biogeochemické cykly

Chémia

2022

Vysvetľujeme, aké sú biogeochemické cykly alebo cykly hmoty a aké typy existujú. Cyklus uhlíka, fosforu a dusíka.

Biogeochemické cykly sú premiestňovacie okruhy hmoty.

Čo sú biogeochemické cykly?

Je známy ako biogeochemické cykly alebo cykly hmoty do výmenných okruhov chemické prvky medzi živými bytosťami a životné prostredie ktorý ich obklopuje prostredníctvom série procesov dopravy, výroby a rozkladu. Jeho názov pochádza z predpony grécky bio, „život a geo, „Zem“.

V biogeochemických cykloch sa rôzne formy života (rastlinné, živočíšne, mikroskopické atď.), ako anorganické prírodné prvky a zlúčeniny (dažďe, vetry atď.). Je to večné posunutie hmoty z jedného miesta na druhé, čo umožňuje recykláciu živín dostupných v biosféra.

Pod „živinami“ rozumieme všetky tie prvky resp molekuly ktorých prítomnosť v organizme a Živá bytosť je nevyhnutné pre kontinuitu vášho existencie a reprodukcie z jeho druhov. Živiny sa zvyčajne skladajú z približne 31 a 40 rôznych chemických prvkov a v závislosti od druhu sú živiny aj prvky, ktoré ich tvoria, potrebné v rôznych proporcie. Tieto živiny môžu byť rôznych typov:

  • Makronutrienty. Jeho prítomnosť v tele v jeho rôznych zlúčeninách predstavuje približne 95 % z nich omša všetkých živých organizmov. Pozostávajú z uhlíka, kyslíka, vodíka, dusíka, síry, vápnika, sodíka, chloridu, draslíka a fosforu. Sú to živiny, ktoré sú vo väčšom množstve v organizme každej živej bytosti.
  • Mikroživiny. Jeho prítomnosť v tele živých bytostí je nevyhnutná, no menšinová. Sú zložené zo železa, meď, zinok, jód a vitamín A.
  • Energický. Sú to tie, ktoré organizmus živých bytostí používa na získanie energie potrebné na vykonávanie životne dôležitých funkcií. Napríklad aminokyseliny a tukov.
  • Štrukturálne. Sú to tie, ktoré tvoria štruktúru organizmu živých bytostí a umožňujú ich rast. Napríklad, proteín, fosfor, vápnik a niektoré lipidy.
  • regulátorov Riadia vývoj mnohých reakcií, ktoré sa vyskytujú v tele. Hlavné sú vitamíny, sodík a draslík.
  • Nie je to nevyhnutné. Môžu byť syntetizované organizmom živých bytostí. Nie sú úplne nevyhnutné pre fungovanie tela.
  • Nevyhnutné Organizmus živých bytostí ich nedokáže syntetizovať, preto ich nevyhnutne treba extrahovať z životné prostredie. Napríklad esenciálne aminokyseliny a mastné kyseliny.

Biogeochemické cykly sa líšia v závislosti od vlastností príslušného prvku, a preto zahŕňajú aj rôzne formy života.

Typy biogeochemických cyklov

Existuje niekoľko typov biogeochemických cyklov:

  • Hydrologické. Tie, v ktorých Vodný Cyklus alebo hydrologický cyklus, ktorý slúži ako transportný prostriedok pre prvky z jedného miesta na druhé. Do tejto kategórie možno zaradiť aj samotný kolobeh vody.
  • Plynný. Tie, v ktorých atmosféru na transport chemických prvkov cyklu, ako je cyklus dusíka, kyslíka a uhlíka.
  • Sedimentárne. Tie, v ktorých k transportu chemického prvku dochádza sedimentáciou, teda jeho pomalým hromadením a výmenou v Zemská kôraako cyklus fosforu.

Význam biogeochemických cyklov

Biogeochemické cykly sú zodpovedné za to, že životne dôležité chemické prvky sa recyklujú, inak by sa vyčerpali, v dôsledku čoho by bol život na planéte nemožný.

V tomto zmysle sú biogeochemické cykly rôznymi mechanizmami, ktorými sa prírody musí cirkulovať hmotu od niektorých živých bytostí k iným, čím umožňuje, aby bola vždy k dispozícii určitá rezerva.

Žiadna zo živín, ktoré živá bytosť potrebuje, v nej nebude navždy. Všetky musia byť vrátené do prostredia, aby ich mohli znovu použiť iní.

Cyklus dusíka

Cyklus dusíka je ústredný, pretože tvorí mnoho biomolekúl.

Cyklus dusíka je jedným z hlavných biogeochemických cyklov, v ktorom mikroorganizmy prokaryoty (baktérie) a rastliny Vo svojich telách fixujú dusík, jeden z hlavných plynov v atmosfére. Je nevyhnutný pre rôzne zlúčeniny v tele zvieratvrátane ľudská bytosť.

Cyklus možno zhrnúť takto:

  • Niektoré baktérie viažu vo svojich telách plynný dusík (N2) z atmosféry a vytvárajú s ním organické molekuly, ktoré môžu využívať rastliny, ako je napríklad amoniak (NH3).
  • Rastliny využívajú výhody týchto dusíkatých molekúl a prenášajú ich cez tkanivá do bylinožravé zvieratá a tieto cez ich tkanivá do mäsožravé zvieratá a tieto ich predátorov, po celú dobu potravinový reťazec.
  • Nakoniec živé veci vracajú dusík do pôdy buď močom (bohatým na amoniak), alebo keď odumrú a rozložia sa baktérie, ktoré fixujú molekuly bohaté na dusík a uvoľňujú dusík späť do atmosféry plynné skupenstvo.

Uhlíkový cyklus

Cyklus uhlíka je najdôležitejší, pretože všetky organizmy obsahujú uhlík.

Cyklus uhlíka je najdôležitejší a najkomplexnejší z biogeochemických cyklov, pretože všetok známy život je zložený bez výnimky zo zlúčenín odvodených od tohto prvku. Okrem toho tento cyklus zahŕňa hlavné procesy metabolické rastlín a živočíchov: fotosyntéza a dýchanie.

Cyklus možno zhrnúť takto:

  • Atmosféru tvorí značný objem oxid uhličitý (CO2). Rastliny a riasy ho zachytávajú a premieňajú na cukry (glukózu) prostredníctvom fotosyntézy, pričom na tento účel využívajú solárna energia. Takto získajú energiu a môžu rásť. Na oplátku uvoľňujú kyslík (O2) do atmosféry.
  • Okrem získavania kyslíka počas procesov dýchania majú zvieratá prístup k uhlíku z rastlinných tkanív, aby boli schopné rásť a rozmnožovať sa. Zvieratá aj rastliny, keď umierajú, poskytujú ja zvyčajne uhlík v ich telách, ktorý sa sedimentačnými procesmi (najmä na dne oceánov, kde je uhlík rozpustený aj vo vode) premieňa na rôzne fosílie a minerály.
  • Uhlík vo svojom fosílnom alebo minerálnom stave môže vydržať milióny rokov pod zemskou kôrou, pričom prechádza transformáciami, ktoré odstraňujú hmotu odlišnú od minerálneho uhlia, Ropa alebo diamanty. Táto záležitosť sa znovu objaví vďaka erózia, erupcie a najmä ľudská práca: vykorisťovanie fosílne palivá, ťažba cementu a iné odvetvia ktoré uvoľňujú tony CO2 do atmosféry ako pri oceán ako aj na zem, okrem iných tekutých a pevných odpadov bohatých na uhlík.
  • Na druhej strane zvieratá pri dýchaní neustále uvoľňujú CO2. Ďalšie energetické procesy ako napr fermentácia alebo rozkladom organický materiál produkujú CO2 alebo iné plyny bohaté na uhlík, ako je metán (CH4), ktoré sa tiež dostávajú do atmosféry.

Cyklus fosforu

Cyklus fosforu je nevyhnutný pre tvorbu DNA a RNA.

The cyklus fosforu Je to posledný a najkomplexnejší z hlavných biogeochemických cyklov, keďže fosfor je v zemskej kôre hojne zastúpený prvok v minerálnej forme, ktorý však živé bytosti v podstate vyžadujú, hoci v miernom množstve. Fosfor je súčasťou takých životne dôležitých zlúčenín ako napr DNA a RNAa jeho cyklus možno zhrnúť takto:

  • Fosfor pochádza z pozemských minerálov, ktoré pôsobením tzv erózia (slnko, vietor, voda) sa uvoľňujú a prepravujú do rôznych ekosystémov. K tejto fáze môže prispieť aj ľudská ťažobná činnosť, aj keď nie nevyhnutne pozitívnym environmentálnym spôsobom.
  • Horniny bohaté na fosfor poskytujú živiny rastlinám, ktoré fosfor fixujú vo svojich tkanivách a opäť ho prenášajú do iných foriem života zvierat. potravinový reťazec. Zvieratá na druhej strane vracajú prebytočný fosfor do pôdy defekáciou a rozkladom svojich tiel, čím udržiavajú fosfor v cykle v rámci cyklu medzi živými bytosťami.
  • Fosfor sa však dostáva aj do mora, kde je fixovaný riasami a prenášaný na živočíchy. V tomto prípade sa prvok pomaly ukladá na morskom dne, kde ho rôzne sedimentačné procesy prinútia vrátiť sa do hornín, ktoré sa neskôr vo veľmi pomalom a veľmi dlhom geologickom procese obnažia a opäť poskytnú fosfor biosféra.
!-- GDPR -->