Biogene Migration von Atomen. Der Kreislauf der Substanzen und die Evolution der Biosphäre

Die biogene Migration von Atomen ist eine besondere Artein Zyklus in der Natur chemischer Substanzen, der aufgrund der Lebensprozesse lebender Organismen auftritt. Lebensaktivität wird als ihre Atmung, Ernährung, Reproduktion, Akkumulation und Spaltung von organischen Elementen verstanden.

Was ist die Biosphäre?

Berühmt für die ganze Welt Akademiker VI. Wernadskij führte zuerst das Konzept der Biosphäre ein. Er entzifferte es als eine lebende Hülle der Erde. Dieser Bereich des Lebens erschien als ein Ergebnis der Wechselwirkung von lebenden und nicht lebenden Substanzen. In diesem Fall sind alle lebenden Organismen die Hauptfunktion der Biosphäre und sind auf alle möglichen Arten mit ihr verbunden.

Lebende Organismen sind eine Sammlung aller lebenden Substanzen auf dem Planeten, die im Moment existieren. Jeder von ihnen hat sein eigenes Gewicht, Energie und elementare chemische Zusammensetzung.

Laut Wernadskij ist die gesamte lebende Materie durch die Ströme der Atome mit der Umwelt verbunden, deren biogene Migration auf die Einwirkung der Sonnenenergie zurückzuführen ist.

Die Hauptfunktionen der Biosphäre sind die Vermehrung, das Wachstum und der Metabolismus lebender Organismen.

Grundlagen der biogenen Migration

Biogene Migration von Atomen manifestiert sich in der Formein Zyklus von Substanzen in der Natur. Biogene sind die Elemente, die an diesem Prozess beteiligt sind. Dazu gehören Substanzen wie Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Phosphor, Eisen, Mangan, Zink, Calcium, Kalium und viele andere anorganische Verbindungen.

Tatsächlich gibt es in der Natur eine große Anzahl von Isotopen chemischer Elemente, aber nicht alle von ihnen sind Teil lebender Organismen.

Es ist bekannt, dass alle lebenden Organismen besitzeneine einzigartige Eigenschaft, um chemische Elemente und ihre Verbindungen zu akkumulieren. Gleichzeitig finden sich nicht nur weit verbreitete Elemente in der Zusammensetzung der Lebenden, sondern auch sehr selten. Was sehr interessant ist, ihre Konzentration in lebender Materie ist viel höher als nur in der Umgebung. Zum Beispiel enthalten Pflanzen zweihundert Mal mehr Kohlenstoff als sie die Erdkruste enthalten und dreißig Mal mehr Stickstoff.

In diesem Fall jede Art von lebenden Organismenhat eine andere Anzahl von chemischen Elementen. Zum Beispiel akkumulieren Eisenbakterien in sich nur eine große Menge an Eisen, während die Wurzelextrakte Kalzium und die Algen - Jod akkumulieren.

Biogene Migration von Atomen führt dazu, dassUnter dem Einfluss von lebenden Organismen kann sich die Wertigkeit chemischer Elemente verändern. Und auch neue Arten von chemischen Substanzen werden gebildet. Ungefähr 40 der bekanntesten Mikroelemente nehmen aktiv an einem Prozess wie der biogenen Migration von Atomen teil. Und der Mensch ist diese direkte Bestätigung.

Das Gesetz der biogenen Migration von Atomen

Dieses Gesetz wurde von Akademiker Wernadskij eingeführt und hateine sehr wichtige theoretische und praktische Bedeutung. Ihm zufolge sind alle chemischen Prozesse, die auf unserem Planeten stattfinden, eng mit den gegenwärtigen und früheren Aktivitäten von Mikroorganismen verbunden und sind unmöglich, ohne biogene und biotische Faktoren zu berücksichtigen. Evolutionäre Prozesse können hier ebenfalls enthalten sein.

Es sollte berücksichtigt werden, dass die Menschen sehr groß sindEinfluss auf die Biosphäre der Erde, insbesondere auf ihre gesamte lebende Bevölkerung, daher können sie wesentliche Veränderungen für einen solchen Prozess wie die biogene Migration von Atomen in der Biosphäre vornehmen.

Nach diesem Gesetz, jedes Lebewesenist der Vermittler zwischen der Sonne und der Erde. In diesem Fall kann unter Berücksichtigung des konstanten Sonnenflusses sowie der relativen Invarianz der Energie des Planeten geschlossen werden, dass die Menge an lebender Materie konstant sein muss. Dieses Muster wurde von Wernadskij in seinen Schriften beschrieben.

Biogeochemische Zyklen

Biogeochemische Kreisläufe sind eine besondere Zirkulationchemische Substanzen in der Biosphäre. Hier spielen lebende Organismen eine entscheidende Rolle. Für das Leben aller Lebewesen werden bestimmte Nährstoffe benötigt, die Leben geben können. Es gibt zwei Gruppen solcher Elemente: Makrophyten und Mikrotrophie.

Makrotrophe Substanzen umfassenKomponenten, die die chemische Basis aller Gewebe in lebenden Organismen schaffen. Dazu gehören Kalium, Kalzium, Phosphor, Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Schwefel, Magnesium und andere Elemente.

Aber mikrotrophe Substanzen sindMikroelemente und ihre Verbindungen, notwendig für die Existenz von lebenden Organismen in sehr kleinen Mengen. Die Spurenelemente umfassen Zink, Kupfer, Mangan, Chlor, Eisen.

Darüber hinaus alle biogen oder nahrhaftSubstanzen können wiederholt in der Biosphäre verwendet werden. Schließlich sind Bestände biogener Mikroelemente nicht konstant. Ein Teil ihrer Anzahl ist verbunden und Teil lebender Biomasse. Dies wiederum reduziert die Anzahl der im Ökosystem verbleibenden Elemente erheblich.

Wenn Pflanzen und andere lebende Organismen nicht sindan den Zersetzungsprozessen beteiligt, dann wäre der Vorrat aller Nährstoffe in der Welt längst erschöpft gewesen, was bedeutet, dass das Leben auf dem Planeten Erde schon längst stehengeblieben wäre.

Überlegen Sie, wie die biogeochemischen Zyklen einiger Elemente ablaufen.

Kohlenstoffkreislauf

Eine der wichtigsten Kohlenstoffquellenist das Kohlendioxid in der Atmosphäre enthalten, sowie in Wasser gelöst. Diese Substanz wird von Pflanzen für die Synthese von organischen Verbindungen verwendet.

Während des Prozesses der Photosynthese ist Kohlendioxid in der Lage, Pflanzen zu nährenden organischen Substanzen zu machen, die als Hauptnahrung für Tiere dienen.

Solche Prozesse wie Verbrennung von Kraftstoff, Fermentation undAtmung, sind in der Lage, diese Substanz an die Umwelt zurückzugeben. Laut Wissenschaftlern enthält die Atmosphäre etwa siebenhundert Milliarden Tonnen dieser Substanz, während in der Hydrosphäre - etwa fünfzigtausend Milliarden Tonnen. Das Wachstum der Pflanzenmasse in Wasser und an Land beläuft sich jedes Jahr infolge der Photosynthese auf einhundertachtzig und fünfzig Milliarden Tonnen.

Zyklus von Stickstoff

Biogeochemische Kreisläufe von Stickstoff treten unterEinfluss verschiedener chemischer und biologischer Einflüsse. Zum Beispiel kann Nitratstickstoff in proteinartige umgewandelt werden, dann in Harnstoff umgewandelt werden, in Ammoniak umgewandelt werden und wieder in die Nitratform zurückkehren.

Phosphor-Zyklus

Der einfachste biogeochemische Zyklus in der Natur ist der Phosphorzyklus. Seine Hauptreserven finden sich in Gesteinen, die unter dem Einfluss der Erosion ihre Phosphate an verschiedene Ökosysteme abgeben.

Solche Phosphate werden von Pflanzen und mit ihrer Hilfe verwendetsynthetisieren organische Substanzen. Pflanzen ernähren sich von anderen Organismen. Wenn sie also sterben und sich zersetzen, kehren die Phosphate wieder in den Boden zurück und dienen wiederum als Dünger für die Pflanzen.

Die biogenen Prinzipien von Wernadskij

Unter der biogenen Migration von Atomen wird verstandendie Bewegung von Substanzen sowie ihre Verbindung zu den Lieferketten des Ökosystems. Laut Akademiker Wernadskij unterliegt die biogene Migration drei sehr wichtigen Prinzipien. Lassen Sie uns darüber nachdenken, worüber der Wissenschaftler sprach:

1. Biogene Migration tendiert immer zu ihrer maximalen Manifestation.
2. Alle lebenden Substanzen der Biosphäre stehen im ständigen und kontinuierlichen chemischen Austausch mit dem Kosmos. Und auch sie werden durch die Energie der Sonne erschaffen und aufrechterhalten.
3. Evolution der Arten, die zur Entstehung vonNeue stabile Formen lebender Organismen führen zu einer Beschleunigung der biogenen Migration von Atomen in der Biosphäre. Dies wird durch eine beschleunigte Umwandlung chemischer Elemente erleichtert.

Das Konzept der biologischen Zirkulation

Damit das Leben auf der Erde unbegrenzt weitergeht, muss sich alles organische Material entlang einer geschlossenen Kurve drehen.

Die biologische Zirkulation ist die einzigeArt, das Leben zu organisieren. Durch den Zerfall aller Organismen erhalten andere Organismen ihre Nahrung. Daher ist jeder lebende Organismus unabhängig von seiner Art ein Glied in der Nahrungskette. Desintegrierend geben alle Lebewesen ihre Elemente an andere Lebensformen weiter. Unterschätzen Sie nicht die Rolle von Mikroorganismen. Sie verwandeln die Überreste von Tieren und Pflanzen in organische organische Substanzen, die von grünen Pflanzen für die Synthese neuer organischer Substanzen verwendet werden.

Biologische Zirkulation von Stoffen ist gewährleistetErgebnisse des Verfalls. Komplexe Verbindungen beginnen sich aufzulösen, Energie freizusetzen und Informationen zu verlieren, während neu gebildete anorganische Substanzen die gesamte Kette neu beginnen. Dank Mikroorganismen ist die Biosphäre in der Lage, sich selbst zu regulieren.

Die Verbindungen des biologischen Zyklus sindlebende Organismen, die zu verschiedenen systematischen Gruppen gehören. Sie können aufgrund einer großen Anzahl verschiedener Verbindungen miteinander interagieren. Es sollte berücksichtigt werden, dass die gesamte lebende Materie in der Biosphäre durch Nahrungsketten in den Kreislauf eingebunden ist.

Welche Funktionen haben lebende Substanzen in der Biosphäre?

Im Zentrum der biogenen Migration von Atomen liegtBewegung von Substanzen. So konnten Wissenschaftler, die alle Eigenschaften einer solchen Migration analysiert hatten, Schlussfolgerungen darüber ziehen, welche Funktionen alle lebenden Substanzen auf dem Planeten Erde erfüllen. Betrachten Sie diese:

• Macht. Lebende Organismen sind in der Lage, aus Nahrungsmitteln gewonnene Nährstoffe durch trophische Ketten zu akkumulieren.
• Transport. Jeder Organismus ist in der Lage, organische Substanzen zu tragen.

• Konzentration - Organismen sammeln im Laufe ihrer vitalen Aktivität Nährstoffe an und nutzen sie in der Struktur ihres Körpers.
• Sredobrazuyuschaya. Alle Lebewesen können die chemischen und physikalischen Parameter der Umwelt verändern.
• Zerstörerisch. Beteiligen Sie sich am Prozess der Mineralisierung von anorganischen Substanzen.

Evolutionstheorie des Ursprungs des Lebens auf der Erde

Evolution kann als irreversible Prozesse historischer Veränderungen im Leben bezeichnet werden. Diese Theorie basiert auf vier Prinzipien:

1. Übermäßiger Nachwuchs. Alle biologischen Arten lebender Organismen vermehren sich sehr schnell. Allerdings überleben nicht alle Nachkommen, daher sind alle Populationen stabil.
2. Der Kampf ums Überleben trägt auch zur Bevölkerungskontrolle bei.
3. Das Vorhandensein von unbedeutenden Unterschieden. Da alle Lebewesen individuell sind, haben einige Arten eine bessere Überlebenschance, während andere weniger wahrscheinlich sind.
4. Vererbung. Erbliche Informationen werden über die Eltern an die Nachkommen weitergegeben. Dank einiger erblicher Unterschiede sind manche Individuen überlebensfähiger als andere.

Schlussfolgerungen

Unter der biogenen Migration von Atomen wird verstandenBewegung von Substanzen. Dieser Prozess ist endlos und zyklisch, daher existiert das Leben auf der Erde bis zu unseren Zeiten. Infolge der aktiven menschlichen Aktivität beginnen alle kreativen Prozesse auf der Erde zusammenzubrechen.