाँ यह वर्षा के रूप में गिरता है। इस मामले में, पानी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बंधा हुआ हो जाता है, उदाहरण के लिए बर्फ और बर्फ के रूप में, यानी, यह अस्थायी रूप से जीवों के लिए दुर्गम है। नदी और भूजल अपवाह के माध्यम से, पानी धीरे-धीरे महासागरों में लौट आता है।

चावल। 230. जीवमंडल में जल चक्र

भूमि पर उपलब्ध अधिकांश पानी पौधों द्वारा मिट्टी से अवशोषित किया जाता है और फिर अत्यधिक गर्मी को रोकने के लिए पत्तियों द्वारा जल वाष्प के रूप में वाष्पित किया जाता है। पौधे प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए पानी के कुछ भाग का उपयोग करते हैं। जानवरों को पीने और भोजन के माध्यम से पानी मिलता है। साँस छोड़ने वाली हवा, पसीने और अन्य स्रावों में जानवरों के जीवों से पानी निकाल दिया जाता है।

स्थलीय पौधे, मुख्य रूप से आर्द्र भूमध्यरेखीय वनों से, पानी को वाष्पित करते हैं, इसकी सतह के अपवाह को कम करते हैं और वातावरण में नमी बनाए रखते हैं। यह मिट्टी को वर्षा से बह जाने और उसकी ऊपरी उपजाऊ परत के नष्ट होने से बचाता है। मनुष्यों द्वारा वनों की गहन कटाई के परिणामस्वरूप भूमध्यरेखीय वनों के क्षेत्र में कमी से विश्व के आसपास के क्षेत्रों में सूखा पड़ता है।

चावल। 231. जीवमंडल में कार्बन चक्र

कार्बन चक्र।जीवमंडल में कार्बन का प्रतिनिधित्व मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड (कार्बन डाइऑक्साइड) द्वारा किया जाता है। इसका मुख्य प्राथमिक स्रोत ज्वालामुखीय गतिविधि है। कार्बन डाइऑक्साइड का बंधन दो तरह से होता है (चित्र 231)। पहले में कार्बनिक पदार्थों के निर्माण के साथ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान पौधों द्वारा इसका अवशोषण और पीट, कोयला और तेल शेल के रूप में उनका बाद का जमाव शामिल है (चित्र 232)। दूसरा तरीका यह है कि कार्बन डाइऑक्साइड जल निकायों में घुल जाता है, कार्बोनेट आयनों और बाइकार्बोनेट आयनों में बदल जाता है। फिर, कैल्शियम या मैग्नीशियम की मदद से, कार्बोनेट को चूना पत्थर के रूप में जलाशयों के तल पर जमा किया जाता है। जीवों के श्वसन, कार्बनिक अवशेषों के अपघटन की प्रक्रियाओं के साथ-साथ ईंधन के दहन और औद्योगिक उत्सर्जन के कारण वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड के भंडार की लगातार पूर्ति होती रहती है।

चावल। 232. पीट जमा जीवमंडल में कार्बन के द्वितीयक स्रोतों में से एक है

नाइट्रोजन चक्र.जीवमंडल में नाइट्रोजन का मुख्य स्रोत गैसीय वायुमंडलीय नाइट्रोजन है। कम मात्रा में, वायुमंडलीय नाइट्रोजन, बिजली गिरने के दौरान वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ मिलकर नाइट्रेट बनाती है (चित्र 233)।

चावल। 233. आंधी के दौरान वायुमंडल में नाइट्रोजन गैस हवा में ऑक्सीजन के साथ मिलकर नाइट्रेट बनाती है

वायुमंडलीय नाइट्रोजन का मुख्य बंधन मिट्टी में रहने वाले नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है (चित्र 234)। वे नाइट्राइट और नाइट्रेट का संश्लेषण करते हैं, जो पौधों द्वारा उपयोग के लिए उपलब्ध हो जाते हैं। पौधों में, नाइट्रोजन को प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और एटीपी जैसे कार्बनिक यौगिकों में परिवर्तित किया जाता है। जब मृत जीवों की लाशें सड़ती हैं या जब जानवर मूत्र उत्सर्जित करते हैं, तो नाइट्रोजन अमोनिया यौगिकों के रूप में मिट्टी में प्रवेश करती है। फिर वे नाइट्राइट और नाइट्रेट में ऑक्सीकृत हो जाते हैं और पौधों द्वारा फिर से उपयोग किए जाते हैं। मिट्टी के नाइट्रेट को आंशिक रूप से जीवाणुओं द्वारा नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित करके कम कर दिया जाता है। इस प्रकार वायुमंडल में नाइट्रोजन गैस के भंडार की पूर्ति होती है। मनुष्यों द्वारा मिट्टी में अकार्बनिक नाइट्रोजन और जैविक उर्वरकों की शुरूआत के कारण मिट्टी में नाइट्रेट की आपूर्ति भी भर जाती है।

चावल। 234. जीवमंडल में नाइट्रोजन चक्र

तो, पानी, कार्बन, नाइट्रोजन और ऊर्जा रूपांतरण के चक्र जो जीवमंडल में लगातार होते रहते हैं, एक एकल जैव-रासायनिक चक्र बनाते हैं। इसमें मौजूद पदार्थ और तत्व जीवों द्वारा कई बार उपयोग किये जाते हैं। इसके विपरीत, ऊर्जा का उपयोग जीवों द्वारा केवल एक बार किया जाता है। जैव-भू-रासायनिक चक्र पूर्णतः चक्रीय नहीं है। कुछ पदार्थों को इससे बाहर रखा गया है और वे प्रकृति में जमा हो सकते हैं।

कवर की गई सामग्री पर आधारित व्यायाम

1. जैव भू-रासायनिक चक्र क्या है? कौन सी प्रक्रियाएँ इसे सुनिश्चित करती हैं?
2. वर्णन करें कि जीवमंडल में जल चक्र कैसे होता है। इसमें पौधों और जानवरों की क्या भूमिका है?
3. जीवमंडल में कार्बन चक्र कैसे होता है? प्रकृति में कार्बन किस रूप में जमा हो सकता है?
4. वर्णन करें कि जीवमंडल में नाइट्रोजन चक्र कैसे होता है। इसमें नाइट्रोजन स्थिरीकरण एवं विनाइट्रीकरण जीवाणुओं की क्या भूमिका है?
5. बताएं कि जीवमंडल में होने वाले पदार्थों और तत्वों के चक्र के बारे में बात करना सही है, लेकिन जीवमंडल में ऊर्जा के चक्र के बारे में बात करना गलत क्यों है?

जीवमंडल का ऊर्जा संतुलन- अवशोषित और उत्सर्जित ऊर्जा के बीच संबंध। यह सूर्य और ब्रह्मांडीय किरणों से ऊर्जा के आगमन से निर्धारित होता है, जिसे प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिसका एक हिस्सा अन्य प्रकार की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है और दूसरा हिस्सा बाहरी अंतरिक्ष में नष्ट हो जाता है।

जीवमंडल में चक्र- पदार्थों के परिवर्तनों और स्थानिक आंदोलनों की दोहराई जाने वाली प्रक्रियाएं जिनकी एक निश्चित आगे की गति होती है, व्यक्तिगत चक्रों में गुणात्मक और मात्रात्मक अंतर में व्यक्त की जाती है।

परिसंचरण दो प्रकार के होते हैं:

बड़ा(भूवैज्ञानिक) (पदार्थों का चक्र कई हजार से कई मिलियन वर्षों तक चलता है, जिसमें जल चक्र और भूमि अनाच्छादन जैसी प्रक्रियाएं शामिल हैं। भूमि अनाच्छादन में भूमि पदार्थ का कुल निष्कासन (52990 मिलियन टन/वर्ष), की कुल आपूर्ति शामिल है भूमि पर पदार्थ (4043 मिलियन टन/वर्ष) और मात्रा 48947 मिलियन टन/वर्ष मानवजनित हस्तक्षेप से अनाच्छादन में तेजी आती है, जिससे, उदाहरण के लिए, भूकंपीय रूप से सक्रिय क्षेत्रों में निर्मित जलाशय क्षेत्रों में भूकंप आते हैं।

छोटा(बायोटिक) (पदार्थ का संचलन बायोजियोसेनोसिस या बायोजियोकेमिकल चक्र के स्तर पर होता है)

3. जीवमंडल में सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक तत्वों का संचलन: कार्बन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, ऑक्सीजन।

कार्बनजीवमंडल में इसे अक्सर सबसे गतिशील रूप - C0 2 द्वारा दर्शाया जाता है। इसका स्रोत ज्वालामुखीय गतिविधि है जो पृथ्वी की पपड़ी के मेंटल और निचली परतों के धर्मनिरपेक्ष क्षरण से जुड़ी है।

पृथ्वी के जीवमंडल में C02 का प्रवासन दो प्रकार से होता है:

पहला तरीकाप्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बनिक पदार्थों के निर्माण और पीट, कोयला, पर्वतीय शेल, बिखरे हुए कार्बनिक पदार्थ और तलछटी चट्टानों के रूप में स्थलमंडल में उनके दफन होने के साथ इसके अवशोषण में निहित है। इस प्रकार, सैकड़ों लाखों वर्ष पहले सुदूर भूवैज्ञानिक युगों में, प्रकाश संश्लेषक कार्बनिक पदार्थ का एक महत्वपूर्ण हिस्सा उपभोक्ताओं या डीकंपोजर द्वारा उपयोग नहीं किया जाता था, बल्कि जमा होता था और धीरे-धीरे विभिन्न खनिज तलछटों के नीचे दब जाता था। लाखों वर्षों तक चट्टानों में रहने के कारण, उच्च टी और पी (कायापलट प्रक्रिया) के प्रभाव में यह अवशेष तेल, प्राकृतिक गैस और कोयले में बदल गया (स्रोत सामग्री, चट्टानों में निवास की अवधि और स्थितियों के आधार पर)। अब इन जीवाश्म ईंधनों को ऊर्जा की जरूरतों को पूरा करने के लिए सीमित मात्रा में निकाला जाता है और इन्हें जलाकर एक तरह से कार्बन चक्र पूरा किया जाता है।

द्वारा दूसरा रास्तासी प्रवास विभिन्न जलाशयों में एक कार्बोनेट प्रणाली के निर्माण द्वारा किया जाता है, जहां सीओ 2 एच 2 सीओ 3, एचसीओ 3 1-, सीओ 3 2- में बदल जाता है। फिर, पानी में घुले कैल्शियम की मदद से, कार्बोनेट CaCO 3 को बायोजेनिक और एबोजेनिक मार्गों के माध्यम से अवक्षेपित किया जाता है। चूना पत्थर की मोटी परतें दिखाई देती हैं। इस बड़े कार्बन चक्र के साथ-साथ भूमि की सतह और समुद्र में कई छोटे कार्बन चक्र भी होते हैं। भूमि के भीतर जहां पौधे मौजूद हैं, वायुमंडलीय CO2 दिन के समय प्रकाश संश्लेषण के दौरान अवशोषित होती है। रात में इसका कुछ भाग पौधों द्वारा बाहरी वातावरण में छोड़ दिया जाता है। सतह पर पौधों और जानवरों की मृत्यु के साथ, सीओ 2 के गठन के साथ कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण होता है। पदार्थों के आधुनिक चक्र में एक विशेष स्थान पर कार्बनिक पदार्थों के बड़े पैमाने पर दहन और औद्योगिक उत्पादन और परिवहन की वृद्धि के साथ जुड़े वातावरण में सीओ 2 सामग्री में क्रमिक वृद्धि का कब्जा है।

नाइट्रोजन।

जब कार्बनिक पदार्थ सड़ते हैं, तो उनमें मौजूद नाइट्रोजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा एनएच 4 में परिवर्तित हो जाता है, जो मिट्टी में रहने वाले ट्राइफिकेटिंग बैक्टीरिया के प्रभाव में नाइट्रिक एसिड में ऑक्सीकृत हो जाता है। यह मिट्टी में कार्बोनेट (उदाहरण के लिए, CaCO3) के साथ प्रतिक्रिया करता है और नाइट्रेट बनाता है:

2HN0 3 + CaCO 3  Ca(NO 3) 2 + CO 2 + H 2 0

क्षय के दौरान नाइट्रोजन का कुछ भाग हमेशा मुक्त रूप में वायुमंडल में छोड़ा जाता है। कार्बनिक पदार्थों के दहन, लकड़ी, कोयला और पीट के दहन के दौरान भी मुक्त नाइट्रोजन निकलती है। इसके अलावा, ऐसे बैक्टीरिया भी हैं, जो अपर्याप्त वायु पहुंच होने पर, नाइट्रेट से O2 ले सकते हैं, उन्हें नष्ट कर सकते हैं और मुक्त नाइट्रोजन जारी कर सकते हैं। इन डिनाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया की गतिविधि इस तथ्य की ओर ले जाती है कि हरे पौधों (नाइट्रेट) के लिए उपलब्ध नाइट्रोजन का हिस्सा अप्राप्य (मुक्त नाइट्रोजन) हो जाता है। इस प्रकार, सारा नाइट्रोजन जो मृत पौधों का हिस्सा था, मिट्टी में वापस नहीं लौटता; इसका कुछ भाग धीरे-धीरे मुक्त रूप में जारी किया जाता है। यदि प्रकृति में नाइट्रोजन के नुकसान की भरपाई की प्रक्रिया मौजूद नहीं होती तो खनिज नाइट्रोजन यौगिकों की निरंतर हानि के कारण पृथ्वी पर जीवन की पूर्ण समाप्ति बहुत पहले हो जानी चाहिए थी। ऐसी प्रक्रियाओं में, सबसे पहले, वायुमंडल में होने वाले विद्युत निर्वहन शामिल हैं, जिसके दौरान हमेशा एक निश्चित मात्रा में नाइट्रोजन ऑक्साइड बनते हैं; उत्तरार्द्ध पानी के साथ नाइट्रिक एसिड का उत्पादन करता है, जो मिट्टी में नाइट्रेट में बदल जाता है। मिट्टी में नाइट्रोजन यौगिकों का एक अन्य स्रोत तथाकथित एज़ोटोबैक्टीरिया की महत्वपूर्ण गतिविधि है, जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को आत्मसात करने में सक्षम हैं। इनमें से कुछ बैक्टीरिया फलियां परिवार के पौधों की जड़ों पर बस जाते हैं, जिससे विशिष्ट सूजन - "नोड्यूल्स" का निर्माण होता है। वायुमंडलीय नाइट्रोजन को आत्मसात करके, नोड्यूल बैक्टीरिया इसे नाइट्रोजन यौगिकों में संसाधित करते हैं, और पौधे, बदले में, बाद वाले को प्रोटीन और अन्य जटिल पदार्थों में परिवर्तित करते हैं। इस प्रकार, प्रकृति में एक सतत नाइट्रोजन चक्र चलता रहता है। हालाँकि, हर साल, पौधों के सबसे अधिक प्रोटीन युक्त हिस्से, जैसे अनाज, फसल के साथ खेतों से हटा दिए जाते हैं। इसलिए, महत्वपूर्ण पौधों के पोषण तत्वों के नुकसान की भरपाई के लिए मिट्टी में उर्वरक डालना आवश्यक है।

फास्फोरसजीन और अणुओं का हिस्सा है जो कोशिकाओं के अंदर ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं। विभिन्न खनिजों में अकार्बनिक फॉस्फेटियोन (पीओ 4 3-) के रूप में पी होता है। फॉस्फेट पानी में घुलनशील होते हैं, लेकिन अस्थिर नहीं होते हैं। पौधे PO 4 3- को एक जलीय घोल से अवशोषित करते हैं और फास्फोरस को विभिन्न कार्बनिक यौगिकों में शामिल करते हैं, जहां यह तथाकथित के रूप में प्रकट होता है। जैविक फॉस्फेट. पी पारिस्थितिकी तंत्र में पौधों से अन्य सभी जीवों तक खाद्य श्रृंखलाओं से होकर गुजरता है। प्रत्येक संक्रमण पर, कार्बनिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए सेलुलर श्वसन की प्रक्रिया के माध्यम से पी-युक्त यौगिक के ऑक्सीकरण की उच्च संभावना होती है। जब ऐसा होता है, तो मूत्र या उसके एनालॉग में फॉस्फेट वापस पर्यावरण में छोड़ दिया जाता है, जिसके बाद इसे फिर से पौधों द्वारा ग्रहण किया जा सकता है और एक नया चक्र शुरू हो सकता है। इसके विपरीत, उदाहरण के लिए, सीओ 2, जिसे जहां भी वायुमंडल में छोड़ा जाता है, वायु धाराओं द्वारा स्वतंत्र रूप से तब तक ले जाया जाता है जब तक कि इसे पौधों द्वारा फिर से अवशोषित नहीं किया जाता है, फॉस्फोरस में गैस चरण नहीं होता है और इसलिए, "स्वतंत्र रूप से वापस नहीं आता है" “वातावरण के लिए. जल निकायों में जाने से, फॉस्फोरस पारिस्थितिक तंत्र को संतृप्त करता है और कभी-कभी अतिसंतृप्त भी कर देता है। वस्तुतः वापसी का कोई रास्ता नहीं है। कुछ लोग मछली खाने वाले पक्षियों की मदद से ज़मीन पर लौट सकते हैं, लेकिन यह कुल का एक बहुत छोटा हिस्सा है, और यह तट के पास भी समाप्त हो जाता है। भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप समय के साथ महासागरीय फॉस्फेट जमा पानी की सतह से ऊपर उठता है, लेकिन ऐसा लाखों वर्षों में होता है।

ऑक्सीजन.ऑक्सीजन सर्वाधिक सक्रिय गैस है। जीवमंडल के भीतर, जीवित जीवों या मृत्यु के बाद उनके अवशेषों के साथ पर्यावरणीय ऑक्सीजन का तेजी से आदान-प्रदान होता है।

पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना में नाइट्रोजन के बाद ऑक्सीजन का स्थान दूसरा है। वायुमंडल में ऑक्सीजन का प्रमुख रूप O2 अणु है। जीवमंडल में ऑक्सीजन चक्र बहुत जटिल है, क्योंकि यह खनिज और कार्बनिक दुनिया के कई रासायनिक यौगिकों में प्रवेश करता है।

आधुनिक पृथ्वी के वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन हरे पौधों की प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया का उप-उत्पाद है और इसकी कुल मात्रा ऑक्सीजन के उत्पादन और विभिन्न पदार्थों के ऑक्सीकरण और क्षय की प्रक्रियाओं के बीच संतुलन को दर्शाती है। पृथ्वी के जीवमंडल के इतिहास में एक समय ऐसा आया जब मुक्त ऑक्सीजन की मात्रा एक निश्चित स्तर तक पहुंच गई और इस तरह संतुलित हो गई कि जारी ऑक्सीजन की मात्रा अवशोषित ऑक्सीजन की मात्रा के बराबर हो गई।

उत्कृष्ट रूसी वैज्ञानिक शिक्षाविद वी.आई. वर्नाडस्की।

बीओस्फिअ- पृथ्वी का जटिल बाहरी आवरण, जिसमें जीवित जीवों की संपूर्ण समग्रता और ग्रह के पदार्थ का वह हिस्सा शामिल है जो इन जीवों के साथ निरंतर आदान-प्रदान की प्रक्रिया में है। यह पृथ्वी के सबसे महत्वपूर्ण भू-मंडलों में से एक है, जो मनुष्यों के आसपास के प्राकृतिक वातावरण का मुख्य घटक है।

पृथ्वी संकेंद्रित से बनी है गोले(भूमंडल) आंतरिक और बाह्य दोनों। आंतरिक में कोर और मेंटल शामिल हैं, और बाहरी में: स्थलमंडल -पृथ्वी का चट्टानी खोल, जिसमें पृथ्वी की पपड़ी (चित्र 1) शामिल है, जिसकी मोटाई 6 किमी (समुद्र के नीचे) से 80 किमी (पर्वत प्रणाली) तक है; जलमंडल -पृथ्वी का जल कवच; वायुमंडल- पृथ्वी का गैसीय आवरण, जिसमें विभिन्न गैसों, जल वाष्प और धूल का मिश्रण होता है।

10 से 50 किमी की ऊंचाई पर ओजोन की एक परत होती है, जिसकी अधिकतम सांद्रता 20-25 किमी की ऊंचाई पर होती है, जो पृथ्वी को अत्यधिक पराबैंगनी विकिरण से बचाती है, जो शरीर के लिए घातक है। जीवमंडल भी यहीं (बाह्य भूमंडल से संबंधित) है।

जीवमंडल -पृथ्वी का बाहरी आवरण, जिसमें 25-30 किमी की ऊंचाई तक (ओजोन परत तक) वायुमंडल का हिस्सा, लगभग संपूर्ण जलमंडल और लगभग 3 किमी की गहराई तक स्थलमंडल का ऊपरी भाग शामिल है।

चावल। 1. पृथ्वी की पपड़ी की संरचना की योजना

(अंक 2)। इन भागों की ख़ासियत यह है कि इनमें जीवित जीव रहते हैं जो ग्रह के जीवित पदार्थ का निर्माण करते हैं। इंटरैक्शन जीवमंडल का अजैविक भाग- हवा, पानी, चट्टानें और कार्बनिक पदार्थ - बायोटासमिट्टी और तलछटी चट्टानों के निर्माण का कारण बना।

चावल। 2. जीवमंडल की संरचना और बुनियादी संरचनात्मक इकाइयों द्वारा व्याप्त सतहों का अनुपात

जीवमंडल और पारिस्थितिक तंत्र में पदार्थों का चक्र

जीवमंडल में जीवित जीवों के लिए उपलब्ध सभी रासायनिक यौगिक सीमित हैं। आत्मसात करने के लिए उपयुक्त रासायनिक पदार्थों की कमी अक्सर भूमि या महासागर के स्थानीय क्षेत्रों में जीवों के कुछ समूहों के विकास को रोकती है। शिक्षाविद् वी.आर. के अनुसार विलियम्स के अनुसार, अनंत के परिमित गुण देने का एकमात्र तरीका इसे एक बंद वक्र के साथ घुमाना है। परिणामस्वरूप, पदार्थों और ऊर्जा प्रवाह के चक्र के कारण जीवमंडल की स्थिरता बनी रहती है। उपलब्ध पदार्थों के दो मुख्य चक्र: बड़े - भूवैज्ञानिक और छोटे - जैव-भू-रासायनिक।

महान भूवैज्ञानिक चक्र(चित्र 3)। क्रिस्टलीय चट्टानें (आग्नेय) भौतिक, रासायनिक और जैविक कारकों के प्रभाव में तलछटी चट्टानों में बदल जाती हैं। रेत और मिट्टी विशिष्ट तलछट हैं, जो गहरी चट्टानों के परिवर्तन के उत्पाद हैं। हालाँकि, तलछट का निर्माण न केवल मौजूदा चट्टानों के विनाश के कारण होता है, बल्कि बायोजेनिक खनिजों के संश्लेषण के माध्यम से भी होता है - सूक्ष्मजीवों के कंकाल - प्राकृतिक संसाधनों से - समुद्र, समुद्र और झीलों के पानी से। ढीली पानी वाली तलछट, क्योंकि वे तलछटी सामग्री के नए भागों के साथ जलाशयों के तल पर अलग हो जाती हैं, गहराई तक डूब जाती हैं, और नई थर्मोडायनामिक स्थितियों (उच्च तापमान और दबाव) के संपर्क में आती हैं, पानी खो देती हैं, कठोर हो जाती हैं और तलछटी चट्टानों में बदल जाती हैं।

इसके बाद, ये चट्टानें और भी गहरे क्षितिज में डूब जाती हैं, जहाँ नए तापमान और दबाव की स्थिति में उनके गहरे परिवर्तन की प्रक्रियाएँ होती हैं - कायापलट की प्रक्रियाएँ होती हैं।

अंतर्जात ऊर्जा प्रवाह के प्रभाव में, गहरी चट्टानें पिघल जाती हैं, जिससे मैग्मा बनता है - नई आग्नेय चट्टानों का स्रोत। इन चट्टानों के पृथ्वी की सतह पर आने के बाद, मौसम और परिवहन प्रक्रियाओं के प्रभाव में, वे फिर से नई तलछटी चट्टानों में बदल जाती हैं।

इस प्रकार, महान चक्र पृथ्वी की गहरी (अंतर्जात) ऊर्जा के साथ सौर (बहिर्जात) ऊर्जा की परस्पर क्रिया के कारण होता है। यह जीवमंडल और हमारे ग्रह के गहरे क्षितिज के बीच पदार्थों का पुनर्वितरण करता है।

चावल। 3. पदार्थों का बड़ा (भूवैज्ञानिक) चक्र (पतले तीर) और पृथ्वी की पपड़ी में विविधता में परिवर्तन (ठोस चौड़े तीर - विकास, टूटे हुए तीर - विविधता में कमी)

ग्रेट गेयर द्वाराजलमंडल, वायुमंडल और स्थलमंडल के बीच का जल चक्र, जो सूर्य की ऊर्जा से संचालित होता है, भी कहलाता है। जलाशयों और भूमि की सतह से पानी वाष्पित हो जाता है और फिर वर्षा के रूप में पृथ्वी पर लौट आता है। समुद्र के ऊपर, वाष्पीकरण भूमि पर वर्षा से अधिक होता है, यह इसके विपरीत है। इन अंतरों की भरपाई नदी के प्रवाह से होती है। वैश्विक जल चक्र में भूमि वनस्पति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पृथ्वी की सतह के कुछ क्षेत्रों में पौधों का वाष्पोत्सर्जन यहाँ होने वाली 80-90% वर्षा के लिए जिम्मेदार हो सकता है, और सभी जलवायु क्षेत्रों के लिए औसतन - लगभग 30%। बड़े चक्र के विपरीत, पदार्थों का छोटा चक्र केवल जीवमंडल के भीतर ही होता है। बड़े और छोटे जल चक्रों के बीच संबंध चित्र में दिखाया गया है। 4.

ग्रहों के पैमाने पर चक्र व्यक्तिगत पारिस्थितिक तंत्र में जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि द्वारा संचालित परमाणुओं के अनगिनत स्थानीय चक्रीय आंदोलनों और परिदृश्य और भूवैज्ञानिक कारणों (सतह और भूमिगत अपवाह, हवा का कटाव, समुद्र तल आंदोलन, ज्वालामुखी, पर्वत निर्माण) के कारण होने वाले आंदोलनों से निर्मित होते हैं। , वगैरह। )।

चावल। 4. पानी के बड़े भूवैज्ञानिक चक्र (जीजीसी) और पानी के छोटे जैव-रासायनिक चक्र (एसबीसी) के बीच संबंध

ऊर्जा के विपरीत, जो एक बार शरीर द्वारा उपयोग की जाती है, गर्मी में परिवर्तित हो जाती है और नष्ट हो जाती है, पदार्थ जीवमंडल में घूमते हैं, जिससे जैव-रासायनिक चक्र बनते हैं। प्रकृति में पाए जाने वाले नब्बे से अधिक तत्वों में से जीवित जीवों को लगभग चालीस की आवश्यकता होती है। सबसे महत्वपूर्ण जिनकी बड़ी मात्रा में आवश्यकता होती है - कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन। तत्वों और पदार्थों का चक्र स्व-विनियमन प्रक्रियाओं के कारण चलता है जिसमें सभी घटक भाग लेते हैं। ये प्रक्रियाएँ अपशिष्ट-मुक्त हैं। मौजूद जीवमंडल में जैव-भू-रासायनिक चक्र के वैश्विक समापन का नियम, अपने विकास के सभी चरणों में कार्य कर रहा है। जीवमंडल विकास की प्रक्रिया में, जैव-भू-रासायनिक प्रक्रियाओं को बंद करने में जैविक घटक की भूमिका बढ़ जाती है।
जिसे चक्र. जैव-भू-रासायनिक चक्र पर मनुष्यों का और भी अधिक प्रभाव पड़ता है। लेकिन इसकी भूमिका विपरीत दिशा में प्रकट होती है (गाइरे खुल जाते हैं)। पदार्थों के जैव-भू-रासायनिक चक्र का आधार सूर्य की ऊर्जा और हरे पौधों का क्लोरोफिल है। अन्य सबसे महत्वपूर्ण चक्र - पानी, कार्बन, नाइट्रोजन, फॉस्फोरस और सल्फर - जैव-भू-रासायनिक चक्र से जुड़े हैं और इसमें योगदान करते हैं।

जीवमंडल में जल चक्र

पौधे प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बनिक यौगिकों के निर्माण के लिए पानी में हाइड्रोजन का उपयोग करते हैं, जिससे आणविक ऑक्सीजन निकलती है। सभी जीवित प्राणियों की श्वसन प्रक्रिया में कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण के दौरान पुनः पानी बनता है। जीवन के इतिहास में, जलमंडल में सभी मुक्त पानी ग्रह के जीवित पदार्थ में बार-बार अपघटन और नए गठन के चक्र से गुजरा है। पृथ्वी पर हर साल लगभग 500,000 किमी 3 पानी जल चक्र में शामिल होता है। जल चक्र और उसके भंडार को चित्र में दिखाया गया है। 5 (सापेक्ष मूल्यों में)।

जीवमंडल में ऑक्सीजन चक्र

पृथ्वी प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के लिए मुक्त ऑक्सीजन की उच्च सामग्री के साथ अपने अद्वितीय वातावरण का श्रेय देती है। वायुमंडल की उच्च परतों में ओजोन के निर्माण का ऑक्सीजन चक्र से गहरा संबंध है। ऑक्सीजन पानी के अणुओं से निकलती है और मूल रूप से पौधों में प्रकाश संश्लेषक गतिविधि का उपोत्पाद है। अजैविक रूप से, जलवाष्प के प्रकाश पृथक्करण के कारण वायुमंडल की ऊपरी परतों में ऑक्सीजन उत्पन्न होती है, लेकिन यह स्रोत प्रकाश संश्लेषण द्वारा आपूर्ति की गई ऑक्सीजन के एक प्रतिशत का केवल हजारवां हिस्सा होता है। वायुमंडल और जलमंडल में ऑक्सीजन सामग्री के बीच एक तरल संतुलन है। पानी में यह लगभग 21 गुना कम है।

चावल। 6. ऑक्सीजन चक्र का आरेख: बोल्ड तीर - ऑक्सीजन आपूर्ति और खपत का मुख्य प्रवाह

जारी ऑक्सीजन का सभी एरोबिक जीवों की श्वसन प्रक्रियाओं और विभिन्न खनिज यौगिकों के ऑक्सीकरण में गहनता से उपभोग किया जाता है। ये प्रक्रियाएँ वायुमंडल, मिट्टी, पानी, गाद और चट्टानों में होती हैं। यह दिखाया गया है कि तलछटी चट्टानों में बंधी ऑक्सीजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा प्रकाश संश्लेषक मूल का है। वायुमंडल में विनिमय निधि O कुल प्रकाश संश्लेषक उत्पादन का 5% से अधिक नहीं बनाती है। कई अवायवीय जीवाणु सल्फेट या नाइट्रेट का उपयोग करके अवायवीय श्वसन की प्रक्रिया के माध्यम से कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण भी करते हैं।

पौधों द्वारा निर्मित कार्बनिक पदार्थों के पूर्ण अपघटन के लिए बिल्कुल उसी मात्रा में ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान जारी की गई थी। तलछटी चट्टानों, कोयले और पीट में कार्बनिक पदार्थों का दफन वातावरण में ऑक्सीजन विनिमय निधि को बनाए रखने के आधार के रूप में कार्य करता है। इसमें मौजूद सारी ऑक्सीजन लगभग 2000 वर्षों में जीवित जीवों के माध्यम से एक पूर्ण चक्र से गुजरती है।

वर्तमान में, वायुमंडलीय ऑक्सीजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा परिवहन, उद्योग और मानवजनित गतिविधि के अन्य रूपों के परिणामस्वरूप बंधा हुआ है। यह ज्ञात है कि प्रकाश संश्लेषण प्रक्रियाओं द्वारा आपूर्ति की गई 430-470 बिलियन टन की कुल मात्रा में से मानवता पहले से ही 10 बिलियन टन से अधिक मुक्त ऑक्सीजन खर्च करती है। यदि हम इस बात को ध्यान में रखें कि प्रकाश संश्लेषक ऑक्सीजन का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही विनिमय निधि में प्रवेश करता है, तो इस संबंध में मानव गतिविधि खतरनाक अनुपात प्राप्त करना शुरू कर देती है।

ऑक्सीजन चक्र का कार्बन चक्र से गहरा संबंध है।

जीवमंडल में कार्बन चक्र

रासायनिक तत्व के रूप में कार्बन जीवन का आधार है। यह विभिन्न तरीकों से कई अन्य तत्वों के साथ मिलकर सरल और जटिल कार्बनिक अणु बना सकता है जो जीवित कोशिकाएं बनाते हैं। ग्रह पर वितरण के संदर्भ में, कार्बन ग्यारहवें स्थान पर है (पृथ्वी की पपड़ी के वजन का 0.35%), लेकिन जीवित पदार्थ में इसका औसत शुष्क बायोमास का लगभग 18 या 45% है।

वायुमंडल में, कार्बन कार्बन डाइऑक्साइड CO2 और कुछ हद तक मीथेन CH4 का हिस्सा है। जलमंडल में, CO2 पानी में घुल जाता है, और इसकी कुल सामग्री वायुमंडलीय की तुलना में बहुत अधिक है। महासागर वायुमंडल में CO2 के नियमन के लिए एक शक्तिशाली बफर के रूप में कार्य करता है: जैसे-जैसे हवा में इसकी सांद्रता बढ़ती है, पानी द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का अवशोषण बढ़ता है। सीओ 2 के कुछ अणु पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे कार्बोनिक एसिड बनता है, जो फिर एचसीओ 3 - और सीओ 2- 3 आयनों में विघटित हो जाता है। ये आयन कैल्शियम या मैग्नीशियम धनायनों के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बोनेट बनाते हैं, जिससे समुद्र की बफर प्रणाली बनी रहती है पानी का स्थिर pH.

वायुमंडल और जलमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड कार्बन चक्र में एक विनिमय निधि है, जहां से इसे स्थलीय पौधों और शैवाल द्वारा लिया जाता है। प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर सभी जैविक चक्रों का आधार है। स्थिर कार्बन का विमोचन स्वयं प्रकाश संश्लेषक जीवों और सभी हेटरोट्रॉफ़्स - बैक्टीरिया, कवक, जानवरों की श्वसन गतिविधि के दौरान होता है जो जीवित या मृत कार्बनिक पदार्थों के कारण खाद्य श्रृंखला में शामिल होते हैं।

चावल। 7. कार्बन चक्र

मिट्टी से वायुमंडल में CO2 की वापसी विशेष रूप से सक्रिय है, जहां जीवों के कई समूहों की गतिविधि केंद्रित होती है, मृत पौधों और जानवरों के अवशेष विघटित होते हैं और पौधों की जड़ प्रणालियों की श्वसन होती है। इस अभिन्न प्रक्रिया को "मृदा श्वसन" कहा जाता है और यह हवा में CO2 विनिमय निधि की पुनःपूर्ति में महत्वपूर्ण योगदान देता है। कार्बनिक पदार्थों के खनिजकरण की प्रक्रियाओं के समानांतर, मिट्टी में ह्यूमस बनता है - कार्बन से भरपूर एक जटिल और स्थिर आणविक परिसर। मृदा ह्यूमस भूमि पर महत्वपूर्ण कार्बन भंडारों में से एक है।

ऐसी स्थितियों में जहां विनाशकों की गतिविधि पर्यावरणीय कारकों द्वारा बाधित होती है (उदाहरण के लिए, जब मिट्टी में और जलाशयों के तल पर अवायवीय शासन होता है), वनस्पति द्वारा संचित कार्बनिक पदार्थ विघटित नहीं होते हैं, समय के साथ कोयले या भूरे जैसे चट्टानों में बदल जाते हैं। कोयला, पीट, सैप्रोपेल, तेल शेल और अन्य जो संचित सौर ऊर्जा से समृद्ध हैं। वे लंबे समय तक जैविक चक्र से अलग रहकर कार्बन आरक्षित निधि की पूर्ति करते हैं। जीवित बायोमास, मृत कूड़े-कचरे, समुद्र के घुले हुए कार्बनिक पदार्थों आदि में भी कार्बन अस्थायी रूप से जमा होता है। तथापि लिखित रूप में मुख्य कार्बन आरक्षित निधिजीवित जीव या जीवाश्म ईंधन नहीं हैं, बल्कि तलछटी चट्टानें - चूना पत्थर और डोलोमाइट।उनका गठन जीवित पदार्थ की गतिविधि से भी जुड़ा हुआ है। इन कार्बोनेटों का कार्बन लंबे समय तक पृथ्वी की गहराई में दबा रहता है और कटाव के दौरान ही चक्र में प्रवेश करता है जब चट्टानें टेक्टोनिक चक्रों में उजागर होती हैं।

पृथ्वी पर कुल मात्रा में से केवल एक प्रतिशत कार्बन का अंश ही जैव-भू-रासायनिक चक्र में भाग लेता है। वायुमंडल और जलमंडल से कार्बन कई बार जीवित जीवों से होकर गुजरता है। भूमि के पौधे हवा में अपने भंडार को 4-5 वर्षों में समाप्त करने में सक्षम हैं, मिट्टी के ह्यूमस में भंडार - 300-400 वर्षों में। विनिमय कोष में कार्बन की मुख्य वापसी जीवित जीवों की गतिविधि के कारण होती है, और इसका केवल एक छोटा सा हिस्सा (प्रतिशत का हजारोंवां हिस्सा) ज्वालामुखीय गैसों के हिस्से के रूप में पृथ्वी के आंतों से निकलने से मुआवजा दिया जाता है।

वर्तमान में, जीवाश्म ईंधन के विशाल भंडार का निष्कर्षण और दहन, भंडार से कार्बन को जीवमंडल के विनिमय कोष में स्थानांतरित करने में एक शक्तिशाली कारक बनता जा रहा है।

जीवमंडल में नाइट्रोजन चक्र

वायुमंडल और जीवित पदार्थ में पृथ्वी पर सभी नाइट्रोजन का 2% से भी कम है, लेकिन यह ग्रह पर जीवन का समर्थन करता है। नाइट्रोजन सबसे महत्वपूर्ण कार्बनिक अणुओं का हिस्सा है - डीएनए, प्रोटीन, लिपोप्रोटीन, एटीपी, क्लोरोफिल, आदि। पौधों के ऊतकों में, कार्बन से इसका अनुपात औसतन 1: 30 है, और समुद्री शैवाल में I: 6 है। नाइट्रोजन का जैविक चक्र है इसलिए यह कार्बन से भी निकटता से संबंधित है।

वायुमंडल का आणविक नाइट्रोजन पौधों के लिए दुर्गम है, जो इस तत्व को केवल अमोनियम आयनों, नाइट्रेट्स या मिट्टी या जलीय घोल के रूप में अवशोषित कर सकता है। इसलिए, नाइट्रोजन की कमी अक्सर प्राथमिक उत्पादन को सीमित करने वाला एक कारक है - अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों के निर्माण से जुड़े जीवों का काम। फिर भी, विशेष बैक्टीरिया (नाइट्रोजन फिक्सर) की गतिविधि के कारण वायुमंडलीय नाइट्रोजन जैविक चक्र में व्यापक रूप से शामिल है।

अमोनीकरण करने वाले सूक्ष्मजीव भी नाइट्रोजन चक्र में एक बड़ी भूमिका निभाते हैं। वे प्रोटीन और अन्य नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक पदार्थों को अमोनिया में विघटित करते हैं। अमोनियम रूप में, नाइट्रोजन को आंशिक रूप से पौधों की जड़ों द्वारा पुन: अवशोषित किया जाता है, और आंशिक रूप से नाइट्रिफाइंग सूक्ष्मजीवों द्वारा अवरोधित किया जाता है, जो सूक्ष्मजीवों के समूह - डेनिट्रिफायर्स के कार्यों के विपरीत है।

चावल। 8. नाइट्रोजन चक्र

मिट्टी या पानी में अवायवीय परिस्थितियों में, वे कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करने के लिए नाइट्रेट से ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं, और अपने जीवन के लिए ऊर्जा प्राप्त करते हैं। नाइट्रोजन को आणविक नाइट्रोजन में अपचयित किया जाता है। नाइट्रोजन स्थिरीकरण और विनाइट्रीकरण प्रकृति में लगभग संतुलित हैं। इस प्रकार नाइट्रोजन चक्र मुख्य रूप से बैक्टीरिया की गतिविधि पर निर्भर करता है, जबकि पौधे इसमें एकीकृत होते हैं, इस चक्र के मध्यवर्ती उत्पादों का उपयोग करते हैं और बायोमास के उत्पादन के माध्यम से जीवमंडल में नाइट्रोजन परिसंचरण के पैमाने को काफी बढ़ाते हैं।

नाइट्रोजन चक्र में जीवाणुओं की भूमिका इतनी महान है कि यदि उनकी केवल 20 प्रजातियाँ नष्ट हो जाएँ, तो हमारे ग्रह पर जीवन समाप्त हो जाएगा।

नाइट्रोजन का गैर-जैविक निर्धारण और इसके ऑक्साइड और अमोनिया का मिट्टी में प्रवेश भी वायुमंडलीय आयनीकरण और बिजली के निर्वहन के दौरान वर्षा के साथ होता है। आधुनिक उर्वरक उद्योग फसल उत्पादन बढ़ाने के लिए वायुमंडलीय नाइट्रोजन को प्राकृतिक नाइट्रोजन निर्धारण से अधिक स्तर पर स्थिर करता है।

वर्तमान में, मानव गतिविधि तेजी से नाइट्रोजन चक्र को प्रभावित कर रही है, मुख्य रूप से आणविक अवस्था में वापसी की प्रक्रियाओं पर बाध्य रूपों में इसके स्थानांतरण की अधिकता की दिशा में।

जीवमंडल में फास्फोरस चक्र

एटीपी, डीएनए, आरएनए सहित कई कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए आवश्यक यह तत्व पौधों द्वारा केवल ऑर्थोफॉस्फोरिक एसिड आयनों (P0 3 4 +) के रूप में अवशोषित किया जाता है। यह उन तत्वों से संबंधित है जो भूमि और विशेष रूप से समुद्र में प्राथमिक उत्पादन को सीमित करते हैं, क्योंकि मिट्टी और पानी में फास्फोरस का विनिमय कोष छोटा होता है। जीवमंडल के पैमाने पर इस तत्व का चक्र बंद नहीं है।

भूमि पर, पौधे मिट्टी से फॉस्फेट खींचते हैं, जो कार्बनिक अवशेषों को विघटित करने से डीकंपोजर द्वारा जारी किया जाता है। हालाँकि, क्षारीय या अम्लीय मिट्टी में फास्फोरस यौगिकों की घुलनशीलता तेजी से कम हो जाती है। फॉस्फेट का मुख्य आरक्षित कोष भूवैज्ञानिक अतीत में समुद्र तल पर बनी चट्टानों में निहित है। रॉक लीचिंग के दौरान, इन भंडारों का कुछ हिस्सा मिट्टी में चला जाता है और निलंबन और समाधान के रूप में जल निकायों में बह जाता है। जलमंडल में, फॉस्फेट का उपयोग फाइटोप्लांकटन द्वारा किया जाता है, जो खाद्य श्रृंखलाओं से होते हुए अन्य जलजीवों तक पहुंचता है। हालाँकि, समुद्र में, अधिकांश फॉस्फोरस यौगिक नीचे जानवरों और पौधों के अवशेषों के साथ दबे हुए हैं, इसके बाद तलछटी चट्टानों के साथ बड़े भूवैज्ञानिक चक्र में संक्रमण होता है। गहराई पर, घुले हुए फॉस्फेट कैल्शियम के साथ जुड़ते हैं, जिससे फॉस्फोराइट्स और एपेटाइट बनते हैं। जीवमंडल में, वास्तव में, भूमि की चट्टानों से समुद्र की गहराई में फॉस्फोरस का एक यूनिडायरेक्शनल प्रवाह होता है, इसलिए जलमंडल में इसका विनिमय कोष बहुत सीमित होता है;

चावल। 9. फास्फोरस चक्र

फॉस्फोराइट्स और एपेटाइट्स के स्थलीय भंडार का उपयोग उर्वरकों के उत्पादन में किया जाता है। ताजे जल निकायों में फास्फोरस का प्रवेश उनके "खिलने" के मुख्य कारणों में से एक है।

जीवमंडल में सल्फर चक्र

कई अमीनो एसिड के निर्माण के लिए आवश्यक सल्फर का चक्र, प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना के लिए जिम्मेदार है और जीवमंडल में बैक्टीरिया की एक विस्तृत श्रृंखला द्वारा बनाए रखा जाता है। इस चक्र में व्यक्तिगत लिंक में एरोबिक सूक्ष्मजीव शामिल होते हैं जो कार्बनिक अवशेषों के सल्फर को सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करते हैं, साथ ही एनारोबिक सल्फेट रिड्यूसर जो सल्फेट्स को हाइड्रोजन सल्फाइड में कम करते हैं। सल्फर बैक्टीरिया के सूचीबद्ध समूहों के अलावा, वे हाइड्रोजन सल्फाइड को मौलिक सल्फर और फिर सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करते हैं। पौधे मिट्टी और पानी से केवल SO2-4 आयन अवशोषित करते हैं।

केंद्र में रिंग ऑक्सीकरण (ओ) और कटौती (आर) की प्रक्रिया को दर्शाती है जो उपलब्ध सल्फेट पूल और मिट्टी और तलछट में गहरे लौह सल्फाइड पूल के बीच सल्फर का आदान-प्रदान करती है।

चावल। 10. सल्फर चक्र. केंद्र में रिंग ऑक्सीकरण (0) और कमी (आर) की प्रक्रिया को दर्शाती है, जिसके माध्यम से उपलब्ध सल्फेट के पूल और मिट्टी और तलछट में गहरे स्थित लौह सल्फाइड के पूल के बीच सल्फर का आदान-प्रदान होता है।

सल्फर का मुख्य संचय समुद्र में होता है, जहां नदी के अपवाह के साथ सल्फेट आयन लगातार भूमि से बहते रहते हैं। जब हाइड्रोजन सल्फाइड को पानी से छोड़ा जाता है, तो सल्फर आंशिक रूप से वायुमंडल में वापस आ जाता है, जहां यह डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है, और वर्षा जल में सल्फ्यूरिक एसिड में बदल जाता है। बड़ी मात्रा में सल्फेट्स और मौलिक सल्फर का औद्योगिक उपयोग और जीवाश्म ईंधन के दहन से वायुमंडल में बड़ी मात्रा में सल्फर डाइऑक्साइड निकलता है। यह वनस्पति, जानवरों, लोगों को नुकसान पहुंचाता है और अम्लीय वर्षा के स्रोत के रूप में कार्य करता है, जो सल्फर चक्र में मानव हस्तक्षेप के नकारात्मक प्रभावों को बढ़ा देता है।

पदार्थों के संचलन की दर

पदार्थों के सभी चक्र अलग-अलग गति से होते हैं (चित्र 11)

इस प्रकार, ग्रह पर सभी बायोजेनिक तत्वों के चक्र विभिन्न भागों की जटिल बातचीत द्वारा समर्थित हैं। वे विभिन्न कार्यों वाले जीवों के समूहों की गतिविधि, समुद्र और भूमि को जोड़ने वाली अपवाह और वाष्पीकरण की प्रणाली, पानी और वायु द्रव्यमान के संचलन की प्रक्रियाओं, गुरुत्वाकर्षण बलों की कार्रवाई, लिथोस्फेरिक प्लेटों और अन्य बड़े के टेक्टोनिक्स से बनते हैं। -पैमाने पर भूवैज्ञानिक और भूभौतिकीय प्रक्रियाएं।

जीवमंडल एक एकल जटिल प्रणाली के रूप में कार्य करता है जिसमें पदार्थों के विभिन्न चक्र होते हैं। इनमें से मुख्य इंजन है चक्र ग्रह का जीवित पदार्थ है, सभी जीवित जीव,कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण, परिवर्तन और अपघटन की प्रक्रियाएँ प्रदान करना।

चावल। 11. पदार्थों के संचलन की दरें (पी. क्लाउड, ए. जिबोर, 1972)

दुनिया के पारिस्थितिक दृष्टिकोण का आधार यह विचार है कि प्रत्येक जीवित प्राणी उसे प्रभावित करने वाले कई अलग-अलग कारकों से घिरा हुआ है, जो मिलकर उसका निवास स्थान बनाते हैं - एक बायोटोप। इस तरह, बायोटोप - क्षेत्र का एक भाग जो पौधों या जानवरों की कुछ प्रजातियों के लिए रहने की स्थिति के मामले में सजातीय है(खड्ड का ढलान, शहरी वन पार्क, छोटी झील या बड़ी झील का हिस्सा, लेकिन सजातीय स्थितियों के साथ - तटीय भाग, गहरे पानी वाला हिस्सा)।

किसी विशेष बायोटोप की विशेषता वाले जीव बनाते हैं जीवन समुदाय, या बायोसेनोसिस(झीलों, घास के मैदानों, तटरेखाओं के जानवर, पौधे और सूक्ष्मजीव)।

एक जीवित समुदाय (बायोसेनोसिस) अपने बायोटोप के साथ एक संपूर्ण बनाता है, जिसे कहा जाता है पारिस्थितिक तंत्र (पारिस्थितिकी तंत्र)।प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र का एक उदाहरण एंथिल, झील, तालाब, घास का मैदान, जंगल, शहर, खेत है। कृत्रिम पारिस्थितिकी तंत्र का एक उत्कृष्ट उदाहरण एक अंतरिक्ष यान है। जैसा कि आप देख सकते हैं, यहां कोई सख्त स्थानिक संरचना नहीं है। पारिस्थितिकी तंत्र की अवधारणा के करीब एक अवधारणा है बायोजियोसेनोसिस।

पारिस्थितिक तंत्र के मुख्य घटक हैं:

• निर्जीव (अजैविक) पर्यावरण।ये पानी, खनिज, गैसें, साथ ही कार्बनिक पदार्थ और ह्यूमस हैं;
• जैविक घटक.इनमें शामिल हैं: उत्पादक या निर्माता (हरे पौधे), उपभोक्ता या उपभोक्ता (जीवित प्राणी जो उत्पादकों को खाते हैं), और डीकंपोजर या डीकंपोजर (सूक्ष्मजीव)।

प्रकृति अत्यंत आर्थिक रूप से संचालित होती है। इस प्रकार, जीवों द्वारा निर्मित बायोमास (जीवों के शरीर का पदार्थ) और उनमें मौजूद ऊर्जा को पारिस्थितिकी तंत्र के अन्य सदस्यों में स्थानांतरित कर दिया जाता है: जानवर पौधों को खाते हैं, इन जानवरों को अन्य जानवरों द्वारा खाया जाता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है भोजन, या ट्रॉफिक, श्रृंखला।प्रकृति में, खाद्य शृंखलाएं अक्सर एक-दूसरे से जुड़ती हैं, एक खाद्य जाल बनाना।

खाद्य श्रृंखलाओं के उदाहरण: पौधे - शाकाहारी - शिकारी; अनाज - फ़ील्ड माउस - लोमड़ी, आदि और खाद्य जाल चित्र में दिखाए गए हैं। 12.

इस प्रकार, जीवमंडल में संतुलन की स्थिति जैविक और अजैविक पर्यावरणीय कारकों की परस्पर क्रिया पर आधारित है, जो पारिस्थितिक तंत्र के सभी घटकों के बीच पदार्थ और ऊर्जा के निरंतर आदान-प्रदान के माध्यम से बनाए रखा जाता है।

प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र के बंद परिसंचरण में, अन्य के साथ, दो कारकों की भागीदारी आवश्यक है: डीकंपोजर की उपस्थिति और सौर ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति। शहरी और कृत्रिम पारिस्थितिक तंत्र में डीकंपोजर कम या बिल्कुल नहीं होते हैं, इसलिए तरल, ठोस और गैसीय अपशिष्ट जमा हो जाते हैं, जो पर्यावरण को प्रदूषित करते हैं।

चावल। 12. खाद्य जाल एवं पदार्थ के प्रवाह की दिशा

जीवमंडल हमारे ग्रह का बाहरी आवरण है, इसमें सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं होती हैं, यह इसके मुख्य भूमंडलों में से एक है। जीवमंडल में पदार्थों का संचलन कई शताब्दियों से वैज्ञानिकों के गहन ध्यान का विषय रहा है और बना हुआ है। पदार्थों के चक्र के लिए धन्यवाद, पृथ्वी पर सभी जीवन के लिए एक वैश्विक रासायनिक विनिमय बनता है, जो प्रत्येक व्यक्तिगत प्रजाति की महत्वपूर्ण गतिविधि का समर्थन करता है।

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दो गाइर

दो मुख्य चक्र हैं:

1. भूवैज्ञानिक, इसे बड़ा भी कहा जाता है,
2. जैविक, उर्फ ​​छोटा।

भूवैज्ञानिक का वैश्विक महत्व है, क्योंकि यह पृथ्वी के जल संसाधनों और ग्रह पर भूमि के बीच पदार्थों का संचार करता है। यह पानी के विश्वव्यापी संचलन को सुनिश्चित करता है, जो हर स्कूली बच्चे को ज्ञात है: वर्षा, वाष्पीकरण, अवक्षेपण, यानी एक निश्चित पैटर्न।

यहां सिस्टम-निर्माण कारक इसकी सभी समग्र स्थितियों में पानी है। इस क्रिया का पूरा चक्र जीवों के जन्म, उनके विकास, प्रजनन और विकास को संभव बनाता है। पदार्थ परिसंचरण के एक बड़े चक्र का एल्गोरिदम, भूमि क्षेत्रों को नमी से संतृप्त करने के अलावा, अन्य प्राकृतिक घटनाओं के निर्माण के लिए भी प्रदान करता है: तलछटी चट्टानों, खनिजों, आग्नेय लावा और खनिजों का निर्माण।

जैविक चक्र जीवित जीवों और प्राकृतिक घटकों के घटकों के बीच पदार्थों का निरंतर आदान-प्रदान है। यह इस प्रकार होता है: जीवित जीव ऊर्जा प्रवाह प्राप्त करते हैं, और फिर, कार्बनिक पदार्थों के अपघटन की प्रक्रिया से गुजरते हुए, ऊर्जा फिर से पर्यावरण के तत्वों में प्रवेश करती है।

कार्बनिक पदार्थों का चक्र वनस्पतियों, जीवों, सूक्ष्मजीवों, मिट्टी की चट्टानों आदि के प्रतिनिधियों के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान के लिए सीधे तौर पर जिम्मेदार है। पारिस्थितिक तंत्र के विभिन्न स्तरों पर जैविक चक्र सुनिश्चित होता है, जिससे जीवमंडल में रासायनिक प्रतिक्रियाओं और विभिन्न ऊर्जा परिवर्तनों का एक अनूठा चक्र बनता है। यह योजना कई हजारों वर्ष पहले बनी थी और अब तक उसी ढर्रे पर काम कर रही है।

आवश्यक तत्व

प्रकृति में कई रासायनिक तत्व हैं, हालांकि, जीवित प्रकृति के लिए उनमें से इतने सारे आवश्यक नहीं हैं। चार मुख्य तत्व हैं:

1. ऑक्सीजन,
2. हाइड्रोजन,
3. कार्बन,
4. नाइट्रोजन।

इन पदार्थों की मात्रा प्रकृति में पदार्थों के कुल जैविक चक्र के आधे से अधिक हिस्से पर होती है। इसमें महत्वपूर्ण तत्व भी हैं, लेकिन बहुत कम मात्रा में उपयोग किए जाते हैं। ये फास्फोरस, सल्फर, लोहा और कुछ अन्य हैं।

जैव-भू-रासायनिक चक्रों को दो महत्वपूर्ण क्रियाओं में विभाजित किया गया है जैसे सूर्य द्वारा सौर ऊर्जा का उत्पादन और हरे पौधों द्वारा क्लोरोफिल का उत्पादन। रासायनिक तत्वों के पास जैव-भू-रासायनिक के साथ संपर्क के अपरिहार्य बिंदु होते हैं और साथ ही, वे इस प्रक्रिया के पूरक होते हैं।

कार्बन

यह रासायनिक तत्व प्रत्येक जीवित कोशिका, जीव या सूक्ष्मजीव का एक आवश्यक घटक है। कार्बनिक कार्बन यौगिकों को सुरक्षित रूप से जीवन की उत्पत्ति और विकास की संभावना का मुख्य घटक कहा जा सकता है।

प्रकृति में, यह गैस वायुमंडलीय परतों में और आंशिक रूप से जलमंडल में पाई जाती है। इन्हीं से सभी पौधों, शैवालों और कुछ सूक्ष्मजीवों को कार्बन की आपूर्ति होती है।

गैस की रिहाई जीवित जीवों की श्वसन और महत्वपूर्ण गतिविधि के माध्यम से होती है। इसके अलावा, पौधों की जड़ प्रणालियों, विघटित अवशेषों और जीवों के अन्य समूहों द्वारा किए गए गैस विनिमय के कारण, जीवमंडल में कार्बन की मात्रा मिट्टी की परतों से भर जाती है।

कार्बन चयापचय के बिना जीवमंडल एवं जैविक चक्र की कल्पना नहीं की जा सकती। पृथ्वी पर इस रासायनिक तत्व की पर्याप्त आपूर्ति है और यह कुछ तलछटी चट्टानों, निर्जीव जीवों और जीवाश्मों में पाया जाता है।

भूमिगत स्थित चूना पत्थर की चट्टानों से कार्बन का प्रवेश संभव है, वे खनन या आकस्मिक मिट्टी के कटाव के दौरान उजागर हो सकते हैं।

जीवमंडल में कार्बन का कारोबार जीवित जीवों की श्वसन प्रणालियों के माध्यम से बार-बार पारित होने और पारिस्थितिकी तंत्र के अजैविक कारकों में संचय से होता है।

फास्फोरस

फास्फोरस, जीवमंडल के एक घटक के रूप में, अपने शुद्ध रूप में उतना मूल्यवान नहीं है जितना कि कई कार्बनिक यौगिकों में। उनमें से कुछ महत्वपूर्ण हैं: सबसे पहले, ये कोशिकाओं के डीएनए, आरकेएन और एटीपी हैं। फॉस्फोरस चक्र योजना विशेष रूप से ऑर्थोफॉस्फोरस यौगिक पर आधारित है, क्योंकि इस प्रकार का पदार्थ सबसे अच्छा अवशोषित होता है।

जीवमंडल में फास्फोरस के घूर्णन में मोटे तौर पर दो भाग होते हैं:

1. ग्रह का जलीय भाग - आदिम प्लवक द्वारा प्रसंस्करण से लेकर समुद्री मछली के कंकाल के रूप में जमाव तक,
2. स्थलीय पर्यावरण - यहाँ यह मृदा तत्वों के रूप में सबसे अधिक संकेंद्रित है।

फॉस्फोरस एपेटाइट जैसे प्रसिद्ध खनिज का आधार है। फॉस्फोरस युक्त खनिजों वाली खदानों का विकास बहुत लोकप्रिय है, लेकिन यह परिस्थिति जीवमंडल में फॉस्फोरस चक्र का बिल्कुल भी समर्थन नहीं करती है, बल्कि, इसके विपरीत, इसके भंडार को कम कर देती है।

नाइट्रोजन

रासायनिक तत्व नाइट्रोजन ग्रह पर सूक्ष्म मात्रा में मौजूद है। किसी भी जीवित तत्व में इसकी अनुमानित सामग्री, केवल लगभग दो प्रतिशत है। लेकिन इसके बिना ग्रह पर जीवन संभव नहीं है।

कुछ प्रकार के जीवाणु जीवमंडल में नाइट्रोजन चक्र में निर्णायक भूमिका निभाते हैं। यहां बड़ी मात्रा में भागीदारी नाइट्रोजन फिक्सर्स और अमोनीफाइंग सूक्ष्मजीवों को दी गई है। इस एल्गोरिदम में उनकी भागीदारी इतनी महत्वपूर्ण है कि यदि इन प्रजातियों के कुछ प्रतिनिधि गायब हो जाते हैं, तो पृथ्वी पर जीवन की संभावना सवालों के घेरे में आ जाएगी।

यहां मुद्दा यह है कि यह तत्व अपने आणविक रूप में, जिस तरह यह वायुमंडलीय परतों में दिखता है, पौधों द्वारा अवशोषित नहीं किया जा सकता है। परिणामस्वरूप, जीवमंडल में नाइट्रोजन के कारोबार को सुनिश्चित करने के लिए, इसे अमोनिया या अमोनियम में संसाधित करना आवश्यक है। इस प्रकार नाइट्रोजन पुनर्चक्रण योजना पूरी तरह से बैक्टीरिया की गतिविधि पर निर्भर है।

जीवमंडल में कार्बन चक्र पारिस्थितिकी तंत्र में नाइट्रोजन चक्रण की प्रक्रिया में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है - ये दोनों चक्र एक दूसरे से निकटता से संबंधित हैं।

आधुनिक उर्वरक उत्पादन प्रक्रियाओं और अन्य औद्योगिक कारकों का वायुमंडलीय नाइट्रोजन सामग्री पर भारी प्रभाव पड़ता है - कुछ क्षेत्रों के लिए इसकी मात्रा कई गुना अधिक है।

ऑक्सीजन

जीवमंडल में पदार्थों का निरंतर चक्र और ऊर्जा का एक प्रकार से दूसरे प्रकार में परिवर्तन होता रहता है। इस संबंध में सबसे महत्वपूर्ण चक्र प्रकाश संश्लेषण का कार्य है। यह प्रकाश संश्लेषण है जो वायु क्षेत्र को मुक्त ऑक्सीजन प्रदान करता है, जो वायुमंडल की कुछ परतों को ओजोनाइज़ करने में सक्षम है।

जीवमंडल में जल चक्र के दौरान पानी के अणुओं से ऑक्सीजन भी निकलती है। हालाँकि, इस तत्व की उपस्थिति के लिए यह अजैविक कारक पौधों द्वारा उत्पादित मात्रा की तुलना में नगण्य है।

जीवमंडल में ऑक्सीजन चक्र एक लंबी प्रक्रिया है, लेकिन बहुत तीव्र है। यदि हम वायुमंडल में इस रासायनिक तत्व की पूरी मात्रा लेते हैं, तो कार्बनिक पदार्थ के अपघटन से लेकर प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधे द्वारा इसकी रिहाई तक इसका पूरा चक्र लगभग दो हजार साल तक चलता है! इस चक्र में कोई विराम नहीं है, यह कई सहस्राब्दियों तक हर दिन, हर साल होता है।

आजकल, चयापचय प्रक्रिया के दौरान, औद्योगिक उत्सर्जन, परिवहन निकास गैसों और अन्य वायुमंडलीय प्रदूषकों के कारण मुक्त ऑक्सीजन की एक महत्वपूर्ण मात्रा बंध जाती है।

पानी

पानी जैसे महत्वपूर्ण रासायनिक यौगिक के बिना जीवमंडल की अवधारणा और पदार्थों के जैविक चक्र की कल्पना करना मुश्किल है। इसका कारण बताने की शायद कोई जरूरत नहीं है। जल परिसंचरण पैटर्न हर जगह है: सभी जीवित जीव तीन-चौथाई पानी हैं। पौधों को प्रकाश संश्लेषण के लिए इसकी आवश्यकता होती है, जो ऑक्सीजन का उत्पादन करता है। श्वसन से भी जल उत्पन्न होता है। यदि हम संक्षेप में हमारे ग्रह के जीवन और विकास के पूरे इतिहास का मूल्यांकन करें, तो जीवमंडल में पानी का पूरा चक्र, अपघटन से लेकर नव निर्माण तक, हजारों बार पूरा हो चुका है।

चूंकि जीवमंडल में पदार्थों का एक निरंतर चक्र होता है और ऊर्जा का एक से दूसरे में परिवर्तन होता है, यह पानी का परिवर्तन है जो प्रकृति में लगभग सभी अन्य चक्रों और कारोबारों के साथ अटूट रूप से जुड़ा हुआ है।

गंधक

एक रासायनिक तत्व के रूप में सल्फर, प्रोटीन अणु की सही संरचना के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। सल्फर चक्र कई प्रकार के प्रोटोजोआ, या अधिक सटीक रूप से बैक्टीरिया के कारण होता है। एरोबिक बैक्टीरिया कार्बनिक पदार्थों में निहित सल्फर को सल्फेट्स में ऑक्सीकरण करते हैं, और फिर अन्य प्रकार के बैक्टीरिया मौलिक सल्फर में ऑक्सीकरण प्रक्रिया को पूरा करते हैं। एक सरलीकृत आरेख जिसके द्वारा जीवमंडल में सल्फर चक्र का वर्णन किया जा सकता है, ऑक्सीकरण और कमी की निरंतर प्रक्रियाओं जैसा दिखता है।

जीवमंडल में पदार्थों के चक्र के दौरान, सल्फर अवशेष विश्व महासागर में जमा हो जाते हैं। इस रासायनिक तत्व के स्रोत नदी अपवाह हैं, जो मिट्टी और पहाड़ी ढलानों से पानी के प्रवाह के साथ सल्फर का परिवहन करते हैं। हाइड्रोजन सल्फाइड के रूप में नदी और भूजल से उत्सर्जित सल्फर आंशिक रूप से वायुमंडल में प्रवेश करता है और वहां से, पदार्थों के चक्र में शामिल होकर, वर्षा जल के हिस्से के रूप में लौटता है।

सल्फर सल्फेट्स, कुछ प्रकार के दहनशील अपशिष्ट और इसी तरह के उत्सर्जन से अनिवार्य रूप से वातावरण में सल्फर डाइऑक्साइड के स्तर में वृद्धि होती है। इसके परिणाम भयानक हैं: अम्लीय वर्षा, श्वसन रोग, वनस्पति का विनाश और अन्य। सल्फर का परिवर्तन, जो मूल रूप से पारिस्थितिकी तंत्र के सामान्य कामकाज के लिए था, आज जीवित जीवों को नष्ट करने के लिए एक हथियार में बदल गया है।

लोहा

शुद्ध लोहा प्रकृति में बहुत दुर्लभ है। मूल रूप से, उदाहरण के लिए, यह उल्कापिंडों के अवशेषों में पाया जा सकता है। यह धातु स्वयं नरम और लचीली होती है, लेकिन खुली हवा में यह तुरंत ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करती है और ऑक्साइड और ऑक्साइड बनाती है। अतः लौह युक्त पदार्थ का मुख्य प्रकार लौह अयस्क है।

यह ज्ञात है कि जीवमंडल में पदार्थों का संचलन लौह सहित विभिन्न यौगिकों के रूप में होता है, जिसका प्रकृति में संचलन का एक सक्रिय चक्र भी होता है। फेरम मिट्टी की परतों या विश्व महासागर में चट्टानों से या ज्वालामुखीय राख के साथ प्रवेश करता है।

जीवित प्रकृति में, लोहा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, इसके बिना प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया नहीं होती है और क्लोरोफिल नहीं बनता है। जीवित जीवों में हीमोग्लोबिन बनाने के लिए लोहे का उपयोग किया जाता है। अपना चक्र पूरा करने के बाद, यह कार्बनिक अवशेषों के रूप में मिट्टी में प्रवेश करता है।

जीवमंडल में एक समुद्री लौह चक्र भी होता है। इसका मूल सिद्धांत जमीनी सिद्धांत के समान है। जीवों की कुछ प्रजातियाँ लोहे का ऑक्सीकरण करती हैं; यहां ऊर्जा का उपयोग किया जाता है और धातु अपना जीवन चक्र पूरा करने के बाद अयस्क के रूप में पानी की गहराई में बस जाती है।

बैक्टीरिया, प्राकृतिक पारिस्थितिकी तंत्र चक्र में शामिल जीव

जीवमंडल में पदार्थ और ऊर्जा का संचार एक सतत प्रक्रिया है जो अपने निर्बाध संचालन के माध्यम से पृथ्वी पर जीवन सुनिश्चित करती है। इस चक्र की मूल बातें स्कूली बच्चों के लिए भी परिचित हैं: पौधे, कार्बन डाइऑक्साइड पर भोजन करते हुए, ऑक्सीजन छोड़ते हैं, जानवर और लोग ऑक्सीजन लेते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड को श्वसन प्रक्रिया के अपशिष्ट उत्पाद के रूप में छोड़ देते हैं। बैक्टीरिया और कवक का काम जीवित जीवों के अवशेषों को संसाधित करना, उन्हें कार्बनिक पदार्थों से खनिजों में परिवर्तित करना है, जो अंततः पौधों द्वारा अवशोषित होते हैं।

पदार्थों का जैविक चक्र क्या कार्य करता है? उत्तर सरल है: चूंकि ग्रह पर रासायनिक तत्वों और खनिजों की आपूर्ति, हालांकि व्यापक है, फिर भी सीमित है। जीवमंडल के सभी महत्वपूर्ण घटकों के परिवर्तन और कारोबार की एक चक्रीय प्रक्रिया की आवश्यकता है। जीवमंडल और जैविक चयापचय की अवधारणा पृथ्वी पर जीवन प्रक्रियाओं की शाश्वत अवधि को परिभाषित करती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सूक्ष्मजीव इस मामले में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, फास्फोरस चक्र नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया के बिना असंभव है, और लोहे की ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं लौह बैक्टीरिया के बिना काम नहीं करती हैं। नोड्यूल बैक्टीरिया नाइट्रोजन के प्राकृतिक कारोबार में एक बड़ी भूमिका निभाते हैं - उनके बिना, ऐसा चक्र बस रुक जाएगा। जीवमंडल में पदार्थों के चक्र में, फफूंद कवक एक प्रकार के अर्दली होते हैं, जो कार्बनिक अवशेषों को खनिज घटकों में विघटित करते हैं।

ग्रह पर रहने वाले जीवों का प्रत्येक वर्ग कुछ रासायनिक तत्वों के प्रसंस्करण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और जीवमंडल और जैविक चक्र की अवधारणा में योगदान देता है। पशु जगत के पदानुक्रम का सबसे आदिम उदाहरण खाद्य श्रृंखला है, हालाँकि, जीवित जीवों के कई और कार्य होते हैं, और परिणाम अधिक वैश्विक होता है।

प्रत्येक जीव, वास्तव में, एक जैव तंत्र का एक घटक है। जीवमंडल में पदार्थों के परिसंचरण को चक्रीय रूप से और सही ढंग से काम करने के लिए, जीवमंडल में प्रवेश करने वाले पदार्थ की मात्रा और सूक्ष्मजीवों द्वारा संसाधित की जा सकने वाली मात्रा के बीच संतुलन बनाए रखना महत्वपूर्ण है। दुर्भाग्य से, प्राकृतिक चक्र के प्रत्येक अगले चक्र के साथ, मानवीय हस्तक्षेप के कारण यह प्रक्रिया तेजी से बाधित होती जा रही है। पर्यावरणीय मुद्दे पारिस्थितिकी तंत्र की वैश्विक समस्याएं बन रहे हैं और उन्हें हल करने के तरीके आर्थिक रूप से महंगे हैं, अगर प्राकृतिक प्रक्रियाओं के परिप्रेक्ष्य से मूल्यांकन किया जाए तो और भी महंगे हैं।

पानी किसी भी जीवित जीव के लिए एक आवश्यक पदार्थ है। ग्रह पर पानी का बड़ा हिस्सा जलमंडल में केंद्रित है। जलाशयों की सतह से वाष्पीकरण वायुमंडलीय नमी के स्रोत का प्रतिनिधित्व करता है; इसके संघनन से वर्षा होती है, जिसके साथ पानी अंततः समुद्र में लौट जाता है। यह प्रक्रिया एक बड़े जल चक्र का निर्माण करती है। ग्लोब की सतह पर.

पारिस्थितिक तंत्र के भीतर, ऐसी प्रक्रियाएं होती हैं जो बड़े चक्र को जटिल बनाती हैं और इसे जैविक रूप से महत्वपूर्ण हिस्सा प्रदान करती हैं। अवरोधन की प्रक्रिया में, वनस्पति वर्षा के कुछ भाग को पृथ्वी की सतह तक पहुँचने से पहले वायुमंडल में वाष्पित करने में योगदान देती है। मिट्टी तक पहुँचने वाला वर्षा जल उसमें रिसता है और या तो मिट्टी की नमी का एक रूप बनाता है या सतह से जुड़ जाता है अपवाह; मिट्टी की कुछ नमी केशिकाओं के माध्यम से सतह पर आ सकती है और वाष्पित हो सकती है। मिट्टी की गहरी परतों से नमी पौधों की जड़ों द्वारा अवशोषित की जाती है; इसका कुछ भाग पत्तियों तक पहुँचता है और वायुमंडल में स्थानांतरित हो जाता है।

वाष्पीकरण-उत्सर्जन एक पारिस्थितिकी तंत्र से वायुमंडल में पानी की कुल रिहाई है। इसमें भौतिक रूप से वाष्पित पानी और पौधों द्वारा संचारित नमी दोनों शामिल हैं। वाष्पोत्सर्जन का स्तर विभिन्न प्रजातियों और विभिन्न परिदृश्य और जलवायु क्षेत्रों में भिन्न-भिन्न होता है।

यदि मिट्टी में रिसने वाले पानी की मात्रा उसकी नमी क्षमता से अधिक हो जाती है, तो वह भूजल स्तर तक पहुँच जाता है और उसका हिस्सा बन जाता है। भूजल प्रवाह मिट्टी की नमी को जलमंडल से जोड़ता है।

इस प्रकार, पारिस्थितिक तंत्र के भीतर जल चक्र के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं अवरोधन, वाष्पीकरण-उत्सर्जन, घुसपैठ और अपवाह हैं।

सामान्य तौर पर, जल चक्र की विशेषता इस तथ्य से होती है कि, कार्बन, नाइट्रोजन और अन्य तत्वों के विपरीत, पानी जीवित जीवों में जमा या बंधता नहीं है, बल्कि लगभग बिना किसी नुकसान के पारिस्थितिक तंत्र से गुजरता है; वर्षा के साथ गिरने वाले पानी का केवल 1% ही पारिस्थितिकी तंत्र के बायोमास के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है।

और इसलिए, छोटे चक्र में निम्नलिखित संरचना होती है: समुद्र (जलाशय) की सतह से नमी का वाष्पीकरण - जल वाष्प का संघनन - समुद्र (जलाशय) की उसी जल सतह पर वर्षा।

ग्रेट गायर भूमि और महासागर (जल निकाय) के बीच एक जल चक्र है। विश्व महासागर की सतह से वाष्पित नमी (जो पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाली सौर ऊर्जा का लगभग आधा हिस्सा खर्च करती है) भूमि पर स्थानांतरित हो जाती है, जहां यह वर्षा के रूप में गिरती है, जो सतह और भूमिगत अपवाह के रूप में समुद्र में लौट आती है। . ऐसा अनुमान है कि पृथ्वी पर प्रतिवर्ष 500 हजार किमी3 से अधिक पानी जल चक्र में भाग लेता है।

जल चक्र समग्र रूप से हमारे ग्रह पर प्राकृतिक परिस्थितियों को आकार देने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। पौधों द्वारा पानी के वाष्पोत्सर्जन और जैव रासायनिक चक्र में इसके अवशोषण को ध्यान में रखते हुए, पृथ्वी पर पानी की पूरी आपूर्ति विघटित हो जाती है और 2 मिलियन वर्षों में बहाल हो जाती है।