Mi a biotikus ciklus? Zárt rendszerként több milliárd éve sikeresen működik.
Próbáljuk meg kitalálni, mi a biotikus ciklus.
Jellemzők
Az elh alt növényeket és az élőlények maradványait rovarok, gombák, baktériumok és protozoonok dolgozzák fel. Az állatok és növények fokozatosan átalakulnak elemi szerves és ásványi vegyületekké. A biotikus körforgás magában foglalja ezen anyagok talajba jutását, majd a növények általi elfogyasztásukat. A folyamatra jellemző a záródás, a folytonosság, a bomlás, a végvegyületek bomlása. Ez egy folytonos kör, amely irányítja az életet a bolygón.
Signifikancia
A szén biotikus körforgását a szárazföldi ökoszisztémákban a foszfor példájával fogjuk megvizsgálni. Ez az elem elegendő mennyiségben található a háborítatlan talajok humuszhorizontjában, valamint az erdei avarban. A ciklusnak köszönhetően körülbelül 106-107 tonna foszfor halmozódhat fel a bioszférában. A természetes réti sztyeppék fitomassza körülbelül 30 kg/ha-t tartalmaz ebből az elemből, ami az emlősök számára teljesen elegendő.
Energiacsere
A biotikus ciklus energiacserével jár. Lényege abban rejlik, hogy az energia nem tűnik el a táplálék (trofikus) átalakulások láncolatában, hanem megfigyelhető annak átalakulása egyik típusból a másikba.
A napenergia minden szinten hasonló folyamatban alakul át. A napenergia közvetlen fogyasztása csak a zöld növényekre jellemző a fotoszintézis keretében.
Szerves vegyületet (glükózt) hoznak létre szén-dioxidból és vízből, és energiát halmoznak fel. A növények levelei csak napfény és klorofill jelenlétében vesznek részt ebben a kémiai folyamatban.
Folyamatfunkciók
Az emberiség létezésének egyes időszakaiban az anyagok biotikus körforgása megzavarodott. Csak a feleslegeket vonták ki, amelyeket gáz, szén, olaj, mészkő és egyéb szerves ásványok formájában raktak le.
Az olaj vagy a szén kemencékben (motorokban) történő elégetése során energia szabadul fel és kerül felhasználásra, amelyet a bioszféra évmilliók alatt halmoz fel. A múltban az ilyen többleteketnem szennyezték be a bioszférát, a biotikus ciklusra gyakorolt negatív hatásukat nem figyelték meg. A mai nap más.
Részletek
Az állatok sokfélesége fontos a ciklus sikeres végrehajtásához. Egy faj nem lesz képes a biogeocenózisban a növények szerves anyagait végtermékekké lebontani. Csak egy részét bontja le, valamint a bennük lévő szerves vegyületek egy részét. A hálózatok és a táplálékláncok hasonló módon alakulnak ki.
A biocenózisban a légkör fontos. Segít fenntartani az energia és az anyagok biológiai körforgását, valamint a vízháztartást.
A szennyező anyagok olyan formákká bomlhatnak, amelyek a ciklus következő szakaszaiban részt vehetnek, és az élő szervezetek által asszimilálhatók.
A ciklus a szennyező anyagok mikroorganizmusok általi lebontásán és abszorpcióján alapul, a ciklusban közvetlenül részt vevő kémiai elemek aktivitásától és mennyiségétől függ.
Az ökoszisztéma a szervetlen és szerves összetevők összessége, amelyeken belül az anyagok biotikus körforgása zajlik.
Folyamatdiagram
A Napból állandó energiaáramlást kapó növények szervetlen anyagokból képeznek elsődleges termékeket. A ciklus fennmaradó láncszemeiben változás és energiavesztés történik. A termelők, fogyasztók, lebontók az ökoszisztémában fogyasztják az eredeti termelés élőanyagát. Az állatok egy ilyen folyamathoz sokszorosan több, a legalacsonyabb szintű élőanyagot fogyasztanak, csökkentve az összmennyiségetenergiatartalékok. A keringést a három csoport interakciója biztosítja.
Az első csoport a termelőkből áll. Ide tartoznak a zöld növények, amelyek aktívan részt vesznek a fotoszintézisben. Ilyen anyagok a kemoszintézisre képes baktériumok is. Ők alkotják az elsődleges szerves anyagot.
A második csoport – az elsőrendű fogyasztók. Szerves anyagok fogyasztói. Ide tartoznak a ragadozók és a protozoonok is. Ragadozóként besorolt állatok, körülbelül 250 különböző faj.
A harmadik csoport - destruktorok (lebontók), amelyek az elh alt szerves anyagokat ásványi anyagokká bontják. Ide tartoznak a gombák, baktériumok és protozoonok. A napenergia felhalmozódása a ciklus felszálló ágán történik a fotoszintézis következtében. A növények ebben a szakaszban szerves anyagokat szintetizálnak nitrogénből, vízből, szén-dioxidból.
Energiafogyasztás
Mit vesz még figyelembe a biológia? Fontos helyet foglal el benne a növényi légzés, mivel ez a folyamat a szerves anyag csaknem felét szén-dioxiddá oxidálja, és visszajuttatja a légkörbe.
A szerves vegyületek és a tárolt energia elköltésének második legnagyobb változata a növények elsőrendű fogyasztóinak felhasználása. A fitofágok táplálékkal együtt tárolt energiáját az életre, a légzésre és a szaporodásra fordítják. Az ürülékben választódik ki.
A növényevő állatok a ragadozók táplálékai (a legmagasabb trofikus szintű fogyasztók). Ők viszont energiát pazarolnak,táplálékkal felhalmozódott, hasonlóan a növényevő állatokhoz.
Elemek kapcsolata
Az ökoszisztéma külön linkje szállítja a szerves maradványokat a környezetbe. Energiaforrásként és táplálékként szolgálnak szaprofág állatok (gombák, baktériumok) számára. A szénhidrát átalakulás utolsó szakasza a humifikáció, a humusz ezt követő oxidációja szén-dioxiddá és a hamudarabok mineralizációja. Ezután újra belépnek a légkörbe és a talajba, táplálékként a növények számára.
A biotikus ciklus a szerves vegyületek létrehozásának és lebontásának folyamatos folyamata. Mindhárom szervezetcsoporton keresztül valósul meg. Az élet termelők nélkül lehetetlen, hiszen ők az élet alapja. Csak ők képesek elsődleges szerves anyagot létrehozni, amely nélkül a következő ciklus nem megy végbe.
Az elsődleges és másodlagos termelés különböző sorrendjébe tartozó fogyasztók fogyasztása, az egyik fajról a másikra való áttérés miatt sokféle forma lehetséges a Földön. A szerves anyagokat lebontó reduktorok visszavezetik a ciklus első szakaszába.
A kémiai komponensek nagy léptékű migrációs ciklusai egyetlen egésszé kötik össze a bolygó külső héjait, megmagyarázzák az evolúció folytonosságát.
A Nap energiája a biotikus ciklus hajtóerejeként működik. A szerves anyagok termeléséhez hozzájáruló fő folyamat a fotoszintézis. Ez csak akkor lehetséges, ha a zöld növények napenergiát használnak.
Növények levelei (autotrófok),amelyek glükózt szintetizálnak, „konzerválják” a napenergiát szerves vegyületté. Az űrből a bioszférába kerülve az energia növényekben, kőzetekben és talajban halmozódik fel. A nap biztosítja a kémiai elemek keringését, lehetővé teszi a szervetlen vagy szerves anyagok sorra képződését.
Amit fontos tudni
A szén, oxigén, hidrogén mellett más biológiailag fontos elemek is részt vesznek a biotikus körforgásban: kalcium, nitrogén, foszfor, szilícium, kálium, nátrium, kén. Ez a folyamat szintén lehetetlen nyomelemek nélkül: jód, cink, bróm, molibdén, ezüst, nikkel, ólom, magnézium. Az élő anyagok által elnyelt elemek listáján még mérgek is szerepelnek - arzén, szelén, higany, valamint radioaktív komponensek (rádium, urán).
Kerékpározási sebesség
Az energiacsere ciklikus. A bioszféra élőanyagának megújulása körülbelül 8 év elteltével történik. A folyamat sokkal gyorsabban megy végbe az óceánban (33 nap után). A légkörben az oxigén kétezer év alatt, a szén-monoxid 6 év alatt cserélődik ki. A víz teljes cseréje a hidroszférában 2800 évig tart.
A bioszféra összetevőihez rendelkezésre álló kémiai vegyületek korlátozottak. Kimeríthetőségük miatt az óceánban és a szárazföldön egyes élőlénycsoportok fejlődése gátolt.
Cirkulációs lehetőségek
Csak az energia és az anyagok keringésének köszönhetően marad fenn a bioszféra stabil állapota. Két lehetőség van – geológiai (nagy) és biogeokémiai (kicsi).
Vegye fontolóra az elsőtciklus opció. A magmás kőzetek biológiai, kémiai, fizikai tényezők hatására üledékes kőzetekké alakulnak, különösen agyaggá és homokká. Előfordulhatnak biogén ásványi anyagok (elh alt mikroorganizmusok) szintézise során is a tengerek és óceánok vizéből. A vizes laza üledékek fokozatosan felhalmozódnak a tározó alján, megkeményednek, sűrű kőzeteket képeznek.
Ezután következik az átalakulásuk, megfigyelhetők a metamorfózis folyamatai. Az endogén energia részeinek hatására a rétegek újraolvadnak, és magmát képeznek. Amikor a mállás, átvitel hatására felemelkednek a Föld felszínére, ismét üledékes kőzetekké alakulnak át.
A nagy körforgást az exogén (napenergia) és a Föld endogén (mély) energiáinak kölcsönhatása jellemzi. Ennek a folyamatnak köszönhetően az anyag újra eloszlik a mély horizontok és a bolygó bioszférája között.
Ebbe beletartozik a napenergia által felhalmozott víz mozgása is a litoszféra, a légkör, a hidroszféra között. Először a víz elpárolog az óceán felszínéről (tengerek, tavak, folyók), majd csapadék formájában visszatér a földre. Kompenzálni az ilyen folyamatok folyó lefolyását. A növényzet fontos szerepet játszik a víz körforgásában.
A kis keringés csak a bioszférára jellemző. A ciklusok bolygóléptékben jönnek létre az atomok ciklikus többszörös mozgásából, valamint azokból a mozgásokból, amelyeket a vulkanizmus, a tengerfenék mozgása, a szélenergia, a földalatti áramlások okoznak.
Összegzés
A bioszférában anyagok keringenek,biogeokémiai ciklusokat alakítanak ki. A következő elemekre van szükségük nagy mennyiségben: oxigén, nitrogén, szén, hidrogén. Keringésük olyan önszabályozó folyamatoknak köszönhető, amelyekben az ökoszisztémák más összetevői is aktív résztvevővé válnak.
A bioszféra fejlődésének minden szakaszában a ciklus globális lezárásának törvénye működik. Egy ilyen folyamat alapja a napenergia, valamint a zöld növények klorofillja.
A zöld növények által létrehozott szerves anyagok teljes lebontásához annyi oxigénre van szükség, amennyi a fotoszintézis során felszabadul. A szerves anyagok tőzegbe, szénbe, üledékes kőzetekbe való eltemetésének köszönhetően az oxigéncsere-alap megmarad a légkörben.
A közlekedési, ipari vállalkozások számának növekedése következtében a természet oxigén körforgása megbomlik. Ez negatívan befolyásolja a bioszisztéma életképességét, mutációkhoz és egyes élő növény- és állatfajok teljes kihalásához vezet.
