Определение биогеохимического цикла
Биогеохимический цикл – это один из нескольких естественных циклов, в которых законсервированная материя движется через биотическую и абиотическую части экосистема.
В биологии консервативная материя относится к конечному количеству материи в форме атомов, присутствующей на Земле. Поскольку в соответствии с Законом о сохранении массы материя не может быть создана или уничтожена, все атомы материи вращаются в земных системах, хотя и в различных формах.
Другими словами, Земля получает только энергию от солнца, которая выделяется в виде тепла, тогда как все другие химические элементы остаются в замкнутой системе.
Основными химическими элементами, которые подвергаются циклу, являются: углерод (C), водород (H), азот (N), кислород (O), фосфор (P) и сера (S). Это строительные блоки жизни, и они используются для важных процессов, таких как обмен веществ, формирование аминокислоты, клетка дыхание и построение тканей.
Эти фундаментальные элементы легко запомнить с помощью аббревиатуры CHNOPS.
Каждый из этих элементов циркулирует через биотические компоненты, которые являются живыми частями экосистемы, и абиотические компоненты, которые являются неживыми частями.
Абиотические компоненты можно подразделить на три категории: гидросфера (вода), атмосфера (воздух) и литосфера (скала).
Биосфера – это термин, который может использоваться для описания системы, которая содержит все живые организмы, включая растения, животных и бактерии а также их взаимодействие между собой и между собой, а также их взаимодействие с абиотическими системами Земли. Биосферу иногда называют экосферой, и ее можно определить как сумму всех экосистем.
На определенных этапах их циклирования любой из элементов может храниться и накапливаться в определенном месте в течение длительного периода времени (например, в скалистом подложка или в атмосфере). Эти места называются раковинами или резервуарами.
«Источником» является все, из чего выводится элемент, например, вулканы выделяют большое количество углерода в форме CO2, в то время как человеческие отходы являются источником азота, серы и фосфора.
Примеры биогеохимического цикла
Водный цикл
Биогеохимический цикл воды, или гидрологический цикл, описывает способ, которым вода (диоксид водорода или H2O) циркулирует и рециркулирует во всех системах Земли.
Все живые организмы без исключения нуждаются в воде, чтобы выжить и расти, что делает ее одним из самых важных веществ на Земле. В сложных организмах он используется для растворения витаминов и минеральных веществ. Затем он используется для транспортировки этих веществ, а также гормонов, антител, кислорода и других веществ вокруг и из организма. Он также помогает в ферментативных и химических реакциях, необходимых для метаболизма, и используется для регулирования температуры.
На географическом уровне биогеохимический цикл воды ответственен за погодные условия. Температура, количество и движение воды оказывают влияние на все погодные системы. Поскольку вода в ее различных формах (пар, жидкость и лед) взаимодействует с окружающей средой, она изменяет температуру и давление атмосферы, создавая ветер, дождь и течения, и отвечает за изменение структуры земли и породы в результате выветривания.
Хотя нет реального начала круговорот воды 97% воды в мире хранится в океанах, поэтому здесь есть логичное место для начала.
Часть поверхностной воды нагревается солнцем, и происходит испарение. В этом процессе жидкая вода превращается в водяной пар и попадает в атмосферу. Когда вода поднимается, она охлаждается и конденсация происходит. Это приводит к хранению воды в атмосфере в форме облаков.
Когда облака движутся вокруг земной атмосферы, они сталкиваются и растут. В конечном итоге капли воды становятся достаточно большими, поэтому они становятся достаточно тяжелыми, чтобы выпадать в виде осадков (дождя) или снега, в зависимости от условий окружающей среды.
Большая часть выпадающего снега либо хранится в виде ледяных шапок, либо тает, образуя ручьи и реки.
Некоторая часть воды, которая попадает на землю, подвергается воздействию силы тяжести и стекает обратно в океан через поверхностный сток. Кроме того, часть этой воды соединяется с пресноводными ручьями и реками, которые в конечном итоге приводят к океанам, или может храниться в озерах и водохранилищах. Эта пресная вода может потребляться животными, которые циркулируют в воде через их тела.
Большая часть воды, которая выпала в виде дождя, впитывается в землю через инфильтрат. Здесь он либо проникает глубоко в скалу и образует огромные запасы, называемые водоносными слоями, либо остается относительно близко к поверхности в виде потока подземных вод.
Подземные воды поглощаются корнями растений и используются для фотосинтез, Затем вода попадает в атмосферу посредством суммарного испарения или потребляется, когда растения съедаются.
Часть подземных вод выходит из родников и поверхностных водоемов, в конечном итоге возвращаясь к океану.
Углеродный цикл
Как основной компонент биологических соединений, углерод можно найти во всех живых существах, а также во многих неживых предметах, таких как минералы, атмосфера, океаны и внутренняя часть земли.
Хотя углерод является важным компонентом для жизни, только благодаря определенному балансу атмосферных компонентов и условий жизнь, как мы ее знаем, может существовать. Поэтому важно поддерживать баланс между количеством углерода, хранящегося в поглотителях, и количеством, выделяемым из различных источников.
Хотя все биогеохимические циклы углерода связаны, проще визуализировать их, используя две системы.
Во время фотосинтеза углерод превращается в органические соединения, такие как глюкоза, которые хранятся в организме этих организмов. Этот углерод может храниться в течение многих сотен лет в организме растений в таких областях, как тропические леса.
Когда органические соединения потребляются гетеротрофами, они проходят через пищевую сеть, где они распадаются на полезные вещества с использованием клеточное дыхание, Клеточное дыхание производит CO2, который выпускается обратно в атмосферу.
Океан является вторым по величине поглотителем углерода. Помимо растворенного неорганического углерода, который хранится на глубине, поверхностный слой содержит большое количество растворенного углерода, который быстро обменивается с атмосферой.
Долгосрочные углеродные биогеохимические циклы
Долгосрочное хранение углерода происходит в течение тысяч или миллионов лет и важно для поддержания стабильных атмосферных уровней углерода.
Когда организм Умирает, углерод, хранящийся в их теле, разлагается на CO2 и другие органические вещества в результате разложения. В то время как часть этого углерода выбрасывается в атмосферу, большая часть его остается в почве. Благодаря этому процессу почвы становятся основными резервуарами для хранения углерода.
Самым крупным поглотителем углерода является литосфера (камни Земли). Большая часть углерода Земли хранилась в породах, когда Земля была сформирована, однако она также постоянно циклически проходит биогеохимический цикл биосферы. Карбонат кальция (CaCO3), из которого состоят раковины морских организмов, образует известняк, собираясь на дне океана. Это один из крупнейших в мире резервуаров углерода.
Ископаемое топливо также содержит огромное количество углерода; они сформированы из остатков растений и животных, которые жили миллионы лет назад. При определенных условиях углерод в их телах находился под давлением и «подвергался тепловой обработке» с образованием углеводородов. Сегодня это в виде сырой нефти, угля и природного газа.
Воздействие человека на углеродный биогеохимический цикл
Люди оказывают сильное влияние на естественную циркуляцию углерода в атмосфере и океанах.
Ископаемое топливо, которое накапливало огромное количество углерода в течение миллионов лет, сжигается со скоростью, слишком быстрой для его возврата в поглотители углерода. Вместо этого он выбрасывается в атмосферу в виде углекислого газа и метана (СО), что препятствует выходу тепла из атмосферы, что приводит к парниковому эффекту.
Кроме того, среди других разрушительных методов вырубка лесов высвобождает углерод, хранящийся в растение вопрос и сокращает количество растений, доступных для его захвата – это особенно верно в тропических лесах и торфяниках.
Неестественное вмешательство человека в этот деликатный биогеохимический цикл может иметь серьезные последствия для нашей планеты.
- Азотный цикл – Биогеохимический цикл, по которому азот передается через биотические и абиотические компоненты экосистемы.
- Энергетический цикл – Цикл, описывающий передачу энергии от солнца через фотосинтезирующие организмы гетеротрофам и обратно в виде тепла.
- элементы – Вещество, обычно встречающееся в природе, которое не может быть разбито на его простые атомные компоненты.
- Абиотические факторы – неживые части экосистемы, которые влияют на биотические факторы Например, температура, свет и питательные вещества.
викторина
1. Биогеохимический цикл описывает круговорот консервируемого вещества через ______.A. Горные породыB. водаC. растенияD. Все вышеперечисленное
Ответ на вопрос № 1
D верно. Биогеохимический цикл – это круговорот вещества через абиотические компоненты (главным образом, камни, воду и воздух) и биотические компоненты (растения, животные и бактерии).
2. Что из перечисленного не входит в аббревиатуру CHNOPS?A. фосфорB. гелийC. сераD. кислород
Ответ на вопрос № 2
В верно. H в CHNOPS означает водород, а не гелий, хотя гелий является элементом. Другие буквы для углерода, азота, кислорода, фосфора и серы.
3. Что углеродистый цикл захватывает растения для фотосинтеза?A. водородB. Неорганический углеродC. Органический углеродD. Высокая температура
Ответ на вопрос № 3
В верно. В биогеохимическом цикле углерода растения поглощают неорганический углерод из атмосферы и хранят его в своих тканях в виде органических соединений углерода, таких как глюкоза.