Mis on biootiline tsükkel? Suletud süsteemina on see eduk alt toiminud juba mitu miljardit aastat.
Proovime aru saada, mis on biootiline tsükkel.
Funktsioonid
Surnud taimi ja organismide jäänuseid töötlevad putukad, seened, bakterid ja algloomad. Loomad ja taimed muudetakse järk-järgult elementaarseteks orgaanilisteks ja mineraalseteks ühenditeks. Biootiline tsükkel hõlmab nende ainete sisenemist pinnasesse, nende hilisemat tarbimist taimede poolt. Protsessi iseloomustab sulgemine, pidevus, lagunemine, lõppühendite lagunemine. See on pidev ring, mis juhib elu planeedil.
Olulisus
Süsiniku biootilist tsüklit maismaaökosüsteemides vaadeldakse fosfori näitel. Piisav kogus seda elementi leidub häirimatute muldade huumushorisondis, aga ka metsa allapanus. Tänu tsüklile on võimalik biosfääri koguda umbes 106-107 tonni fosforit. Looduslike niidu steppide fütomass sisaldab seda elementi umbes 30 kg/ha, mis on imetajatele täiesti piisav.
Energiavahetus
Bootiline tsükkel hõlmab energiavahetust. Selle olemus taandub asjaolule, et energia ei kao toidu (troofiliste) muundumiste ahelas, vaid jälgitakse selle muutumist ühest tüübist teise.
Päikeseenergia muundub igal tasandil sarnase protsessi käigus. Päikeseenergia otsetarbimine on tüüpiline ainult rohelistele taimedele fotosünteesi raames.
Nad loovad süsinikdioksiidist ja veest orgaanilise ühendi (glükoosi) ning koguvad energiat. Taimede lehti kaasatakse sellesse keemilisse protsessi ainult päikesevalguse ja klorofülli juuresolekul.
Protsessi funktsioonid
Inimkonna eksisteerimise teatud perioodidel oli ainete biootiline tsükkel häiritud. Välja võeti ainult ülejäägid, mis ladesitati gaasi, kivisöe, nafta, lubjakivi ja muude orgaaniliste mineraalidena.
Nafta või kivisöe põlemisel ahjudes (mootorites) eraldub ja kasutatakse energiat, mis on miljonite aastate jooksul biosfääri kogunenud. Varem sellised ülejäägidei risustanud biosfääri, nende negatiivset mõju biootilisele tsüklile ei täheldatud. Tänane päev on teistsugune.
Eriandmed
Tsükli edukaks läbiviimiseks on oluline loomade mitmekesisus. Üks liik ei suuda biogeocenoosis taimede orgaanilisi aineid lõpptoodeteks lagundada. See lagundab ainult osa neist, aga ka mõningaid neis sisalduvaid orgaanilisi ühendeid. Võrgustikud ja toiduahelad moodustuvad sarnaselt.
Biotsenoosis on atmosfäär oluline. See aitab säilitada energia ja ainete bioloogilist tsüklit, samuti tagada veetasakaalu.
Saasteaine võib laguneda vormideks, mis võivad osaleda tsükli järgmistes etappides ja mida elusorganismid omastada.
Tsükkel põhineb saasteainete lagunemisel ja imendumisel mikroorganismide poolt, see sõltub tsükliga otseselt seotud keemiliste elementide aktiivsusest ja kogusest.
Ökosüsteem on anorgaaniliste ja orgaaniliste komponentide summa, milles toimub ainete biootiline tsükkel.
Protsessi diagramm
Taimed, mis saavad Päikeselt pidevat energiavoogu, moodustavad anorgaanilisest ainest primaarprodukte. Tsükli ülejäänud lülides toimub muutus ja energiakadu. Tootjad, tarbijad, lagundajad ökosüsteemis tarbivad algtoodangu elusainet. Loomad tarbivad selliseks protsessiks kordades rohkem madalaima tasemega elusainet, mis vähendab koguhulkaenergiavarud. Ringlus toimub kolme rühma koostoime kaudu.
Esimene rühm koosneb tootjatest. Nende hulka kuuluvad rohelised taimed, mis osalevad aktiivselt fotosünteesis. Sellised ained on ka bakterid, mis on võimelised kemosünteesiks. Need moodustavad esmase orgaanilise aine.
Teine rühm - esimese tellimuse tarbijad. Nad on orgaanilise aine tarbijad. Nende hulka kuuluvad nii röövloomad kui ka algloomad. Kiskjatena klassifitseeritud loomad, umbes 250 erinevat liiki.
Kolmas rühm - hävitajad (lagundajad), mis lagundavad surnud orgaanilise aine mineraalideks. Nende hulka kuuluvad seened, bakterid ja algloomad. Päikeseenergia kogunemine toimub fotosünteesi tõttu tsükli tõusvas harus. Taimed sünteesivad selles etapis orgaanilisi aineid lämmastikust, veest, süsinikdioksiidist.
Energiatarbimine
Mida veel bioloogia arvestab? Taimede hingamisel on selles oluline koht, kuna see protsess oksüdeerib peaaegu poole orgaanilisest ainest süsinikdioksiidiks, viies selle tagasi atmosfääri.
Orgaaniliste ühendite ja salvestatud energia kulutamise suuruselt teine variant on taimede esmajärguliste tarbijate kasutamine. Energia, mida fütofaagid koos toiduga talletavad, kulutatakse eluks, hingamiseks ja paljunemiseks. Ta eritub väljaheitega.
Taimtoidulised loomad on toit lihasööjatele (kõrgeima troofilise tasemega tarbijatele). Nad omakorda raiskavad energiat,toiduga kogunenud sarnaselt taimtoiduliste loomadega.
Elementide seos
Orgaaniliste jääkidega varustab keskkonda eraldi lüli ökosüsteemis. Need on energia- ja toiduallikaks saprofaagiloomadele (seened, bakterid). Süsivesikute muundamise viimane etapp on humifitseerimise protsess, sellele järgnev huumuse oksüdeerimine süsinikdioksiidiks ja tuha fragmentide mineraliseerumine. Seejärel sisenevad nad uuesti atmosfääri ja pinnasesse, olles toiduks taimedele.
Bootiline tsükkel on pidev orgaaniliste ühendite loomise ja lagundamise protsess. See realiseerub kõigi kolme organismirühma kaudu. Elu ilma tootjateta on võimatu, sest nemad on elu alus. Ainult neil on võime luua esmast orgaanilist ainet, ilma milleta järgnev tsükkel ei kulge.
Seoses esmase ja sekundaarse tootmise erineva järgu tarbijate tarbimisega, ühelt liigilt teisele üleminekuga, on Maal võimalikud mitmesugused vormid. Orgaanilisi aineid lagundavad redutseerijad tagastavad selle tsükli esimesse etappi.
Keemiliste komponentide suuremahulised migratsioonitsüklid seovad planeedi väliskestad üheks tervikuks, need selgitavad evolutsiooni järjepidevust.
Päikese energia toimib biootilise tsükli edasiviiva jõuna. Peamine orgaanilise aine tootmist soodustav protsess on fotosüntees. See on võimalik ainult siis, kui rohelised taimed kasutavad päikeseenergiat.
Taimede lehed (autotroofid),mis sünteesivad glükoosi, "säilitavad" päikeseenergiat orgaaniliseks ühendiks. Kosmosest biosfääri jõudes koguneb energia taimedesse, kivimitesse ja pinnasesse. Päike tagab keemiliste elementide ringluse, võimaldab omakorda tekkida anorgaanilistel või orgaanilistel ainetel.
Mida on oluline teada
Lisaks süsinikule, hapnikule, vesinikule osalevad biootilises tsüklis ka teised bioloogiliselt olulised elemendid: k altsium, lämmastik, fosfor, räni, kaalium, naatrium, väävel. See protsess on võimatu ka ilma mikroelementideta: jood, tsink, broom, molübdeen, hõbe, nikkel, plii, magneesium. Elusainesse neelduvate elementide loendis on isegi mürgid – arseen, seleen, elavhõbe, aga ka radioaktiivsed komponendid (raadium, uraan).
Jalgrattasõidu kiirus
Energiavahetus on tsükliline. Biosfääri elusaine uuendamine toimub umbes 8 aasta pärast. Protsess kulgeb ookeanis palju kiiremini (pärast 33 päeva). Atmosfääris asendub hapnik kahe tuhande aastaga ja süsinikmonooksiid 6 aastaga. Vee täielik asendamine hüdrosfääris võtab aega 2800 aastat.
Biosfääri komponentide jaoks saadaolevad keemilised ühendid on piiratud. Nende ammendumise tõttu on teatud organismirühmade areng ookeanis ja maismaal pärsitud.
Tiraaživalikud
Ainult tänu energia ja ainete ringlusele säilib biosfääri stabiilne seisund. On kaks võimalust – geoloogiline (suur) ja biogeokeemiline (väike).
Kaaluge esimesttsükli valik. Tardkivimid muutuvad bioloogiliste, keemiliste ja füüsikaliste tegurite mõjul settekivimiteks, eelkõige saviks ja liivaks. Need võivad tekkida ka biogeensete mineraalide (surnud mikroorganismide) sünteesi käigus merede ja ookeanide vetest. Vesised lahtised setted kogunevad järk-järgult reservuaari põhja, kõvenevad, moodustavad tihedaid kivimeid.
Siis toimub nende transformatsioon, vaadeldakse metamorfismi protsesse. Endogeense energia osade toimel sulatatakse kihid ümber, moodustades magma. Kui nad ilmastiku mõjul Maa pinnale tõusevad, muutuvad nad taas settekivimiteks.
Suurt tsüklit iseloomustab eksogeense (päikese)energia ja Maa endogeense (süva)energia koosmõju. Tänu sellele protsessile jaotub aine ümber planeedi sügavate horisontide ja biosfääri vahel.
See hõlmab ka päikeseenergia poolt akumuleeritud vee liikumist litosfääri, atmosfääri, hüdrosfääri vahel. Esiteks aurustub vesi ookeani pinn alt (mered, järved, jõed), seejärel naaseb sademete kujul maapinnale. Selliste protsesside kompenseerimiseks jõe äravool. Taimestik mängib veeringes olulist rolli.
Väike tsirkulatsioon on tüüpiline ainult biosfäärile. Tsüklid tekivad planeedi skaalal aatomite tsüklilisest mitmekordsest liikumisest, aga ka nendest liikumistest, mis on põhjustatud vulkanismist, merepõhja liikumisest, tuuleenergiast, maa-alustest vooludest.
Tee kokkuvõte
Biosfääris ringlevad ained,moodustades biogeokeemilisi tsükleid. Nad vajavad suurtes kogustes järgmisi elemente: hapnik, lämmastik, süsinik, vesinik. Nende ringlus on võimalik tänu isereguleeruvatele protsessidele, milles teised ökosüsteemide komponendid saavad aktiivseteks osalisteks.
Biosfääri arengu kõikides etappides toimib tsükli globaalse sulgemise seadus. Sellise protsessi aluseks on päikeseenergia, aga ka roheliste taimede klorofüll.
Orgaanilise aine täielikuks lagunemiseks, mille tekitavad rohelised taimed, vajate sama palju hapnikku, kui fotosünteesi käigus vabaneb. Tänu orgaanilise aine mattumisele turbasse, kivisöesse ja settekivimitesse säilib hapniku vahetusfond atmosfääris.
Transpordi, tööstusettevõtete arvu suurenemise tagajärjel on hapnikuringe looduses häiritud. See mõjutab negatiivselt biosüsteemi elujõulisust, viib mutatsioonideni ja mõnede elavate taime- ja loomaliikide täieliku väljasuremiseni.
