Biogeokemično kroženje snovi v biosferi je najpomembnejši naravni proces stalne izmenjave različnih elementov med neživim okoljem in organizmi (živali, rastline itd.) Vse temelji na njihovih temeljnih značilnostih. Najpomembnejše vključujejo sposobnost presnove, razmnoževanja, prenosa dednih lastnosti.
Biogeokemični dušikov cikel
Vsak element ima svoj pomen. Dušik ima pomembno vlogo pri sestavi različnih organskih spojin. Kljub visokemu odstotku dušika v ozračju rastlinam in živalim ni na voljo. Za to obstajajo razlogi. Energetsko je za rastline bolj koristno uporabljati mineralni dušik, za živali pa kot del organskih spojin.
Molekularni dušik iz ozračja vežejo mikroorganizmi, ki fiksirajo dušik, in prispeva k njegovemu kopičenju v tleh v obliki amoniaka. Drugi uporabljajo dušik iz mrtvih organizmov. Prav tako prispevajo k kopičenju amoniaka. Pretvori se v nitrate, ki jih rastline aktivno uporabljajo. To so na splošno značilnosti biogeokemičnihdušikov cikel. Upoštevajte tudi proces presnove drugih naravnih snovi.
Značilnosti biogeokemičnih ciklov ogljika, žvepla in fosforja
Ti kemični elementi so potrebni za vsak živi organizem. Vendar se njihove vitalne potrebe tu ne končajo. Zato so makrohranila vključena v majhen biološki cikel (potrebe organizmov po njih so precej velike): kalij, magnezij, natrij; kot tudi elementi v sledovih: bor, mangan, klor itd.
V rastline vstopajo iz zemlje, čeprav pogosto s padavinami. Kot del fitomase ogljik, žveplo in fosfor porabijo rastlinojedi potrošniki in tako vstopijo v trofične verige. Vendar pa nekatere živali zadovoljijo potrebo po teh elementih mimo rastlin. Parkarji obiskujejo solne liže, grizijo zemljo ali jedo iztrebke, stare kosti. Morske živali absorbirajo sol neposredno iz vode. V procesu mineralizacije odmrlih ostankov mikroorganizmi vračajo kemične elemente v tla in vodo. Tako s svojim delovanjem prispevajo k obogatitvi okolja s hranili.
ravnotežje ekosistema
V majhnem biogeokemičnem ciklu v biosferi je pomembna okoliščina njegova popolnost. V ekosistemu je vnos in izhod elementov uravnotežen, težave pa nastajajo predvsem pri elementih, ki so rezervirani v tleh.
Ravnovesje pretoka snovi in energije določa stabilnost ekosistema – njegovo homeostazo. Biosfera uporablja zunanje vire energije, kizagotavlja njegovo urejenost in precej zapleteno strukturo. Razpršeno svetlobno energijo rastline pretvorijo v koncentrirano stanje energije kemične vezi.
Henkrat tako odstranjevanje energije iz okolja kot njena pretvorba ne vodita v nastajanje odpadkov.
Vpliv človekovih dejavnosti na biosferske procese
Človeški poseg v biogeokemične cikle se izvaja na različne načine. Najprej je to uničenje biokomponente ekosistema (uničenje rastlin ali sprememba ozemlja med pridobivanjem energetskih nosilcev). Ko zgoreva organska snov, energija iz koncentriranega stanja preide v razpršeno, kar vodi do toplotnega onesnaženja z aerosoli in plinastimi produkti zgorevanja. V naravnem ekosistemu se atomi, ki sodelujejo v biogeokemičnih ciklih, večkrat uporabljajo. To olajša sodelovanje v ciklih lahkih biogenih elementov, ki sestavljajo vitalno snov.
Človekov poseg pomeni vnašanje v okolje ne le dodatne količine njegovih elementov, temveč tudi novih kemičnih spojin, vključno s tistimi, ki jih sintetizira človek. Mnoge od njih prevzamejo rastline in se nato hranijo v prehranjevalno verigo.
Primer so svinec, živosrebrove spojine, arzen itd. Zaužitje takšnih snovi poruši naravni cikel, spremeni ravnovesje elementov ali vodi do njihovega kopičenja v živih organizmih, zmanjša njihovo produktivnost ali povzroči smrt. Še posebejpesticidi in težke kovine imajo močan uničujoč učinek. Tako lahko človeška dejavnost neposredno ali posredno krši stabilnost ekosistema, njegovo homeostazo.
Ekološka piramida
Obrnimo se na najpomembnejše vzorce delovanja ekosistema in biogeokemičnih ciklov. Za to uporabimo načelo ekološke piramide. Zgrajena je na podlagi biološke mase trofičnih enačb. Površina katerega koli dela takšne piramide je približno enaka masi snovi. Ker organizmi gradijo svojo raven s prejšnjim, se mora to področje postopoma zmanjševati. Takšno zmanjšanje vsake stopnje je lahko desetkratno.
Na primer ekološka piramida, značilna za kopenske ekosisteme, v katerih so proizvajalci trajnice, ima veliko biomaso, čeprav proizvodni proces ni najbolj intenziven. Uravnoteži se z letnim povečanjem mase rastlinojedih živali. Vzorec nastanka organske mase se imenuje pravilo piramide. Obstajajo tudi druge njegove sorte.
obrnjena piramida
Vzemite ekosistem vodnih teles. Piramida, zgrajena zanje, je lahko videti nekoliko drugače. Videti je, kot da je narobe. Dejstvo je, da se kratkožive alge zelo hitro razmnožujejo, vendar jih potrošniki prav tako intenzivno uživajo. Zato istočasno zabeležena biomasa v tem primeru ne odraža intenzivnosti proizvodnega procesa v ugodnem obdobju leta. Če upoštevamo, da veliki porabniki (ribe,raki) se kopičijo in uživajo počasneje, skupna masa porabnikov je večja.
Proizvodni proces v ekosistemu omogoča njihovo uspešno delovanje. Določa naravo pretoka energije v biosferi. Kot veste, so živi organizmi njeni potrošniki. Svetlobno energijo sonca uporabljajo zelene rastline in vodi do tvorbe organskih molekul, kjer se shranjuje v obliki kemičnih vezi. Del se sprosti med dihanjem rastlin in ga uporabljajo za rast, absorpcijo in gibanje snovi. Tako se izvaja biogeokemični cikel.
Energy Exchange
Kot veste, obstajajo termodinamični zakoni. Del energije se izgubi in odda toploto. To je delovanje enega od zakonov. Potrjuje obvezno izgubo energije v procesu njene preobrazbe iz ene vrste v drugo. Ko se kopiči v rastlinskih snoveh, ga uporabljajo živali.
Razdelitev molekul spremlja sproščanje energije. Pomemben del se uporablja v procesu življenja živali, ki prehaja iz ene oblike v drugo. To so procesi biosinteze in kopičenja energije novih vezi. To so mehanska, električna, toplotna in druge vrste energije. Med preoblikovanjem se del spet izgubi in oddaja toploto. Energija se postopoma premakne na drugo raven. Hkrati se njegova izguba pojavi tudi pri zavrženju dela neprebavljene hrane (iztrebkov) in v organskih odpadnih produktih presnove (iztrebkih).
Procesporaba energije
Kaos je v naravi redek, običajno je vse v redu. Bodimo pozorni na nekaj kvantitativnih vzorcev procesa rabe in pretvorbe energije. Na prvi stopnji rastline porabijo v povprečju približno 1% svojega dohodka. Včasih ta številka doseže 2%. V najmanj ugodnih razmerah pade na 0,1 %. Ko se energija prenese od proizvajalcev do porabnikov prvega reda, izkoristek doseže 10%.
Zdi se, da mesojedi bolj učinkovito prebavljajo hrano. To je posledica posebnosti kemične sestave hrane in enostavnosti prebave živali. Kljub temu je že na ravni porabnikov tretjega reda količina vhodne energije zelo majhna in jo označujejo tisočinke začetnih vrednosti.
