Biogeohemijska cirkulacija supstanci u biosferi je najvažniji prirodni proces kontinuirane razmene različitih elemenata između nežive sredine i organizama (životinja, biljaka, itd.) Sve se zasniva na njihovim fundamentalnim karakteristikama. Najvažnije uključuju sposobnost metabolizma, reprodukcije, prijenosa nasljednih svojstava.
Biogeohemijski ciklus azota
Svaki element ima svoje značenje. Dušik igra važnu ulogu u sastavu različitih organskih jedinjenja. Unatoč visokom postotku dušika u atmosferi, on nije dostupan biljkama i životinjama. Za to postoje razlozi. Energetski, za biljke je korisnije koristiti mineralni dušik, a za životinje - kao dio organskih jedinjenja.
Molekularni dušik iz atmosfere vezan je mikroorganizmima koji fiksiraju dušik i doprinosi njegovom akumulaciji u tlu u obliku amonijaka. Drugi koriste dušik iz mrtvih organizama. Oni takođe doprinose akumulaciji amonijaka. Pretvara se u nitrate, koje biljke aktivno koriste. Ovo su, uopšteno govoreći, karakteristike biogeohemijeciklus azota. Uzmite u obzir i proces metabolizma drugih prirodnih supstanci.
Karakteristike biogeohemijskog ciklusa ugljika, sumpora i fosfora
Ovi hemijski elementi su neophodni za svaki živi organizam. Međutim, njihove vitalne potrebe tu ne prestaju. Dakle, makronutrijenti su uključeni u mali biološki ciklus (potreba organizama za njima je prilično velika): kalijum, magnezijum, natrijum; kao i elementi u tragovima: bor, mangan, hlor, itd.
U biljke ulaze iz tla, iako često sa padavinama. Kao dio fitomase, ugljik, sumpor i fosfor konzumiraju biljojedi konzumenti i tako ulaze u trofičke lance. Međutim, neke životinje zadovoljavaju potrebu za ovim elementima zaobilazeći biljke. Kopkari posjećuju liže soli, grizu zemlju ili jedu izmet, stare kosti. Morske životinje apsorbiraju sol direktno iz vode. U procesu mineralizacije mrtvih ostataka, mikroorganizmi vraćaju hemijske elemente u tlo i vodu. Tako svojim aktivnostima doprinose obogaćivanju životne sredine hranljivim materijama.
ravnoteža ekosistema
U malom biogeohemijskom ciklusu u biosferi, važna okolnost je njegova potpunost. U ekosistemu, unos i izlaz elemenata je uravnotežen, dok poteškoće nastaju uglavnom sa elementima koji su rezervisani u tlu.
Ravnoteža protoka materije i energije određuje stabilnost ekosistema – njegovu homeostazu. Biosfera koristi eksterne izvore energije, kojiosigurava njegovu urednost i prilično složenu strukturu. Biljke pretvaraju raspršenu svjetlosnu energiju u koncentrisano stanje energije kemijske veze.
U isto vrijeme, i uklanjanje energije iz okoline i njena transformacija ne dovode do stvaranja otpada.
Uticaj ljudskih aktivnosti na biosferske procese
Ljudska intervencija u biogeohemijske cikluse sprovodi se na različite načine. Prije svega, to je uništavanje biokomponente ekosistema (uništavanje biljaka ili promjena teritorije tokom vađenja energetskih nosača). Kada se organska materija sagorijeva, energija iz koncentrisanog stanja prelazi u dispergovano, što dovodi do termičkog zagađenja aerosolima i plinovitim produktima izgaranja. U prirodnom ekosistemu, atomi uključeni u biogeohemijske cikluse se stalno koriste. Ovo je olakšano učešćem u ciklusima svetlosnih biogenih elemenata koji čine vitalnu supstancu.
Ljudska intervencija podrazumeva unošenje u životnu sredinu ne samo dodatne količine njenih inherentnih elemenata, već i novih hemijskih jedinjenja, uključujući i one koje sintetiše čovek. Mnoge od njih biljke preuzimaju i zatim unose u lanac ishrane.
Primjer je olovo, jedinjenja žive, arsen, itd. Unos takvih supstanci remeti prirodni ciklus, mijenja ravnotežu elemenata, ili dovodi do njihovog nakupljanja u živim organizmima, smanjujući njihovu produktivnost ili uzrokujući smrt. Posebnopesticidi i teški metali imaju snažno destruktivno djelovanje. Dakle, stabilnost ekosistema, njegova homeostaza može biti narušena direktno ili indirektno ljudskim aktivnostima.
Ekološka piramida
Okrenimo se najvažnijim obrascima funkcionisanja ekosistema i biogeohemijskim ciklusima. Za to iskoristimo princip ekološke piramide. Izgrađen je na osnovu biološke mase trofičkih jednačina. Površina bilo kojeg dijela takve piramide približno je jednaka masi tvari. Budući da organizmi svoj nivo grade koristeći prethodni, ovo područje bi se trebalo postepeno smanjivati. Takvo smanjenje svakog nivoa može biti desetostruko.
Na primjer, ekološka piramida, karakteristična za kopnene ekosisteme, u kojoj su proizvođači višegodišnje biljke, ima veliku biomasu, iako proizvodni proces nije najvećeg intenziteta. Balansira se godišnjim povećanjem mase biljojeda. Obrazac formiranja organske mase naziva se pravilo piramide. Postoje i druge njegove varijante.
Obrnuta piramida
Uzmite ekosistem vodenih tijela. Piramida izgrađena za njih može izgledati malo drugačije. Izgleda kao da je naopako. Činjenica je da se kratkotrajne alge vrlo brzo razmnožavaju, ali ih potrošači jednako intenzivno konzumiraju. Dakle, istovremeno evidentirana biomasa u ovom slučaju ne odražava intenzitet proizvodnog procesa u povoljnom periodu godine. Ako uzmemo u obzir da veliki potrošači (riba,rakovi) se akumuliraju i jedu sporije, ukupna masa konzumenata je veća.
Proizvodni proces u ekosistemu omogućava njihovo uspješno funkcionisanje. On određuje prirodu protoka energije u biosferi. Kao što znate, živi organizmi su njegovi potrošači. Svjetlosnu energiju sunca koriste zelene biljke i dovodi do stvaranja organskih molekula, gdje se pohranjuje u obliku hemijskih veza. Dio se oslobađa tokom disanja biljaka i koristi se za rast, apsorpciju i kretanje tvari. Ovako se odvija biogeohemijski ciklus.
Energetska razmjena
Kao što znate, postoje zakoni termodinamike. Dio energije se gubi, dajući toplinu. To je djelovanje jednog od zakona. On potvrđuje obavezan gubitak energije u procesu njene transformacije iz jedne vrste u drugu. Kada se akumulira u biljnoj materiji, koriste ga životinje.
Cijepanje molekula je praćeno oslobađanjem energije. Značajan dio se koristi u procesu života životinja, prelazeći iz jednog oblika u drugi. To su procesi biosinteze i akumulacije energije novih veza. To su mehanička, električna, termička i druge vrste energije. Prilikom njegove transformacije, dio se ponovo gubi, odajući toplinu. Energija postepeno prelazi na drugi nivo. Istovremeno, do njegovog gubitka dolazi i prilikom izbacivanja dijela nesvarene hrane (izmet) i u organske otpadne produkte metabolizma (izmet).
Procespotrošnja energije
Haos je rijedak u prirodi, obično je sve u redu. Obratimo pažnju na neke kvantitativne obrasce procesa korištenja i pretvaranja energije. U prvoj fazi, biljke koriste u prosjeku oko 1% svog prihoda. Ponekad ova brojka doseže 2%. U najnepovoljnijim uslovima pada na 0,1%. Kada se energija prenosi od proizvođača do potrošača prvog reda, efikasnost dostiže 10%.
Mesožderi izgleda efikasnije probavljaju hranu. To je zbog posebnosti kemijskog sastava hrane i lakoće probave životinja. Ipak, već na nivou potrošača trećeg reda, količina ulazne energije je vrlo mala i karakteriše je hiljaditi deo početnih vrednosti.
