Cicli di ossigeno, azoto e carbonio

Ciclo dell'ossigeno

L'ossigeno è un componente molto importante dell'aria ed è necessario per mantenere la vita.
L'ossigeno partecipa a molte reazioni fondamentali per sostenere la vita, è l'accettore finale di elettroni in la catena respiratoria che è il massimo fornitore di energia negli organismi aerobici (sono quelli che consumano ossigeno).

La fotosintesi è il processo fondamentale mediante il quale le piante producono il proprio cibo (cioè sono autotrofi). Per effettuare la fotosintesi, i cloroplasti (nelle piante verdi), catturano l'anidride carbonica (che contiene ossigeno e carbonio) dall'ambiente, dall'acqua e infine, utilizzando enzimi ed energia luminosa, produrre: ossigeno e glucosio.
Il ossigeno prodotto nella fotosintesi esce sotto forma di gas ed è quello che si trova nell'aria. Viene introdotto da tutti gli organismi aerobici, dove entra nella catena respiratoria come accettore finale di elettroni. per formare acqua che si chiama acqua di ossidazione e viene eliminata dagli esseri viventi con sudore, urina, lacrime eccetera. L'anidride carbonica (che contiene anche ossigeno), è il prodotto di reazioni cataboliche aerobiche ed è espulsa dagli organismi aerobici e riciclata dalle piante nel modo visto sopra.

Questo ossigeno, che si trova nell'aria, viene utilizzato anche dall'uomo nelle sue reazioni di combustione, che, come visto in precedenza, produce anidride carbonica che viene anche riciclata nel fotosintesi.

In questo modo si ha una circolazione costante di ossigeno e una sorta di simbiosi tra gli organismi che respirano ossigeno e le piante, dove gli organismi gli aerobi utilizzano l'ossigeno delle piante per il loro metabolismo e producono anidride carbonica che viene utilizzata dalle piante per produrre ossigeno e nutrienti.

Ciclo dell'azoto

Processo ciclico naturale nel corso del quale l'azoto viene incorporato nel suolo e diventa parte degli organismi viventi prima di ritornare nell'atmosfera. L'azoto, una parte essenziale degli amminoacidi, è un elemento fondamentale della vita. Si trova in una proporzione del 79% nell'atmosfera, ma l'azoto gassoso deve essere trasformato in una forma chimicamente utilizzabile prima che possa essere utilizzato dagli organismi viventi. Ciò si ottiene attraverso il ciclo dell'azoto, in cui l'azoto gassoso viene trasformato in ammoniaca o nitrati. L'energia fornita dai raggi solari e dalle radiazioni cosmiche serve a combinare azoto e ossigeno gassoso in nitrati, che vengono trasportati sulla superficie terrestre da pioggia. La fissazione biologica, responsabile della maggior parte del processo di conversione dell'azoto, è prodotta dall'azione di batteri azotofissatori liberi, batteri simbionti che vivono sulle radici delle piante (soprattutto legumi e ontani), alghe azzurre, alcuni licheni ed epifite forestali tropicale
Il azoto fissato sotto forma di ammoniaca e nitrati, viene assorbito direttamente dalle piante e inglobato nei loro tessuti sotto forma di proteine ​​vegetali. L'azoto risale quindi la catena alimentare dalle piante agli erbivori e da lì ai carnivori. Quando le piante e gli animali muoiono, i composti azotati si scompongono producendo ammoniaca, un processo chiamato ammonificazione. Parte di questa ammoniaca viene recuperata dalle piante; il resto si dissolve nell'acqua o rimane nel terreno, dove i microrganismi lo convertono in nitrati o nitriti in un processo chiamato nitrificazione. I nitrati possono essere immagazzinati nell'humus in decomposizione o scomparire dal suolo per lisciviazione, venendo lavati in torrenti e laghi. Un'altra possibilità è la conversione in azoto attraverso la denitrificazione e il ritorno nell'atmosfera.

Nei sistemi naturali, l'azoto perso per denitrificazione, lisciviazione, erosione e simili viene sostituito dal processo di fissazione e da altre fonti di azoto. Tuttavia, l'interferenza antropica (umana) nel ciclo dell'azoto può portare a una minore quantità di azoto nel ciclo o sovraccaricare il sistema. Ad esempio, la coltivazione intensiva, la raccolta e il disboscamento delle foreste hanno causato una diminuzione del contenuto di azoto nel suolo (alcune delle le perdite nei territori agricoli possono essere compensate solo mediante fertilizzanti azotati artificiali, che comportano una grande spesa energico). D'altra parte, la lisciviazione di azoto da terreni agricoli eccessivamente fertilizzati, l'abbattimento indiscriminato di foreste, rifiuti animali e acqua I residui hanno aggiunto troppo azoto agli ecosistemi acquatici, causando un calo della qualità dell'acqua e stimolando un'eccessiva crescita di alghe. Inoltre, il biossido di azoto rilasciato nell'atmosfera dagli scarichi delle automobili e le centrali termiche si decompongono e reagiscono con altri inquinanti atmosferici dando origine allo smog fotochimico.

Ciclo del carbonio

Attraverso di esso, l'energia scorre attraverso l'ecosistema terrestre. Il ciclo di base inizia quando le piante, attraverso la fotosintesi, fanno uso di anidride carbonica (CO₂) presenti nell'atmosfera o disciolti in acqua. Parte di questo carbonio entra a far parte dei tessuti vegetali sotto forma di carboidrati, grassi e proteine; il resto viene restituito all'atmosfera o all'acqua attraverso la respirazione. Pertanto, il carbonio passa agli erbivori che mangiano le piante e quindi utilizzano, riorganizzano e degradano i composti del carbonio. Gran parte di essa viene rilasciata sotto forma di CO₂ per respirazione, come sottoprodotto del metabolismo, ma una parte viene immagazzinata nei tessuti animali e passa ai carnivori, che si nutrono di erbivori. Alla fine, tutti i composti del carbonio vengono scomposti per decomposizione e il carbonio viene rilasciato sotto forma di CO.₂, che viene riutilizzato dalle piante.

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