Maa ssteemide vahelised seosed Tiina Kapten Geograafiapetaja Omavahel
- Slides: 20
Maa süsteemide vahelised seosed Tiina Kapten Geograafiaõpetaja
► Omavahel vastasmõjudes olevad Maa sfäärid moodustavad süsteemi, kus seosed avalduvad energiavoogude ning aine liikumise kaudu sfääride vahel. ► Muutus ühes sfääris võib esile kutsuda muutusi ka teistes sfäärides
Aineringed Maa sfäärides ► Biogeokeemilised aineringed ehk ainete ringkäik looduses on ainete pidevalt korduv ringlemine Maa pinnal, sfääri piires või ühest sfäärist teise. ► Aineringe on Maa sfääride ja nende osade üks iseloomulikumaid omadusi. ► Aineringe põhiline energiaallikas on päikesekiirgus. ► Erinevalt energiast on toitained taaskasutatavad, seetõttu räägitaksegi aineringetest. ► Samas tuleb energiast kõneldes rääkida energiavoost läbi süsteemi.
Geoloogiline aineringe ► Geoloogiline aineringe viib Maa pinnal murenenud kivimid maakoore liikuvais osades suurde sügavusse, kus need moonduvad ja toob moondekivimid hiljem jälle maapinnale murenema.
Bioloogiline aineringe ► Bioloogilises aineringes sünteesivad rohelised taimed orgaanilist ainet, mida teised organismid kasutavad oma orgaanilise aine ülesehitamiseks. ► Bioloogilise aineringe sulgeb orgaanilise aine lagunemineraalaineiks, süsihappegaasiks ja veeks. ► Bioloogiline aineringe toimub veekogudes, mullas ja ökosüsteemides ning on puhtalt biosfääriprotsess, hõlmates nagu biosfäärgi teiste sfääride osi. ► Bioloogiline ja biogeokeemiline ainete ringlemine toimub peamiselt vesilahustes ja on seotud elu keemiliste protsessidega.
Aineringe kiirus ja varude suurus ► Aineringet iseloomustab käive. ► Käibe kestus näitab, kui pika aja jooksul aine hulk vahetusfondis vahetub. ► Sisult samalaadne mõiste käibe kiirus, näitab, kui suur osa ringluses olevast ainest mingi aja jooksul vahetub. ► Aineringe võib toimuda väga erineva suurusega alal, mis on omakorda osa globaalsest aineringest. ► Elutegevusega seotud biogeokeemiline tsükkel toimib ökosüsteemi piires üpris väikeses ruumiosas suhteliselt suletud aineringena.
► Aineringe on tihedalt seotud veeringega, sest vesi paigutab ümber teisi aineid vesilahuses ning liigutab mehaaniliselt litosfääri ja pedosfääri osakesi. ► Vesi on teiste aineringete jaoks kandja. ► Süsiniku- ja hapnikuringe eluslooduses on seotud energiavooga läbi ökosüsteemi. ► Mineraalsete taimetoitainete - lämmastiku, fosfori, kaltsiumi, magneesiumi, väävli jt ringesse on kaasatud nii keemilised kui bioloogilised protsessid.
Süsinikuringe ► Üle 99% süsinikust on koondunud maakoore ülaossa: mitmesuguste karbonaatsete ja orgaaniliste settekivimite ning setetena. ► Aktiivses süsinikuringes osaleb sellest vaid väga väike osa. ► Setete käibe kiirus ringes ulatub looduslikult miljonitesse aastatesse. ► Maailmamerre on talletunud kokku 40 triljonit tonni süsinikku, millest lõviosa moodustab sügavamates kihtides olev lahustunud anorgaaniline süsinik. ► Vaid 2, 5% süsinikust on koondunud ookeani pinnakihti ja vähem kui ainult 1 sajandik sellest on talletunud mereorganismidesse. ► Mullad sisaldavad 1, 58 triljonit tonni süsinikku, millest turvas moodustab alla veerandi. ► Atmosfääris oleva süsiniku kogus on 750 x 10 9 tonni, mis on veidi suurem kui maismaataimedesse koondunud süsinikuvaru.
► Veelgi olulisem kui ainevarud biosfääri eri osades on aineringe tasakaalu seisukohast aastased ainevood. ► Nii nagu veeringe puhul, toimub ka muude ainevoogude kaudu geosfääride sidumine üheks terviklikuks biosfääriks. ► Võtmeroll aineringete käivitamisel ja toimimisel on elusorganismidel. ► Roheliste taimede tähtsaim ülesanne on fotosüntees, mille käigus seotakse CO 2 ja vett ning toodetakse orgaanilist ainet (glükoosi) ja hapnikku. ► Vastand protsessiks on hingamine ehk respiratsioon, mille käigus O 2 tarbitakse orgaanilise aine lagundamiseks ning vabanevad CO 2 ja veeaur.
► Seega toimub nii süsiniku kui ka hapniku aineringe reguleerimine peamiselt taimede vahendusel. ► Ühtlasi on rohelised taimed kui produtsendid aluseks kogu bioloogilise aineringe ja energiavoo toimimisele, tootes mineraalsetest ainetest orgaanilist ainet sellest toituvatele konsumentidele - loomsetele organismidele - ja pannes aluse toiduahelatele ► Orgaanilise aine puhasproduktsioon (fotosünteesil seotud CO 2 - hingamise käigus vabanenud CO 2) on ookeanides ja maismaal enam-vähem võrdne, ulatudes 50 x 10 9 tonnini aastas. ► Kui lisada CO 2 ja metaani (CH 4) vabanemine laguprotsessides, samuti süsiniku neeldumine vees ja maismaasetetes, saame: § § ► maismaalt atmosfääri suunatud aastaseks süsinikuvooks 60 x 10 9 tonni, atmosfäärist maismaale suunatud süsinikuvooks aga 61, 4 x 10 9 tonni. ookeanist atmosfääri 90 x 10 9 tonni atmosfäärist ookeani 92 x 10 9 tonni Seega läheb aastas looduslike protsesside poolt atmosfääri 3, 4 x 10 9 tonni võrra vähem CO 2 kui seda maismaal ja ookeanides seotakse.
► Bilansi tasakaalustavad vulkaanipursked, mille korral võib atmosfääri paiskuda võrreldav kogus süsinikku, nii CO 2 kui CH 4 koostises. ► Süsiniku geoloogilise aineringega võrreldes on biosfääri aineringes süsiniku käive oluliselt kiirem. ► Süsiniku käibe kiirus ookeani biomassis kompenseerib suhteliselt väikese süsinikuvaru mereelustikus, tagades maismaa ökosüsteemidega võrreldava produktsioonitaseme. ► Meresetetes, eriti ookeanide madalates kaldapiirkondades on käive väga varieeruv ulatudes 0, 1 kuni 1000 aastani. ► Inimtegevus muudab oluliselt litosfäärse süsiniku käibe kiirust fossiilsete kütuste põletamise teel. ► See lisab biosfääri aineringesse koos tsemendi tootmisega 5, 5 x 10 9 tonni süsinikku aastas. ► Inimtegevuse peamiseks mehhanismiks globaalse keskonnaseisundi tasakaalu rikkumisel on aineringluse kiirendamine.
► Veel lisandub sellele kogusele 1, 1 x 10 9 tonni C aastas, mis tuleb maakasutuse muutustest: § järjest väiksemaks jääb metsade pindala, mille tõttu suur osa CO 2 jääb fotosünteesis sidumata. ► On ka vastupidiseid näiteid: § USA-s tolmutormide tagajärjel kõlbmatuks muutunud põllumaadele istutatud lehtpuumetsad on muutnud süsinikubilansi keskkonnasõbralikumaks, sest metsades seotakse CO 2 inimtekkeliste allikatega võrreldavates kogustes. § Ka põllumajandustehnika muutmine on aidanud kaasa CO 2 lendumise vähenemisele. ► seetõttu ei olda üksmeelel Kyoto protokolli ratifitseerimise osas, mis näeb ette kasvuhoonegaaside emissiooni olulist piiramist kõigis riikides. ► Asja teevad keerulisemaks teised kasvuhoonegaasid, eriti metaan (CH 4) ja dilämmastikoksiid ehk naerugaas (N 2 O), mille emissioon on inimtegevuse tagajärjel kasvanud palju kiiremini kui süsinikdioksiidi oma. ► Jäädes küll CO 2 -st üldkoguselt suurusjärgu võrra maha, on nende gaaside kasvuhooneefekti tekitav võime vastavalt 21 ja 310 korda suurem kui süsinikdioksiidil.
► Eesti olukord süsinikuringe aspektist vaadatuna: § põlevkivi põletamisel keskkonda paisatava CO 2 kogus on nii suur, et selle kompenseerimiseks oleks vaja kuus korda rokem metsa kui Eestis kasvab. § Ehkki globaalses ulatuses on Eesti panus keskkonna saastumisse väike, peab iga riik oma saastepotentsiaali kahandama. § EL tingimustes hakkab iga keskkonda paisatav CO 2 tonn järjest rohkem maksma, mis lähitulevikus kajastub elektrienergia hinna mitmekordses tõusus.
Lämmastikuringe ► Lämmastiku aineringe on süsinikuringe kõrval teine tugevasti inimtegevuse poolt muudetud biogeokeemiline tsükkel. ► Sarnase käibekiirusega süsinikuringest eristab lämmastikuringet asjaolu, et biosfääri lämmastikuvaru on atmosfääris peamiselt molekulaarse lämmastiku (N 2) kujul. ► Märgatavalt väiksemas koguses sisaldub atmosfääriõhus lämmastikoksiide ning ammooniumiühendeid. ► Atmosfäärne lämmastikuvaru (kokku 78% atmosfääri mahust) ületab maakoore settekivimites ja setetes oleva varu ühe (1), ookeanides sisalduva lämmastikukoguse kahe (2) ning maismaataimedesse ja mereorganismidesse talletunud lämmastikukogusest mitme (3 -4) suurusjärgu võrra. ► Selline jaotus on tingitud lämmastikumolekuli püsivusest, mistõttu selle lõhkumiseks on vaja palju energiat.
► Tänu püsivusele ei suuda enamik aineringes osalevaid organisme sellist lämmastikku kasutada. ► Looduslikult toimub lämmastikumolekuli lõhkumine atmosfääri elektrilahenduste (välgu) kaasabil. ► On bioloogilised N fikseerijad – organismid, kes N 2 molekuli suudavad lõhkuda ja teevad sel viisil N aatomid keemilistele reaktsioonidele kättesaadavaks
► Teiseks oluliseks erinevuseks võrreldes süsinikuringega on maismaalt tuleva suurema lämmastikuvoo mõju veeökosüsteemidele ja ookeanile. ► See tuleneb lämmastikuühendite heast lahustuvusest, mis seob selle toitaine tihedamini veeringega. ► Looduslikes tingimustes on lämmastiku aastane ärakanne maismaalt ookeani 36 miljonit tonni, millele lisandub ligikaudu sama palju inimtegevusest tulenevat lämmastikku. ► Molekulaarse lämmastiku käive atmosfääris ja setetes on aeglane, käibe kestus ulatub miljonitesse aastatesse. ► Oluliselt kiirem on lämmastikuühendite käive aga mullas (käibe kestus 2000 aastat) ja taimedes (50 aastat). ► Mikroorganismide poolt fikseeritava õhulämmastiku käive kestab aga vaid kuni 5 nädalat. ► Lämmastiku bioloogiline ringe on väga keerukas kompleks mitmesugustest reaktsioonidest milles osaleb suur hulk mikroorganisme.
► Orgaanilise lämmastiku (valkudes ja teistes orgaanilistes ühendites oleva lämmastiku) mineraliseerumine ja tekkinud lämmastikuühendite edasine transformeerumine näeb üldistatult välja järgmine: ► 1. Ammonifikatsioon: ► 2. Nitrifikatsioon: ► 3. Denitrifikatsioon: § nii aeroobses kui anaeroobses keskkonnas ammonifitseerivate bakterite toimel ilma energialisata; § kõrge kontsentratsiooni korral lendub ammoniaak (NH 3), kuid enamasti on tulemuseks ammooniumioon (NH 4). § aeroobses keskkonnas nitrifitseerivate bakterite toimel ilma energialisata § kaheetapilise protsessina: ► nitritiooni (NO 2) moodustumine ► nitraatiooni (NO 3) moodustumine anaeroobses keskkonnas bakterite toimel vajab lisaenergiat (glükoos) nitraat asendab hapnikku, lämmastik käitub elektronide vastuvõtjana. molekulaarne lämmastik eraldub kui on piisavalt orgaanilist ainet ja aega protsessi kulgemiseks § muidu on saaduseks kasvuhoonegaasina ja osoonikihi hävitajana tuntud naerugaas (N 20). § Denitrifikatsioon sulgeb lämmastiku aineringe. § §
► Lämmastikuvood biosfääri eri osade vahel on määratud fikseerimise, ammonifikatsiooni, nitrifikatsiooni ja denitrifikatsiooni tsüklitega. ► Lämmastik on oluline taimetoitaine, mida paljudes looduslikes ökosüsteemides ei piisa optimaalse produktsiooni saavutamiseks. ► Seetõttu nimetatakse teda limiteerivaks teguriks. ► Porsumise käigus eraldub looduslikes tingimustes maakoorest ringlusse vaid 4 miljonit tonni lämmastikku aastas. ► Seetõttu kujunes välja õhulämmastiku fikseerimise võime. See on omane paljudele tsüanobakteritele ja ka mitmetele mullas elavatele bakteritele. Osa neist elab sümbioosis taimede juurtel, osa aga vabalt mullas ja veekogude setetes. ► Tänu neile organismidele on aastane molekulaarse lämmastiku voog: ► Seda voogu tasakaalustab looduslikes tingimustes denitrifikatsioon: § atmosfäärist maismaale 190 miljonit tonni § atmosfäärist maailmamerre 40 miljonit tonni. § atmosfääri maismaalt 147 miljonit tonni § atmosfääri ookeanidelt 30 miljonit tonni N 2
► Olulise toitainena limiteerib lämmastik kultuurtaimede kasvu, mistõttu ta on enimkasutatavaks väetiseks. ► 20. saj algul sünteesiti Saksamaal õhulämmastikust ammoniaaki. Sellega imiteeriti looduslikku fikseerimisprotsessi (kasutati kõrget temperatuuri, rõhku ja vastavaid katalüsaatoreid). ► Järgnes mitte ainult lõhkeainete, vaid ka lämmastikväetiste tootmise buum. 20. sajandi lõpuks kasvas sünteesitud lämmastikväetiste kasutamine 150 miljoni tonnini aastas. ► Intensiivse põllumajandusega maades põhjavee ulatuslik reostumine nitraatidega, veekogude eutrofeerumine ja looduslike liigirikaste koosluste hävimine, kuna enamik looduslikke liike ei talu kõrget lämmastikufooni. ► Nüüdseks on arenenud riikides lämmastikväetiste süntees ja kasutamine oluliselt vähenenud, mistõttu ka lämmastikuvood biosfääri eri osade vahel on kahanenud. ► Praegu toodetakse aastas vaid 20 miljonit tonni lämmastikväetisi ja lisaks kasvatatakse liblikõielisi taimi
► Fossiilsete kütuste põlemisel vabanevad NOx gaasid annavad 20 miljonit ja biomassi põletamine 12 miljonit tonni N aastas. ► NOx gaaside peamiseks allikaks on sisepõlemismootoriga autod, kus kõrgel temperatuuril põleva kütuse jääkidena tekib rohkesti NO, mis õhu käes oksüdeerub kiiresti NO 2. ► Maalähedases õhukihis, eriti soojema kliima alade suurlinnades on NOx koos aluseks sudu tekkele, mille koostiseks on osoon, mitmed orgaanilised ühendid ja fotooksüdandid. ► Tänu katalüsaatorite kasutuselevõtule, mis seovad autode heitgaasides NOx ühendeid, samuti vähemsaastavate kütuste kasutamisele on lämmastikuühendite emissioon hakanud kahanema. ► Arengumaades, kuhu on suurenenud põllumajandus ja rasketööstus, suureneb saasteainete, sh lämmastikuühendite emissioon jõudsalt. ► Kui süsinikuringe puhul inimese tegevus üksnes kiirendas looduslikke, eelkõige litosfääriga seotud aineringeid, siis lämmastiku puhul lisandus varude ja voogude vahelise loodusliku tasakaalu muutmine.
- Kuidas leiavad rändlinnud õige tee
- Maa flyover
- Edward maa
- Kurdmäestike teke
- Reet tuisk
- Maa mudel tasapinnal
- Kevadpunkt
- Maailman vanhin maa
- Oracle maa
- Per maa
- Maa sfäärid
- Shabihe payambar akbar noha lyrics
- Maaamet kiirpäring
- Exadata maa
- Uta math department
- Maa ala millelt vesi koguneb ühte jõkke
- Maa ja vesirakennus tes
- Suzanne hoadley
- Tiina ranta laurea
- Korrutamise seadused
- Tiina lindroos