Circulația biogeochimică a substanțelor în biosferă este cel mai important proces natural al schimbului continuu de diverse elemente între mediul neînsuflețit și organisme (animale, plante etc.) Totul se bazează pe caracteristicile fundamentale ale acestora. Cele mai importante includ capacitatea de a metaboliza, de a se reproduce, de a transfera proprietăți ereditare.
Ciclul biogeochimic a azotului
Fiecare element are propriul său sens. Azotul joacă un rol important în compoziția diferiților compuși organici. În ciuda procentului ridicat de azot din atmosferă, acesta nu este disponibil pentru plante și animale. Există motive pentru aceasta. Din punct de vedere energetic, este mai benefic pentru plante să folosească azotul mineral, iar pentru animale - ca parte a compușilor organici.
Azotul molecular din atmosferă este legat de microorganisme fixatoare de azot și contribuie la acumularea lui în sol sub formă de amoniac. Alții folosesc azotul din organisme moarte. De asemenea, contribuie la acumularea de amoniac. Se transformă în nitrați, care sunt utilizați activ de plante. Acestea sunt, în termeni generali, caracteristicile biogeochimiceciclul azotului. Luați în considerare și procesul de metabolism al altor substanțe naturale.
Caracteristici ale ciclului biogeochimic al carbonului, sulfului și fosforului
Aceste elemente chimice sunt necesare oricărui organism viu. Cu toate acestea, nevoile lor vitale nu se opresc aici. Prin urmare, macronutrienții sunt implicați într-un mic ciclu biologic (nevoia organismelor pentru ei este destul de mare): potasiu, magneziu, sodiu; precum și oligoelemente: bor, mangan, clor etc.
Intră în plante din sol, deși adesea cu precipitații. Ca parte a fitomasei, carbonul, sulful și fosforul sunt consumate de consumatorii erbivori și astfel intră în lanțurile trofice. Cu toate acestea, unele animale satisfac nevoia acestor elemente ocolind plantele. Ungulatele vizitează săruri, roade solul sau mănâncă excremente, oase vechi. Animalele marine absorb sarea direct din apă. În procesul de mineralizare a reziduurilor moarte, microorganismele returnează elementele chimice în sol și apă. Astfel, activitățile lor contribuie la îmbogățirea mediului cu substanțe nutritive.
Echilibrul ecosistemului
Într-un mic ciclu biogeochimic din biosferă, o circumstanță importantă este caracterul complet al acestuia. În ecosistem, intrarea și ieșirea elementelor este echilibrată, în timp ce dificultățile apar în principal cu elementele care sunt rezervate în sol.
Echilibrul fluxului de materie și energie determină stabilitatea ecosistemului - homeostazia acestuia. Biosfera folosește surse externe de energie, careîi asigură ordinea şi structura destul de complexă. Energia luminoasă împrăștiată este convertită de plante într-o stare concentrată de energie de legătură chimică.
În același timp, atât eliminarea energiei din mediu, cât și transformarea acesteia nu duc la formarea deșeurilor.
Influența activităților umane asupra proceselor biosferice
Intervenția umană în ciclurile biogeochimice se realizează în diferite moduri. În primul rând, aceasta este distrugerea biocomponentei ecosistemului (distrugerea plantelor sau schimbarea teritoriului în timpul extragerii purtătorilor de energie). La arderea materiei organice, energia dintr-o stare concentrată trece într-una dispersată, ceea ce duce la poluare termică cu aerosoli și produși gazoși de ardere. Într-un ecosistem natural, atomii implicați în ciclurile biogeochimice sunt folosiți în mod repetat. Acest lucru este facilitat de participarea la ciclurile elementelor biogene ușoare care alcătuiesc substanța vitală.
Intervenția umană presupune introducerea în mediu nu numai a unei cantități suplimentare din elementele sale inerente, ci și a unor noi compuși chimici, inclusiv a celor sintetizați de om. Multe dintre acestea sunt preluate de plante și apoi introduse în lanțul trofic.
Un exemplu este plumbul, compușii de mercur, arsenul etc. Aportul de astfel de substanțe perturbă ciclul natural, modificând echilibrul elementelor, sau duce la acumularea acestora în organismele vii, reducându-le productivitatea sau provocând moartea. In mod deosebitpesticidele și metalele grele au un puternic efect distructiv. Astfel, stabilitatea ecosistemului, homeostazia acestuia pot fi încălcate direct sau indirect de activitățile umane.
Piramida ecologică
Să trecem la cele mai importante modele de funcționare a ecosistemului și a ciclurilor biogeochimice. Să folosim pentru asta principiul piramidei ecologice. Este construit pe baza masei biologice a ecuațiilor trofice. Aria oricărei părți a unei astfel de piramide este aproximativ egală cu masa substanței. Deoarece organismele își construiesc nivelul folosind cel anterior, această zonă ar trebui să scadă treptat. O astfel de reducere a fiecărui nivel poate fi de zece ori.
De exemplu, piramida ecologică, caracteristică ecosistemelor terestre, în care producătorii sunt plante perene, au o biomasă mare, deși procesul de producție nu este de cea mai mare intensitate. Este echilibrată de creșterea anuală a masei animalelor ierbivore. Modelul de formare a masei organice se numește regula piramidei. Există și alte varietăți.
Piramidă inversată
Luați ecosistemul corpurilor de apă. Piramida construită pentru ei poate arăta puțin diferit. Se pare că e cu susul în jos. Cert este că algele cu viață scurtă se înmulțesc foarte repede, dar sunt la fel de intens consumate de consumatori. Prin urmare, biomasa înregistrată simultan în acest caz nu reflectă intensitatea procesului de producție în perioada favorabilă a anului. Dacă luăm în considerare faptul că marii consumatori (pește,crustacee) se acumulează și sunt consumate mai încet, masa totală a consumatorilor este mai mare.
Procesul de producție din ecosistem permite funcționarea cu succes a acestora. Ea determină natura fluxului de energie în biosferă. După cum știți, organismele vii sunt consumatorii lor. Energia luminoasă de la soare este folosită de plantele verzi și duce la formarea de molecule organice, unde este stocată sub formă de legături chimice. O parte din ea este eliberată în timpul respirației plantelor și este folosită de acestea pentru creșterea, absorbția și mișcarea substanțelor. Acesta este modul în care se desfășoară ciclul biogeochimic.
Schimb de energie
După cum știți, există legi ale termodinamicii. O parte din energie se pierde, degajând căldură. Aceasta este funcționarea uneia dintre legi. El afirmă pierderea obligatorie de energie în procesul de transformare a acesteia de la un tip la altul. Când este acumulat în materie vegetală, este folosit de animale.
Diviziunea moleculelor este însoțită de eliberarea de energie. O parte semnificativă este folosită în procesul vieții animalelor, trecând de la o formă la alta. Acestea sunt procesele de biosinteză și acumularea de energie a noilor legături. Acestea sunt energie mecanică, electrică, termică și alte tipuri de energie. În timpul transformării sale, o parte se pierde din nou, degajând căldură. Energia trece treptat la un alt nivel. În același timp, pierderea acestuia are loc și la aruncarea unei părți din alimente nedigerate (excremente) și în deșeurile organice ale metabolismului (excremente).
Procesconsum de energie
Haosul este rar în natură, de obicei totul este în ordine. Să acordăm atenție unor modele cantitative ale procesului de utilizare și conversie a energiei. În prima etapă, plantele folosesc în medie aproximativ 1% din venitul său. Uneori, această cifră ajunge la 2%. În cele mai puțin favorabile condiții, aceasta scade la 0,1%. Când energia este transferată de la producători la consumatorii de prim ordin, eficiența ajunge la 10%.
Carnivorele par să digere alimentele mai eficient. Acest lucru se datorează particularităților compoziției chimice a alimentelor și ușurinței digestiei de către animale. Cu toate acestea, deja la nivelul consumatorilor de ordinul trei, cantitatea de energie primită este foarte mică și se caracterizează prin miimi din valorile inițiale.
