Biyosferde madde ve enerji döngüsü. Biyojeokimyasal döngüler (biyojeokimyasal döngüler) - organizmaların hayati aktivitesinden kaynaklanan, biyosferin çeşitli bileşenleri arasındaki döngüsel metabolik süreçler

Pirinç. 8. Biyolojik döngünün şeması

Dünyadaki ilk aşamada tüm süreçler Güneş'in enerjisi tarafından sağlanır. Gezegenimiz Güneş'ten 4–5·10 13 kcal/s enerji almaktadır. Güneş enerjisinin yalnızca% 0,1-0,2'si bitkiler tarafından emilir, ancak bu enerji çok büyük miktarda iş yapar: biyosentez süreçlerini "başlatır" ve sentezlenen organik maddelerin kimyasal bağlarının enerjisine dönüştürülür. Biyojenik elementler, enerjiden farklı olarak, hem canlı organizmaların hem de fiziksel çevrenin katıldığı sürekli bir döngüye maruz kaldıkları ekosistemde tutulur.

Bitkiler ve hayvanlar yalnızca Dünya yüzeyinde veya yakınında bulunan besin maddelerini kullanabildiğinden, yaşamın korunması, canlı organizmalar tarafından özümsenen maddelerin eninde sonunda diğer organizmaların kullanımına sunulmasını gerektirir.

Ekosistemde döngü oluşturan her kimyasal element kendine özel bir yol izler ancak tüm döngüler enerjiyle harekete geçirilir ve bunlara katılan elementler dönüşümlü olarak organikten inorganik forma veya tam tersi şekilde geçer. .

Güneşin enerjisi iki döngünün hareketine neden olur: büyük jeolojik ve küçük biyolojik. Büyük veya jeolojik döngü– sistemdeki maddelerin dolaşımı: toprağın jeokimyasal akışı – hidrografik ağ – okyanus – hava kütleleri – aerosoller – toprağın jeokimyasal akışı. En açık şekilde su döngüsünde ve atmosferik dolaşımda kendini gösterir. Küçük, biyolojik(biyotik), – kimyasal elementlerin topraktan ve atmosferden canlı organizmalara girişi; organik maddenin bir kısmının yıllık düşüşü veya ekosistemin parçası olan tamamen ölü organizmalarla birlikte yaşam aktivitesi sürecinde gelen elementlerin yeni karmaşık bileşiklere dönüşmesi ve toprağa ve atmosfere geri dönmesi.

Her iki döngü de birbirine bağlıdır ve gezegenimizdeki maddenin tek bir hareket sürecini temsil eder.

1'den 5'e kadar olan derslerde belirtildiği gibi, herhangi bir ekosistem (biyosferin ana yapısal birimi), bireysel bileşenleri arasında sürekli bir madde, enerji ve bilgi alışverişi ile karakterize edilir. Canlı organizmalar ile cansız bileşenler arasındaki besin alışverişi çoğu toplulukta dengelidir. Bir ekosistem, içinden çeşitli maddelerin geçtiği ve bu maddelerin içinde uzun süre kalabildiği bir dizi blok olarak düşünülebilir. Çoğu durumda, bir ekosistemdeki mineral maddelerin döngüsü üç aktif bloğu içerir: canlı organizmalar, ölü organik kalıntılar ve mevcut inorganik maddeler. İki ek blok (dolaylı olarak erişilebilen inorganik maddeler ve çökeltici organik maddeler) bazı çevre bölgelerdeki besin döngüleriyle ilişkilidir, ancak bu bloklar ile ekosistemin geri kalanı arasındaki değişim, aktif bloklar arasında meydana gelen değişimle karşılaştırıldığında yavaştır.

Canlı organizmalar ve biyosfer bir bütün olarak çevrede bulunan aynı kimyasal elementlerden oluşur. Biyokütlenin sentezi yaklaşık 40 element gerektirir; bunların en önemlileri karbon, nitrojen, oksijen, hidrojen, fosfor ve kükürttür. Bunlara biyojenik elementler denir. Ana biyokütle karbon, oksijen ve hidrojenden gelir. Canlı organizmaların ağırlığının %99,9'unu oluştururlar, gezegenimizin tüm kabuğunun ağırlığının %99'unu oluştururlar ve bu sayede Dünya'daki yaşamın sürdürülebilirliğini sağlarlar. Diğer tüm kimyasal elementler dağınık haldedir. Canlı organizmaların ağırlığının büyük bir kısmı O 2 ve C'den gelir. Kuru mutlak ağırlıklarının %50 ila %90'ını oluştururlar.

Dönüşümlü olarak canlı maddeden geçen biyojenik elementler
inorganik hale gelir, çeşitli biyojeokimyasal döngülere katılır.

Biyojeokimyasal döngüler– kimyasal elementlerin döngüsü: inorganik doğadan bitki ve hayvan organizmalarına, oradan da inorganik doğaya. Güneş enerjisi ve kimyasal reaksiyonların enerjisi kullanılarak gerçekleştirilir.

Buna göre V. I. Vernadsky tarafından atomların biyojenik göçü yasası“Kimyasal elementlerin dünya yüzeyinde ve biyosferde göçü
genel olarak, ya canlı maddenin doğrudan katılımıyla (biyojenik göç) gerçekleştirilir ya da hem biyosferde yaşayan hem de Dünya üzerinde etkili olan, jeokimyasal özellikleri canlı madde tarafından belirlenen bir ortamda meydana gelir. tüm jeolojik tarih boyunca."

Biyojeokimyasal döngüler iki gruba ayrılabilir:

atmosferin elementin ana rezervuarı olarak görev yaptığı gazların döngüsü (karbon, nitrojen, oksijen, su);

katı haldeki elementleri tortul kayaların (fosfor, kükürt vb.) parçası olan tortul döngüler.

Canlı organizmalar ile inorganik çevre arasındaki besin alışverişi çoğu toplulukta dengelidir.

Sonuç olarak, Dünya'nın biyosferindeki canlı maddenin biyokütle miktarı bir miktar sabit olma eğilimindedir. Biyosferin biyokütlesi (2.10.12 g), yer kabuğunun kütlesinden (2.10.19 ton) yedi kat daha azdır. Dünyadaki bitkiler her yıl 1,6 10 11 tona eşit organik madde, yani biyosferin biyokütlesinin %8'ini üretir. Gezegendeki organizmaların toplam biyokütlesinin %1'inden azını oluşturan yıkıcılar, kendi biyokütlelerinden 10 kat daha fazla organik madde kütlesini işlerler. Ortalama olarak biyokütlenin yenilenme süresi 12,5 yıldır.

Biyojenik döngülerin varlığı, sistemin kendi kendini düzenlemesi (homeostazisi) için bir fırsat yaratır, bu da ekosisteme stabilite sağlar - çeşitli elementlerin içeriğinin yüzdesinin sabitliği. Dolayısıyla ekosistemlerin işleyişinin temel prensibi geçerlidir: Kaynakların elde edilmesi ve atıkların bertaraf edilmesi, tüm unsurların döngüsü içerisinde gerçekleşir.

Ana besinlerin döngülerini daha ayrıntılı olarak ele alalım. Ekosistemlerdeki oksijen ve hidrojenin hareketinde kritik bir rol oynadığı için su döngüsüyle başlayalım. Organizmalar buharlaşma ve boşaltım yoluyla hızla su kaybederler; bireyin yaşamı boyunca vücutta bulunan su yüzlerce, binlerce kez yenilenebilir.

Su döngüsü

Su döngüsü- Maddelerin abiyotik dolaşımının ana bileşenlerinden biri, suyun sıvıdan gaz ve katı hallere ve geriye geçişini içerir (Şekil 9). Diğer döngülerin tüm temel özelliklerine sahiptir - aynı zamanda tüm dünya ölçeğinde yaklaşık olarak dengelidir ve enerji tarafından yönlendirilir. Su döngüsü, kütle transferi ve enerji tüketimi açısından Dünya üzerindeki en önemli döngüdür. Her saniyede 16,5 milyon m3 su karışıyor ve buna 40 milyar MW'ın üzerinde güneş enerjisi harcanıyor.

Pirinç. 9. Doğadaki su döngüsü

Su döngüsünü sağlayan başlıca süreçler şunlardır: sızma, buharlaşma, akıntı:

1. Sızma - buharlaşma - terleme: su toprak tarafından emilir, kılcal su olarak tutulur ve daha sonra atmosfere geri döner, dünyanın yüzeyinden buharlaşır veya bitkiler tarafından emilir ve terleme sırasında buhar olarak salınır;

2. Yüzey ve yüzey altı akışı: Su, yüzey suyunun bir parçası haline gelir. Yeraltı suyu hareketi: Su, yüzey suyu sistemine yeniden girmeden önce kuyuları ve kaynakları besleyerek zemine girer ve hareket eder.

Böylece su döngüsü iki enerji yolu şeklinde temsil edilebilir: Üst yol (buharlaşma) güneş enerjisi tarafından yönlendirilir, alt yol (yağış) göllere, nehirlere, sulak alanlara, diğer ekosistemlere ve doğrudan insanlara enerji verir. örneğin hidroelektrik santrallerinde. İnsan faaliyetlerinin küresel su döngüsü üzerinde, havayı ve iklimi değiştirebilecek büyük bir etkisi vardır. Dünya yüzeyinin su geçirmez malzemelerle kaplanması, sulama sistemlerinin inşa edilmesi, ekilebilir alanların sıkıştırılması, ormanların yok edilmesi vb. sonucunda suyun okyanusa akışı artar ve yeraltı suyunun yenilenmesi azalır. Pek çok kuru alanda bu rezervuarlar insanlar tarafından dolmaktan daha hızlı bir şekilde dışarı pompalanıyor.
Rusya'da su temini ve arazi sulama amacıyla 3.367 yeraltı suyu yatağı araştırıldı. Keşfedilen yatakların işletilebilir rezervleri 28,5 km3/yıldır. Rusya Federasyonu'nda bu rezervlerin gelişme derecesi %33'ten fazla değildir ve 1.610 mevduat faaliyettedir.

Döngünün özelliği, okyanustan buharlaşan suyun (yaklaşık 3,8 10 14 ton), yağışla geri dönen miktardan (yaklaşık 3,4 10 14 ton) fazla olmasıdır. Karada ise tam tersine, buharlaşandan (toplamda yaklaşık 0,6 10 14 ton) daha fazla yağış düşer (yaklaşık 1,0 10 14 ton). Okyanustan geri dönenden daha fazla su buharlaştığından, insan gıdası üreten tarımsal ekosistemler de dahil olmak üzere kara ekosistemleri tarafından kullanılan tortunun çoğu, denizden buharlaşan sudan oluşuyor. Karadaki fazla su göllere ve nehirlere, oradan da okyanuslara geri akıyor. Mevcut tahminlere göre tatlı su kütleleri (göller ve nehirler) 0,25 10 14 ton su içermektedir ve yıllık akış 0,2 10 14 tondur. Böylece tatlı suyun çevrim süresi yaklaşık bir yıldır. Yılda karaya düşen yağış miktarı (1,0 10 14 ton) ile yüzey akışı (0,2 10 14 ton) arasındaki fark 0,8 x 10 14 tondur ve buharlaşarak toprak altı akiferlerine girer. Yüzey akışı, yeraltı suyu rezervuarlarını kısmen yeniler ve kendisi de onlardan yenilenir.

Atmosferik yağış, nem dolaşımındaki ana bağlantıdır ve büyük ölçüde kara ekosistemlerinin hidrolojik rejimini belirler. Bölgedeki, özellikle dağlardaki dağılımları, atmosferik süreçlerin ve altta yatan yüzeyin özelliklerinden dolayı dengesizdir. Örneğin, Orta Sibirya'nın ormanları yetişen Putorana ilinin orman-tundra açık ormanları için yıllık yağış miktarı şu şekildedir:
617 mm, Aşağı Tunguska ormancılık bölgesinin kuzey tayga ormanları için - 548 ve Angara bölgesinin güney tayga ormanları için 465 mm'ye düşer (Tablo 2).

Buharlaşmanın önde gelen yerlerinden biri vardır. Dünya'da yaşamın ortaya çıkışıyla birlikte, su döngüsü nispeten karmaşık hale geldi, çünkü suyu buhara dönüştürmenin fiziksel olgusu, bitki ve hayvanların yaşamıyla ilişkili biyolojik buharlaşma süreciyle desteklendi - terleme. Yağış ve akışın yanı sıra, yakalanan yağışın buharlaşması, nemin bitkiler tarafından transpirasyonu ve gölgelik altı buharlaşmasını içeren evapotranspirasyon, özellikle orman ekosistemlerinde su dengesinin ana harcama kalemidir. Örneğin,
Tropikal bir yağmur ormanında bitkiler tarafından buharlaştırılan su miktarı yılda 7000 m3/km2'ye ulaşırken, aynı enlem ve yükseklikteki bir savanada bu miktar yılda 3000 m3/km2'yi geçmez.

Bitki örtüsü genel olarak suyun buharlaşmasında önemli bir rol oynar ve dolayısıyla bölgelerin iklimini etkiler. Evapotranspirasyon oranı radyasyon dengesine ve farklı bitki örtüsü verimliliğine bağlıdır. Tablodan da anlaşılacağı üzere. Şekil 2'de, yakalanan çökeltilerin daha fazla buharlaşması ve terleme nem tüketimi nedeniyle yer üstü bitki kütlesindeki artışla birlikte toplam buharlaşma artar.

Tablo 2

Yenisey meridyeninin orman ekosistemlerinin buharlaşması

* – Vedrova ve diğerleri (Yenisey Meridian Orman Ekosistemleri kitabından, 2002);

**, *** – Burenina ve diğerleri (aynı eser).

Ayrıca daha yüksek bitki örtüsü, karasal ekosistemler için çok önemli olan su koruma ve su düzenleme işlevini yerine getirir: taşkınları azaltır, topraktaki nemi tutar ve kurumasını ve erozyonunu önler. Örneğin, ormansızlaşma meydana geldiğinde, bazı durumlarda bölgenin su baskını ve bataklığa uğrama olasılığı artar, diğerlerinde ise terlemenin durdurulması iklimin "kurumasına" yol açabilir. Ormansızlaşma yeraltı suyunu olumsuz etkileyerek bölgenin yağış tutma yeteneğini azaltır. Bazı yerlerde ormanlar yeraltı su kaynaklarının yenilenmesine yardımcı oluyor, ancak çoğu durumda ormanlar aslında onları kurutuyor.

Tablo 3

Dünyadaki tatlı ve tuzlu suyun oranı

Dünya üzerindeki toplam su rezervlerinin yaklaşık 1,5 ila 2,5 milyar km3 olduğu tahmin edilmektedir. Tuzlu su, su kütlesinin hacminin yaklaşık %97'sini oluşturur; Dünya Okyanusları ise %96,5'ini oluşturur (Tablo 3). Çeşitli tahminlere göre tatlı su hacmi 35–37 milyon km3 veya Dünya'daki toplam su rezervlerinin %2,5–2,7'sidir. Tatlı suyun çoğu (%68-70) buzullarda ve kar örtüsünde yoğunlaşmıştır (Reimers'e göre, 1990).

Maddeler canlı organizmalara topraktan, havadan ve sudan girer. Su okyanuslardan buharlaşarak atmosfer katmanlarına yükselerek yağmuru oluşturur. Yeşil bitkiler toprağa giren suyu kullanır. Yaşamsal fonksiyonlarını sürdürürken aynı zamanda yaşam için gerekli olan oksijeni de serbest bırakırlar. Aynı zamanda oksijene maruz kalmadan bitkilerin ayrışması ve çürümesi süreçleri gerçekleşemez. Dünya'da yaşamı mümkün kılan bu kısır döngünün adı nedir ve özellikleri nelerdir?

Ekolojinin ana kavramı

Biyolojik döngü, gezegenimizdeki yaşamın kökeni ile eş zamanlı olarak ortaya çıkan ve canlı organizmaların katılımıyla ortaya çıkan kimyasal elementlerin dolaşımıdır.

Madde döngüsünün doğasında bulunan modeller, Dünya'daki yaşamı sürdürmenin temel sorunlarını çözer. Sonuçta, Dünya'nın tüm yüzeyindeki besin rezervleri çok büyük olmasına rağmen sınırsız değildir. Eğer bu rezervler sadece canlılar tarafından tüketilseydi, bir anda hayatın sona ermesi gerekirdi. Bilim adamı R. Williams şunu yazdı: "Sınırlı bir niceliğin sonsuzluk özelliğine sahip olmasına izin veren tek yöntem, onun kapalı bir eğri çizgi boyunca dönmesini sağlamaktır." Yaşamın kendisi bu yöntemin Dünya'da kullanılması gerektiğine karar verdi. Organik madde yeşil bitkiler tarafından oluşturulurken yeşil olmayan madde parçalanır.

Biyolojik döngüde her canlı türü kendi yerini alır. Yaşamın ana paradoksu, onun yıkım ve sürekli çürüme süreçleriyle sürdürülmesidir. Karmaşık organik bileşikler er ya da geç yok edilir. Bu sürece, enerjinin salınması ve canlı bir organizmanın bilgi özelliğinin kaybı eşlik eder. Mikroorganizmalar, maddelerin biyolojik döngüsünde ve yaşamın gelişiminde büyük bir rol oynar - herhangi bir yaşam biçiminin biyotik döngüye dahil olması onların katılımıyla olur.

Biyozincir bağlantıları

Mikroorganizmaların yaşam döngüsünde bu kadar önemli bir yer işgal etmelerini sağlayan iki özelliği vardır. Öncelikle değişen çevre koşullarına çok çabuk uyum sağlayabiliyorlar. İkincisi, enerji rezervlerini yenilemek için karbon dahil çok çeşitli maddeleri kullanabilirler. Yüksek organizmaların hiçbiri bu özelliklere sahip değildir. Yalnızca mikroorganizmalar krallığının temel temeli üzerinde bir üst yapı olarak var olurlar.

Çeşitli biyolojik sınıflara ait bireyler ve türler, madde döngüsünün halkalarıdır. Ayrıca farklı bağlantı türlerini kullanarak birbirleriyle etkileşime girerler. Gezegen ölçeğindeki maddelerin döngüsü, doğadaki özel biyolojik döngüleri de içerir. Esas olarak besin zincirleri aracılığıyla gerçekleştirilirler.

Ev tozunun tehlikeli sakinleri

Ev tozunun kalıcı “sakinleri” olan saprofitler de biyolojik döngüde önemli bir rol oynamaktadır. Ev tozunun bir parçası olan çeşitli maddelerle beslenirler. Aynı zamanda saprofitler alerjiye neden olan oldukça zehirli dışkılar üretir.

İnsan gözünün göremediği bu yaratıklar kimlerdir? Saprofitler örümcekgiller familyasına aittir. Bir insana hayatı boyunca eşlik ederler. Sonuçta toz akarları, insan derisini de içeren ev tozuyla beslenir. Bilim adamları, saprofitlerin bir zamanlar kuş yuvalarının sakinleri olduğuna ve daha sonra insan evlerine "taşındığına" inanıyor.

Biyolojik döngüde büyük rol oynayan toz akarları, 0,1 ila 0,5 mm arasında çok küçük boyutlara sahiptir. Ancak o kadar aktifler ki, bir toz akarı sadece 4 ayda yaklaşık 300 yumurta bırakabilir. Bir gram ev tozu birkaç bin akar içerebilir. Bir evde kaç tane toz akarının olabileceğini hayal etmek imkansızdır çünkü bir insanın evinde bir yılda 40 kg'a kadar tozun birikebileceğine inanılmaktadır.

Ormanda bisiklet sürmek

Ormanda biyolojik döngü, ağaç köklerinin toprağın derinliklerine nüfuz etmesi nedeniyle en güçlü olanıdır. Bu döngüdeki ilk bağlantının genellikle rizosfer bağlantısı olarak adlandırıldığı kabul edilir. Rizosfer, bir ağacın etrafındaki ince (3 ila 5 mm) toprak tabakasıdır. Bir ağacın köklerinin etrafındaki toprak (veya "rizosfer toprağı") tipik olarak kök sızıntıları ve çeşitli mikroorganizmalar açısından çok zengindir. Rizosfer bağlantısı canlı ve cansız doğa arasında bir tür kapıdır.

Tüketim bağlantısı topraktaki mineralleri emen köklerdedir. Maddelerin bir kısmı çökelme yoluyla toprağa geri yıkanır, ancak besinlerin çoğu iki işlemle (dökülme ve çürüme) geri döndürülür.

Çöp ve atıkların rolü

Çöp ve çöp, maddelerin biyolojik döngüsünde farklı anlamlara sahiptir. Çöp, ağaç kozalakları, dallar, yapraklar ve çim artıklarını içerir. Araştırmacılar ağaçları çöplere dahil etmiyor; bunlar çöp olarak sınıflandırılıyor. Çürümenin ayrışması onlarca yıl alabilir. Bazen çöpler diğer ağaç türleri için besin maddesi olarak kullanılabilir; ancak bu ancak belirli bir ayrışma aşamasına ulaştıktan sonra mümkündür. Atık kül sınıfına ait birçok maddeyi içermektedir. Yavaş yavaş toprağa girerler ve bitkiler tarafından daha sonraki yaşam için kullanılırlar.

Çöp neye bağlı?

Çöpün biyolojik döngüde biraz farklı bir anlamı vardır. Bir yıl içinde hacminin tamamı çöp tabakasına geçer ve tamamen ayrışmaya uğrar. Kül elementleri biyotik dolaşıma çok daha hızlı girer. Ancak aslında çöp, yapraklar ağaç üzerindeyken bile biyolojik döngünün bir parçasıdır. Çöp oranı birçok faktöre bağlıdır: iklim, mevcut ve önceki yıllardaki hava durumu ve böcek sayısı. Orman tundrasında birkaç merkeze ulaşır, ormanlarda ise ton cinsinden ölçülür. Ormanlardaki en büyük çöp miktarı ilkbahar ve sonbaharda ortaya çıkar. Bu rakam aynı zamanda yıllara göre de değişmektedir.

İğnelerin ve yaprakların organik bileşimi ise döngü sırasında aynı değişikliklere uğrar. Çöpten farklı olarak yeşil yapraklar genellikle fosfor, potasyum ve nitrojen bakımından zengindir. Çöp genellikle kalsiyum açısından zengindir. Böceklerin ve hayvanların biyolojik döngü üzerinde büyük etkisi vardır. Örneğin yaprak yiyen böcekler bunu önemli ölçüde hızlandırabilir. Bununla birlikte, devir hızı üzerindeki en büyük etki, altlığın ayrışması sırasında hayvanlar tarafından gerçekleştirilir. Larvalar ve solucanlar çöpü yiyip ezer ve toprağın üst katmanlarına karıştırır.

Doğada fotosentez

Bitkiler enerji rezervlerini yenilemek için güneş ışığını kullanabilirler. Bunu iki aşamada yapıyorlar. İlk aşamada ışık yapraklar tarafından yakalanır; ikincisinde enerji, karbon tutumu ve organik maddelerin oluşumu için kullanılır. Biyologlar yeşil bitkilere ototrof diyorlar. Onlar tüm gezegendeki yaşamın temelidir. Ototroflar fotosentez ve biyolojik dolaşımda büyük öneme sahiptir. Güneş ışığından gelen enerji, karbonhidrat oluşumu yoluyla depolanan enerjiye dönüştürülür. Bunlardan en önemlisi şeker glikozudur. Bu sürece fotosentez denir. Diğer sınıflara ait canlı organizmalar, bitkileri yiyerek güneş enerjisine erişebilirler. Böylece maddelerin dolaşımını sağlayan bir besin zinciri ortaya çıkar.

Fotosentez kalıpları

Fotosentez süreci önemine rağmen uzun süre keşfedilmemiş olarak kaldı. Sadece 20. yüzyılın başında İngiliz bilim adamı Frederick Blackman, bu süreci kurmanın mümkün olduğu çeşitli deneyler gerçekleştirdi. Bilim adamı ayrıca bazı fotosentez modellerini de ortaya çıkardı: Düşük ışıkta başladığı, ışık akışıyla birlikte yavaş yavaş yoğunlaştığı ortaya çıktı. Ancak bu yalnızca belirli bir seviyeye kadar gerçekleşir ve bu noktadan sonra artan ışık artık fotosentezi hızlandırmaz. Blackman ayrıca artan ışıkla birlikte sıcaklığın kademeli olarak arttırılmasının fotosentezi desteklediğini de buldu. Düşük ışıkta sıcaklığın artırılması bu süreci hızlandırmaz, düşük sıcaklıkta ışığın artırılması da bu süreci hızlandırmaz.

Işığı karbonhidratlara dönüştürme süreci

Fotosentez, güneş ışığından gelen fotonların bitkilerin yapraklarında bulunan klorofil moleküllerine çarpmasıyla başlar. Bitkilere yeşil rengini veren klorofildir. Enerji yakalama, biyologların Fotosistem I ve Fotosistem II adını verdikleri iki aşamada gerçekleşir. İlginç bir şekilde, bu fotosistemlerin sayıları bilim adamlarının onları keşfetme sırasını yansıtıyor. Bu, bilimdeki tuhaflıklardan biridir, çünkü reaksiyonlar ilk önce ikinci fotosistemde ve daha sonra ilk fotosistemde meydana gelir.

Güneş ışığının bir fotonu, yaprakta bulunan 200-400 kadar klorofil molekülüyle çarpışır. Bu durumda enerji hızla artar ve klorofil molekülüne aktarılır. Bu sürece kimyasal bir reaksiyon eşlik eder: Klorofil molekülü iki elektronu kaybeder (sırasıyla bunlar, başka bir molekül olan sözde "elektron alıcısı" tarafından kabul edilir). Ayrıca bir foton klorofil ile çarpıştığında su oluşur. Güneş ışığının karbonhidratlara dönüştüğü döngüye Calvin döngüsü denir. Fotosentezin ve maddelerin biyolojik döngüsünün önemi göz ardı edilemez; bu süreçler sayesinde yeryüzünde oksijen mevcuttur. İnsanlar tarafından elde edilen mineral kaynaklar - turba, yağ - aynı zamanda fotosentez işlemi sırasında depolanan enerjinin taşıyıcılarıdır.

Gezegenimizin varlığının başlangıcından bu yana, canlı organizmalar ile çevre arasında çeşitli enerji aktarım süreçleri sürekli olarak meydana gelmektedir. Dönüşür, başka biçimlere bürünür, yeniden bağlanır ve dağılır. Aynı şey yaşamın temelini oluşturan her madde için de söylenebilir. Her biri birçok örnekten geçer, birçok değişikliğe uğrar ve sonunda geri döner.

Bu süreçler doğadaki maddelerin döngüsünün nasıl olduğu hakkında fikir verir. Yalnızca bağlantıların değil aynı zamanda bireysel öğelerin hareketini de izlemenize olanak tanır. Bu konuyu daha ayrıntılı olarak anlamaya çalışalım.

Madde döngüsünün genel kavramı

Maddelerin döngüsü nedir? Bunlar, kısmi kayıp veya dağılmanın eşlik ettiği, ancak kalıcı, istikrarlı bir yapıya sahip olan bir formdan diğerine döngüsel geçişlerdir. Yani herhangi bir madde veya element, aşamalar halinde bir dizi geçişe uğrar, dönüşür ve değişir, ancak sonunda yine orijinal formuna döner.

Doğal olarak zamanla söz konusu bileşik veya elementin miktarında kısmi kayıplar meydana gelebilir. Ancak genel model sabittir ve binlerce yıldır korunmuştur.

Maddelerin döngüsünün ne olduğu bir örnek kullanılarak görülebilir. Bunlardan en basiti organik maddelerin dönüşümüdür. Başlangıçta tüm çok hücreli canlılar bunlardan oluşur. Yaşam döngülerini tamamladıktan sonra vücutları özel organizmalar tarafından ayrıştırılır ve organik bileşikler inorganik bileşiklere dönüştürülür. Bu bileşikler daha sonra diğer canlılar tarafından emilir ve vücutlarındaki organik formlarına kavuşturulur. Daha sonra süreç tekrarlanır ve her zaman döngüsel olarak devam eder.

Doğadaki maddelerin döngüsünün diyagramı, hiçbir şeyin hiçbir yerden ortaya çıkmadığını ve hiçbir yere kaybolmadığını açıkça ortaya koymaktadır. Her şeyin bir başlangıcı, sonu ve geçiş formları vardır. Bunlar yaşamın temel kurallarıdır. Enerji onlar tarafından kontrol edilir. Ekosistemlerde ve canlılarda meydana gelen dönüşüm örneklerine bakalım. Ayrıca madde döngüsünün belirli bir elemente dayandığını da anlayacağız.

Doğadaki canlı madde

Biyosferin en önemli maddesi canlıdır. Nedir? Bu yaban hayatının her temsilcisidir. Birlikte biyokütle oluştururlar. Doğal olarak değişime uğrar ve çevrede meydana gelen tüm süreçlere katılır.

Canlı maddenin dolaşımı aşağıdaki örnekle açıklanabilir.

Güneş ışığının enerjisini doğrudan yakalayıp kimyasal bağların enerjisine dönüştüren ilk canlılar bitkiler ve mavi-yeşil bakterilerdir. Bu, fotosentez sırasında pigment klorofil nedeniyle olur. Sonuç, inorganik bileşenlerden organik maddenin sentezidir. Biyosferin canlı maddeleri arasındaki ilk bağlantı bu şekilde oluştu.
Daha sonra doğrudan bitkilerle beslenebilen hayvanlar geliyor. Ve ayrıca insanları da içeren omnivorlar. İlk bağlantıyı tüketirler ve kendi içlerindeki organik maddeyi başka bir forma, inorganik hale dönüştürürler.
Otçul canlılar etobur hayvanlar tarafından yenilme tehlikesi altındadır. Maddeler diğer organizmalara bu şekilde geçer.
Daha sonra etobur formlarla beslenebilen organizmalar geliyor. En iyi yırtıcılar. Organik maddenin dolaşımındaki son halkadırlar. Öldükten sonra devreye aşağıdaki organizmalar giriyor.
Detritivorlar, canlıların ölü kalıntılarını parçalayan ve tüm maddeleri inorganik forma dönüştüren mikroorganizmalar, mantarlar, protozoalardır.
Bu bileşikler (karbondioksit, su, mineral tuzları) bitkiler tarafından organik bileşiklerin oluşturulması sürecinde tekrar kullanılır.

Dolayısıyla, doğadaki maddelerin döngüsünün verilen diyagramı, biyosferin canlı bileşeninin dönüşümlerini yansıtmaktadır. Her şey bitkilerle başlar ve onlarla biter. Çok sayıda dala ve karmaşık buklelere sahip tam bir döngüsel süreç.

Bir ekosistemdeki maddelerin döngüsü

Herhangi bir ekosistem, karmaşık beslenme ilişkileriyle birleşen ve aynı zamanda benzer çevresel koşullardan etkilenen farklı organizmalardan oluşan bir topluluktur.

Bir ekosistemdeki maddelerin dolaşımı belirli çevre yasalarına tabidir. Bu nedenle besin zinciri boyunca sıkı bir itaat zorunludur. Enerji, madde alışverişi, birçok elementin dolaşımı - bunların hepsi belirli bir ekolojik gruptaki bireyler arasında gerçekleşir.

Dahası, hepsi birkaç gruba ayrılmıştır:

üreticiler;
birinci dereceden tüketiciler;
ikinci dereceden tüketiciler;
üçüncü dereceden tüketiciler;
omnivor organizmalar;
ayrıştırıcılar veya yıkıcılar.

Maddelerin döngüsü şöyle görünebilir:

bitki (üretici) organik madde üretir;
(birinci dereceden tüketici) onu inorganik ve diğer organik maddelere dönüştürür;
bir etobur (ikinci dereceden tüketici) başka organik maddelere dönüşür;
tepe yırtıcı (üçüncü dereceden tüketici) yine onu kısmen ısı biçiminde dağıtır ve kısmen de iç organik maddeler biçiminde yoğunlaştırır;
bakteriler, mantarlar ve diğerleri (ayrıştırıcılar veya detritivorlar) gibi mikroorganizmalar, hayvanların ölü kalıntılarını ayrıştırır ve bir yığın inorganik bileşik oluşturur;
bitkiler inorganik maddeleri emer ve fotosentez sürecinde yine bir takım önemli organik bileşikler oluşturur, yani üretirler.

Ekosistem maddeleri

Bir ekosistemde yakın etkileşim içinde olan iki ana madde türünün bulunduğu açıktır: organik ve inorganik. Organiklerden:

proteinler;
yağlar;
karbonhidratlar.

İnorganik bileşikler aşağıdaki gibidir:

su;
karbondioksit;
mineral tuzları;
bir dizi önemli makro besin.

Herhangi bir ekosistemin normal işleyişi için çok önemli bir koşul, sürekli bir güneş enerjisi akışıdır. Sonuçta bitkiler ancak bu koşullar altında fotosentez yapabilirler. Ayrıca bileşiklerin kimyasal bağlarında bulunan enerji oldukça büyük miktarlarda ısı şeklinde dağılır. Bu nedenle maddeler kayıpsız olarak değişmeden dolaşamazlar.

Çayırdaki madde döngüsünün şeması

Sonuçta çayır özeldir, diğerlerinden, örneğin orman çayırından bazı farklılıkları vardır. Bu farklılıklar nelerdir?

Çayırda yalnızca çok yıllık ve yıllık alçak otlardan oluşan otsu bitki örtüsü hakimdir. Ancak birbirlerinden farklıdırlar. Işığı daha çok sevenler uzun boylu, gölgede yaşayabilenler ise kısa boyludur.
Bu toplulukta hayvan dünyasının büyük temsilcileri yok. Bunun nedeni, ağaç olmadığı için saklanacak hiçbir yerlerinin olmamasıdır.
Periyodik olarak şiddetli yağışlar sırasında çayırın tamamı sular altında kalır. Dolayısıyla diğer isimleri - jöleli veya toplu. Her canlı bu şartlarda var olamaz.

Örneğin çayır ve orman toplulukları arasındaki benzerliklerden bahsedersek, o zaman ana özelliği vurgulamak gerekir: her iki bölgede de bitki, böcek, kemirgen, kuş, sürüngen, amfibi ve memeli temsilcileri yaşamaktadır.

Bir çayırdaki maddelerin döngüsü şöyle görünebilir:

bitkinin doğrudan topraktan tükettiği mineraller ve su;
nektarla yani bitkinin ürettiği organik maddeyle beslenirken çiçekleri tozlaştıran ve çoğalmalarını sağlayan böcekler;
böcekleri ve bitkileri yiyen, yani organik madde tüketen kuşlar ve memeliler;
bitki ve hayvanların ölü kalıntılarını parçalayan ve inorganik maddeleri (mineral tuzları, su, karbondioksit) açığa çıkaran mikroorganizmalar.

Çayır girdabı örneği

Örnekte belirtilen tüm bağlantılar önemlidir. Çayırdaki maddelerin dolaşımı bu topluluğun varlığı için gerekli bir şarttır. Toprak, yalnızca sakinlerinin (zararlı mikroorganizmalar, solucanlar, ağaç bitleri ve diğer canlılar) faaliyetleri sayesinde faydalı maddeler ve elementlerle zenginleştirilebilir. Bu koşul olmadan bitkiler fotosentez ve büyüme için gerekli inorganik maddeden yoksun kalacak, bu da ürettikleri organik maddenin de yetersiz olacağı anlamına geliyor. Nişasta, selüloz, protein ve diğerleri gibi. Bu, hayvan ve kuş sayısında ve dolayısıyla genel olarak organik madde sayısında azalmaya yol açacaktır. Sonuç olarak, zararlılar da zarar görecek ve döngü bozulacak.

Çayırdaki maddelerin dolaşımı daha spesifik bir örnekle açıklanabilir. Böyle bir diyagram oluşturmaya çalışalım.

Papatya mineral tuzları, su, karbondioksit ve oksijeni tüketir.
Bal arısı belirlenen bitkinin tozlaşmasını sağlar ve onun polenini yani karbonhidrat ve proteinlerini yer.
Arı yiyen ve şahin, bal arısını gagalar ve vücudundaki organik maddeleri (kitin, protein, karbonhidratlar) tüketir.
Çayır tarla faresi ve diğer küçük kemirgenler ve daha büyük türler, bitki ve böceklerin organik maddesini yerler.
Kerkenez (kuş) kemirgenleri yer ve tüketir
Ölümden sonra, tüm hayvanlar ve böcekler yere düşer ve burada vücutları, mikroorganizmaların, solucanların, ağaç bitlerinin ve diğer zararlıların faaliyetleri nedeniyle kendisini oluşturan bileşiklere ayrışmaya maruz kalır.
Sonuç olarak toprak, bitki kökleri tarafından emilen inorganik tuzlar, su ve diğer bileşiklerle yeniden doyurulur.

Güç devreleri ve ağları

Maddelerin ve enerjinin dolaşımı, daha önce de açıkça görüldüğü gibi, zincir veya besin ağı gibi ekolojik bir kavramla yakından ilişkilidir. Sonuçta, herhangi bir madde bir malzemedir, hücrelerin, dokuların ve organların yapısal parçalarının oluşumu için yapı malzemesi görevi gören bir üründür.

Her biri kaçınılmaz olarak maddelerin döngüsel dönüşümlerini gerektirir. Ve herhangi bir sentez ve bozunma süreci, enerjinin harcanmasını veya serbest bırakılmasını gerektirir. Dolayısıyla doğada da tek bir döngünün içinde yer alır.

"Devre" ve "güç ağı" kavramları neden var? Sorun şu ki, tek bir ekolojik grup genellikle sıradan sıradan bir zincirden çok daha karmaşıktır. Sonuçta, hayvan dünyasının tek ve aynı temsilcisi hem otobur hem de yırtıcı olabilir. Omnivor organizmalar vardır. Ayrıca çoğu kişi için üretim ve gıda konusunda rekabet ortamı yaratılıyor ve bu da biyojeosinoz içindeki ilişkilerin genel planına damgasını vuruyor.

Bu durumlarda devreler birbiriyle yakından iç içe geçerek güç ağları adı verilen yapılar oluşur. Bu özellikle sakinlerin yaşadığı yerlerde fark edilir: ormanlar, göl toplulukları, tropik ormanlar ve diğerleri.

Tüm güç devreleri iki türe ayrılabilir:

otlatmak veya otlatmak;
ayrışma veya döküntü.

Aralarındaki temel fark, ilk durumda her şeyin canlı bir organizmayla, yani bir bitkiyle başlamasıdır. İkincisi, mikroorganizmalar, solucanlar vb. Tarafından işlenen ölü kalıntılardan, dışkılardan ve diğer birikintilerden.

Enerji Değişiklikleri

Enerji de maddeler gibi ekosistemlerdeki işlemler sırasında bir takım değişikliklere uğrar. Hepsi iki ana türe ayrılmıştır:

güneş ışığı;
kimyasal bağlar.

Besin zincirlerinin oluşumu sırasında enerji bir formdan diğerine aktarılır. Bu durumda kısmi kayıplar meydana gelir. Sonuçta, ısı şeklinde yayılan her canlının yaşam süreçlerine harcanır. Bu nedenle güneş enerjisinin birincil kaynak olarak herhangi bir topluluğun arzını sürekli olarak yenilemesi önemlidir.

Doğrudan Güneş'ten gelen ışık formunda, yalnızca aşağıdaki organizmalar tarafından tüketilebilir:

bitkiler;
bakteriler;
fotosentetik tek hücreli organizmalar.

Onlardan sonra tüm enerji bir sonraki forma - bileşiklerin kimyasal bağlarına - girer. Bu formda biyosferin heterotrofik temsilcileri tarafından tüketilir.

Su döngüsü

Yaşam sürecinin en önemli ve tarihsel olarak belirlenmiş en önemli sürecinin doğadaki maddelerin döngüsü olduğunu daha önce belirtmiştik. Su, önemi özellikle önemli ve büyük ölçekli olan inorganik bileşiktir. Bu nedenle genel anlamda dolaşımının nasıl gerçekleştiğini ele alacağız.

Gezegenimizin yüzeyinde çeşitli rezervuarlarda büyük miktarda su yoğunlaşmıştır. Bunlar denizler ve okyanuslar, bataklıklar, nehirler, göller, dereler, yapay yapılardır. Nem sürekli olarak yüzeylerinden buharlaşır, yani buhar formundaki su atmosferin katmanlarına geçer.
Toprağın hem dış hem de iç kısımları da bol miktarda nem içerir. Bu yeraltı veya yer altı suyudur. Buhar atmosfere yüzeyden girer, iç katmanlardan su kütlelerine akar ve oradan buharlaşır.
Atmosferde yoğunlaşan su, giderek maksimum seviyeye ulaşır ve yağış şeklinde yeryüzüne dönmeye başlar. Kışın kar, yazın yağmur.
Bitkiler suyun büyük bir kısmını kendi içlerinde taşıdıkları için suyun emilmesinde ve terlemesinde aktif rol alırlar.

Böylece, su döngüsü ve doğadaki maddelerin döngüsü, herhangi bir ekosistemin ve dolayısıyla organizmaların normal durumunu sağlar.

İlkokulda maddelerin döngüsünün incelenmesi

Çocukların doğada hangi döngüsel değişikliklerin meydana geldiğine dair fikir sahibi olmaları için, eğitimin ilk aşamalarından itibaren onlara bunun anlatılması gerekir. Çocuklar madde döngüsünün ne olduğu konusunda bilgi sahibi olmalıdır. 3. sınıf bunun için oldukça iyi bir zaman. Bu dönemde çocuklar bu tür bilgileri tam olarak anlayacak ve özümseyecek yaşa gelirler.

Çevredeki dünyadaki birçok eğitim programı iyi bir “3. Sınıf Madde Döngüsü” diyagramı sunmaktadır. Her ekosistemin özelliği olan su ve maddelerin ana dönüşüm türlerini yansıtır.

İlkokul çocukları için madde döngüsünün yaklaşık bir diyagramı şöyle görünebilir: bitkilerde su - hayvanlarda organik madde - bitki ve hayvanların ölümünden sonra su ve mineral tuzları.

Oluşan doğal süreçler hakkında net bir fikir oluşturabilmek için her aşama örneklerle ve ayrıntılı açıklamalarla açıklanmalıdır.

1) ekolojik piramidin kuralına göre, sonraki her trofik seviyenin biyokütlesi azalır

yaklaşık 10 kez;

2) bu nedenle, bir kartal baykuşunu beslemek için 35 kg gelincik biyokütlesine ihtiyacınız vardır (bir gelincik kütlesi yaklaşık 0,5 kg ise, o zaman bu -

70 gelincik, gelincikleri beslemek için 350 kg tarla faresi biyokütlesine ihtiyaç vardır (eğer bir tarla faresi yaklaşık

100 g, o zaman bu 35.000 hacimdir), beslenme için 3.500 kg tahıl gerekir.

Asit yağmuru neden tehlikelidir?

Öncelikle yağmurla toprağa düşen ağır metal oksitler zehirlidir. Yeraltı suyu su kütlelerine nüfuz eder ve onları zehirler. Bu da su kütlelerinin nüfusunun ölümünü tehdit ediyor. Toksik maddeler ayrıca toprağın bileşimini ve bitkilerin kök sistemlerini de etkiler ve bu da onların yaşamsal aktivitelerinin engellenmesine ve ölüme yol açar.

Karışık orman biyosenozunun yapısı huş ağacı korusunun yapısından nasıl farklıdır?

1) Tür sayısı;

2) katman sayısı;

3) tür kompozisyonu, tür çeşitliliği.

Doğal bir ekosistemin tarımsal ekosistemden farkı nedir?

1. Daha fazla biyolojik çeşitlilik ve gıda bağlantıları ve zincirlerinin çeşitliliği.

2. Maddelerin dengeli dolaşımı.

3. Güneş enerjisinin madde döngüsüne katılımı ve uzun varoluş süreleri.

Biyojeosinoz ve ekosistem arasındaki fark nedir?

Bir ekosistemin keyfi sınırları vardır (mikroorganizmaların bulunduğu bir su damlasından biyosfere kadar), biyojeosinozun sınırları ise bitki örtüsünün doğasına göre belirlenir. Ekosistem kavramı hem biyojeosinozun basit kısımlarını (ormandaki çürüyen bir kütük) hem de yapay kompleksleri (akvaryum) tanımlamak için kullanılır. Biyojeosinoz, sınırları net olan, tamamen karasal bir oluşumdur.

Ekosistem ve biyojeosinoz benzer kavramlardır ancak aynı değildir. Herhangi bir biyojeosinoz bir ekosistemdir. Örneğin orman bir ekosistemdir, ancak ormanın türünü - ladin ormanı, yaban mersini ormanı - belirlediğimizde bu bir biyojeosinozdur.

Neden popülasyonlarda bazen birey sayısında bir patlama oluyor, sonra keskin bir düşüş yaşanıyor?

Bu, birkaç nedenden dolayı olur. Örneğin yiyecek fazlalığı ve yırtıcı hayvan sayısı az olduğunda popülasyon büyüklüğü artar. Ve birey sayısının artması nedeniyle yiyecek miktarı azalıyor, yırtıcı hayvan sayısı artıyor + birçok hayvan yiyecek bulmak için yeni yaşam alanları arıyor, bazı bireyler ise ölüyor. Yukarıdakilerin tümü birey sayısında azalmaya yol açar.

Tarımsal gıda zincirinde zorunlu bir bağlantı nedir?

İnsanlar agrosenoz besin zincirinin önemli bir halkasıdır.

Karıncalar bazı bitkilerin gövdelerinde yaşar. Bitkinin karıncalardan ne faydası vardır, karıncalar bitkiden ne fayda sağlar?

Ekolojik piramit kuralına dayanarak, besin zinciri şu şekildeyse, 300 kg ağırlığındaki bir yunusun denizde büyümesi için ne kadar planktonun gerekli olduğunu belirleyin: plankton - yırtıcı olmayan balık - yırtıcı balık - yunus.

Yanıt unsurları:

1) ekolojik piramit kuralına göre, sonraki her trofik seviyenin biyokütlesi yaklaşık 10 kat azalır;

2) dolayısıyla, bir yunusu beslemek için 3 ton yırtıcı balığa ihtiyacınız var, onu beslemek için 30 ton yırtıcı olmayan balığa ihtiyacınız var ve bu balığı beslemek için 300 ton planktona ihtiyacınız var.

Amerika'da birçok kuş dikenli kaktüs çalılıklarında yuva yapar. Canlılar arasındaki bu etkileşime ne denir ve biyolojik anlamı nedir?

Yanıt unsurları:

1) böyle bir etkileşim karşılıklı olarak faydalıdır ve simbiyoz olarak adlandırılır;

2) dikenli kaktüs çalılıkları kuş yuvalarını yırtıcı hayvanlardan korur;

3) kuşlar böcekleri, kaktüs zararlılarını yok eder ve toprağı dışkılarla gübreler.

Ekolojik piramit kuralına dayanarak, besin zinciri şu şekildeyse, 7 kg ağırlığındaki bir altın kartalın gelişimi için kaç tane tahılın gerekli olduğunu belirleyin: tahıllar - çekirge - kurbağalar - yılanlar - altın kartal.

Yanıt unsurları:

2) ekolojik piramidin kuralına göre, sonraki her trofik seviyenin biyokütlesi azalır

yaklaşık 10 kez;

2) bu nedenle, bir altın kartalı beslemek için 70 kg yılana ihtiyacınız vardır (bir yılanın kütlesi 200 g ise, o zaman bu 350 yılandır), bu yılanları beslemek için 700 kg kurbağaya ihtiyacınız vardır (bir kurbağanın kütlesi ise) 100 gr, o zaman bu 7000 kurbağa demektir), bu kurbağaları beslemek için 7 ton çekirgeye, bu çekirgeleri beslemek için de 70 ton tahıl bitkisine ihtiyacınız var.

Balıkçılar, kunduzların geliştirdiği nehir ve derelerde, kunduzların bulunmadığı rezervuarlardan daha fazla balık bulunduğunu biliyor. Bu gerçeği açıklayın?

Yanıt unsurları:

1) Kunduzlar, besin görevi gören küçük su hayvanlarının akıntıya karşı sürüklenmesini önlemek için barajlar inşa ederler.

2) Kunduzların baraj yaptığı göletlerdeki durgun ve sığ su iyi ısınır, bu da yaratılışa katkıda bulunur

nehir balıklarının yumurtlama koşulları ve yavruların olumlu gelişimi.

Antropojenik faktörlerin biyosenozlar üzerindeki etki mekanizmaları nelerdir?

Yanıt unsurları:

1) kentsel gelişme, tarım, ormansızlaşma vb. sonucunda türlerin çeşitliliğinde değişikliklere ve nüfus yapılarının bozulmasına yol açan biyosinoz üzerindeki etki;

2) bireysel türlerin ve topluluklarının hayati aktivitesini engelleyebilen, organizmaların ölümüne neden olan ve mutasyon sürecini teşvik eden çevre kirliliği;

3) belirli türlerin yok edilmesi (örneğin, ticari veya avcılık açısından değerli).

Ladin ormanında huş ağacı korusuna göre önemli ölçüde daha az otsu bitki vardır. Bu olguyu açıklayın.

Yanıt unsurları:

1) bir koruda, ladin ormanına göre ağaç taçlarından çok daha fazla ışık geçer; ışık birçok bitki için sınırlayıcı bir faktördür;

2) Ladin ormanında yalnızca gölgeye dayanıklı otsu bitkiler bulunabilir.

Biyojeosinozun özellikleri nelerdir?

Biyojeosinoz, kararlı, metabolizma ve enerji kapasitesine sahip, açık, kendi kendini düzenleyen bir sistemdir. Biyosinoz biyosferin bir parçasıdır. Biyojeosinoz abiyotik ve biyotik bileşenlerden oluşur. Biyokütle, popülasyon yoğunluğu, bileşenleri ve tür çeşitliliği ile karakterize edilir. Biyojeosinozun canlı bileşenleri üreticiler (bitkiler), tüketiciler (hayvanlar) ve ayrıştırıcılardır (bakteri ve mantarlar).

Doğal biyojeosinozların besin zincirleri farklı fonksiyonel grupları içerir: üreticiler, tüketiciler, ayrıştırıcılar. Bu gruplardaki organizmaların madde döngüsünde ve enerji dönüşümünde hangi rolü oynadığını açıklayın.

Yanıt unsurları:

1) Üreticiler - inorganik maddelerden organik maddeler üreten organizmalar, besin zincirinin ve ekolojik piramidin ilk halkasıdır. Foto veya kemosentez işlemlerinden kaynaklanan organik maddelerde enerji birikimi meydana gelir.

2) Tüketiciler - üreticiler tarafından oluşturulan hazır organik maddeleri tüketen, ancak organik maddeleri mineral bileşenlere ayrıştırmayan organizmalar. Organik maddelerin enerjisini yaşam süreçleri için kullanırlar.

3) Ayrıştırıcılar, yaşamları boyunca organik kalıntıları doğadaki madde döngüsüne dahil olan inorganik maddelere dönüştüren organizmalardır. Ayrıştırıcılar bu süreçte açığa çıkan enerjiyi yaşamsal süreçleri için kullanırlar.

Ekosistemlerin istikrarının temeli nedir?

Yanıt unsurları:

1) bitki, hayvan ve diğer organizma türlerinin çeşitliliği

2) dallanmış besin zincirleri (ağlar), birkaç trofik seviyenin varlığı

3) maddelerin dengeli dolaşımı

Doğal ekosistemlerin sürdürülebilirliğini ne belirler?

Yanıt unsurları:

1) tür çeşitliliği

2) güç zincirindeki bağlantı sayısı

3) öz düzenleme ve kendini yenileme

4) kapalı madde döngüsü

Nüfus dalgaları ne denir?

Bir popülasyondaki birey sayısındaki dalgalanmalar

Atık sulardan kaynaklanan su kirliliği, otçul balıkların sayısının azalması ve kışın sudaki oksijen içeriğinin azalması sonucu nehirdeki levrek popülasyonu azalıyor. Bu listede hangi çevresel faktör grupları sunulmaktadır?

1) Antropojenik.

2) Biyotik.

3) Abiyotik.

Böcek zararlılarıyla mücadele etmek için insanlar kimyasal maddeler kullanır. Tüm otçul böceklerin kimyasal yollarla yok edilmesi durumunda meşe ormanının yaşamında en az 3 değişiklik olduğunu belirtin. Bu değişikliklerin neden meydana geleceğini açıklayın.

Yanıt unsurları:

1) otçul böcekler bitki tozlayıcıları olduğundan, böceklerle tozlaşan bitkilerin sayısı keskin bir şekilde azalacaktır;

2) besin zincirlerinin bozulması nedeniyle böcekçil organizmaların (ikinci dereceden tüketiciler) sayısı keskin bir şekilde azalacak veya yok olacak;

3) Böcekleri öldürmek için kullanılan kimyasalların bir kısmı toprağa girecek, bu da bitki yaşamının bozulmasına, toprak florası ve faunasının ölümüne yol açacak, tüm ihlaller meşe ormanının ölümüne yol açabilir.

İleri >>>

§ 40. Biyosferdeki madde ve enerji döngüsü

Tüm canlı organizmalar cansız doğayla ilişki içindedir ve sürekli madde ve enerji döngüsüne dahil olurlar (Şekil 44). Sonuç olarak atomların biyojenik göçü meydana gelir. Organizmaların yaşamı için gerekli olan kimyasal elementler dış ortamdan vücuda geçer. Organik madde ayrıştığında bu elementler çevreye geri döner.

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

Pirinç. 44. Doğadaki maddelerin döngüsü: 1 – su, oksijen ve karbon döngüsü; 2 – nitrojen döngüsü

Atmosfer gazların karışımından oluşur. Fotosentez sırasında yeşil bitkiler karbondioksiti emer ve oksijeni serbest bırakır. Karbondioksit organik maddelerin yapımında kullanılır ve bitki organizmaları aracılığıyla besin formunda hayvanların vücuduna geçer. Oksijen, tüm canlı organizmalar tarafından solunum sürecinde, organik maddelerin oksidasyonu için ve ölü organizma kalıntılarının ayrışması sırasında kullanılır. Bu işlemler sonucunda karbondioksit atmosfere geri salınır. Serbest atmosferik nitrojen, nitrojeni sabitleyen bakteriler tarafından toprakta emilir ve bağlı, erişilebilir bir duruma dönüştürülür. Bitkiler organik maddeyi sentezlemek için topraktan azot bileşikleri alırlar. Öldükten sonra başka bir grup mikroorganizma nitrojeni serbest bırakarak atmosfere geri verir.

Böylece oksijen, nitrojen ve karbondioksit canlı organizmalar tarafından emilir ve başka işlemler sonucunda tekrar atmosfere verilir. Gazların dengeli dolaşımı sayesinde atmosferin bileşimi sabit kalır.

Kayaçlar büyük miktarda fosfor içerir. Kayalar yok edildiğinde fosfor toprakta kalır ve oradan da canlı organizmalara girer. Bazı fosfatlar suda çözünerek Dünya Okyanusuna girer ve burada dipte birikerek tortul kayaçlar oluşturur.

Su da döngüye katılır. Fotosentez sırasında organik maddelerin sentezinde kullanılır, solunum ve organik kalıntıların ayrışması sırasında çevreye salınır. Ayrıca tüm canlı organizmaların işleyişi için suya ihtiyaç vardır. İçinde canlı organizmalar için gerekli olan mineral tuzlar ve organik maddeler çözünür. Sodyum, magnezyum, kalsiyum, demir, kükürt ve diğer elementlerin döngüsü su ortamından geçer ve bu döngüde yer alan toplam madde miktarının toplamda %1,7'sini oluşturur.

Maddelerin döngüsü sonucunda kimyasal elementlerin canlı organizmalardan cansız doğaya ve geriye doğru sürekli bir hareketi vardır. Maddelerin döngüsü, elementlerin canlı organizmalarda birikmesi ve bunların ayrışması sonucu mineralizasyonla ilişkili iki zıt yönlü süreci içerir. Üstelik Dünya yüzeyinde canlı madde oluşumu hakim olup, toprakta ve denizin derinliklerinde mineralizasyon hakimdir.

Atomların göçüyle eş zamanlı olarak enerji dönüşümü de meydana gelir. Dünyadaki tek enerji kaynağı Güneş'tir. Isının bir kısmı Dünya'yı ısıtmak ve suyu buharlaştırmak için harcanır. Fotosentez sürecinde ise güneş enerjisinin yalnızca %0,2'si kullanılıyor. Bu enerji, organik maddelerin kimyasal bağlarının enerjisine dönüştürülür. Beslenme sırasında organik maddelerin parçalanması ve oksidasyonu sırasında enerji açığa çıkar ve organizmaların hayati süreçlerine harcanır: büyüme, hareket, üreme, gelişme, vücudun ısıtılması. Böylece sürekli gelen güneş enerjisi organik maddelerde biriktirilir ve tüm canlı organizmalar tarafından kullanılır.

Dolayısıyla biyosfer, enerji ve maddenin göç süreçleriyle birbirine bağlanan heterojen bileşenlerden oluşan büyük bir sistemdir. Enerjinin kaynağı Güneş'tir. Göç süreçlerinin döngüsel doğası - madde döngüsü, biyosferin sürekli varlığını sağlar.

Canlı maddenin (biyoürünler) miktarı dalgalanır: Canlı organizmaların çoğalması ve büyümesi, üreme ve büyüme hızının büyümesine, bastırılmasına ve sınırlandırılmasına yol açar ve organizmaların ölümü, azalmasına katkıda bulunur.

Sınırlayıcı faktörler arasında atmosferdeki karbondioksit konsantrasyonu, nem eksikliği, besin eksikliği ve ışık yoğunluğu yer alır. Bu faktörler sadece organik maddenin oluşum hızını değil aynı zamanda cansız doğada meydana gelen diğer jeokimyasal süreçlerin hızını da sınırlar.

<<< Назад

İleri >>>