Tuần hoàn sinh địa hóa của các chất trong sinh quyển là quá trình tự nhiên quan trọng nhất của quá trình trao đổi liên tục các nguyên tố khác nhau giữa môi trường vô tri và sinh vật (động vật, thực vật, v.v.). Mọi thứ đều dựa trên những đặc điểm cơ bản của chúng. Điều quan trọng nhất bao gồm khả năng trao đổi chất, sinh sản, chuyển các đặc tính di truyền.
Chu trình nitơ sinh địa hóa
Mỗi yếu tố đều có ý nghĩa riêng. Nitơ đóng một vai trò quan trọng trong thành phần của các hợp chất hữu cơ khác nhau. Mặc dù tỷ lệ nitơ cao trong khí quyển, nó không có sẵn cho thực vật và động vật. Có những lý do cho điều này. Về mặt năng lượng, sử dụng nitơ khoáng sẽ có lợi hơn cho thực vật và động vật - như một phần của các hợp chất hữu cơ.
Nitơ phân tử từ khí quyển được liên kết bởi các vi sinh vật cố định nitơ và góp phần tích tụ trong đất dưới dạng amoniac. Những người khác sử dụng nitơ từ các sinh vật chết. Chúng cũng góp phần tích tụ amoniac. Nó biến thành nitrat, được sử dụng tích cực bởi thực vật. Nói chung, đây là các tính năng của địa hóa sinh học.chu trình nitơ. Cũng nên xem xét quá trình chuyển hóa các chất tự nhiên khác.
Đặc điểm của chu trình sinh địa hóa của cacbon, lưu huỳnh và phốt pho
Những nguyên tố hóa học này cần thiết cho mọi cơ thể sống. Tuy nhiên, nhu cầu sống còn của họ không kết thúc ở đó. Do đó, các chất dinh dưỡng đa lượng tham gia vào một chu trình sinh học nhỏ (nhu cầu của sinh vật đối với chúng là khá lớn): kali, magie, natri; cũng như các nguyên tố vi lượng: bo, mangan, clo, v.v.
Chúng xâm nhập vào thực vật từ đất, mặc dù thường có mưa. Là một phần của phytomass, carbon, lưu huỳnh và phốt pho được tiêu thụ bởi những sinh vật ăn cỏ và do đó đi vào chuỗi dinh dưỡng. Tuy nhiên, một số loài động vật đáp ứng nhu cầu về những nguyên tố này mà bỏ qua thực vật. Động vật có móng guốc thăm dò muối, gặm đất, hoặc ăn phân, xương cũ. Động vật biển hấp thụ muối trực tiếp từ nước. Trong quá trình khoáng hóa các chất cặn bã chết, vi sinh vật trả lại các nguyên tố hóa học cho đất và nước. Do đó, các hoạt động của họ góp phần làm giàu chất dinh dưỡng cho môi trường.
Cân bằng hệ sinh thái
Trong một chu trình sinh địa hóa nhỏ trong sinh quyển, một hoàn cảnh quan trọng là tính hoàn chỉnh của nó. Trong hệ sinh thái, đầu vào và đầu ra của các yếu tố được cân bằng, trong khi khó khăn nảy sinh chủ yếu với các yếu tố được dự trữ trong đất.
Sự cân bằng của dòng vật chất và năng lượng quyết định sự ổn định của hệ sinh thái - cân bằng nội môi của nó. Sinh quyển sử dụng các nguồn năng lượng bên ngoài,đảm bảo tính trật tự và cấu trúc khá phức tạp của nó. Năng lượng ánh sáng phân tán được thực vật chuyển đổi thành trạng thái tập trung của năng lượng liên kết hóa học.
Đồng thời, cả việc loại bỏ năng lượng từ môi trường và sự chuyển hóa của nó đều không dẫn đến việc hình thành chất thải.
Ảnh hưởng của các hoạt động của con người đến quá trình sinh quyển
Sự can thiệp của con người vào các chu trình sinh địa hoá được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Trước hết, đây là sự phá hủy thành phần sinh học của hệ sinh thái (phá hủy thực vật hoặc thay đổi lãnh thổ trong quá trình khai thác các chất mang năng lượng). Khi chất hữu cơ bị đốt cháy, năng lượng từ trạng thái cô đặc chuyển sang trạng thái phân tán, dẫn đến ô nhiễm nhiệt bởi các chất khí và các sản phẩm khí của quá trình đốt cháy. Trong hệ sinh thái tự nhiên, các nguyên tử tham gia vào các chu trình sinh địa hóa được sử dụng nhiều lần. Điều này được tạo điều kiện thuận lợi bởi sự tham gia vào các chu kỳ của các yếu tố sinh học ánh sáng tạo nên chất quan trọng.
Sự can thiệp của con người dẫn đến việc đưa vào môi trường không chỉ một lượng bổ sung các nguyên tố vốn có của nó, mà còn cả các hợp chất hóa học mới, bao gồm cả những nguyên tố do con người tổng hợp. Nhiều loài trong số này được thực vật hấp thụ và sau đó được đưa vào chuỗi thức ăn.
Một ví dụ là chì, các hợp chất thủy ngân, asen, … Việc hấp thụ những chất này sẽ phá vỡ chu trình tự nhiên, thay đổi sự cân bằng của các nguyên tố hoặc dẫn đến sự tích tụ của chúng trong cơ thể sống, làm giảm năng suất của chúng hoặc gây chết. Đặc biệtthuốc trừ sâu và kim loại nặng có tác dụng phá hủy mạnh. Do đó, sự ổn định của hệ sinh thái, cân bằng nội môi của nó có thể bị xâm phạm trực tiếp hoặc gián tiếp bởi các hoạt động của con người.
Kim tự tháp sinh thái
Hãy chuyển sang các mô hình hoạt động quan trọng nhất của hệ sinh thái và các chu trình sinh địa hóa. Hãy sử dụng nguyên tắc của kim tự tháp sinh thái cho việc này. Nó được xây dựng trên cơ sở khối lượng sinh học của các phương trình dinh dưỡng. Diện tích của bất kỳ phần nào của hình chóp như vậy đều xấp xỉ bằng khối lượng của chất đó. Vì các sinh vật xây dựng cấp độ của chúng bằng cách sử dụng cấp độ trước đó, nên diện tích này sẽ giảm dần. Mức giảm của mỗi cấp độ như vậy có thể gấp mười lần.
Ví dụ như hình tháp sinh thái, đặc trưng của hệ sinh thái trên cạn, trong đó người sản xuất là cây lâu năm, có sinh khối lớn, mặc dù quá trình sản xuất không đạt cường độ cao nhất. Nó được cân bằng bởi sự gia tăng hàng năm của khối lượng động vật ăn cỏ. Mô hình hình thành khối lượng hữu cơ được gọi là quy tắc hình tháp. Có nhiều loại khác của nó.
Kim tự tháp ngược
Lấy hệ sinh thái của các thủy vực. Kim tự tháp được xây dựng cho họ có thể trông hơi khác một chút. Có vẻ như nó bị lộn ngược. Thực tế là tảo có tuổi thọ ngắn sinh sôi rất nhanh, nhưng cũng được người tiêu dùng tiêu thụ mạnh. Do đó, sinh khối được ghi nhận đồng thời trong trường hợp này không phản ánh cường độ của quá trình sản xuất trong thời kỳ thuận lợi trong năm. Nếu chúng ta tính đến lượng người tiêu dùng lớn đó (cá,động vật giáp xác) tích tụ và ăn chậm hơn, tổng khối lượng người tiêu dùng cao hơn.
Quy trình sản xuất trong hệ sinh thái giúp chúng hoạt động thành công. Nó quyết định bản chất của dòng năng lượng trong sinh quyển. Như bạn đã biết, các sinh vật sống là người tiêu dùng của nó. Năng lượng ánh sáng từ mặt trời được cây xanh sử dụng và dẫn đến hình thành các phân tử hữu cơ, nơi nó được lưu trữ dưới dạng liên kết hóa học. Một phần của nó được giải phóng trong quá trình hô hấp của thực vật và được chúng sử dụng để sinh trưởng, hấp thụ và di chuyển các chất. Đây là cách chu trình sinh địa hóa được thực hiện.
Trao đổi năng lượng
Như bạn đã biết, có các định luật nhiệt động lực học. Một phần năng lượng bị mất đi, tỏa nhiệt. Đây là hoạt động của một trong các luật. Ông khẳng định sự mất mát bắt buộc của năng lượng trong quá trình chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Khi tích tụ trong vật chất thực vật, nó sẽ được động vật sử dụng.
Sự phân tách của các phân tử đi kèm với sự giải phóng năng lượng. Một phần đáng kể của nó được sử dụng trong quá trình sống của động vật, truyền từ dạng này sang dạng khác. Đây là các quá trình sinh tổng hợp và tích lũy năng lượng của các liên kết mới. Đây là cơ, điện, nhiệt và các dạng năng lượng khác. Trong quá trình biến đổi của nó, một phần lại bị mất đi và tỏa nhiệt. Năng lượng dần dần chuyển sang một cấp độ khác. Đồng thời, sự mất mát của nó cũng xảy ra khi thải một phần thức ăn không tiêu hóa được (phân) và các chất thải hữu cơ của quá trình trao đổi chất (phân).
Quy trìnhsử dụng năng lượng
Hỗn mang trong tự nhiên rất hiếm, thường thì mọi thứ đều theo thứ tự. Chúng ta hãy chú ý đến một số mô hình định lượng của quá trình sử dụng và chuyển hóa năng lượng. Ở giai đoạn đầu, cây trồng sử dụng trung bình khoảng 1% thu nhập của nó. Đôi khi con số này lên tới 2%. Trong điều kiện thuận lợi nhất, nó giảm xuống 0,1%. Khi năng lượng được chuyển từ người sản xuất đến người tiêu dùng của đơn hàng đầu tiên, hiệu suất đạt 10%.
Động vật ăn thịt dường như tiêu hóa thức ăn hiệu quả hơn. Điều này là do đặc thù của thành phần hóa học của thực phẩm và sự dễ tiêu hóa của động vật. Tuy nhiên, đã ở cấp độ người tiêu dùng bậc ba, lượng năng lượng đến là rất nhỏ và được đặc trưng bởi phần nghìn giá trị ban đầu.
