A földi rendszer A Föld morfológiailag zárt, anyagi értelemben félig zárt, energetikailag nyitott rendszer Nyitott alrendszerek kapcsolata alkotja Bonyolult és összetett A kapcsolatokat anyag- és energiaciklusok biztosítják: vegyületek és elemek transzportja Gáz ciklusok: C, O, N; Víz-(H) ciklus; üledékes ciklusok: P, S és K, Ca, Mg, Na… stb. Biogeokémiai ciklusok: a kémiai anyagok körforgása az élettelen környezetből → az élőlényekbe, majd az élőlényekből → vissza az élettelen környezetbe.

Biogeokémiai ciklusok (általános jellemzés I.) Kémiai vagy fizikokémiai átalakulások, melyek során energia szabadulhat fel, vagy kötődhet meg Az ember megjelenése előtt létrejöttek: természetes eredetű ciklusok Az ember megjelenésével, termelési és fogyasztási hatékonysága révén, átalakítja-módosítja e ciklusokat. Pl.: Fosszilis tüzelőanyagokCO2 többlet Ólom (Pb) geokémiai ciklusa

Biogeokémiai ciklusok (általános jellemzés II.) Minden ciklust jellemezhet egy modell, mely leírja: az elem/vegyület mozgását, annak irányát, útvonalait, a tartalékokat, esetleg a mennyiségi adatokat is Dinamikus egyensúly: a ki- és belépő elem/vegyület mennyisége között egyensúly van Meghatározható a fluxus és a tartózkodási idő

A szén-ciklus

A szén-ciklus I. Szénforrások: légkör, szárazföldi élőlények, talajban szerves maradványok, kőzetek A légkörben 735 milliárd tonna, CO2 formájában  foto-szintézis (pl.: trópusi esőerdő 1-2 kg/m2/év C-t köt meg)  szervesanyag Növényevők légzése Elhalt élőlényeket lebontók Ezáltal újra visszakerül a CO2 a környezetbe. Évente 54-60 milliárd tonna keletkezik lebontással, 60 milliárd tonna pedig légzés során jut vissza.

A szén-ciklus II. A szárazföldi élővilág jelentős szénforrás: kb. 560 milliárd tonna a C-tartalma, melyből évente 1 milliárd tonna veszik el a bioszféra-pusztítás miatt: ↓ Legjelentősebb az erdőirtás: évente kb. 1 milliárd tonna szenet juttat a légkörbe!! Az erdőirtás mértékét a FAO a ‘80-as években évi 11,4 millió ha-ra becsülte → ma 16-20 millió ha/év! Csökken a zöldfelület  fotoszintézis mértéke  kevesebb CO2-t vonnak el a légkörből  globális felmelegedés Természetkárosító hatás: fajpusztulás (4-6 ezer faj/év), talajerózió

A szén-ciklus III. A talajon-talajban még nagyobb mennyiség: 1200-1400 milliárd tonna C raktározódik szerves maradványok, humusz formájában Stabilizálás: óriási biomassza és irtás utáni telepítés (növény helyére növény); instabilizálás: erdőirtás. Fosszilis tüzelőanyagok el- égetése – évi 5 milliárd tonna C kerül a levegőbe (gazdasági és éghajlati következmények) Égetés során CO2, CO, korom keletkezik (rákkeltő, légzési betegségeket okozó)

Az oxigén-ciklus

Oxigén-ciklus A természetben szabadon főként O2 formában, vagy kötötten vegyületeiben (SiO2, H2O…stb.) A földi légkör kb. 21%-a O2  napsugárzás (UV) révén hasadás O’+O2  O3(ózon)  labilitása miatt folyton képződik, elbomlik (ózonpajzs) Ózonszűrő vékonyodása: freon (CFC), N-oxidok Az élővilág fotoszintézissel O2–t termel. Ma már egyensúly, de a korábbi földtörténeti időszakokban jóval kevesebb légköri oxigén volt. Felvehető minden élőlénynek (kivéve ana-erobok), energiafedezetet biztosítja. Nem független a szén-ciklustól (sem)

Nitrogén-ciklus

A globális víz-körforgalom

A víz (hidrogén) ciklus I. A hidrogén legelterjedtebb vegyülete a H2O, ami fontos: (táp)anyagszállító közeg, hőraktár (nagy fajhő) oldószer és reakcióközeg, élettér testünk közel 70%-át teszi ki A felszíni vizek 97%-a óceánokban, 2%-a jégsapkákban és gleccserekben, 1%-a tavakban, folyókban található (0,6% felhasználható). A felszín alatti vizek a felső 5 km-es földkérgi rétegben találhatóak (60 millió km3 áll(hat) rendelkezésre). A felszín alatti víznek csak a talaj 1-2 m-es felső rétegében lévő része jelentős a ciklusban.

A víz (hidrogén) ciklus II. A napenergia tartja mozgásban  hőhatás miatt párolog a föld- (17%) és vízfelszín (83%). A növényzet transzspirációja jelentős. Csapadék formájában 76% jut vissza az óceánba és 34% a szárazföldre  a szárazföldön így víztöbblet van  folyókon át a tengerekbe jut. Viharok, özönvíz szerű esőzések, árvizek

Foszfor-ciklus „Tökéletlen” ciklus, mert üledékes (mészkő, homok, vagy foszforittelep, guano formájában) és mélységi kőzetben (gabbro) tárolódik, ahonnan nehéz a mobilizációja.