Биогеохимические циклы (Экологическая химия)
Биогеохимические циклы описывают, как элементы перемещаются и трансформируются между атмосферой, гидросферой, литосферой и биосферой, связывая химию, биологию и геологию в планетарном масштабе.
Definition
Изучение циклического движения и химической трансформации элементов через экологические отсеки Земли и живые организмы, рассматриваемое с химической точки зрения.
Scope
Эта область охватывает глобальные циклы углерода, азота, фосфора, серы и микроэлементов, включая резервуары, потоки и химические превращения, которые их связывают. В рамках экологической химии акцент делается на химических реакциях и изменениях степени окисления, которые управляют циклами, а также на том, как деятельность человека нарушила их.
Sub-topics
Core questions
- Каковы основные резервуары и потоки каждого элемента?
- Какие химические и микробные превращения управляют каждым циклом?
- Как циклы связаны друг с другом и с климатом?
- Как деятельность человека изменила глобальные циклы элементов?
Key theories
- Модель круговорота элементов «резервуар-поток»
- Глобальный цикл каждого элемента представлен как резервуары, соединенные потоками; количественная оценка этих потоков и их возмущений деятельностью человека позволяет оценить дисбалансы, такие как накопление атмосферного углекислого газа.
- Взаимосвязь биогеохимических циклов
- Циклы углерода, азота и фосфора связаны через стехиометрию биологического производства, поэтому возмущение одного цикла распространяется на другие.
Mechanisms
Циклы организованы как резервуары, соединенные потоками, опосредованными фотосинтезом, дыханием, выветриванием, осаждением и антропогенными воздействиями. Микробные окислительно-восстановительные реакции взаимопревращают степени окисления, в то время как биологическая стехиометрия связывает циклы воедино, заставляя их совместно реагировать на нарушения.
Clinical relevance
Биогеохимический круговорот лежит в основе изменения климата, эвтрофикации и проблем качества воздуха и воды, а также определяет планетарные последствия использования ископаемого топлива и производства удобрений.
History
Биогеохимия восходит к концепции биосферы Вернадского и количественному анализу циклов Хатчинсона, превратившись в науку о глобальных изменениях по мере того, как антропогенные возмущения циклов углерода и азота стали измеримыми.
Key figures
- Vladimir Vernadsky
- G. Evelyn Hutchinson
- William H. Schlesinger
Related topics
Seminal works
- schlesinger2013
- falkowski2000
- galloway2008
Frequently asked questions
- Как это связано с биогеохимическими циклами в экологии?
- Он рассматривает те же глобальные циклы, но акцентирует внимание на химических реакциях и изменениях степени окисления, дополняя экосистемно-экологический взгляд на пулы, потоки и организмы.