Den biogeokemiska cirkulationen av ämnen i biosfären är den viktigaste naturliga processen för det kontinuerliga utbytet av olika element mellan den livlösa miljön och organismer (djur, växter, etc.) Allt är baserat på deras grundläggande egenskaper. De viktigaste inkluderar förmågan att metabolisera, att fortplanta sig, att överföra ärftliga egenskaper.
Biogeokemisk kvävecykel
Varje element har sin egen betydelse. Kväve spelar en viktig roll i sammansättningen av olika organiska föreningar. Trots den höga andelen kväve i atmosfären är det inte tillgängligt för växter och djur. Det finns skäl till detta. Energimässigt är det mer fördelaktigt för växter att använda mineralkväve och för djur - som en del av organiska föreningar.
Molekylärt kväve från atmosfären binds av kvävefixerande mikroorganismer och bidrar till dess ackumulering i marken i form av ammoniak. Andra använder kväve från döda organismer. De bidrar också till ackumuleringen av ammoniak. Det förvandlas till nitrater, som aktivt används av växter. Dessa är i allmänna termer egenskaperna hos biogeokemikalienkvävets kretslopp. Tänk också på processen för metabolism av andra naturliga ämnen.
Funktioner i den biogeokemiska cykeln av kol, svavel och fosfor
Dessa kemiska element är nödvändiga för varje levande organism. Men deras livsviktiga behov slutar inte där. Därför är makronäringsämnen involverade i en liten biologisk cykel (behovet av organismer för dem är ganska stort): kalium, magnesium, natrium; samt spårämnen: bor, mangan, klor, etc.
De kommer in i växter från jorden, men ofta med nederbörd. Som en del av fytomassan konsumeras kol, svavel och fosfor av växtätande konsumenter och kommer därmed in i de trofiska kedjorna. Men vissa djur tillfredsställer behovet av att dessa element går förbi växter. Hovdjur besöker s altslickar, gnager ur jorden eller äter avföring, gamla ben. Marina djur absorberar s alt direkt från vattnet. I processen för mineralisering av döda rester återför mikroorganismer kemiska element till jorden och vattnet. Sålunda bidrar deras aktiviteter till att berika miljön med näringsämnen.
Ekosystemsaldo
I en liten biogeokemisk cykel i biosfären är en viktig omständighet dess fullständighet. I ekosystemet är tillförsel och produktion av grundämnen balanserad, medan svårigheter uppstår främst med grundämnen som är reserverade i marken.
Balansen mellan flödet av materia och energi bestämmer stabiliteten i ekosystemet - dess homeostas. Biosfären använder externa energikällor, somsäkerställer dess ordning och reda och ganska komplex struktur. Spridd ljusenergi omvandlas av växter till ett koncentrerat tillstånd av kemisk bindningsenergi.
Samtidigt leder inte både avlägsnandet av energi från miljön och dess omvandling till bildning av avfall.
Påverkan av mänskliga aktiviteter på biosfäriska processer
Mänskliga ingrepp i biogeokemiska kretslopp utförs på olika sätt. Först och främst är detta förstörelsen av biokomponenten i ekosystemet (förstörelse av växter eller förändring av territoriet under utvinning av energibärare). När organiskt material förbränns övergår energi från ett koncentrerat tillstånd till ett dispergerat, vilket leder till termisk förorening av aerosoler och gasformiga förbränningsprodukter. I ett naturligt ekosystem används de atomer som är involverade i biogeokemiska kretslopp upprepade gånger. Detta underlättas av deltagande i cyklerna av lätta biogena element som utgör den vitala substansen.
Mänskligt ingripande innebär att man introducerar i miljön inte bara en extra mängd av dess inneboende grundämnen, utan också nya kemiska föreningar, inklusive de som syntetiseras av människan. Många av dessa tas upp av växter och matas sedan in i näringskedjan.
Ett exempel är bly, kvicksilverföreningar, arsenik, etc. Intaget av sådana ämnen stör den naturliga cykeln, förändrar balansen mellan grundämnen eller leder till att de ansamlas i levande organismer, minskar deras produktivitet eller orsakar dödsfall. Framföralltbekämpningsmedel och tungmetaller har en stark destruktiv effekt. Således kan stabiliteten i ekosystemet, dess homeostas kränkas direkt eller indirekt av mänskliga aktiviteter.
Ekologisk pyramid
Låt oss vända oss till de viktigaste funktionsmönstren för ekosystemet och biogeokemiska kretslopp. Låt oss använda principen för den ekologiska pyramiden för detta. Den är byggd på basis av den biologiska massan av trofiska ekvationer. Arean av någon del av en sådan pyramid är ungefär lika med massan av ämnet. Eftersom organismer bygger sin nivå med den föregående, bör detta område gradvis minska. En sådan minskning av varje nivå kan tiodubblas.
Till exempel har den ekologiska pyramiden, karakteristisk för terrestra ekosystem, där producenterna är fleråriga växter, en stor biomassa, även om produktionsprocessen inte är av högsta intensitet. Det balanseras av den årliga ökningen av massan av växtätande djur. Mönstret för bildning av organisk massa kallas pyramidregeln. Det finns andra varianter av det.
Inverterad pyramid
Ta vattenkropparnas ekosystem. Pyramiden som byggdes för dem kan se lite annorlunda ut. Det ser ut som det är upp och ner. Faktum är att kortlivade alger förökar sig väldigt snabbt, men konsumeras lika intensivt av konsumenterna. Därför återspeglar den samtidigt registrerade biomassan i detta fall inte intensiteten i produktionsprocessen under den gynnsamma perioden på året. Om vi tar hänsyn till att storkonsumenter (fisk,kräftdjur) ackumuleras och äts långsammare, den totala massan av konsumenter är högre.
Produktionsprocessen i ekosystemet möjliggör deras framgångsrika funktion. Det bestämmer arten av energiflödet i biosfären. Som ni vet är levande organismer dess konsumenter. Ljusenergin från solen används av gröna växter och leder till att det bildas organiska molekyler, där den lagras i form av kemiska bindningar. En del av det frigörs under andningen av växter och används av dem för tillväxt, absorption och förflyttning av ämnen. Det är så den biogeokemiska cykeln utförs.
Energy Exchange
Som du vet finns det termodynamikens lagar. En del av energin går förlorad och avger värme. Detta är en av lagarnas funktion. Han bekräftar den obligatoriska förlusten av energi i processen för dess omvandling från en typ till en annan. När den ackumuleras i växtmaterial används den av djur.
Klyvningen av molekyler åtföljs av frigörande av energi. En betydande del av det används i djurens liv och går från en form till en annan. Dessa är processerna för biosyntes och ackumulering av energi av nya bindningar. Dessa är mekanisk, elektrisk, termisk och andra typer av energi. Under dess omvandling går en del återigen förlorad och avger värme. Energin flyttas gradvis till en annan nivå. Samtidigt uppstår dess förlust även när man kastar ut en del av osmält mat (exkrementer) och i organiska restprodukter från ämnesomsättningen (exkrementer).
Processenergianvändning
Kaos är sällsynt i naturen, oftast är allt i sin ordning. Låt oss uppmärksamma några kvantitativa mönster av processen att använda och omvandla energi. I det första skedet använder växter i genomsnitt cirka 1 % av sin inkomst. Ibland når denna siffra 2%. Under de minst gynnsamma förhållandena sjunker den till 0,1 %. När energi överförs från producenter till konsumenter av den första ordningen når effektiviteten 10%.
Köttätare verkar smälta maten mer effektivt. Detta beror på särdragen hos matens kemiska sammansättning och djurens lätta matsmältning. Ändå, redan på nivån för konsumenter av den tredje ordningen, är mängden inkommande energi mycket liten och kännetecknas av tusendelar av de initiala värdena.
