La circulació biogeoquímica de substàncies a la biosfera és el procés natural més important de l'intercanvi continu de diversos elements entre el medi inanimat i els organismes (animals, plantes, etc.) Tot es basa en les seves característiques fonamentals. Els més importants inclouen la capacitat de metabolisme, de reproduir-se i de transferir propietats hereditàries.
Cicle biogeoquímic del nitrogen
Cada element té el seu propi significat. El nitrogen té un paper important en la composició de diversos compostos orgànics. Malgrat l' alt percentatge de nitrogen a l'atmosfera, no està disponible per a plantes i animals. Hi ha raons per això. Energèticament, és més beneficiós per a les plantes utilitzar nitrogen mineral i per als animals com a part dels compostos orgànics.
El nitrogen molecular de l'atmosfera està unit per microorganismes fixadors de nitrogen i contribueix a la seva acumulació al sòl en forma d'amoníac. Altres utilitzen nitrogen d'organismes morts. També contribueixen a l'acumulació d'amoníac. Es converteix en nitrats, que són utilitzats activament per les plantes. Aquestes són, en termes generals, les característiques de la biogeoquímicacicle del nitrogen. Considereu també el procés de metabolisme d' altres substàncies naturals.
Característiques del cicle biogeoquímic del carboni, sofre i fòsfor
Aquests elements químics són necessaris per a tot organisme viu. Tanmateix, les seves necessitats vitals no acaben aquí. Per tant, els macronutrients estan implicats en un petit cicle biològic (la necessitat dels organismes per a ells és bastant gran): potassi, magnesi, sodi; així com oligoelements: bor, manganès, clor, etc.
Entren a les plantes des del sòl, encara que sovint amb precipitacions. Com a part de la fitomassa, el carboni, el sofre i el fòsfor són consumits pels consumidors herbívors i, per tant, entren a les cadenes tròfiques. No obstant això, alguns animals satisfan la necessitat d'aquests elements evitant les plantes. Els ungulats visiten llepades de sal, roseguen la terra o mengen excrements, ossos vells. Els animals marins absorbeixen la sal directament de l'aigua. En el procés de mineralització de residus morts, els microorganismes retornen elements químics al sòl i a l'aigua. Així, les seves activitats contribueixen a l'enriquiment del medi amb nutrients.
Balanç de l'ecosistema
En un petit cicle biogeoquímic a la biosfera, una circumstància important és la seva exhaustivitat. A l'ecosistema, l'entrada i sortida d'elements està equilibrada, mentre que les dificultats sorgeixen principalment amb elements reservats al sòl.
L'equilibri del flux de matèria i energia determina l'estabilitat de l'ecosistema: la seva homeòstasi. La biosfera utilitza fonts d'energia externes, quegaranteix la seva ordre i estructura força complexa. Les plantes converteixen l'energia lluminosa dispersa en un estat concentrat d'energia d'enllaç químic.
Al mateix temps, tant l'eliminació d'energia del medi com la seva transformació no condueixen a la formació de residus.
Influència de les activitats humanes en els processos biosfèrics
La intervenció humana en els cicles biogeoquímics es realitza de diverses maneres. En primer lloc, es tracta de la destrucció del biocomponent de l'ecosistema (destrucció de plantes o canvi de territori durant l'extracció de portadors d'energia). Quan es crema la matèria orgànica, l'energia d'un estat concentrat passa a un de dispers, el que provoca una contaminació tèrmica per aerosols i productes gasosos de la combustió. En un ecosistema natural, els àtoms implicats en els cicles biogeoquímics s'utilitzen repetidament. Això es facilita amb la participació en els cicles d'elements biogènics lleugers que formen la substància vital.
La intervenció humana implica introduir al medi no només una quantitat addicional dels seus elements inherents, sinó també nous compostos químics, inclosos els sintetitzats per l'home. Molts d'aquests són absorbits per les plantes i després introduïts a la cadena alimentària.
Un exemple són el plom, els compostos de mercuri, l'arsènic, etc. La ingesta d'aquestes substàncies altera el cicle natural, modificant l'equilibri dels elements, o provoca la seva acumulació en els organismes vius, reduint la seva productivitat o provocant la mort. Sobretotels pesticides i els metalls pesants tenen un fort efecte destructiu. Així, l'estabilitat de l'ecosistema, la seva homeòstasi poden ser violades directament o indirectament per les activitats humanes.
Piràmide ecològica
Parem als patrons de funcionament més importants de l'ecosistema i dels cicles biogeoquímics. Utilitzem el principi de la piràmide ecològica per a això. Es construeix a partir de la massa biològica d'equacions tròfiques. L'àrea de qualsevol part d'aquesta piràmide és aproximadament igual a la massa de la substància. Com que els organismes construeixen el seu nivell utilitzant l'anterior, aquesta àrea hauria de disminuir gradualment. Aquesta reducció de cada nivell pot ser deu vegades.
Per exemple, la piràmide ecològica, característica dels ecosistemes terrestres, en què els productors són plantes perennes, tenen una gran biomassa, tot i que el procés de producció no és de la màxima intensitat. S'equilibra amb l'augment anual de la massa d'animals herbívors. El patró de formació de la massa orgànica s'anomena regla de la piràmide. N'hi ha altres varietats.
Piràmide invertida
Preneu l'ecosistema de les masses d'aigua. La piràmide construïda per a ells pot semblar una mica diferent. Sembla que està cap per avall. El fet és que les algues de curta vida es multipliquen molt ràpidament, però són igualment consumides pels consumidors. Per tant, la biomassa registrada simultàniament en aquest cas no reflecteix la intensitat del procés productiu en el període favorable de l'any. Si tenim en compte que els grans consumidors (peix,crustacis) s'acumulen i es mengen més lentament, la massa total de consumidors és més gran.
El procés de producció a l'ecosistema permet el seu bon funcionament. Determina la naturalesa del flux d'energia a la biosfera. Com sabeu, els organismes vius són els seus consumidors. L'energia lumínica del sol és utilitzada per les plantes verdes i condueix a la formació de molècules orgàniques, on s'emmagatzema en forma d'enllaços químics. Part d'ella s'allibera durant la respiració de les plantes i és utilitzada per aquestes per al creixement, l'absorció i el moviment de substàncies. Així es realitza el cicle biogeoquímic.
Intercanvi d'energia
Com sabeu, hi ha lleis de la termodinàmica. Part de l'energia es perd, desprenent calor. Aquest és el funcionament d'una de les lleis. Afirma la pèrdua obligatòria d'energia en el procés de transformació d'un tipus a un altre. Quan s'acumula a la matèria vegetal, és utilitzat pels animals.
La divisió de les molècules va acompanyada de l'alliberament d'energia. Una part important d'ella s'utilitza en el procés de vida dels animals, passant d'una forma a una altra. Aquests són els processos de biosíntesi i acumulació d'energia de nous enllaços. Es tracta d'energia mecànica, elèctrica, tèrmica i d' altres tipus. Durant la seva transformació, una part es torna a perdre, desprenent calor. L'energia es mou gradualment a un altre nivell. Al mateix temps, la seva pèrdua també es produeix en llençar una part dels aliments no digerits (excrements) i en els residus orgànics del metabolisme (excrements).
Procésconsum d'energia
El caos és rar per naturalesa, normalment tot està en ordre. Fixem-nos en alguns patrons quantitatius del procés d'ús i conversió d'energia. En la primera etapa, les plantes utilitzen de mitjana al voltant de l'1% dels seus ingressos. De vegades aquesta xifra arriba al 2%. En les condicions menys favorables, baixa fins al 0,1%. Quan es transfereix energia dels productors als consumidors de primer ordre, l'eficiència arriba al 10%.
Els carnívors semblen digerir els aliments de manera més eficient. Això es deu a les peculiaritats de la composició química dels aliments i a la facilitat de digestió per part dels animals. No obstant això, ja a nivell de consumidors de tercer ordre, la quantitat d'energia entrant és molt petita i es caracteritza per mil·lèsimes dels valors inicials.
