Chu trình sinh học là gì? Là một hệ thống khép kín, nó đã hoạt động thành công trong vài tỷ năm.
Hãy thử tìm hiểu chu kỳ sinh học là gì.
Tính năng
Thực vật chết và tàn tích của sinh vật được xử lý bởi côn trùng, nấm, vi khuẩn và động vật nguyên sinh. Động vật và thực vật dần dần được biến đổi thành các hợp chất hữu cơ và khoáng nguyên tố. Chu trình sinh học liên quan đến sự xâm nhập của các chất này vào đất, sau đó là cây trồng tiêu thụ chúng. Quá trình được đặc trưng bởi sự khép kín, liên tục, phân rã, phân hủy các hợp chất cuối cùng. Nó là một vòng tròn liên tục chi phối sự sống trên hành tinh.
Ý nghĩa
Chu trình sinh học của cacbon trong các hệ sinh thái trên cạn sẽ được xem xét bằng cách sử dụng ví dụ về phốt pho. Một lượng đủ của nguyên tố này được tìm thấy trong các tầng mùn của đất không bị xáo trộn, cũng như trong thảm mục rừng. Nhờ chu kỳ, có thể tích lũy khoảng 106-107 tấn phốt pho trong sinh quyển. Phytomass của thảo nguyên đồng cỏ tự nhiên chứa khoảng 30 kg / ha nguyên tố này, khá đủ cho động vật có vú.
Trao đổi năng lượng
Chu trình sinh học liên quan đến trao đổi năng lượng. Bản chất của nó bắt nguồn từ thực tế là năng lượng không biến mất trong chuỗi chuyển hóa thức ăn (dinh dưỡng), nhưng sự chuyển hóa của nó từ loại này sang loại khác được quan sát thấy.
Năng lượng mặt trời được biến đổi trong một quá trình tương tự ở mọi cấp độ. Tiêu thụ trực tiếp năng lượng mặt trời chỉ đặc trưng cho cây xanh trong khuôn khổ quang hợp.
Chúng tạo ra một hợp chất hữu cơ (glucose) từ carbon dioxide và nước, đồng thời tích lũy năng lượng. Lá của thực vật chỉ được đưa vào quá trình hóa học này khi có ánh sáng mặt trời và chất diệp lục.
Tính năng của Quy trình
Trong một số thời kỳ tồn tại của loài người, chu trình sinh học của các chất đã bị xáo trộn. Chỉ phần thặng dư được rút ra, được lắng đọng dưới dạng khí đốt, than đá, dầu mỏ, đá vôi và các khoáng chất hữu cơ khác.
Trong quá trình đốt cháy dầu hoặc than trong lò (động cơ), năng lượng được giải phóng và sử dụng, được tích lũy bởi sinh quyển qua hàng triệu năm. Trong quá khứ, thặng dư nhưkhông xả rác vào sinh quyển, tác động tiêu cực của chúng đối với chu kỳ sinh vật không được quan sát thấy. Hôm nay thì khác.
Cụ thể
Sự đa dạng của động vật là rất quan trọng để thực hiện thành công chu trình. Một loài sẽ không thể phân hủy các chất hữu cơ của thực vật trong môi trường sinh học thành các sản phẩm cuối cùng. Nó chỉ phá vỡ một phần của chúng, cũng như một số hợp chất hữu cơ có trong chúng. Mạng và chuỗi thức ăn được hình thành theo cách tương tự.
Trong khoa học sinh học, bầu không khí là quan trọng. Nó giúp duy trì chu kỳ sinh học của năng lượng và các chất, cũng như đảm bảo cân bằng nước.
Chất ô nhiễm có thể phân hủy thành các dạng có thể tham gia vào các giai đoạn tiếp theo của chu trình và được các sinh vật sống đồng hóa.
Chu trình dựa trên sự phân hủy và hấp thụ các chất ô nhiễm của vi sinh vật, nó phụ thuộc vào hoạt động và số lượng của các nguyên tố hóa học trực tiếp tham gia vào chu trình.
Hệ sinh thái là tổng hợp các thành phần vô cơ và hữu cơ mà trong đó chu trình sinh học của các chất diễn ra.
Sơ đồ quy trình
Thực vật, nhận được một dòng năng lượng liên tục từ Mặt trời, tạo thành các sản phẩm sơ cấp từ vật chất vô cơ. Ở các mắt xích còn lại của chu trình có sự biến đổi và mất mát năng lượng. Người sản xuất, người tiêu thụ, sinh vật phân hủy trong hệ sinh thái tiêu thụ vật chất sống của sản xuất ban đầu. Động vật tiêu thụ cho quá trình như vậy gấp nhiều lần vật chất sống ở mức thấp nhất, làm giảm tổng sốnăng lượng dự trữ. Sự lưu thông được cung cấp thông qua sự tương tác của ba nhóm.
Nhóm đầu tiên bao gồm các nhà sản xuất. Chúng bao gồm các cây xanh tham gia tích cực vào quá trình quang hợp. Những chất như vậy cũng là vi khuẩn có khả năng sinh tổng hợp. Chúng tạo thành chất hữu cơ chính.
Nhóm thứ hai - người tiêu dùng của đơn đặt hàng đầu tiên. Họ là những người tiêu thụ chất hữu cơ. Chúng bao gồm động vật ăn thịt, cũng như động vật nguyên sinh. Động vật được phân loại là động vật ăn thịt, khoảng 250 loài khác nhau.
Nhóm thứ ba - chất hủy (chất phân hủy), phân hủy chất hữu cơ chết thành khoáng chất. Chúng bao gồm nấm, vi khuẩn và động vật nguyên sinh. Sự tích lũy năng lượng mặt trời được thực hiện trên nhánh tăng dần của chu kỳ do quang hợp. Thực vật ở giai đoạn này tổng hợp các chất hữu cơ từ nitơ, nước, carbon dioxide.
Tiêu hao năng lượng
Sinh học xem xét điều gì khác? Quá trình hô hấp của thực vật chiếm một vị trí quan trọng trong đó, vì quá trình này oxy hóa gần một nửa chất hữu cơ thành carbon dioxide, trả lại bầu khí quyển.
Biến thể lớn thứ hai của việc sử dụng các hợp chất hữu cơ và năng lượng dự trữ là việc sử dụng thực vật tiêu thụ bậc nhất. Năng lượng được dự trữ bởi phytophages cùng với thức ăn được sử dụng cho sự sống, hô hấp và sinh sản. Cô ấy được thải ra ngoài theo phân.
Động vật ăn cỏ là thức ăn cho động vật ăn thịt (sinh vật tiêu thụ ở mức độ dinh dưỡng cao nhất). Đến lượt chúng, chúng lại lãng phí năng lượng,tích lũy với thức ăn, tương tự như động vật ăn cỏ.
Mối quan hệ của các yếu tố
Một mắt xích riêng biệt trong hệ sinh thái cung cấp các chất cặn bã hữu cơ cho môi trường. Chúng là nguồn cung cấp năng lượng và thức ăn cho các loài động vật thực sinh (nấm, vi khuẩn). Giai đoạn cuối cùng của quá trình chuyển đổi carbohydrate là quá trình mùn hóa, quá trình oxy hóa mùn tiếp theo thành carbon dioxide, và khoáng hóa các mảnh tro. Sau đó, chúng tái nhập vào bầu khí quyển và đất, trở thành thức ăn cho thực vật.
Chu trình sinh học là một quá trình liên tục tạo ra và phá vỡ các hợp chất hữu cơ. Nó được thực hiện thông qua cả ba nhóm sinh vật. Cuộc sống không có người sản xuất là không thể, vì họ là cơ sở của cuộc sống. Chỉ chúng mới có khả năng tạo ra chất hữu cơ sơ cấp, nếu không có chất này thì chu trình tiếp theo sẽ không diễn ra.
Do sự tiêu thụ của những người tiêu dùng thuộc các bậc sản xuất sơ cấp và thứ cấp khác nhau, việc chuyển giao từ loài này sang loài khác, có thể có nhiều hình thức khác nhau trên Trái đất. Các chất giảm phân hủy chất hữu cơ đưa nó trở lại giai đoạn đầu của chu trình.
Các chu kỳ di chuyển quy mô lớn của các thành phần hóa học liên kết các lớp vỏ bên ngoài của hành tinh thành một tổng thể, chúng giải thích sự liên tục của quá trình tiến hóa.
Năng lượng của Mặt trời đóng vai trò là động lực của chu trình sinh học. Quá trình chính góp phần sản xuất chất hữu cơ là quang hợp. Điều đó chỉ có thể xảy ra khi cây xanh sử dụng năng lượng mặt trời.
Lá cây (sinh vật tự dưỡng),tổng hợp glucose, "bảo tồn" năng lượng mặt trời thành một hợp chất hữu cơ. Đi vào sinh quyển từ không gian, năng lượng tích tụ trong thực vật, đá và đất. Mặt trời đảm bảo sự tuần hoàn của các nguyên tố hóa học, cho phép lần lượt hình thành các chất vô cơ hoặc hữu cơ.
Điều quan trọng cần biết
Ngoài cacbon, oxy, hydro, các nguyên tố sinh học quan trọng khác cũng tham gia vào chu trình sinh học: canxi, nitơ, phốt pho, silic, kali, natri, lưu huỳnh. Quá trình này cũng không thể thực hiện được nếu không có các nguyên tố vi lượng: iốt, kẽm, brom, molypden, bạc, niken, chì, magiê. Trong danh sách các nguyên tố bị vật chất sống hấp thụ, có cả chất độc - asen, selen, thủy ngân, cũng như các thành phần phóng xạ (radium, uranium).
Tốc độ đạp xe
Trao đổi năng lượng diễn ra theo chu kỳ. Quá trình đổi mới vật chất sống của sinh quyển được thực hiện sau khoảng 8 năm. Quá trình này diễn ra nhanh hơn nhiều trong đại dương (sau 33 ngày). Trong khí quyển, oxy được thay thế trong hai nghìn năm, và carbon monoxide trong 6 năm. Việc thay thế hoàn toàn nước trong thủy quyển mất 2800 năm.
Các hợp chất hóa học có sẵn cho các thành phần của sinh quyển là có hạn. Do sự cạn kiệt của chúng, sự phát triển của một số nhóm sinh vật trong đại dương và trên đất liền bị kìm hãm.
Tùy chọn lưu thông
Chỉ nhờ sự tuần hoàn của năng lượng và các chất, trạng thái ổn định của sinh quyển mới được duy trì. Có hai lựa chọn - địa chất (lớn) và sinh hóa (nhỏ).
Cân nhắc đầu tiêntùy chọn chu kỳ. Đá Igneous dưới tác động của các yếu tố sinh học, hóa học, vật lý biến thành đá trầm tích, cụ thể là thành đá sét và cát. Chúng cũng có thể phát sinh trong quá trình tổng hợp các khoáng chất sinh học (vi sinh vật chết) từ nước biển và đại dương. Các lớp trầm tích lỏng dần tích tụ dưới đáy hồ, cứng lại, tạo thành đá dày đặc.
Sau đó, có sự biến đổi của chúng, các quá trình biến chất được quan sát. Dưới tác động của các phần năng lượng nội sinh, các lớp được nấu chảy lại, tạo thành magma. Khi chúng trồi lên bề mặt Trái đất dưới tác động của quá trình phong hóa, chuyển dịch, chúng lại bị biến đổi thành đá trầm tích.
Chu kỳ lớn được đặc trưng bởi sự tương tác của năng lượng ngoại sinh (mặt trời) với năng lượng nội sinh (sâu) của Trái đất. Nhờ quá trình này, chất được phân phối lại giữa các chân trời sâu và sinh quyển của hành tinh.
Nó cũng bao gồm sự chuyển động của nước giữa thạch quyển, khí quyển, thủy quyển, được tích lũy bởi năng lượng mặt trời. Đầu tiên, nước bốc hơi từ bề mặt đại dương (biển, hồ, sông), sau đó quay trở lại trái đất dưới dạng kết tủa. Bồi thường cho các quá trình như vậy dòng chảy của sông. Thảm thực vật đóng một vai trò quan trọng trong chu trình nước.
Vòng tuần hoàn nhỏ chỉ đặc trưng cho sinh quyển. Các chu kỳ được tạo ra trên quy mô hành tinh từ nhiều chuyển động tuần hoàn của các nguyên tử, cũng như những chuyển động do núi lửa, chuyển động của đáy biển, năng lượng gió, dòng chảy ngầm.
Tổng kết
Trong sinh quyển, các chất tuần hoàn,hình thành các chu trình sinh địa hoá. Họ cần các nguyên tố sau với số lượng lớn: oxy, nitơ, cacbon, hydro. Sự lưu thông của chúng có thể xảy ra do các quá trình tự điều chỉnh, trong đó các thành phần khác của hệ sinh thái trở thành những người tham gia tích cực.
Ở tất cả các giai đoạn phát triển của sinh quyển, quy luật đóng toàn cầu của chu kỳ hoạt động. Cơ sở của quá trình này là năng lượng mặt trời, cũng như chất diệp lục của cây xanh.
Để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ do cây xanh tạo ra, bạn cần lượng oxy thải ra trong quá trình quang hợp. Nhờ chôn lấp các chất hữu cơ trong than bùn, than đá, đá trầm tích, quỹ trao đổi oxy được duy trì trong khí quyển.
Do sự gia tăng số lượng các phương tiện giao thông, xí nghiệp công nghiệp, chu trình oxy trong tự nhiên bị xáo trộn. Điều này ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng tồn tại của hệ thống sinh học, dẫn đến đột biến và sự tuyệt chủng hoàn toàn của một số loài thực vật và động vật sống.
