В этом уроке вы узнаете о
Круговорот питательных веществ относится к движению и обмену органического и неорганического вещества обратно в производство живого вещества. Этот процесс регулируется путями пищевой сети, которые разлагают органические вещества на неорганические питательные вещества. Круговорот питательных веществ происходит в экосистемах.
Циклы питательных веществ в природе называются биогеохимическими циклами, потому что элементы циклически перемещаются из окружающей среды в живые организмы и обратно в окружающую среду.
Экосистемы иллюстрируют рециркуляцию с замкнутым циклом, когда потребность в питательных веществах, увеличивающих рост биомассы, превышает предложение в этой системе. Существуют региональные и пространственные различия в темпах роста и обменных курсах материалов, при этом одни экосистемы могут иметь задолженность по питательным веществам (поглотители), а другие - дополнительные запасы (источники). Эти различия вызваны геологической историей и топографией.
В пищевой сети петля или цикл определяется как направленная последовательность из одного или нескольких звеньев, которые начинаются и заканчиваются на одном и том же виде. Например, в океане бактерии эксплуатируются простейшими, такими как гетеротрофные микрофлагелляты, которые затем эксплуатируются инфузориями. Эта выпас сопровождается выделением веществ, которые затем используются бактериями, так что система работает по замкнутому циклу.
Ферментативное расщепление целлюлозы является примером экологической переработки. Целлюлоза, которая является одним из наиболее распространенных органических соединений на Земле, является основным полисахаридом в растениях, где она образует клеточные стенки. Ферменты, разлагающие целлюлозу, участвуют в экологической переработке природных растительных материалов. Разные экосистемы могут иметь разную степень утилизации мусора.
Химические элементы постоянно перерабатываются после того, как они используются следующим образом:
Каждый элемент имеет свой цикл питательных веществ, и каждый цикл имеет уникальный путь, который включает резервуары, обменные бассейны и время пребывания.
Резервуар - область, в которой элемент находится в максимальной концентрации и удерживается и хранится в течение некоторого времени. Например, уголь или ископаемое топливо являются резервуарами углерода.
Пулы обмена - когда элементы удерживаются в течение коротких периодов времени. Например, растения и животные временно используют эти элементы в своих системах и высвобождают их обратно в окружающую среду.
Время пребывания - количество времени, в течение которого элемент удерживается в месте.
Энергия направленно течет через экосистемы Земли, обычно входя в нее в виде солнечного света и выходя в виде тепла. Однако химические компоненты, из которых состоят живые организмы, разные: они перерабатываются.
Двуокись углерода и метан являются примерами соединений углерода, которые циркулируют в атмосфере и влияют на глобальный климат. В процессе фотосинтеза и дыхания углерод также циркулирует между живыми организмами и неживыми компонентами экосистемы.
«Быстрый» углеродный цикл - это движение углерода через биотические компоненты окружающей среды. Растения и другие организмы, способные к фотосинтезу, получают углекислый газ из окружающей среды и используют его для создания биологических веществ. Растения, животные и разлагатели, такие как бактерии и грибы, возвращают углекислый газ в атмосферу путем дыхания.
Движение углерода через абиотические элементы окружающей среды, такие как горные породы, почва и океаны, формирует медленный углеродный цикл. Перемещение углерода через эти абиотические элементы может длиться до 200 миллионов лет.
Поскольку такие организмы, как азотфиксирующие бактерии, используют азот для синтеза биологических молекул, необходимых для выживания, атмосферный азот сначала должен быть преобразован в аммиак азотфиксирующими бактериями в водной и почвенной средах. Аммиак затем превращается бактериями в нитрит и нитрат. Растения получают азот из почвы, поглощая аммоний (NH4-) и нитраты своими корнями. Затем нитраты и аммоний используются для производства органических соединений. Затем животные потребляют растения и, таким образом, получают азот в органических соединениях. Затем азот в органической форме передается по пищевой цепи, когда другие животные едят этих животных. Затем разлагатели возвращают аммиак в почву, разлагая твердые отходы и мертвые или разлагающиеся вещества. Нитрифицирующие бактерии превращают аммиак в нитриты и нитраты. Затем денитрифицирующие бактерии превращают нитриты и нитраты в азот, выпуская азот обратно в атмосферу.
Фосфор является важным питательным веществом, необходимым для роста растений и животных. Он играет жизненно важную роль в развитии клеток и является ключевым компонентом молекул, хранящих энергию, таких как аденозинтрифосфат (АТФ), дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и липиды.
При контакте с дождевой водой камни со временем выделяют ионы фосфата и другие минералы. Этот неорганический фосфат затем распространяется в почве и воде. Затем растения поглощают неорганический фосфат из почвы, и затем эти растения могут потребляться животными. Затем фосфат включается в органические молекулы, такие как ДНК, и когда растения или животные умирают и разлагаются, органический фосфат возвращается в почву. Затем бактерии в почве расщепляют органическое вещество на фосфат, который усваивается растениями. Это также процесс, называемый минерализацией. Затем фосфор в почве может попасть в водные пути и океаны и со временем попасть в отложения.
Сера является твердым веществом в своей естественной форме и в этой форме; он ограничен осадочным циклом. Он может переноситься физическими процессами, такими как ветер, водная эрозия, и геологическими явлениями, такими как извержения вулканов. Он также может переноситься океаном и в атмосферу, на сушу и обратно в океаны через его соединения, такие как диоксид серы, серная кислота, соли сульфата или органическая сера, с дождями и реками.
И растения, и животные играют роль в круговороте кислорода в атмосфере. Как известно, кислород имеет решающее значение для многих животных, в том числе для человека. Мы вдыхаем кислород, и наши тела используют его для производства энергии во время процесса, называемого клеточным дыханием. В результате этого процесса в качестве побочного продукта выделяется углекислый газ, который мы выдыхаем. Во время фотосинтеза растения поглощают углекислый газ, в котором они производят пищу и кислород. Кислород высвобождается, и цикл начинается снова.
Самый главный критерий жизни - вода. Как и углеродный цикл, круговорот воды - это процесс перемещения воды между живыми существами, Землей и атмосферой. Вода испаряется из водоемов на Земле, таких как озера, реки и океаны. Водяной пар конденсируется в облаках и образует осадки, которые возвращают воду на Землю. На Земле часть воды возвращается в озера и океаны, из которых она возникла, а часть проникает в землю, образуя грунтовые воды. Живые организмы, такие как растения и животные, потребляют воду. Вода снова испаряется, продолжая цикл.
Некоторые ученые утверждают, что экосистема способна к полной переработке. Полная переработка означает, что 100% отходов можно восстанавливать бесконечно долго. Другие ученые оспаривают эту идею, утверждая, что полная переработка технологических отходов невозможна.
Экологическая переработка очень распространена в органическом сельском хозяйстве. Органические фермы, которые проводят переработку экосистемы, поддерживают больше видов, поэтому имеют другую структуру пищевой сети. Модель сельского хозяйства с экологической переработкой отходов основывается на следующих принципах:
1. Преобразование материи из одной формы в другую. Циклы питательных веществ позволяют преобразовывать материю в различные конкретные формы, которые позволяют использовать этот элемент в разных организмах.
2. Перенос элементов из одного места в другое. Циклы питательных веществ позволяют переносить элементы из одного места в другое. Некоторые элементы сильно сконцентрированы в областях, недоступных для большинства живых организмов, например, азот в атмосфере. Циклы питательных веществ позволяют переносить эти элементы в более доступные места, такие как почва.
3. Функционирование экосистем - Круговорот питательных веществ способствует функционированию экосистем. Экосистема, которой для правильного функционирования требуется состояние равновесия, восстанавливается до состояния равновесия через циклы питательных веществ.
4. Хранение элементов. Циклы питательных веществ облегчают хранение элементов. Элементы, которые переносятся через круговорот питательных веществ, хранятся в своих естественных резервуарах и попадают в организм в небольших количествах, которые могут быть потреблены.
5. Связывайте организмы, живые и неживые - Круговорот питательных веществ связывает живые организмы с живыми организмами, живые организмы с неживыми организмами и неживые организмы с неживыми организмами. Это важно, потому что все организмы зависят друг от друга и жизненно важны для выживания живых организмов. Эти организмы связаны потоком питательных веществ, который создается циклами питательных веществ.
6. Регулируйте поток веществ - Циклы питательных веществ регулируют поток веществ. Поскольку циклы питательных веществ проходят через разные сферы, поток элементов регулируется, поскольку каждая сфера имеет определенную среду и скорость, с которой поток элементов определяется вязкостью и плотностью среды. Следовательно, элементы в циклах питательных веществ протекают с разной скоростью внутри цикла, и это регулирует поток элементов в этих циклах.
