На цьому уроці ви дізнаєтеся про
Цикл поживних речовин означає рух і обмін органічних і неорганічних речовин назад у виробництво живої матерії. Процес регулюється шляхами харчової мережі, які розкладають органічні речовини на неорганічні поживні речовини. Кругообіги поживних речовин відбуваються в екосистемах.
Цикли поживних речовин у природі називають біогеохімічними циклами, оскільки елементи циклічно переміщуються з навколишнього середовища до живих організмів і назад у навколишнє середовище.
Екосистеми ілюструють переробку замкнутого циклу, де попит на поживні речовини, що сприяють зростанню біомаси, перевищує пропозицію в цій системі. Існують регіональні та просторові відмінності у зростанні та обмінних курсах матеріалів, де одні екосистеми можуть відчувати дефіцит поживних речовин (поглиначі), а інші матимуть додатковий запас (джерела). Ці відмінності зумовлені геологічною історією та топографією.
У харчовій мережі петля або цикл визначається як спрямована послідовність однієї або кількох ланок, яка починається з одного виду й закінчується на ньому. Наприклад, в океані бактерії використовуються найпростішими, такими як гетеротрофні мікроджгутикові, які потім використовуються інфузоріями. Ця активність випасу супроводжується виділенням речовин, які потім використовуються бактеріями, так що робота системи є замкнутою системою.
Ферментативне розщеплення целюлози є прикладом екологічної переробки. Целюлоза, яка є однією з найпоширеніших органічних сполук на землі, є основним полісахаридом у рослинах, де вона утворює клітинні стінки. Ферменти, які розкладають целюлозу, беруть участь в екологічній переробці природних рослинних матеріалів. Різні екосистеми можуть мати різні темпи переробки сміття.
Після використання хімічні елементи постійно переробляються:
Кожен елемент має свій цикл поживних речовин, і кожен цикл має унікальний шлях, який включає резервуари, обмінні басейни та час перебування.
Резервуар – область, де елемент знаходиться у найвищій концентрації та утримується та зберігається протягом деякого часу. Наприклад, вугілля або викопне паливо є резервуарами для вуглецю.
Обмінні пули – коли елементи зберігаються протягом короткого періоду часу. Наприклад, рослини і тварини тимчасово використовують ці елементи у своїх системах і виділяють їх назад у навколишнє середовище.
Час перебування – кількість часу, протягом якого елемент утримується на місці.
Енергія напрямлено тече через земні екосистеми, зазвичай надходячи у вигляді сонячного світла та виходячи у вигляді тепла. Однак хімічні компоненти, з яких складаються живі організми, відрізняються: їх переробляють.
Вуглекислий газ і метан є прикладами сполук вуглецю, які циркулюють в атмосфері та впливають на глобальний клімат. Завдяки процесам фотосинтезу та дихання вуглець також циркулює між живими організмами та неживими компонентами екосистеми.
«Швидкий» цикл вуглецю — це рух вуглецю через біотичні компоненти навколишнього середовища. Рослини та інші організми, які здатні до фотосинтезу, отримують вуглекислий газ із навколишнього середовища і використовують його для побудови біологічних речовин. Рослини, тварини та розкладачі, такі як бактерії та гриби, повертають вуглекислий газ в атмосферу шляхом дихання.
Переміщення вуглецю через абіотичні елементи навколишнього середовища, такі як гірські породи, ґрунт і океани, утворює повільний цикл вуглецю. Переміщення вуглецю через ці абіотичні елементи може тривати до 200 мільйонів років.
Оскільки такі організми, як азотфіксуючі бактерії, використовують азот для синтезу біологічних молекул, необхідних для виживання, атмосферний азот спочатку має бути перетворений на аміак азотфіксуючими бактеріями у водному та ґрунтовому середовищах. Потім аміак бактеріями перетворюється на нітрит і нітрат. Рослини отримують азот із ґрунту, поглинаючи амоній (NH4-) і нітрати через коріння. Потім нітрати та амоній використовуються для виробництва органічних сполук. Потім тварини споживають рослини і таким чином отримують азот в органічних сполуках. Потім азот в органічній формі передається по харчовому ланцюгу, коли інші тварини їдять цих тварин. Розкладачі потім повертають аміак у ґрунт, розкладаючи тверді відходи та мертві або гнилі речовини. Нітрифікуючі бактерії перетворюють аміак на нітрит і нітрат. Денітрифікуючі бактерії потім перетворюють нітрити та нітрати на азот, вивільняючи азот назад в атмосферу.
Фосфор є важливою поживною речовиною, необхідною для росту рослин і тварин. Він відіграє життєво важливу роль у розвитку клітин і є ключовим компонентом молекул, які накопичують енергію, таких як аденозинтрифосфат (АТФ), дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК) і ліпіди.
Скелі при контакті з дощовою водою з часом вивільняють іони фосфату та інші мінерали. Потім цей неорганічний фосфат розподіляється в ґрунтах і воді. Потім рослини поглинають неорганічний фосфат із ґрунту, і ці рослини потім можуть споживати тварини. Фосфат потім включається в органічні молекули, такі як ДНК, і коли рослини або тварини гинуть і розкладаються, органічний фосфат повертається в ґрунт. Потім бактерії в ґрунті розщеплюють органічну речовину до форм фосфату, які засвоюються рослинами. Це також процес, який називається мінералізацією. Фосфор у ґрунті може потім потрапити у водні шляхи та океани та з часом може бути включений у відкладення.
Сірка є твердою речовиною в природному вигляді і в такому вигляді; він обмежений осадовим циклом. Його можуть транспортувати такі фізичні процеси, як вітер, водна ерозія та геологічні події, такі як виверження вулканів. Його також можна транспортувати океаном і в атмосферу, сушу та назад в океани через такі його сполуки, як діоксид сірки, сірчана кислота, солі сульфату або органічна сірка через дощі та річки.
І рослини, і тварини відіграють певну роль у кругообігу кисню в атмосфері. Як відомо, кисень має вирішальне значення для багатьох тварин, у тому числі й для людини. Ми вдихаємо кисень, і наші тіла використовують його для виробництва енергії під час процесу, який називається клітинним диханням. Цей процес виділяє вуглекислий газ як відходи, які ми видихаємо. Рослини поглинають вуглекислий газ під час фотосинтезу, під час якого вони утворюють їжу та кисень. Кисень виділяється, і цикл починається знову.
Найважливішим критерієм життя є вода. Як і кругообіг вуглецю, кругообіг води — це процес переміщення води між живими істотами, Землею та атмосферою. Вода випаровується з водойм на Землі, таких як озера, річки та океани. Водяна пара конденсується в хмарах і утворює опади, які повертають воду на Землю. На Землі частина води повертається в озера й океани, з яких вона виникла, а частина вбирається в землю, утворюючи підземні води. Живі організми, як рослини і тварини, споживають воду. Вода знову випаровується, продовжуючи цикл.
Деякі вчені стверджують, що екосистема здатна до повної переробки. Повна переробка означає, що 100% відходів можна відновлювати нескінченно довго. Інші вчені заперечують цю думку, стверджуючи, що повна переробка технологічних відходів неможлива.
Екологічна переробка дуже поширена в органічному землеробстві. Органічні ферми, які здійснюють переробку екосистем, підтримують більше видів, отже, мають іншу структуру харчової мережі. Модель екологічного переробного сільського господарства дотримується наведених нижче принципів:
1. Трансформація речовини з однієї форми в іншу. Цикли поживних речовин дозволяють перетворювати речовину в різні специфічні форми, які дозволяють використовувати цей елемент у різних організмах.
2. Перенесення елементів з одного місця в інше. Цикли поживних речовин дозволяють переносити елементи з одного місця в інше. Деякі елементи сильно концентруються в місцях, недоступних для більшості живих організмів, наприклад, азот в атмосфері. Цикли поживних речовин дозволяють цим елементам передаватись у більш доступні місця, наприклад у ґрунт.
3. Функціонування екосистем – Кругообіги поживних речовин допомагають функціонуванню екосистем. Екосистема, якій необхідний стан рівноваги для належного функціонування, відновлюється до стану рівноваги через цикли поживних речовин.
4. Зберігання елементів – Цикли поживних речовин сприяють зберіганню елементів. Елементи, які переносяться через цикли поживних речовин, зберігаються у своїх природних резервуарах і виділяються організмам у невеликих кількостях, які можна споживати.
5. Пов’язуйте організми, живі та неживі. Цикли поживних речовин з’єднують живі організми з живими, живі організми з неживими організмами та неживі організми з неживими. Це важливо, оскільки всі організми залежать один від одного і є життєво важливими для виживання живих організмів. Ці організми пов’язані потоком поживних речовин, який регулюється циклами поживних речовин.
6. Регулюйте потік речовин – цикли поживних речовин регулюють потік речовин. Оскільки цикли поживних речовин проходять через різні сфери, потік елементів регулюється, оскільки кожна сфера має певне середовище та швидкість, з якою потік елементів визначається в’язкістю та щільністю середовища. Тому елементи в циклах поживних речовин протікають з різною швидкістю в межах циклу, і це регулює потік елементів у цих циклах.
