Τι είναι ο βιοτικός κύκλος; Ως κλειστό σύστημα, λειτουργεί με επιτυχία εδώ και αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια.
Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε ποιος είναι ο βιοτικός κύκλος.
Λειτουργίες
Τα νεκρά φυτά και τα υπολείμματα οργανισμών επεξεργάζονται από έντομα, μύκητες, βακτήρια και πρωτόζωα. Τα ζώα και τα φυτά μετατρέπονται σταδιακά σε στοιχειώδεις οργανικές και ορυκτές ενώσεις. Ο βιοτικός κύκλος περιλαμβάνει την είσοδο αυτών των ουσιών στο έδαφος, την επακόλουθη κατανάλωσή τους από τα φυτά. Η διαδικασία χαρακτηρίζεται από κλείσιμο, συνέχεια, αποσύνθεση, αποσύνθεση τελικών ενώσεων. Είναι ένας συνεχής κύκλος που διέπει τη ζωή στον πλανήτη.
Σημασία
Ο βιοτικός κύκλος του άνθρακα στα χερσαία οικοσυστήματα θα εξεταστεί χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του φωσφόρου. Αρκετή ποσότητα αυτού του στοιχείου βρίσκεται στους χουμώδεις ορίζοντες των μη διαταραγμένων εδαφών, καθώς και στα απορρίμματα των δασών. Χάρη στον κύκλο, είναι δυνατή η συσσώρευση περίπου 106-107 τόνων φωσφόρου στη βιόσφαιρα. Η φυτομάζα των φυσικών στεπών λιβαδιών περιέχει περίπου 30 κιλά/στρέμμα αυτού του στοιχείου, που είναι αρκετά για τα θηλαστικά.
Ενεργειακή ανταλλαγή
Ο βιοτικός κύκλος περιλαμβάνει ανταλλαγή ενέργειας. Η ουσία του συνοψίζεται στο γεγονός ότι η ενέργεια δεν εξαφανίζεται στην αλυσίδα των τροφικών (τροφικών) μετασχηματισμών, αλλά παρατηρείται η μετατροπή της από τον ένα τύπο στον άλλο.
Η ηλιακή ενέργεια μετασχηματίζεται με παρόμοια διαδικασία σε κάθε επίπεδο. Η άμεση κατανάλωση ηλιακής ενέργειας είναι τυπική μόνο για τα πράσινα φυτά στο πλαίσιο της φωτοσύνθεσης.
Δημιουργούν μια οργανική ένωση (γλυκόζη) από διοξείδιο του άνθρακα και νερό και συσσωρεύουν ενέργεια. Τα φύλλα των φυτών περιλαμβάνονται σε αυτή τη χημική διαδικασία μόνο παρουσία ηλιακού φωτός και χλωροφύλλης.
Δυνατότητες διαδικασίας
Σε ορισμένες περιόδους της ύπαρξης της ανθρωπότητας, ο βιοτικός κύκλος των ουσιών διαταράχθηκε. Αποσύρθηκαν μόνο πλεονάσματα, τα οποία κατατέθηκαν ως αέριο, άνθρακας, πετρέλαιο, ασβεστόλιθος και άλλα οργανικά ορυκτά.
Κατά την καύση πετρελαίου ή άνθρακα σε φούρνους (κινητήρες), απελευθερώνεται και χρησιμοποιείται ενέργεια, η οποία έχει συσσωρευτεί από τη βιόσφαιρα για εκατομμύρια χρόνια. Παλαιότερα τέτοια πλεονάσματαδεν έριξαν σκουπίδια στη βιόσφαιρα, δεν παρατηρήθηκε η αρνητική επίδρασή τους στον βιοτικό κύκλο. Σήμερα είναι διαφορετικά.
Συγκεκριμένα
Η ποικιλομορφία των ζώων είναι σημαντική για την επιτυχή εφαρμογή του κύκλου. Ένα είδος δεν θα είναι σε θέση να διασπάσει τις οργανικές ουσίες των φυτών στη βιογεωκένωση στα τελικά προϊόντα. Διασπά μόνο ένα μέρος τους, καθώς και μερικές από τις οργανικές ενώσεις που βρίσκονται σε αυτά. Τα δίκτυα και οι τροφικές αλυσίδες σχηματίζονται με παρόμοιο τρόπο.
Στη βιοκένωση, η ατμόσφαιρα είναι σημαντική. Βοηθά στη διατήρηση του βιολογικού κύκλου ενέργειας και ουσιών, καθώς και στη διασφάλιση της ισορροπίας του νερού.
Ο ρύπος μπορεί να αποσυντεθεί σε μορφές που μπορούν να εμπλακούν σε επόμενα στάδια του κύκλου και να αφομοιωθούν από ζωντανούς οργανισμούς.
Ο κύκλος βασίζεται στην αποσύνθεση και την απορρόφηση των ρύπων από μικροοργανισμούς, εξαρτάται από τη δραστηριότητα και την ποσότητα των χημικών στοιχείων που εμπλέκονται άμεσα στον κύκλο.
Ένα οικοσύστημα είναι το άθροισμα ανόργανων και οργανικών συστατικών εντός των οποίων λαμβάνει χώρα ο βιοτικός κύκλος των ουσιών.
Διάγραμμα διαδικασίας
Τα φυτά, που λαμβάνουν σταθερή ροή ενέργειας από τον Ήλιο, σχηματίζουν πρωτογενή προϊόντα από ανόργανη ύλη. Στους υπόλοιπους κρίκους του κύκλου, υπάρχει αλλαγή και απώλεια ενέργειας. Οι παραγωγοί, οι καταναλωτές, οι αποικοδομητές στο οικοσύστημα καταναλώνουν τη ζωντανή ύλη της αρχικής παραγωγής. Τα ζώα καταναλώνουν για μια τέτοια διαδικασία πολλές φορές περισσότερη ζωντανή ύλη του χαμηλότερου επιπέδου, μειώνοντας το σύνολοενεργειακά αποθέματα. Η κυκλοφορία παρέχεται μέσω της αλληλεπίδρασης των τριών ομάδων.
Η πρώτη ομάδα αποτελείται από παραγωγούς. Αυτά περιλαμβάνουν πράσινα φυτά που συμμετέχουν ενεργά στη φωτοσύνθεση. Τέτοιες ουσίες είναι επίσης βακτήρια που είναι ικανά για χημειοσύνθεση. Αποτελούν την πρωτογενή οργανική ύλη.
Η δεύτερη ομάδα - καταναλωτές πρώτης τάξης. Είναι καταναλωτές οργανικής ύλης. Αυτά περιλαμβάνουν αρπακτικά, καθώς και πρωτόζωα. Ζώα που ταξινομούνται ως αρπακτικά, περίπου 250 διαφορετικά είδη.
Η τρίτη ομάδα - καταστροφείς (αποσυνθέτες), οι οποίοι αποσυνθέτουν τη νεκρή οργανική ύλη σε μέταλλα. Αυτά περιλαμβάνουν μύκητες, βακτήρια και πρωτόζωα. Η συσσώρευση ηλιακής ενέργειας πραγματοποιείται στον ανερχόμενο κλάδο του κύκλου λόγω της φωτοσύνθεσης. Τα φυτά σε αυτό το στάδιο συνθέτουν οργανικές ουσίες από άζωτο, νερό, διοξείδιο του άνθρακα.
Κατανάλωση ενέργειας
Τι άλλο εξετάζει η βιολογία; Η αναπνοή των φυτών κατέχει σημαντική θέση σε αυτό, καθώς αυτή η διαδικασία οξειδώνει σχεδόν τη μισή οργανική ύλη σε διοξείδιο του άνθρακα, επιστρέφοντάς την στην ατμόσφαιρα.
Η δεύτερη μεγαλύτερη παραλλαγή δαπανών οργανικών ενώσεων και αποθηκευμένης ενέργειας είναι η χρήση φυτών από καταναλωτές πρώτης τάξης. Η ενέργεια που αποθηκεύεται από τα φυτοφάγα με την τροφή δαπανάται για τη ζωή, την αναπνοή και την αναπαραγωγή. Απεκκρίνεται στα περιττώματα.
Τα φυτοφάγα ζώα είναι τροφή για σαρκοφάγα (καταναλωτές του υψηλότερου τροφικού επιπέδου). Αυτοί, με τη σειρά τους, σπαταλούν ενέργεια,συσσωρεύεται με τροφή, παρόμοια με τα φυτοφάγα ζώα.
Σχέση στοιχείων
Ένας ξεχωριστός σύνδεσμος στο οικοσύστημα προμηθεύει οργανικά υπολείμματα στο περιβάλλον. Χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας και τροφής για τα σαπροφάγα ζώα (μύκητες, βακτήρια). Το τελικό στάδιο της μετατροπής των υδατανθράκων είναι η διαδικασία της χουμοποίησης, η επακόλουθη οξείδωση του χούμου σε διοξείδιο του άνθρακα και η ανοργανοποίηση των θραυσμάτων τέφρας. Στη συνέχεια εισέρχονται ξανά στην ατμόσφαιρα και το έδαφος, αποτελώντας τροφή για τα φυτά.
Ο βιοτικός κύκλος είναι μια συνεχής διαδικασία δημιουργίας και διάσπασης οργανικών ενώσεων. Πραγματοποιείται μέσω και των τριών ομάδων οργανισμών. Η ζωή χωρίς παραγωγούς είναι αδύνατη, αφού αυτοί είναι η βάση της ζωής. Μόνο αυτοί έχουν την ικανότητα να δημιουργούν πρωτογενή οργανική ύλη, χωρίς την οποία δεν θα προχωρήσει ο επόμενος κύκλος.
Λόγω της κατανάλωσης καταναλωτών διαφορετικών τάξεων πρωτογενούς και δευτερογενούς παραγωγής, μεταφορά από το ένα είδος στο άλλο, είναι δυνατή μια ποικιλία μορφών στη Γη. Οι αναγωγείς που αποσυνθέτουν τα οργανικά τα επιστρέφουν στο πρώτο στάδιο του κύκλου.
Μεγάλης κλίμακας κύκλοι μετανάστευσης χημικών συστατικών συνδέουν τα εξωτερικά κελύφη του πλανήτη σε ένα σύνολο, εξηγούν τη συνέχεια της εξέλιξης.
Η ενέργεια του Ήλιου λειτουργεί ως η κινητήρια δύναμη του βιοτικού κύκλου. Η κύρια διαδικασία που συμβάλλει στην παραγωγή οργανικής ύλης είναι η φωτοσύνθεση. Είναι δυνατό μόνο όταν τα πράσινα φυτά χρησιμοποιούν ηλιακή ενέργεια.
Φύλλα φυτών (αυτότροφα),που συνθέτουν γλυκόζη, «συντηρούν» την ηλιακή ενέργεια σε μια οργανική ένωση. Μπαίνοντας στη βιόσφαιρα από το διάστημα, η ενέργεια συσσωρεύεται στα φυτά, τους βράχους και το έδαφος. Ο ήλιος εξασφαλίζει την κυκλοφορία των χημικών στοιχείων, επιτρέπει το σχηματισμό ανόργανων ή οργανικών ουσιών με τη σειρά του.
Τι είναι σημαντικό να γνωρίζετε
Εκτός από τον άνθρακα, το οξυγόνο, το υδρογόνο, άλλα βιολογικά σημαντικά στοιχεία συμμετέχουν επίσης στον βιοτικό κύκλο: ασβέστιο, άζωτο, φώσφορος, πυρίτιο, κάλιο, νάτριο, θείο. Αυτή η διαδικασία είναι επίσης αδύνατη χωρίς ιχνοστοιχεία: ιώδιο, ψευδάργυρος, βρώμιο, μολυβδαίνιο, άργυρος, νικέλιο, μόλυβδος, μαγνήσιο. Στον κατάλογο των στοιχείων που απορροφώνται από τη ζωντανή ύλη, υπάρχουν ακόμη και δηλητήρια - αρσενικό, σελήνιο, υδράργυρος, καθώς και ραδιενεργά συστατικά (ράδιο, ουράνιο).
Ταχύτητα ποδηλασίας
Η ανταλλαγή ενέργειας είναι κυκλική. Η ανανέωση της ζωντανής ύλης της βιόσφαιρας πραγματοποιείται μετά από περίπου 8 χρόνια. Η διαδικασία προχωρά πολύ πιο γρήγορα στον ωκεανό (μετά από 33 ημέρες). Στην ατμόσφαιρα, το οξυγόνο αντικαθίσταται σε δύο χιλιάδες χρόνια και το μονοξείδιο του άνθρακα σε 6 χρόνια. Η πλήρης αντικατάσταση του νερού στην υδρόσφαιρα διαρκεί 2800 χρόνια.
Οι χημικές ενώσεις που είναι διαθέσιμες για τα συστατικά της βιόσφαιρας είναι περιορισμένες. Λόγω της εξάντλησής τους, η ανάπτυξη ορισμένων ομάδων οργανισμών στον ωκεανό και στην ξηρά αναστέλλεται.
Επιλογές κυκλοφορίας
Μόνο χάρη στην κυκλοφορία ενέργειας και ουσιών, διατηρείται μια σταθερή κατάσταση της βιόσφαιρας. Υπάρχουν δύο επιλογές - γεωλογική (μεγάλη) και βιογεωχημική (μικρή).
Σκεφτείτε το πρώτοεπιλογή κύκλου. Τα πυριγενή πετρώματα υπό την επίδραση βιολογικών, χημικών, φυσικών παραγόντων μετατρέπονται σε ιζηματογενή πετρώματα, ιδίως σε άργιλο και άμμο. Μπορούν επίσης να προκύψουν κατά τη σύνθεση βιογενών ορυκτών (νεκρών μικροοργανισμών) από τα νερά των θαλασσών και των ωκεανών. Υδάτινα χαλαρά ιζήματα συσσωρεύονται σταδιακά στον πυθμένα της δεξαμενής, σκληραίνουν, σχηματίζουν πυκνά πετρώματα.
Έπειτα υπάρχει η μεταμόρφωσή τους, παρατηρούνται οι διαδικασίες της μεταμόρφωσης. Κάτω από τη δράση μερίδων ενδογενούς ενέργειας, τα στρώματα τήκονται εκ νέου, σχηματίζοντας μάγμα. Όταν ανεβαίνουν στην επιφάνεια της Γης υπό την επίδραση των καιρικών συνθηκών, μεταφέρονται, μετατρέπονται και πάλι σε ιζηματογενή πετρώματα.
Ο μεγάλος κύκλος χαρακτηρίζεται από την αλληλεπίδραση της εξωγενούς (ηλιακής) ενέργειας με την ενδογενή (βαθιά) ενέργεια της Γης. Χάρη σε αυτή τη διαδικασία, η ουσία ανακατανέμεται μεταξύ των βαθιών οριζόντων και της βιόσφαιρας του πλανήτη.
Περιλαμβάνει επίσης την κίνηση του νερού μεταξύ της λιθόσφαιρας, της ατμόσφαιρας, της υδρόσφαιρας, που συσσωρεύεται από την ηλιακή ενέργεια. Αρχικά, το νερό εξατμίζεται από την επιφάνεια του ωκεανού (θάλασσες, λίμνες, ποτάμια) και στη συνέχεια επιστρέφει στη γη με τη μορφή βροχοπτώσεων. Αντιστάθμιση για τέτοιες διεργασίες απορροή ποταμών. Η βλάστηση παίζει σημαντικό ρόλο στον κύκλο του νερού.
Η μικρή κυκλοφορία είναι τυπική μόνο για τη βιόσφαιρα. Οι κύκλοι δημιουργούνται σε πλανητική κλίμακα από κυκλικές πολλαπλές κινήσεις ατόμων, καθώς και από εκείνες τις κινήσεις που προκαλούνται από τον ηφαιστειακό, την κίνηση του βυθού, την αιολική ενέργεια, τις υπόγειες ροές.
Σύνοψη
Στη βιόσφαιρα κυκλοφορούν ουσίες,σχηματίζοντας βιογεωχημικούς κύκλους. Χρειάζονται τα ακόλουθα στοιχεία σε μεγάλες ποσότητες: οξυγόνο, άζωτο, άνθρακας, υδρογόνο. Η κυκλοφορία τους είναι δυνατή λόγω αυτορυθμιζόμενων διαδικασιών στις οποίες συμμετέχουν ενεργά άλλα στοιχεία των οικοσυστημάτων.
Σε όλα τα στάδια της ανάπτυξης της βιόσφαιρας, λειτουργεί ο νόμος του παγκόσμιου κλεισίματος του κύκλου. Η βάση μιας τέτοιας διαδικασίας είναι η ηλιακή ενέργεια, καθώς και η χλωροφύλλη των πράσινων φυτών.
Για την πλήρη αποσύνθεση της οργανικής ύλης, που δημιουργείται από τα πράσινα φυτά, χρειάζεστε τόσο οξυγόνο όσο απελευθερώνεται κατά τη φωτοσύνθεση. Χάρη στην ταφή της οργανικής ύλης σε τύρφη, άνθρακα, ιζηματογενή πετρώματα, το ταμείο ανταλλαγής οξυγόνου διατηρείται στην ατμόσφαιρα.
Ως αποτέλεσμα της αύξησης του αριθμού των μεταφορών, των βιομηχανικών επιχειρήσεων, διαταράσσεται ο κύκλος του οξυγόνου στη φύση. Αυτό επηρεάζει αρνητικά τη βιωσιμότητα του βιοσυστήματος, οδηγεί σε μεταλλάξεις και την πλήρη εξαφάνιση ορισμένων ειδών ζωντανών φυτών και ζώων.
