La circulation biogéochimique des substances dans la biosphère est le processus naturel le plus important de l'échange continu de divers éléments entre l'environnement inanimé et les organismes (animaux, plantes, etc.) Tout est basé sur leurs caractéristiques fondamentales. Les plus importantes incluent la capacité de métabolisme, de reproduction, de transfert de propriétés héréditaires.
Cycle biogéochimique de l'azote
Chaque élément a sa propre signification. L'azote joue un rôle important dans la composition de divers composés organiques. Malgré le pourcentage élevé d'azote dans l'atmosphère, il n'est pas disponible pour les plantes et les animaux. Il y a des raisons pour cela. Sur le plan énergétique, il est plus avantageux pour les plantes d'utiliser l'azote minéral et pour les animaux - dans le cadre de composés organiques.
L'azote moléculaire de l'atmosphère est lié par des micro-organismes fixateurs d'azote et contribue à son accumulation dans le sol sous forme d'ammoniac. D'autres utilisent l'azote d'organismes morts. Ils contribuent également à l'accumulation d'ammoniac. Il se transforme en nitrates, qui sont activement utilisés par les plantes. Telles sont, en termes généraux, les caractéristiques de la biogéochimiecycle de l'azote. Considérez également le processus de métabolisme d'autres substances naturelles.
Caractéristiques du cycle biogéochimique du carbone, du soufre et du phosphore
Ces éléments chimiques sont nécessaires à tout organisme vivant. Cependant, leurs besoins vitaux ne s'arrêtent pas là. Par conséquent, les macronutriments sont impliqués dans un petit cycle biologique (le besoin des organismes en est assez important): potassium, magnésium, sodium; ainsi que des oligo-éléments: bore, manganèse, chlore…
Ils pénètrent dans les plantes à partir du sol, bien que souvent avec des précipitations. Dans le cadre de la phytomasse, le carbone, le soufre et le phosphore sont consommés par les consommateurs herbivores et entrent ainsi dans les chaînes trophiques. Cependant, certains animaux satisfont le besoin de ces éléments en contournant les plantes. Les ongulés visitent les pierres à lécher, rongent le sol ou mangent des excréments, de vieux os. Les animaux marins absorbent le sel directement de l'eau. Lors du processus de minéralisation des résidus morts, les micro-organismes restituent des éléments chimiques au sol et à l'eau. Ainsi, leurs activités contribuent à l'enrichissement de l'environnement en nutriments.
Équilibre de l'écosystème
Dans un petit cycle biogéochimique de la biosphère, une circonstance importante est sa complétude. Dans l'écosystème, l'entrée et la sortie des éléments sont équilibrées, tandis que les difficultés surviennent principalement avec les éléments qui sont réservés dans le sol.
L'équilibre des flux de matière et d'énergie détermine la stabilité de l'écosystème - son homéostasie. La biosphère utilise des sources d'énergie externes, quiassure son ordre et sa structure plutôt complexe. L'énergie lumineuse diffusée est convertie par les plantes en un état concentré d'énergie de liaison chimique.
Dans le même temps, l'extraction d'énergie de l'environnement et sa transformation n'entraînent pas la formation de déchets.
Influence des activités humaines sur les processus biosphériques
L'intervention humaine dans les cycles biogéochimiques s'effectue de différentes manières. Il s'agit tout d'abord de la destruction du biocomposant de l'écosystème (destruction de végétaux ou changement de territoire lors de l'extraction de vecteurs énergétiques). Lorsque la matière organique est brûlée, l'énergie d'un état concentré passe à un état dispersé, ce qui entraîne une pollution thermique par les aérosols et les produits de combustion gazeux. Dans un écosystème naturel, les atomes impliqués dans les cycles biogéochimiques sont utilisés de manière répétée. Ceci est facilité par la participation aux cycles des éléments biogéniques légers qui composent la substance vitale.
L'intervention humaine consiste à introduire dans l'environnement non seulement une quantité supplémentaire de ses éléments inhérents, mais également de nouveaux composés chimiques, y compris ceux synthétisés par l'homme. Beaucoup d'entre eux sont absorbés par les plantes, puis introduits dans la chaîne alimentaire.
Un exemple est le plomb, les composés du mercure, l'arsenic, etc. L'apport de ces substances perturbe le cycle naturel, modifie l'équilibre des éléments ou conduit à leur accumulation dans les organismes vivants, réduisant leur productivité ou provoquant la mort. Particulièrementles pesticides et les métaux lourds ont un fort effet destructeur. Ainsi, la stabilité de l'écosystème, son homéostasie peuvent être violées directement ou indirectement par les activités humaines.
Pyramide écologique
Passons aux modèles les plus importants de fonctionnement de l'écosystème et des cycles biogéochimiques. Utilisons pour cela le principe de la pyramide écologique. Il est construit sur la base de la masse biologique des équations trophiques. La surface de n'importe quelle partie d'une telle pyramide est approximativement égale à la masse de la substance. Étant donné que les organismes construisent leur niveau en utilisant le précédent, cette zone devrait progressivement diminuer. Une telle réduction de chaque niveau peut être décuplée.
Par exemple, la pyramide écologique, caractéristique des écosystèmes terrestres, dans laquelle les producteurs sont des plantes vivaces, ont une grande biomasse, bien que le processus de production ne soit pas de la plus haute intensité. Elle est contrebalancée par l'augmentation annuelle de la masse des animaux herbivores. Le schéma de formation de la masse organique s'appelle la règle de la pyramide. Il en existe d'autres variétés.
Pyramide inversée
Prenons l'écosystème des masses d'eau. La pyramide construite pour eux peut sembler un peu différente. On dirait que c'est à l'envers. En effet, les algues à vie courte se multiplient très rapidement, mais sont tout aussi intensément consommées par les consommateurs. Par conséquent, la biomasse enregistrée simultanément dans ce cas ne reflète pas l'intensité du processus de production dans la période favorable de l'année. Si l'on tient compte du fait que les gros consommateurs (poisson,crustacés) s'accumulent et se mangent plus lentement, la masse totale des consommateurs est plus élevée.
Le processus de production dans l'écosystème permet leur bon fonctionnement. Il détermine la nature du flux d'énergie dans la biosphère. Comme vous le savez, les organismes vivants en sont les consommateurs. L'énergie lumineuse du soleil est utilisée par les plantes vertes et conduit à la formation de molécules organiques, où elle est stockée sous forme de liaisons chimiques. Une partie est libérée lors de la respiration des plantes et est utilisée par celles-ci pour la croissance, l'absorption et le mouvement des substances. C'est ainsi que se déroule le cycle biogéochimique.
Échange d'énergie
Comme vous le savez, il existe des lois de la thermodynamique. Une partie de l'énergie est perdue, dégageant de la chaleur. C'est le fonctionnement d'une des lois. Il affirme la perte obligatoire d'énergie dans le processus de sa transformation d'un type à un autre. Lorsqu'il s'accumule dans la matière végétale, il est utilisé par les animaux.
La séparation des molécules s'accompagne de la libération d'énergie. Une partie importante de celui-ci est utilisée dans le processus de vie des animaux, passant d'une forme à une autre. Ce sont les processus de biosynthèse et d'accumulation d'énergie de nouvelles liaisons. Ce sont des énergies mécaniques, électriques, thermiques et autres. Lors de sa transformation, une pièce est à nouveau perdue, dégageant de la chaleur. L'énergie passe progressivement à un autre niveau. Dans le même temps, sa perte se produit également lors du rejet d'une partie des aliments non digérés (excréments) et dans les déchets organiques du métabolisme (excréments).
Processusconsommation d'énergie
Le chaos est rare dans la nature, généralement tout est en ordre. Faisons attention à certains schémas quantitatifs du processus d'utilisation et de conversion de l'énergie. Au premier stade, les plantes utilisent en moyenne environ 1% de ses revenus. Parfois, ce chiffre atteint 2%. Dans les conditions les moins favorables, il tombe à 0,1 %. Lorsque l'énergie est transférée des producteurs aux consommateurs de premier ordre, l'efficacité atteint 10 %.
Les carnivores semblent digérer les aliments plus efficacement. Cela est dû aux particularités de la composition chimique des aliments et à la facilité de digestion par les animaux. Néanmoins, déjà au niveau des consommateurs du troisième ordre, la quantité d'énergie entrante est très faible et se caractérise par des millièmes des valeurs initiales.
