دورة المواد في المحيط الحيوي

ويعرف كل تلميذ تقريبا أن دورة المواد في المحيط الحيوي، مصحوبة بتحول الطاقة، هي الأساس لوجود الطبيعة وكل ما يرتبط بها من مواد. تخطيطي جدا، يمكن تمثيل هذه الدورة على النحو التالي. الكائنات الحية الموجودة في الطبيعة تستهلك قدرا كبيرا من الموارد المعدنية من نفس الطبيعة، وبعد وفاتهم، في شكل عناصر كيميائية مختلفة، والعودة إلى نفس البيئة، وبالتالي تشكيل دورة من المواد في المحيط الحيوي. وتسمى هذه العملية أيضا العملية الحيوية، ومكان تدفقها هو الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف المائي. الطبيعة الدورية وتواتر ظاهرة التحول من المواد على دورات مختلفة تحدد اسم - دورة.

وتشارك جميع الكائنات الحية في هذه الدورة تقريبا دون استثناء. على سبيل المثال، النباتات الخضراء تستهلك، في الهواء، وثاني أكسيد الكربون، والمعادن، وإطلاق الأكسجين في البيئة.

ويقوم ممثلو الحيوانات بتنفس نفس الأكسجين الذي تصدره النباتات، وعن طريق تناول هذه النباتات، وهضم وتجهيز المواد العضوية. وبالإضافة إلى ذلك، بعد وفاة النباتات والحيوانات، تتم معالجة بقاياها من قبل البكتيريا المختلفة مع تشكيل ثاني أكسيد الكربون وتحويل المركبات العضوية إلى المعادن.

ثم تستمر دورة المواد في المحيط الحيوي - عملية التحول وحركة المواد، في التربة، حيث تدخل هذه المعادن، ومن ثم، بدورها، يمتصها العالم النباتي. وإذا ما جمعنا هذه الدورة على المستوى الذري، فإن نتيجة بسيطة إلى حد ما هي: إن ذرات بعض المواد الكيميائية الأساسية تجعل عملية الهجرة مستمرة لا من كائن حي إلى آخر فحسب، بل من نوع من البيئة إلى أخرى - موجودة دائما في التربة والغلاف الجوي و المائي.

عدد هذه الدورات تقريبا لانهائية، على سبيل المثال، تشير التقديرات إلى أن الأكسجين الجوي في مجمله يمر عبر الكائنات الحية في غضون ألفي سنة فقط. نفس الحركة يجعل وثاني أكسيد الكربون، فقط ثم دورة يدوم وقتا أقل بكثير - فقط 200-300 سنة. في إطار هذه العملية، وهي دورة من المواد في المحيط الحيوي، واحدة من هذه الدائرة المغلقة من الدورة الدموية يسمى دورة بيوجيوكيميائية.

ما الذي يحدد هذه الدورة؟ ولسوء الطالع، لا توجد في الوقت الحالي إجابات شاملة، والأهم من ذلك، إجابات كاملة على هذا السؤال. ويمكن القول بدرجة كافية من اليقين أن أحد الأسباب هو محدودية الموارد في كوكبنا. وثمة بديل آخر من الجواب يمكن أن يكون الاعتماد على تدريس فيرنادسكي العظيم حول المحيط الحيوي، الذي يتم فيه وجود دوران الكونية، الذي يحدد ليس فقط تداول المواد، ولكن أيضا التغيير في المحتوى الرشيد للكون. ومن المسلم به أن جميع أنواع الدورات، ومع ذلك الكثير نحن توطين لهم في الزمان والمكان، لديهم خاصية واحدة مشتركة للجميع. وترتبط جميعها بعمليات تبادل الطاقة. في البداية، تعمل طاقة الشمس كأساس للدورة. ثم تتحول إلى أنواع مختلفة من الطاقة من التحولات الكيميائية والفيزيائية، وبالتالي يمكن للمرء أن يتكلم عن دورة الطاقة المحتملة التي تم التوصل إليها في المحيط الحيوي. إن استقرار عمليات الطاقة والدورة البيولوجية هو الشرط الرئيسي للحالة الطبيعية والمستقرة للغلاف الحيوي.

كما ذكر سابقا، الكربون هو واحد من "المشاركين النشطين" في الدائرة. ويوضح وجود هذا العنصر في جميع المواد العضوية تقريبا دورة الكربون في المحيط الحيوي منطقيا تماما. في عملية التمثيل الضوئي، يتم استيعاب الكربون من مناطق الغلاف الحيوي من قبل النباتات وتحويلها إلى الكربوهيدرات. مع تنفس الكائنات الحية، تحدث عملية عكسية، ونتيجة لذلك، تنفق احتياطياتها الضخمة في هذه الدورة من الكربون. العوامل الرئيسية التي تحدد تداول الكربون هي التنفس والتمثيل الضوئي.

أيضا واحدة من العناصر الأساسية لجميع المواد العضوية هي النيتروجين. وهو، كعنصر ضروري، يحتوي على أتب، والبروتينات، والأحماض النووية. يتم احتواء النيتروجين بشكل رئيسي في الغلاف الجوي، ولا تسمح صيغته الجزيئية للنباتات باستخدامه مباشرة. ولذلك، تستهلك النباتات النيتروجين في شكل مواد غير عضوية. والطرق التي يدخل بها النتروجين الأرض أو الماء مختلفة، ولذلك فإن دورة النيتروجين في المحيط الحيوي متنوعة جدا. على سبيل المثال، تتشكل بعض مركبات النيتروجين في الجو أثناء العواصف الرعدية. مع الأمطار أو المصارف، فإنها تدخل الأنهار والتربة والبحيرات، من حيث يتم امتصاصها في وقت لاحق من قبل النباتات.

على ما يبدو، في جميع الحالات، الكائنات الحية هي الأساس لتشكيل تداول المواد في المحيط الحيوي.