Marile circuite biochimice ale biosferei

Marile circuite biochimice ale biosferei.

Circuitul materiei in ecosisteme.

Spre deosebire de energie,care circula prin ecosistemele terestre intr-o singura directie,si anume de la Soare la producatori primari si de la acestia la consumatori,disipandu-se,adica pierzandu-se ,fiind mereu necesara sursa solara de energie,componentele fizice-materiale(substantele)circula si sunt reciclate,reutilizate in cadrul ecosistemului,realizandu-se marile circuite sau cicluri biogeochimice.Toate substantele chimice anorganice(necarbonice)din sol,apa,aer,sunt reciclate,dar cele mai importante in economia unui sistem sunt apa,carbonul,nutrientii solului,azotul si fosforul.Prin circulatia acestor substante din mediu in organismele vii si din acestea,inapoi ,in mediu,se constituie veritabile circuite sau cicluri,trecand din mediu intr-un anumit organism si din acesta in alt organism,apartinand altui nivel trofic etc.,pentru ca in final sa revina in mediu.In aproape toate cazurile,numai o infima fractie din asemenea substante devine legata de structurile organismelor vii,in orice moment al vietii acestora.

Circuitul apei.

Apa este cel mai important solvent din organismele cii si o componenta esentiala a materiei vii.Si pentru existenta oricarui ecosistem,apa este o conditie sine-qua-non,esentiala.Diversitatea speciilor dintr-un ecosistem,precum si densitatea populatiilor acestora sunt conditionate de cantitatea de apa din ecosistem.

Viata este posibila pep amant deoarece aceasta planeta are atmosfera.In compozitia atmosferei terestre intra gaze simple,precum azotul 78%,oxigenul 20,95%,gaze rare -argon,krypton,neon,heliu,radon(gaz radioactiv),hidrogen,substante gazoase compuse(dioxid de carbon,metan,amoniac),vapori de apa reprezentand toate ,restul de 1.05%.O asemenea compozitie a tmosferei terestre este specifica partii sale inferioare,adica aceleia care este in nemijlocit contact cu suprafata terestra (litosfera),comopizitia ei schimbandu-se pe verticala,devenind din ce in ce mai rarefiata.

Azotul si oxigenul sunt intalnite in toata atmosfera terestra,pe orizontala si pe verticala.In partea inferioara,aceste elemente se afla sub forma lor moleculara,pe cand in partea superioara,ele se afla sub forma lor atomica,Azotul este cel mai raspandit gaz din atmosfera terestra si are menirea de a neutraliza puterea de oxidare a oxigenului.La randul sau,oxigenul determins insusirile fizice si chimice ale aerului.Oxigenul participa in toate procesele de ardere si descompunere a substantelor organice si din el ia nastere si ozonul(O3)-in straturile superioare ale atmosferei,in urma actiunii razelor ultraviolete si a descarcarilor electrice puternice constituindu-se straul de ozon.,protector al vietii pe Pamant.Ozonul se produce si in procesul de oxidare a rasinii de conifere si a substantelor din corpul unor alge marine.Stratul de ozon are in stratosfera 20-40km grosime.Acesta devine un ecran eficient care opreste radiatia UV puternica ,ucigatoare,aceasta neputand sa patrunda spre Pamant.Din pacate,prin activitatile industriale ale omului modern,acest strat de ozon este alterat in unele zone ale globului,observandu-se veritabile gauri produse in el.

In circuitele biogeochimice sau ciclurile globale ale biosferei sunt antrenate aproximativ 40 de elemente importante din punct de vedere biologic si aceste circuite asigura echilibrul structural si stabilitatea functionala relative a componentelor mediului inconjurator. :ape,soluri,atmosfera.

Exista doua categorii fundamentale de asemenea circuite gazoase si sedimentare,in primul caz rezervorul principal al elementelor fiind reprezentat de atmosfera ,in cel de al doilea caz,acest rezervor fiind reprezentant de litosfera.Cele mai importante elemente penrtu viata (carbon,azot,oxigen)participa in circuitul gazos.

Circuitul carbonului.

Ptin fotosinteza se realizeaza anual fixarea a 1/35 din continutul de dioxid de carbon al atmosferei terestre.

Prin arderea de substante organice in celulele vii(oxidarea biologica)care realizeaza respiratia biologica a plantelor si animalelor ,dar mai ales prin respiratia organismelor descompunatoare(care produc de 100 de ori mai mult CO2,decat toate animalele si plantele impreuna)se produce Co2de natura biologica,la acesta adaugandu-se CO2 produs in cadrul arderilot industriale sau casnice.,precum si prin eruptii vulcanice.Astfel se restituie atmosferei CO2 fixat prin fotosinteza.

Eliminarea unor cantitati prea mari de CO2 in atmosfera ,in special prin arderea padurilor,in zonele ecuatoriale,spre a fi redate agriculturii portiunile respective de paant precum si prin activitatile industriale,este dezechilibrata compozitia atmosferei terestre si apare asa-numitul efect de sera. In cdrul caruia caldura solara iradianta,reflectata de suprafata Terrei,nu se mai poate intoarce in cosmos si este din nou proiectata pe suprafata Pamanatului,ceea ce face ca acesta sa fie mai incalzit decat in mod normal.,aparand fenomenul de schimbare a climei cu efecte pe care deja le simtim(cresterea temperaturii medii anuale,perturbatii atmosferice violente,modificarea alternanatei anotimpurilor in zonele temperate,etc.)

Circuitul oxigenului.

Pastrarea cantitatii de oxigen din atmosfera este asigurata de producerea gazului metan in procesele de fermentatie anaerobe,aceasta fixand oxigenul in exces.Daca concentratia de oxigen atmosferic ar creste de la 21% la 25%,planeta ar fi teatrul unei catastrofe globale ,deoarece un singur trasnet ar declansa un incendiu pustiitor.

Oxigenul produs prin fotosintea in urma fotolizei apei este utilizat in procesle respiratiei aerobe(arderea de substante organice),in reactiile metabolice dependente de oxigen ale tuturor organismelor vii,astfel ca el se mentine in atmosfera Pamantului si in ape,la concentratii cvasiconstante.

Circuitul azotului.

Atmosfera Pamantului este un rezervor inepuizabil de azot,el ocupand aproximativ 79 %din volumul acesteia.Numai ca,acest azot molecular este inaccesibil covarsitoarei majoritai de specii biologice.Pentru plante,azotul este accesibil numai sub forma de saruri de azot(azotati si azotiti)sau de ioni de amoniu (NH4),pe cand animalele il folosesc sub forma compusilor organici cu azot (aminoacizi,baze azotate,etc.)

Sub influenta fulgerelor azotul molecular este oxidat sub forma de oxizi de azot.Dar cea mai importanta cale de fixare a azotului atmosferic (molecular)o reprezinta activitatea de fiare a sa ,sub actiunea enzimelor nitrogenazice,de catre bacteriile fixatoare de azot aflate in sol sau in simbioze cu leguminoasele,la care se formeaza nodozitati radiculare.

Azotul este esential in organizarea si functionarea materiei vii.

Cand plantele si animalele mor ,din cadavrele acestora sunt eliberate componentele lor si descompuse in substantele simple.Proteinele sunt descompuse in aminoacizi ,acizii nucleici in nucleotide si apoi in baze azotate ,lipidele in acizi grasi si gliceride,etc.

Aminoacizii sunt supusi procesului de amonificare ,cu formare de ammoniac si saruri amoniacale.Procesul continua prin nitrificare ,prin care amoniacul este transformat in azotati si azotiti.

Sarurile amoniacale sunt preluate direct de catre plante prin radacinile lor.

Totusi,cea mai mare parte a amoniului produs prin descompunerea substantelor organice ce contin azot este convertit in nitrati,in doua etape.Bacteriile din genul Nitrosomonas oxideaza NH3 la nitriti (NO2)care apoi sunt oxidati la nitrati(NO3),de catre bacteriile din genul Nitrobacter ,din care cauza acestea se numesc bacterii nitrificatoare,Prin activitatea lor,azotul este readus in circuit si pus la dispozitia plantelor.Un alt proces este denumit denitrificare si prin el nitratii sunt redusi la azot molecular (gaz)care revine in atmosfera.Acest proces este realizat de catre bactriile denitrificatoare aflate in adancimea solului si in sedimentele acvatice,in care oxigenul se afla in cantitate mica.Ele utilizeaza nitratii ca alternativa la oxigen pentru acceptorul final de electroni din respiratia lor celulara.Aceste bacterii denitrificatoare inchid astfel ciclul azotului.

In cadrul circuitelor sedimentare,care nu implica si o etapa atmosferica ,se recicleaza fosforul si sulful.Rezerve mari ale acestor elemente se afla in rocile scoartei terestre.Fosforul este asimilat de catre plante,acestea preluandu-l din sol sau din apa.In conditiile deversarii de detergenti pe baza de fosfor are loc dezvoltarea luxurianta a algelor mai ales in apele statatoare,aceasta inflorire a apelor fiind semnalul sigur al unei asemenea poluari.Sulful este intalnit atat in sol cat si in atmosfera ,ca dioid de sulf.El are astfel un circuit dublu,fiind un element important ,deoarece intra in compozitia chimica a unor aminoacizi.