Кругообіг речовин - студопедія

Хімічні механізми, що лежать в основі харчових ланцюгів, є кругообіг (цикли) речовин. З іншого боку, кругообіг речовин забезпечують самопідтримки популяцій.

Кругообіг речовин не є замкнутими. Частина органічних і неорганічних речовин витісняється за межі спільнот, але при цьому відбувається їх поповнення за рахунок зовнішніх джерел (опади, фіксація азоту атмосфери і т. Д.). Розглянемо як приклади кругообіг вуглецю, кисню та азоту.

Кругообіг вуглецю. що входить до складу всіх органічних сполук, починається з конверсії двоокису вуглецю (форми вуглецю в атмосфері) і води в органічну речовину (їжу). Частина цієї речовини використовується живими організмами при диханні, в результаті чого частина двоокису вуглецю знову повертається в атмосферу.

Підраховано, що весь вуглець атмосфери проходить через живі організми за час, що дорівнює 7-8 років. Інша частина двоокису вуглецю запасається в протоплазмі клітин. Після смерті організмів протоплазма їх клітин розкладається, в результаті чого двоокис вуглецю також звільняється і йде в атмосферу. Основна частина вуглецю міститься в формі COg в морях і океанах. Його круговорот є таким же, як і в разі атмосферного вуглецю.

В екологічних системах, де бере участь людина, двоокис вуглецю надходить в атмосферу також і в результаті спалювання рослин в якості палива.

Кругообіг кисню полягає в тому, що атмосферний кисень використовується рослинами і тваринами при диханні (спалюванні їжі), в результаті якого звільняється енергія, вода і двоокис вуглецю в фотосинтезі, при якому звільняється кисень, після чого цикл починається знову.

Більш складним є кругообіг азоту, найбільшим резервуаром якого служить атмосфера (близько 80%). Оскільки більшість рослин і тварин не може використовувати атмосферний азот (N2), то він конвертується грунтовими азотфіксірущімі бактеріями, кореневою системою бобових рослин і ціанобактеріями в нітрити (NO - 2), а потім в нітрати (NО - 3). Цей процес отримав назву нітрифікації. Растения восстанавливают нитраты, т. е. уеваивают азот и синтезируют белки. Кругообіг азоту далі полягає в тому, що грунтові мікроорганізми руйнують тварини відходи і залишки мертвих організмів, в результаті чого звільняється амоній, який конвертується нітріфіцірующімі бактеріями в розчинні солі нітратів, які використовуються у виробництві білків у рослинах. В результаті поїдання рослин травоїдними тваринами рослинні білки в їх організмі перетворюються в тварини.

У процесі гниття трупів рослин і тварин денітріфі-цірующіе бактерії перетворюють нітрати в вільний азот (NO2 ® NО - 2 ® N2 O ® N2), який йде в атмосферу, але азотфіксуючих-щие бактерії знову конвертують атмосферний азот в органічні сполуки, доступні для засвоєння рослинами.

Вільний азот конвертується в нітрати також електричними зарядами (блискавкою). Штучне додавання азотних сполук в ґрунт пов'язано з використанням хімічних добрив.

Велике значення в природі має круговорот води. Він здійснюється за рахунок сонячної енергії, але регулюється з боку організмів. Під впливом Сонця моря і океани піддаються випаровуванню. Ця вода в формі «випарів» (пара) надходить в атмосферу, а потім випадає у вигляді дощів на сушу, після чого через річки і грунтові води знову потрапляє в моря і океани. Значна частина води, наявної на суші, поглинається і випаровується рослинами. Але деяка частина води в клітинах рослин піддається фотолизу, в результаті чого вона розкладається на кисень і водень. Кисень йде в атмосферу, а водень включається до складу органічних сполук клітин.