Što je biotički ciklus? Kao zatvoreni sustav, uspješno funkcionira već nekoliko milijardi godina.
Pokušajmo shvatiti što je biotički ciklus.
Značajke
Mrtve biljke i ostatke organizama obrađuju kukci, gljive, bakterije i protozoe. Životinje i biljke postupno se pretvaraju u elementarne organske i mineralne spojeve. Biotički ciklus uključuje ulazak tih tvari u tlo, njihovu kasniju potrošnju od strane biljaka. Proces je karakteriziran zatvaranjem, kontinuitetom, raspadanjem, razgradnjom konačnih spojeva. To je neprekidni krug koji upravlja životom na planeti.
Značaj
Biotički ciklus ugljika u kopnenim ekosustavima razmotrit ćemo na primjeru fosfora. Dovoljna količina ovog elementa nalazi se u humusnim horizontima neporemećenih tala, kao iu šumskoj stelji. Zahvaljujući ciklusu, moguće je akumulirati oko 106-107 tona fosfora u biosferi. Fitomasa prirodnih livadskih stepa sadrži oko 30 kg/ha ovog elementa, što je sasvim dovoljno za sisavce.
Izmjena energije
Biotički ciklus uključuje izmjenu energije. Njegova se bit svodi na to da energija ne nestaje u lancu prehrambenih (trofičkih) transformacija, već se promatra njezina transformacija iz jedne vrste u drugu.
Sunčeva energija se transformira u sličnom procesu na svakoj razini. Izravna potrošnja sunčeve energije tipična je samo za zelene biljke u okviru fotosinteze.
Iz ugljičnog dioksida i vode stvaraju organski spoj (glukozu) i akumuliraju energiju. Listovi biljaka uključeni su u ovaj kemijski proces samo uz prisutnost sunčeve svjetlosti i klorofila.
Procesne značajke
U nekim razdobljima postojanja čovječanstva bio je poremećen biotički ciklus tvari. Povučeni su samo viškovi koji su deponirani kao plin, ugljen, nafta, vapnenac i drugi organski minerali.
Tijekom izgaranja nafte ili ugljena u pećima (motorima) oslobađa se i koristi energija koju je biosfera akumulirala milijunima godina. U prošlosti su takvi viškovinisu zasipali biosferu, njihov negativan utjecaj na biotički ciklus nije uočen. Danas je drugačije.
Posebnosti
Raznolikost životinja važna je za uspješnu provedbu ciklusa. Jedna vrsta neće moći razgraditi organske tvari biljaka u biogeocenozi do konačnih proizvoda. Razgrađuje samo dio njih, kao i neke organske spojeve koji se nalaze u njima. Mreže i lanci ishrane formiraju se na sličan način.
U biocenozi je važna atmosfera. Pomaže u održavanju biološkog ciklusa energije i tvari, kao i u osiguravanju ravnoteže vode.
Zagađivač se može razgraditi u oblike koji mogu biti uključeni u sljedeće faze ciklusa i asimilirani od strane živih organizama.
Ciklus se temelji na razgradnji i apsorpciji zagađivača od strane mikroorganizama, ovisi o aktivnosti i količini kemijskih elemenata koji su izravno uključeni u ciklus.
Ekosustav je zbroj anorganskih i organskih komponenti unutar kojih se odvija biotički ciklus tvari.
Procesni dijagram
Biljke, primajući stalan protok energije od Sunca, tvore primarne produkte iz anorganske tvari. U preostalim karikama ciklusa dolazi do promjene i gubitka energije. Proizvođači, potrošači, razlagači u ekosustavu troše živu tvar izvorne proizvodnje. Životinje za takav proces troše višestruko više žive tvari najniže razine, snižavajući ukupnorezerve energije. Cirkulacija je osigurana interakcijom triju skupina.
Prvu grupu čine proizvođači. To uključuje zelene biljke koje su aktivno uključene u fotosintezu. Takve tvari su i bakterije koje su sposobne za kemosintezu. Oni čine primarnu organsku tvar.
Druga skupina - potrošači prvog reda. Oni su potrošači organske tvari. To uključuje grabežljivce, kao i protozoe. Životinje koje su klasificirane kao grabežljivci, oko 250 različitih vrsta.
Treća skupina - destruktori (dekompozitori), koji razgrađuju mrtvu organsku tvar do minerala. To uključuje gljive, bakterije i protozoe. Akumulacija sunčeve energije vrši se na uzlaznoj grani ciklusa zbog fotosinteze. Biljke u ovoj fazi sintetiziraju organske tvari iz dušika, vode, ugljičnog dioksida.
Potrošnja energije
Što još razmatra biologija? Bitno mjesto u njemu zauzima disanje biljaka, jer ovaj proces oksidira gotovo polovicu organske tvari u ugljični dioksid, vraćajući je u atmosferu.
Druga najveća varijanta trošenja organskih spojeva i pohranjene energije je korištenje biljaka prvog reda. Energija koju fitofagi pohranjuju s hranom troši se na život, disanje i razmnožavanje. Izlučuje se u izmetu.
biljojedi su hrana za mesoždere (potrošače najviše trofičke razine). Oni pak troše energiju,nakupljen hranom, slično biljojedim životinjama.
Odnos elemenata
Zasebna veza u ekosustavu opskrbljuje okoliš organskim ostacima. Služe kao izvor energije i hrane za životinje saprofage (gljive, bakterije). Završna faza pretvorbe ugljikohidrata je proces humifikacije, naknadna oksidacija humusa u ugljični dioksid i mineralizacija ulomaka pepela. Zatim ponovno ulaze u atmosferu i tlo, kao hrana za biljke.
Biotički ciklus je kontinuirani proces stvaranja i razgradnje organskih spojeva. Ostvaruje se kroz sve tri skupine organizama. Život bez proizvođača je nemoguć, jer su oni osnova života. Samo oni imaju sposobnost stvaranja primarne organske tvari, bez koje se sljedeći ciklus neće nastaviti.
Zbog konzumacije potrošača različitih redova primarne i sekundarne proizvodnje, prijenos s jedne vrste na drugu, na Zemlji su mogući različiti oblici. Reduktori koji razgrađuju organske tvari vraćaju ga u prvu fazu ciklusa.
Veliki ciklusi migracije kemijskih komponenti povezuju vanjske ljuske planeta u jednu cjelinu, oni objašnjavaju kontinuitet evolucije.
Energija Sunca djeluje kao pokretačka snaga biotičkog ciklusa. Glavni proces koji doprinosi proizvodnji organske tvari je fotosinteza. To je moguće samo kada zelene biljke koriste sunčevu energiju.
Lišće biljaka (autotrofi),koji sintetiziraju glukozu, "konzerviraju" sunčevu energiju u organski spoj. Dolazeći u biosferu iz svemira, energija se akumulira u biljkama, stijenama i tlu. Sunce osigurava cirkulaciju kemijskih elemenata, omogućuje stvaranje anorganskih ili organskih tvari zauzvrat.
Što je važno znati
U biotičkom ciklusu osim ugljika, kisika, vodika sudjeluju i drugi biološki važni elementi: kalcij, dušik, fosfor, silicij, kalij, natrij, sumpor. Ovaj proces je također nemoguć bez elemenata u tragovima: joda, cinka, broma, molibdena, srebra, nikla, olova, magnezija. Na popisu elemenata koje apsorbira živa tvar nalaze se čak i otrovi - arsen, selen, živa, kao i radioaktivne komponente (radij, uran).
Brzina bicikliranja
Razmjena energije je ciklična. Obnova žive tvari biosfere provodi se nakon otprilike 8 godina. Proces se odvija mnogo brže u oceanu (nakon 33 dana). U atmosferi se kisik zamijeni za dvije tisuće godina, a ugljični monoksid za 6 godina. Potpuna zamjena vode u hidrosferi traje 2800 godina.
Kemijski spojevi koji su dostupni za komponente biosfere su ograničeni. Zbog njihove iscrpljivosti usporava se razvoj nekih skupina organizama u oceanu i na kopnu.
Opcije cirkulacije
Samo zahvaljujući kruženju energije i tvari održava se stabilno stanje biosfere. Postoje dvije opcije - geološka (velika) i biogeokemijska (mala).
Razmotrite prvoopcija ciklusa. Magmatske stijene pod utjecajem bioloških, kemijskih, fizičkih čimbenika pretvaraju se u sedimentne stijene, posebice u glinu i pijesak. Mogu nastati i tijekom sinteze biogenih minerala (mrtvih mikroorganizama) iz voda mora i oceana. Vodeni rastresiti sedimenti se postupno nakupljaju na dnu rezervoara, stvrdnjavaju, formiraju guste stijene.
Tada slijedi njihova transformacija, promatraju se procesi metamorfizma. Pod djelovanjem dijelova endogene energije, slojevi se ponovno tope, tvoreći magmu. Kada se pod utjecajem vremenskih uvjeta, prijenosa izdignu na površinu Zemlje, ponovno se pretvaraju u sedimentne stijene.
Veliki ciklus karakterizira interakcija egzogene (solarne) energije s endogenom (dubokom) energijom Zemlje. Zahvaljujući ovom procesu, tvar se redistribuira između dubokih horizonata i biosfere planeta.
Uključuje i kretanje vode između litosfere, atmosfere, hidrosfere, akumulirane sunčevom energijom. Najprije voda isparava s površine oceana (mora, jezera, rijeke), a zatim se vraća na zemlju u obliku oborina. Nadoknaditi takve procese riječno otjecanje. Vegetacija igra važnu ulogu u ciklusu vode.
Mala cirkulacija tipična je samo za biosferu. Ciklusi se stvaraju na planetarnoj skali iz cikličkih višestrukih kretanja atoma, kao i onih pokreta koji su uzrokovani vulkanizmom, kretanjem morskog dna, energijom vjetra, podzemnim tokovima.
Sažeti
U biosferi kruže tvari,formiranje biogeokemijskih ciklusa. U velikim količinama trebaju sljedeće elemente: kisik, dušik, ugljik, vodik. Njihovo kruženje moguće je zahvaljujući samoregulirajućim procesima u kojima druge komponente ekosustava postaju aktivni sudionici.
U svim fazama razvoja biosfere djeluje zakon globalnog zatvaranja ciklusa. Osnova takvog procesa je sunčeva energija, kao i klorofil zelenih biljaka.
Za potpunu razgradnju organske tvari, koju stvaraju zelene biljke, potrebno vam je onoliko kisika koliko se oslobađa tijekom fotosinteze. Zahvaljujući ukopavanju organske tvari u treset, ugljen, sedimentne stijene, u atmosferi se održava razmjenski fond kisika.
Usljed povećanja broja transportnih, industrijskih poduzeća, poremećen je ciklus kisika u prirodi. To negativno utječe na održivost biosustava, dovodi do mutacija i potpunog izumiranja nekih vrsta živih biljaka i životinja.
