Kaj je biotski cikel? Kot zaprt sistem uspešno deluje že več milijard let.
Poskušajmo ugotoviti, kaj je biotski cikel.
Funkcije
Mrtve rastline in ostanke organizmov predelujejo žuželke, glive, bakterije in protozoji. Živali in rastline se postopoma spreminjajo v elementarne organske in mineralne spojine. Biotski cikel vključuje vstop teh snovi v tla, njihovo kasnejšo porabo v rastlinah. Za proces je značilno zaprtje, kontinuiteta, razpad, razgradnja končnih spojin. To je neprekinjen krog, ki ureja življenje na planetu.
Pomen
Biotski cikel ogljika v kopenskih ekosistemih bomo obravnavali na primeru fosforja. Zadostno količino tega elementa najdemo v humusnih horizontih nemotenih tal, pa tudi v gozdni stelji. Zahvaljujoč ciklu je mogoče v biosferi akumulirati približno 106-107 ton fosforja. Fitomasa naravnih travniških step vsebuje približno 30 kg/ha tega elementa, kar je za sesalce povsem dovolj.
Izmenjava energije
Biotski cikel vključuje izmenjavo energije. Njegovo bistvo je v tem, da energija ne izgine v verigi prehranskih (trofičnih) transformacij, ampak se opazi njeno preoblikovanje iz ene vrste v drugo.
Sončna energija se transformira v podobnem procesu na vseh nivojih. Neposredna poraba sončne energije je značilna samo za zelene rastline v okviru fotosinteze.
Ustvarijo organsko spojino (glukozo) iz ogljikovega dioksida in vode ter kopičijo energijo. Listi rastlin so vključeni v ta kemični proces samo v prisotnosti sončne svetlobe in klorofila.
Procesne funkcije
V nekaterih obdobjih obstoja človeštva je bil moten biotski krog snovi. Umaknjeni so bili le presežki, ki so bili odloženi kot plin, premog, nafta, apnenec in drugi organski minerali.
Pri zgorevanju nafte ali premoga v pečeh (motorjih) se sprošča in uporablja energija, ki jo je biosfera akumulirala v milijonih let. V preteklosti so takšni presežkiniso smetili biosfere, njihovega negativnega vpliva na biotski cikel niso opazili. Danes je drugače.
posebnosti
Za uspešno izvedbo cikla je pomembna raznolikost živali. Ena vrsta ne bo mogla razgraditi organskih snovi rastlin v biogeocenozi do končnih produktov. Razgradi le njihov del, pa tudi nekatere organske spojine, ki so v njih. Mreže in prehranjevalne verige so oblikovane na podoben način.
V biocenozi je pomembno vzdušje. Pomaga vzdrževati biološki cikel energije in snovi ter zagotavlja vodno ravnovesje.
Onesnaževalo se lahko razgradi v oblike, ki so lahko vključene v naslednjih fazah cikla in jih asimilirajo živi organizmi.
Cikel temelji na razgradnji in absorpciji onesnaževal s strani mikroorganizmov, odvisen je od aktivnosti in količine kemičnih elementov, ki so neposredno vključeni v cikel.
Ekosistem je vsota anorganskih in organskih komponent, znotraj katerih poteka biotski cikel snovi.
diagram procesa
Rastline, ki prejemajo stalen pretok energije od Sonca, tvorijo primarne produkte iz anorganske snovi. V preostalih členih cikla pride do spremembe in izgube energije. Proizvajalci, potrošniki, razkrojevalci v ekosistemu porabijo živo snov prvotne produkcije. Živali za tak proces porabijo večkrat več žive snovi najnižje ravni, kar znižuje skupnozaloge energije. Kroženje je zagotovljeno z interakcijo treh skupin.
Prvo skupino sestavljajo proizvajalci. Sem spadajo zelene rastline, ki aktivno sodelujejo pri fotosintezi. Takšne snovi so tudi bakterije, ki so sposobne kemosinteze. Tvorijo primarno organsko snov.
Druga skupina - potrošniki prvega reda. So potrošniki organskih snovi. Sem spadajo plenilci, pa tudi protozoji. Živali, ki so razvrščene kot plenilci, okoli 250 različnih vrst.
Tretja skupina - destruktorji (razkrojevalci), ki razgradijo odmrlo organsko snov v minerale. Ti vključujejo glive, bakterije in protozoe. Kopičenje sončne energije poteka na naraščajoči veji cikla zaradi fotosinteze. Rastline na tej stopnji sintetizirajo organske snovi iz dušika, vode, ogljikovega dioksida.
Poraba energije
Kaj še upošteva biologija? Dihanje rastlin v njej zavzema pomembno mesto, saj ta proces skoraj polovico organske snovi oksidira v ogljikov dioksid in jo vrne v ozračje.
Druga največja varianta porabe organskih spojin in shranjene energije je uporaba rastlin prvega reda. Energija, ki jo fitofagi shranijo s hrano, se porabi za življenje, dihanje in razmnoževanje. Izloča se v iztrebkih.
Rastojedih živali so hrana za mesojede (potrošnike najvišje trofične ravni). Ti pa zapravljajo energijo,kopičijo s hrano, podobno kot rastlinojede živali.
razmerje elementov
Ločena povezava v ekosistemu oskrbuje okolje z organskimi ostanki. Služijo kot vir energije in hrane za saprofažne živali (glive, bakterije). Končna faza pretvorbe ogljikovih hidratov je proces humifikacije, naknadna oksidacija humusa v ogljikov dioksid in mineralizacija pepelnih delcev. Nato ponovno vstopijo v ozračje in tla, saj so hrana za rastline.
Biotski cikel je stalen proces ustvarjanja in razgradnje organskih spojin. Uresničuje se skozi vse tri skupine organizmov. Življenje brez proizvajalcev je nemogoče, saj so ti osnova življenja. Samo oni imajo sposobnost ustvarjanja primarne organske snovi, brez katere se nadaljnji cikel ne bo nadaljeval.
Zaradi porabe porabnikov različnih vrst primarne in sekundarne proizvodnje, prenosa iz ene vrste v drugo, so na Zemlji možne različne oblike. Reduktorji, ki razgrajujejo organsko snov, jo vrnejo v prvo stopnjo cikla.
Obsežni cikli migracije kemičnih komponent vežejo zunanje lupine planeta v eno celoto, razlagajo kontinuiteto evolucije.
Energija Sonca deluje kot gonilna sila biotskega cikla. Glavni proces, ki prispeva k proizvodnji organske snovi, je fotosinteza. To je mogoče le, če zelene rastline uporabljajo sončno energijo.
listje rastlin (avtotrofi),ki sintetizirajo glukozo, "shranijo" sončno energijo v organsko spojino. Ko pride v biosfero iz vesolja, se energija kopiči v rastlinah, kamninah in tleh. Sonce zagotavlja kroženje kemičnih elementov, omogoča tvorbo anorganskih ali organskih snovi.
Kaj je pomembno vedeti
Poleg ogljika, kisika, vodika sodelujejo tudi drugi biološko pomembni elementi: kalcij, dušik, fosfor, silicij, kalij, natrij, žveplo. Ta proces je tudi nemogoč brez elementov v sledovih: joda, cinka, broma, molibdena, srebra, niklja, svinca, magnezija. Na seznamu elementov, ki jih absorbira živa snov, so celo strupi - arzen, selen, živo srebro, pa tudi radioaktivne komponente (radij, uran).
hitrost kolesarjenja
Izmenjava energije je ciklična. Obnova žive snovi biosfere se izvede po približno 8 letih. V oceanu proces poteka veliko hitreje (po 33 dneh). V ozračju se kisik nadomesti v dveh tisoč letih, ogljikov monoksid pa v 6 letih. Popolna zamenjava vode v hidrosferi traja 2800 let.
Kemične spojine, ki so na voljo za komponente biosfere, so omejene. Zaradi njihove izčrpnosti je razvoj nekaterih skupin organizmov v oceanu in na kopnem zaviran.
Možnosti obtoka
Samo zahvaljujoč kroženju energije in snovi se ohranja stabilno stanje biosfere. Obstajata dve možnosti - geološka (velika) in biogeokemična (majhna).
Razmislite o prvemmožnost cikla. Magmatske kamnine se pod vplivom bioloških, kemičnih, fizikalnih dejavnikov spremenijo v sedimentne kamnine, zlasti v glino in pesek. Lahko nastanejo tudi pri sintezi biogenih mineralov (odmrlih mikroorganizmov) iz voda morij in oceanov. Vodnate ohlapne usedline se postopoma kopičijo na dnu rezervoarja, strdijo, tvorijo goste kamnine.
Potem pride do njihove transformacije, opazujemo procese metamorfizma. Pod delovanjem delov endogene energije se plasti ponovno stopijo in tvorijo magmo. Ko se pod vplivom preperevanja, prenosa dvignejo na površje Zemlje, se spet spremenijo v sedimentne kamnine.
Za veliki cikel je značilna interakcija eksogene (sončne) energije z endogeno (globoko) energijo Zemlje. Zahvaljujoč temu procesu se snov prerazporedi med globoka obzorja in biosfero planeta.
Vključuje tudi gibanje vode med litosfero, atmosfero, hidrosfero, akumulirano s sončno energijo. Najprej voda izhlapi s površine oceana (morja, jezera, reke), nato pa se v obliki padavin vrne na zemljo. Kompenzirati takšne procese rečnega odtoka. Vegetacija igra pomembno vlogo v vodnem krogu.
Majhna cirkulacija je značilna samo za biosfero. Cikli nastajajo na planetarnem merilu iz cikličnih večkratnih premikov atomov, pa tudi tistih premikov, ki jih povzroča vulkanizem, gibanje morskega dna, vetrna energija, podzemni tokovi.
Povzetek
V biosferi krožijo snovi,tvorijo biogeokemične cikle. V velikih količinah potrebujejo naslednje elemente: kisik, dušik, ogljik, vodik. Njihovo kroženje je možno zaradi samoregulacijskih procesov, v katerih postanejo aktivni udeleženci druge komponente ekosistemov.
Na vseh stopnjah razvoja biosfere deluje zakon globalnega zaprtja cikla. Osnova takega procesa je sončna energija, pa tudi klorofil zelenih rastlin.
Za popolno razgradnjo organske snovi, ki jo ustvarjajo zelene rastline, potrebujete toliko kisika, kot se sprosti med fotosintezo. Zahvaljujoč zakopavanju organske snovi v šoto, premog, sedimentne kamnine se v ozračju ohranja izmenjava kisika.
Zaradi povečanja števila transportnih, industrijskih podjetij je moten krog kisika v naravi. To negativno vpliva na sposobnost preživetja biosistema, vodi do mutacij in popolnega izumrtja nekaterih vrst živih rastlin in živali.
