k rforg si folyamatok n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Körforgási folyamatok PowerPoint Presentation
Download Presentation
Körforgási folyamatok

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 86

Körforgási folyamatok - PowerPoint PPT Presentation


  • 131 Views
  • Uploaded on

Körforgási folyamatok. 2. előadás. Környezetünk működése I. Természet állandóan változik, fejlődik Működési rendje évmilliárdok alatt alakult ki Működési rend jellegzetessége: Körforgások, ciklikus ismétlődés: csillagrendszerek Naprendszerünk élővilág →társadalomig

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Körforgási folyamatok' - lajos


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
k rnyezet nk m k d se i
Környezetünk működése I.
  • Természet állandóan változik, fejlődik
  • Működési rendje évmilliárdok alatt alakult ki
  • Működési rend jellegzetessége:
    • Körforgások, ciklikus ismétlődés:
      • csillagrendszerek
      • Naprendszerünk
      • élővilág→társadalomig
  • Körforgások nem elszigetelt jelenségek, hanem egymással kapcsolatban lévő, egymásra kölcsönösen ható folyamatok
  • Föld, mint élő szervezet
ciklusok k rforg sok a f ld n s a bioszf r ban
Ciklusok (Körforgások) a Földön és a bioszférában

• A Föld zárt rendszer:

- környezetével energiacserét folytat,

- de anyagcserét lényegében nem.

• Energiacsere: beérkező napsugárzás vs.

emittált hősugárzás

• Anyagcsere: elhanyagolható beérkezés

(meteor-rajok, kozmikus porok) vs.

elhanyagolható gáz emisszió

a k rforg sok ciklusok
A KÖRFORGÁSOK (CIKLUSOK)

• Energiaciklus – folytonos (Nap – Föld – világűr)

pl. üvegházhatás

• Anyagciklusok (anyagmegmaradás elve):

– C, H, O, N, P, S (kémiai átalakulásokkal)

– H2O, minden más (mérgező elemek)

– levegő- és tengeráramlatok

• Időbeli (mozgás) ciklusok:

– a Föld keringése: évek és évszakok (növények)

– a Föld forgása: nappalok és éjszakák

– Hold keringése: ár-apály

– Napciklusok: kevés földi hatásuk van

id beli ciklusok anyagciklusok
1. Nap ciklusai

2. Nap-Föld ciklusok, évszakok

3. Föld-Hold ciklusok

4. Ősföld (Pangea) ciklusai

5. Föld mágnese tere

9. Tengeráramlások

10. Fotoszintézis

11. Geokémiai karbonát-szilikát körforgás

12. Biogeokémiai körforgások

Időbeli ciklusok Anyagciklusok
anyagciklusok anyagmegmarad s elve
Anyagciklusok (anyagmegmaradás elve)

Levegő- (szélrendszerek) és tengeráramlatok:

- rendszeresen, folyamatosan működnek

- dimenziójuk óriási (több ezer km)

- anyagi átalakulással nem járnak

- de hozzá járulnak a többi körforgalomhoz

• Az anyagmegmaradás törvénye miatt a földi

„anyagmozgások” ciklusosak: az egyes

anyagok körforgalomban vesznek részt.

csillagok
Csillagok
  • csillagokat villódzó fénypontokként látjuk szabad szemmel
  • nagy távolság miatt tűnnek pontszerűnek
  • csillagok fényének ezt a szabálytalan pislákolását – a szcintilláció jelenségét – a földi légkör áramlásai hozzák létre
  • csillagok legfontosabb energiaforrása a magban zajló termonukleáris reakció
csillagok1
Csillagok
  • energia az atommagok fúziójából szabadul fel, több millió kelvin fokon. Ilyen magas hőmérsékleten az elektronok leválnak az atomokról, és plazma jön létre
  • 3 kül. ciklus, egyik a proton-proton ciklus, ami során protonokból héliummagok keletkeznek
  • A Naphoz hasonló (viszonylag) kis tömegű csillagok energiatermelésében ez a folyamat dominál
csillagok2
Csillagok
  • CNO vagy Bethe-Weizsäcker ciklus
  • Három alfa ciklus –Salpeter ciklus
csillagok3
Csillagok
  • A két hidrogénmag közötti elektromos taszítás legyőzéséhez rengeteg energia szükséges, emiatt a folyamat nagyon lassú.
  • 1H + 1H → 2H + e+ + νe    (τ ~ 7·109 év)
  • Ezért süt még mindig a Nap; ha a folyamat gyorsabb lenne, már rég kimerültek volna a hidrogénkészletei.
slide11
Nap
  • Naprendszer központi csillaga
  • Körülötte kering a Föld, a Naprendszerhez tartozó bolygók, kisbolygók, üstökösök
  • Földtől körülbelül 150 millió km távolságra van, ami fénysebességgel 8,3 perc
  • 70 %-ban hidrogénből áll, amely a központjában zajló magfúzió során héliummá alakul.
  • Az ennek során felszabaduló, majd a világűrbe szétsugárzott energia nélkülözhetetlen a legtöbb földi élőlény számára:
  • fénye a növények fotoszintézisét, hője pedig az elviselhető hőmérsékletet biztosítja
nap jellemz i
Nap jellemzői

• A Nap sugara = 695990 km = 109 Föld-sugár

• A Nap tömege = 1,989·1030 kg = 333.000 Föld-tömeg

• Felszíni hőmérséklet = 5770 °K = 10400 °F

• Felszíni sűrűség = 2,07·10-7 g/cm3 = 1,6·10-4 · levegő-sűrűség

• Felszíni összetétel = 70% Hidrogén, 28% Hélium, 2% (Szén,

Nitrogén, Oxigén, ...) egyéb

• Központi hőmérséklet = 1.5600.000 °K = 28000000 °F

• Központi sűrűség = 150 g/cm3 = 8 · arany sűrűség

• Központi összetétel = 35% Hidrogén, 63% Hélium, 2%

(Szén, Nitrogén, Oxigén, ...) egyéb

• A Nap kora = 4,57·109 év

nap fel p t se
Nap felépítése
  • A napbelső
  • A fotoszféra
  • Kromoszféra
  • Átmeneti réteg
  • Napkorona
  • Helioszféra
nap ciklusai
Nap ciklusai
  • A napfolt környezeténél sötétebb terület a Nap fotoszférájában
  • Nagy mágneses térerősségű, T kisebb
  • a mágneses erővonalcsövekben (fluxus csövekben) az erős mágneses tér meggátolja a Napban termelődő energia kiszállítását konvektív áramlások révén

Egy napfolt és a Föld méretaránya (The Royal Swedish Academy of Sciences, Vasco M.J. Henriques)

nap ciklusai ii
Nap ciklusai II.
  • napfolt ciklus alatt a Nap változtatja az ultraibolya, látható, röntgen és töltött részecskékből álló sugárzását, komoly hatással lévén a föld felső légkörére

Hatása a környezetünkre:

  • Ezek a változások felmelegíthetik és kitágíthatják a Föld felső légkörét
  • Sarki fényeket gerjeszthetnek
  • Megbéníthatják a villamos távvezetékeket
  • Megváltoztathatják a bolygónk ózonrétegét
  • Az éghajlatot is befolyásolhatják
nap f ld ciklusok vszakok
Nap-Föld ciklusok (évszakok)
  • csillagászati év: bolygónk egy enyhén elnyúlt, ellipszis alakú pályán kerüli meg a Napot 365 nap 6 óra 9 perc 9 másodperc alatt
  • Mivel a Föld forgástengelye 23,5 fokos szöget zár be az ekliptikára (Nap egy év alatt megtett látszólagos útja az égbolton) állított merőlegeshez képest, ez a szög a Nap körüli keringés során állandóan megmarad →napsugarak változó szögben érik el a Földfelszínt
az vszakok
Az évszakok

Afélium:Egy bolygó legnagyobb távolsága a naptól.

Perihélium bolygóknak a Naptól mért legrövidebb távolsága

f ld hold ciklusok
Föld-Hold ciklusok
  • Hold és Föld közös gravitációsközéppontjuk körül keringenek (kp.-ja 1700 km-re a Föld belsejében)
  • Ui. mFöld=5,97 *1024 kg (~5978 trillió tonna)
  • mHold=7,352*1022 kg
  • mHold/mFöld=~1/100
  • Köztük lévő vonzást a keringésükkor létrejövő centrifugális erők egyenlítik ki
rap lyok tengerj r s i
Árapályok/tengerjárás I.
  • a tenger szintjének periodikus emelkedése (áradat vagy dagály) és süllyedése (apály), hatóránként szabályosan változik
  • létrejöttében, nagyobb mértékben a Hold, kisebb mértékben pedig a Nap vonzása játszik szerepet
  • a Nap árapálykeltő hatása a Holdéhoz képest több mint kétszer kisebb, a Nap keltette árapályok kevésbé jelentősek
  • A Nap, Hold és Föld egymáshoz viszonyított helyzetétől függően ezek a hatások erősíthetik vagy gyengítik egymást
rap lyt befoly sol t nyez k
Árapályt befolyásoló tényezők
  • Légköri és klimatikus hatások:
  • Erős, egy irányból fújó szelek
  • Szélsőséges légnyomásviszonyok
  • Tengerek közti gravitáció
hasznos t sa
Hasznosítása
  • Ár-apályerőmű: A tengerszint periodikus napi változásából származó, mechanikai energiát hasznosító erőmű
  • vízturbinákkal elektromos energiatermelésre hasznosítható
pangea ciklusai
Pangea ciklusai
  • Alfred Wegener, 1912 kontinensek vándorlása
  • 2 fő szakasz
    • óriáskontinens összenövése és szétszakadása
  • Ez a földkéreg- és köpenymozgásokra mutat rá
slide23

Laurázsia Gondwana

Tethys-tenger

k zetek k rforg sa
Kőzetek körforgása
  • Kőzetek elmállanak és üledékek képződnek
  • Ezeket új üledékrétegek fedik be
  • Ha elég mélyen fekszenek átalakulnak vagy megolvadnak
  • Később mint hegyláncok részei felemelkednek
  • Majd ismét elmállanak és részt vesznek a körforgásban
k zetek k rforg sa1
Kőzetek körforgása
  • A „tömegáramlás” azt a folyamatot jelenti, ahogyan a kőzetek a Föld felszínének bizonyos helyén lepusztulnak, máshol pedig újra felhalmozódnak
  • Vulkanizmus: földfelszínre szállítja a megolvadt anyagot
  • Szilárd kőzetek az alácsúszási zónák felett visszakerülnek a Föld belsejébe
raml sok a f ld belsej ben
Áramlások a Föld belsejében

Befolyásoló tényezők:

  • Vulkáni működés
  • Hegyképződések
  • Mágneses mező
f ld m gnese tere
Föld mágnese tere
  • Olvadt vasötvözet alkotta mag csavarodott áramlásai gerjesztik a Föld mágneses mezejét
  • A Föld körül mágneses tér észlelhető,amely közelítőleg olyan, mintha a Földközéppontjában egy erős rúdmágnes lenne

van Allen övek: a Földet körülölelő sugárzási övek

slide28

Mi alakítja a Föld mágneses terét?

  • Föld magja, ahol magas a nyomás és a hőmérséklet.
  • Földkéreg mágneses tulajdonságú kőzetei:magnetit FeF2O4(vasfekete színű zsíros és tompa fényű, szabályos rendszerbenkristályosodó erősen mágneses ásvány)
  • Elektromágneses sugárzások, amik a légkör felső rétegeiben uralkodnak:
  • Nap és Hold árapály ereje indukálja;
  • a Föld légköre a felszín közelében elektromosan szigetel;
  • nagy magasságokban (ionszféra 90 km) a Nap hatására nő az ionizáció, nő azelektromos vezetőképesség
sarki f ny ii
Sarki fény II.
  • Töltött részecskék eltérülnek a Föld mágnesessége révén
  • mágneses pólusok körüli tartományban azonban bejutnak a légkörbe
  • A részecskék ütköznek a légkör atomjaival, ionizálják és gerjesztik az atomokat, a gerjesztett atomok fénykisugárzással térnek vissza alapállapotukba
f ld m gneses ter nek hat sa az l vil gra
Föld mágneses terének hatása az élővilágra
  • A Föld mágneses terealapvető hatást gyakorol az élővilágra, nagy szerepe van az élet védelmében.
  • A Napból és a kozmikus térségből áramló elektromos részecskéket eltéríti a sarkok irányába.
  • létfontosságú a Föld körül keringő műholdak navigációja szempontjából,
  • és segíti a költöző madarakat is a tájékozódásban
polarit s v lt s
Polaritás váltás
  • Tudjuk, hogy időről-időre a Föld mágneses tere előjelet vált, és eközben a mágneses védőpajzs, ideiglenesen szünetel
  • Mágneses pólusváltás átlagosan 200 ezer évente következik be, a két pólusváltás között eltelt idő széles sávban mozog
  • A geológiai bizonyítékok szerint bolygónkon utoljára 780 ezer évvel ezelőtt történt
  • Tények mutatják, hogy a polaritás-váltások időszakai egybeesnek a földi élővilág nagy átalakulásaival, fajok hirtelen kipusztulásával és megjelenésével
geok miai karbon t szilik t k rforg s i
Geokémiai karbonát-szilikát körforgás I.
  • Eltávolítja a CO2-t a légkörből, tárolja a karbonát kőzetben és végül visszavezeti az atmoszférába
  • Karbonátok keletkeznek, amikor a CO2 oldódik az esővízben
  • Ez reakcióba lép a kőzetekkel, amelyek Ca-szilikátokat tartalmaznak
  • Így Ca(HCO3)2 kerül a talajvízbe, ahol planktonok és kül. organizmusok beépítik a vázukba
  • Ezek elhalnak héjak lerakódnak a tengerfenék üledékeibe
  • Nagy T,P→ CO2 szabadul fel
slide34

Eltávolítja a CO2-t a légkörből, tárolja a karbonát kőzetben és végül visszavezeti az atmoszférába

rck rforg sok az ce ni k reg s a tenger k z tt
Érckörforgások az óceáni kéreg és a tenger között
  • Tengervíz hatol be több km-es mélységben a széttagolt, fémtartalmú óceáni kéregbe
  • A vizet a magmakamra felfűti, V nő,ρ csökken
  • Felhevített állapotban számos fémet kiold
  • Friss tengervízzel összekeveredve szulfidok válnak ki
  • Tengerfenéken, mint meleg források áramlanak ki
tenger raml sok
Tengeráramlások
  • tengeráramlások oka a tengervíz hőmérsékletkülönbsége, és az ezzel járó sűrűségkülönbség, illetve a szél
  • áramlások hatalmas hő tömeget osztanak el a Föld körül
  • Mélytengeri áramlásokért a sűrűségkülönbség, felszíniekért pedig a szél felelős
hideg ramlatok meleg ramlatok
A Sarkvidékek felől haladnak az Egyenlítő felé, hideg tengervizet szállítanak.

Labrador-áramlás (Kanada keleti partjai)

Oja-shio-áramlás (Oroszország és Japán keleti partjai)

Humboldt-áramlás (Dél-Amerika nyugati partjai)

Benguela-áramlás

Az Egyenlítő felől haladnak a Sarkvidékek felé, meleg tengervizet szállítanak.

Golf-áramlás (USA keleti partjai)

Kuro-shio-áramlás (Japán keleti, Kanada nyugati, Alaszka déli partjai)

Brazil-áramlás (Dél-Amerika keleti partjai)

Agulhas-áramlás (Afrika keleti partjai)

Hideg áramlatok Meleg áramlatok
anyagciklusok
Anyagciklusok
  • Víz
  • Szén
  • Szén-dioxid
  • Oxigén

Bioszféra működésének alapfeltételei

Biogeokémiai ciklusok:

  • Kén
  • Foszfor
  • Nitrogén
  • Fémek, félfémek
f ld nk mint k l nleges bolyg
Földünk, mint különleges bolygó
  • Földi környezet jelentősen különbözik a más bolygókon uralkodó viszonyoktól
  • Oka: bioszféra léte
  • Élet kialakulása: bolygónk Naptól való távolsága illetve mérete
  • Hőmérséklet már 4 milliárd évvel ezelőtt is hasonló volt
az let kialakul sa
Az élet kialakulása
  • Kb 3,8-4 milliárd éve
  • első lépés: szerves vegyületek szintézise (UV- sugárzás, gázfázisban)
  • Más teória: szerves anyagok a világűrből származnak, meteoritokban amino- és zsírsavtartalmú zárványok
az let kialakul sa ii
Az élet kialakulása II.
  • Szerves anyagokból→ egyszerű élőlények
  • Teória: agyagásványok hatására aggregátumokká szerveződtek, majd ún- koacervátum-cseppek, amik már sejtként viselkedtek:
    • Fehérjék épültek belőlük,
    • majd membránok,
    • prokarióta (sejtmag nélküli) baktériumokra emlékeztető szervezetek
miller urey k s rlet
Miller-Urey kísérlet
  • Metán (CH4)
  • Ammónia (NH3)
  • Hidrogén (H2)
  • Víz (H2O)
  • Elektromos kisülés

Eredmény: cukor, aminosav, N-tartalmú heterociklusos vegyületek

(mindaz ami megtalálható az élő sejtben)

lezajl reakci k
Lezajló reakciók
  • CO2 → CO + [O] CH4 + 2[O] → CH2O + H2O
  • CO + NH3 → HCN + H2O
  • CH4 + NH3 → HCN + 3H2
  • CH2O + HCN + NH3 → NH2-CH2-CN + H2O
  • NH2-CH2-CN + 2H2O → NH3 + NH2-CH2-COOH (glicin)
legfontosabb l tfelt telek
Legfontosabb létfeltételek
  • víz jelenléte (mindhárom fázisban előfordult, jelentős része folyékony formában)
  • CO2 : őslégkörben nagy mennyiségben állt rendelkezésre
  • Oxigén légzés, fotoszintetizáció, Föld hőm. szabályozása
  • A tengerek sótartalma is úgy alakult, hogy 3,2-3,8%-os sótartalom alakult ki, ami kedvező az élő szervezetek kialakulásának (6%-nál magasabb sótartalom esetén a sejtek kiszáradnának)
legfontosabb l tfelt telek ii
Legfontosabb létfeltételek II.
  • A Föld légköre nincs alapállapotban, entrópiája nem maximális szabad O2 jelenlétében nem lehetnének redukált állapotban bizonyos elemek, pl. a H2 vagy a CH4, a N2-nek is oxidálódnia kellene és így oldható NO3- sóvá kéne alakulnia.
  • egyensúly állapottól való eltérésnek az oka a bioszféra jelenléte, ami képes a folyamatokat befolyásolni, a Föld légkörét megváltoztatni.
a bioszf ra kialakul sa
A bioszféra kialakulása
  • Az őslégkörben nagy mennyiségben állt rendelkezésre CO2 (mars, Vénusz légköre ma is döntően ebből áll), a csökkenés oka, hogy a Föld alacsony hőmérséklete miatt a MgSiO3 + CO2 → MgCO3 + SiO2 reakció jobbra tolódik el
  • A fotoszintézis során a légköri CO2 redukálódik a víz segítségével szerves vegyületté a napenergia felhasználásával oxigén keletkezése mellett:

6 CO2 + 6 H2O→(fény, klorofill)C6H12O6+6O2

A folyamat tehát a légköri oxigén megjelenésével és a légköri CO2 csökkenésével jár

a bioszf ra kialakul sa ii
A bioszféra kialakulása II.
  • A fotoszintézis sebességét korlátozta, hogy az oxigén hiány miatt az UV sugárzástól védő ózonpajzs nem tudott kialakulni, ezért az óceánokban indult be a fotoszintézis, ahol kevesebb volt a fény.
  • Az oxigén felszaporodásával a kialakuló hatékony ózonpajzs révén szinte az egész földfelszín lakhatóvá vált az élőlények számára és az oxigénes légzés utat nyitott az aerob élővilág számára, különösen az állatvilág kialakulásában volt fontos szerepe.
a bioszf ra kialakul sa iii
A bioszféra kialakulása III.
  • A légkör tehát a Föld képződése után komoly változáson ment keresztül:
    • a kezdeti magas CO2 tartalom lecsökkent,
    • a redukáló légkör helyett oxidáló közeg alakult ki
    • ez az állapot tart ma is közel 2 milliárd év óta
gaia elm let
Gaia-elmélet:
  • Gaia Földistennő görög neve
  • dr. James Lovelock - két "lény" él és alkot egyensúlyt
  • egyik egy sötét színű növény, a másik egy világosabb
  • hidegben a sötét virág begyűjti a meleget és kialakítja az ideális hőfokot, míg a melegedéssel a világos veszi át a szerepet és hűti a környezetet szintén az ideálisra
  • ez a két organizmus egymással egyensúlyban él, a környezetünk ideális mindkettő számára, de amennyiben bármelyik eltűnik lényegében a teljes szervezet a Föld vagy Gaia elpusztul
biogeok miai ciklusok i
Biogeokémiai ciklusok I.
  • Élőlényekhez kötött biológiai folyamatok sokasága állandó körforgásban tartja az elemek sokaságát a Földön
  • Anyagáramlás mellett párhuzamosan fut az energiaáramlás (Föld belső erői,energiatartalékai és a Nap sugárzó energiája)
  • Egyes kémiai elemek ciklusai szervesen összefüggnek (bonyolultság - oxidációs állapot)
a bioszf ra k rfolyamatainak llom sai
A bioszféra körfolyamatainak állomásai:

A körfolyamatok jellemzői:

– a kémiai formák és folyamatok

– az átmenő mennyiségek értéke (tömeg/év)

– a gyorsaság: átlagos tartózkodási idő (lifetime)

– az energiamérleg (források / nyelők)

biogeok miai ciklusok i1
Biogeokémiai ciklusok I.
  • Élő szervezetek működéséhez 40 elem szükséges
  • C,H,O,N,P,S körfolyamataiban erőteljes a biológiai behatás
  • Elemek előfordulása az egyes szférákban nem egyenletes
    • Atmoszférikus ciklusok (N,C,O)
    • Üledékfázisú ciklusok (Fe,Mn)

(Légkörben nem mutatható ki, lassabb körfolyamat)

az elemek gyakoris ga
Az elemek gyakorisága

• Az elemek gyakorisága exponenciálisan

csökken az atomsúly (rendszám)

növekedésével egészen a 34 rendszámig (Se-ig).

• Innen kezdve a nehezebb (nem rövid életű

radioaktív) elemek gyakorisága meglehetősen állandó

biogeok miai ciklusok iii
Víz

Szén

Szén-dioxid

Oxigén

Kén

Foszfor

Nitrogén

Fémek, félfémek

Biogeokémiai ciklusok III.
a sz n k rfolyamata
A szén körfolyamata
  • Előfordulása:
    • Szerves anyagok
    • Légkör
    • Szerves eredetű kőzetek
  • Bioszféra élő anyagában a 2. leggyakoribb elem (oxigénnel együtt)
  • Összefügg a fotoszintézissel,CO2 körfolyamatával
a co 2 ciklusa
A CO2 ciklusa
  • Évente durván 137x109 tonna légköri szén kötődik meg fotószintetizáló szervezetek révén, kb. 1011 t szenet nyelnek el az óceánok karbonátok képződése során. Hosszú évmilliókon keresztül a légkör CO2 tartalma folyamatosan csökkent, ma évente
  • 2-3*109 t a légköri CO2 mennyiségének a növekedése.
  • Ennek okai:
    • mezőgazdasági okból erdőket irtanak ki
    • mocsarakat csapolnak le (ott addig kevesebb CO2 termelődött),
    • iparban az energiatermelés, közlekedés
fotoszint zis i
Fotoszintézis I.
  • Azon folyamatok összessége, amelyek segítségével a növények a fényenergiát a CO2 szerves vegyületté történő redukciójához használják fel
  • 6 CO2 + 6 H2O→(fény, klorofill)C6H12O6+6O2
  • A fényenergia kémiai energiává alakul át
  • Egyéb E-igényes folyamatok felhasználják
  • Föld felszínére érkező sugárzás (2*1024 J) 1%-át alakítják át a növények kémiai energiává
fotoszint zis ii
Fotoszintézis II.
  • Ennek az 1%-nyi Energiának nagy része elvész a légzés által
    • C6H12O6+6O2 → 6 CO2 + 6 H2O
  • A maradék bioenergiaként az ökoszisztéma anyagában raktározódik el
  • Táplálékláncban hőenergiává alakul át
az oxig n ciklusa
Az egyetlen elem, amely nagy koncentrációban van jelen a földkéregben (szilikátok), az atmoszférában (O2), a hidroszférában (H2O) és a bioszférában is (H2O, szénhidrát, fehérje stb.)

Oxigén előfordulása

Föld 28,5 %-a:

földkéreg 46,6 %

óceán 85,8 %

atmoszféra 21 %.

Az oxigén ciklusa
az oxig n ciklusa1
Az oxigén ciklusa

• alapvetően különbözik a periódusos

rendszerbeli közvetlen oszlopbeli szomszédjától a kéntől

• sokkal negatívabb jellegű (EN)

• a hidrogénnel alkotott speciális hidrogén hidas csoportjaiban

  • ionos kötésű jellegű – oxidos ásványokban
  • kovalens kötés - szilikátok, foszfátok, szulfátok, karbonátok
az oxig n ciklusa2
Az oxigén ciklusa
  • Felemészti:
    • Mállás
    • Természetes és mesterséges oxidáció
    • Élőlények oxigén-felhasználása
  • Termeli:
    • Fotoszintézis
    • Fotodisszociáció (egyensúlyban van, H2O→(UV) O2 +H2
az oxig n ciklusa3
Az oxigén ciklusa
  • minden élőlénynek szüksége, hogy felszabadítsa a szerves anyagok energiatartalmát
  • aerob szervezetek a levegőben vagy a vízben levő szabad oxigént használják fel,
  • az anaerob szervezetek oxigén nélkül bontják le tápanyagukat
  • koncentrációja az atmoszférában kb. 21%
  • talajban ill. a vizekben az oxigén koncentrációja változó, fizikai, kémiai és biokémiai folyamatoktól egyaránt függ.
az oxig n ciklusa4
Az oxigén ciklusa
  • Környezetszennyező folyamatok hatása a ciklusra:
  • erdők kiirtása mellett
  • tengerek, óceánok vizének kőolajszármazékokkal történő szennyezése
  • fitoplanktonok is veszélybe kerültek, ez is csökkenti a levegőbe kerülő oxigén mennyiségét
  • Így az oxigénháztartás egyensúlya veszélybe kerülhet, ami első lépében az ózonpajzs károsodását okozhatja
az oxig n ciklusa5
Az oxigén ciklusa
  • Légköri oxigén három formája: O,O2,O3

• A légkör O-tartalmát lényegileg az élet szabadította

fel

• Az ősatmoszférában oxigén még nem lehetett, mert

azt a felszínre jutó kén és vas felhasználta

• a levegőösszes szabad oxigénjét a növényi

fotoszintézis hozza létre, mivel

• A vulkáni gőzök alig tartalmaztak O-t

• Ill. 1500 °C alatt disszociációs O, ezt a mállás

felhasználta

az oxig n ciklusa6
Az oxigén ciklusa

• Oxigén fontos biofil elem

• Majdnem minden élőlény nagy mennyiségben

tartalmaz O-t

• Kivéve az anaerob mikroorganizmusok

• Légköri O fontos szerepe (ózonpajzs)

• Kőzetek oxidjai

a hidrog n k rforg sa
A hidrogén körforgása

• Leggyakrabban a vízhez kötődik

• Vízgőz, jég, vízf fontos szerep a

bioszférában

• Szerves világban a szénhez kapcsolódik

(kőolaj, földgáz, élőlények)

• Kozmikus gyakorisága nagy

• Földön kisebb gyakoriságú

a hidrog n k rforg sa1
A hidrogén körforgása

• A legkisebb atomsúlyú és rendszámú elem

• Egy vegyérték e- leadja-> proton

• Kovalens kötés: H2,hidroxil csoport

• Ionos kötés: hidridek, alkálifémekkel,

alkálifémekkel

• Hidrogén kötés (ionos-kovalens jelleg)

a v z k rforg sa
A víz körforgása
  • Három fő szakasz: csapadékképződés, párolgás, ill. a pára vándorlása
  • Esőből a tengerbe, párolog vissza a levegőbetalajból vízelvezetőkön v. talajvíz formájában jut vissza
  • Édesvízkészlet 0,01% (eső, hó pótolja)
  • Mezőgazdaság igényli a legnagyobb mennyiséget:a világon felhasznált víz 73%-át(közel 3millió km2-nyi területet öntöznek, nő)
a v z k rforg sa1
A víz körforgása
  • A víz körforgása a legkülönbözőbb irányú és sebességűvízmozgások és folytonos halmazállapot változások bonyolult szövevénye, ami összeköti a Föld szféráit
  • Ezáltal közvetítője az egyes szférákban bekövetkezőváltozásoknak
  • Szállítóközeg (anyagtranszport)
a v z k rforg sa2
A víz körforgása

• Eredendőforrás és tározó: a tenger

• Hajtóerő: a napsugárzás energiája.

• Az élőszervezetek számára a víz létkérdés, de azok

hatása a víz körforgalomára elhanyagolható.

• A víz körforgása a H és az O körforgásának is

része, mivel az élővilág H és O igényét nagyrészt

vízből fedezi (jelentős még a levegőoxigénje).

• A víz „hordozó” (oldószer) a többi elem esetében is

nitrog n k rforg s
Nitrogén-körforgás
  • Főként a földkéreg magmás kőzeteiben
  • Folyóvizekben, felszín alatti vizekben főként nitrátok formájában
  • atmoszférában (78%) elemi nitrogénként, emellett nitrogén-oxidok
  • A szerves anyagok a nitrogént baktériumok, mikroorganizmusok segítségével veszik fel.
nitrog n k rforg s1
Nitrogén-körforgás
  • A légköri nitrogén felvétele nagyon energiaigényes, csak speciális enzimek teszik lehetővé, ekkor a N2 NH3-vá redukálódik.
  • Az ammónia be tud épülni az aminosavakba, a nitrát vegyületek szintén be tudnak épülni megfelelő enzimek segítségével.
  • A nitrogén vegyületek közül a N2O lehet veszélyes, mert az ózonpajzsot vékonyítja.
a nitrog n k rforgalom fontosabb reakci i
A nitrogén körforgalom fontosabb reakciói

• a) Mikroorganizmusok által kontrollált folyamatok:

• Nitrogénfixálás, nitrifikáció

• N2 + 8H+ + 6e-→ 2NH4+

4 NH4 + 6 O2→ 4 NO2- + 8 H+ + 4 H2O

4 NO2- + 2 O2→ 4 NO3-

• 1 mol N2 redukálásához annyi energia szükséges,

mint amennyi 3 mól glükóz oxidációjában keletkezik.

• Ammonifikáció (karbamid-ammónia) – korhasztó baktériumok

• (NH2)2 CO + H2O → 2 NH3 + CO2

• Denitrifikáció

• 5 CH2O + 4 NO3- + 4 H+→ 2 N2 + 5 CO2 + 7 H2O

k n k rforg s
Kén-körforgás
  • Tápelemként a fehérjék, vitaminok esszenciális komponense
  • Változatos előfordulás (kül. oxidációs állapotok, kül. halmazállapot)
  • Üledékes kőzetek
  • Barna- illetve feketekőszén
  • Fémek körforgalmához sok szálon kapcsolódik
k n k rforg s1
Kén-körforgás
  • A kén a kőzetek mállása, vulkanikus tevékenység és a hidroszféra kölcsönhatása révén kerül be a körforgásba.
  • Számos baktérium képes a kénvegyületeket átalakítani és beépíteni, a folyamat során savak keletkeznek, a levegő magas SO2tartalma savas esők kialakulásához vezet.
  • Jelenleg az ipari SO2 kibocsátás jóval alatta van a vulkáni tevékenységből származó mennyiségnek, de hatása nem elhanyagolható.
foszfor k rforg s
Foszfor-körforgás
  • Mállás és oldódás révén a foszfátok felvehetővé vállnak a biológiai anyagok számára,
  • madár ürülékben, baktériumtelepeken nagy mennyiségű oldható foszfátvegyület halmozódhat fel,
  • a túlzott mezőgazdasági foszforműtrágya felhasználás valamint a szennyvizekkel az élővizekbe kerülő foszfátok az eutrofizáció fő okozói
foszfor k rforg s1
Foszfor-körforgás
  • Élőlények nélkülözhetetlen alkotóeleme
    • Nukleinsavak, foszfolipidek
    • Energetikai anyagcsere kp-i molekulája ATP
  • Természetben szinte kizárólag foszfátok formájában, Ca- ill. Fe-vegyületekben illetve talajban szerves foszfátként
f mek f lf mek
Fémek, félfémek
  • Vannak köztük létfontosságú, de mérgező hatású elemek is, az élővilág számára felvehető mennyiségük általában szűk határon belül változhat.
  • A fémionok oxidációját, redukcióját előidéző mikrobák megváltoztathatják a fémek oldhatóságát, ezért a geológiai korok során érctelepek kialakulásában vehettek részt mobilizáló, immobilizáló ill. biológiai akkumuláló tulajdonságaik révén
f mek f lf mek csoportos t s
Fémek, félfémek csoportosítás
  • Nemesfémek(Au,Ag,Pt)ércesedésben dúsulnaknem lépik át az agy-vér gátat
  • Stabil fém-szén kötést alkotó fémek, félfémekképesek bejutni a kp-i idegrendszerbekárosító hatásúak
  • Ionos formájukban gátló ill. toxikus fémekkis koncentrációban nyomelemek (Cu,Zn,Co,Ni)Ércesedésben dúsulnak