Hapniku, lämmastiku ja süsiniku tsüklid

Hapniku tsükkel

Hapnik on õhu väga oluline komponent ja seda on vaja elu säilitamiseks.
Hapnik osaleb paljudes elu säilitamise põhireaktsioonides, see on elektronide lõplik aktseptor hingamisahel, mis on aeroobsetes organismides maksimaalne energiaallikas (need on need, mis tarbivad hapnik).

Fotosüntees on põhiprotsess, mille käigus taimed ise toitu toodavad (see tähendab, et nad on autotroofid). Fotosünteesi läbiviimiseks koguvad kloroplastid (rohelistes taimedes) süsinikdioksiidi (mis sisaldab hapnikku ja süsinikku) keskkonnast, veest ning lõpuks ensüüme ja valgusenergiat kasutades toota: hapnik ja glükoos.
The hapnik toodetud fotosünteesi käigus väljub gaasina ja on see, mida õhus leidub. Seda tutvustavad kõik aeroobsed organismid, kus see siseneb hingamisteede ahelasse kui lõplik elektronide aktseptor. moodustamaks vett, mida nimetatakse oksüdatsiooniveeks ja mille elukad kõrvaldavad higist, uriinist, pisaratest jne. Süsinikdioksiid (mis sisaldab ka hapnikku) on aeroobsete kataboolsete reaktsioonide produkt ja aeroobsed organismid väljutavad selle ning taimed töötlevad seda eespool kirjeldatud viisil.

Seda õhus leiduvat hapnikku kasutab inimene ka reaktsioonides põlemisel, mis, nagu varem näha, tekitab süsinikdioksiidi, mida taaskasutatakse ka tsüklis fotosüntees.

Sel viisil toimub hapnikku hingavate organismide ja taimede vahel pidev hapniku ringlus ja omamoodi sümbioos, kus organismid aeroobid kasutavad ainevahetuseks taimedest pärit hapnikku ja toodavad süsinikdioksiidi, mida taimed kasutavad hapniku ja toitained.

Lämmastiku tsükkel

Looduslik tsükliline protsess, mille käigus lämmastik viiakse mulda ja saab elusorganismide osaks enne atmosfääri naasmist. Lämmastik, aminohapete oluline osa, on elu põhielement. Seda leidub atmosfääris 79% ulatuses, kuid gaasiline lämmastik tuleb enne elusorganismides kasutamist keemiliselt kasutatavaks vormiks muuta. See saavutatakse lämmastikuringe kaudu, mille käigus gaasiline lämmastik muundatakse ammoniaagiks või nitraatideks. Päikesekiirte ja kosmilise kiirguse poolt antav energia ühendab lämmastiku ja gaasiline hapnik nitraatidesse, mida maapinnale viib vihmasadu. Suurema osa lämmastiku muundamisprotsessi eest vastutav bioloogiline fikseerimine tekib vabade lämmastikku siduvate bakterite toimel, sümbiootilised bakterid, mis elavad taimejuurtel (eriti kaunviljadel ja leppidel), sinivetikatel, teatud samblikel ja metsaepifüütidel troopiline
The lämmastik fikseeritud ammoniaagi ja nitraatide kujul, imenduvad taimed otse ja ühendatakse nende valkudena nende kudedesse. Seejärel liigub lämmastik toiduahelas ülespoole taimedest taimtoidulisteni ja sealt kiskjateni. Taimede ja loomade hukkumisel lagunevad lämmastikühendid, põhjustades ammoniaaki, seda protsessi nimetatakse ammonifitseerimiseks. Osa sellest ammoniaagist saadakse taimede kätte; ülejäänud osa lahustub vees või jääb pinnasesse, kus mikroorganismid muudavad selle nitrifikatsiooniks nimetatud protsessis nitraatideks või nitrititeks. Nitraate võib säilitada lagunevas huumuses või need leostumisel mullast kaduda, pestes ojadesse ja järvedesse. Teine võimalus on muuta denitrifitseerimise teel lämmastikuks ja naasta atmosfääri.

Looduslikes süsteemides asendatakse denitrifikatsiooni, leostumise, erosiooni jms kaudu kaduma läinud lämmastik fikseerimisprotsessi ja muude lämmastikuallikatega. Antropiline (inimese) sekkumine lämmastiku tsüklis võib aga tsüklis põhjustada vähem lämmastikku või süsteemi üle koormata. Näiteks on metsade intensiivne harimine, ülestöötamine ja puhastamine põhjustanud lämmastikusisalduse vähenemist mullas (mõned põllumajanduspiirkondade kahjumit saab hüvitada ainult kunstlike lämmastikväetiste abil, mis toob endaga kaasa suuri kulutusi energiline). Teiselt poolt, liiga väetatud põllumaalt lämmastiku leostumine, valimatu metsade, loomsete jäätmete ja vee raiumine Jäägid on veeökosüsteemidesse lisanud liiga palju lämmastikku, põhjustades vee kvaliteedi langust ja stimuleerides vee liigset kasvu vetikad. Lisaks sellele heidab autode heitgaasidesse atmosfääri paisatav lämmastikdioksiid ja soojuselektrijaamad lagunevad ja reageerivad teiste atmosfääri saasteainetega, mis tekitavad sudu fotokeemiline.

Süsinikuringe

Selle kaudu voolab energia läbi maapealse ökosüsteemi. Põhitsükkel algab siis, kui taimed kasutavad fotosünteesi abil süsinikdioksiidi (CO₂) atmosfääris või vees lahustunud. Osa sellest süsinikust muutub taimsete kudede osaks süsivesikute, rasvade ja valkude kujul; ülejäänud viiakse hingamise kaudu atmosfääri või vette tagasi. Seega liigub süsinik taimtoidulistele, kes söövad taimi ja kasutavad seeläbi süsinikuühendeid ümber ja lagundavad. Suur osa sellest eraldub CO kujul₂ hingamise kaudu kui ainevahetuse kõrvalprodukt, kuid osa ladustub loomakudedes ja kandub kiskjatele, kes toituvad taimtoidulistest. Lõppkokkuvõttes lagunevad kõik süsinikuühendid lagundamise teel ja süsinik eraldub CO-na.₂, mida taimed taas kasutavad.

• Jätka lugemist: Süsinik.