- วัฏจักรชีวภาพคืออะไร?
- ประเภทของวัฏจักรชีวธรณีเคมี
- ความสำคัญของวัฏจักรชีวธรณี
- วัฏจักรของไนโตรเจน
- วัฏจักรคาร์บอน
- วัฏจักรฟอสฟอรัส
เราอธิบายว่าวัฏจักรหรือวัฏจักรทางชีวเคมีของสสารคืออะไรและมีประเภทใดบ้าง วัฏจักรคาร์บอน ฟอสฟอรัส และไนโตรเจน
วัฏจักรชีวภาพเคมีเป็นวงจรการกระจัดของสสารวัฏจักรชีวภาพคืออะไร?
เรียกว่าวัฏจักรชีวภาพหรือวัฏจักรของสสารต่อวงจรการแลกเปลี่ยนของ องค์ประกอบทางเคมี ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับ สิ่งแวดล้อม ที่ล้อมรอบพวกเขาผ่านชุดของกระบวนการขนส่ง การผลิต และการสลายตัว ชื่อของมันมาจาก คำนำหน้า กรีก ชีวประวัติ, "ชีวิตและ ภูมิศาสตร์, "โลก".
ในวัฏจักรชีวธรณีเคมี รูปแบบต่างๆ ของ ชีวิต (ผัก สัตว์ กล้องจุลทรรศน์ ฯลฯ) เป็นองค์ประกอบและสารประกอบอนินทรีย์ตามธรรมชาติ (ฝน ลม ฯลฯ) เป็นอมตะนิรันดร การกระจัด ของสสารจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ซึ่งช่วยให้สามารถรีไซเคิลสารอาหารที่มีอยู่ใน ชีวมณฑล.
โดย "สารอาหาร" เราหมายถึงองค์ประกอบเหล่านั้นทั้งหมดหรือ โมเลกุล ซึ่งมีอยู่ในร่างกายของ สิ่งมีชีวิต เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความต่อเนื่องของคุณ การดำรงอยู่ และ การสืบพันธุ์ จากเขา สายพันธุ์. ธาตุอาหารมักจะประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันประมาณ 31 และ 40 ชนิดและทั้งสารอาหารและองค์ประกอบที่ประกอบกันนั้นมีความจำเป็นที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิด สัดส่วน. สารอาหารเหล่านี้สามารถมีได้หลายประเภท:
- ธาตุอาหารหลัก. การปรากฏตัวของมันในร่างกายในสารประกอบต่าง ๆ คิดเป็นประมาณ 95% ของ มวล ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ประกอบด้วยคาร์บอน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน กำมะถัน แคลเซียม โซเดียม คลอไรด์ โพแทสเซียม และฟอสฟอรัส เป็นสารอาหารที่มีอยู่ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตในปริมาณที่มากขึ้น
- สารอาหารรอง การมีอยู่ของมันในร่างกายของสิ่งมีชีวิตเป็นสิ่งจำเป็น แต่เป็นส่วนน้อย ประกอบด้วยเหล็ก, ทองแดง, สังกะสี, ไอโอดีน และวิตามินเอ
- กระฉับกระเฉง. สิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่สิ่งมีชีวิตใช้ในการรับ พลังงาน ที่จำเป็นต่อการทำหน้าที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น กรดอะมิโนและ ไขมัน.
- โครงสร้าง. พวกมันคือสิ่งที่สร้างโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตและปล่อยให้พวกมันเติบโต ตัวอย่างเช่น, โปรตีนฟอสฟอรัส แคลเซียม และไขมันบางชนิด
- หน่วยงานกำกับดูแล ควบคุมการวิวัฒนาการของปฏิกิริยามากมายที่เกิดขึ้นในร่างกาย หลักๆคือ วิตามิน,โซเดียม และโพแทสเซียม
- ไม่จำเป็น พวกมันสามารถสังเคราะห์ได้โดยสิ่งมีชีวิต พวกเขาไม่ได้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานของร่างกาย
- จำเป็น สิ่งมีชีวิตไม่สามารถสังเคราะห์ได้ จึงต้องสกัดจาก สิ่งแวดล้อม. ตัวอย่างเช่น กรดอะมิโนจำเป็นและกรดไขมัน
วัฏจักรชีวเคมีจะแตกต่างกันไปตามคุณสมบัติของธาตุที่เกี่ยวข้อง ดังนั้นจึงเกี่ยวข้องกับรูปแบบชีวิตที่แตกต่างกันด้วย
ประเภทของวัฏจักรชีวธรณีเคมี
วัฏจักรชีวเคมีมีหลายประเภท:
- อุทกวิทยา ที่ซึ่ง วัฏจักรของน้ำ หรือวัฏจักรอุทกวิทยาซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวขนส่งองค์ประกอบจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง วัฏจักรของน้ำสามารถรวมอยู่ในหมวดหมู่นี้ได้
- เป็นก๊าซ ที่ซึ่ง บรรยากาศ สำหรับการขนส่งองค์ประกอบทางเคมีของวัฏจักร เช่น ไนโตรเจน ออกซิเจน และวัฏจักรคาร์บอน
- ตะกอน. ที่ซึ่งการขนส่งขององค์ประกอบทางเคมีเกิดขึ้นจากการตกตะกอนนั่นคือโดยการสะสมช้าและการแลกเปลี่ยนใน เปลือกโลกเช่นวัฏจักรฟอสฟอรัส
ความสำคัญของวัฏจักรชีวธรณี
วัฏจักรชีวภาพเคมีมีหน้าที่รับผิดชอบสำหรับองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญที่ถูกนำกลับมาใช้ใหม่ มิฉะนั้น พวกมันก็จะหมดลงเนื่องจากสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้จะเป็นไปไม่ได้
ในแง่นี้ วัฏจักรชีวธรณีเคมีเป็นกลไกที่แตกต่างกันโดยที่ ธรรมชาติ มันต้องหมุนเวียนสสารจากสิ่งมีชีวิตบางตัวไปยังผู้อื่น ดังนั้นจึงอนุญาตให้มีระยะขอบที่แน่นอนเสมอ
ไม่มีสารอาหารใดที่สิ่งมีชีวิตต้องการจะอยู่ภายในนั้นตลอดไป ทั้งหมดจะต้องถูกคืนสู่สิ่งแวดล้อมเพื่อให้ผู้อื่นสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
วัฏจักรของไนโตรเจน
วัฏจักรไนโตรเจนเป็นศูนย์กลางเนื่องจากก่อให้เกิดชีวโมเลกุลมากมายวัฏจักรไนโตรเจนเป็นหนึ่งในวัฏจักรชีวธรณีเคมีหลัก ซึ่ง จุลินทรีย์ โปรคาริโอต (แบคทีเรีย) และ พืช พวกมันตรึงไนโตรเจนซึ่งเป็นก๊าซหลักชนิดหนึ่งในบรรยากาศในร่างกาย มันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสารประกอบต่างๆในร่างกายของ สัตว์รวมทั้ง มนุษย์.
วงจรสามารถสรุปได้ดังนี้:
- แบคทีเรียบางชนิดตรึงก๊าซไนโตรเจน (N2) จากชั้นบรรยากาศในร่างกายของพวกมัน สร้างโมเลกุลอินทรีย์ที่พืชสามารถใช้ได้ เช่น แอมโมเนีย (NH3)
- พืชใช้ประโยชน์จากโมเลกุลไนโตรเจนเหล่านี้และส่งผ่านเนื้อเยื่อไปยัง สัตว์กินพืช และผ่านเนื้อเยื่อเหล่านี้ไปยัง สัตว์กินเนื้อ และสิ่งเหล่านี้แก่พวกเขา นักล่า, ตลอด ห่วงโซ่อาหาร.
- ในที่สุด สิ่งมีชีวิตคืนไนโตรเจนสู่ดิน ไม่ว่าจะผ่านทางปัสสาวะ (อุดมไปด้วยแอมโมเนีย) หรือเมื่อพวกมันตายและถูกย่อยสลายโดย แบคทีเรียซึ่งตรึงโมเลกุลที่อุดมด้วยไนโตรเจนโดยปล่อยไนโตรเจนกลับคืนสู่บรรยากาศใน สถานะก๊าซ.
วัฏจักรคาร์บอน
วัฏจักรคาร์บอนเป็นวัฏจักรที่สำคัญและซับซ้อนที่สุดของวัฏจักรชีวธรณี เนื่องจากสิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมดประกอบด้วยองค์ประกอบโดยไม่มีข้อยกเว้นของสารประกอบที่ได้จากองค์ประกอบนี้ นอกจากนี้ วัฏจักรนี้ยังเกี่ยวข้องกับกระบวนการหลัก การเผาผลาญ ของพืชและสัตว์: the การสังเคราะห์ด้วยแสง และ การหายใจ.
วงจรสามารถสรุปได้ดังนี้:
- บรรยากาศประกอบด้วยปริมาณที่สำคัญของ คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2). พืชและสาหร่ายจับมันและแปลงเป็นน้ำตาล (กลูโคส) ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง เพื่อการนี้ พลังงานแสงอาทิตย์. ด้วยวิธีนี้พวกเขาจะได้รับพลังงานและสามารถเติบโตได้ ในทางกลับกันพวกมันจะปล่อยออกซิเจน (O2) สู่บรรยากาศ
- นอกจากจะได้รับออกซิเจนในระหว่างกระบวนการหายใจแล้ว สัตว์ยังเข้าถึงคาร์บอนจากเนื้อเยื่อพืช เพื่อให้สามารถเติบโตและสืบพันธุ์ได้ ทั้งสัตว์และพืชเมื่อตายให้ ฉันมัก คาร์บอนในร่างกายที่ผ่านกระบวนการตกตะกอน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นมหาสมุทร ซึ่งคาร์บอนจะละลายในน้ำด้วย) จะถูกแปลงเป็นฟอสซิลต่างๆ และ แร่ธาตุ.
- คาร์บอนในสภาพฟอสซิลหรือแร่ธาตุสามารถอยู่ได้นานนับล้านปีภายใต้เปลือกโลก โดยผ่านการเปลี่ยนแปลงที่กำจัดสสารที่แตกต่างจากถ่านหินแร่ ปิโตรเลียม หรือเพชร เรื่องนี้จะฟื้นคืนชีพขึ้นมาอีกครั้งเพราะว่า พังทลาย, ที่ การปะทุ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง แรงงานมนุษย์: การแสวงประโยชน์จาก พลังงานจากถ่านหิน,การสกัดปูนซีเมนต์และอื่นๆ อุตสาหกรรม ที่ปล่อย CO2 ออกสู่ชั้นบรรยากาศทั้งที่ มหาสมุทร เช่นเดียวกับพื้นดิน นอกเหนือไปจากขยะที่เป็นของเหลวและของแข็งอื่นๆ ที่อุดมไปด้วยคาร์บอน
- ในทางกลับกัน สัตว์ปล่อย CO2 อย่างต่อเนื่องเมื่อหายใจ กระบวนการพลังงานอื่นๆ เช่น การหมัก หรือการสลายตัวของ วัสดุอินทรีย์ พวกเขาสร้าง CO2 หรือสร้างก๊าซที่อุดมด้วยคาร์บอนอื่น ๆ เช่นมีเทน (CH4) ที่เข้าสู่ชั้นบรรยากาศด้วย
วัฏจักรฟอสฟอรัส
ดิ วัฏจักรฟอสฟอรัส เป็นวัฏจักรทางชีวเคมีหลักสุดท้ายและซับซ้อนที่สุด เนื่องจากฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ในเปลือกโลก ในรูปของแร่ธาตุ แต่โดยพื้นฐานแล้วสิ่งมีชีวิตต้องการ แม้ว่าจะอยู่ในปริมาณปานกลาง ฟอสฟอรัสเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบสำคัญเช่น ดีเอ็นเอ และ RNAและวงจรของมันสามารถสรุปได้ดังนี้:
- ฟอสฟอรัสมาจากแร่ธาตุบนบกซึ่งโดยการกระทำของ พังทลาย (พลังงานแสงอาทิตย์, ลม, น้ำ) ถูกปล่อยและขนส่งไปยังต่างๆ ระบบนิเวศ. การทำเหมืองของมนุษย์สามารถนำไปสู่ขั้นตอนนี้ได้เช่นกัน แม้ว่าจะไม่จำเป็นต้องเป็นไปในทางที่ดีต่อสิ่งแวดล้อมก็ตาม
- หินที่อุดมไปด้วยฟอสฟอรัสให้สารอาหารแก่พืช ซึ่งจับฟอสฟอรัสในเนื้อเยื่อของพวกมัน และส่งผ่านไปยังสิ่งมีชีวิตในรูปแบบอื่นๆ อีกครั้งผ่านทาง ห่วงโซ่อาหาร. ในทางกลับกัน สัตว์นำฟอสฟอรัสส่วนเกินกลับคืนสู่ดินผ่านการถ่ายอุจจาระและการสลายตัวของซากสัตว์ ทำให้ฟอสฟอรัสอยู่ในวงจรภายในวัฏจักรระหว่างสิ่งมีชีวิต
- อย่างไรก็ตาม ฟอสฟอรัสยังไปถึงทะเล ซึ่งสาหร่ายจะถูกตรึงโดยสาหร่ายและส่งไปยังสัตว์ต่างๆ ในกรณีนี้ ธาตุจะค่อยๆ สะสมลงบนพื้นทะเล โดยที่กระบวนการตะกอนต่างๆ จะทำให้ตะกอนกลับคืนสู่หิน ซึ่งต่อมาในกระบวนการทางธรณีวิทยาที่ช้าและยาวนานมากจะถูกเปิดเผยและจะให้ฟอสฟอรัสอีกครั้ง ชีวมณฑล.