CICLURI BIOGEOCHIMICE
Elementele chimice antrenate în procesele metabolice au o miscare ciclica, fiind mereu reutilizate, trecând mereu din materia anorganica în materie vie si invers.
în circuitul fiecarui element putem deosebi doua compartimente:
unul sau mai
multe rezervoare, de obicei de natura nebiologica, situate în
atmosfera sau litosfera;
un compartiment de ciclare, de natura biologica, care
determina în mod
activ procesul de reciclare al elementului dat.
Se pot distinge doua mari categorii de circuite biogeochimice globale;
circuite gazoase, în care rezervorul principal al elementelor este
atmosfera;
circuite sedimentare, în care
rezervorul principal al elementelor îl
reprezinta litosfera.
Ciclurile gazoase se mai numesc cicluri închise sau perfecte, deoarece iesirile din rezervor sunt aproximativ echilibrate prin intrari, în timp ce pierderile din ciclurile sedimentare nu sunt ec 131n1321b hilibrate si de aceea se mai numesc deschise sau imperfecte.
Din numeroasele elemente implicate în circuitele biogeochimice von analiza în continuare ciclurile carbonului, azotului, sulfului si fosforului (circuitu acestor elemente în natura).
Concepte specifice ecologiei si nrnt"ti*t mediului
1.2.1. Ciclul carbonului
Structura atomului de carbon permite îndeplinirea a doua functii esentiale:
face posibila legarea atomilor de carbon între ei prin legaturi
simple sau
putând forma lanturi sau cicluri de atomi care constituie
"scheletul" tuturor
ilelor si macromoleculelor organice;
permite atomului de carbon sa reactioneze cu alte elemente, prin
cedare
;eptare de electroni, ceea ce confera carbonului un
esential rol energetic.
Iu: unirea carbonului atomic cu hidrogenul atomic duce la
eliberarea a
, energie care devine disponibila pentru diferite
necesitati ale organismelor,
elasi motiv, compusii carbonului (combustibilii
fosili) reprezinta pâna în
: principala sursa de energie pentru nevoile omenirii.
Sursa primara a carbonului pentru ansamblul vietuitoarelor o constituie îl de carbon. Acesta se gaseste în cantitati limitate în aer. Dioxidul de este transformat în carbon organic (compusi organici) sub actiunea melor autotrofe. Daca dioxidul de carbon atmosferic nu s-ar regenera, el s-za în aproximativ 40 de ani. Astfel ar deveni imposibila viata plantelor, îlor si a omului. Dioxidul de carbon atmosferic însa nu se epuizeaza ;e carbonul organic din resturile vegetale si animale este degradat si în final rmat în dioxid de carbon sub actiunea enzimelor microorganismelor .ante si a enzimelor acumulate. Fixarea dioxidului de carbon de catre î verzi si formarea dioxidului de carbon sub actiunea enzimelor rganismelor proliferante si a enzimelor acumulate constituie etapele de 2 ciclului carbonului.
CARBON ORGANIC
ANIMALE
MICROORGANISME
ERUPŢII ULCANICE
PLANTE
ARDEREA COMBUSTIBILILOR
Ecologie si protectia mediului
Observatie: ciclul carbonului se desfasoara simultan si în combinat ciclul oxigenului si cu cel al hidrogenului (prin fotosinteza plantelor verzi dioxid de carbon si apa se formeaza compusi organici ce contin carbi hidrogen, eliberându-se oxigen; în cursul descompunerii totale a substai organice, carbonul si hidrogenul se elibereaza prin participarea oxigenulu forma de dioxid de carbon si apa).
1.2.2. Ciclul azotului
Plantele verzi asimileaza azotul sub forma minerala: saruri de an nitrati. Unele plante, în special leguminoasele, utilizeaza si azotul molecule intermediul microorganismelor simbiotice din nodozitatile radiculare (f simbiotica a azotului).
SULFUL ORGANIC
|
|
|
| |||
|
|
HUMUS | ||||
|
PLANTE | |||||
|
|||||
|
|
|
A XTTA/f A T 1? |
||
|
AJMlVlALiiL |
|
MIPROORHAN |
ERUPŢII VULCANICE
ARDEREA COMBUSTIBILIL
DESCĂRCĂRI ELECTRICE
Microorganismele aurotrofe si o serie de microorganisme heterotr asemenea, utilizeaza compusii minerali cu azot. Unele microorganisme het autotrofe nesimbiotice pot folosi azotul molecular prin fixare libera. Anim
Concepte specifice ecologiei si protectiei mediului
ise microorganisme heterotrofe au nevoie de compusi organici cu azot pe
obtin în. primul rând de la plantele verzi. Azotul organic din resturile
si animale nu se pierde, deoarece numeroase microorganisme telurice si
degradeaza produsii organici cu azot, eliberând azotul sub forma de
; (amonificare).Prin asimilarea azotului, fixarea simbiotica si nesimbiotica
lui molecular, amonificare, nitrificare si denitrificare, microorganismele
. rezervele de azot din sol si apa, precum si accesibilitatea azotului pentru
verzi.
1.2.3. Ciclul sulfului
AZOTUL ORGANIC
PLANTE
ANIMALE
HUMUS
MICROORGANISME
ERUPŢII JLCANICE
-S
HIDROGEN SULFURAT
SULF ELEMENTAR
TIOSULFAŢI TETRATIONÂTI
SULFITI
SULFAŢI
Pe lânga asimilarea microbiana a sulfului, ciclul acestui element cuprinde procese microbiene. Mineralizarea sulfului organic se petrece paralel cu izarea compusilor organici cu azot si fosfor, sub actiunea acelorasi rganisme. In cursul mineralizarii, sulful se elibereaza sub forma de :n sulfurat, sulfat sau, mai rar, ca metilmercaptan. Sulfoficarea este un
Ecologie si protectia mediului
procesul de oxidare a hidrogenului sulfurat, a sulfului elementar, a tiosulfatului tetrationatilor pâna la acid sulfuric, respectiv sulfati. Acest proces se datorea: bacteriilor sulfuroase fotoautotrofe si chimioautotrofe. Sunt capabile < desulfoficare si unele microorganisme tipic chimioheterotrofe care reduc sul fa cu ajutorul substantelor organice.
S-au obtinut dovezi convingatoare privind participarea enzimel acumulate în sol la hidroliza esterilor sulfurici.
1.2.4. Ciclul fosforului
Fosforul este un component major al acizilor nucleici de la to vietuitoarele si, ca atare, este important în procesul de stocare si transmiten informatiei genetice.
FOSFOR ORGANIC
PLANTE
ANIMALE
HUMUS
MICROORGANISME
ORTOFOSFAŢI SOLUBILI
ERUPŢII
VULCANICE
META-PIRO sI POLIFOSFAŢI
FOSFIŢI
HIDROGEN FOSFORAT
Mineralizarea fosforului organic se desfasoara în paralel cu mineraliz compusilor organici cu azot (amoni ficare), sub actiunea acelorasi microo nisme. în urma mineralizarii, fosforul se elibereaza sub forma de ortofr solubil, asimilabil de catre plante si microorganisme, dar ortofosfatul solubil p trece în ortofosfati (de Ca, Fe, Al etc.) insolubili. Mobilizarea ortofosfa
Concepte specifice ecologiei si protectiei mediuj"j_
solubili este procesul de solubilizare a fosfatului tricalcic si a celorlalti ;fosfati insolubili. Acest proces are loc sub actiunea acizilor produsi de croorganisme si a celor secretati de radacini. La solubilizarea ortofosfatului.os participa si hidrogenul sulfurat produs de microorganismele amonificatoare desulfoflcatoare. Hidroliza meta-, piro- si polifosfatilor în ortofosfati are loc sub ;iunea microorganismelor, dar la aceste procese pot contribui si catalizatorii Drganici din sol (în special dioxidul de mangan). Oxidarea fosfitilor în ofosfati si reducerea ortofosfatilor pâna la hidrogen fosforat se desfasoara sub iunea microorganismelor aerobe, respectiv anaerobe. Cercetarile efectuate pâna prezent au aratat ca enzimele acumulate în sol participa la urmatoarele procese i ciclul fosforului: hidroliza esterilor fosforici, a meta-piro si polofosfatilor.
|
