A circulação biogeoquímica de substâncias na biosfera é o processo natural mais importante da troca contínua de vários elementos entre o ambiente inanimado e os organismos (animais, plantas, etc.), tudo baseado em suas características fundamentais. As mais importantes incluem a capacidade de metabolizar, reproduzir e transferir propriedades hereditárias.
Ciclo biogeoquímico do nitrogênio
Cada elemento tem seu próprio significado. O nitrogênio desempenha um papel importante na composição de vários compostos orgânicos. Apesar da alta porcentagem de nitrogênio na atmosfera, ele não está disponível para plantas e animais. Há razões para isso. Energeticamente, é mais benéfico para as plantas usar nitrogênio mineral e para os animais - como parte de compostos orgânicos.
O nitrogênio molecular da atmosfera é ligado por microorganismos fixadores de nitrogênio e contribui para seu acúmulo no solo na forma de amônia. Outros usam nitrogênio de organismos mortos. Eles também contribuem para o acúmulo de amônia. Ele se transforma em nitratos, que são usados ativamente pelas plantas. Estas são, em linhas gerais, as características da biogeoquímicaciclo do nitrogênio. Considere também o processo de metabolismo de outras substâncias naturais.
Características do ciclo biogeoquímico do carbono, enxofre e fósforo
Esses elementos químicos são necessários para todo organismo vivo. No entanto, suas necessidades vitais não terminam aí. Portanto, os macronutrientes estão envolvidos em um pequeno ciclo biológico (a necessidade dos organismos deles é bastante grande): potássio, magnésio, sódio; bem como oligoelementos: boro, manganês, cloro, etc.
Entram nas plantas a partir do solo, embora muitas vezes com precipitação. Como parte da fitomassa, carbono, enxofre e fósforo são consumidos por consumidores herbívoros e, assim, entram nas cadeias tróficas. No entanto, alguns animais satisfazem a necessidade desses elementos ignorando as plantas. Os ungulados visitam salinas, roem o solo ou comem excrementos, ossos velhos. Os animais marinhos absorvem o sal diretamente da água. No processo de mineralização de resíduos mortos, os microrganismos devolvem elementos químicos ao solo e à água. Assim, suas atividades contribuem para o enriquecimento do ambiente com nutrientes.
Equilíbrio do ecossistema
Em um pequeno ciclo biogeoquímico na biosfera, uma circunstância importante é sua completude. No ecossistema, a entrada e saída de elementos é equilibrada, enquanto as dificuldades surgem principalmente com elementos que estão reservados no solo.
O equilíbrio do fluxo de matéria e energia determina a estabilidade do ecossistema - sua homeostase. A biosfera utiliza fontes externas de energia, quegarante a sua ordem e estrutura bastante complexa. A energia da luz dispersa é convertida pelas plantas em um estado concentrado de energia de ligação química.
Ao mesmo tempo, tanto a retirada de energia do ambiente quanto sua transformação não levam à formação de resíduos.
Influência das atividades humanas nos processos biosféricos
A intervenção humana nos ciclos biogeoquímicos é realizada de várias maneiras. Em primeiro lugar, trata-se da destruição do biocomponente do ecossistema (destruição de plantas ou alteração do território durante a extração de portadores de energia). Quando a matéria orgânica é queimada, a energia de um estado concentrado passa para um estado disperso, o que leva à poluição térmica por aerossóis e produtos gasosos da combustão. Em um ecossistema natural, os átomos envolvidos nos ciclos biogeoquímicos são usados repetidamente. Isso é facilitado pela participação nos ciclos de elementos biogênicos leves que compõem a substância vital.
A intervenção humana implica a introdução no meio ambiente não apenas de uma quantidade adicional de seus elementos inerentes, mas também de novos compostos químicos, incluindo aqueles sintetizados pelo homem. Muitos destes são absorvidos pelas plantas e então alimentados na cadeia alimentar.
Um exemplo é o chumbo, compostos de mercúrio, arsênico, etc. A ingestão dessas substâncias interrompe o ciclo natural, alterando o equilíbrio dos elementos, ou leva ao seu acúmulo nos organismos vivos, reduzindo sua produtividade ou causando a morte. Especialmentepesticidas e metais pesados têm um forte efeito destrutivo. Assim, a estabilidade do ecossistema, sua homeostase pode ser violada direta ou indiretamente pelas atividades humanas.
Pirâmide ecológica
Vamos nos voltar para os padrões mais importantes de funcionamento do ecossistema e ciclos biogeoquímicos. Vamos usar o princípio da pirâmide ecológica para isso. Ele é construído com base na massa biológica das equações tróficas. A área de qualquer parte dessa pirâmide é aproximadamente igual à massa da substância. Como os organismos constroem seu nível usando o anterior, essa área deve diminuir gradualmente. Essa redução de cada nível pode ser dez vezes maior.
Por exemplo, a pirâmide ecológica, característica dos ecossistemas terrestres, em que os produtores são plantas perenes, possuem grande biomassa, embora o processo produtivo não seja da maior intensidade. É compensado pelo aumento anual da massa de animais herbívoros. O padrão de formação da massa orgânica é chamado de regra da pirâmide. Existem outras variedades dele.
Pirâmide Invertida
Pegue o ecossistema de corpos d'água. A pirâmide construída para eles pode parecer um pouco diferente. Parece que está de cabeça para baixo. O fato é que as algas de vida curta se multiplicam muito rapidamente, mas são consumidas com a mesma intensidade pelos consumidores. Portanto, a biomassa registrada simultaneamente neste caso não reflete a intensidade do processo produtivo no período favorável do ano. Se tivermos em conta que os grandes consumidores (peixe,crustáceos) se acumulam e são consumidos mais lentamente, a massa total de consumidores é maior.
O processo de produção no ecossistema permite o seu bom funcionamento. Determina a natureza do fluxo de energia na biosfera. Como você sabe, os organismos vivos são seus consumidores. A energia luminosa do sol é utilizada pelas plantas verdes e leva à formação de moléculas orgânicas, onde é armazenada na forma de ligações químicas. Parte dela é liberada durante a respiração das plantas e é utilizada por elas para crescimento, absorção e movimentação de substâncias. É assim que o ciclo biogeoquímico é realizado.
Troca de Energia
Como você sabe, existem leis da termodinâmica. Parte da energia é perdida, liberando calor. Esta é a operação de uma das leis. Ele afirma a perda obrigatória de energia no processo de sua transformação de um tipo para outro. Quando acumulado na matéria vegetal, é usado pelos animais.
A divisão das moléculas é acompanhada pela liberação de energia. Uma parte significativa dela é utilizada no processo de vida dos animais, passando de uma forma para outra. Estes são os processos de biossíntese e acúmulo de energia de novas ligações. Estes são os tipos de energia mecânica, elétrica, térmica e outros. Durante sua transformação, uma parte é novamente perdida, emitindo calor. A energia gradualmente se move para outro nível. Ao mesmo tempo, sua perda também ocorre ao jogar fora uma parte de alimentos não digeridos (excrementos) e em resíduos orgânicos do metabolismo (excrementos).
Processouso de energia
O caos é raro por natureza, geralmente tudo está em ordem. Vamos prestar atenção a alguns padrões quantitativos do processo de uso e conversão de energia. Na primeira etapa, as plantas utilizam em média cerca de 1% de sua renda. Às vezes, esse número chega a 2%. Nas condições menos favoráveis, cai para 0,1%. Quando a energia é transferida dos produtores para os consumidores de primeira ordem, a eficiência chega a 10%.
Carnívoros parecem digerir os alimentos de forma mais eficiente. Isso se deve às peculiaridades da composição química dos alimentos e à facilidade de digestão pelos animais. No entanto, já ao nível dos consumidores de terceira ordem, a quantidade de energia que entra é muito pequena e caracteriza-se por milésimos dos valores iniciais.
