Den biogeokjemiske sirkulasjonen av stoffer i biosfæren er den viktigste naturlige prosessen for kontinuerlig utveksling av ulike elementer mellom det livløse miljøet og organismer (dyr, planter, etc.) Alt er basert på deres grunnleggende egenskaper. De viktigste inkluderer evnen til metabolisme, til å reprodusere, til å overføre arvelige egenskaper.
Biogeokjemisk nitrogensyklus
Hvert element har sin egen betydning. Nitrogen spiller en viktig rolle i sammensetningen av ulike organiske forbindelser. Til tross for den høye andelen nitrogen i atmosfæren, er det ikke tilgjengelig for planter og dyr. Det er grunner til dette. Energimessig er det mer fordelaktig for planter å bruke mineralnitrogen, og for dyr - som en del av organiske forbindelser.
Molekylært nitrogen fra atmosfæren bindes av nitrogenfikserende mikroorganismer og bidrar til akkumulering i jorda i form av ammoniakk. Andre bruker nitrogen fra døde organismer. De bidrar også til akkumulering av ammoniakk. Det blir til nitrater, som brukes aktivt av planter. Dette er generelt sett egenskapene til biogeokjemikalietnitrogen syklus. Vurder også prosessen med metabolisme av andre naturlige stoffer.
Funksjoner ved den biogeokjemiske syklusen av karbon, svovel og fosfor
Disse kjemiske elementene er nødvendige for enhver levende organisme. Men deres vitale behov slutter ikke der. Derfor er makronæringsstoffer involvert i en liten biologisk syklus (behovet til organismer for dem er ganske stort): kalium, magnesium, natrium; samt sporstoffer: bor, mangan, klor, etc.
De kommer inn i planter fra jorda, men ofte med nedbør. Som en del av fytomassen blir karbon, svovel og fosfor konsumert av planteetende forbrukere og kommer dermed inn i trofiske kjeder. Noen dyr tilfredsstiller imidlertid behovet for at disse elementene går utenom planter. Hovdyr besøker s altslikker, gnager ut jorda eller spiser ekskrementer, gamle bein. Sjødyr absorberer s alt direkte fra vannet. I prosessen med mineralisering av døde rester returnerer mikroorganismer kjemiske elementer til jord og vann. Dermed bidrar deres aktiviteter til berikelse av miljøet med næringsstoffer.
Økosystembalanse
I en liten biogeokjemisk syklus i biosfæren er en viktig omstendighet dens fullstendighet. I økosystemet er tilførsel og produksjon av elementer balansert, mens vanskeligheter oppstår hovedsakelig med elementer som er reservert i jorda.
Balansen mellom strømmen av materie og energi bestemmer stabiliteten til økosystemet - dets homeostase. Biosfæren bruker eksterne energikilder, somsikrer ryddig og ganske kompleks struktur. Spredt lysenergi omdannes av planter til en konsentrert tilstand av kjemisk bindingsenergi.
Samtidig fører både fjerning av energi fra miljøet og transformasjon av det ikke til dannelse av avfall.
påvirkning av menneskelige aktiviteter på biosfæriske prosesser
Menneskelig inngripen i biogeokjemiske sykluser utføres på ulike måter. Først av alt er dette ødeleggelsen av biokomponenten i økosystemet (ødeleggelse av planter eller endring av territoriet under utvinning av energibærere). Når organisk materiale forbrennes, går energi fra en konsentrert tilstand over i en dispergert, noe som fører til termisk forurensning av aerosoler og gassformige forbrenningsprodukter. I et naturlig økosystem brukes atomene som er involvert i biogeokjemiske sykluser gjentatte ganger. Dette tilrettelegges av deltakelse i syklusene av lette biogene elementer som utgjør det vitale stoffet.
Menneskelig inngripen innebærer å introdusere i miljøet ikke bare en ekstra mengde av dets iboende elementer, men også nye kjemiske forbindelser, inkludert de syntetisert av mennesker. Mange av disse blir tatt opp av planter og deretter matet inn i næringskjeden.
Et eksempel er bly, kvikksølvforbindelser, arsen, etc. Inntak av slike stoffer forstyrrer den naturlige syklusen, endrer balansen av grunnstoffer, eller fører til at de samler seg i levende organismer, reduserer deres produktivitet eller forårsaker død. Særligplantevernmidler og tungmetaller har en sterk destruktiv effekt. Dermed kan stabiliteten til økosystemet, dets homeostase krenkes direkte eller indirekte av menneskelige aktiviteter.
Økologisk pyramide
La oss se på de viktigste funksjonsmønstrene til økosystemet og biogeokjemiske sykluser. La oss bruke prinsippet til den økologiske pyramiden for dette. Den er bygget på grunnlag av den biologiske massen av trofiske ligninger. Arealet til en hvilken som helst del av en slik pyramide er omtrent lik massen til stoffet. Siden organismer bygger sitt nivå ved å bruke den forrige, bør dette området gradvis reduseres. En slik reduksjon av hvert nivå kan tidobles.
For eksempel har den økologiske pyramiden, karakteristisk for terrestriske økosystemer, hvor produsenter er flerårige planter, stor biomasse, selv om produksjonsprosessen ikke er av høyeste intensitet. Det balanseres av den årlige økningen i massen av planteetende dyr. Mønsteret for dannelse av organisk masse kalles pyramideregelen. Det finnes andre varianter av det.
Inverted Pyramid
Ta økosystemet av vannforekomster. Pyramiden bygget for dem kan se litt annerledes ut. Det ser ut som det er opp ned. Faktum er at kortlivede alger formerer seg veldig raskt, men blir like intensivt konsumert av forbrukerne. Derfor gjenspeiler den samtidig registrerte biomassen i dette tilfellet ikke intensiteten til produksjonsprosessen i den gunstige perioden av året. Hvis vi tar i betraktning at store forbrukere (fisk,krepsdyr) akkumuleres og spises langsommere, den totale massen av forbrukere er høyere.
Produksjonsprosessen i økosystemet gjør at de fungerer vellykket. Det bestemmer arten av energistrømmen i biosfæren. Som du vet, er levende organismer dens forbrukere. Lysenergien fra solen brukes av grønne planter og fører til dannelse av organiske molekyler, hvor den lagres i form av kjemiske bindinger. En del av det frigjøres under respirasjon av planter og brukes av dem til vekst, absorpsjon og bevegelse av stoffer. Dette er hvordan den biogeokjemiske syklusen utføres.
Energy Exchange
Som du vet, er det termodynamiske lover. En del av energien går tapt, og avgir varme. Dette er driften av en av lovene. Han bekrefter det obligatoriske tapet av energi i prosessen med transformasjonen fra en type til en annen. Når den akkumuleres i plantemateriale, brukes den av dyr.
Sp altningen av molekyler er ledsaget av frigjøring av energi. En betydelig del av den brukes i livet til dyr, og går fra en form til en annen. Dette er prosessene for biosyntese og akkumulering av energi av nye bindinger. Disse er mekanisk, elektrisk, termisk og andre typer energi. Under transformasjonen går en del igjen tapt, og avgir varme. Energi beveger seg gradvis til et annet nivå. Samtidig oppstår tapet også når en del av ufordøyd mat (ekskrement) kastes og i organiske avfallsprodukter fra metabolisme (ekskrementer).
Prosessenergibruk
Kaos er sjelden i naturen, vanligvis er alt i orden. La oss ta hensyn til noen kvantitative mønstre av prosessen med å bruke og konvertere energi. I den første fasen bruker planter i gjennomsnitt omtrent 1% av inntekten. Noen ganger når dette tallet 2%. Under de minst gunstige forholdene faller den til 0,1 %. Når energi overføres fra produsenter til forbrukere av første ordre, når effektiviteten 10%.
Kjøttetere ser ut til å fordøye mat mer effektivt. Dette er på grunn av særegenhetene ved den kjemiske sammensetningen av mat og den enkle fordøyelsen av dyr. Ikke desto mindre, allerede på nivået for forbrukere av den tredje ordren, er mengden innkommende energi svært liten og preges av tusendeler av startverdiene.
