В экологии и науках о Земле , в биогеохимическом цикле или вещество обороте или круговороте веществ представляет собой путь , посредством которого химического вещества проходит через биотические ( биосферы ) и абиотические ( литосферы , атмосферу и гидросферу отсеки) Земля . Существуют биогеохимические циклы химических элементов кальция , углерода , водорода , ртути , азота , кислорода ,фосфор , селен , железо и сера ; молекулярные циклы воды и кремнезема ; макроскопические циклы, такие как цикл горных пород ; а также индуцированные человеком циклы синтетических соединений, таких как полихлорированный бифенил (ПХБ). В некоторых циклах есть резервуары, в которых вещество остается в течение длительного периода времени.
Системы [ править ]
Экологические системы ( экосистемы ) имеют множество биогеохимических циклов, действующих как часть системы, например водный цикл, углеродный цикл, азотный цикл и т. Д. Все химические элементы, встречающиеся в организмах, являются частью биогеохимических циклов. Помимо того, что эти химические элементы являются частью живых организмов, они также участвуют в круговороте абиотических факторов экосистем, таких как вода ( гидросфера ), земля ( литосфера ) и / или воздух ( атмосфера ). [2]
Факторы жизни на планете вместе можно назвать биосферой. Все питательные вещества, такие как углерод , азот , кислород , фосфор и сера, используемые в экосистемах живыми организмами, являются частью замкнутой системы ; поэтому эти химические вещества рециркулируются вместо того, чтобы теряться и постоянно пополняться, как в открытой системе. [2]
Поток энергии в экосистеме - это открытая система ; Солнце постоянно дает планете энергию в форме света, в то время как она в конечном итоге используется и теряется в виде тепла на трофических уровнях пищевой сети. Углерод используется для производства углеводов, жиров и белков, основных источников пищевой энергии . Эти соединения окисляются с выделением углекислого газа, который может улавливаться растениями с образованием органических соединений. Химическая реакция питаются от световой энергии солнца.
Солнечный свет необходим для объединения углерода с водородом и кислородом в источник энергии, но экосистемы в глубоком море , куда не может проникать солнечный свет, получают энергию из серы. Сероводород возле гидротермальных источников может использоваться такими организмами, как гигантский трубчатый червь . В круговороте серы сера может быть навсегда переработана в качестве источника энергии. Энергия может высвобождаться за счет окисления и восстановления соединений серы (например, окисления элементарной серы до сульфита, а затем до сульфата ).
Хотя Земля постоянно получает энергию от Солнца, ее химический состав по существу фиксирован, поскольку дополнительная материя лишь изредка добавляется метеоритами. Поскольку этот химический состав не восполняется как энергия, все процессы, которые зависят от этих химикатов, должны быть переработаны. Эти циклы включают как живую биосферу, так и неживую литосферу, атмосферу и гидросферу.
Резервуары [ править ]
Иногда химические вещества хранятся в одном месте в течение длительного времени. Это место называется резервуаром , который, например, включает в себя такие вещи, как угольные отложения, которые хранят углерод в течение длительного периода времени. [3] Когда химические вещества хранятся только в течение короткого периода времени, они хранятся в обменных пулах . Примеры обменных пулов включают растения и животных. [3]
Растения и животные используют углерод для производства углеводов, жиров и белков, которые затем могут использоваться для построения их внутренних структур или для получения энергии. Растения и животные временно используют углерод в своих системах, а затем выпускают его обратно в воздух или окружающую среду. Как правило, резервуары являются абиотическими факторами, а обменные бассейны - биотическими факторами. Углерод относительно короткое время удерживается в растениях и животных по сравнению с угольными отложениями. Время, в течение которого химическое вещество находится в одном месте, называется временем его пребывания . [3]
Важные циклы [ править ]
Ниже приведены наиболее известные и важные биогеохимические циклы:
Цикл углерода
Азотный цикл
Питательный цикл
Кислородный цикл
Цикл фосфора
Серный цикл
Рок-цикл
Круговорот воды
Существует множество биогеохимических циклов, которые в настоящее время изучаются впервые, поскольку изменение климата и антропогенное воздействие резко изменяют скорость, интенсивность и баланс этих относительно неизвестных циклов. Эти недавно изученные биогеохимические циклы включают:
- ртутный цикл , [4] и
- антропогенный цикл ПХД. [5]
Биогеохимические циклы всегда связаны с состояниями горячего равновесия: баланс в круговороте элемента между компартментами. Однако общий баланс может включать в себя отсеки, распределенные в глобальном масштабе.
Поскольку биогеохимические циклы описывают движение веществ на всем земном шаре, их изучение по своей сути является междисциплинарным. Углеродный цикл может быть связан с исследованиями в области экологии и атмосферных наук . [6] Биохимическая динамика также связана с областями геологии и почвоведения . [7]
Галерея [ править ]
Насос для океанических китов показывает, как киты циркулируют питательные вещества через толщу воды океана
Хлоропласты проводят фотосинтез в клетках растений и других эукариотических организмах.
Уголь - это резервуар углерода.
См. Также [ править ]
 | В Wikiquote есть цитаты, связанные с: Биогеохимическим циклом |
- Карбонатно-силикатный цикл
- Водородный цикл
- Морские биогеохимические циклы
- Переработка (экология)
Ссылки [ править ]
- ^ Авелар, С., ван дер Воорт, Т.С. и Эглинтон, Т.И. (2017) «Актуальность запасов углерода в морских отложениях для национальных инвентаризаций парниковых газов в морских странах». Углеродный баланс и управление , 12 (1): 10. DOI : 10,1186 / s13021-017-0077-х . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
- ^ а б «Биогеохимические циклы» . Совет по экологической грамотности . Проверено 20 ноября 2017 года .
- ^ a b c Baedke, Стив Дж .; Фихтер, Линн С. "Биогеохимические циклы: углеродный цикл" . Дополнительные лекции для Geol 398 . Университет Джеймса Мэдисона . Проверено 20 ноября 2017 года .
- ^ "Цикл ртути в окружающей среде" . Центр водных наук штата Висконсин . Геологическая служба США. 10 января 2013 . Проверено 20 ноября 2017 года .
- ^ Органические загрязнители, которые оставляют следы: источники, перенос и судьба . Ифремер. С. 22–23. ISBN 9782759200139.
- Перейти ↑ McGuire, 1A. D .; Лукина, Н.В. (2007). «Биогеохимические циклы» (PDF) . В Groisman, P .; Барталев С.А.; Группа разработки научного плана NEESPI (ред.). Инициатива партнерства по наукам о Земле Северной Евразии (NEESPI), Обзор научного плана . Глобальное планетарное изменение. 56 . С. 215–234 . Проверено 20 ноября 2017 года .
- ^ "Распределенный центр активного архива биогеохимической динамики" . daac.ornl.gov . Национальная лаборатория Ок-Ридж . Проверено 20 ноября 2017 года .
Дальнейшее чтение [ править ]
- Шинк, Бернхард; "Микробы: мастера циклов глобальных элементов", стр. 33-58. «Металлы, микробы и минералы: биогеохимическая сторона жизни», стр. Xiv + 341. Вальтер де Грюйтер, Берлин. DOI 10.1515 / 9783110589771-002
- Мясник, Сэмюэл С., изд. (1993). Глобальные биогеохимические циклы . Лондон: Academic Press. ISBN 9780080954707.
- Эксли, К. (15 сентября 2003 г.). «Биогеохимический цикл алюминия?». Журнал неорганической биохимии . 97 (1): 1–7. DOI : 10.1016 / S0162-0134 (03) 00274-5 . PMID 14507454 .
- Джейкобсон, Майкл С.; Чарлсон, Роберт Дж .; Родх, Хеннинг; Орианс, Гордон Х. (2000). Наука о земных системах от биогеохимических циклов до глобальных изменений (2-е изд.). Сан-Диего, Калифорния: Academic Press. ISBN 9780080530642.
- Палмери, Лука; Бараус, Альберто; Йоргенсен, Свен Эрик (2013). «12. Биогеохимические циклы». Справочник по экологическим процессам . Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9781466558489.
