Биосферадагы заттардын биогеохимиялык циркуляциясы жансыз чөйрө менен организмдердин (жаныбарлар, өсүмдүктөр ж. б.) ортосундагы ар түрдүү элементтердин үзгүлтүксүз алмашуусунун эң маанилүү табигый процесси болуп саналат. Бардыгы алардын фундаменталдык өзгөчөлүктөрүнө негизделген. Эң негизгиси зат алмашуу, көбөйүү, тукум куучулук касиеттерди өткөрүп берүү жөндөмдүүлүгүн камтыйт.
Азоттун биогеохимиялык айлануусу
Ар бир элементтин өзүнүн мааниси бар. Азот түрдүү органикалык бирикмелердин составында маанилүү роль ойнойт. Атмосферадагы азоттун көп пайызына карабастан, ал өсүмдүктөр жана жаныбарлар үчүн жеткиликтүү эмес. Мунун себептери бар. Энергетикалык жактан өсүмдүктөргө минералдык азотту, ал эми жаныбарларга органикалык кошулмалардын бир бөлүгү катары колдонуу пайдалуураак.
Атмосферадагы молекулярдык азот азотту бекитүүчү микроорганизмдер менен байланышып, анын топуракта аммиак түрүндө топтолушуна салым кошот. Башкалары өлгөн организмдердин азотун колдонушат. Алар ошондой эле аммиактын топтолушуна салым кошот. Ал өсүмдүктөр активдүү колдонгон нитраттарга айланат. Булар жалпысынан биогеохимиялык өзгөчөлүктөразот айлануусу. Башка табигый заттардын метаболизм процессин да карап көрөлү.
Көмүртектин, күкүрттүн жана фосфордун биогеохимиялык циклинин өзгөчөлүктөрү
Бул химиялык элементтер ар бир тирүү организм үчүн зарыл. Бирок алардын турмуштук муктаждыктары муну менен эле бүтпөйт. Ошондуктан макроэлементтер кичинекей биологиялык циклге катышат (аларга организмдердин муктаждыгы кыйла чоң): калий, магний, натрий; ошондой эле микроэлементтер: бор, марганец, хлор ж.б.
Алар өсүмдүктөргө топурактан кирет, бирок көбүнчө жаан-чачын менен. Фитомассанын курамында көмүртек, күкүрт жана фосфор чөп жегичтер тарабынан керектелет жана ошону менен трофикалык чынжырларга кирет. Бирок кээ бир жаныбарлар бул элементтерге болгон муктаждыкты өсүмдүктөрдү айланып өтүшөт. Туя туяктуу жаныбарлар туз жалап, топуракты кемирип же заңын, эски сөөктөрдү жешет. Деңиз жаныбарлары тузду түз суудан сиңирип алышат. Өлгөн калдыктарды минералдаштыруу процессинде микроорганизмдер химиялык элементтерди топуракка жана сууга кайтарышат. Ошентип, алардын иш-аракети айлана-чөйрөнү пайдалуу заттар менен байытууга көмөктөшөт.
Экосистеманын балансы
Биосферадагы кичинекей биогеохимиялык циклде анын толуктугу маанилүү жагдай болуп саналат. Экосистемага элементтердин кириши жана чыгышы тең салмактуу, ал эми кыйынчылыктар негизинен топуракта сакталган элементтерден келип чыгат.
Зат жана энергия агымынын балансы экосистеманын туруктуулугун – анын гомеостазын аныктайт. Биосфера энергиянын тышкы булактарын пайдаланат, аларанын иреттүүлүгүн жана кыйла татаал түзүлүшүн камсыз кылат. Чачыраган жарык энергиясын өсүмдүктөр химиялык байланыш энергиясынын концентрацияланган абалына айландырышат.
Ошол эле учурда айлана-чөйрөдөн энергияны алып салуу да, анын трансформациясы да калдыктардын пайда болушуна алып келбейт.
Адамдын ишинин биосфералык процесстерге тийгизген таасири
Адамдын биогеохимиялык циклдерге кийлигишүүсү ар кандай жолдор менен ишке ашырылат. Биринчиден, бул экосистеманын биокомпонентинин бузулушу (энергия алып жүрүүчүлөрдү алууда өсүмдүктөрдүн бузулушу же аймактын өзгөрүшү). Органикалык заттарды күйгүзгөндө концентрацияланган абалдагы энергия дисперстүү абалга өтөт, бул аэрозолдор жана газ түрүндөгү күйүү продуктулары менен термикалык булганууга алып келет. Табигый экосистемада биогеохимиялык циклге катышкан атомдор көп жолу колдонулат. Бул маанилүү затты түзгөн жеңил биогендик элементтердин циклдерине катышуу менен шартталган.
Адамдын кийлигишүүсү айлана-чөйрөгө анын мүнөздүү элементтеринин кошумча көлөмүн гана эмес, жаңы химиялык кошулмаларды, анын ичинде адам синтездегендерди да киргизүүнү талап кылат. Алардын көбү өсүмдүктөр тарабынан кабыл алынып, андан кийин тамак-аш чынжырына кошулат.
Мисал катары коргошун, сымап кошулмалары, мышьяк ж. Айрыкчапестициддер жана оор металлдар күчтүү кыйратуучу таасирге ээ. Ошентип, экосистеманын туруктуулугу, анын гомеостазы адамдын ишмердүүлүгү менен түз же кыйыр түрдө бузулушу мүмкүн.
Экологиялык пирамида
Экосистеманын жана биогеохимиялык циклдердин иштөөсүнүн эң маанилүү моделдерине кайрылалы. Бул үчүн экологиялык пирамида принцибин колдонолу. Ал трофикалык теңдемелердин биологиялык массасынын негизинде курулган. Мындай пирамиданын кайсы бир бөлүгүнүн аянты болжол менен заттын массасына барабар. Организмдер өз деңгээлин мурункуну колдонуп кургандыктан, бул аймак акырындык менен төмөндөшү керек. Ар бир деңгээлдеги мындай кыскартуу он эсеге чейин болушу мүмкүн.
Мисалы, продуценттери көп жылдык өсүмдүктөр болгон жер үстүндөгү экосистемаларга мүнөздүү болгон экологиялык пирамида, өндүрүш процесси эң жогорку интенсивдүүлүктө болбосо да, чоң биомассага ээ. Ал чөп жегич жаныбарлардын массасынын жыл сайын көбөйүшү менен теңдештирилет. Органикалык массанын пайда болуу схемасы пирамида эрежеси деп аталат. Анын башка түрлөрү да бар.
Төңкөрүлгөн пирамида
Суу объектилеринин экосистемасын алалы. Алар үчүн курулган пирамида бир аз башкача көрүнүшү мүмкүн. Ал тескери болуп калган окшойт. Чындыгында, кыска өмүрлүү балырлар абдан тез көбөйөт, бирок керектөөчүлөр тарабынан ошондой эле интенсивдүү керектелет. Демек, бул учурда бир эле учурда катталган биомасса жылдын жагымдуу мезгилинде өндүрүш процессинин интенсивдүүлүгүн чагылдырбайт. Эгерде ири керектөөчүлөрдү (балык,рак сымалдуулар) чогулат жана жайыраак жешет, керектөөчүлөрдүн жалпы массасы жогору.
Экосистемадагы өндүрүш процесси алардын ийгиликтүү иштешине шарт түзөт. Ал биосферадагы энергия агымынын мүнөзүн аныктайт. Белгилүү болгондой, тирүү организмдер анын керектөөчүлөрү болуп саналат. Күндөн келген жарык энергиясы жашыл өсүмдүктөр тарабынан колдонулат жана органикалык молекулалардын пайда болушуна алып келет, ал жерде химиялык байланыштар түрүндө сакталат. Анын бир бөлүгү өсүмдүктөрдүн дем алуусунда бөлүнүп чыгат жана алар тарабынан заттардын өсүшүнө, сиңишине жана кыймылына жумшалат. Биогеохимиялык цикл ушундайча ишке ашат.
Энергия алмашуу
Сиздерге белгилүү болгондой, термодинамиканын мыйзамдары бар. Энергиянын бир бөлүгү жылуулукту берип, жоголот. Бул мыйзамдардын биринин иштеши. Ал бир түрдөн экинчи түргө өтүү процессинде энергиянын милдеттүү түрдө жоголушун ырастайт. Өсүмдүк затында топтолгондо, аны жаныбарлар колдонот.
Молекулалардын бөлүнүшү энергиянын бөлүнүп чыгышы менен коштолот. Анын бир кыйла бөлүгү жаныбарлардын бир формадан экинчи түргө өтүү процессинде колдонулат. Булар биосинтез процесстери жана жаңы байланыштардын энергиянын топтолушу. Бул энергиянын механикалык, электрдик, жылуулук жана башка түрлөрү. Өзгөртүү учурунда бир бөлүгү кайрадан жылуулук бөлүп, жоголот. Энергия акырындык менен башка деңгээлге өтөт. Ошол эле учурда анын жоголушу сиңирилбеген тамак-аштын бир бөлүгүн (экскремент) жана зат алмашуунун органикалык калдыктарында (экскременттерде) ыргытканда да болот.
Процессэнергия колдонуу
Хаос табиятта сейрек кездешет, адатта баары өз ордунда болот. Энергияны колдонуу жана кайра айландыруу процессинин кээ бир сандык мыйзам ченемдүүлүктөрүнө көңүл буралы. Биринчи этапта өсүмдүктөр орто эсеп менен кирешесинин болжол менен 1% колдонушат. Кээде бул көрсөткүч 2% жетет. Эң аз жагымдуу шарттарда 0,1% га чейин төмөндөйт. Энергия өндүрүүчүлөрдөн биринчи кезектеги керектөөчүлөргө берилгенде, эффективдүүлүк 10% жетет.
Жырткычтар тамакты натыйжалуураак сиңирет окшойт. Бул тамак-аштын химиялык составынын өзгөчөлүгүнө жана жаныбарлардын сиңирүүсүнүн жеңилдигине байланыштуу. Ошого карабастан, үчүнчү тартиптеги керектөөчүлөрдүн деңгээлинде келип жаткан энергиянын көлөмү өтө аз жана баштапкы маанилердин миңден бир бөлүгү менен мүнөздөлөт.
