Čo je to biotický cyklus? Ako uzavretý systém úspešne funguje už niekoľko miliárd rokov.
Skúsme prísť na to, čo je to biotický cyklus.
Funkcie
Mŕtve rastliny a zvyšky organizmov sú spracované hmyzom, hubami, baktériami a prvokmi. Živočíchy a rastliny sa postupne premieňajú na elementárne organické a minerálne zlúčeniny. Biotický cyklus zahŕňa vstup týchto látok do pôdy, ich následnú spotrebu rastlinami. Proces je charakterizovaný uzavretím, kontinuitou, rozpadom, rozkladom konečných zlúčenín. Je to súvislý kruh, ktorý riadi život na planéte.
Významnosť
Biotický cyklus uhlíka v suchozemských ekosystémoch sa bude posudzovať na príklade fosforu. Dostatočné množstvo tohto prvku sa nachádza v humusových horizontoch nenarušených pôd, ako aj v lesnom opadu. Vďaka cyklu je možné v biosfére akumulovať asi 106-107 ton fosforu. Fytomasa prirodzených lúčnych stepí obsahuje asi 30 kg/ha tohto prvku, čo je pre cicavce celkom dosť.
Výmena energie
Biotický cyklus zahŕňa výmenu energie. Jeho podstata spočíva v tom, že energia nezmizne v reťazci potravinových (trofických) premien, ale pozoruje sa jej premena z jedného typu na druhý.
Slnečná energia sa transformuje podobným procesom na každej úrovni. Priama spotreba slnečnej energie je typická len pre zelené rastliny v rámci fotosyntézy.
Vytvárajú organickú zlúčeninu (glukózu) z oxidu uhličitého a vody a akumulujú energiu. Listy rastlín sú súčasťou tohto chemického procesu iba za prítomnosti slnečného svetla a chlorofylu.
Funkcie procesu
V niektorých obdobiach existencie ľudstva bol narušený biotický cyklus látok. Boli stiahnuté iba prebytky, ktoré boli uložené ako plyn, uhlie, ropa, vápenec a iné organické nerasty.
Pri spaľovaní ropy alebo uhlia v peciach (motoroch) sa uvoľňuje a využíva energia, ktorú biosféra nahromadila za milióny rokov. V minulosti takéto prebytkynezanášali biosféru, ich negatívny vplyv na biotický cyklus nebol pozorovaný. Dnes je to iné.
Specific
Rozmanitosť zvierat je dôležitá pre úspešnú realizáciu cyklu. Jeden druh nebude schopný rozložiť organické látky rastlín v biogeocenóze na konečné produkty. Rozloží len časť z nich, ako aj niektoré organické zlúčeniny, ktoré sa v nich nachádzajú. Siete a potravinové reťazce sa vytvárajú podobným spôsobom.
V biocenóze je dôležitá atmosféra. Pomáha udržiavať biologický cyklus energie a látok, ako aj zabezpečiť vodnú rovnováhu.
Znečisťujúca látka sa môže rozložiť na formy, ktoré môžu byť zahrnuté v nasledujúcich fázach cyklu a asimilované živými organizmami.
Cyklus je založený na rozklade a absorpcii škodlivín mikroorganizmami, závisí od aktivity a množstva chemických prvkov priamo zapojených do cyklu.
Ekosystém je súhrn anorganických a organických zložiek, v ktorých prebieha biotický cyklus látok.
Schéma procesu
Rastliny, ktoré dostávajú neustály tok energie zo Slnka, tvoria primárne produkty z anorganickej hmoty. Vo zvyšných článkoch cyklu dochádza k zmene a strate energie. Výrobcovia, konzumenti, rozkladači v ekosystéme spotrebúvajú živú hmotu pôvodnej produkcie. Zvieratá spotrebujú na takýto proces mnohonásobne viac živej hmoty na najnižšej úrovni, čím sa znižuje celkový početenergetické rezervy. Cirkulácia je zabezpečená prostredníctvom interakcie troch skupín.
Prvú skupinu tvoria výrobcovia. Patria sem zelené rastliny, ktoré sa aktívne podieľajú na fotosyntéze. Takýmito látkami sú aj baktérie, ktoré sú schopné chemosyntézy. Tvoria primárnu organickú hmotu.
Druhá skupina – spotrebitelia prvej objednávky. Sú konzumentmi organických látok. Patria sem predátory, ako aj prvoky. Zvieratá, ktoré sú klasifikované ako predátory, asi 250 rôznych druhov.
Tretia skupina - deštruktory (rozkladače), ktoré rozkladajú odumretú organickú hmotu na minerály. Patria sem huby, baktérie a prvoky. Akumulácia slnečnej energie sa uskutočňuje na vzostupnej vetve cyklu v dôsledku fotosyntézy. Rastliny v tomto štádiu syntetizujú organické látky z dusíka, vody, oxidu uhličitého.
Spotreba energie
Čo ešte zvažuje biológia? Dýchanie rastlín v ňom zaujíma dôležité miesto, pretože tento proces oxiduje takmer polovicu organickej hmoty na oxid uhličitý a vracia ho späť do atmosféry.
Druhým najväčším variantom míňania organických zlúčenín a uloženej energie je využívanie rastlín prvého rádu. Energiu, ktorú fytofágy ukladajú s jedlom, spotrebujú na život, dýchanie a rozmnožovanie. Vylučuje sa v exkrementoch.
Býložravé zvieratá sú potravou pre mäsožravce (konzumenty najvyššej trofickej úrovne). Oni zase plytvajú energiou,nahromadené s jedlom, podobne ako bylinožravé zvieratá.
Vzťah prvkov
Samostatný článok v ekosystéme dodáva organické zvyšky do životného prostredia. Slúžia ako zdroj energie a potravy pre saprofágne živočíchy (huby, baktérie). Konečným štádiom premeny sacharidov je proces humifikácie, následná oxidácia humusu na oxid uhličitý a mineralizácia úlomkov popola. Potom znovu vstúpia do atmosféry a pôdy a sú potravou pre rastliny.
Biotický cyklus je nepretržitý proces vytvárania a rozkladu organických zlúčenín. Realizuje sa prostredníctvom všetkých troch skupín organizmov. Život bez výrobcov je nemožný, pretože oni sú základom života. Iba oni majú schopnosť vytvárať primárnu organickú hmotu, bez ktorej nasledujúci cyklus neprebehne.
Vzhľadom na spotrebu spotrebiteľov rôznych rádov primárnej a sekundárnej výroby, prenos z jedného druhu na druhý, je na Zemi možný celý rad foriem. Reduktory, ktoré rozkladajú organické látky, ich vracajú do prvej fázy cyklu.
Rozsiahle cykly migrácie chemických zložiek spájajú vonkajšie obaly planéty do jedného celku, vysvetľujú kontinuitu evolúcie.
Energia Slnka pôsobí ako hnacia sila biotického cyklu. Hlavným procesom, ktorý prispieva k produkcii organickej hmoty, je fotosyntéza. Je to možné len vtedy, keď zelené rastliny využívajú slnečnú energiu.
Listy rastlín (autotrofy),ktoré syntetizujú glukózu, „konzervujú“slnečnú energiu na organickú zlúčeninu. Energia, ktorá sa dostáva do biosféry z vesmíru, sa hromadí v rastlinách, horninách a pôde. Slnko zabezpečuje cirkuláciu chemických prvkov, umožňuje tvorbu anorganických alebo organických látok.
Čo je dôležité vedieť
Okrem uhlíka, kyslíka, vodíka sa na biotickom cykle podieľajú aj ďalšie biologicky dôležité prvky: vápnik, dusík, fosfor, kremík, draslík, sodík, síra. Tento proces je tiež nemožný bez stopových prvkov: jód, zinok, bróm, molybdén, striebro, nikel, olovo, horčík. V zozname prvkov, ktoré živá hmota pohlcuje, sú dokonca aj jedy - arzén, selén, ortuť, ale aj rádioaktívne zložky (rádium, urán).
Rýchlosť na bicykli
Výmena energie je cyklická. Obnova živej hmoty biosféry sa uskutočňuje asi po 8 rokoch. V oceáne proces prebieha oveľa rýchlejšie (po 33 dňoch). V atmosfére sa kyslík nahradí za dvetisíc rokov a oxid uhoľnatý za 6 rokov. Úplná výmena vody v hydrosfére trvá 2800 rokov.
Chemické zlúčeniny, ktoré sú dostupné pre zložky biosféry, sú obmedzené. V dôsledku ich vyčerpateľnosti je vývoj niektorých skupín organizmov v oceáne a na súši brzdený.
Možnosti nákladu
Len vďaka cirkulácii energie a látok sa udržiava stabilný stav biosféry. Sú dve možnosti – geologická (veľká) a biogeochemická (malá).
Zvážte prvémožnosť cyklu. Vyvrelé horniny sa vplyvom biologických, chemických a fyzikálnych faktorov menia na sedimentárne horniny, najmä na íl a piesok. Môžu vzniknúť aj pri syntéze biogénnych minerálov (mŕtve mikroorganizmy) z vôd morí a oceánov. Vodnaté sypké sedimenty sa postupne hromadia na dne nádrže, tvrdnú a vytvárajú husté skaly.
Potom nasleduje ich premena, pozorujú sa procesy metamorfózy. Pôsobením častí endogénnej energie sa vrstvy pretavia a tvoria magmu. Keď vplyvom zvetrávania, prenosu vystúpia na povrch Zeme, opäť sa premenia na sedimentárne horniny.
Veľký cyklus je charakterizovaný interakciou exogénnej (slnečnej) energie s endogénnou (hlbokou) energiou Zeme. Vďaka tomuto procesu sa látka prerozdeľuje medzi hlboké horizonty a biosféru planéty.
Zahŕňa aj pohyb vody medzi litosférou, atmosférou, hydrosférou, nahromadenú slnečnou energiou. Najprv sa voda vyparí z povrchu oceánu (morí, jazier, riek), potom sa vracia na zem vo forme zrážok. Kompenzujte takéto procesy riečneho odtoku. Vegetácia hrá dôležitú úlohu vo vodnom cykle.
Malý obeh je typický len pre biosféru. Cykly vznikajú v planetárnom meradle z cyklických viacnásobných pohybov atómov, ako aj z pohybov, ktoré sú spôsobené vulkanizmom, pohybom morského dna, veternou energiou, podzemnými tokmi.
Summarize
V biosfére látky cirkulujú,tvoriace biogeochemické cykly. Vo veľkých množstvách potrebujú tieto prvky: kyslík, dusík, uhlík, vodík. Ich obeh je možný vďaka samoregulačným procesom, ktorých sa aktívne zúčastňujú ostatné zložky ekosystémov.
Vo všetkých fázach vývoja biosféry funguje zákon globálneho uzavretia cyklu. Základom takéhoto procesu je slnečná energia, ako aj chlorofyl zelených rastlín.
Na úplný rozklad organickej hmoty, ktorú vytvárajú zelené rastliny, potrebujete toľko kyslíka, koľko sa uvoľní pri fotosyntéze. Vďaka ukladaniu organickej hmoty do rašeliny, uhlia, sedimentárnych hornín sa v atmosfére udržiava výmenný fond kyslíka.
V dôsledku nárastu počtu dopravných, priemyselných podnikov je narušený kolobeh kyslíka v prírode. To negatívne ovplyvňuje životaschopnosť biosystému, vedie k mutáciám a úplnému vyhynutiu niektorých druhov živých rastlín a živočíchov.
