دورات الأكسجين والنيتروجين والكربون

دورة الأكسجين

يعد الأكسجين مكونًا مهمًا جدًا للهواء وهو ضروري للحفاظ على الحياة.
يشارك الأكسجين في العديد من التفاعلات الأساسية للحفاظ على الحياة ، فهو المستقبل النهائي للإلكترونات فيها سلسلة الجهاز التنفسي التي هي أكبر مورد للطاقة في الكائنات الهوائية (هم تلك التي تستهلك الأكسجين).

التمثيل الضوئي هو العملية الأساسية التي تنتج بها النباتات طعامها (أي أنها ذاتية التغذية). من أجل إجراء عملية التمثيل الضوئي ، تلتقط البلاستيدات الخضراء (في النباتات الخضراء) ثاني أكسيد الكربون (الذي يحتوي على الأكسجين والكربون) من البيئة والمياه ، وأخيراً باستخدام الإنزيمات والطاقة الضوئية ، ينتج: الأكسجين والجلوكوز.
ال الأكسجين ينتج في عملية التمثيل الضوئي على شكل غاز وهو الغاز الموجود في الهواء. يتم تقديمه من قبل جميع الكائنات الهوائية ، حيث يدخل في السلسلة التنفسية كمستقبل نهائي للإلكترون. لتكوين الماء الذي يسمى ماء الأكسدة ويتم التخلص منه بواسطة الكائنات الحية في العرق والبول والدموع إلخ. ثاني أكسيد الكربون (الذي يحتوي أيضًا على الأكسجين) ، هو نتاج تفاعلات تقويضية هوائية ويتم طرده بواسطة الكائنات الهوائية وإعادة تدويره بواسطة النباتات بالطريقة الموضحة أعلاه.

هذا الأكسجين الموجود في الهواء يستخدمه الإنسان أيضًا في ردود أفعاله الاحتراق ، الذي ، كما رأينا سابقًا ، ينتج ثاني أكسيد الكربون الذي يتم إعادة تدويره أيضًا في البناء الضوئي.

بهذه الطريقة ، هناك دوران مستمر للأكسجين ونوع من التكافل بين الكائنات الحية التي تتنفس الأكسجين والنباتات ، حيث تتنفس الكائنات الحية تستخدم الأيروبس الأكسجين من النباتات لعملية التمثيل الغذائي وإنتاج ثاني أكسيد الكربون الذي تستخدمه النباتات لإنتاج الأكسجين و العناصر الغذائية.

دورة النيتروجين

عملية دورية طبيعية يتم خلالها دمج النيتروجين في التربة ويصبح جزءًا من الكائنات الحية قبل العودة إلى الغلاف الجوي. النيتروجين هو جزء أساسي من الأحماض الأمينية ، وهو عنصر أساسي في الحياة. توجد بنسبة 79٪ في الغلاف الجوي ، ولكن يجب تحويل النيتروجين الغازي إلى شكل قابل للاستخدام كيميائيًا قبل أن تستخدمه الكائنات الحية. يتم تحقيق ذلك من خلال دورة النيتروجين ، حيث يتم تحويل النيتروجين الغازي إلى أمونيا أو نترات. تعمل الطاقة التي تساهم بها الأشعة الشمسية والإشعاع الكوني على الجمع بين النيتروجين و يتم تحويل الأكسجين الغازي إلى نترات ، والتي يتم نقلها إلى سطح الأرض بواسطة هطول الأمطار. يتم إنتاج التثبيت البيولوجي ، المسؤول عن معظم عمليات تحويل النيتروجين ، من خلال عمل البكتيريا الحرة المثبتة للنيتروجين ، البكتيريا التكافلية التي تعيش على جذور النباتات (خاصة البقوليات والألدر) والطحالب الخضراء المزرقة وبعض الأشنات ونباتات الغابات استوائي
ال نتروجين مثبتة في شكل أمونيا ونترات ، تمتصها النباتات مباشرة وتدمج في أنسجتها في شكل بروتينات نباتية. ثم ينتقل النيتروجين عبر السلسلة الغذائية من النباتات إلى الحيوانات العاشبة ، ومن هناك إلى الحيوانات آكلة اللحوم. عندما تموت النباتات والحيوانات ، تتحلل المركبات النيتروجينية لإنتاج الأمونيا ، وهي عملية تسمى التحلل. يتم استرداد جزء من هذه الأمونيا بواسطة النباتات ؛ الباقي يذوب في الماء أو يبقى في التربة ، حيث تقوم الكائنات الحية الدقيقة بتحويله إلى نترات أو نيتريت في عملية تسمى النترجة. يمكن تخزين النترات في الدبال المتحلل أو تختفي من التربة عن طريق الترشيح ، ويتم غسلها في الجداول والبحيرات. الاحتمال الآخر هو التحويل إلى النيتروجين من خلال نزع النتروجين والعودة إلى الغلاف الجوي.

في النظم الطبيعية ، يتم استبدال النيتروجين المفقود من خلال نزع النتروجين ، والترشيح ، والتآكل ، وما شابه ذلك بعملية التثبيت ومصادر النيتروجين الأخرى. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي التدخل البشري (البشري) في دورة النيتروجين إلى تقليل النيتروجين في الدورة ، أو زيادة التحميل على النظام. على سبيل المثال ، أدت الزراعة المكثفة والحصاد وإزالة الغابات إلى انخفاض محتوى النيتروجين في التربة (بعض لا يمكن تعويض الخسائر في الأراضي الزراعية إلا عن طريق الأسمدة النيتروجينية الاصطناعية ، والتي تنطوي على تكلفة كبيرة نشيط). من ناحية أخرى ، ترشيح النيتروجين من الأراضي الزراعية المخصبة بشكل مفرط والقطع العشوائي للغابات ونفايات الحيوانات والمياه أضافت المخلفات الكثير من النيتروجين إلى النظم البيئية المائية ، مما تسبب في انخفاض جودة المياه وتحفيز النمو المفرط الطحالب. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إطلاق ثاني أكسيد النيتروجين في الغلاف الجوي عن طريق عوادم السيارات و تتحلل محطات الطاقة الحرارية وتتفاعل مع الملوثات الجوية الأخرى مما يؤدي إلى ظهور الضباب الدخاني الضوئية.

دورة الكربون

من خلاله ، تتدفق الطاقة عبر النظام البيئي الأرضي. تبدأ الدورة الأساسية عندما تستخدم النباتات ثاني أكسيد الكربون (CO₂) موجودة في الغلاف الجوي أو مذابة في الماء. يصبح جزء من هذا الكربون جزءًا من أنسجة النبات على شكل كربوهيدرات ودهون وبروتينات ؛ ويعاد الباقي إلى الغلاف الجوي أو الماء عن طريق التنفس. وهكذا ، ينتقل الكربون إلى العواشب التي تأكل النباتات وبالتالي تستخدم ، وتعيد ترتيب وتحلل مركبات الكربون. يتم إطلاق الكثير منه في شكل ثاني أكسيد الكربون₂ عن طريق التنفس ، كمنتج ثانوي لعملية التمثيل الغذائي ، ولكن يتم تخزين جزء منه في الأنسجة الحيوانية ويمر إلى الحيوانات آكلة اللحوم ، التي تتغذى على العواشب. في النهاية ، يتم تكسير جميع مركبات الكربون عن طريق التحلل ، ويتم إطلاق الكربون على شكل ثاني أكسيد الكربون.₂، والذي يتم استخدامه مرة أخرى بواسطة النباتات.

• تابع القراءة: كربون.