TSÜKLID loeng (0)

Aune Altmets, MSc
Euroakadeemia
Keskkonnakaitse teaduskond
ÖKOLOOGILISED TSÜKLID
Astronoomilised ja geosüsteemsed tsüklid
Vee tsükkel
Biogeokeemilised tsüklid
Eesmärgid:
Kirjeldada kolme olulisemat astronoomilist tsüklit.
Selgitada atmosfääri tsükli põhjusi, protsesse ja selle
seost globaalse õhusaastega.
Kirjeldada kohaliku õhusaaste tüüpe ja põhjusi.
Tutvustada geoloogilist aineringet, hüdroloogilist
tsüklit.
Tutvustada olulisemate elementide tsükleid.
Aastaajad
Maa tiirleb ümber Päikese elliptilisel orbiidil. Täistiir e. aasta
vältab 365 päeva 5 tundi 48 minutit ja 46 sekundit.
Aastaaegade vaheldumise põhjustab asjaolu, et Maa telg on
orbiidi tasapinna suhtes kaldu (23°27'). Nurk muutub perioodiga
~4100 a. ±1,5°.
Lõunapoolkera suvel (3.01) on Maa-Päike kaugus minimaalne
(0.983 AU). Põhjapoolkera suvel (4.07) on Maa-Päike kaugus
maksimaalne (1.017 AU). Seetõttu langeb lõunapoolkera suvel
atmosfääri ülapiirile kuni 6.9% intensiivsem päikesekiirgus kui
põhjapoolkera suvel. Samas on lõunapoolkera suvi lühem ­
179.6 ööpäeva, põhjapoolkera suvi 185.6 ööpäeva.
Öö ja päeva vaheldumine
Öö ja päev vahelduvad, kuna Maa pöörleb ümber oma telje
läänest itta.
Ööpäev kestab praegusel ajal 23 tundi, 56 minutit ja 4 sekundit.
Kestus muutub aasta jooksul 0.0025 sekundi ulatuses. Kõige
pikemad ööpäevad on märtsis ja kõige lühemad augustis.
Pikemas plaanis Maa pöörlemine aeglustub. Ööpäeva kestus
kasvab praegu 0.0023 sekundit sajandis.
Ööpäeva pikenemist põhjustavad Kuu eemaldumine Maast (3
cm/aastas) ja tõusust-mõõnast tingitud hõõrdumine.
Coriolisi jõud
Coriolisi jõud ­ Maa pöörlemisest põhjustatud
inertsjõud, mille mõjul kõik kehad kalduvad liikudes
otsesihist kõrvale. Põhjapoolkeral on kalle paremale,
lõunapoolkeral vasakule.
Coriolis Force ­ moving objects deflect to the right in the
northern hemisphere and to the left in the southern hemisphere
due to the Earth's rotation.
­ ,
.
, ­ .
Kuu faasid
Kuu teeb tiiru ümber Maa 27 päeva ja 8 tunniga.
Noorkuu ajal on Kuu Päikese ja Maa vahel ning meile nähtamatu.
Järgneb paremale suunatud kumerusega kuusirp. Valgustatud
osal on Kuul päev, tumedal osal öö. Valgustatud osa muutub iga
päevaga (ööga) suuremaks ja kuu loojub üha hiljem.
Täiskuu ajal paistab Kuu kogu öö. Seejärel valgustatud osa
väheneb ja Kuu tõuseb üha hiljem.
Vanakuu ajal e. viimasest veerandist on Kuu nähtav vaid pärast
keskööd.
Atmosfääri
tsirkulatsioon
Ekvaatori tsoonis soojenenud õhk tõuseb, tekib madalrõhkkond.
Tõusev õhuvool liigub kuni troposfääri ülaosani ja hakkab sealt
liikuma pooluste suunas. Kesklaiusteni jõudes on ta nii jahtunud, et
laskub alla ja tekitab subtroopilise kõrgrõhkkonna tsooni. Ookeanil
on selles tsoonis nõrkade tuulte vöönd, nn. "hobuste laius". Sealt
suundub osa õhku ekvaatori suunas ning Coriolis'i jõu toimel
tekivad põhjapoolkeral kirdepassaadid, lõunapoolkeral
kagupassaadid. Seda õhuringlust nimetatakse Hadley rakuks.
Teine osa subtroopikasse jõudnud õhust pöördub pooluse suunas ja
seda kallutab Coriolis'i jõud itta. See on parasvöötme läänetuulte
tsoon.
Jugavoolud ­ Ferreli raku tugevad
läänetuuled tropopausi all. Tuule kiirus
mõne km kõrguses ja mõnesaja km laiuses
"tuuletorus" suurem kui 20 m/s; äärmisel
puhul üle 125 m/s.
Ekvaatori suunast tulnud soe õhk kohtub 60. laiuskraadi lähistel
pooluse suunast tuleva külma õhuga. Õhumasside segunemist ei
toimu ning neid jääb eraldama polaarfront. See on tsoon, kus õhk
kerkib ning tekivad tormid. Osa kerkinud õhust suundub
tropopausi all tagasi subtroopikasse ja laskub koos ekvaatorilt
tulnud õhuga.
Polaarfrondi taga pöörab Coriolis'i jõud pooluse poolt tuleva õhu
läände, seega on polaaralal valitsevaks idatuuled. Talvel tungib
polaarõhk koos polaarfrondiga kesklaiustele ja vahel isegi
subtroopikani. Frondi tsoonis kerkiva õhu pöörab Coriolis'i jõud
tropopausi all itta ja tekitab seal tugeva läänetuule.
Õhusaaste
Õhusaaste allikaks võib olla nii looduslik kui tehislik protsess,
mille käigus eraldakse õhku saasteaineid.
Inimtegevusest pärinevate ainete kontsentratsioon sõltub
piirkonda koondunud tööstuse iseloomust ja
meteoroloogilistest tingimustest. Seetõttu on atmosfääri õhus
püsivalt või perioodiliselt süsiniku-, lämmastiku-, väävli- ja
lenduvaid orgaanilisi ühendeid. Enamik nendest
saasteainetest satub atmosfääri ka looduslikest allikatest,
kuid tööstusliku tootmise ja liikluse tagajärjel on neid
linnade ja tööstuspiirkondade õhus märgatavalt rohkem kui
mujal.
Saasteainete kaugülekanne
Saasteainete kaugülekanne mõjutab muidu puutumatu
loodusega polaaralasid. Külma õhu kondenseerudes
sadenevad seni atmosfääris liikunud saasteained jääle
või ookeani, mille kaudu sisenevad toiduvõrku.
Arktikast on leitud elavhõbedat, plaattina, pallaadiumi
ja roodiumi (toodetakse katalüsaatorite tarvis).
Tugeva löögi alla on sattunud Arktikas elavad
inimesed, kes omi traditsioonilisi toite ­ kala, vaala- ja
hülgeliha ­ süües on samal ajal mürgitanud end
rekordiliste PCB ja elavhõbeda kogustega.
PCB kontsentratsioonid Arktikas
elavate fertiilses eas naiste veres
Arktika ja Antarktika saastumine
Polaarmerede loomadest on leitud DDT ja PCB-d.
Polaaralad on saastamise suhtes tundlikumad, kuna külm
keskkond säilitab kogu saaste muutumatuna. Orgaanika
lagunemine võtab aastakümneid.
Tõsiseks ohuks on nafta sattumine külmadesse vetesse,
kuna temperatuuril alla +5 °C nafta ei lendu ega
oksüdeeru.
Kasvav jäätmereostus
ohustab mereloomade
elu ja tervist.
Termaalne inversioon
Termaalne inversioon tekitab linnades ja tööstuspiirkondades
palju probleeme, kuna saasteained ei haju atmosfääris ära.
Inversioonikiht takistab tõusvate õhuvoolude arengut ja seega
õhu ventilatsiooni: näiteks suits ei saa kõrgemale tõusta
maapinna lähedalt, kuna pole õhuvoolu, mis seda ära viiks ja
segaks ülejäänud õhumassiga. Tuulevaikuse ja jahtumisel
suureneva õhuniiskuse tõttu tekib sageli vine või udu, mis
seguneb linna kohal saasteainetega ­ moodustub sudu.
Londoni tüüpi sudu
Londoni e. New Yorgi tüüpi sudu tekib niiskete ja sompus
ilmadega jahedal sügis-talvisel perioodil tööstusrajoonides, kus
peamiselt kivisöe põletamise tagajärjel on atmosfäär saastunud
tahmaosakeste ning SO2-ga. Veeaurust küllastunud õhus tekivad
tillukesed väävelhappe piisakesed, mis koos tahmaosakestega
moodustavad mürgise ja kantserogeense segu.
Sudu ohvrid: 1952 Londonis 4500 inimest
1930 Belgias (Maasi org) 63 inimest
1962 Jaapanis (Osaka) 60 inimest
1963 New Yorgis 170 inimest
Väävliühendid
maapinnalähedases
õhukihis
Kõrge kontsentratsiooniga väävelhape mõjub lagundavalt
mitmetele ehitusmaterjalidele. Marmor, paas (lubjakivi),
dolomiit, katusekivid ning mitmesugused müürisegud
muudavad selle toimel värvi ja murenevad. Põhjuseks on
väävelhappe reageerimine karbonaatidega, mis on nimetatud
ehitusmaterjalide põhikomponendiks ­ see nõrgendab nende
struktuuri.
Happevihmade all kannatavate piirkondade
taimestiku lehed värvuvad pruuniks ja okaspuudelt
langevad okkad.
Los Angelese tüüpi sudu
Los Angelese tüüpi e. fotokeemiline sudu vajab tekkeks
tuulevaikset, pilvitut ja kuiva ilma, intensiivset päikesekiirgust,
mootorsõidukite heitgaaside ja naftatööstuse saasteainete
(süsivesinikud, lämmastikoksiidid) kõrget kontsentratsiooni
õhus. Reageerivad NOx-d ja lenduvad orgaanilised ühendid.
Saadusteks on aerosoolid ning osoon.
Sellist tüüpi sudu tekib peamiselt suurlinnades (Los Angeles,
Jerevan, Alma Ata, mitmed Jaapani linnad), kus on palju
mootorsõidukite heitgaase ning tööstuslikku atmosfäärisaastet.
Osoon kui saasteaine
Tekib enamasti suvel, fotokeemiliste reaktsioonide tulemusel.
Eelduseks NOx-de ja metaanivabade lenduvate orgaaniliste
ühendite (NMVOC) olemasolu. Mõlemad ühendid pärinevad
transpordivahendite heitgaasidest.
Osooni kontsentratsioon on kõrgeim sudu ajal. Peale selle
sisaldab sissehingatav õhk sel ajal teisigi tervistkahjustavaid
ühendeid ­ SO2, erinevad tahked osakesed + juba mainitud
osooni prekursorid.
Osoon põhjustab inimesel hingamisteede põletikke ja kahjustab
kopse. Tekivad köha, hingamisraskused, astmahood;
hingamisteede- ja südamehaiguste põdejail võib mõjuda
surmavalt. EL-s on osoon igal aastal rohkem kui 20000
inimesele surma päästikuks.
Suurimad ühe tunni vältel mõõdetud osooni
kontsentratsioonid 2004 aasta suvel (04.-09.)
Geoloogiline aineringe
Geoloogilise aineringe puhul eristatakse väikest ja suurt
tsüklit. Väike tsükkel on settekivimite ring ­ murenemine,
edasikandumine, settimine, tihenemine ja taas
settekivimeiks kivistumine.
Geological or rock cycle ­ the series of events in which a rock of
one type is converted to one or more other types and then back to
the original type.
:
.
­
.
Geoloogiline aineringe
Suures geoloogilises tsüklis satuvad Maa pinnal
murenenud tard- ja moondekivimeist moodustunud
settekivimid maakoore liikuvais osades suurde
sügavusse ja moonduvad seal. Edasi võib moondekivim
kas jõuda hiljem jälle Maa pinnale ja mureneda või
sulada ning sattuda magma koostisesse. Purskumise
tagajärjel väljub magma tardkivimina taas biosfääri.
Seega on geoloogilist aineringet käitavaks jõuks nii päike
kui ka geotermilised protsessid.
Litosfäär
Litosfäär on Maa tahke väliskest, mis ümbritseb suhteliselt
plastilist astenosfääri.
Lithosphere ­ the outer solid part of the earth, including the crust
and uppermost mantle.
­ ,
, .
Litosfäär
Ehitus:
settekivimid (savi, liiv, lubjakivi),
graniidikiht (moondekivimid, happelised tardkivimid),
basaldikiht.
Kontinentaalse maakoore puhul esinevad kõik kolm kivimi-
kompleksi, paksus 35-70 km. Ookeaniline maakoor vaid 5-10 km,
koosneb õhukesest settekihist ja basaldist.
Litosfääri koostis: magma- ehk tardkivimeid 95%,
moondekivimeid 4%,
settekivimeid 1%.
Magmakivimid
Magma- e. tardkivimid tekivad magma tardumisel.
Magma = lenduvad komponendid + laava.
Igneous rocks are formed by magma cooling and
hardening.
­ ,
,
.
Settekivimid
Settekivimid on magma- ja moondekivimite
murenemise produktid. Sekundaarsed, kobedad,
sisaldavad fossiile.
Sedimentary rocks are formed by sedimentation of material at
the Earth's surface and within bodies of water.
,
.
, , .
Moondekivimid
Moondekivimid e. metamorfsed kivimid tekivad sügaval
maakoores sette- või tardkivimitest muutunud
füüsikalis-keemiliste tingimuste toimel.
Metamorphic rocks have been changed, usually by heat
and pressure, from their original condition into rock with
new minerals and/or structures.
,
Kontinentide triiv
1915. a. avaldas saksa geofüüsik A.
Wegener teooria, mille kohaselt triivivad
mandrid loodete toimel idast läände ja
tsentrifugaaljõu toimel poolustelt
ekvaatori poole.
Wegeneri seletuse järgi eksisteeris
vanaaegkonnas ühtne Pangea manner,
mis keskaegkonnas lagunes osadeks
ning tekkisid Atlandi ja India ookeanid.
Teooria sai üldtunnustatuks 1960-ndatel
aastatel.
Laamtektoonika
Maa litosfäär liigendub eri suurusega plaadikujulisteks plokkideks
e. laamadeks, mis "ujuvad" plastilisel astenosfääril. Laamad
nihkuvad horisontaalselt 1-10 cm aastas. Litosfäär koosneb 8
suurest ja umbes 20 väiksemast laamast. Laamade piirid e.
murranguvööndid asuvad tavaliselt ookeanides vee all. Mõnedel
juhtudel lähevad eraldusjooned ka läbi mandrite (Himaalaja) ja
saarte (Island, Kuuba).
Lithospheric plates are regions of Earth's crust and upper mantle
that are fractured into plates that move across a deeper plasticine
mantle.
--
.
Laamtektoonika
Väljavenitusvöönd: Atlandi ookeani keskahelik.
Kokkusurumisvööndid:
ookean-kontinent: Lõuna-Ameerika lääneranniku süvik ja
Andid;
ookean-ookean: vulkaanilised saar-kaared, poolsaared
(Aleuudid, Kuriilid, Mariaani saared ja Tonga saared,
Jaapan, Kamtsatka);
kontinent-kontinent: Himaalaja, Alpid, Uraal,
Skandinaavia mäed.
Murrangud ja maavarad
Murrang tekib kahe maakoore ploki vahele, kui need
nihkuvad teineteise suhtes. Seotud maavärinatega.
Murrangutega seotud kivimid on rikkad maakmineraalide
poolest.
Plate boundary ­ an actively deforming region where two (or
more) tectonic plates or fragments of lithosphere shift.
() ­
, .
San Andrease murrang
San Andrease murrang on piiriks
Põhja-Ameerika ja Vaikse
ookeani laama vahel. On näide
nihkemurrangust, millised
tüüpiliselt esinevad ookeanilise
koore aladel.
Vaikse ookeani laam liigub Põhja-
Ameerika laama suhtes loodesse
kiirusega mõni cm aastas.
Hüdroloogiline tsükkel
Mitte ükski organism ei saa elada ilma veeta. Kogu
evolutsioon on arenenud nii, et kõik elav Maal on
kohastunud tarbima vett.
Hüdroloogiline tsükkel on veeringe Maa pindmiste
sfääride (litosfäär, hüdrosfäär ja atmosfäär) vahel.
Hydrologic cycle describes the continuous movement of water
on, above and below the surface of the Earth.
­
.
Hüdrosfäär
Hüdrosfäär on Maad ümbritsev veekiht. Sisaldab vett
kolmes agregaatolekus. Kogumass on 1,4 x 1018 tonni.
On ebaühtlane ja katkendlik ­ hõlmab merepinnast
umbes ­11 km kuni +9 km. Hüdrosfääri osadeks on
hionosfäär (lumi) ja krüosfäär (jää).
Hydrosphere ­includes all the earth's water found in
streams, lakes, the soil, groundwater, and in the air.
­ ,
, , , , ,
, .
Hüdroloogiline tsükkel
On aineringetest lihtsaim, kuna vesi on ringes alati
sama molekulina (H2O); võib esineda nii vedelas,
tahkes kui auru faasis. Veeringe energeetiliseks
baasiks on peamiselt päikesekiirgus.
Väike veeringe esineb maailmamere ja selle kohal
asuva õhkkonna vahel, suur veeringe toimub mere ja
maapinna kohal asuva õhkkonna vahel.
Vee koguhulk hüdroloogilises tsüklis on jaotunud väga
ebaühtlaselt.
Vee hulga jaotus veeringe osades
Reservuaar Maht (%)
Ookeanid 97.21
Liustikud 2.15
Põhjavesi 0.62
Soolaseveelised järved 0.008
Magedaveelised järved 0.009
Pinnase niiskus (poorivesi) 0.005
Atmosfäär 0.001
Jõed 0.0001
Veeringe
1. Sademed. Pilved liiguvad gravitatsiooni tulemusena mööda
tsirkuleerivat atmosfääri sisemaa kohale ja lasevad vee
sademetena Maale.
2. Infiltratsioon. Sadevesi imbub läbi pinna küllastustsooni ja saab
põhjaveeks. Põhjavesi liigub kõrgemalt pinnalt ja rõhult
madalamale ning mööda veesooni merre või ookeani.
3. Transpiratsioon. Taimed võtavad vett pinnasest ja eritavad seda
veeauruna. 10 % sademetest, mis laskuvad pinnasele, auruvad
taimede transpiratsiooni tõttu, ülejäänu aurub ookeanidest või
meredest.
Veeringe
4. Pinna äravool. Sademed, mis ei lähe pinnasesse vaid otse
pinnavette (järved, jõed) ja sealt edasi merre või ookeani.
5. Auramine. Tänu päikesekiirgusele soojeneb vesi ookeanides ja
järvedes. Selle tulemusena vesi aurustub ja tõuseb atmosfääri,
kus ta moodustab pilvi ja lõpuks langeb tagasi maapinnale.
6. Kondensatsioon. Atmosfääriga kontaktis olles muundub veeaur
jälle veeks ja muutub nähtavaks õhus. Seda nimetatakse pilvede
tekkeks.
Evaporatsioon ja transpiratsioon
Evaporatsioon e. aurumine sõltub:
1) õhuniiskusest,
2) temperatuurist,
3) tuule kiirusest,
4) õhurõhust (langedes aurumine kiireneb),
5) mulla omadustest (lõimis, struktuur).
Sademeid aurumisest rohkem ­ humiidne kliima.
Sademeid aurumisest vähem ­ ariidne kliima.
Evaporation ­ the process by which water is converted from its
liquid form to its vapor form.
­ ,
.
Evaporatsioon ja transpiratsioon
Transpiratsioon ­ vee reguleeritud auramine taimede
pinnalt, mille intensiivsus sõltub sellest, kui palju taim
hoiab oma õhulõhesid avatuna.
Evapotranspiratsioon = evaporatsioon +
transpiratsioon.
Transpiration ­ the loss of water from parts of plants.
­ .
Pinnamood ja sademed
Sademete jaotumist mõjutavad kõrged mäeahelikud, mis
takistavad õhumasside liikumist. Mööda nõlvu ülespoole
liikudes jahtuvad niisked õhumassid ja tekkinud pilved
loovutavad üleliigse niiskuse vihmana.
Kõige enam sademeid esineb mägedes kõrgusvahemikus 2-4 km
merepinnast. Sellest kõrgemal on õhk juba piisavalt jahtunud ja
sisaldab vähem veeauru.
Kuivarekord: Atacama kõrb Tsiilis ­ 0,08 mm/a ehk 1 cm
sademeid iga 12 aasta järel ­ asub Andide mäestikust idas.
Vihmarekord: Mawsynram Indias ­ 11870 mm/a ­ paikneb
Himaalaja eelmäestikus.
Veekasutus
Magevesi moodustab veevarudest vaid 2.8 %, sellest
valdava osa moodustab igijää.
Kuni 90% magevee varudest kasutatakse niisutuses,
7% tööstuses ja 3% olmes.
Olmevee põhjendatud kulunormiks kaasaegses
linnakorteris loetakse 220 l vett inimese kohta
ööpäevas. Võrdluseks: arengumaades kulub inimese
kohta 3 l ööpäevas.
Veekasutus
Kui voolavast veest võtta tagastamatult kasutusse üle 10-20%,
tekivad pöördumatud muutused.
1930-1960 laiendati Araali mere piirkonnas niisutatavat ala
ning kasutati jõgede Amu-Darja ja Sõr-Darja aastasest
vooluhulgast ära pea 40%. 1960-1990 suurendati
niisutatavat pindala veelgi, lisaks suunati vett linnade ja
tööstuse tarbeks. 1962. aastast on alanenud Araali mere
veetase pidevalt ja pöördumatult. Tulemuseks
antropogeenne kõrbestumine.
Ligi 60 % maismaast asub veevaeguse tsoonis; 25 %
inimkonnast kannatab magevee nappuse all. Rahvusvaheliste
normide järgi loetakse vee tarbimist alla 1000 m³/a inimese
kohta veepuuduse olukorraks.
Araali meri ­ antropogeenne
kõrbestumine
Põhjavesi
Põhjavesi jaguneb:
1. Surveta põhjavesi e. vabapinnaline e. pinnasevesi. Asub
maapinnast lähtudes esimese vettpidava eralduskihi peal.
Vabapinnalise põhjavee tase sõltub peamiselt sademetest ja
aastaajast.
2. Surveline põhjavesi ­ vettpidavate kihtide vahel olev vesi.
Surveline põhjavesi avaneb sügavates puurkaevudes. Taset,
milleni vesi seal tõuseb nimetatakse surve ehk piesomeetriliseks
pinnaks.
Veekasutuse tõus võib rannikualadel kaasa tuua soolase vee
pealetungi üleekspluateeritud põhjavee horisonti. Sooldumine on
probleemiks USA, Isreali, Süüria ja Araabia riikide
rannikualadel.
Joogivee probleemid
Joogivee nõudlus on alates 1975. a. kahekordistunud. Maailmas
on piirkondi, kus puhta joogivee järgi tuleb käia tunde.
Kõige otsesemaks ohuks tervisele on joogivee kaudu levivad
nakkushaigused ja mürgitused. Bakteritega ja viirustega
saastumine toimub tavaliselt siis, kui fekaalid satuvad otse
joogivette. Eriti tõsised probleemid joogiveega on
arengumaades, kus 30-50% väikelaste suremusest pannakse
reostunud vee arvele.
Arenenud riikides põhjustavad haigestumisi vette sattunud
kemikaalid. Pliimürgistus põhjustab neerude, maksa,
reproduktiivorganite ja kesknärvisüsteemi kahjustusi. Kergema
mürgistuse sümptomiteks on valutavad lihased ja peavalu.
Varasematel aegadel sattus plii veevärki tinatorude kaudu.
Veesaaste
Eristatakse:
mehaaniline saastumine (keemiliselt neutraalne hõljum);
keemiline saastumine;
bioloogiline saastumine (sinivetikate toksiinid);
soojuslik saastumine. Tööstusest pärit jahutusvee juhtimine
veekogudesse, mis võib viia veekogu elustiku liigiliste muutusteni.
Veekeskkonna saastumise põhjused:
1) olmereoveed,
2) tööstusreoveed. Ohtlikumad on naftatööstus, põlevkivitööstus,
paberitööstus;
3) põllumajanduses tekkinud reoveed ning taimetoitained,
4) prügila nõrgveed,
5) atmosfäärist väljapestud saasteaineid.
Eutrofeerumine
Eutrofeerumine ­ veekogu rikastumine toitainetega.
Toimub taimede toiteelementide (P, N), detriidi ja
lahustunud orgaaniliste ainete lisandumise ja kuhjumise
tagajärjel.
Eutrophication ­ a process where water bodies receive excess
nutrients that stimulate excessive plant growth.
­ ,
.
Antropogeenne eutrofeerumine
Eutrofeerumisega kaasneb vee läbipaistvuse vähenemine,
hapnikuvaegus ja täielik hapnikukadu sügavais kihtides,
planktoni ja bentose rohkenemine, elustiku liigilise
koosseisu muutumine, põhjasetete mudastumine. Omane
kõigile looduslikele veekogudele ja ilmneb nende
vananemisel.
Antropogeenne eutrofeerumine kiirendab oluliselt
looduslikke protsesse ja põhjustab veekogude
enneaegset vananemist. Liigsed toiteelemendid satuvad
veekogudesse peamiselt põldude üleväetamise
tagajärjel, samuti puhastamata heitvete kaudu.
Biogeokeemilised tsüklid
Biogeokeemiline tsükkel ­ ainete (peamiselt keemiliste
elementide) liikumine anorgaanilisest loodusest läbi
organismide tagasi anorgaanilisse loodusesse. Eristatakse
gaasilist (kiire) ja settetsüklit (aeglane).
Biogeochemical cycles ­ the transport and transformation of
substances in the environment, through life, air, sea, land, and ice.
­
.
­ , .
Biogeensed elemendid
Biogeensed elemendid e. elusaine komponendid:
1. Põhielemendid ­ vesinik H, süsinik C, hapnik O - vajalikud
kõikides raku orgaanilistes ühendites.
2. Makroelemendid ­ fosfor P- nukleiinhapetes ja osaleb
energia ülekande reaktsioonides rakus, lämmastik N -
aminohapetes ja valkudes, väävel S ­ valkudes, naatrium Na,
magneesium Mg - kofaktor ensüümides ja klorofüllis, kloor
Cl, kaalium K, kaltsium Ca ­ kofaktor ensüümides,
koostisosa membraanides.
3. Mikroelemendid ­ boor B, räni Si, vanaadium V,
magneesium Mg, raud Fe, koobalt Co, vask Cu, tsink Zn,
molübdeen Mo, jood I. Toimivad rakus kui ensüümide
kofaktorid.
Süsinikuringe
Süsinikuringe on atmosfääri ja veekogude vaba CO2 ning
mulla, kivimite ja veekogude karbonaatide ning
vesinikkarbonaatide süsiniku tsükliline muutumine
orgaaniliste ühendite redutseerunud süsinikuks ja tagasi
süsihappegaasiks, karbonaatideks ja vesinikkarbonaatideks.
Aktiivses aineringes on ca 2% Maal olevast süsinikust.
Süsinikuringet suunavad fotosüntees ja hingamine.
Maismaataimed kasutavad atmosfääri CO2 , veetaimed
lahustunud karbonaate.
Kiire süsinikuringe
Süsiniku sidumine elusainesse toimub fotosünteesi
vahendusel. Rohelised taimed sünteesivad atmosfääris
olevast CO2 -st orgaanilisi ühendeid. Osa fotosünteesil
seotud süsinikust läheb tagasi atmosfääri CO 2 -na
rakuhingamise kaudu, osa aga taimtoidulistesse
organismidesse. Taimtoidulised organismid omakorda
hingavad osa süsinikku ja osa seovad organismi
kudedesse. Enamus orgaanilisest ainest lõpuks
lagundatakse ja süsinik jõuab tagasi atmosfääri CO 2-na.
Aeglane süsinikuringe
Molluskid seovad vees lahustunud CO2 ja tekib
CaCO3, millest koosnevad molluskite karbid. Surnud
molluskite karbid sadenevad ja selle tulemusena
tekib lubjakivi. Lubjakivi võib vees lahustuda ja CO 2
vabaneb.
Fossiilsed kütused tekkisid iidsete taimede ja loomade
jäänustest kõrge temperatuuri ja rõhu toimel
maakoores. Fossiilsete kütuste kasutamisel vabaneb
CO2 atmosfääri.
Hapnikuringe
Vaba hapniku teke algas 3000 mln. aastat tagasi. Praegune
sisaldus (21%) saabus ~220 mln. aastat tagasi. Kuna
fotosünteesil eraldub rohkem hapnikku kui hingamisel kulub,
siis ongi hapniku hulk aegade vältel suurenenud.
Stratosfääris laguneb hapniku molekul kiirguse mõjul
monohapnikuks, mis ühinedes hapniku molekuliga moodustab
osooni. Osooniekraan annab kaitse UV-kiirguse eest.
Hapnikku seovad hingamine, vulkaanilised protsessid,
maasisesed protsessid ja inimtegevus.
Kogu atmosfääri hapnik uueneb umbes 2000 aasta jooksul. Kui
aga fotosüntees lõppeks, jätkuks atmosfääri hapnikku 5000
aastaks.
Lämmastikuringe
Molekulaarset lämmastikku (N2) on atmosfääris külluses, kuid
loomad ja taimed seda otseselt kasutada ei saa. N2 suudavad
õhust siduda üksikud bakterite rühmad ­ mügarbakter,
aeroobsed bakterid mullas, sinivetikad vees, kiirikseened
pinnases.
Taimed omandavad lämmastikku mineraalsel kujul (nitraadid,
ammooniumsoolad), loomad orgaaniliste ühenditena (valgud).
Lämmastik jõuab tagasi mulda surnud taimede ja loomade kaudu
ning loomade eritistena.
Pinnases elavad bakterid muundavad ammoniaagi ja nitraadid
uuesti atmosfääri vabanevaks lämmastikuks.
Fosforiringe
Fosforiringes puudub gaasiline faas. Normaalrõhul ja
-temperatuuril on P tavaliselt vedelas olekus. Leidub
fosforsoolade kujul (PO43-, HPO42-) vees, pinnases, mudades.
Tavaliselt on mullas teda vähe ja ta on taimekasvule
limiteerivaks faktoriks. Seetõttu kompenseeritakse seda
fosforväetistega. Taime või looma lagunemisel satub fosfor
pinnasesse tagasi.
P vabaneb ka kivimite keemilisel murenemisel. Vee liikumisega
kantakse ookeanidesse, kus settib. Seisuveekogudes sõltub
fosfori hulk vee segunemisest, ookeanis tõusuhoovustest.
Fosforiringe on väga aeglane.
Väävliringe
Väävliringe hõlmab nii atmosfäärilist kui sedimentaarset e.
pinnases ja kivimites oleku faasi. Viimane kestab kaks ja
rohkem kordi kauem.
Looduses esineb väävlit ehedal kujul (S), sulfiididena,
vääveloksiididena ning sulfaatidena (SO4).
Väävel on elavates organismides väga nõutud element. Võtab
osa valkude moodustamisest, on asendamatu aminohapete
koostises. Pärast organismi surma kasutavad väävlit edasi
mitmed bakteriliigid.
Väävelvesinikku (H2S) aga kasutavad paljud anaeroobseid
tingimusi eelistavad liigid.
Inimese biogeokeemiline roll
Inimene mõjutab aineringet tsüklite kiiruse ja aineringesse
sisestatud komponentide kaudu.
Inimtegevuse tõttu seotakse lämmastikku rohkem kui
denitrifitseeritakse: N-väetised, fossiilkütuste põletamine,
lämmastikku siduvate kultuuride kasvatamine, kariloomade
väljaheidetest eralduv ammoniaak. Põhjustab muutusi
kooslustes, veekogude eutrofeerumist ja happevihmasid.
Happestumisele aitab kaasa ka fossiilkütuste põletamisel eralduv
SO2.
Fosforiringe puhul avaldub inimmõju: P-väetised, muldade
erosioon, metsade raadamine, massiivne kalapüük liigutab
suuri P-koguseid. Tagajärjeks muutused kooslustes ja
eutrofeerumine.
Biogeokeemiliste tsüklite
ja vee tsükli seos
Kõik aineringed sõltuvad veest. Olles asendamatu
komponent elusaine toimimises, mõjutab vee
olemasolu kõiki biogeokeemilisi tsükleid. Vesi
kui universaalne lahusti:
1) osaleb fotosünteesi protsessis,
2) tagab transpiratsiooni,
3) tagab elementide ja ühendite transpordi.
Geoloogiline ajaskaala
Skaala suurimateks jaotusteks on eoonid:
Fanerosoikum ­ viimase 542 miljoni aasta vältel, sellele
eelnevad
Proterosoikum ehk Agueoon ning
Arhaikum ehk Ürgeoon.
Eoonide piires jagatakse skaala Aegkondadeks ja need
omakorda Ajastuteks ning Ajastute piires Ajastikeks.
Kuna praegu on teada ligi 4 miljardi aasta vanuseid
kivimeid, pakutakse Maa vanuseks mitte vähem kui 4,5
miljardit aastat. Kõige sagedamini 4,57 miljardit a.
Kirjandus:
Arold, I., Raukas, A., Viiding, H. 1987. Geoloogia alused.
Tallinn.
Begon, M., Harper, J.L., Townsend, C.R. 2003. Ecology.
Blackwell Science Ltd.
Cunningham, W.P., Saigo, B.W. 1997. Environmental
Science. A Global Concern. Wm. Brown Publishers.
Eerme, K. 1997. Sissejuhatus geofüüsikasse.
http://meteo.physic.ut.ee/kkfi/index_files/kalju_eerme/SISGE
_20-10-2008.pdf
Geoloogiline ajaskaala 2004.
http://www.gi.ee/ESK/materjalid/geoloogiline_ajaskaala_200
4.pdf
Kirjandus:
Litosfäär.
http://deepzone2.ttu.ee/soojus/loengud/poobus/asj3030_6.pdf
Martin, J. 1979. Inimene biosfääris. - Rmt.: Teadus ja
tänapäev. Eesti Raamat. Tln.
T, ., , ., , . 2002. . ,
.
Veeringe.
http://ga.water.usgs.gov/edu/watercycleestonian.html