أهم 8 دورات بيوجيوكيميائية (وصف) - مادة الاحياء - 2025

و الدورات البيولوجية الكيميائية تشمل طريق تتبع العناصر الغذائية المختلفة أو العناصر التي هي جزء من الكائنات العضوية. يحدث هذا العبور داخل المجتمعات البيولوجية ، في كل من الكيانات الحيوية وغير الحيوية التي تتكون منها.

المغذيات هي اللبنات الأساسية التي تتكون منها الجزيئات الكبيرة ، ويتم تصنيفها وفقًا للكمية التي يحتاجها الكائن الحي في المغذيات الكبيرة والمغذيات الدقيقة.

المصدر: pixabay.com

يعود تاريخ الحياة على كوكب الأرض إلى حوالي 3 مليارات سنة ، حيث تم إعادة تدوير نفس مجموعة العناصر الغذائية مرارًا وتكرارًا. يقع احتياطي المغذيات في المكونات اللاأحيائية للنظام البيئي ، مثل الغلاف الجوي والحجارة والوقود الأحفوري والمحيطات وغيرها. تصف الدورات مسارات المواد الغذائية من هذه الخزانات ، عبر الكائنات الحية ، والعودة إلى الخزانات.

لم يمر تأثير البشر دون أن يلاحظه أحد في عبور المغذيات ، لأن الأنشطة البشرية - لا سيما التصنيع والمحاصيل - قد غيرت التركيزات وبالتالي توازن الدورات. هذه الاضطرابات لها عواقب بيئية مهمة.

بعد ذلك سوف نصف مرور وإعادة تدوير أبرز المغذيات الدقيقة والكبيرة على كوكب الأرض ، وهي: الماء ، والكربون ، والأكسجين ، والفوسفور ، والكبريت ، والنيتروجين ، والكالسيوم ، والصوديوم ، والبوتاسيوم ، والكبريت.

ما هي الدورة البيوجيوكيميائية؟

تدفق الطاقة والعناصر الغذائية

يتكون الجدول الدوري من 111 عنصرًا ، منها 20 عنصرًا فقط ضرورية للحياة ، وبسبب دورها البيولوجي ، يُطلق عليها العناصر البيولوجية الجينية. بهذه الطريقة ، تتطلب الكائنات الحية هذه العناصر وكذلك الطاقة للحفاظ على نفسها.

هناك تدفق لهذين المكونين (العناصر الغذائية والطاقة) يتم نقلهما تدريجياً عبر جميع مستويات السلسلة الغذائية.

ومع ذلك ، هناك فرق جوهري بين التدفقات: تتدفق الطاقة في اتجاه واحد فقط وتدخل النظام البيئي بشكل لا ينضب ؛ بينما توجد العناصر الغذائية بكميات محدودة وتتحرك في دورات - والتي بالإضافة إلى الكائنات الحية تتضمن مصادر غير حيوية. هذه الدورات هي البيوجيوكيميائية.

المخطط العام لدورة بيوجيوكيميائية

يتكون المصطلح البيوجيوكيميائي من اتحاد الجذور اليونانية الحيوية التي تعني الحياة والجغرافيا التي تعني الأرض. لذلك ، تصف الدورات البيوجيوكيميائية مسارات هذه العناصر التي تشكل جزءًا من الحياة ، بين المكونات الحيوية وغير الحيوية للنظم البيئية.

نظرًا لأن هذه الدورات معقدة للغاية ، فإن علماء الأحياء عادةً ما يصفون أهم مراحلها ، والتي يمكن تلخيصها على النحو التالي: موقع أو خزان العنصر المعني ، ودخوله إلى الكائنات الحية - المنتجين الأساسيين عمومًا ، يليه استمراريته عبر السلسلة الغذائية ، وأخيرًا إعادة دمج العنصر في الخزان بفضل الكائنات الحية المتحللة.

سيتم استخدام هذا المخطط لوصف مسار كل عنصر لكل مرحلة مذكورة. في الطبيعة ، تتطلب هذه الخطوات تعديلات ذات صلة اعتمادًا على كل عنصر والهيكل الغذائي للنظام.

تلعب الكائنات الدقيقة دورًا حيويًا

من المهم إبراز دور الكائنات الحية الدقيقة في هذه العمليات ، لأنها ، بفضل تفاعلات الاختزال والأكسدة ، تسمح للعناصر الغذائية بدخول الدورات مرة أخرى.

الدراسة والتطبيقات

تعتبر دراسة الدورة تحديًا لعلماء البيئة. على الرغم من أنه نظام بيئي تم تحديد محيطه (مثل بحيرة ، على سبيل المثال) ، إلا أن هناك تدفقًا ثابتًا لتبادل المواد مع البيئة المحيطة بها. هذا ، بالإضافة إلى كونها معقدة ، فإن هذه الدورات مرتبطة ببعضها البعض.

إحدى المنهجيات المستخدمة هي وسم النظائر المشعة وتتبع العناصر بواسطة المكونات اللاأحيائية والحيوية في نظام الدراسة.

إن دراسة كيفية عمل إعادة تدوير العناصر الغذائية وفي أي حالة هي علامة على الأهمية البيئية ، والتي تخبرنا عن إنتاجية النظام.

تصنيفات الدورات البيوجيوكيميائية

لا توجد طريقة واحدة لتصنيف الدورات البيوجيوكيميائية. يقترح كل مؤلف تصنيفًا مناسبًا وفقًا لمعايير مختلفة. نقدم أدناه ثلاثة من الإعلانات المبوبة المستخدمة:

المغذيات الدقيقة والكبيرة

يمكن تصنيف الدورة حسب العنصر الذي يتم تعبئته. المغذيات الكبيرة المقدار هي العناصر التي تستخدمها الكائنات العضوية بكميات ملحوظة ، وهي: الكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والكبريت والماء.

هناك حاجة للعناصر الأخرى فقط بكميات صغيرة ، مثل الفوسفور والكبريت والبوتاسيوم وغيرها. بالإضافة إلى ذلك ، تتميز المغذيات الدقيقة بضعف حركتها في الأنظمة.

على الرغم من استخدام هذه العناصر بكميات صغيرة ، إلا أنها لا تزال حيوية للكائنات الحية. إذا كان هناك عنصر غذائي مفقود ، فسيحد من نمو الكائنات الحية التي تعيش في النظام البيئي المعني. لذلك ، تعد المكونات البيولوجية للموئل علامة جيدة لتحديد كفاءة حركة العناصر.

رسوبية وجوية

ليست كل العناصر الغذائية بنفس المقدار أو متاحة بسهولة للكائنات الحية. وهذا يعتمد - بشكل أساسي - على مصدره أو خزانه اللاأحيائي.

يصنفهم بعض المؤلفين في فئتين ، اعتمادًا على قدرة حركة العنصر والخزان في: الدورات الرسوبية والغلاف الجوي.

في الحالة الأولى ، لا يمكن للعنصر أن ينتقل إلى الغلاف الجوي ويتراكم في التربة (الفوسفور والكالسيوم والبوتاسيوم) ؛ بينما تشتمل الأخيرة على دورات الغاز (كربون ، نيتروجين ، إلخ.)

في دورات الغلاف الجوي ، توجد العناصر في الطبقة السفلى من طبقة التروبوسفير ، وهي متاحة للأفراد الذين يشكلون الغلاف الحيوي. في حالة الدورات الرسوبية ، فإن إطلاق العنصر من خزانه يتطلب عمل العوامل البيئية ، مثل الإشعاع الشمسي ، وعمل جذور النبات ، والمطر ، من بين أمور أخرى.

في حالات محددة ، قد لا يحتوي نظام بيئي واحد على جميع العناصر اللازمة للدورة الكاملة. في هذه الحالات ، قد يكون النظام البيئي المجاور الآخر هو المزود للعنصر المفقود ، وبالتالي يربط مناطق متعددة.

محلي وعالمي

التصنيف الثالث المستخدم هو المقياس الذي تتم فيه دراسة الموقع ، والذي يمكن أن يكون في موطن محلي أو عالمي.

يرتبط هذا التصنيف ارتباطًا وثيقًا بالتصنيف السابق ، نظرًا لأن العناصر ذات الاحتياطيات الجوية لها توزيع واسع ويمكن فهمها عالميًا ، في حين أن العناصر عبارة عن احتياطيات رسوبية ولديها قدرة محدودة على الحركة.

دورة المياه

دور الماء

الماء عنصر حيوي للحياة على الأرض. تتكون الكائنات العضوية من نسب عالية من الماء.

هذه المادة مستقرة بشكل خاص ، مما يجعل من الممكن الحفاظ على درجة حرارة مناسبة داخل الكائنات الحية. بالإضافة إلى ذلك ، إنها البيئة التي تحدث فيها كمية هائلة من التفاعلات الكيميائية داخل الكائنات الحية.

أخيرًا ، إنه مذيب عالمي تقريبًا (لا تذوب الجزيئات القطبية في الماء) ، مما يسمح بتشكيل عدد لا نهائي من المحاليل باستخدام المذيبات القطبية.

خزان

منطقيًا ، أكبر خزان للمياه على الأرض هو المحيطات ، حيث نجد ما يقرب من 97٪ من إجمالي الكوكب ونغطي أكثر من ثلاثة أرباع الكوكب الذي نعيش عليه. النسبة المتبقية تتمثل في الأنهار والبحيرات والجليد.

محركات الدورة الهيدرولوجية

هناك سلسلة من القوى الفيزيائية التي تدفع حركة السائل الحيوي عبر الكوكب وتسمح له بتنفيذ الدورة الهيدرولوجية. تشمل هذه القوى: الطاقة الشمسية ، التي تسمح للماء بالمرور من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ، والجاذبية التي تدفع جزيئات الماء إلى الأرض على شكل مطر أو ثلج أو ندى.

سنشرح كذلك كل خطوة من الخطوات المذكورة أدناه:

(ط) التبخر: تغير حالة الماء مدفوعة بالطاقة من الشمس ويحدث بشكل رئيسي في المحيط.

(2) الترسيب: يعود الماء إلى الخزانات بفضل هطول الأمطار بطرق مختلفة (الثلج والمطر وما إلى ذلك) واتخاذ طرق مختلفة ، إما إلى المحيطات ، إلى البحيرات ، إلى الأرض ، إلى الرواسب الجوفية ، من بين أمور أخرى.

في المكون المحيطي للدورة ، تتجاوز عملية التبخر هطول الأمطار ، مما يؤدي إلى زيادة صافي المياه التي تذهب إلى الغلاف الجوي. يحدث إغلاق الدورة مع حركة المياه عبر الطرق تحت الأرض.

دمج الماء في الكائنات الحية

تتكون نسبة كبيرة من جسم الكائنات الحية من الماء. تبلغ هذه القيمة في البشر حوالي 70٪. لهذا السبب ، يحدث جزء من دورة الماء داخل الكائنات الحية.

تستخدم النباتات جذورها للحصول على الماء من خلال الامتصاص ، في حين أن الكائنات الحية غيرية التغذية والنشطة يمكن أن تستهلكه مباشرة من النظام البيئي أو في الغذاء.

على عكس دورة الماء ، تتضمن دورة العناصر الغذائية الأخرى تعديلات مهمة في الجزيئات على طول مساراتها ، بينما يبقى الماء عمليا بدون تغيير (تحدث تغييرات في الحالة فقط).

التغييرات في دورة المياه بفضل الوجود البشري

الماء هو أحد أهم الموارد البشرية. اليوم ، يتزايد النقص في السوائل الحيوية بشكل كبير ويمثل مشكلة ذات أهمية عالمية. على الرغم من وجود كمية كبيرة من المياه ، إلا أن جزءًا صغيرًا منها يتوافق مع المياه العذبة.

أحد العوائق هو انخفاض توافر المياه للري. يقلل وجود الأسطح الإسفلتية والخرسانية السطح الذي يمكن أن يخترقه الماء.

تمثل الحقول الواسعة للزراعة أيضًا انخفاضًا في نظام الجذر الذي يحافظ على كمية كافية من الماء. بالإضافة إلى ذلك ، تقوم أنظمة الري بإزالة كميات هائلة من المياه.

من ناحية أخرى ، فإن معالجة الملح إلى المياه العذبة هي إجراء يتم تنفيذه في مصانع متخصصة. ومع ذلك ، فإن العلاج مكلف ويمثل زيادة في مستويات التلوث العامة.

أخيرًا ، يعد استهلاك المياه الملوثة مشكلة رئيسية للبلدان النامية.

دورة الكربون

دور الكربون

الحياة مصنوعة من الكربون. هذه الذرة هي الهيكل الهيكلي لجميع الجزيئات العضوية التي هي جزء من الكائنات الحية.

يسمح الكربون بتكوين هياكل متغيرة للغاية ومستقرة للغاية ، وذلك بفضل خاصية تكوين روابط تساهمية مفردة ومزدوجة وثلاثية مع ومع ذرات أخرى.

بفضل هذا يمكن أن تشكل عددًا لا نهائيًا تقريبًا من الجزيئات. اليوم ما يقرب من 7 ملايين مركب كيميائي معروف. من هذا العدد الكبير ، ما يقرب من 90 ٪ من المواد العضوية ، وقاعدتها الهيكلية هي ذرة الكربون. يبدو أن التنوع الجزيئي الكبير للعنصر هو سبب وفرة العنصر.

الخزانات

تتضمن دورة الكربون أنظمة بيئية متعددة ، وهي: مناطق اليابسة ، والمسطحات المائية ، والغلاف الجوي. من بين خزانات الكربون الثلاثة ، الخزانات التي تبرز كأهمها هي المحيط. يعتبر الغلاف الجوي أيضًا خزانًا مهمًا على الرغم من أنه أصغر نسبيًا.

بنفس الطريقة ، تمثل كل الكتلة الحيوية للكائنات الحية خزانًا مهمًا لهذه المغذيات.

التمثيل الضوئي والتنفس: العمليات المركزية

في كل من المناطق المائية والبرية ، فإن النقطة المركزية لإعادة تدوير الكربون هي عملية التمثيل الضوئي. يتم تنفيذ هذه العملية عن طريق كل من النباتات وسلسلة من الطحالب التي لديها الآلية الأنزيمية اللازمة لهذه العملية.

أي أن الكربون يدخل الكائنات الحية عندما تلتقطه في شكل ثاني أكسيد الكربون وتستخدمه كركيزة لعملية التمثيل الضوئي.

في حالة الكائنات المائية ذات التركيب الضوئي ، يحدث امتصاص ثاني أكسيد الكربون مباشرة عن طريق دمج العنصر المذاب في جسم الماء - والذي يوجد بكمية أكبر بكثير من الغلاف الجوي.

أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم دمج الكربون من البيئة في أنسجة الجسم. على العكس من ذلك ، فإن التفاعلات التي يحدث بها التنفس الخلوي تقوم بعملية معاكسة: إطلاق الكربون الذي تم دمجه في الكائنات الحية من الغلاف الجوي.

دمج الكربون في الكائنات الحية

يتغذى المستهلكون الأساسيون أو العواشب على المنتجين ويلائمون الكربون المخزن في أنسجتهم. عند هذه النقطة ، يأخذ الكربون طريقين: يتم تخزينه في أنسجة هذه الحيوانات ويتم إطلاق جزء آخر في الغلاف الجوي من خلال التنفس ، على شكل ثاني أكسيد الكربون.

وهكذا يستمر الكربون في مساره خلال السلسلة الغذائية بأكملها للمجتمع المعني. في مرحلة ما ، سيموت الحيوان ويتحلل جسمه بواسطة الكائنات الحية الدقيقة. وهكذا ، يعود ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي ويمكن أن تستمر الدورة.

طرق بديلة للدورة

في جميع النظم البيئية - واعتمادًا على الكائنات الحية التي تعيش هناك - يختلف إيقاع الدورة. على سبيل المثال ، الرخويات والكائنات الدقيقة الأخرى التي تجعل الحياة في البحر لديها القدرة على استخلاص ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء ودمجه مع الكالسيوم لإنتاج جزيء يسمى كربونات الكالسيوم.

سيكون هذا المركب جزءًا من أصداف الكائنات الحية. بعد موت هذه الكائنات الحية ، تتراكم أصدافها تدريجيًا في ترسبات ستتحول بمرور الوقت إلى حجر جيري.

اعتمادًا على السياق الجيولوجي الذي يتعرض له جسم الماء ، يمكن أن يتعرض الحجر الجيري ويبدأ في الذوبان ، مما يؤدي إلى هروب ثاني أكسيد الكربون.

يرتبط مسار آخر طويل المدى في دورة الكربون بإنتاج الوقود الأحفوري. في القسم التالي سنرى كيف يؤثر حرق هذه الموارد على المسار الطبيعي أو الطبيعي للدورة.

التغييرات في دورة الكربون بفضل الوجود البشري

يؤثر البشر على المسار الطبيعي لدورة الكربون منذ آلاف السنين. تؤثر جميع أنشطتنا - مثل الصناعة وإزالة الغابات - على إطلاق هذا العنصر الحيوي ومصادره.

على وجه الخصوص ، أثر استخدام الوقود الأحفوري على الدورة. عندما نحرق الوقود ، فإننا ننقل كميات ضخمة من الكربون الذي كان في خزان جيولوجي غير نشط إلى الغلاف الجوي ، وهو خزان نشط. منذ القرن الماضي ، كانت الزيادة في إطلاق الكربون هائلة.

إن إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو حقيقة تؤثر علينا بشكل مباشر ، حيث أنه يرفع درجات حرارة الكوكب وهو أحد الغازات المعروفة باسم غازات الاحتباس الحراري.

دورة النيتروجين

دورة النيتروجين. تمت إعادة صنعه بواسطة YanLebrel من صورة من وكالة حماية البيئة: http://www.epa.gov/maia/html/nitrogen.html ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

دور النيتروجين

في الكائنات العضوية نجد النيتروجين في اثنين من جزيئاته الأساسية: البروتينات والأحماض النووية.

الأول مسؤول عن مجموعة متنوعة من الوظائف ، من الهيكلية إلى النقل ؛ بينما الأخيرة هي الجزيئات المسؤولة عن تخزين المعلومات الجينية وترجمتها إلى بروتينات.

بالإضافة إلى ذلك ، فهو أحد مكونات بعض الفيتامينات التي تعتبر عناصر حيوية لمسارات التمثيل الغذائي.

الخزانات

احتياطي النيتروجين الرئيسي هو الغلاف الجوي. في هذه المساحة نجد أن 78٪ من الغازات الموجودة في الهواء غاز النيتروجين (N _2.)

على الرغم من أنه عنصر أساسي للكائنات الحية ، فلا النباتات ولا الحيوانات لديها القدرة على استخراج هذا الغاز مباشرة من الغلاف الجوي - كما يحدث مع ثاني أكسيد الكربون ، على سبيل المثال.

مصادر النيتروجين القابلة للاستيعاب

لهذا السبب ، يجب تقديم النيتروجين كجزيء قابل للاستيعاب. أي أنه في شكله المختصر أو "الثابت". مثال على ذلك النترات (NO ₃ ^-) أو الأمونيا (NH _3.)

هناك بكتيريا تقيم علاقة تكافلية مع بعض النباتات (مثل البقوليات) وفي مقابل الحماية والغذاء تشترك في مركبات النيتروجين هذه.

تنتج أنواع أخرى من البكتيريا أيضًا الأمونيا باستخدام الأحماض الأمينية والمركبات النيتروجينية الأخرى التي يتم تخزينها في الجثث والنفايات البيولوجية كركائز.

كائنات تثبيت النيتروجين

هناك مجموعتان رئيسيتان من المثبتات. يمكن لبعض البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة والفطريات الشعاعية أن تأخذ جزيء غاز النيتروجين وتضمينه مباشرةً كجزء من بروتيناتها ، مما يؤدي إلى إطلاق الفائض على شكل أمونيا. هذه العملية تسمى ammonification.

مجموعة أخرى من البكتيريا التي تعيش في التربة قادرة على امتصاص الأمونيا أو أيون الأمونيوم في النتريت. هذه العملية الثانية تسمى النترجة.

عمليات تثبيت النيتروجين غير البيولوجية

هناك أيضًا عمليات غير بيولوجية قادرة على إنتاج أكاسيد النيتروجين ، مثل العواصف أو الحرائق الكهربائية. في هذه الأحداث ، يتحد النيتروجين مع الأكسجين ، مما ينتج عنه مركب قابل للاستيعاب.

تتميز عملية تثبيت النيتروجين بالبطء ، كونها خطوة مقيدة لإنتاجية النظم البيئية ، الأرضية والمائية.

دمج النيتروجين في الكائنات الحية

بمجرد أن تجد النباتات خزان النيتروجين في شكل قابل للاستيعاب (الأمونيا والنترات) فإنها تدمجها في جزيئات بيولوجية مختلفة ، وهي: الأحماض الأمينية ، اللبنات الأساسية للبروتينات ؛ احماض نووية؛ الفيتامينات. إلخ

عندما يتم دمج النترات في الخلايا النباتية ، يحدث تفاعل ويتم تقليله مرة أخرى إلى شكل الأمونيوم.

تدور جزيئات النيتروجين عندما يتغذى المستهلك الأساسي على النباتات ويدمج النيتروجين في أنسجته. يمكن أيضًا أن يستهلكها آكلو الحطام أو الكائنات الحية المتحللة.

وهكذا ، يتحرك النيتروجين عبر السلسلة الغذائية بأكملها. يتم إطلاق جزء كبير من النيتروجين مع النفايات والجثث المتحللة.

إن البكتيريا التي تصنع الحياة في التربة وفي المسطحات المائية قادرة على أخذ هذا النيتروجين وتحويله مرة أخرى إلى مواد قابلة للاستيعاب.

إنها ليست دورة مغلقة

بعد هذا الوصف ، يبدو أن دورة النيتروجين مغلقة ومستديمة. ومع ذلك ، هذا فقط في لمحة. هناك العديد من العمليات التي تسبب فقدان النيتروجين ، مثل المحاصيل ، والتعرية ، ووجود حريق ، وتسرب المياه ، إلخ.

سبب آخر يسمى نزع النتروجين وتسببه البكتيريا التي تقود العملية. عندما توجد هذه البكتيريا في بيئة خالية من الأكسجين ، فإنها تمتص النترات وتقللها ، وتطلقها مرة أخرى في الغلاف الجوي كغاز. هذا الحدث شائع في التربة التي يكون تصريفها غير فعال.

التغييرات في دورة النيتروجين بفضل الوجود البشري

تهيمن مركبات النيتروجين التي يستخدمها الإنسان على دورة النيتروجين. وتشمل هذه المركبات الأسمدة الاصطناعية الغنية بالأمونيا والنترات.

تسبب هذا الفائض من النيتروجين في خلل في المسار الطبيعي للمركب ، لا سيما في تغيير المجتمعات النباتية لأنها تعاني الآن من التسميد المفرط. هذه الظاهرة تسمى التخثث. إحدى رسائل هذا الحدث هي أن الزيادة في العناصر الغذائية ليست إيجابية دائمًا.

ومن أخطر نتائج هذه الحقيقة تدمير مجتمعات الغابات والبحيرات والأنهار. نظرًا لعدم وجود توازن كافٍ ، فإن بعض الأنواع ، التي تسمى الأنواع السائدة ، تنمو وتسيطر على النظام البيئي ، مما يقلل التنوع.

دورة الفوسفور

دور الفوسفور

في النظم البيولوجية ، يوجد الفوسفور في جزيئات تسمى "عملات" الطاقة في الخلية ، مثل ATP ، وفي جزيئات نقل الطاقة الأخرى ، مثل NADP. كما أنه موجود في جزيئات الوراثة ، في كل من DNA و RNA ، وفي الجزيئات التي تشكل الأغشية الدهنية.

كما أنه يلعب أدوارًا هيكلية ، حيث إنه موجود في الهياكل العظمية لسلالة الفقاريات ، بما في ذلك العظام والأسنان.

الخزانات

على عكس النيتروجين والكربون ، لا يوجد الفوسفور كغاز حر في الغلاف الجوي. خزانها الرئيسي هو الصخور ، المرتبطة بالأكسجين على شكل جزيئات تسمى الفوسفات.

كما هو متوقع ، فإن عملية التخلص هذه بطيئة. لذلك يعتبر الفوسفور من العناصر الغذائية النادرة في الطبيعة.

دمج الفسفور في الكائنات الحية

عندما تكون الظروف الجغرافية والمناخية مناسبة ، تبدأ الصخور في عملية تآكل أو تآكل. بفضل المطر ، يبدأ تخفيف الفوسفات ويمكن أن تمتصه جذور النباتات أو سلسلة أخرى من الكائنات الحية المنتجة الأولية.

هذه السلسلة من الكائنات الحية الضوئية مسؤولة عن دمج الفوسفور في أنسجتها. بدءًا من هذه الكائنات القاعدية ، يبدأ الفوسفور في العبور عبر المستويات الغذائية.

في كل حلقة في السلسلة ، يتم إفراز جزء من الفوسفور بواسطة الأفراد الذين يتكونون منه. عندما تموت الحيوانات ، تمتص سلسلة من البكتيريا الخاصة الفوسفور وتعيده إلى التربة على شكل فوسفات.

يمكن للفوسفات أن يأخذ مسارين: أن يتم امتصاصه مرة أخرى بواسطة ذاتية التغذية أو بدء تراكمه في الرواسب للعودة إلى حالتها الصخرية.

ينتهي الفسفور الموجود في النظم البيئية للمحيطات أيضًا في رواسب هذه المسطحات المائية ، ويمكن لسكانها امتصاص جزء منه.

التغيرات في دورة الفسفور بسبب الوجود البشري

يؤثر وجود البشر وتقنياتهم الزراعية على دورة الفوسفور بنفس الطريقة التي يؤثر بها على دورة النيتروجين. ينتج عن استخدام الأسمدة زيادة غير متناسبة في المغذيات ، مما يؤدي إلى زيادة المغذيات في المنطقة ، مما يتسبب في اختلالات في تنوع مجتمعاتهم.

تشير التقديرات إلى أنه في السنوات الـ 75 الماضية ، تسببت صناعة الأسمدة في ارتفاع تركيزات الفوسفور أربعة أضعاف تقريبًا.

دورة الكبريت

دور الكبريت

بعض الأحماض الأمينية والأمينات و NADPH والإنزيم المساعد A هي جزيئات بيولوجية تؤدي وظائف مختلفة في عملية التمثيل الغذائي. تحتوي جميعها على الكبريت في بنيتها.

الخزانات

تتنوع خزانات الكبريت بشكل كبير ، بما في ذلك المسطحات المائية (العذبة والمالحة) والبيئات الأرضية والجو والصخور والرواسب. يوجد بشكل أساسي على شكل ثاني أكسيد الكبريت (SO _2.)

دمج الكبريت في الكائنات الحية

من الخزانات ، تبدأ الكبريتات في الذوبان ويمكن للروابط الأولى في السلسلة الغذائية أن تلتقطها كأيون. بعد تفاعلات الاختزال ، يكون الكبريت جاهزًا للدمج في البروتينات.

بمجرد الدمج ، يمكن أن يواصل العنصر مروره عبر السلسلة الغذائية ، حتى موت الكائنات الحية. البكتيريا هي المسؤولة عن إطلاق الكبريت المحاصر في الجثث والنفايات ، وإعادته إلى البيئة.

دورة الأكسجين

دورة الأكسجين. Eme Chicano ، من ويكيميديا ​​كومنز

دور الأكسجين

بالنسبة للكائنات الحية ذات التنفس الهوائي والاختياري ، يمثل الأكسجين متقبل الإلكترون في التفاعلات الأيضية المشاركة في هذه العملية. لذلك ، من الضروري الحفاظ على الحصول على الطاقة.

الخزانات

يمثل الغلاف الجوي أهم خزان للأكسجين على الكوكب. يعطي وجود هذا الجزيء لهذه المنطقة طابعًا مؤكسدًا.

دمج الأكسجين في الكائنات الحية

كما هو الحال في دورة الكربون ، يعد التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي مسارين هامين لعملية التمثيل الغذائي ينظمان مسار الأكسجين على كوكب الأرض.

في عملية التنفس ، تأخذ الحيوانات الأكسجين وتنتج ثاني أكسيد الكربون كمخلفات. يأتي الأكسجين من عملية التمثيل الغذائي للنباتات ، والتي بدورها يمكن أن تدمج ثاني أكسيد الكربون وتستخدمه كركائز للتفاعلات المستقبلية.

دورة الكالسيوم

الخزانات

تم العثور على الكالسيوم في الغلاف الصخري ، جزء لا يتجزأ من الرواسب والصخور. قد تكون هذه الصخور نتاج تحجر الحيوانات البحرية التي كانت هياكلها الخارجية غنية بالكالسيوم. توجد أيضًا في الكهوف.

دمج الكالسيوم في الكائنات الحية

تتسبب الأمطار والأحداث المناخية الأخرى في تآكل الحجارة التي تحتوي على الكالسيوم ، مما يؤدي إلى إطلاقه والسماح للكائنات الحية بامتصاصها في أي نقطة في السلسلة الغذائية.

سيتم دمج هذا العنصر الغذائي في الكائن الحي ، وفي وقت وفاته ، ستنفذ البكتيريا تفاعلات التحلل ذات الصلة التي تحقق إطلاق هذا العنصر واستمرارية الدورة.

إذا تم إطلاق الكالسيوم في جسم مائي ، فيمكن الاحتفاظ به في القاع ويبدأ تكوين الصخور مرة أخرى. يلعب إزاحة المياه الجوفية أيضًا دورًا مهمًا في تعبئة الكالسيوم.

وينطبق نفس المنطق على دورة أيون البوتاسيوم الموجودة في التربة الطينية.

دورة الصوديوم

دور الصوديوم

الصوديوم هو أيون يؤدي وظائف متعددة في جسم الحيوانات ، مثل النبضات العصبية وتقلصات العضلات.

خزان

يوجد أكبر خزان للصوديوم في الماء الفاسد ، حيث يذوب على شكل أيون. تذكر أن الملح الشائع يتكون من الاتحاد بين الصوديوم والكلور.

دمج الصوديوم في الكائنات الحية

يتم امتصاص الصوديوم بشكل أساسي من قبل الكائنات الحية التي تصنع الحياة في البحر ، والتي تمتصه ويمكنها نقله إلى اليابسة ، إما عن طريق الماء أو الطعام. يمكن للأيون أن ينتقل مذابًا في الماء ، باتباع المسار الموصوف في الدورة الهيدرولوجية.

المراجع

1. بيرج ، جي إم ، سترير ، إل ، وتيموكزكو ، جي إل (2007). الكيمياء الحيوية. أنا عكس.
2. كامبل ، إم كيه ، وفاريل ، سو (2011). الكيمياء الحيوية. طومسون. بروكس / كول.
3. سيريزو غارسيا ، م. (2013). أساسيات علم الأحياء الأساسي. منشورات جامعة Jaume I.
4. Devlin ، TM (2011). كتاب الكيمياء الحيوية. جون وايلي وأولاده.
5. فريمان ، س. (2017). علم الاحياء. تعليم بيرسون.
6. Galan، R.، & Torronteras، S. (2015). علم الأحياء الأساسي والصحي. إلسفير
7. جاما ، م (2007). علم الأحياء: نهج بنائي. (الحجم 1). تعليم بيرسون.
8. كولمان ، ج. ، وروم ، كيه إتش (2005). الكيمياء الحيوية: نص وأطلس. عموم أمريكا الطبية Ed.
9. Macarulla ، JM ، & Goñi ، FM (1994). الكيمياء الحيوية البشرية: دورة أساسية. أنا عكس.
10. مولدوفينو ، كارولاينا الجنوبية (2005). الانحلال الحراري التحليلي للبوليمرات العضوية الاصطناعية (المجلد 25). إلسفير.
11. مور ، جي تي ، ولانجلي ، آر إتش (2010). الكيمياء الحيوية للدمى. جون وايلي وأولاده.
12. موجيوس ، ف. (2006). ممارسة الكيمياء الحيوية. حركية الإنسان.
13. مولر-إسترل ، و. (2008). الكيمياء الحيوية. أساسيات الطب وعلوم الحياة. أنا عكس.
14. بورتمانز ، جيه آر (2004). مبادئ ممارسة الكيمياء الحيوية. 3 ^{الثالثة} ، طبعة منقحة. كارغر.
15. تيخون ، جي إم (2006). أساسيات الكيمياء الحيوية الإنشائية. افتتاحية Tébar.
16. Urdiales، BAV، del Pilar Granillo، M.، & Dominguez، MDSV (2000). علم الأحياء العام: النظم الحية. Grupo الافتتاحية باتريا.
17. Vallespí، RMC، Ramírez، PC، Santos، SE، Morales، AF، Torralba، MP، & Del Castillo، DS (2013). المركبات الكيميائية الرئيسية. افتتاحية UNED.
18. Voet ، D. ، & Voet ، JG (2006). الكيمياء الحيوية. عموم أمريكا الطبية Ed.