Mikä on bioottinen kierto? Suljettuna järjestelmänä se on toiminut menestyksekkäästi useita miljardeja vuosia.
Yritetään selvittää, mikä bioottinen kierto on.
Ominaisuudet
Hyönteiset, sienet, bakteerit ja alkueläimet käsittelevät kuolleita kasveja ja organismien jäänteitä. Eläimet ja kasvit muuttuvat vähitellen orgaanisiksi ja mineraaliyhdisteiksi. Bioottiseen kiertokulkuun kuuluu näiden aineiden pääsy maaperään, ja kasvit kuluttavat niitä myöhemmin. Prosessille on tunnusomaista sulkeutuminen, jatkuvuus, hajoaminen, loppuyhdisteiden hajoaminen. Se on jatkuva ympyrä, joka hallitsee elämää planeetalla.
Merkitys
Hiilen bioottista kiertoa maaekosysteemeissä tarkastellaan fosforin esimerkin avulla. Riittävä määrä tätä alkuainetta löytyy häiriintymättömien maaperän humushorisonteista sekä metsäpeitteistä. Kierron ansiosta biosfääriin on mahdollista kerääntyä noin 106-107 tonnia fosforia. Luonnonniitysten arojen kasvimassa sisältää tätä alkuainetta noin 30 kg/ha, mikä riittää nisäkkäille.
Energianvaihto
Bioottiseen kiertoon liittyy energianvaihtoa. Sen olemus tiivistyy siihen tosiasiaan, että energia ei katoa ravinnon (trofisten) muutosten ketjussa, vaan sen muuttumista tyypistä toiseen havaitaan.
Aurinkoenergia muuttuu samanlaisessa prosessissa kaikilla tasoilla. Aurinkoenergian suora kulutus on tyypillistä vain viherkasveille fotosynteesin puitteissa.
Ne luovat orgaanisen yhdisteen (glukoosin) hiilidioksidista ja vedestä ja keräävät energiaa. Kasvien lehdet otetaan mukaan tähän kemialliseen prosessiin vain auringonvalon ja klorofyllin läsnä ollessa.
Prosessiominaisuudet
Joissakin ihmiskunnan olemassaolon jaksoissa aineiden bioottinen kierto oli häiriintynyt. Ainoastaan ylijäämät vedettiin pois, jotka talletettiin kaasuna, hiilenä, öljynä, kalkkikivenä ja muina orgaanisina mineraaleina.
Öljyn tai hiilen palamisen aikana uuneissa (moottoreissa) vapautuu ja käytetään energiaa, joka on kertynyt biosfääriin miljoonien vuosien aikana. Aiemmin tällaisia ylijäämiäeivät roskaantuneet biosfääriin, niiden kielteistä vaikutusta bioottiseen kiertoon ei havaittu. Tänään on erilainen.
Omat tiedot
Eläinten monimuotoisuus on tärkeää syklin onnistumisen kann alta. Yksi laji ei pysty hajottamaan biogeosenoosissa kasvien orgaanisia aineita lopputuotteiksi. Se hajottaa vain osan niistä sekä osan niissä olevista orgaanisista yhdisteistä. Verkostot ja ravintoketjut muodostuvat samalla tavalla.
Eloskenoosissa ilmakehä on tärkeä. Se auttaa ylläpitämään energian ja aineiden biologista kiertokulkua sekä varmistamaan vesitasapainon.
Saasteaine voi hajota muodoiksi, jotka voivat osallistua kiertokulun myöhemmissä vaiheissa ja jotka elävät organismit voivat assimiloida.
Kieli perustuu saasteiden hajoamiseen ja imeytymiseen mikro-organismien toimesta, se riippuu kiertoon suoraan osallistuvien kemiallisten alkuaineiden aktiivisuudesta ja määrästä.
Ekosysteemi on epäorgaanisten ja orgaanisten komponenttien summa, jossa aineiden bioottinen kierto tapahtuu.
Prosessikaavio
Kasvit, jotka saavat jatkuvaa energiavirtaa auringosta, muodostavat primäärituotteita epäorgaanisesta aineesta. Syklin jäljellä olevissa linkeissä tapahtuu muutosta ja energian menetystä. Ekosysteemin tuottajat, kuluttajat, hajottajat kuluttavat alkuperäisen tuotannon elävää ainesta. Eläimet kuluttavat tällaiseen prosessiin monta kertaa enemmän alimman tason elävää ainetta, mikä alentaa kokonaismäärääenergiavarastot. Kierto saadaan aikaan kolmen ryhmän vuorovaikutuksen kautta.
Ensimmäinen ryhmä koostuu tuottajista. Näitä ovat vihreät kasvit, jotka osallistuvat aktiivisesti fotosynteesiin. Tällaiset aineet ovat myös bakteereja, jotka kykenevät kemosynteesiin. Ne muodostavat ensisijaisen orgaanisen aineen.
Toinen ryhmä - ensimmäisen tilauksen kuluttajat. He kuluttavat orgaanista ainesta. Näitä ovat saalistajat sekä alkueläimet. Petoeläimiksi luokiteltuja eläimiä, noin 250 eri lajia.
Kolmas ryhmä - tuhoajat (hajottajat), jotka hajottavat kuollutta orgaanista ainetta mineraaleiksi. Näitä ovat sienet, bakteerit ja alkueläimet. Aurinkoenergian kerääntyminen tapahtuu syklin nousevalla haaralla fotosynteesin vuoksi. Tässä vaiheessa kasvit syntetisoivat orgaanisia aineita typestä, vedestä, hiilidioksidista.
Energiankulutus
Mitä muuta biologia ottaa huomioon? Kasvien hengityksellä on siinä tärkeä paikka, koska tämä prosessi hapettaa lähes puolet orgaanisesta aineesta hiilidioksidiksi ja palauttaa sen ilmakehään.
Toiseksi suurin vaihtoehto orgaanisten yhdisteiden ja varastoidun energian kuluttamisesta on kasvien ensiluokkaisten kuluttajien käyttö. Energia, jonka kasvifaagit varastoivat ruoan kanssa, kuluu elämään, hengitykseen ja lisääntymiseen. Hän erittyy ulosteisiin.
Kasvinsyöjäeläimet ovat lihansyöjien (korkeimman trofitason kuluttajien) ruokaa. Ne puolestaan tuhlaavat energiaa,kasveja syövien eläinten tapaan kertynyt ruoan kanssa.
Elementtien suhde
Ekosysteemin erillinen linkki toimittaa orgaanisia jäämiä ympäristöön. Ne toimivat energian ja ravinnon lähteenä saprofaagieläimille (sienille, bakteereille). Hiilihydraattikonversion viimeinen vaihe on humifikaatioprosessi, sitä seuraava humuksen hapetus hiilidioksidiksi ja tuhkafragmenttien mineralisaatio. Sitten ne palaavat ilmakehään ja maaperään ja ovat ravintoa kasveille.
Bioottinen kierto on jatkuva prosessi, jossa orgaanisia yhdisteitä syntyy ja hajotetaan. Se toteutuu kaikkien kolmen organismiryhmän kautta. Elämä ilman tuottajia on mahdotonta, koska he ovat elämän perusta. Vain niillä on kyky luoda primääristä orgaanista ainetta, jota ilman seuraava kierto ei etene.
Jos kuluttajat kuluttavat eri luokkaa alku- ja sekundäärituotannossa, siirtyminen lajista toiseen, monet muodot ovat mahdollisia maan päällä. Orgaanisia aineita hajottavat pelkistimet palauttavat sen syklin ensimmäiseen vaiheeseen.
Kemiallisten komponenttien laajamittaiset siirtymäsyklit sitovat planeetan ulkokuoret yhdeksi kokonaisuudeksi, ne selittävät evoluution jatkuvuuden.
Auringon energia toimii bioottisen kierron liikkeellepanevana voimana. Pääasiallinen orgaanisen aineen tuotantoa edistävä prosessi on fotosynteesi. Se on mahdollista vain, kun vihreät kasvit käyttävät aurinkoenergiaa.
Kasvien lehdet (autotrofit),jotka syntetisoivat glukoosia, "säilyttää" aurinkoenergian orgaaniseksi yhdisteeksi. Avaruudesta biosfääriin joutuessaan energiaa kertyy kasveihin, kiviin ja maaperään. Aurinko varmistaa kemiallisten alkuaineiden kierron, mahdollistaa epäorgaanisten tai orgaanisten aineiden muodostumisen vuorotellen.
Mitä on tärkeää tietää
Hilen, hapen, vedyn lisäksi bioottiseen kiertoon osallistuvat myös muut biologisesti tärkeät alkuaineet: kalsium, typpi, fosfori, pii, kalium, natrium, rikki. Tämä prosessi on myös mahdoton ilman hivenaineita: jodi, sinkki, bromi, molybdeeni, hopea, nikkeli, lyijy, magnesium. Elävän aineen absorboimien alkuaineiden luettelossa on jopa myrkkyjä - arseenia, seleeniä, elohopeaa sekä radioaktiivisia komponentteja (radium, uraani).
Pyöräilynopeus
Energian vaihto on syklistä. Biosfäärin elävän aineen uusiutuminen tapahtuu noin 8 vuoden kuluttua. Prosessi etenee paljon nopeammin v altameressä (33 päivän jälkeen). Ilmakehässä happi vaihtuu kahdessa tuhannessa vuodessa ja hiilimonoksidi kuudessa vuodessa. Veden täydellinen korvaaminen hydrosfäärissä kestää 2800 vuotta.
Kemiallisia yhdisteitä, joita on saatavilla biosfäärin komponenteille, on rajoitetusti. Joidenkin organismiryhmien kehittyminen v altameressä ja maalla estyy niiden ehtymättömyyden vuoksi.
Levikkivaihtoehdot
Vain energian ja aineiden kierron ansiosta biosfäärin vakaa tila säilyy. Vaihtoehtoja on kaksi - geologinen (suuri) ja biogeokemiallinen (pieni).
Harkitse ensimmäistäsykli vaihtoehto. Magmakivet muuttuvat biologisten, kemiallisten ja fysikaalisten tekijöiden vaikutuksesta sedimenttikiviksi, erityisesti saveksi ja hiekkaksi. Ne voivat syntyä myös biogeenisten mineraalien (kuolleiden mikro-organismien) synteesin aikana merien ja v altamerien vesistä. Vetiset irtonaiset sedimentit kerääntyvät vähitellen säiliön pohjalle, kovettuvat ja muodostavat tiheitä kiviä.
Sitten tapahtuu niiden muutos, metamorfismin prosesseja havaitaan. Endogeenisen energian osien vaikutuksesta kerrokset sulavat uudelleen, jolloin muodostuu magmaa. Kun ne nousevat maan pinnalle sään, siirtymisen vaikutuksesta, ne muuttuvat jälleen sedimenttikiviksi.
Suurelle kierrolle on ominaista eksogeenisen (aurinkoenergian) vuorovaikutus Maan endogeenisen (syvän) energian kanssa. Tämän prosessin ansiosta aine jakautuu uudelleen planeetan syvien horisonttien ja biosfäärin välillä.
Se sisältää myös aurinkoenergian keräämän veden liikkeen litosfäärin, ilmakehän ja hydrosfäärin välillä. Ensin vesi haihtuu v altameren pinn alta (meret, järvet, joet), sitten palaa maan pinnalle sateen muodossa. Kompensoi tällaisia prosesseja joen valuma. Kasvillisuus on tärkeässä roolissa veden kierrossa.
Pieni verenkierto on tyypillistä vain biosfäärille. Syklit syntyvät planeetan mittakaavassa atomien syklisistä moninkertaisista liikkeistä sekä liikkeistä, jotka johtuvat tulivuoresta, merenpohjan liikkeestä, tuulienergiasta, maanalaisista virroista.
Yhteenveto
Biosfäärissä aineet kiertävät,muodostaen biogeokemiallisia syklejä. He tarvitsevat suuria määriä seuraavia alkuaineita: happi, typpi, hiili, vety. Niiden kierto on mahdollista itsesäätyvien prosessien ansiosta, joissa ekosysteemien muut osatekijät ovat aktiivisia osallistujia.
Kaikissa biosfäärin kehityksen vaiheissa toimii kiertokulun globaalin sulkeutumisen laki. Tällaisen prosessin perustana on aurinkoenergia sekä vihreiden kasvien klorofylli.
Vihreiden kasvien tuottaman orgaanisen aineen täydelliseen hajoamiseen tarvitaan yhtä paljon happea kuin fotosynteesin aikana vapautuu. Orgaanisen aineen hautaamisen ansiosta turpeeseen, kivihiileen ja sedimenttikiviin hapen vaihtovarasto säilyy ilmakehässä.
Liikenteiden, teollisuusyritysten määrän kasvun seurauksena hapen kierto luonnossa häiriintyy. Tämä vaikuttaa negatiivisesti biosysteemin elinkelpoisuuteen, johtaa mutaatioihin ja joidenkin elävien kasvi- ja eläinlajien täydelliseen sukupuuttoon.
