Biogeochemický oběh látek v biosféře je nejdůležitějším přirozeným procesem nepřetržité výměny různých prvků mezi neživým prostředím a organismy (živočichy, rostliny atd.) Vše je založeno na jejich základních vlastnostech. Mezi nejdůležitější patří schopnost metabolismu, reprodukce, přenos dědičných vlastností.
Biogeochemický cyklus dusíku
Každý prvek má svůj vlastní význam. Dusík hraje důležitou roli ve složení různých organických sloučenin. Přes vysoké procento dusíku v atmosféře není dostupný pro rostliny a zvířata. Existují pro to důvody. Energeticky je pro rostliny výhodnější používat minerální dusík a pro zvířata - jako součást organických sloučenin.
Molekulární dusík z atmosféry je vázán mikroorganismy fixujícími dusík a přispívá k jeho akumulaci v půdě ve formě amoniaku. Jiní využívají dusík z mrtvých organismů. Přispívají také k hromadění amoniaku. Přeměňuje se na dusičnany, které rostliny aktivně využívají. To jsou obecně vlastnosti biogeochemiecyklus dusíku. Zvažte také proces metabolismu jiných přírodních látek.
Funkce biogeochemického cyklu uhlíku, síry a fosforu
Tyto chemické prvky jsou nezbytné pro každý živý organismus. Tím však jejich životní potřeby nekončí. Makronutrienty jsou proto zapojeny do malého biologického cyklu (potřeba organismů na ně je poměrně velká): draslík, hořčík, sodík; stejně jako stopové prvky: bór, mangan, chlór atd.
Do rostlin se dostávají z půdy, i když často se srážkami. Jako součást fytomasy jsou uhlík, síra a fosfor spotřebovávány býložravými konzumenty a dostávají se tak do trofických řetězců. Některá zvířata však uspokojují potřebu těchto prvků obcházet rostliny. Kopytníci navštěvují solné lizy, ohlodávají půdu nebo žerou exkrementy, staré kosti. Mořští živočichové absorbují sůl přímo z vody. V procesu mineralizace odumřelých zbytků vracejí mikroorganismy chemické prvky do půdy a vody. Jejich činnost tak přispívá k obohacování životního prostředí živinami.
Ekosystémová rovnováha
V malém biogeochemickém cyklu v biosféře je důležitou okolností jeho úplnost. V ekosystému je vstup a výstup prvků vyvážený, přičemž potíže vznikají hlavně u prvků, které jsou rezervovány v půdě.
Bilance toku hmoty a energie určuje stabilitu ekosystému – jeho homeostázu. Biosféra využívá externí zdroje energie, kterézajišťuje její uspořádanost a poměrně složitou strukturu. Energie rozptýleného světla je rostlinami přeměněna na koncentrovaný stav energie chemické vazby.
Odstranění energie z prostředí ani jeho přeměna zároveň nevedou ke vzniku odpadu.
Vliv lidských aktivit na biosférické procesy
Lidský zásah do biogeochemických cyklů se provádí různými způsoby. V prvé řadě se jedná o ničení biosložky ekosystému (ničení rostlin nebo změna území při těžbě energetických nosičů). Při spalování organické hmoty přechází energie z koncentrovaného stavu do rozptýleného, což vede k tepelnému znečištění aerosoly a plynnými produkty spalování. V přirozeném ekosystému jsou atomy zapojené do biogeochemických cyklů opakovaně využívány. To je usnadněno účastí v cyklech světelných biogenních prvků, které tvoří životně důležitou látku.
Lidský zásah znamená zavedení do životního prostředí nejen dodatečného množství jeho vlastních prvků, ale také nových chemických sloučenin, včetně těch, které syntetizuje člověk. Mnohé z nich jsou přijímány rostlinami a poté přiváděny do potravního řetězce.
Příkladem je olovo, sloučeniny rtuti, arsen atd. Příjem takových látek narušuje přirozený koloběh, mění rovnováhu prvků nebo vede k jejich hromadění v živých organismech, snižuje jejich produktivitu nebo způsobuje smrt. Zvláštěpesticidy a těžké kovy mají silný destruktivní účinek. Stabilita ekosystému, jeho homeostáza tak může být narušena přímo či nepřímo lidskou činností.
Ekologická pyramida
Vraťme se k nejdůležitějším vzorcům fungování ekosystému a biogeochemickým cyklům. Využijme k tomu princip ekologické pyramidy. Je postaven na základě biologické hmoty trofických rovnic. Plocha jakékoli části takové pyramidy se přibližně rovná hmotnosti látky. Protože organismy budují svou úroveň pomocí předchozí, měla by se tato oblast postupně zmenšovat. Takové snížení každé úrovně může být desetinásobné.
Například ekologická pyramida, charakteristická pro suchozemské ekosystémy, v nichž jsou producenty vytrvalé rostliny, má velkou biomasu, i když výrobní proces není nejvyšší intenzity. Je vyvážen každoročním nárůstem hmotnosti býložravých zvířat. Vzorec tvorby organické hmoty se nazývá pyramidové pravidlo. Existují i jiné druhy.
Obrácená pyramida
Vezměte si ekosystém vodních útvarů. Pyramida postavená pro ně může vypadat trochu jinak. Vypadá to, že je to vzhůru nohama. Faktem je, že krátkodobé řasy se velmi rychle množí, ale stejně intenzivně jsou konzumovány spotřebiteli. Současně zaznamenaná biomasa tedy v tomto případě neodráží intenzitu výrobního procesu v příznivém období roku. Pokud vezmeme v úvahu, že velcí spotřebitelé (ryby,korýši) se hromadí a konzumují pomaleji, celková hmotnost spotřebitelů je vyšší.
Produkční proces v ekosystému umožňuje jejich úspěšné fungování. Určuje povahu toku energie v biosféře. Jak víte, živé organismy jsou jeho konzumenty. Světelnou energii ze slunce využívají zelené rostliny a vede k tvorbě organických molekul, kde se ukládá ve formě chemických vazeb. Část se uvolňuje při dýchání rostlin a je jimi využíván k růstu, vstřebávání a pohybu látek. Takto probíhá biogeochemický cyklus.
Energetická burza
Jak víte, existují zákony termodynamiky. Část energie se ztrácí a uvolňuje teplo. To je fungování jednoho ze zákonů. Potvrzuje povinnou ztrátu energie v procesu její přeměny z jednoho typu na druhý. Když se nahromadí v rostlinné hmotě, je využíván zvířaty.
Rozštěpení molekul je doprovázeno uvolňováním energie. Významná část se používá v procesu života zvířat, přecházejících z jedné formy do druhé. Jde o procesy biosyntézy a akumulace energie nových vazeb. Jsou to mechanické, elektrické, tepelné a další druhy energie. Při jeho přeměně se část opět ztrácí a vydává teplo. Energie se postupně přesouvá na jinou úroveň. Zároveň k jeho ztrátě dochází i při vyhazování části nestrávené potravy (exkrementy) a v organických odpadních produktech metabolismu (exkrementy).
Processpotřeba energie
Chaos je v přírodě vzácný, obvykle je vše v pořádku. Věnujme pozornost některým kvantitativním zákonitostem procesu využití a přeměny energie. V první fázi rostliny spotřebují v průměru asi 1 % svých příjmů. Někdy toto číslo dosahuje 2 %. V nejméně příznivých podmínkách klesá na 0,1 %. Při přenosu energie od výrobců ke spotřebitelům prvního řádu dosahuje účinnost 10 %.
Zdá se, že masožravci tráví potravu efektivněji. To je způsobeno zvláštnostmi chemického složení potravin a snadností trávení zvířaty. Nicméně již na úrovni spotřebitelů třetího řádu je množství příchozí energie velmi malé a vyznačuje se tisícinami počátečních hodnot.
