რა არის ბიოტიკური ციკლი? როგორც დახურული სისტემა, ის წარმატებით ფუნქციონირებს რამდენიმე მილიარდი წლის განმავლობაში.
მოდით ვცადოთ გაერკვნენ რა არის ბიოტიკური ციკლი.
ფუნქციები
მკვდარი მცენარეები და ორგანიზმების ნაშთები მუშავდება მწერების, სოკოების, ბაქტერიების და პროტოზოების მიერ. ცხოველები და მცენარეები თანდათან გარდაიქმნება ელემენტარულ ორგანულ და მინერალურ ნაერთებად. ბიოტიკური ციკლი გულისხმობს ამ ნივთიერებების შეყვანას ნიადაგში, მცენარეების მიერ მათ შემდგომ მოხმარებას. პროცესს ახასიათებს საბოლოო ნაერთების დახურვა, უწყვეტობა, გახრწნა, დაშლა. ეს არის უწყვეტი წრე, რომელიც მართავს სიცოცხლეს პლანეტაზე.
მნიშვნელობა
ნახშირბადის ბიოტური ციკლი ხმელეთის ეკოსისტემებში განხილული იქნება ფოსფორის მაგალითის გამოყენებით.ამ ელემენტის საკმარისი რაოდენობა გვხვდება ხელუხლებელი ნიადაგების ნეშომპალა ჰორიზონტებში, ასევე ტყის ნარჩენებში. ციკლის წყალობით ბიოსფეროში შესაძლებელია დაახლოებით 106-107 ტონა ფოსფორის დაგროვება. ბუნებრივი მდელოს სტეპების ფიტომა შეიცავს დაახლოებით 30 კგ/ჰა ამ ელემენტს, რაც სავსებით საკმარისია ძუძუმწოვრებისთვის.
ენერგეტიკული გაცვლა
ბიოტიკური ციკლი მოიცავს ენერგიის გაცვლას. მისი არსი ემყარება იმ ფაქტს, რომ ენერგია არ ქრება კვების (ტროფიკული) გარდაქმნების ჯაჭვში, არამედ შეინიშნება მისი ტრანსფორმაცია ერთი სახეობიდან მეორეზე.
მზის ენერგია გარდაიქმნება მსგავსი პროცესით ყველა დონეზე. მზის ენერგიის პირდაპირი მოხმარება დამახასიათებელია მხოლოდ მწვანე მცენარეებისთვის ფოტოსინთეზის ფარგლებში.
ისინი ქმნიან ორგანულ ნაერთს (გლუკოზას) ნახშირორჟანგისა და წყლისგან და აგროვებენ ენერგიას. მცენარის ფოთლები ამ ქიმიურ პროცესში შედის მხოლოდ მზის შუქისა და ქლოროფილის თანდასწრებით.
პროცესის მახასიათებლები
კაცობრიობის არსებობის ზოგიერთ პერიოდში დარღვეული იყო ნივთიერებების ბიოტური ციკლი. ამოღებული იქნა მხოლოდ ჭარბი რაოდენობა, რომელიც დეპონირებული იყო გაზის, ნახშირის, ნავთობის, კირქვის და სხვა ორგანული მინერალების სახით.
ღუმელებში (ძრავებში) ნავთობის ან ქვანახშირის წვის დროს გამოიყოფა და გამოიყენება ენერგია, რომელიც გროვდებოდა ბიოსფეროს მიერ მილიონობით წლის განმავლობაში. წარსულში ასეთი ჭარბიარ დაბინძურდა ბიოსფერო, მათი უარყოფითი გავლენა ბიოტურ ციკლზე არ შეინიშნებოდა. დღეს განსხვავებულია.
სპეციფიკა
ცხოველთა მრავალფეროვნება მნიშვნელოვანია ციკლის წარმატებით განხორციელებისთვის. ერთი სახეობა ვერ შეძლებს მცენარეების ორგანული ნივთიერებების დაშლას ბიოგეოცენოზის საბოლოო პროდუქტებამდე. ის ანგრევს მათ მხოლოდ ნაწილს, ასევე ზოგიერთ ორგანულ ნაერთს, რომელიც მათშია. ქსელები და კვების ჯაჭვები იქმნება ანალოგიურად.
ბიოცენოზში ატმოსფერო მნიშვნელოვანია. ის ხელს უწყობს ენერგიისა და ნივთიერებების ბიოლოგიური ციკლის შენარჩუნებას, ასევე წყლის ბალანსის უზრუნველყოფას.
დაბინძურება შეიძლება დაიშალოს ფორმებად, რომლებიც შეიძლება ჩაერთოს ციკლის შემდგომ ეტაპებში და შეითვისოს ცოცხალი ორგანიზმები.
ციკლი ეფუძნება მიკროორგანიზმების მიერ დამაბინძურებლების დაშლას და შთანთქმას, ეს დამოკიდებულია ციკლში უშუალოდ მონაწილე ქიმიური ელემენტების აქტივობასა და რაოდენობაზე.
ეკოსისტემა არის არაორგანული და ორგანული კომპონენტების ჯამი, რომლის ფარგლებშიც მიმდინარეობს ნივთიერებების ბიოტური ციკლი.
პროცესის დიაგრამა
მცენარეები, რომლებიც იღებენ მუდმივ ენერგიას მზისგან, ქმნიან პირველად პროდუქტებს არაორგანული ნივთიერებებისგან. ციკლის დანარჩენ რგოლებში ხდება ენერგიის ცვლილება და დაკარგვა. მწარმოებლები, მომხმარებლები, ეკოსისტემაში დამშლელები მოიხმარენ ორიგინალური წარმოების ცოცხალ ნივთიერებას. ცხოველები ამ პროცესისთვის ბევრჯერ მოიხმარენ ყველაზე დაბალი დონის ცოცხალ ნივთიერებას, რაც ამცირებს საერთო რაოდენობასენერგიის რეზერვები. ცირკულაცია უზრუნველყოფილია სამი ჯგუფის ურთიერთქმედებით.
პირველი ჯგუფი შედგება პროდიუსერებისგან. მათ შორისაა მწვანე მცენარეები, რომლებიც აქტიურად მონაწილეობენ ფოტოსინთეზში. ასეთი ნივთიერებები ასევე არის ბაქტერიები, რომლებსაც შეუძლიათ ქიმიოსინთეზი. ისინი ქმნიან პირველად ორგანულ ნივთიერებებს.
მეორე ჯგუფი - პირველი რიგის მომხმარებლები. ისინი ორგანული ნივთიერებების მომხმარებლები არიან. მათ შორისაა მტაცებლები, ასევე პროტოზოები. ცხოველები, რომლებიც კლასიფიცირდება როგორც მტაცებლები, დაახლოებით 250 სხვადასხვა სახეობა.
მესამე ჯგუფი - დესტრუქტორები (დამშლელები), რომლებიც არღვევენ მკვდარ ორგანულ ნივთიერებებს მინერალებად. მათ შორისაა სოკოები, ბაქტერიები და პროტოზოები. მზის ენერგიის დაგროვება ციკლის აღმავალ ტოტზე ხდება ფოტოსინთეზის გამო. მცენარეები ამ ეტაპზე ასინთეზირებენ ორგანულ ნივთიერებებს აზოტის, წყლის, ნახშირორჟანგისგან.
ენერგიის მოხმარება
სხვა რას ითვალისწინებს ბიოლოგია? მცენარეთა სუნთქვას მასში მნიშვნელოვანი ადგილი უკავია, ვინაიდან ეს პროცესი ორგანული ნივთიერებების თითქმის ნახევარს ნახშირორჟანგად იჟანგებს და ატმოსფეროში აბრუნებს.
ორგანული ნაერთებისა და შენახული ენერგიის დახარჯვის სიდიდით მეორე ვარიანტია მცენარეების პირველი რიგის მომხმარებლების გამოყენება. ენერგია, რომელსაც ინახავს ფიტოფაგები საკვებთან ერთად, იხარჯება სიცოცხლეზე, სუნთქვაზე და გამრავლებაზე. ის გამოიყოფა ექსკრემენტით.
ბალახოვანი ცხოველები საკვებია მტაცებლებისთვის (უმაღლესი ტროფიკული დონის მომხმარებლები). ისინი, თავის მხრივ, ხარჯავენ ენერგიას,გროვდება საკვებთან ერთად, ბალახისმჭამელი ცხოველების მსგავსი.
ელემენტების კავშირი
ეკოსისტემის ცალკეული ბმული აწვდის ორგანულ ნარჩენებს გარემოს. ისინი ემსახურებიან როგორც ენერგიისა და საკვების წყაროს საპროფაგური ცხოველებისთვის (სოკოები, ბაქტერიები). ნახშირწყლების გარდაქმნის ბოლო ეტაპი არის ჰუმიფიკაციის პროცესი, ჰუმუსის შემდგომი დაჟანგვა ნახშირორჟანგად და ფერფლის ფრაგმენტების მინერალიზაცია. შემდეგ ისინი ხელახლა შედიან ატმოსფეროში და ნიადაგში, რაც მცენარეთა საკვებია.
ბიოტიკური ციკლი არის ორგანული ნაერთების შექმნისა და დაშლის უწყვეტი პროცესი. იგი რეალიზდება ორგანიზმების სამივე ჯგუფის მეშვეობით. მწარმოებლების გარეშე ცხოვრება შეუძლებელია, რადგან ისინი ცხოვრების საფუძველია. მხოლოდ მათ აქვთ უნარი შექმნან პირველადი ორგანული ნივთიერებები, რომლის გარეშეც შემდგომი ციკლი არ გაგრძელდება.
პირველადი და მეორადი წარმოების სხვადასხვა რიგის მომხმარებლების მოხმარების გამო, ერთი სახეობიდან მეორეზე გადატანა, დედამიწაზე შესაძლებელია მრავალფეროვანი ფორმები. რედუქტორები, რომლებიც ანადგურებენ ორგანულ ნივთიერებებს, აბრუნებენ მას ციკლის პირველ ეტაპზე.
ქიმიური კომპონენტების მიგრაციის ფართომასშტაბიანი ციკლები აკავშირებს პლანეტის გარე გარსებს ერთ მთლიანობაში, ისინი ხსნიან ევოლუციის უწყვეტობას.
მზის ენერგია მოქმედებს როგორც ბიოტური ციკლის მამოძრავებელი ძალა. ორგანული ნივთიერებების გამომუშავების ძირითადი პროცესია ფოტოსინთეზი. ეს შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც მწვანე მცენარეები იყენებენ მზის ენერგიას.
მცენარის ფოთლები (ავტოტროფები),რომლებიც სინთეზირებენ გლუკოზას, მზის ენერგიას „კონსერვავენ“ორგანულ ნაერთად. ბიოსფეროში კოსმოსიდან მოხვედრისას ენერგია გროვდება მცენარეებში, ქანებსა და ნიადაგში. მზე უზრუნველყოფს ქიმიური ელემენტების ცირკულაციას, იძლევა თავის მხრივ არაორგანული ან ორგანული ნივთიერებების წარმოქმნის საშუალებას.
რა მნიშვნელოვანია იცოდეთ
ბიოტურ ციკლში ნახშირბადის გარდა ჟანგბადი, წყალბადი მონაწილეობენ სხვა ბიოლოგიურად მნიშვნელოვანი ელემენტებიც: კალციუმი, აზოტი, ფოსფორი, სილიციუმი, კალიუმი, ნატრიუმი, გოგირდი. ეს პროცესი ასევე შეუძლებელია მიკროელემენტების გარეშე: იოდი, თუთია, ბრომი, მოლიბდენი, ვერცხლი, ნიკელი, ტყვია, მაგნიუმი. იმ ელემენტების ჩამონათვალში, რომლებიც შეიწოვება ცოცხალი მატერიით, არის შხამებიც კი - დარიშხანი, სელენი, ვერცხლისწყალი, ასევე რადიოაქტიური კომპონენტები (რადიუმი, ურანი).
ველოსიპედის სიჩქარე
ენერგეტიკული გაცვლა ციკლურია. ბიოსფეროს ცოცხალი მატერიის განახლება ხდება დაახლოებით 8 წლის შემდეგ. პროცესი ბევრად უფრო სწრაფად მიმდინარეობს ოკეანეში (33 დღის შემდეგ). ატმოსფეროში ჟანგბადი იცვლება ორი ათას წელიწადში, ნახშირბადის მონოქსიდი კი 6 წელიწადში. ჰიდროსფეროში წყლის სრულ ჩანაცვლებას 2800 წელი სჭირდება.
ქიმიური ნაერთები, რომლებიც ხელმისაწვდომია ბიოსფეროს კომპონენტებისთვის, შეზღუდულია. მათი ამოწურვის გამო, ორგანიზმების ზოგიერთი ჯგუფის განვითარება ოკეანეში და ხმელეთზე შეფერხებულია.
ტირაჟის ვარიანტები
მხოლოდ ენერგიისა და ნივთიერებების მიმოქცევის წყალობით შენარჩუნებულია ბიოსფეროს სტაბილური მდგომარეობა. არსებობს ორი ვარიანტი - გეოლოგიური (დიდი) და ბიოგეოქიმიური (პატარა).
განიხილეთ პირველიციკლის ვარიანტი. ცეცხლოვანი ქანები ბიოლოგიური, ქიმიური, ფიზიკური ფაქტორების გავლენით გადაიქცევა დანალექ ქანებად, კერძოდ, თიხად და ქვიშაში. ისინი ასევე შეიძლება წარმოიშვას ზღვებისა და ოკეანეების წყლებიდან ბიოგენური მინერალების (მკვდარი მიკროორგანიზმების) სინთეზის დროს. წყლიანი ფხვიერი ნალექები თანდათან გროვდება წყალსაცავის ფსკერზე, გამკვრივდება, ქმნის მკვრივ ქანებს.
შემდეგ არის მათი ტრანსფორმაცია, შეინიშნება მეტამორფიზმის პროცესები. ენდოგენური ენერგიის ნაწილის მოქმედებით, ფენები ხელახლა დნება, წარმოიქმნება მაგმა. როდესაც ისინი ამოდიან დედამიწის ზედაპირზე ამინდის გავლენის ქვეშ, გადადიან, ისინი კვლავ გარდაიქმნება დანალექ ქანებად.
დიდი ციკლი ხასიათდება ეგზოგენური (მზის) ენერგიის ურთიერთქმედებით დედამიწის ენდოგენურ (ღრმა) ენერგიასთან. ამ პროცესის წყალობით ნივთიერება ხელახლა ნაწილდება ღრმა ჰორიზონტსა და პლანეტის ბიოსფეროს შორის.
ის ასევე მოიცავს წყლის მოძრაობას ლითოსფეროს, ატმოსფეროს, ჰიდროსფეროს შორის, რომელიც დაგროვილია მზის ენერგიით. ჯერ წყალი ორთქლდება ოკეანის ზედაპირიდან (ზღვები, ტბები, მდინარეები), შემდეგ ნალექის სახით ბრუნდება დედამიწაზე. ასეთი პროცესების კომპენსირება მდინარის ჩამონადენი. მცენარეულობა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს წყლის ციკლში.
მცირე ცირკულაცია დამახასიათებელია მხოლოდ ბიოსფეროსთვის. ციკლები პლანეტარული მასშტაბით იქმნება ატომების ციკლური მრავალჯერადი მოძრაობებისგან, აგრეთვე იმ მოძრაობებისგან, რომლებიც გამოწვეულია ვულკანიზმით, ზღვის ფსკერის მოძრაობა, ქარის ენერგია, მიწისქვეშა ნაკადები.
შეჯამება
ბიოსფეროში ნივთიერებები ცირკულირებენ,ბიოგეოქიმიური ციკლების ფორმირება. მათ სჭირდებათ შემდეგი ელემენტები დიდი რაოდენობით: ჟანგბადი, აზოტი, ნახშირბადი, წყალბადი. მათი მიმოქცევა შესაძლებელია თვითრეგულირებადი პროცესების გამო, რომელშიც აქტიური მონაწილეები ხდებიან ეკოსისტემების სხვა კომპონენტები.
ბიოსფეროს განვითარების ყველა ეტაპზე მოქმედებს ციკლის გლობალური დახურვის კანონი. ასეთი პროცესის საფუძველია მზის ენერგია, ასევე მწვანე მცენარეების ქლოროფილი.
ორგანული ნივთიერებების სრული დაშლისთვის, რომელსაც ქმნის მწვანე მცენარეები, საჭიროა იმდენი ჟანგბადი, რამდენიც გამოიყოფა ფოტოსინთეზის დროს. ორგანული ნივთიერებების ტორფში, ქვანახშირში, დანალექ ქანებში დამარხვის წყალობით ატმოსფეროში ჟანგბადის გაცვლის ფონდი შენარჩუნებულია.
ტრანსპორტის, სამრეწველო საწარმოების რაოდენობის გაზრდის შედეგად ბუნებაში ჟანგბადის ციკლი ირღვევა. ეს უარყოფითად მოქმედებს ბიოსისტემის სიცოცხლისუნარიანობაზე, იწვევს მუტაციებს და ცოცხალი მცენარეებისა და ცხოველების ზოგიერთი სახეობის სრულ გადაშენებას.
