Peredaran biogeokimia bahan dalam biosfera ialah proses semula jadi yang paling penting bagi pertukaran berterusan pelbagai unsur antara persekitaran tidak bernyawa dan organisma (haiwan, tumbuh-tumbuhan, dsb.) Semuanya berdasarkan ciri asasnya. Yang paling penting termasuk keupayaan untuk metabolisme, untuk membiak, untuk memindahkan sifat keturunan.
Kitaran nitrogen biogeokimia
Setiap unsur mempunyai makna tersendiri. Nitrogen memainkan peranan penting dalam komposisi pelbagai sebatian organik. Walaupun peratusan nitrogen yang tinggi di atmosfera, ia tidak tersedia untuk tumbuhan dan haiwan. Terdapat sebab untuk ini. Secara bertenaga, adalah lebih berfaedah untuk tumbuhan menggunakan nitrogen mineral, dan untuk haiwan - sebagai sebahagian daripada sebatian organik.
Nitrogen molekul dari atmosfera diikat oleh mikroorganisma pengikat nitrogen dan menyumbang kepada pengumpulannya di dalam tanah dalam bentuk ammonia. Yang lain menggunakan nitrogen daripada organisma mati. Mereka juga menyumbang kepada pengumpulan ammonia. Ia bertukar menjadi nitrat, yang digunakan secara aktif oleh tumbuhan. Ini adalah, secara umum, ciri-ciri biogeokimiakitaran nitrogen. Pertimbangkan juga proses metabolisme bahan semula jadi yang lain.
Ciri kitaran biogeokimia karbon, sulfur dan fosforus
Unsur kimia ini diperlukan untuk setiap organisma hidup. Walau bagaimanapun, keperluan penting mereka tidak berakhir di sana. Oleh itu, makronutrien terlibat dalam kitaran biologi yang kecil (keperluan organisma untuk mereka agak besar): kalium, magnesium, natrium; serta unsur surih: boron, mangan, klorin, dsb.
Mereka memasuki tumbuhan dari tanah, walaupun selalunya dengan pemendakan. Sebagai sebahagian daripada fitomas, karbon, sulfur, dan fosforus dimakan oleh pengguna herbivor dan dengan itu memasuki rantai trofik. Walau bagaimanapun, sesetengah haiwan memenuhi keperluan untuk unsur-unsur ini memintas tumbuhan. Ungulates melawat garam menjilat, menggerogoti tanah, atau makan najis, tulang tua. Haiwan laut menyerap garam terus dari air. Dalam proses mineralisasi sisa mati, mikroorganisma mengembalikan unsur kimia ke dalam tanah dan air. Oleh itu, aktiviti mereka menyumbang kepada pengayaan alam sekitar dengan nutrien.
Keseimbangan ekosistem
Dalam kitaran biogeokimia kecil dalam biosfera, keadaan penting ialah kesempurnaannya. Dalam ekosistem, input dan output unsur adalah seimbang, manakala kesukaran timbul terutamanya dengan unsur-unsur yang disimpan di dalam tanah.
Keseimbangan aliran jirim dan tenaga menentukan kestabilan ekosistem - homeostasisnya. Biosfera menggunakan sumber tenaga luaran, yangmemastikan keteraturan dan struktur yang agak kompleks. Tenaga cahaya bertaburan ditukar oleh tumbuhan kepada keadaan pekat tenaga ikatan kimia.
Pada masa yang sama, kedua-dua penyingkiran tenaga daripada persekitaran dan perubahannya tidak membawa kepada pembentukan sisa.
Pengaruh aktiviti manusia terhadap proses biosfera
Campur tangan manusia dalam kitaran biogeokimia dijalankan dalam pelbagai cara. Pertama sekali, ini adalah pemusnahan biokomponen ekosistem (kemusnahan tumbuhan atau perubahan wilayah semasa pengekstrakan pembawa tenaga). Apabila bahan organik dibakar, tenaga daripada keadaan tertumpu akan bertukar menjadi terpencar, yang membawa kepada pencemaran haba oleh aerosol dan hasil pembakaran gas. Dalam ekosistem semula jadi, atom yang terlibat dalam kitaran biogeokimia digunakan berulang kali. Ini dipermudahkan dengan penyertaan dalam kitaran unsur biogenik ringan yang membentuk bahan penting.
Campur tangan manusia memerlukan pengenalan kepada alam sekitar bukan sahaja sejumlah tambahan unsur-unsur yang wujud, tetapi juga sebatian kimia baharu, termasuk yang disintesis oleh manusia. Kebanyakan ini diambil oleh tumbuhan dan kemudian dimasukkan ke dalam rantai makanan.
Contohnya ialah plumbum, sebatian merkuri, arsenik, dsb. Pengambilan bahan tersebut mengganggu kitaran semula jadi, mengubah keseimbangan unsur, atau membawa kepada pengumpulannya dalam organisma hidup, mengurangkan produktivitinya atau menyebabkan kematian. terutamanyaracun perosak dan logam berat mempunyai kesan pemusnahan yang kuat. Oleh itu, kestabilan ekosistem, homeostasisnya boleh dilanggar secara langsung atau tidak langsung oleh aktiviti manusia.
Piramid ekologi
Mari kita beralih kepada corak fungsi terpenting ekosistem dan kitaran biogeokimia. Mari kita gunakan prinsip piramid ekologi untuk ini. Ia dibina berdasarkan jisim biologi persamaan trofik. Luas mana-mana bahagian piramid sedemikian adalah lebih kurang sama dengan jisim bahan itu. Oleh kerana organisma membina tahap mereka menggunakan yang sebelumnya, kawasan ini akan berkurangan secara beransur-ansur. Pengurangan setiap tahap sedemikian boleh menjadi sepuluh kali ganda.
Sebagai contoh, piramid ekologi, ciri ekosistem daratan, di mana pengeluarnya adalah tumbuhan saka, mempunyai biojisim yang besar, walaupun proses pengeluarannya bukan keamatan tertinggi. Ia diimbangi oleh peningkatan tahunan dalam jisim haiwan herbivor. Corak pembentukan jisim organik dipanggil peraturan piramid. Terdapat jenis lain.
Piramid Terbalik
Ambil ekosistem badan air. Piramid yang dibina untuk mereka mungkin kelihatan sedikit berbeza. Nampak macam terbalik. Hakikatnya ialah alga berumur pendek membiak dengan sangat cepat, tetapi sama intensifnya dimakan oleh pengguna. Oleh itu, biojisim yang direkodkan secara serentak dalam kes ini tidak mencerminkan keamatan proses pengeluaran dalam tempoh yang menggalakkan tahun itu. Jika kita mengambil kira bahawa pengguna besar (ikan,krustasea) terkumpul dan dimakan dengan lebih perlahan, jumlah jisim pengguna lebih tinggi.
Proses pengeluaran dalam ekosistem membolehkan mereka berfungsi dengan jayanya. Ia menentukan sifat aliran tenaga dalam biosfera. Seperti yang anda tahu, organisma hidup adalah penggunanya. Tenaga cahaya daripada matahari digunakan oleh tumbuhan hijau dan membawa kepada pembentukan molekul organik, di mana ia disimpan dalam bentuk ikatan kimia. Sebahagian daripadanya dilepaskan semasa respirasi tumbuhan dan digunakan oleh mereka untuk pertumbuhan, penyerapan dan pergerakan bahan. Beginilah cara kitaran biogeokimia dijalankan.
Pertukaran Tenaga
Seperti yang anda ketahui, terdapat undang-undang termodinamik. Sebahagian daripada tenaga hilang, mengeluarkan haba. Ini adalah operasi salah satu undang-undang. Beliau mengesahkan kehilangan tenaga yang wajib dalam proses perubahannya dari satu jenis kepada yang lain. Apabila terkumpul dalam bahan tumbuhan, ia digunakan oleh haiwan.
Pemecahan molekul disertai dengan pembebasan tenaga. Sebahagian besar daripadanya digunakan dalam proses kehidupan haiwan, berpindah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Ini adalah proses biosintesis dan pengumpulan tenaga ikatan baru. Ini adalah jenis tenaga mekanikal, elektrikal, haba dan lain-lain. Semasa transformasinya, satu bahagian lagi hilang, mengeluarkan haba. Tenaga beransur-ansur bergerak ke tahap yang lain. Pada masa yang sama, kehilangannya juga berlaku apabila membuang sebahagian daripada makanan yang tidak dicerna (najis) dan dalam produk sisa organik metabolisme (najis).
Prosespenggunaan tenaga
Kekacauan jarang berlaku, biasanya semuanya teratur. Mari kita perhatikan beberapa corak kuantitatif proses penggunaan dan penukaran tenaga. Pada peringkat pertama, tumbuhan menggunakan purata kira-kira 1% daripada pendapatannya. Kadangkala angka ini mencapai 2%. Dalam keadaan paling kurang baik, ia turun kepada 0.1%. Apabila tenaga dipindahkan daripada pengeluar kepada pengguna pesanan pertama, kecekapan mencapai 10%.
Karnivor nampaknya mencerna makanan dengan lebih cekap. Ini disebabkan oleh keanehan komposisi kimia makanan dan kemudahan penghadaman oleh haiwan. Namun begitu, sudah pada tahap pengguna pesanan ketiga, jumlah tenaga yang masuk adalah sangat kecil dan dicirikan oleh perseribu daripada nilai awal.
