Kitaran jirim dan tenaga dalam biosfera. Kitaran biogeokimia (kitaran biogeokimia) - proses metabolik kitaran antara pelbagai komponen biosfera, disebabkan oleh aktiviti penting organisma

nasi. 8. Skim kitaran biologi

Semua proses di Bumi pada peringkat awal disediakan oleh tenaga Matahari. Planet kita menerima 4–5·10 13 kcal/s daripada Matahari. Hanya 0.1–0.2% tenaga suria yang diserap oleh tumbuhan, tetapi tenaga ini melakukan banyak kerja: ia "melancarkan" proses biosintesis dan diubah menjadi tenaga ikatan kimia bahan organik tersintesis. Unsur biogenik, tidak seperti tenaga, dikekalkan dalam ekosistem, di mana ia menjalani kitaran berterusan, di mana kedua-dua organisma hidup dan persekitaran fizikal mengambil bahagian.

Memandangkan tumbuhan dan haiwan hanya boleh menggunakan nutrien yang terdapat pada atau berhampiran permukaan Bumi, pemeliharaan hidupan memerlukan bahan yang diasimilasikan oleh organisma hidup akhirnya tersedia kepada organisma lain.

Setiap unsur kimia, membuat kitaran dalam ekosistem, mengikut laluan khasnya sendiri, tetapi semua kitaran digerakkan oleh tenaga, dan unsur-unsur yang mengambil bahagian di dalamnya bertukar secara bergilir-gilir daripada bentuk organik kepada bukan organik dan sebaliknya. .

Tenaga Matahari menyebabkan pergerakan dua kitaran - geologi besar dan biologi kecil. Kitaran hebat, atau geologi– peredaran bahan dalam sistem: aliran geokimia tanah – rangkaian hidrografi – lautan – jisim udara – aerosol – aliran geokimia tanah. Ia paling jelas ditunjukkan dalam kitaran air dan peredaran atmosfera. Kecil, biologi(biotik), – kemasukan unsur kimia dari tanah dan atmosfera ke dalam organisma hidup; transformasi unsur-unsur masuk kepada sebatian kompleks baru dan kembalinya ke tanah dan atmosfera dalam proses aktiviti kehidupan dengan kejatuhan tahunan sebahagian daripada bahan organik atau dengan organisma mati sepenuhnya yang merupakan sebahagian daripada ekosistem.

Kedua-dua kitaran saling berkaitan dan mewakili satu proses pergerakan jirim di planet kita.

Seperti yang dinyatakan dalam kuliah 1–5, mana-mana ekosistem (unit struktur utama biosfera) dicirikan oleh pertukaran berterusan bahan, tenaga dan maklumat antara komponen individunya. Pertukaran nutrien antara organisma hidup dan komponen bukan hidup adalah seimbang dalam kebanyakan komuniti. Ekosistem boleh dianggap sebagai satu siri blok yang melaluinya pelbagai bahan dan bahan-bahan ini boleh kekal untuk masa yang lama. Dalam kebanyakan kes, kitaran bahan mineral dalam ekosistem melibatkan tiga blok aktif: organisma hidup, detritus organik mati dan bahan bukan organik yang tersedia. Dua blok tambahan - bahan tak organik yang boleh diakses secara tidak langsung dan bahan organik pemendakan - dikaitkan dengan kitaran nutrien di beberapa kawasan pinggir, tetapi pertukaran antara blok ini dan seluruh ekosistem adalah perlahan berbanding dengan pertukaran yang berlaku antara blok aktif.

Organisma hidup dan biosfera secara keseluruhannya terdiri daripada unsur kimia yang sama yang terdapat di alam sekitar. Sintesis biojisim memerlukan kira-kira 40 unsur, yang mana yang paling penting ialah karbon, nitrogen, oksigen, hidrogen, fosforus dan sulfur. Mereka dipanggil unsur biogenik. Biojisim utama berasal daripada karbon, oksigen, dan hidrogen. Mereka membentuk 99.9% daripada berat organisma hidup, membentuk 99% daripada berat keseluruhan kerak planet kita dan dengan itu memastikan kelestarian kehidupan di Bumi. Semua unsur kimia lain berada dalam keadaan tersebar. Kebanyakan berat organisma hidup berasal dari O 2 dan C. Mereka membentuk daripada 50 hingga 90% daripada berat mutlak kering mereka.

Unsur biogenik, berpindah secara bergantian daripada bahan hidup
menjadi bukan organik, mengambil bahagian dalam pelbagai kitaran biogeokimia.

Kitaran biogeokimia– kitaran unsur kimia: daripada alam semula jadi bukan organik melalui organisma tumbuhan dan haiwan kembali kepada alam semula jadi bukan organik. Ia dicapai menggunakan tenaga suria dan tenaga tindak balas kimia.

mengikut undang-undang penghijrahan biogenik atom oleh V. I. Vernadsky“penghijrahan unsur kimia di permukaan bumi dan di biosfera
secara amnya dijalankan sama ada dengan penyertaan langsung bahan hidup (penghijrahan biogenik), atau ia berlaku dalam persekitaran yang ciri geokimianya ditentukan oleh bahan hidup, kedua-dua yang kini mendiami biosfera dan yang telah bertindak di Bumi sepanjang keseluruhan geologi. sejarah."

Kitaran biogeokimia boleh dibahagikan kepada dua kumpulan:

kitaran gas di mana atmosfera berfungsi sebagai takungan utama unsur (karbon, nitrogen, oksigen, air);

kitaran sedimen, unsur-unsur yang dalam keadaan pepejal adalah sebahagian daripada batuan sedimen (fosforus, sulfur, dll.).

Pertukaran nutrien antara organisma hidup dan persekitaran tak organik adalah seimbang dalam kebanyakan komuniti.

Akibatnya, jumlah biojisim bahan hidup dalam biosfera Bumi cenderung agak malar. Biojisim biosfera (2·10 12 g) ialah tujuh urutan magnitud kurang daripada jisim kerak bumi (2·10 19 t). Tumbuhan Bumi setiap tahun menghasilkan bahan organik bersamaan dengan 1.6 10 11 tan, atau 8% daripada biojisim biosfera. Pemusnah, yang membentuk kurang daripada 1% daripada jumlah biojisim organisma planet, memproses jisim bahan organik yang 10 kali lebih besar daripada biojisim mereka sendiri. Secara purata, tempoh pembaharuan biojisim ialah 12.5 tahun.

Kewujudan kitaran biogenik mewujudkan peluang untuk pengawalan kendiri (homeostasis) sistem, yang memberikan kestabilan ekosistem - ketekalan kandungan peratusan pelbagai unsur. Oleh itu, prinsip asas fungsi ekosistem terpakai: pemerolehan sumber dan pelupusan sisa berlaku dalam kitaran semua elemen.

Mari kita pertimbangkan dengan lebih terperinci kitaran nutrien utama. Mari kita mulakan dengan kitaran air, kerana ia memainkan peranan penting dalam pergerakan oksigen dan hidrogen dalam ekosistem. Organisma cepat kehilangan air melalui penyejatan dan perkumuhan semasa hayat seseorang, air yang terkandung dalam badan boleh diperbaharui ratusan dan ribuan kali.

Kitaran air

Kitaran air- salah satu komponen utama peredaran abiotik bahan, termasuk peralihan air daripada keadaan cecair kepada gas dan pepejal dan belakang (Rajah 9). Ia mempunyai semua ciri utama kitaran lain - ia juga kira-kira seimbang pada skala seluruh dunia dan didorong oleh tenaga. Kitaran air adalah kitaran paling ketara di Bumi dari segi pemindahan jisim dan penggunaan tenaga. Setiap saat, 16.5 juta m3 air terlibat di dalamnya dan lebih daripada 40 bilion MW tenaga suria dibelanjakan untuk ini.

nasi. 9. Kitaran air di alam semula jadi

Proses utama yang memastikan kitaran air adalah: penyusupan, penyejatan, larian:

1. Infiltrasi - penyejatan - transpirasi: air diserap oleh tanah, dikekalkan sebagai air kapilari, dan kemudian kembali ke atmosfera, menyejat dari permukaan bumi, atau diserap oleh tumbuhan dan dilepaskan sebagai wap semasa transpirasi;

2. Aliran permukaan dan bawah permukaan: air menjadi sebahagian daripada air permukaan. Pergerakan air bawah tanah: Air masuk dan bergerak melalui tanah, memberi makan telaga dan mata air, sebelum memasuki semula sistem air permukaan.

Oleh itu, kitaran air boleh diwakili dalam bentuk dua laluan tenaga: laluan atas (penyejatan) didorong oleh tenaga suria, laluan bawah (kerpasan) memberi tenaga kepada tasik, sungai, tanah lembap, ekosistem lain dan terus kepada manusia, contohnya, di stesen janakuasa hidroelektrik. Aktiviti manusia mempunyai kesan yang besar terhadap kitaran air global, yang boleh mengubah cuaca dan iklim. Akibat menutupi permukaan bumi dengan bahan yang tidak tahan air, membina sistem pengairan, memampatkan tanah yang boleh diusahakan, memusnahkan hutan, dan lain-lain, aliran air ke lautan meningkat dan penambahan air bawah tanah berkurangan. Di banyak kawasan kering, takungan ini dipam keluar oleh manusia lebih cepat daripada diisi.
Di Rusia, 3,367 mendapan air bawah tanah telah diterokai untuk bekalan air dan pengairan tanah. Rizab deposit yang boleh dieksploitasi ialah 28.5 km 3 /tahun. Tahap pembangunan rizab ini di Persekutuan Rusia tidak lebih daripada 33%, dan 1,610 deposit sedang beroperasi.

Keistimewaan kitaran ini ialah lebih banyak air yang menyejat dari lautan (kira-kira 3.8 x 10 14 tan) daripada ia kembali dengan pemendakan (kira-kira 3.4 x 10 14 tan). Di darat, sebaliknya, lebih banyak kerpasan turun (kira-kira 1.0 10 14 t) daripada sejatan (jumlahnya kira-kira 0.6 10 14 t). Oleh kerana lebih banyak air yang menyejat dari lautan daripada yang dikembalikan, kebanyakan sedimen yang digunakan oleh ekosistem darat, termasuk agroekosistem yang menghasilkan makanan manusia, terdiri daripada air yang menyejat dari laut. Lebihan air dari darat mengalir ke tasik dan sungai, dan dari sana kembali ke lautan. Mengikut anggaran sedia ada, badan air tawar (tasik dan sungai) mengandungi 0.25 10 14 tan air, dan aliran tahunan ialah 0.2 10 14 tan. Oleh itu, masa perolehan air tawar adalah lebih kurang satu tahun. Perbezaan antara jumlah kerpasan yang jatuh ke atas tanah setahun (1.0 10 14 t) dan air larian (0.2 10 14 t) ialah 0.8 10 14 t, yang menyejat dan memasuki akuifer bawah tanah. Air larian permukaan sebahagiannya mengisi semula takungan air bawah tanah dan dengan sendirinya diisi semula daripadanya.

Kerpasan atmosfera adalah pautan utama dalam peredaran lembapan dan sebahagian besarnya menentukan rejim hidrologi ekosistem tanah. Taburan mereka di seluruh wilayah, terutamanya di pergunungan, adalah tidak sekata, yang disebabkan oleh ciri-ciri proses atmosfera dan permukaan asas. Sebagai contoh, untuk hutan terbuka hutan-tundra di wilayah pertumbuhan hutan Putorana di Siberia Tengah, jumlah kerpasan tahunan adalah
617 mm, untuk hutan taiga utara daerah perhutanan Lower Tunguska - 548, dan untuk hutan taiga selatan wilayah Angara ia berkurangan kepada 465 mm (Jadual 2).

Penyejatan mempunyai salah satu tempat utama. Dengan kedatangan kehidupan di Bumi, kitaran air menjadi agak kompleks, kerana fenomena fizikal mengubah air menjadi wap ditambah dengan proses penyejatan biologi yang berkaitan dengan kehidupan tumbuhan dan haiwan - transpirasi. Bersama-sama dengan kerpasan dan air larian, penyejatan, yang merangkumi penyejatan kerpasan terpintas, transpirasi lembapan oleh tumbuhan dan penyejatan subkanopi, merupakan item perbelanjaan utama imbangan air, terutamanya dalam ekosistem hutan. Sebagai contoh,
di hutan hujan tropika, jumlah air yang disejat oleh tumbuhan mencecah 7000 m3/km2 setahun, manakala di savana pada latitud dan ketinggian yang sama dari kawasan yang sama ia tidak melebihi 3000 m3/km2 setahun.

Tumbuhan secara amnya memainkan peranan penting dalam penyejatan air, dengan itu mempengaruhi iklim kawasan. Kadar penyejatan bergantung kepada keseimbangan sinaran dan produktiviti tumbuh-tumbuhan yang berbeza. Seperti yang dapat dilihat dari jadual. 2, dengan peningkatan dalam phytomass di atas tanah disebabkan oleh penyejatan yang lebih besar bagi sedimen yang dipintas dan penggunaan lembapan transpirasi, jumlah penyejatan meningkat.

Jadual 2

Evapotranspirasi ekosistem hutan meridian Yenisei

* – Vedrova et al. (dari buku Forest Ecosystems of the Yenisei Meridian, 2002);

**, *** – Burenina dan lain-lain (ibid.).

Di samping itu, tumbuh-tumbuhan yang lebih tinggi melaksanakan fungsi perlindungan air dan pengawalseliaan air yang sangat penting untuk ekosistem daratan: ia mengurangkan banjir, mengekalkan kelembapan dalam tanah dan menghalangnya daripada kering dan hakisan. Sebagai contoh, apabila penebangan hutan berlaku, dalam beberapa kes kemungkinan banjir dan paya wilayah meningkat, pada yang lain, proses transpirasi berhenti boleh menyebabkan "pengeringan" iklim. Penebangan hutan memberi kesan negatif terhadap air bawah tanah, mengurangkan keupayaan kawasan untuk mengekalkan hujan. Di sesetengah tempat, hutan membantu menambah akuifer, walaupun dalam kebanyakan kes hutan sebenarnya mengeringkannya.

Jadual 3

Kadar air tawar dan air masin di Bumi

Jumlah rizab air di Bumi dianggarkan kira-kira 1.5 hingga 2.5 bilion km 3 . Air garam membentuk kira-kira 97% daripada isipadu jisim air; Lautan Dunia menyumbang 96.5% (Jadual 3). Isipadu air tawar, mengikut pelbagai anggaran, ialah 35–37 juta km 3, atau 2.5–2.7% daripada jumlah rizab air di Bumi. Kebanyakan air tawar (68–70%) tertumpu di glasier dan litupan salji (menurut Reimers, 1990).

Bahan memasuki organisma hidup dari tanah, udara, dan air. Air menyejat dari lautan dan naik ke lapisan atmosfera, membentuk hujan. Tumbuhan hijau menggunakan air yang masuk ke dalam tanah. Sambil mengekalkan fungsi penting mereka, mereka pada masa yang sama membebaskan oksigen yang diperlukan untuk kehidupan. Pada masa yang sama, tanpa pendedahan kepada oksigen, proses penguraian dan reput tumbuhan tidak dapat berlaku. Apakah nama lingkaran ganas ini yang memungkinkan kehidupan di Bumi, dan apakah ciri-cirinya?

Konsep utama ekologi

Kitaran biologi adalah peredaran unsur kimia yang timbul serentak dengan asal usul kehidupan di planet kita, dan yang berlaku dengan penyertaan organisma hidup.

Corak yang wujud dalam kitaran bahan menyelesaikan masalah utama mengekalkan kehidupan di Bumi. Lagipun, rizab nutrien di seluruh permukaan Bumi tidak terhad, walaupun ia sangat besar. Jika rizab ini hanya dimakan oleh makhluk hidup, maka pada satu ketika kehidupan akan berakhir. Saintis R. Williams menulis: "Satu-satunya kaedah yang membolehkan kuantiti terhad mempunyai sifat infiniti adalah dengan menjadikannya berputar di sepanjang laluan garis melengkung tertutup." Kehidupan sendiri memutuskan bahawa kaedah ini harus digunakan di Bumi. Bahan organik dicipta oleh tumbuhan hijau, manakala bahan bukan hijau dipecahkan.

Dalam kitaran biologi, setiap spesies makhluk hidup mengambil tempatnya. Paradoks utama kehidupan adalah bahawa ia dikekalkan melalui proses pemusnahan dan pereputan yang berterusan. Sebatian organik kompleks akan musnah lambat laun. Proses ini disertai dengan pembebasan tenaga dan kehilangan ciri maklumat organisma hidup. Mikroorganisma memainkan peranan yang besar dalam kitaran biologi bahan dan perkembangan kehidupan - dengan penyertaan mereka, sebarang bentuk kehidupan termasuk dalam kitaran biotik.

Pautan rantaian bio

Mikroorganisma mempunyai dua sifat yang membolehkan mereka menduduki tempat yang begitu penting dalam bulatan kehidupan. Pertama, mereka boleh dengan cepat menyesuaikan diri dengan perubahan keadaan persekitaran. Kedua, mereka boleh menggunakan pelbagai jenis bahan, termasuk karbon, untuk menambah rizab tenaga. Tiada organisma yang lebih tinggi mempunyai sifat sedemikian. Mereka hanya wujud sebagai superstruktur atas asas asas kerajaan mikroorganisma.

Individu dan spesies pelbagai kelas biologi adalah pautan dalam kitaran bahan. Mereka juga berinteraksi antara satu sama lain menggunakan pelbagai jenis sambungan. Kitaran bahan pada skala planet termasuk kitaran biologi peribadi dalam alam semula jadi. Mereka dijalankan terutamanya melalui rantai makanan.

Penghuni habuk rumah yang berbahaya

Saprofit, "penduduk" tetap habuk rumah, juga memainkan peranan penting dalam kitaran biologi. Mereka memakan pelbagai bahan yang merupakan sebahagian daripada habuk rumah. Pada masa yang sama, saprofit menghasilkan najis yang agak toksik, yang menimbulkan alahan.

Siapakah makhluk yang tidak dapat dilihat oleh mata manusia? Saprofit tergolong dalam keluarga arachnid. Mereka menemani seseorang sepanjang hidupnya. Lagipun, hama debu memakan habuk rumah, yang juga termasuk kulit manusia. Para saintis percaya bahawa saprofit pernah menjadi penghuni sarang burung, dan kemudian "berpindah" ke rumah manusia.

Hama habuk, yang memainkan peranan besar dalam perolehan biologi, mempunyai saiz yang sangat kecil - dari 0.1 hingga 0.5 mm. Tetapi mereka sangat aktif sehingga hanya dalam 4 bulan satu hama debu boleh bertelur kira-kira 300 telur. Satu gram habuk rumah boleh mengandungi beberapa ribu hama. Tidak mustahil untuk membayangkan berapa banyak hama habuk yang terdapat di dalam rumah, kerana dipercayai bahawa sehingga 40 kg habuk boleh terkumpul di rumah manusia dalam satu tahun.

Berbasikal di dalam hutan

Di dalam hutan, kitaran biologi paling berkuasa kerana penembusan akar pokok ke dalam tanah. Pautan pertama dalam perolehan ini biasanya dianggap sebagai pautan rhizosfera yang dipanggil. Rhizosfera ialah lapisan tanah nipis (3 hingga 5 mm) di sekeliling pokok. Tanah di sekeliling akar pokok (atau "tanah rhizosfera") biasanya sangat kaya dengan eksudat akar dan pelbagai mikroorganisma. Pautan rizosfera adalah sejenis gerbang antara alam yang hidup dan tidak bernyawa.

Pautan penggunaan adalah di akar, yang menyerap mineral dari tanah. Sesetengah bahan dibasuh semula ke dalam tanah melalui pemendakan, tetapi kebanyakan nutrien dikembalikan semasa dua proses - sampah dan pereputan.

Peranan sampah dan sisa

Sampah dan sampah mempunyai makna yang berbeza dalam kitaran biologi bahan. Sampah termasuk kon pokok, dahan, daun, dan serpihan rumput. Penyelidik tidak memasukkan pokok dalam sampah - ia dikelaskan sebagai sampah. Pereputan boleh mengambil masa beberapa dekad untuk terurai. Kadangkala sampah boleh berfungsi sebagai bahan makanan untuk spesies pokok lain - tetapi hanya selepas mencapai tahap penguraian tertentu. Sisa tersebut mengandungi banyak bahan yang tergolong dalam kelas abu. Mereka perlahan-lahan memasuki tanah dan digunakan oleh tumbuhan untuk kehidupan selanjutnya.

Apa yang bergantung kepada sampah?

Sampah mempunyai makna yang sedikit berbeza dalam kitaran biologi. Dalam masa setahun, keseluruhan isipadunya masuk ke dalam lapisan sampah dan mengalami penguraian lengkap. Unsur abu memasuki peredaran biotik dengan lebih cepat. Walau bagaimanapun, sebenarnya, sampah adalah sebahagian daripada perolehan biologi apabila daun berada di atas pokok. Kadar sampah bergantung kepada banyak faktor: iklim, cuaca pada tahun semasa dan sebelumnya, dan bilangan serangga. Di hutan-tundra ia mencapai beberapa pusat, di hutan ia diukur dalam tan. Jumlah sampah terbesar di hutan berlaku pada musim bunga dan musim luruh. Angka ini juga berbeza bergantung pada tahun.

Bagi komposisi organik jarum dan daun, mereka mengalami perubahan yang sama semasa kitaran. Tidak seperti sampah, daun hijau biasanya kaya dengan fosforus, kalium, dan nitrogen. Sampah, sebagai peraturan, kaya dengan kalsium. Serangga dan haiwan mempunyai pengaruh yang besar terhadap kitaran biologi. Sebagai contoh, serangga pemakan daun boleh mempercepatkannya dengan ketara. Walau bagaimanapun, pengaruh terbesar ke atas kadar pusing ganti adalah dilakukan oleh haiwan semasa penguraian sampah. Larva dan cacing memakan dan menghancurkan sampah dan mencampurkannya dengan lapisan atas tanah.

Fotosintesis dalam alam semula jadi

Tumbuhan boleh menggunakan cahaya matahari untuk menambah rizab tenaga. Mereka melakukan ini dalam dua peringkat. Pada peringkat pertama, cahaya ditangkap oleh daun; dalam kedua, tenaga digunakan untuk proses penyerapan karbon dan pembentukan bahan organik. Ahli biologi memanggil tumbuhan hijau sebagai autotrof. Mereka adalah asas untuk kehidupan di seluruh planet ini. Autotrof sangat penting dalam fotosintesis dan peredaran biologi. Tenaga daripada cahaya matahari ditukar kepada tenaga tersimpan melalui pembentukan karbohidrat. Yang paling penting ialah glukosa gula. Proses ini dipanggil fotosintesis. Organisma hidup kelas lain boleh mengakses tenaga suria dengan memakan tumbuhan. Oleh itu, rantai makanan muncul yang memastikan peredaran bahan.

Corak fotosintesis

Walaupun pentingnya proses fotosintesis, ia masih belum diterokai untuk masa yang lama. Hanya pada awal abad ke-20, saintis Inggeris Frederick Blackman menjalankan beberapa eksperimen dengan bantuan yang memungkinkan untuk mewujudkan proses ini. Saintis juga mendedahkan beberapa corak fotosintesis: ternyata ia bermula dalam cahaya rendah, secara beransur-ansur meningkat dengan aliran cahaya. Walau bagaimanapun, ini hanya berlaku sehingga tahap tertentu, selepas itu peningkatan cahaya tidak lagi mempercepatkan fotosintesis. Blackman juga mendapati bahawa peningkatan suhu secara beransur-ansur dengan peningkatan cahaya menggalakkan fotosintesis. Meningkatkan suhu dalam cahaya rendah tidak mempercepatkan proses ini, begitu juga meningkatkan cahaya dalam suhu rendah.

Proses menukar cahaya kepada karbohidrat

Fotosintesis bermula dengan proses foton daripada cahaya matahari mengenai molekul klorofil yang terletak di dalam daun tumbuhan. Ia adalah klorofil yang memberikan tumbuhan warna hijau mereka. Penangkapan tenaga berlaku dalam dua peringkat, yang ahli biologi memanggil Photosystem I dan Photosystem II. Menariknya, bilangan sistem foto ini mencerminkan susunan para saintis menemuinya. Ini adalah salah satu keanehan dalam sains, kerana tindak balas mula-mula berlaku dalam fotosistem kedua, dan hanya kemudian pada yang pertama.

Foton cahaya matahari bertembung dengan 200-400 molekul klorofil yang terletak di dalam daun. Dalam kes ini, tenaga meningkat secara mendadak dan dipindahkan ke molekul klorofil. Proses ini disertai dengan tindak balas kimia: molekul klorofil kehilangan dua elektron (mereka, seterusnya, diterima oleh apa yang dipanggil "penerima elektron," molekul lain). Dan juga apabila foton berlanggar dengan klorofil, air terbentuk. Kitaran di mana cahaya matahari ditukar kepada karbohidrat dipanggil kitaran Calvin. Kepentingan fotosintesis dan kitaran biologi bahan tidak boleh dipandang remeh - terima kasih kepada proses-proses inilah oksigen tersedia di bumi. Sumber mineral yang diperolehi oleh manusia - gambut, minyak - juga merupakan pembawa tenaga yang disimpan semasa proses fotosintesis.

Sejak awal kewujudan planet kita, pelbagai proses pemindahan tenaga antara organisma hidup dan alam sekitar sentiasa berlaku. Ia berubah, masuk ke dalam bentuk lain, mengikat dan melesap semula. Perkara yang sama boleh dikatakan tentang apa-apa bahan yang membentuk asas kehidupan. Setiap daripada mereka melalui banyak keadaan, mengalami pelbagai perubahan dan akhirnya kembali.

Proses-proses ini memberi gambaran tentang kitaran bahan secara semula jadi. Mereka membolehkan anda mengesan pergerakan bukan sahaja sambungan, tetapi juga elemen individu. Mari cuba memahami isu ini dengan lebih terperinci.

Konsep umum kitaran bahan

Apakah kitaran bahan? Ini adalah peralihan kitaran dari satu bentuk ke bentuk yang lain, disertai dengan kehilangan atau pelesapan separa, tetapi mempunyai sifat yang kekal dan stabil. Iaitu, sebarang bahan atau unsur mengalami siri peralihan secara berperingkat, berubah dan berubah, tetapi pada akhirnya masih kembali kepada bentuk asalnya.

Sememangnya, dari masa ke masa mungkin terdapat kerugian separa dalam jumlah kompaun atau unsur yang dipersoalkan. Walau bagaimanapun, corak umum adalah tetap dan telah dipelihara selama beribu-ribu tahun.

Apakah kitaran bahan boleh dilihat menggunakan contoh. Yang paling mudah ialah transformasi bahan organik. Pada mulanya, semua makhluk hidup multiselular terdiri daripada mereka. Selepas melengkapkan kitaran hayat mereka, badan mereka diuraikan oleh organisma khas dan sebatian organik ditukar kepada bukan organik. Sebatian ini kemudiannya diserap oleh makhluk lain dan dikembalikan kepada bentuk organiknya di dalam badan mereka. Kemudian proses itu diulang dan berterusan secara kitaran sepanjang masa.

Gambar rajah kitaran bahan dalam alam semula jadi menjelaskan bahawa tiada apa yang timbul dari mana-mana dan hilang ke mana-mana. Semuanya mempunyai bentuk permulaan, penghujung dan peralihan. Ini adalah peraturan asas kehidupan. Tenaga dikawal oleh mereka. Mari kita pertimbangkan contoh transformasi yang berlaku dalam ekosistem dan makhluk hidup. Kami juga akan memahami apakah kitaran bahan berdasarkan satu unsur tertentu.

Bahan hidup di alam semula jadi

Bahan yang paling penting dalam biosfera adalah hidup. Apa itu? Ini adalah setiap wakil hidupan liar. Bersama-sama mereka membentuk biojisim. Ia secara semula jadi mengalami perubahan dan merupakan peserta dalam semua proses yang berlaku dalam persekitaran.

Peredaran bahan hidup boleh digambarkan melalui contoh berikut.

Makhluk pertama yang secara langsung menangkap tenaga cahaya matahari dan menukarkannya kepada tenaga ikatan kimia ialah tumbuhan dan bakteria biru-hijau. Ini berlaku disebabkan oleh pigmen klorofil semasa fotosintesis. Hasilnya ialah sintesis bahan organik daripada komponen bukan organik. Ini adalah bagaimana pautan pertama antara bahan hidup biosfera terbentuk.
Seterusnya datang haiwan yang mampu secara langsung memakan tumbuhan. Dan juga omnivor, termasuk manusia. Mereka menggunakan pautan pertama dan menukar bahan organik dalam diri mereka kepada bentuk lain - bukan organik.
Makhluk herbivor tertakluk kepada dimakan oleh haiwan karnivor. Ini adalah cara bahan masuk ke dalam organisma lain.
Seterusnya datang organisma yang mampu memakan bentuk karnivor. Pemangsa teratas. Mereka adalah pautan terakhir dalam peredaran bahan organik. Selepas mereka mati, organisma berikut mula bermain.
Detritivor ialah mikroorganisma, kulat, protozoa yang menguraikan sisa mati makhluk hidup dan menukar semua bahan kepada bentuk bukan organik.
Sebatian ini (karbon dioksida, air, garam mineral) digunakan semula oleh tumbuhan dalam proses mencipta sebatian organik.

Oleh itu, gambarajah kitaran bahan yang diberikan dalam alam semula jadi mencerminkan transformasi komponen hidup biosfera. Semuanya bermula dengan tumbuhan dan berakhir dengannya. Proses kitaran lengkap yang mempunyai banyak cabang dan keriting yang kompleks.

Kitaran bahan dalam ekosistem

Mana-mana ekosistem ialah keseluruhan komuniti organisma yang berbeza, disatukan oleh hubungan pemakanan yang kompleks, dan juga dipengaruhi oleh keadaan persekitaran yang serupa.

Peredaran bahan dalam ekosistem tertakluk kepada undang-undang alam sekitar tertentu. Oleh itu, subordinasi yang ketat di sepanjang rantai makanan adalah wajib. Pertukaran tenaga, bahan, peredaran banyak unsur - semua ini berlaku antara individu dalam kumpulan ekologi tertentu.

Selain itu, mereka semua dibahagikan kepada beberapa kumpulan:

pengeluar;
pengguna pesanan pertama;
pengguna pesanan kedua;
pengguna pesanan ketiga;
organisma omnivor;
pengurai atau detritivor.

Kitaran bahan mungkin kelihatan seperti ini:

tumbuhan (pengeluar) menghasilkan bahan organik;
(pengguna pesanan pertama) mengubahnya menjadi bukan organik dan bahan organik lain;
seekor karnivor (pengguna peringkat kedua) bertukar menjadi bahan organik lain;
pemangsa puncak (pengguna peringkat ketiga) sekali lagi menghilangkannya dalam bentuk haba, dan sebahagiannya menumpukan dalam bentuk bahan organik dalaman;
mikroorganisma, seperti bakteria, kulat dan lain-lain (pengurai atau detritivor), mengurai sisa haiwan yang mati dan membentuk jisim sebatian tak organik;
tumbuhan menyerap bahan bukan organik dan sekali lagi mencipta beberapa sebatian organik penting dalam proses fotosintesis, iaitu, ia menghasilkan.

Bahan ekosistem

Jelas sekali bahawa dalam satu ekosistem terdapat dua jenis bahan utama dalam interaksi rapat: organik dan bukan organik. Daripada organik ia adalah:

protein;
lemak;
karbohidrat.

Sebatian tak organik adalah seperti berikut:

air;
karbon dioksida;
garam mineral;
beberapa makronutrien penting.

Keadaan yang sangat penting untuk fungsi normal mana-mana ekosistem ialah kemasukan berterusan tenaga suria. Lagipun, tumbuhan boleh melakukan fotosintesis hanya dalam keadaan ini. Selain itu, tenaga yang terkandung dalam ikatan kimia sebatian dilesapkan dalam bentuk haba dalam kuantiti yang agak besar. Oleh itu, bahan tidak boleh beredar dalam keadaan tidak berubah tanpa kehilangan.

Skim kitaran bahan di padang rumput

Padang rumput adalah istimewa Lagipun, ia mempunyai beberapa perbezaan dari semua yang lain, contohnya, dari hutan. Apakah perbezaan ini?

Padang rumput hanya dikuasai oleh tumbuh-tumbuhan herba, terdiri daripada rumput rendah saka dan tahunan. Walau bagaimanapun, mereka berbeza antara satu sama lain. Mereka yang lebih suka cahaya adalah tinggi, manakala mereka yang boleh hidup di bawah naungan adalah pendek.
Tiada wakil besar dunia haiwan dalam komuniti ini. Ini disebabkan oleh fakta bahawa mereka tidak akan mempunyai tempat untuk bersembunyi, kerana tidak ada pokok.
Secara berkala, semasa hujan lebat, seluruh kawasan padang rumput dibanjiri air. Oleh itu nama mereka yang lain - jeli atau pukal. Tidak semua makhluk hidup boleh wujud dalam keadaan sedemikian.

Jika kita bercakap tentang persamaan antara komuniti padang rumput dan hutan, sebagai contoh, maka ciri utama harus diserlahkan: kedua-dua wilayah didiami oleh wakil tumbuhan, serangga, tikus, burung, reptilia, amfibia dan mamalia.

Kitaran bahan di padang rumput boleh kelihatan seperti ini:

mineral dan air yang digunakan oleh tumbuhan terus dari tanah;
serangga yang mendebungakan bunga dan membolehkan mereka membiak semasa memakan nektar, iaitu bahan organik yang dihasilkan oleh tumbuhan;
burung dan mamalia yang memakan serangga dan tumbuhan, iaitu memakan bahan organik;
mikroorganisma yang menguraikan sisa mati tumbuhan dan haiwan serta membebaskan bahan bukan organik (garam mineral, air, karbon dioksida).

Contoh permainan padang rumput

Semua pautan yang ditunjukkan dalam contoh adalah penting. Peredaran bahan di bendang adalah syarat yang diperlukan untuk kewujudan komuniti ini. Tanah boleh diperkaya dengan bahan dan unsur yang berguna hanya terima kasih kepada aktiviti penduduknya - mikroorganisma detritivor, cacing, kutu kayu dan makhluk lain. Tanpa keadaan ini, tumbuhan akan kekurangan bahan tak organik untuk fotosintesis dan pertumbuhan, yang bermaksud bahan organik yang mereka hasilkan juga akan berkurangan. Seperti kanji, selulosa, protein dan lain-lain. Ini akan membawa kepada pengurangan bilangan haiwan dan burung, dan oleh itu bahan organik secara amnya. Akibatnya, detritivor juga akan menderita, dan kitaran akan terganggu.

Peredaran bahan di padang rumput boleh digambarkan dengan contoh yang lebih spesifik. Mari cuba buat gambarajah sedemikian.

Garam mineral, air, karbon dioksida, dan oksigen dimakan oleh chamomile.
Lebah madu mendebungakan tumbuhan yang ditetapkan dan memakan debunganya, iaitu karbohidrat dan protein.
Pemakan lebah dan buzzard madu mematuk lebah madu dan memakan bahan organik badannya (kitin, protein, karbohidrat).
Vole padang rumput dan tikus kecil lain serta spesies yang lebih besar memakan bahan organik tumbuhan dan serangga.
Kestrel (burung) memakan tikus dan memakannya
Selepas kematian, semua haiwan dan serangga jatuh ke tanah, di mana badan mereka tertakluk kepada penguraian ke dalam sebatian konstituennya oleh aktiviti mikroorganisma, cacing, kutu kayu dan detritivor lain.
Akibatnya, tanah kembali tepu dengan garam tak organik, air dan sebatian lain yang diserap oleh akar tumbuhan.

Litar kuasa dan rangkaian

Peredaran bahan dan tenaga, seperti yang telah menjadi jelas, berkait rapat dengan konsep ekologi seperti rantai atau rangkaian makanan. Lagipun, apa-apa bahan adalah bahan, produk yang berfungsi sebagai bahan binaan untuk pembentukan bahagian struktur sel, tisu dan organ.

Setiap satu pasti memerlukan transformasi kitaran bahan. Dan sebarang proses sintesis dan pereputan memerlukan perbelanjaan atau pelepasan tenaga. Akibatnya, ia juga terlibat dalam satu kitaran dalam alam semula jadi.

Mengapakah konsep "litar" dan "rangkaian kuasa" wujud? Masalahnya ialah dalam satu kumpulan ekologi ia selalunya lebih kompleks daripada sekadar rantai biasa biasa. Lagipun, satu dan wakil dunia haiwan yang sama boleh menjadi herbivor dan pemangsa. Terdapat organisma omnivor. Di samping itu, bagi kebanyakan orang, persekitaran yang kompetitif dicipta untuk pengeluaran dan makanan, yang juga meninggalkan tandanya pada pelan umum perhubungan dalam biogeocenosis.

Dalam kes ini, litar saling berkait rapat antara satu sama lain dan rangkaian kuasa yang dipanggil terbentuk. Ini amat ketara di tempat yang dihuni oleh penduduk: hutan, komuniti tasik, hutan tropika dan lain-lain.

Semua litar kuasa boleh dibahagikan kepada dua jenis:

meragut, atau meragut;
penguraian, atau detritus.

Perbezaan utama antara mereka ialah dalam kes pertama semuanya bermula dengan organisma hidup - tumbuhan. Dalam kedua, dari sisa mati, najis dan deposit lain, yang diproses oleh mikroorganisma, cacing, dan sebagainya.

Perubahan Tenaga

Tenaga, seperti bahan, mengalami beberapa perubahan semasa proses dalam ekosistem. Semuanya dibahagikan kepada dua jenis utama:

cahaya matahari;
ikatan kimia.

Semasa pembinaan rantai makanan, tenaga dipindahkan dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Dalam kes ini, kerugian separa berlaku. Lagipun, ia dibelanjakan untuk proses kehidupan setiap makhluk, yang hilang dalam bentuk haba. Inilah sebabnya pentingnya tenaga solar sebagai sumber utama sentiasa mengisi semula bekalan mana-mana komuniti.

Secara langsung dalam bentuk cahaya dari Matahari, ia hanya boleh dimakan oleh organisma seperti:

tumbuhan;
bakteria;
organisma unisel fotosintetik.

Selepas mereka, semua tenaga masuk ke dalam bentuk seterusnya - ikatan kimia sebatian. Dalam bentuk ini, ia dimakan oleh wakil heterotropik biosfera.

Kitaran air

Kami telah menunjukkan bahawa proses kehidupan yang paling penting dan sejarah yang telah ditetapkan ialah kitaran bahan dalam alam semula jadi. Air ialah sebatian tak organik yang kepentingannya amat penting dan berskala besar. Oleh itu, kami akan mempertimbangkan secara umum bagaimana peredarannya berlaku.

Sejumlah besar air tertumpu di permukaan planet kita dalam pelbagai jenis takungan. Ini adalah laut dan lautan, paya, sungai, tasik, sungai, struktur buatan. Kelembapan sentiasa menguap dari permukaannya, iaitu, air dalam bentuk wap masuk ke lapisan atmosfera.
Tanah, kedua-dua bahagian luar dan dalam, juga mengandungi banyak kelembapan. Ini adalah air bawah tanah atau bawah tanah. Stim memasuki atmosfera dari permukaan, mengalir dari lapisan dalam ke dalam badan air, dan menyejat dari sana.
Pemeluwapan di atmosfera, air secara beransur-ansur mencapai maksimum dan mula kembali ke bumi dalam bentuk kerpasan. Pada musim sejuk ia adalah salji, pada musim panas ia adalah hujan.
Tumbuhan mengambil bahagian aktif dalam penyerapan dan transpirasi air, kerana mereka membawa sejumlah besar air melalui diri mereka sendiri.

Oleh itu, kitaran air dan kitaran bahan dalam alam semula jadi memastikan keadaan normal mana-mana ekosistem, dan oleh itu organisma.

Mempelajari kitaran bahan di sekolah rendah

Supaya kanak-kanak mempunyai idea tentang perubahan kitaran yang berlaku dalam alam semula jadi, mereka harus diberitahu tentang ini dari peringkat awal pendidikan. Kanak-kanak harus mempunyai pengetahuan tentang kitaran bahan. Darjah 3 adalah masa yang sesuai untuk ini. Dalam tempoh ini, kanak-kanak sudah cukup dewasa untuk memahami sepenuhnya dan mengasimilasikan maklumat seperti ini.

Banyak program pendidikan di dunia sekeliling membentangkan gambar rajah "Kitaran bahan Gred 3". Ia mencerminkan jenis utama transformasi air dan bahan yang menjadi ciri setiap ekosistem.

Gambarajah anggaran kitaran bahan untuk murid sekolah rendah mungkin kelihatan seperti: air dalam tumbuhan - bahan organik dalam haiwan - air dan garam mineral selepas kematian tumbuhan dan haiwan.

Setiap peringkat perlu dijelaskan dengan contoh dan penerangan terperinci untuk membentuk idea yang jelas tentang proses semula jadi yang berlaku.

1) mengikut peraturan piramid ekologi, biojisim setiap tahap trofik berikutnya berkurangan

kira-kira 10 kali;

2) oleh itu, untuk memberi makan burung hantu helang anda memerlukan 35 kg biojisim ferret (jika jisim satu ferret adalah kira-kira 0.5 kg, maka ini adalah -

70 ferret, 350 kg biojisim tikus vole diperlukan untuk memberi makan ferret (jika seekor tikus vole beratnya lebih kurang

100 g, maka ini adalah 35,000 ekor), yang memerlukan 3,500 kg bijirin untuk pemakanan.

Mengapa hujan asid berbahaya?

Pertama sekali, oksida logam berat yang jatuh ke dalam tanah dengan hujan adalah toksik. Air bawah tanah menembusi badan air dan meracuni mereka. Seterusnya, ini mengancam kematian penduduk badan air. Bahan toksik juga menjejaskan komposisi tanah dan sistem akar tumbuhan, dan ini membawa kepada perencatan aktiviti penting dan kematian mereka.

Bagaimanakah struktur biocenosis hutan campuran berbeza daripada struktur hutan birch?

1) Bilangan spesies;

2) bilangan peringkat;

3) komposisi spesies, kepelbagaian spesies.

Bagaimanakah ekosistem semula jadi berbeza daripada agroekosistem?

1. Kepelbagaian biologi yang lebih besar dan kepelbagaian hubungan dan rantai makanan.

2. Peredaran bahan yang seimbang.

3. Penyertaan tenaga suria dalam kitaran bahan dan tempoh kewujudan yang panjang.

Apakah perbezaan antara biogeocenosis dan ekosistem?

Ekosistem mempunyai sempadan sewenang-wenangnya (dari setitik air dengan mikroorganisma ke biosfera), manakala sempadan biogeocenosis ditentukan oleh sifat litupan tumbuh-tumbuhan. Konsep ekosistem digunakan untuk menggambarkan bahagian mudah biogeocenosis (tunggul reput dalam hutan) dan untuk menggambarkan kompleks buatan (akuarium). Biogeocenosis ialah pembentukan daratan semata-mata yang mempunyai sempadan yang jelas.

Ekosistem dan biogeocenosis adalah konsep yang serupa, tetapi tidak serupa. Mana-mana biogeocenosis ialah ekosistem. Sebagai contoh, hutan adalah ekosistem, tetapi apabila kita menentukan jenis hutan - hutan spruce, hutan blueberry - ia adalah biogeocenosis.

Mengapakah populasi kadangkala mengalami letupan dalam bilangan individu, dan kemudian penurunan mendadak?

Ini berlaku atas beberapa sebab. Sebagai contoh, apabila terdapat lebihan makanan dan bilangan pemangsa yang kecil, saiz populasi bertambah. Dan disebabkan peningkatan bilangan individu, jumlah makanan berkurangan, bilangan pemangsa meningkat + banyak haiwan mencari habitat baru untuk mencari makanan, manakala beberapa individu mati. Semua perkara di atas membawa kepada penurunan bilangan individu.

Apakah pautan wajib dalam rantaian makanan agrocenosis?

Manusia adalah pautan penting dalam rantaian makanan agrocenosis.

Semut hidup di dalam batang sesetengah tumbuhan. Apakah faedah tumbuhan itu daripada semut, dan apakah faedah semut daripada tumbuhan itu?

Berdasarkan peraturan piramid ekologi, tentukan berapa banyak plankton yang diperlukan untuk seekor ikan lumba-lumba seberat 300 kg untuk tumbuh di laut, jika rantai makanan kelihatan seperti: plankton - ikan bukan pemangsa - ikan pemangsa - ikan lumba-lumba.

Elemen tindak balas:

1) mengikut peraturan piramid ekologi, biojisim setiap tahap trofik berikutnya berkurangan kira-kira 10 kali ganda;

2) oleh itu, untuk memberi makan ikan lumba-lumba anda memerlukan 3 tan ikan pemangsa, untuk memberinya makan anda memerlukan 30 tan ikan bukan pemangsa, yang memerlukan 300 tan plankton untuk memberinya makan.

Di Amerika, banyak burung membina sarang dalam semak berduri kaktus. Apakah interaksi antara organisma hidup ini dipanggil dan apakah maksud biologinya?

Elemen tindak balas:

1) interaksi tersebut saling menguntungkan dan dipanggil simbiosis;

2) belukar kaktus berduri melindungi sarang burung daripada pemangsa;

3) burung memusnahkan serangga, perosak kaktus, dan menyuburkan tanah dengan najis.

Berdasarkan peraturan piramid ekologi, tentukan berapa banyak bijirin yang diperlukan untuk pembangunan satu helang emas seberat 7 kg, jika rantai makanan kelihatan seperti: bijirin - belalang - katak - ular - helang emas.

Elemen tindak balas:

2) mengikut peraturan piramid ekologi, biojisim setiap tahap trofik berikutnya berkurangan

kira-kira 10 kali;

2) oleh itu, untuk memberi makan helang emas anda memerlukan 70 kg ular (jika jisim satu ular adalah 200 g, maka ini adalah 350 ular), untuk memberi makan ular ini anda memerlukan 700 kg katak (jika jisim katak adalah 100 g, maka ini adalah 7000 katak), untuk memberi makan katak ini anda memerlukan 7 tan belalang, dan untuk memberi makan belalang ini anda memerlukan 70 tan tumbuhan bijirin.

Nelayan tahu bahawa sungai dan sungai yang dibangunkan oleh memerang mengandungi lebih banyak ikan daripada takungan tanpa memerang. Jelaskan fakta ini?

Elemen tindak balas:

1) memerang membina empangan yang menghalang haiwan akuatik kecil yang berfungsi sebagai makanan daripada hanyut ke hilir

2) air berdiri dan cetek di kolam yang dibendung oleh memerang memanaskan badan dengan baik, yang menyumbang kepada penciptaan

keadaan untuk bertelur ikan sungai dan perkembangan anak ikan yang menggalakkan.

Apakah mekanisme tindakan faktor antropogenik pada biocenosis?

Elemen tindak balas:

1) kesan ke atas biocenosis akibat pembangunan bandar, pertanian, penebangan hutan, dll., yang membawa kepada perubahan dalam julat spesies dan gangguan struktur populasi mereka;

2) pencemaran alam sekitar, yang boleh menghalang aktiviti penting spesies individu dan komuniti mereka, menyebabkan kematian organisma dan merangsang proses mutasi;

3) pemusnahan spesies tertentu (contohnya, berharga dari sudut komersial atau memburu).

Terdapat lebih sedikit tumbuhan herba di hutan cemara berbanding di hutan birch. Jelaskan fenomena ini.

Elemen tindak balas:

1) di dalam hutan, lebih banyak cahaya yang melalui mahkota pokok daripada di dalam hutan cemara adalah faktor yang mengehadkan banyak tumbuhan;

2) hanya tumbuhan herba tahan teduh boleh wujud di dalam hutan cemara.

Apakah ciri-ciri biogeocenosis?

Biogeocenosis ialah sistem kawal selia kendiri terbuka yang stabil dan berkeupayaan untuk metabolisme dan tenaga. Biocenosis adalah sebahagian daripada biosfera. Biogeocenosis terdiri daripada komponen abiotik dan biotik. Ia dicirikan oleh biojisim, kepadatan populasi, komponennya, dan kepelbagaian spesies. Komponen hidup biogeocenosis ialah pengeluar (tumbuhan), pengguna (haiwan), dan pengurai (bakteria dan kulat).

Rantaian makanan biogeocenosis semula jadi termasuk kumpulan berfungsi yang berbeza: pengeluar, pengguna, pengurai. Terangkan apakah peranan yang dimainkan oleh organisma kumpulan ini dalam kitaran bahan dan penukaran tenaga.

Elemen tindak balas:

1) Pengeluar - organisma yang menghasilkan bahan organik daripada bukan organik, merupakan penghubung pertama dalam rantai makanan dan piramid ekologi. Pengumpulan tenaga berlaku dalam bahan organik hasil daripada proses foto- atau kemosintesis.

2) Pengguna - organisma yang menggunakan bahan organik siap sedia yang dicipta oleh pengeluar, tetapi tidak menguraikan bahan organik kepada komponen mineral. Mereka menggunakan tenaga bahan organik untuk proses kehidupan mereka.

3) Pengurai ialah organisma yang, dalam perjalanan hidupnya, menukar sisa organik kepada bahan bukan organik, yang termasuk dalam kitaran bahan di alam semula jadi. Pengurai menggunakan tenaga yang dikeluarkan dalam proses ini untuk proses kehidupan mereka.

Apakah asas bagi kestabilan ekosistem?

Elemen tindak balas:

1) kepelbagaian spesies tumbuhan, haiwan dan organisma lain

2) rantai makanan bercabang (rangkaian), kehadiran beberapa peringkat trofik

3) peredaran bahan yang seimbang

Apakah yang menentukan kemampanan ekosistem semula jadi?

Elemen tindak balas:

1) kepelbagaian spesies

2) bilangan pautan dalam rantaian kuasa

3) peraturan kendiri dan pembaharuan diri

4) kitaran tertutup bahan

Apakah yang dipanggil gelombang populasi?

Turun naik dalam bilangan individu dalam populasi

Populasi hinggap di sungai semakin berkurangan akibat pencemaran air daripada kumbahan, penurunan bilangan ikan herbivor, dan penurunan kandungan oksigen dalam air pada musim sejuk. Apakah kumpulan faktor persekitaran yang dibentangkan dalam senarai ini?

1) Antropogenik.

2) Biotik.

3) Abiotik.

Untuk memerangi perosak serangga, orang menggunakan bahan kimia. Nyatakan sekurang-kurangnya 3 perubahan dalam kehidupan hutan oak jika semua serangga herbivor dimusnahkan dengan cara kimia. Terangkan mengapa perubahan ini akan berlaku.

Elemen tindak balas:

1) bilangan tumbuhan yang didebungakan serangga akan berkurangan dengan ketara, kerana serangga herbivor adalah pendebunga tumbuhan;

2) bilangan organisma insektivor (pengguna urutan kedua) akan berkurangan atau hilang secara mendadak akibat gangguan rantai makanan;

3) beberapa bahan kimia yang digunakan untuk membunuh serangga akan masuk ke dalam tanah, yang akan membawa kepada gangguan kehidupan tumbuhan, kematian flora dan fauna tanah, semua pelanggaran boleh menyebabkan kematian hutan oak.

Ke hadapan >>>

§ 40. Kitaran jirim dan tenaga dalam biosfera

Semua organisma hidup mempunyai hubungan dengan alam semula jadi tidak bernyawa dan termasuk dalam kitaran berterusan jirim dan tenaga (Rajah 44). Akibatnya, penghijrahan biogenik atom berlaku. Unsur kimia yang diperlukan untuk kehidupan organisma berpindah dari persekitaran luaran ke dalam badan. Apabila bahan organik terurai, unsur-unsur ini dikembalikan ke alam sekitar.

biosfera " class="img-responsive img-thumbnail">

nasi. 44. Kitaran bahan dalam alam semula jadi: 1 – kitaran air, oksigen dan karbon; 2 – kitaran nitrogen

Atmosfera terdiri daripada campuran gas. Semasa fotosintesis, tumbuhan hijau menyerap karbon dioksida dan membebaskan oksigen. Karbon dioksida digunakan untuk membina bahan organik dan masuk ke dalam badan haiwan melalui organisma tumbuhan dalam bentuk nutrien. Oksigen digunakan oleh semua organisma hidup dalam proses respirasi, untuk pengoksidaan bahan organik, dan semasa penguraian sisa mati organisma. Hasil daripada proses ini, karbon dioksida dibebaskan semula ke atmosfera. Nitrogen atmosfera bebas diserap dalam tanah oleh bakteria pengikat nitrogen dan ditukar kepada keadaan terikat dan boleh diakses. Tumbuhan memperoleh sebatian nitrogen daripada tanah untuk mensintesis bahan organik. Selepas mati, kumpulan mikroorganisma lain melepaskan nitrogen dan mengembalikannya ke atmosfera.

Oleh itu, oksigen, nitrogen dan karbon dioksida diserap oleh organisma hidup dan dilepaskan ke atmosfera semula hasil daripada proses lain. Terima kasih kepada peredaran gas yang seimbang, komposisi atmosfera dikekalkan malar.

Batuan mengandungi sejumlah besar fosforus. Apabila batu dimusnahkan, fosforus berakhir di dalam tanah, dan dari sana ia memasuki organisma hidup. Sesetengah fosfat larut dalam air dan memasuki Lautan Dunia, di mana ia terkumpul di bahagian bawah, membentuk batuan sedimen.

Air juga mengambil bahagian dalam kitaran. Semasa fotosintesis, ia digunakan untuk sintesis bahan organik, dan semasa pernafasan dan penguraian sisa organik ia dilepaskan ke alam sekitar. Di samping itu, air diperlukan untuk berfungsi semua organisma hidup. Garam mineral dan bahan organik yang diperlukan untuk organisma hidup larut di dalamnya. Kitaran unsur natrium, magnesium, kalsium, besi, sulfur dan unsur-unsur lain melalui persekitaran akuatik, yang secara keseluruhannya merupakan 1.7% daripada jumlah keseluruhan bahan yang termasuk dalam kitaran.

Hasil daripada kitaran bahan, terdapat pergerakan berterusan unsur kimia daripada organisma hidup ke alam semula jadi dan belakang. Kitaran bahan merangkumi dua proses berlawanan arah yang berkaitan dengan pengumpulan unsur dalam organisma hidup dan mineralisasi akibat penguraian mereka. Lebih-lebih lagi, di permukaan Bumi, pembentukan bahan hidup mendominasi, dan di dalam tanah dan kedalaman laut, mineralisasi mendominasi.

Serentak dengan penghijrahan atom, perubahan tenaga juga berlaku. Satu-satunya sumber tenaga di Bumi ialah Matahari. Sebahagian daripada haba dibelanjakan untuk memanaskan Bumi dan menyejat air. Dan hanya 0.2% tenaga suria digunakan dalam proses fotosintesis. Tenaga ini ditukar kepada tenaga ikatan kimia bahan organik. Semasa pemecahan dan pengoksidaan bahan organik semasa pemakanan, tenaga dilepaskan dan dibelanjakan untuk proses penting organisma: pertumbuhan, pergerakan, pembiakan, perkembangan, memanaskan badan. Oleh itu, tenaga suria yang sentiasa masuk terkumpul dalam bahan organik dan digunakan oleh semua organisma hidup.

Jadi, biosfera adalah sistem besar yang terdiri daripada komponen heterogen yang saling berkaitan dengan proses penghijrahan tenaga dan jirim. Sumber tenaga ialah Matahari. Sifat kitaran proses migrasi - kitaran bahan memastikan kewujudan berterusan biosfera.

Jumlah bahan hidup (bioproduk) berubah-ubah: pembiakan dan pertumbuhan organisma hidup membawa kepada pertumbuhannya, penindasan dan pengehadan kadar pembiakan dan pertumbuhan, dan kematian organisma menyumbang kepada pengurangannya.

Faktor pengehad termasuk kepekatan karbon dioksida di atmosfera, kekurangan lembapan, kekurangan nutrien, dan keamatan cahaya. Faktor-faktor ini mengehadkan bukan sahaja kadar pembentukan bahan organik, tetapi juga kadar proses geokimia lain yang berlaku dalam alam tidak bernyawa.

<<< Назад

Ke hadapan >>>