Ciclul biologic: o descriere și semnificația procesului

Ce este ciclul biotic? Fiind un sistem închis, funcționează cu succes de câteva miliarde de ani.

Să încercăm să înțelegem ce este ciclul biotic.

Caracteristici

Plantele moarte și resturile de organisme sunt reciclate de insecte, ciuperci, bacterii, protozoare. Animalele și plantele se transformă treptat în compuși minerali și organici. Ciclul biotic implică introducerea acestor substanțe în sol, urmată de absorbția lor de către plante. Procesul se caracterizează prin închidere, continuitate, descompunere a compușilor finali. Este un ciclu continuu care reglează viața pe planetă.

Semnificație

Să luăm în considerare ciclul biotic al carbonului în ecosistemele terestre folosind fosforul ca exemplu. O cantitate suficientă de acest element se găsește în orizonturile de humus ale solurilor neperturbate, precum și în litiera forestieră. Ciclul permite acumularea a aproximativ 106-107 tone de fosfor în biosferă. Fitomasa din stepele naturale de pășuni conține aproximativ 30 kg/ha de acest element, ceea ce este suficient pentru mamifere.

Schimbul de energie

Ciclul biotic implică un schimb de energie. Esența ciclului constă în faptul că energia nu dispare în lanțul transformărilor alimentare (trofice), ci energia se transformă de la o specie în alta.

Energia solară este transformată printr-un proces similar la fiecare nivel. Absorbția directă a energiei solare este caracteristică doar plantelor verzi prin fotosinteză.

Creează un compus organic (glucoza) din dioxid de carbon și apă și stochează energie. Frunzele plantei pornesc acest proces chimic numai în prezența luminii solare și a clorofilei.

Particularități ale procesului

Ciclul biotic a fost perturbat în unele perioade ale existenței umane. Au fost îndepărtate doar surplusurile depozitate sub formă de gaz, cărbune, petrol, calcar și alte minerale organice.

Arderea petrolului sau a cărbunelui într-un cuptor (motor) eliberează și utilizează energia care a fost stocată în biosferă timp de milioane de ani. În trecut, astfel de materiale excedentare nu contaminau biosfera Diversitatea speciilor este importantă pentru succesul procesului de reciclare Ciclul biotic. Astăzi este diferit.

Specificitate

Diversitatea animalelor este importantă pentru succesul ciclului. O singură specie nu va fi capabilă să descompună materia organică vegetală în produsele sale finale într-o biogeocenoză. Se descompune doar o parte din ea, precum și o parte din compușii organici care se găsesc în ele. În mod similar, rețelele și lanțurile trofice se formează.

În biocenoză, atmosfera este importantă. Contribuie la menținerea ciclului biologic al energiei și al substanțelor, precum și la asigurarea echilibrului hidric.

Un poluant se poate descompune în forme care pot fi încorporate în restul ciclului și asimilate de organismele vii.

Ciclul se bazează pe descompunerea și absorbția poluanților de către microorganisme și depinde de activitatea și cantitatea de elemente chimice direct implicate în ciclu.

Un ecosistem este suma componentelor anorganice și organice în cadrul cărora se desfășoară ciclul biotic.

Schema de procesare

Plantele își formează producția primară din materia anorganică, primind un flux constant de energie de la Soare. În restul ciclului, există o schimbare și o pierdere de energie. Producătorii, consumatorii, descompunătorii dintr-un ecosistem consumă materia vie din producția inițială. Animalele consumă o cantitate de multe ori mai mare de materie vie de nivel inferior pentru un proces similar, ceea ce le reduce rezervele totale de energie. Ciclul este format prin interacțiunea a trei grupuri de organisme.

Primul grup este format din producători. Printre acestea se numără plantele verzi, care participă activ la fotosinteză. Bacteriile, care sunt capabile de chimiosinteză, sunt, de asemenea, astfel de creaturi. Ei sunt cei care alcătuiesc materia organică primară.

Cel de-al doilea grup este format din consumatori de prim ordin. Sunt consumatori de materie organică. Printre acestea se numără prădătorii, dar și protozoarele. Există mai mult de 250 de animale de pradă diferite.

Un al treilea grup este format din descompozitori (decompozitori), care reduc materia organică moartă în minerale. Printre acestea se numără ciupercile, bacteriile și protozoarele. Acumularea de energie de la soare are loc în ramura ascendentă a ciclului, datorită fotosintezei. În această etapă, plantele sintetizează materia organică din azot, apă și dioxid de carbon.

Cheltuieli energetice

Ce altceva consideră biologia? Respirația plantelor joacă un rol important în ecosistem, deoarece oxidează aproape jumătate din materia organică a acestora în dioxid de carbon, pe care îl returnează în atmosferă.

A doua cea mai mare utilizare a materiei organice și a energiei depozitate este cea a consumatorilor de prim ordin de plante. Energia stocată în hrană de către fitofagi este utilizată pentru funcțiile lor vitale, respirație, reproducere și alte scopuri. Este excretat în fecale.

Animalele care se hrănesc cu plante sunt hrană pentru carnivore (consumatori de nivel trofic superior). Acestea, la rândul lor, cheltuiesc energia stocată în dieta lor într-un mod similar cu cel al animalelor erbivore.

Interrelația dintre elemente

O singură verigă în ecosistem mediu furnizează reziduuri organice. Ele sunt sursa de energie și hrană pentru animalele saprofage (ciuperci, bacterii). Etapa finală în transformarea unui carbohidrat este procesul de umificare, oxidarea ulterioară a humusului în dioxid de carbon, mineralizarea fragmentelor de cenușă. Acestea sunt apoi eliberate înapoi în atmosferă și în sol, oferind hrană pentru plante.

Ciclul biotic este un proces continuu de creare și distrugere a compușilor organici. Ea se realizează prin intermediul celor trei grupuri de organisme. Nu este posibil Viața fără Producători, deoarece ei sunt baza vieții. Numai ele au capacitatea de a crea materia organică primară fără de care ciclul următor nu poate avea loc.

Prin consumarea diferitelor ordine de produse primare și secundare de la o specie la alta, pe Pământ este posibilă o varietate de forme. Reducători care descompun materia organică, readucând-o în prima etapă a ciclului.

Ciclurile pe scară largă ale migrațiilor chimice conectează învelișurile exterioare ale planetei într-un singur întreg; ele explică continuitatea evoluției.

Ciclul biotic este determinat de energia solară. Acesta este procesul principal, care contribuie la producția de materie organică este fotosinteza. Este posibil doar dacă plantele verzi folosesc energia solară.

Frunzele plantelor (autotrofe) care sintetizează glucoza "stochează" energia solară într-un compus organic. Energia din spațiu ajunge în biosferă; este stocată în plante, roci și sol. Soarele asigură ciclul elementelor chimice, permite formarea de materii anorganice sau organice una după alta.

Ce este important de știut

Cu excepția carbonului, oxigenului și hidrogenului, la circulația biotică participă și alte elemente importante din punct de vedere biologic: calciu, azot, fosfor, siliciu, potasiu, sodiu, sulf. Fără oligoelemente, de asemenea: iod, zinc, brom, molibden, argint, nichel, plumb și magneziu. Chiar și otrăvurile, cum ar fi arsenicul, seleniul, mercurul și componentele radioactive (radiu, uraniu) se află pe lista elementelor absorbite de materia vie.

Ritmul de ciclism

Schimbul de energie este ciclic. Reînnoirea materiei vii din biosferă are loc după aproximativ 8 ani. Mult mai rapid în ocean (în 33 de zile). În atmosferă, oxigenul este înlocuit în două mii de ani, iar monoxidul de carbon în șase ani. Schimbul total de apă în hidrosferă durează 2.800 de ani.

Compușii chimici care sunt disponibili pentru componentele biosferei sunt limitați. Din cauza epuizării lor, dezvoltarea unor grupuri de organisme din ocean și de pe uscat este împiedicată.

Opțiuni de ciclism

Numai prin ciclurile de energie și de substanțe biosfera își menține o stare de echilibru. Există două versiuni: geologică (mare) și biogeochimică (mică).

Luați în considerare prima versiune a ciclului. Rocile magmatice, sub acțiunea factorilor biologici, chimici și fizici, se transformă în roci sedimentare, în special în argilă și nisip. Ele pot apărea, de asemenea, în timpul sintezei mineralelor biogene (microorganisme moarte) din apa mării și a oceanului. Sedimentele apoase și friabile se depun treptat pe fundul rezervorului, se întăresc pentru a forma roci dense.

Urmează transformarea lor și procesele de metamorfism. Datorită porțiunilor de energie endogenă, straturile se topesc și formează magmă. Când se ridică la suprafața Pământului, sunt transformate din nou în roci sedimentare prin meteorizare, transport.

Marele ciclu se caracterizează prin interacțiunea dintre energia exogenă (solară) și energia endogenă (de adâncime) a Pământului. Acest proces redistribuie materia între orizonturile profunde și biosfera planetei.

Aceasta include mișcarea apei între litosferă, atmosferă și hidrosferă, care este captată de energia solară. Apa se evaporă mai întâi de la suprafața oceanului (mare, lac, râu), apoi revine pe pământ sub formă de precipitații. Aceste procese sunt compensate de scurgerea râurilor. Vegetația joacă un rol important în ciclul apei.

Ciclurile biogeochimice mici sunt unice în biosferă. Ciclurile sunt create la scară planetară din mișcările multiple și ciclice ale atomilor, precum și din mișcările cauzate de vulcanism, de mobilitatea fundului mării, de energia eoliană și de scurgerile subterane.

Să rezumăm

În biosferă, substanțele circulă, formând cicluri biogeochimice. Au nevoie de oxigen, azot, carbon și hidrogen în cantități mari. Ele pot circula datorită unor procese de autoreglare, în care alte componente ale ecosistemului devin participanți activi.

Legea închiderii globale a ciclului se aplică în toate etapele de dezvoltare a biosferei. La baza acestui proces se află energia solară, precum și clorofila din plantele verzi.

Descompunerea completă a materiei organice produse de plantele verzi necesită o cantitate de oxigen egală cu cea eliberată în timpul fotosintezei. Prin stocarea materiei organice în turbă, cărbune, sedimente și combustibili fosili, schimbul de oxigen din atmosferă.

Ca urmare a creșterii transportului, instalații industriale Ciclul oxigenului din natură este perturbat. Acest lucru afectează în mod negativ viabilitatea biosistemului, ducând la mutații și la dispariția completă a unor specii de plante și animale vii.