Cykl biotyczny: opis i znaczenie procesu

Co to jest cykl biotyczny? Jako system zamknięty, funkcjonuje z powodzeniem od miliardów lat.

Spróbujmy uchwycić znaczenie cyklu biotycznego.

Cechy

Martwe rośliny i szczątki organizmów są utylizowane przez owady, grzyby, bakterie, pierwotniaki. Zwierzęta i rośliny stopniowo przekształcają się w elementarne związki organiczne i mineralne. Cykl biotyczny przewiduje wprowadzenie tych substancji do gleby, a następnie ich pobranie przez rośliny. Proces charakteryzuje się zamknięciem, ciągłością, rozkładem, rozpadem związków końcowych. Jest to nieprzerwany krąg, regulujący życie na planecie.

Znaczenie

Rozważmy biotyczny cykl węgla w ekosystemach lądowych na przykładzie fosforu. Wystarczające ilości tego pierwiastka znajdują się w poziomach próchnicznych gleb niezaburzonych, a także w ściółce leśnej. Cykl ten pozwala na zgromadzenie w biosferze około 106-107 ton fosforu. Fitomasa naturalnych stepów trawiastych zawiera około 30 kg/ha tego pierwiastka, co jest wystarczające dla ssaków.

Wymiana energii

W cyklu biotycznym następuje wymiana energii. Jej istotą jest to, że w łańcuchu przemian pokarmowych (troficznych) energia nie znika, ale następuje jej transformacja z jednego gatunku na drugi.

Energia słoneczna jest przekształcana przez podobny proces na każdym poziomie. Bezpośrednie wykorzystanie energii słonecznej jest charakterystyczne tylko dla roślin zielonych poprzez fotosyntezę.

Z dwutlenku węgla i wody tworzą związek organiczny (glukozę) i magazynują energię. Liście roślin włączają taki proces chemiczny tylko w obecności światła słonecznego i chlorofilu.

Cechy procesu

Cykl biotyczny został zaburzony w niektórych okresach istnienia człowieka. Usunięto jedynie nadmiar materiału zdeponowanego w postaci gazu, węgla, ropy, wapienia i innych minerałów organicznych.

Kiedy olej lub węgiel jest spalany w piecu (silniku), energia przechowywana w biosferze przez miliony lat jest uwalniana i stosowana. W przeszłości takie nadwyżki materiałów nie zanieczyszczały biosfery negatywny wpływ na cykl biotyczny. Dziś jest inaczej.

Specyficzność

Różnorodność zwierząt jest ważna dla powodzenia cyklu. Pojedynczy gatunek nie będzie w stanie rozłożyć roślinnej materii organicznej do jej końcowych produktów w biogeocenozie. Może rozłożyć tylko jej część i niektóre zawarte w niej związki organiczne. Podobnie tworzą się sieci i łańcuchy dostaw.

W biocenozie ważna jest atmosfera. Pomaga w utrzymaniu biologicznego cyklu energii i materii, a także w zapewnieniu równowagi wodnej.

Zanieczyszczenie może ulec rozkładowi do form, które mogą być włączone do kolejnych etapów cyklu i przyswojone przez organizmy żywe.

Cykl ten opiera się na rozkładzie i absorpcji zanieczyszczeń przez mikroorganizmy i jest zależny od aktywności i ilości pierwiastków chemicznych bezpośrednio biorących udział w cyklu.

Ekosystem to suma składników nieorganicznych i organicznych, w obrębie których zachodzi cykl biotyczny.

Schemat procesu

Rośliny, otrzymując stały dopływ energii od Słońca, tworzą z materii nieorganicznej produkcję pierwotną. W pozostałej części cyklu następuje zmiana i utrata energii. Producenci, konsumenci, dekompozytorzy w ekosystemie zużywają żywą materię. Zwierzęta w podobnym procesie zużywają wielokrotnie więcej materii żywej niższego rzędu, obniżając również całkowitą podaż energii. Cykl ten jest możliwy dzięki współdziałaniu trzech grup.

Pierwszą grupę stanowią progenitury. Należą do nich rośliny zielone, które biorą czynny udział w fotosyntezie. Tak samo jak bakterie, które są zdolne do chemosyntezy. Tworzą one pierwotną materię organiczną.

Druga grupa to konsumenci pierwszego rzędu. Są konsumentami materii organicznej. Obejmuje to mięsożerców, ale także pierwotniaki. Istnieje około 250 różnych gatunków zwierząt klasyfikowanych jako mięsożercy.

Trzecia grupa to rozkładacze (decomposers), które rozkładają martwą materię organiczną na minerały. Do tej grupy zaliczane są grzyby, bakterie i pierwotniaki. Akumulacja energii słonecznej odbywa się na górnej gałęzi cyklu, dzięki fotosyntezie. Rośliny na tym etapie syntetyzują substancje organiczne z azotu, wody, dwutlenku węgla.

Wydatki energetyczne

Na co jeszcze zwraca uwagę biologia?? Dużą rolę odgrywa oddychanie roślin, które utlenia prawie połowę materii organicznej do dwutlenku węgla, oddając go z powrotem do atmosfery.

Drugim co do wielkości wykorzystaniem materii organicznej i zmagazynowanej energii są konsumenci pierwszego rzędu - rośliny. Energia zgromadzona w pożywieniu przez fitofagi jest wydatkowana na życie, oddychanie i rozmnażanie. Jest on wydalany z kałem.

Zwierzęta roślinożerne są pokarmem dla mięsożerców (konsumentów wyższego poziomu troficznego). One z kolei, podobnie jak zwierzęta roślinożerne, zużywają energię zgromadzoną w pożywieniu.

Wzajemne powiązanie elementów

Pojedyncze ogniwo w ekosystemie w środowisko Dostarcza pozostałości organicznych. Są źródłem energii i pożywienia dla zwierząt saprofagicznych (grzyby, bakterie). Końcowym etapem przemiany węglowodanów jest proces humifikacji, kolejne utlenianie próchnicy do dwutlenku węgla, mineralizacja fragmentów popiołu. Są one następnie uwalniane z powrotem do atmosfery i do gleby, zapewniając pożywienie dla roślin.

Cykl biotyczny to ciągły proces tworzenia i niszczenia związków organicznych. Jest ona realizowana przez wszystkie trzy grupy organizmów. Niemożliwe Życie bez producentów, ponieważ są one podstawą życia. Tylko one mają zdolność do tworzenia pierwotnej materii organicznej, bez której nie może odbywać się kolejny cykl.

Poprzez konsumpcję różnych rzędów produktów pierwotnych i wtórnych od jednego gatunku do drugiego możliwa jest różnorodność form na Ziemi. Rozkładacze rozkładają materię organiczną, zwracając ją do pierwszego etapu cyklu.

Wielkoskalowe cykle migracji składników chemicznych spajają zewnętrzne powłoki planety; wyjaśniają ciągłość ewolucji.

Cykl biotyczny jest napędzany przez energię słoneczną. Główny proces, Jedynym sposobem pozyskiwania materii organicznej jest fotosynteza. Jest to możliwe tylko wtedy, gdy zielone rośliny wykorzystują energię słoneczną.

Liście roślin (autotrofy), które syntetyzują glukozę, "zachowują" energię słoneczną w związek organiczny. Kiedy energia z kosmosu trafia do biosfery, jest również magazynowana w roślinach, skałach i glebie. Słońce zapewnia cykl pierwiastków chemicznych, umożliwiając powstawanie kolejno substancji nieorganicznych lub organicznych.

Co musisz wiedzieć

Oprócz węgla, tlenu, wodoru w cyklu biotycznym biorą udział także inne biologicznie ważne pierwiastki, jak wapń, azot, fosfor, krzem, potas, sód, siarka. Proces ten jest również niemożliwy bez pierwiastków śladowych: jodu, cynku, bromu, molibdenu, srebra, niklu, ołowiu i magnezu. Nawet takie trucizny jak arsen, selen, rtęć i składniki radioaktywne (rad, uran) znajdują się na liście pierwiastków pobieranych przez żywą materię.

Stopa obiegowa

Wymiana energii jest cykliczna. Odnowienie żywej materii biosfery trwa około 8 lat. W oceanie proces ten przebiega znacznie szybciej (w 33 dni). W atmosferze tlen jest wymieniany w ciągu dwóch tysięcy lat, a tlenek węgla w ciągu 6 lat. Całkowita wymiana wody w hydrosferze trwa 2800 lat.

Związki chemiczne, które są dostępne dla składników biosfery są ograniczone. Z powodu ich wyczerpania utrudniony jest rozwój niektórych grup organizmów w oceanie i na lądzie.

Opcje obiegu

Tylko dzięki recyklingowi energii i substancji biosfera jest podtrzymywana. Istnieją dwie wersje: geologiczna (duża) i biogeochemiczna (mała).

Rozważmy pierwszą wersję cyklu. Skały magmowe pod wpływem działania czynników biologicznych, chemicznych i fizycznych przekształcają się w skały osadowe, a w szczególności w iły i piaski. Mogą też powstawać w wyniku syntezy minerałów biogenicznych (martwych mikroorganizmów) z wód mórz i oceanów. Wodniste luźne osady stopniowo gromadzą się na dnie zbiornika, twardnieją i tworzą zwarte skały.

Po tym następuje metamorfizm i metamorfizm. Gdy porcje energii endogenicznej działają na przetopienie warstw, tworząc magmę. Kiedy wznoszą się na powierzchnię Ziemi, są przekształcane z powrotem w skały osadowe poprzez wietrzenie, transport.

Duży cykl charakteryzuje się współdziałaniem energii egzogenicznej (słonecznej) z energią endogeniczną (głęboko pod ziemią) Ziemi. Proces ten powoduje redystrybucję materii pomiędzy głębokimi horyzontami a biosferą planety.

Obejmuje to ruch wody między litosferą, atmosferą i hydrosferą, który jest przenoszony przez energię słoneczną. Najpierw woda wyparowuje z powierzchni oceanu (morza, jeziora, rzeki), następnie wraca na ziemię w postaci opadów atmosferycznych. Procesy te są kompensowane przez przepływy rzeczne. Roślinność odgrywa ważną rolę w obiegu wody.

Mały cykl jest charakterystyczny tylko dla biosfery. Cykle obejmujące całą planetę powstają z cyklicznych, wielokrotnych ruchów atomów, jak również tych spowodowanych przez wulkanizm, ruchy dna morskiego, energię wiatru, spływy podpowierzchniowe.

Podsumujmy

W biosferze substancje krążą, tworząc cykle biogeochemiczne. Wymagają one tlenu, azotu, węgla, wodoru w dużych ilościach. Obieg ten jest możliwy dzięki samoregulującym się procesom, w których aktywnymi uczestnikami stają się inne składniki ekosystemów.

Prawo globalnego zamknięcia cyklu dotyczy wszystkich etapów rozwoju biosfery. Podstawą tego procesu jest energia słoneczna, a także chlorofil roślin zielonych.

Do pełnego rozkładu materii organicznej wytwarzanej przez rośliny zielone potrzeba tyle samo tlenu, ile jest uwalniane podczas fotosyntezy. Kiedy materia organiczna jest zakopywana w torfie, węglu i osadach, do atmosfery uwalniany jest zapas tlenu.

W wyniku zwiększonego ruchu, zakłady przemysłowe Naturalny cykl tlenowy jest zaburzony. Wpływa to negatywnie na żywotność biosystemu, prowadząc do mutacji i całkowitego wyginięcia niektórych gatunków żywych roślin i zwierząt.