Ի՞նչ է բիոտիկ ցիկլը: Որպես փակ համակարգ, այն հաջողությամբ գործում է մի քանի միլիարդ տարի:
Եկեք փորձենք պարզել, թե որն է կենսական ցիկլը:
Հատկություններ
Մեռած բույսերը և օրգանիզմների մնացորդները մշակվում են միջատների, սնկերի, բակտերիաների և նախակենդանիների կողմից: Կենդանիներն ու բույսերը աստիճանաբար վերածվում են տարրական օրգանական և հանքային միացությունների։ Բիոտիկ ցիկլը ներառում է այդ նյութերի մուտքը հող, դրանց հետագա օգտագործումը բույսերի կողմից: Գործընթացին բնորոշ է վերջնական միացությունների փակումը, շարունակականությունը, քայքայումը, քայքայումը։ Դա շարունակական շրջան է, որը ղեկավարում է կյանքը մոլորակի վրա:
Նշանակություն
Ածխածնի բիոտիկ ցիկլը ցամաքային էկոհամակարգերում կդիտարկվի՝ օգտագործելով ֆոսֆորի օրինակը:Այս տարրի բավարար քանակությունը հայտնաբերված է չխախտված հողերի հումուսային հորիզոններում, ինչպես նաև անտառային աղբի մեջ: Ցիկլի շնորհիվ կենսոլորտում հնարավոր է կուտակել մոտ 106-107 տոննա ֆոսֆոր։ Բնական մարգագետնային տափաստանների բուսազանգվածը պարունակում է այս տարրի մոտ 30 կգ/հա, ինչը միանգամայն բավարար է կաթնասունների համար։
Էներգիայի փոխանակում
Կենսական ցիկլը ներառում է էներգիայի փոխանակում: Դրա էությունը հանգում է նրան, որ էներգիան չի վերանում սննդային (տրոֆիկ) փոխակերպումների շղթայում, այլ նկատվում է նրա փոխակերպումը մի տեսակից մյուսը։
Արեգակնային էներգիան փոխակերպվում է նմանատիպ գործընթացով յուրաքանչյուր մակարդակում: Արեգակնային էներգիայի ուղղակի սպառումը բնորոշ է միայն կանաչ բույսերին ֆոտոսինթեզի շրջանակներում։
Ածխաթթու գազից և ջրից ստեղծում են օրգանական միացություն (գլյուկոզա) և կուտակում էներգիա։ Բույսերի տերևները ներառվում են այս քիմիական գործընթացում միայն արևի լույսի և քլորոֆիլի առկայության դեպքում:
Գործընթացի առանձնահատկությունները
Մարդկության գոյության որոշ ժամանակաշրջաններում խախտվել է նյութերի բիոտիկ ցիկլը։ Դուրս են բերվել միայն ավելցուկները, որոնք դրվել են որպես գազ, ածուխ, նավթ, կրաքար և այլ օրգանական օգտակար հանածոներ։
Վառարաններում (շարժիչներում) նավթի կամ ածուխի այրման ժամանակ արտազատվում և օգտագործվում է էներգիա, որը կուտակվել է կենսոլորտի կողմից միլիոնավոր տարիների ընթացքում։ Նախկինում նման ավելցուկներչեն աղտոտել կենսոլորտը, դրանց բացասական ազդեցությունը կենսական ցիկլի վրա չի նկատվել: Այսօր ուրիշ է։
Հատկություններ
Կենդանիների բազմազանությունը կարևոր է ցիկլի հաջող իրականացման համար։ Մեկ տեսակ չի կարողանա բիոգեոցենոզում բույսերի օրգանական նյութերը քայքայել մինչև վերջնական արտադրանք: Այն քայքայում է դրանց միայն մի մասը, ինչպես նաև դրանցում առկա որոշ օրգանական միացություններ։ Նմանատիպ ձևով են ձևավորվում ցանցերն ու սննդի շղթաները։
Բիոցենոզում մթնոլորտը կարևոր է։ Այն օգնում է պահպանել էներգիայի և նյութերի կենսաբանական ցիկլը, ինչպես նաև ապահովել ջրային հավասարակշռությունը։
Աղտոտիչը կարող է քայքայվել ձևերի, որոնք կարող են ներգրավվել ցիկլի հետագա փուլերում և յուրացվել կենդանի օրգանիզմների կողմից:
Ցիկլը հիմնված է միկրոօրգանիզմների կողմից աղտոտիչների տարրալուծման և կլանման վրա, այն կախված է ցիկլում անմիջականորեն ներգրավված քիմիական տարրերի ակտիվությունից և քանակից:
Էկոհամակարգը անօրգանական և օրգանական բաղադրիչների հանրագումարն է, որի ներսում տեղի է ունենում նյութերի բիոտիկ ցիկլը:
Գործընթացի դիագրամ
Բույսերը, ստանալով Արեգակից էներգիայի մշտական հոսք, առաջնային արտադրանք են կազմում անօրգանական նյութերից: Ցիկլի մնացած օղակներում տեղի է ունենում էներգիայի փոփոխություն և կորուստ։ Արտադրողները, սպառողները, էկոհամակարգում քայքայողները սպառում են սկզբնական արտադրության կենդանի նյութը։ Կենդանիները նման գործընթացի համար սպառում են ամենացածր մակարդակի շատ անգամ ավելի շատ կենդանի նյութ՝ նվազեցնելով ընդհանուրըէներգիայի պաշարներ. Շրջանառությունն ապահովվում է երեք խմբերի փոխազդեցության միջոցով։
Առաջին խումբը կազմված է արտադրողներից։ Դրանք ներառում են կանաչ բույսեր, որոնք ակտիվորեն ներգրավված են ֆոտոսինթեզի մեջ: Այդպիսի նյութեր են նաև բակտերիաները, որոնք ընդունակ են քիմոսինթեզի։ Նրանք կազմում են առաջնային օրգանական նյութերը։
Երկրորդ խումբ՝ առաջին կարգի սպառողներ. Նրանք օրգանական նյութերի սպառողներ են։ Դրանց թվում են գիշատիչները, ինչպես նաև նախակենդանիները։ Կենդանիներ, որոնք դասակարգվում են որպես գիշատիչներ, մոտ 250 տարբեր տեսակներ։
Երրորդ խումբ՝ դեստրուկտորներ (քայքայողներ), որոնք մեռած օրգանական նյութերը քայքայում են հանքանյութերի։ Դրանք ներառում են սնկերը, բակտերիաները և նախակենդանիները: Արեգակնային էներգիայի կուտակումն իրականացվում է ցիկլի աճող ճյուղի վրա ֆոտոսինթեզի շնորհիվ։ Բույսերն այս փուլում օրգանական նյութեր են սինթեզում ազոտից, ջրից, ածխաթթու գազից։
Էներգիայի սպառում
Էլ ի՞նչ է դիտարկում կենսաբանությունը: Բույսերի շնչառությունը նրանում կարևոր տեղ է գրավում, քանի որ այս գործընթացը օրգանական նյութերի գրեթե կեսը օքսիդացնում է ածխաթթու գազի՝ վերադարձնելով այն մթնոլորտ։
Օրգանական միացությունների և կուտակված էներգիայի ծախսման երկրորդ ամենամեծ տարբերակը բույսերի առաջին կարգի սպառողների օգտագործումն է: Ֆիտոֆագների կողմից սննդի հետ կուտակված էներգիան ծախսվում է կյանքի, շնչառության և վերարտադրության վրա։ Նա արտազատվում է արտաթորանքով։
Խոտակեր կենդանիները սնունդ են մսակերների համար (առավելագույն տրոֆիկ մակարդակի սպառողներ): Նրանք իրենց հերթին վատնում են էներգիան,կուտակված սննդի հետ, նման է խոտակեր կենդանիներին։
Էլեմենտների հարաբերություն
Էկոհամակարգի առանձին օղակը օրգանական մնացորդներ է մատակարարում շրջակա միջավայրին: Նրանք ծառայում են որպես էներգիայի և սննդի աղբյուր սապրոֆագ կենդանիների (սնկեր, բակտերիաներ) համար։ Ածխաջրերի փոխակերպման վերջին փուլը խոնավացման գործընթացն է, հումուսի հետագա օքսիդացումը ածխածնի երկօքսիդի և մոխրի բեկորների հանքայնացումը: Նրանք այնուհետև նորից մտնում են մթնոլորտ և հող՝ դառնալով բույսերի սնունդ։
Կենսական ցիկլը օրգանական միացությունների ստեղծման և քայքայման շարունակական գործընթաց է: Այն իրականացվում է բոլոր երեք խմբերի օրգանիզմների միջոցով։ Կյանքն առանց արտադրողների անհնար է, քանի որ նրանք են կյանքի հիմքը։ Միայն նրանք ունեն առաջնային օրգանական նյութեր ստեղծելու ունակություն, առանց որի հետագա ցիկլը չի շարունակվի։
Առաջնային և երկրորդային արտադրության տարբեր կարգերի սպառողների սպառման պատճառով մի տեսակից մյուսը տեղափոխելը Երկրի վրա հնարավոր է բազմազան ձևեր: Օրգանական նյութերը քայքայող ռեդուկտորները այն վերադարձնում են ցիկլի առաջին փուլ։
Քիմիական բաղադրիչների միգրացիայի լայնածավալ ցիկլերը կապում են մոլորակի արտաքին թաղանթները մեկ ամբողջության մեջ, նրանք բացատրում են էվոլյուցիայի շարունակականությունը:
Արևի էներգիան գործում է որպես կենսական ցիկլի շարժիչ ուժ: Օրգանական նյութերի արտադրությանը նպաստող հիմնական գործընթացը ֆոտոսինթեզն է։ Դա հնարավոր է միայն այն դեպքում, երբ կանաչ բույսերն օգտագործում են արևային էներգիա։
Բույսերի տերևներ (ավտոտրոֆներ),որոնք սինթեզում են գլյուկոզա, «պահպանում» արեգակնային էներգիան օրգանական միացության մեջ։ Տիեզերքից մտնելով կենսոլորտ՝ էներգիան կուտակվում է բույսերում, ժայռերում և հողում: Արևն ապահովում է քիմիական տարրերի շրջանառությունը, թույլ է տալիս հերթով առաջանալ անօրգանական կամ օրգանական նյութեր։
Ինչ է կարևոր իմանալ
Բացի ածխածնից, թթվածնից, ջրածնից, կենսաբանական ցիկլի մեջ մասնակցում են նաև կենսաբանորեն կարևոր այլ տարրեր՝ կալցիում, ազոտ, ֆոսֆոր, սիլիցիում, կալիում, նատրիում, ծծումբ։ Այս գործընթացը նույնպես անհնար է առանց հետքի տարրերի՝ յոդ, ցինկ, բրոմ, մոլիբդեն, արծաթ, նիկել, կապար, մագնեզիում: Կենդանի նյութով ներծծվող տարրերի ցանկում կան անգամ թույններ՝ մկնդեղ, սելեն, սնդիկ, ինչպես նաև ռադիոակտիվ բաղադրիչներ (ռադիում, ուրան):
Հեծանվային արագություն
Էներգիայի փոխանակումը ցիկլային է. Կենսոլորտի կենդանի նյութի նորացումն իրականացվում է մոտ 8 տարի անց։ Գործընթացը շատ ավելի արագ է ընթանում օվկիանոսում (33 օր հետո): Մթնոլորտում թթվածինը փոխարինվում է երկու հազար տարում, իսկ ածխածնի երկօքսիդը՝ 6 տարում։ Ջրի ամբողջական փոխարինումը հիդրոսֆերայում տևում է 2800 տարի։
Քիմիական միացությունները, որոնք հասանելի են կենսոլորտի բաղադրիչների համար, սահմանափակ են: Իրենց սպառելիության պատճառով օվկիանոսում և ցամաքում օրգանիզմների որոշ խմբերի զարգացումն արգելակվում է։
Տպագրման ընտրանքներ
Միայն էներգիայի և նյութերի շրջանառության շնորհիվ է պահպանվում կենսոլորտի կայուն վիճակը։ Կա երկու տարբերակ՝ երկրաբանական (մեծ) և կենսաերկրաքիմիական (փոքր):
Դիտարկենք առաջինըցիկլի տարբերակ. Մաքուր ապարները կենսաբանական, քիմիական, ֆիզիկական գործոնների ազդեցության տակ վերածվում են նստվածքային ապարների, մասնավորապես՝ կավի և ավազի։ Դրանք կարող են առաջանալ նաև ծովերի և օվկիանոսների ջրերից բիոգեն հանքանյութերի (մեռած միկրոօրգանիզմների) սինթեզի ժամանակ։ Ջրային չամրացված նստվածքները աստիճանաբար կուտակվում են ջրամբարի հատակում, կարծրանում, խիտ ապարներ են գոյանում։
Այնուհետև կա դրանց փոխակերպումը, դիտարկվում են մետամորֆիզմի գործընթացները։ Էնդոգեն էներգիայի մասերի ազդեցության տակ շերտերը նորից հալվում են՝ առաջացնելով մագմա։ Եղանակի ազդեցության տակ նրանք բարձրանում են Երկրի մակերևույթ, տեղափոխվում, նորից վերածվում են նստվածքային ապարների։
Մեծ ցիկլը բնութագրվում է էկզոգեն (արևային) էներգիայի փոխազդեցությամբ Երկրի էնդոգեն (խորը) էներգիայի հետ։ Այս գործընթացի շնորհիվ նյութը վերաբաշխվում է մոլորակի խորը հորիզոնների և կենսոլորտի միջև։
Այն ներառում է նաև ջրի շարժումը լիթոսֆերայի, մթնոլորտի, հիդրոսֆերայի միջև՝ կուտակված արեգակնային էներգիայով։ Սկզբում ջուրը գոլորշիանում է օվկիանոսի մակերևույթից (ծովեր, լճեր, գետեր), ապա տեղումների տեսքով վերադառնում է երկիր։ Նման գործընթացների փոխհատուցում գետի արտահոսքի համար: Բուսականությունը կարևոր դեր է խաղում ջրի ցիկլում։
Փոքր շրջանառությունը բնորոշ է միայն կենսոլորտին։ Ցիկլերը մոլորակային մասշտաբով ստեղծվում են ատոմների ցիկլային բազմակի շարժումներից, ինչպես նաև այն շարժումներից, որոնք առաջանում են հրաբխի, ծովի հատակի շարժման, քամու էներգիայի, ստորգետնյա հոսքերի հետևանքով։
Ամփոփել
Կենսոլորտում նյութերը շրջանառվում են,կենսաերկրաքիմիական ցիկլերի ձևավորում. Նրանց մեծ քանակությամբ անհրաժեշտ են հետևյալ տարրերը՝ թթվածին, ազոտ, ածխածին, ջրածին։ Դրանց շրջանառությունը հնարավոր է ինքնակարգավորվող գործընթացների շնորհիվ, որոնց ակտիվ մասնակից են դառնում էկոհամակարգերի այլ բաղադրիչներ։
Կենսոլորտի զարգացման բոլոր փուլերում գործում է ցիկլի գլոբալ փակման օրենքը։ Նման գործընթացի հիմքը արևային էներգիան է, ինչպես նաև կանաչ բույսերի քլորոֆիլը։
Օրգանական նյութերի ամբողջական տարրալուծման համար, որոնք ստեղծում են կանաչ բույսերը, անհրաժեշտ է այնքան թթվածին, որքան ազատվում է ֆոտոսինթեզի ընթացքում: Տորֆի, ածխի, նստվածքային ապարների մեջ օրգանական նյութերի թաղման շնորհիվ մթնոլորտում պահպանվում է թթվածնի փոխանակման ֆոնդը։
Տրանսպորտի, արդյունաբերական ձեռնարկությունների թվի ավելացման հետեւանքով բնության մեջ խախտվում է թթվածնի ցիկլը. Սա բացասաբար է անդրադառնում կենսահամակարգի կենսունակության վրա, հանգեցնում է մուտացիաների և կենդանի բույսերի և կենդանիների որոշ տեսակների ամբողջական անհետացման։
