Den biogeokemiske cirkulation af stoffer i biosfæren er den vigtigste naturlige proces af den kontinuerlige udveksling af forskellige elementer mellem det livløse miljø og organismer (dyr, planter osv.) Alt er baseret på deres grundlæggende egenskaber. De vigtigste omfatter evnen til metabolisme, til at reproducere, til at overføre arvelige egenskaber.
Biogeokemisk nitrogencyklus
Hvert element har sin egen betydning. Nitrogen spiller en vigtig rolle i sammensætningen af forskellige organiske forbindelser. På trods af den høje procentdel af nitrogen i atmosfæren er det ikke tilgængeligt for planter og dyr. Det er der grunde til. Energimæssigt er det mere gavnligt for planter at bruge mineralsk kvælstof og for dyr - som en del af organiske forbindelser.
Molekylært kvælstof fra atmosfæren bindes af nitrogenfikserende mikroorganismer og bidrager til dets ophobning i jorden i form af ammoniak. Andre bruger nitrogen fra døde organismer. De bidrager også til akkumulering af ammoniak. Det bliver til nitrater, som aktivt bruges af planter. Disse er generelt set egenskaberne ved biogeokemikalietnitrogen kredsløb. Overvej også processen med metabolisme af andre naturlige stoffer.
Funktioner i det biogeokemiske kredsløb af kulstof, svovl og fosfor
Disse kemiske elementer er nødvendige for enhver levende organisme. Men deres vitale behov stopper ikke der. Derfor er makronæringsstoffer involveret i en lille biologisk cyklus (behovet for organismer for dem er ret stort): kalium, magnesium, natrium; samt sporstoffer: bor, mangan, klor osv.
De kommer ind i planter fra jorden, dog ofte med nedbør. Som en del af fytomassen indtages kulstof, svovl og fosfor af planteædende forbrugere og kommer dermed ind i de trofiske kæder. Nogle dyr opfylder dog behovet for, at disse elementer går uden om planter. Hovdyr besøger s altslik, gnaver jorden ud eller spiser ekskrementer, gamle knogler. Havdyr optager s alt direkte fra vandet. I processen med mineralisering af døde rester returnerer mikroorganismer kemiske elementer til jorden og vandet. Deres aktiviteter bidrager således til at berige miljøet med næringsstoffer.
Økosystembalance
I en lille biogeokemisk cyklus i biosfæren er en vigtig omstændighed dens fuldstændighed. I økosystemet er input og output af elementer afbalanceret, mens der hovedsageligt opstår vanskeligheder med elementer, der er reserveret i jorden.
Balancen mellem strømmen af stof og energi bestemmer økosystemets stabilitet - dets homeostase. Biosfæren bruger eksterne energikilder, somsikrer dens ordentlighed og ret komplekse struktur. Spredt lysenergi omdannes af planter til en koncentreret tilstand af kemisk bindingsenergi.
På samme tid fører både fjernelse af energi fra miljøet og dets omdannelse ikke til dannelse af affald.
Inflydelse af menneskelige aktiviteter på biosfæriske processer
Menneskelig indgriben i biogeokemiske kredsløb udføres på forskellige måder. Først og fremmest er dette ødelæggelsen af økosystemets biokomponent (ødelæggelse af planter eller ændring af territoriet under udvinding af energibærere). Når organisk stof forbrændes, går energi fra en koncentreret tilstand over i en dispergeret, hvilket fører til termisk forurening af aerosoler og gasformige forbrændingsprodukter. I et naturligt økosystem bruges atomerne involveret i biogeokemiske cyklusser gentagne gange. Dette lettes af deltagelse i cyklusserne af lette biogene elementer, der udgør det vitale stof.
Menneskelig indgriben indebærer, at man indfører i miljøet ikke kun en ekstra mængde af dets iboende elementer, men også nye kemiske forbindelser, inklusive dem, der syntetiseres af mennesker. Mange af disse optages af planter og føres derefter ind i fødekæden.
Et eksempel er bly, kviksølvforbindelser, arsen osv. Indtagelsen af sådanne stoffer forstyrrer den naturlige cyklus, ændrer balancen mellem grundstoffer eller fører til deres ophobning i levende organismer, reducerer deres produktivitet eller forårsager død. Isærpesticider og tungmetaller har en stærk destruktiv effekt. Således kan økosystemets stabilitet, dets homeostase krænkes direkte eller indirekte af menneskelige aktiviteter.
Økologisk pyramide
Lad os vende os til de vigtigste funktionsmønstre for økosystemet og biogeokemiske kredsløb. Lad os bruge princippet om den økologiske pyramide til dette. Det er bygget på grundlag af den biologiske masse af trofiske ligninger. Arealet af enhver del af en sådan pyramide er omtrent lig med stoffets masse. Da organismer bygger deres niveau ved at bruge det forrige, bør dette område gradvist falde. En sådan reduktion af hvert niveau kan være tidoblet.
For eksempel har den økologiske pyramide, der er karakteristisk for terrestriske økosystemer, hvor producenter er flerårige planter, en stor biomasse, selvom produktionsprocessen ikke er af den højeste intensitet. Det afbalanceres af den årlige stigning i massen af planteædende dyr. Mønstret for dannelse af organisk masse kaldes pyramidereglen. Der er andre varianter af det.
Inverted Pyramid
Tag økosystemet af vandområder. Pyramiden bygget til dem kan se lidt anderledes ud. Det ser ud som om det er på hovedet. Faktum er, at kortlivede alger formerer sig meget hurtigt, men bliver lige så intensivt indtaget af forbrugerne. Derfor afspejler den samtidigt registrerede biomasse i dette tilfælde ikke intensiteten af produktionsprocessen i den gunstige periode af året. Hvis vi tager højde for, at storforbrugere (fisk,krebsdyr) akkumuleres og spises langsommere, den samlede mængde af forbrugere er højere.
Produktionsprocessen i økosystemet muliggør deres vellykkede funktion. Det bestemmer arten af energistrømmen i biosfæren. Som du ved, er levende organismer dens forbrugere. Lysenergien fra solen bruges af grønne planter og fører til dannelse af organiske molekyler, hvor den lagres i form af kemiske bindinger. En del af det frigives under planternes respiration og bruges af dem til vækst, absorption og bevægelse af stoffer. Sådan udføres den biogeokemiske cyklus.
Energy Exchange
Som du ved, er der termodynamiske love. En del af energien går tabt og afgiver varme. Dette er driften af en af lovene. Han bekræfter det obligatoriske tab af energi i processen med dets transformation fra en type til en anden. Når det akkumuleres i plantemateriale, bruges det af dyr.
Sp altningen af molekyler ledsages af frigivelse af energi. En betydelig del af det bruges i dyrs liv, der går fra en form til en anden. Disse er processerne for biosyntese og akkumulering af energi af nye bindinger. Disse er mekanisk, elektrisk, termisk og andre typer energi. Under dens transformation går en del igen tabt og afgiver varme. Energi bevæger sig gradvist til et andet niveau. Samtidig opstår dets tab også, når en del af ufordøjet mad (ekskrementer) smides ud og i organiske affaldsprodukter fra stofskiftet (ekskrementer).
Procesenergiforbrug
Kaos er sjælden i naturen, norm alt er alt i orden. Lad os være opmærksomme på nogle kvantitative mønstre i processen med at bruge og omdanne energi. I den første fase bruger planter i gennemsnit omkring 1% af indkomsten. Nogle gange når dette tal 2%. Under de mindst gunstige forhold falder det til 0,1 %. Når energi overføres fra producenter til forbrugere af den første ordre, når effektiviteten 10%.
Kødædere ser ud til at fordøje mad mere effektivt. Dette skyldes de særlige forhold ved den kemiske sammensætning af mad og den lette fordøjelse af dyr. Ikke desto mindre er mængden af indgående energi meget lille, allerede på niveau med forbrugere af den tredje ordre, og er karakteriseret ved tusindedele af de indledende værdier.
