Katika somo hili, utajifunza kuhusu
Mzunguko wa virutubisho unarejelea harakati na ubadilishanaji wa maada ya kikaboni na isokaboni kurudi katika uzalishaji wa viumbe hai. Mchakato huo unadhibitiwa na njia za wavuti za chakula ambazo hutenganisha vitu vya kikaboni na kuwa virutubishi isokaboni. Mzunguko wa virutubisho hutokea ndani ya mifumo ikolojia.
Mizunguko ya virutubisho katika asili inaitwa mizunguko ya biogeokemikali kwa sababu vipengele husogea kwa mzunguko kutoka kwa mazingira hadi kwa viumbe hai na kurudi kwenye mazingira.
Mifumo ikolojia inaonyesha urejelezaji wa kitanzi funge ambapo mahitaji ya virutubishi vinavyoongeza ukuaji wa biomasi huzidi usambazaji katika mfumo huo. Kuna tofauti za kikanda na anga katika viwango vya ukuaji na ubadilishaji wa nyenzo, ambapo mifumo ikolojia inaweza kuwa katika deni la virutubishi (sinki) na zingine zitakuwa na usambazaji wa ziada (vyanzo). Tofauti hizi huletwa na historia ya kijiolojia na topografia.
Katika mtandao wa chakula, kitanzi au mzunguko hufafanuliwa kama mfuatano ulioelekezwa wa kiungo kimoja au zaidi kinachoanzia na kuishia kwa spishi moja. Kwa mfano, katika bahari, bakteria hutumiwa na protozoa kama vile heterotrophic microflagellates ambayo hutumiwa na ciliates. Shughuli hii ya malisho hufuatiwa na uondoaji wa vitu ambavyo hutumiwa na bakteria ili uendeshaji wa mfumo ni mzunguko uliofungwa.
Digestion ya enzymatic ya selulosi ni mfano wa kuchakata kiikolojia. Cellulose, ambayo ni kati ya misombo ya kikaboni kwa wingi zaidi duniani, ni polysaccharide kuu katika mimea ambapo huunda kuta za seli. Vimeng'enya vinavyoharibu selulosi hushiriki katika urejelezaji wa ikolojia wa mimea asilia. Mifumo ikolojia tofauti inaweza kuwa na viwango tofauti vya kuchakata takataka.
Vipengele vya kemikali hurejeshwa kila wakati baada ya kutumika kama ifuatavyo:
Kila kipengele kina mzunguko wake wa virutubisho na kila mzunguko una njia ya kipekee inayojumuisha hifadhi, madimbwi ya kubadilishana, na nyakati za wakazi.
Hifadhi - Eneo ambalo kipengele kiko katika mkusanyiko wake wa juu zaidi na huhifadhiwa na kuhifadhiwa kwa muda fulani. Kwa mfano, makaa ya mawe au mafuta ni hifadhi ya kaboni.
Mabwawa ya kubadilishana - Wakati vipengele vinafanyika kwa muda mfupi. Kwa mfano, mimea na wanyama hutumia vipengele hivi katika mifumo yao kwa muda na kuvirudisha kwenye mazingira.
Wakati wa kukaa - Kiasi cha muda ambacho kipengele kinashikiliwa mahali.
Nishati hutiririka kielekeo kupitia mifumo ikolojia ya Dunia, kwa kawaida huingia katika umbo la mwanga wa jua na kutoka katika umbo la joto. Hata hivyo, vipengele vya kemikali vinavyounda viumbe hai ni tofauti: vinasindika tena.
Dioksidi kaboni na methane ni mifano ya misombo ya kaboni ambayo huzunguka katika angahewa na kuathiri hali ya hewa ya kimataifa. Kupitia michakato ya usanisinuru na kupumua, kaboni pia husambazwa kati ya viumbe hai na sehemu zisizo hai za mfumo ikolojia.
Mzunguko wa "haraka" wa kaboni ni mwendo wa kaboni kupitia vijenzi vya kibayolojia katika mazingira. Mimea na viumbe vingine vyenye uwezo wa photosynthesis, hupata dioksidi kaboni kutoka kwa mazingira yao na kuitumia kujenga vitu vya kibiolojia. Mimea, wanyama, na viozaji kama vile bakteria na kuvu, hurudisha kaboni dioksidi kwenye angahewa kwa kupumua.
Usogeaji wa kaboni kupitia vitu vya abiotic katika mazingira kama vile miamba, udongo, na bahari huunda mzunguko wa polepole wa kaboni. Kusonga kwa kaboni kupitia vitu hivi vya abiotic kunaweza kuchukua hadi miaka milioni 200.
Kwa vile viumbe kama vile bakteria zinazoweka nitrojeni hutumia nitrojeni kuunganisha molekuli za kibayolojia zinazohitajika kwa ajili ya kuishi, nitrojeni ya anga lazima ibadilishwe kwanza kuwa amonia na bakteria zinazoweka nitrojeni katika mazingira ya majini na udongo. Amonia basi inabadilishwa kuwa nitriti na nitrati na bakteria. Mimea hupata nitrojeni kutoka kwenye udongo kwa kunyonya ammoniamu (NH4-) na nitrate kupitia mizizi yake. Nitrati na amonia hutumiwa kutengeneza misombo ya kikaboni. Wanyama kisha hutumia mimea na hivyo kupata nitrojeni katika misombo ya kikaboni. Nitrojeni iliyo katika hali ya kikaboni hupitishwa chini ya mnyororo wa chakula wakati wanyama wengine hula wanyama hawa. Kisha viozaji hurudisha amonia kwenye udongo kwa kuoza taka ngumu na vitu vilivyokufa au kuoza. Bakteria za nitrifying hubadilisha amonia kuwa nitriti na nitrati. Bakteria zinazotambua kisha kubadilisha nitriti na nitrati kuwa nitrojeni, ikitoa nitrojeni kwenye angahewa.
Fosforasi ni kirutubisho muhimu kinachohitajika kwa ukuaji wa mimea na wanyama pia. Ina jukumu muhimu katika ukuzaji wa seli na ni sehemu muhimu ya molekuli zinazohifadhi nishati kama vile Adenosine Trifosfati (ATP), Deoxyribonucleic Acid (DNA), na lipids.
Miamba inapogusana na maji ya mvua hutoa ioni za fosfeti na madini mengine kwa wakati. Fosfati hii isokaboni kisha kusambazwa katika udongo na maji. Kisha mimea huchukua phosphate isokaboni kutoka kwenye udongo, na mimea hii inaweza kuliwa na wanyama. Fosfati kisha hujumuishwa katika molekuli za kikaboni kama vile DNA, na mimea au wanyama wanapokufa na kuoza, fosfati ya kikaboni hurudishwa kwenye udongo. Bakteria kwenye udongo kisha hugawanya vitu vya kikaboni kuwa aina za fosfeti ambazo zinaweza kufyonzwa na mimea. Pia ni mchakato unaoitwa madini. Fosforasi kwenye udongo basi inaweza kuishia kwenye njia za maji na bahari na inaweza kuingizwa kwenye mashapo kwa muda.
Sulfuri ni imara katika hali yake ya asili na kwa fomu hii; ni mdogo kwa mzunguko wa sedimentary. Inaweza kusafirishwa na michakato ya kimwili kama vile upepo, mmomonyoko wa ardhi na maji, na matukio ya kijiolojia kama vile milipuko ya volkeno. Inaweza pia kusafirishwa na bahari na angahewa, nchi kavu, na kurudi baharini kupitia misombo yake kama vile dioksidi sulfuri, asidi ya salfa, chumvi za salfati, au salfa hai kwa mvua na mito.
Mimea na wanyama wote wana jukumu la kusafirisha oksijeni kupitia angahewa. Kama unavyojua, oksijeni ni muhimu kwa wanyama wengi, kutia ndani wanadamu. Tunapumua oksijeni, na miili yetu huitumia kutengeneza nishati wakati wa mchakato unaoitwa kupumua kwa seli. Utaratibu huu hutoa kaboni dioksidi kama bidhaa ya taka, ambayo ndiyo tunapumua. Mimea huchukua kaboni dioksidi wakati wa photosynthesis, ambayo hutengeneza chakula na oksijeni. Oksijeni hutolewa, na mzunguko huanza tena.
Kigezo muhimu zaidi cha maisha ni maji. Kama mzunguko wa kaboni, mzunguko wa maji ni mchakato wa kuhamisha maji kati ya viumbe hai, Dunia na angahewa. Maji huvukiza kutoka kwa miili ya maji Duniani, kama maziwa, mito, na bahari. Mvuke wa maji huganda kwenye mawingu na kutengeneza mvua inayorudisha maji duniani. Duniani, baadhi ya maji hurudi kwenye maziwa na bahari yalikotoka, na mengine huzama ardhini, na kutengeneza maji ya chini ya ardhi. Viumbe hai, kama mimea na wanyama, hutumia maji. Maji huvukiza tena, kuendelea na mzunguko.
Wanasayansi wengine wanasema kuwa mfumo wa ikolojia una uwezo wa kuchakata tena. Urejelezaji kamili una maana kwamba 100% ya nyenzo taka inaweza kutengenezwa tena kwa muda usiojulikana. Wanasayansi wengine wanapinga wazo hili, wakidai kuwa urejeleaji kamili hauwezekani kwa taka ya kiteknolojia.
Urejeleaji wa kiikolojia ni wa kawaida sana katika kilimo hai. Mashamba ya kilimo-hai yanayoendesha urejelezaji wa mfumo ikolojia inasaidia spishi zaidi, kwa hivyo, kuwa na muundo tofauti wa wavuti wa chakula. Mtindo wa kilimo cha kuchakata tena kiikolojia unashikamana na kanuni zifuatazo:
1. Ubadilishaji wa maada kutoka umbo moja hadi jingine - Mizunguko ya virutubisho huruhusu ugeuzaji wa maada kuwa aina mbalimbali maalum zinazowezesha matumizi ya kipengele hicho katika viumbe mbalimbali.
2. Uhamisho wa vipengele kutoka eneo moja hadi jingine - Mizunguko ya virutubisho inaruhusu uhamisho wa vipengele kutoka eneo moja hadi jingine. Vipengele vingine vimejilimbikizia sana katika maeneo ambayo hayawezi kufikiwa na viumbe hai vingi, kama vile nitrojeni katika angahewa. Mizunguko ya virutubisho huruhusu vipengele hivi kuhamishiwa kwenye maeneo yanayofikika zaidi kama vile udongo.
3. Utendaji kazi wa mifumo ikolojia - Mizunguko ya virutubisho husaidia utendakazi wa mifumo ikolojia. Mfumo wa ikolojia, ambao unahitaji hali ya usawa kufanya kazi vizuri, hurejesha kwa hali ya usawa kupitia mizunguko ya virutubisho.
4. Uhifadhi wa vipengele - Mizunguko ya virutubisho huwezesha uhifadhi wa vipengele. Vipengele ambavyo huchukuliwa kupitia mzunguko wa virutubisho huhifadhiwa kwenye hifadhi zao za asili na hutolewa kwa viumbe kwa kiasi kidogo ambacho kinaweza kutumika.
5. Kuunganisha viumbe, vilivyo hai na visivyo hai - Mizunguko ya virutubisho huunganisha viumbe hai na viumbe hai, viumbe hai na viumbe visivyo hai na viumbe visivyo hai na viumbe visivyo hai. Hii ni muhimu kwa sababu viumbe vyote hutegemeana na ni muhimu kwa uhai wa viumbe hai. Viumbe hawa huunganishwa na mtiririko wa virutubisho ambao hutengenezwa na mzunguko wa virutubisho.
6. Kudhibiti mtiririko wa vitu - Mizunguko ya virutubisho hudhibiti mtiririko wa vitu. Mizunguko ya virutubishi inapopitia nyanja tofauti, mtiririko wa vipengee hudhibitiwa kwani kila nyanja ina wastani na kiwango fulani ambacho mtiririko wa vitu huamuliwa na mnato na msongamano wa kati. Kwa hiyo, vipengele katika mizunguko ya virutubisho hutiririka kwa viwango tofauti ndani ya mzunguko na hii inadhibiti mtiririko wa vipengele katika mizunguko hiyo.
