Sirkulasi biogeokimia zat di biosfer adalah proses alami terpenting dari pertukaran berkelanjutan berbagai elemen antara lingkungan mati dan organisme (hewan, tumbuhan, dll.). Semuanya didasarkan pada karakteristik dasarnya. Yang paling penting termasuk kemampuan untuk metabolisme, untuk mereproduksi, untuk mentransfer sifat turun-temurun.
siklus nitrogen biogeokimia
Setiap elemen memiliki arti tersendiri. Nitrogen berperan penting dalam komposisi berbagai senyawa organik. Meskipun persentase nitrogen yang tinggi di atmosfer, nitrogen tidak tersedia untuk tumbuhan dan hewan. Ada alasan untuk ini. Secara energik, lebih bermanfaat bagi tumbuhan untuk menggunakan nitrogen mineral, dan untuk hewan - sebagai bagian dari senyawa organik.
Molekul nitrogen dari atmosfer terikat oleh mikroorganisme pengikat nitrogen dan berkontribusi pada akumulasinya di tanah dalam bentuk amonia. Yang lain menggunakan nitrogen dari organisme mati. Mereka juga berkontribusi pada akumulasi amonia. Itu berubah menjadi nitrat, yang secara aktif digunakan oleh tanaman. Ini adalah, secara umum, fitur dari biogeokimiasiklus nitrogen. Perhatikan juga proses metabolisme zat alami lainnya.
Fitur siklus biogeokimia karbon, belerang dan fosfor
Elemen kimia ini diperlukan untuk setiap organisme hidup. Namun, kebutuhan vital mereka tidak berakhir di situ. Oleh karena itu, makronutrien terlibat dalam siklus biologis kecil (kebutuhan organisme untuk mereka cukup besar): kalium, magnesium, natrium; serta elemen jejak: boron, mangan, klorin, dll.
Mereka memasuki tanaman dari tanah, meskipun seringkali dengan curah hujan. Sebagai bagian dari fitomassa, karbon, belerang, dan fosfor dikonsumsi oleh konsumen herbivora dan dengan demikian memasuki rantai trofik. Namun, beberapa hewan memenuhi kebutuhan unsur-unsur ini dengan melewati tanaman. Ungulata mengunjungi jilatan garam, menggerogoti tanah, atau memakan kotoran, tulang tua. Hewan laut menyerap garam langsung dari air. Dalam proses mineralisasi residu mati, mikroorganisme mengembalikan unsur-unsur kimia ke tanah dan air. Dengan demikian, aktivitas mereka berkontribusi pada pengayaan lingkungan dengan nutrisi.
Keseimbangan ekosistem
Dalam siklus biogeokimia kecil di biosfer, keadaan penting adalah kelengkapannya. Dalam ekosistem, input dan output elemen seimbang, sedangkan kesulitan muncul terutama dengan elemen yang disimpan di dalam tanah.
Keseimbangan aliran materi dan energi menentukan stabilitas ekosistem - homeostasisnya. Biosfer menggunakan sumber energi eksternal, yangmemastikan keteraturan dan struktur yang agak rumit. Energi cahaya hamburan diubah oleh tumbuhan menjadi energi ikatan kimia yang terkonsentrasi.
Pada saat yang sama, baik penghilangan energi dari lingkungan maupun transformasinya tidak mengarah pada pembentukan limbah.
Pengaruh aktivitas manusia pada proses biosfer
Intervensi manusia dalam siklus biogeokimia dilakukan dengan berbagai cara. Pertama-tama, ini adalah penghancuran biokomponen ekosistem (penghancuran tanaman atau perubahan wilayah selama ekstraksi pembawa energi). Ketika bahan organik dibakar, energi dari keadaan terkonsentrasi beralih ke yang tersebar, yang menyebabkan polusi termal oleh aerosol dan produk gas pembakaran. Dalam ekosistem alami, atom yang terlibat dalam siklus biogeokimia digunakan berulang kali. Ini difasilitasi oleh partisipasi dalam siklus elemen biogenik ringan yang membentuk zat vital.
Intervensi manusia memerlukan pengenalan ke lingkungan tidak hanya sejumlah tambahan unsur-unsur yang melekat, tetapi juga senyawa kimia baru, termasuk yang disintesis oleh manusia. Banyak dari ini diambil oleh tanaman dan kemudian dimasukkan ke dalam rantai makanan.
Contohnya adalah timbal, senyawa merkuri, arsenik, dll. Asupan zat-zat tersebut mengganggu siklus alam, mengubah keseimbangan unsur, atau menyebabkan akumulasinya dalam organisme hidup, mengurangi produktivitasnya atau menyebabkan kematian. Khususnyapestisida dan logam berat memiliki efek destruktif yang kuat. Dengan demikian, stabilitas ekosistem, homeostasisnya dapat terganggu secara langsung maupun tidak langsung oleh aktivitas manusia.
Piramida ekologi
Mari kita beralih ke pola paling penting dari fungsi ekosistem dan siklus biogeokimia. Mari kita gunakan prinsip piramida ekologi untuk ini. Itu dibangun atas dasar massa biologis persamaan trofik. Luas bagian mana pun dari piramida semacam itu kira-kira sama dengan massa zat. Karena organisme membangun level mereka menggunakan level sebelumnya, area ini akan berkurang secara bertahap. Pengurangan setiap level seperti itu bisa sepuluh kali lipat.
Misalnya piramida ekologi, karakteristik ekosistem darat, di mana produsen adalah tanaman tahunan, memiliki biomassa yang besar, meskipun proses produksinya tidak dengan intensitas tertinggi. Ini diimbangi dengan peningkatan tahunan dalam massa hewan herbivora. Pola pembentukan massa organik disebut aturan piramida. Ada jenis lain dari itu.
Piramida Terbalik
Ambil ekosistem badan air. Piramida yang dibangun untuk mereka mungkin terlihat sedikit berbeda. Sepertinya itu terbalik. Faktanya adalah alga berumur pendek berkembang biak dengan sangat cepat, tetapi dikonsumsi secara intensif oleh konsumen. Oleh karena itu, biomassa yang tercatat secara simultan dalam hal ini tidak mencerminkan intensitas proses produksi pada periode yang menguntungkan tahun tersebut. Jika kita memperhitungkan bahwa konsumen besar (ikan,krustasea) menumpuk dan dimakan lebih lambat, massa total konsumen lebih tinggi.
Proses produksi dalam ekosistem memungkinkan berfungsinya mereka dengan sukses. Ini menentukan sifat aliran energi di biosfer. Seperti yang Anda ketahui, organisme hidup adalah konsumennya. Energi cahaya dari matahari digunakan oleh tanaman hijau dan mengarah pada pembentukan molekul organik, yang disimpan dalam bentuk ikatan kimia. Sebagian darinya dilepaskan selama respirasi tanaman dan digunakan oleh mereka untuk pertumbuhan, penyerapan, dan pergerakan zat. Beginilah siklus biogeokimia dilakukan.
Pertukaran Energi
Seperti yang Anda ketahui, ada hukum termodinamika. Sebagian energi hilang, mengeluarkan panas. Ini adalah operasi dari salah satu hukum. Dia menegaskan hilangnya energi wajib dalam proses transformasi dari satu jenis ke jenis lainnya. Ketika terakumulasi dalam materi tumbuhan, itu digunakan oleh hewan.
Pemecahan molekul disertai dengan pelepasan energi. Sebagian besar darinya digunakan dalam proses kehidupan hewan, berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Ini adalah proses biosintesis dan akumulasi energi ikatan baru. Ini adalah mekanik, listrik, termal dan jenis energi lainnya. Selama transformasinya, sebagian lagi hilang, mengeluarkan panas. Energi secara bertahap bergerak ke tingkat lain. Pada saat yang sama, kehilangannya juga terjadi ketika membuang bagian dari makanan yang tidak tercerna (kotoran) dan produk limbah organik metabolisme (kotoran).
Prosespenggunaan energi
Kekacauan jarang terjadi di alam, biasanya semuanya teratur. Mari kita perhatikan beberapa pola kuantitatif dari proses penggunaan dan konversi energi. Pada tahap pertama, tanaman menggunakan rata-rata sekitar 1% dari pendapatannya. Terkadang angka ini mencapai 2%. Dalam kondisi yang paling tidak menguntungkan, turun menjadi 0,1%. Saat energi ditransfer dari produsen ke konsumen pada orde pertama, efisiensinya mencapai 10%.
Karnivora tampaknya mencerna makanan lebih efisien. Ini karena kekhasan komposisi kimia makanan dan kemudahan pencernaan oleh hewan. Namun demikian, sudah pada tingkat konsumen urutan ketiga, jumlah energi yang masuk sangat kecil dan ditandai dengan seperseribu dari nilai awal.
