Syre-, kväve- och kolcykler

Syrecykel

Syre är en mycket viktig del av luften och det krävs för att upprätthålla liv.
Syre deltar i många grundläggande reaktioner för att upprätthålla livet, det är den slutliga acceptan av elektroner i andningskedjan som är den maximala energileverantören i aeroba organismer (de är de som konsumerar syre).

Fotosyntes är den grundläggande processen genom vilken växter producerar sin egen mat (det vill säga de är autotrofer). För att genomföra fotosyntes, fångar kloroplaster (i gröna växter) koldioxid (vilken innehåller syre och kol) från miljön, vatten och slutligen, med användning av enzymer och ljusenergi, producera: syre och glukos.
De syre producerad i fotosyntes kommer ut i form av gas och är det som finns i luften. Det introduceras av alla aeroba organismer, där det kommer in i andningskedjan som en slutlig elektronacceptor. att bilda vatten som kallas oxidationsvatten och elimineras av levande varelser i svett, urin, tårar etc. Koldioxid (som också innehåller syre) är en produkt av aeroba kataboliska reaktioner och utvisas av aeroba organismer och återvinns av växter på det sätt som ses ovan.

Detta syre, som finns i luften, används också av människan i sina reaktioner av förbränning, som, som sett tidigare, producerar koldioxid som också återvinns i fotosyntes.

På detta sätt finns det en konstant cirkulation av syre och en slags symbios mellan organismerna som andas syre och växterna, där organismerna aerobar använder syre från växter för deras ämnesomsättning och producerar koldioxid som används av växter för att producera syre och näringsämnen.

Cykelcykel

Naturlig cyklisk process under vilken kväve införlivas i jorden och blir en del av levande organismer innan den återvänder till atmosfären. Kväve, en väsentlig del av aminosyror, är en grundläggande del av livet. Det finns i en andel av 79% i atmosfären, men gasformigt kväve måste omvandlas till en kemiskt användbar form innan det kan användas av levande organismer. Detta uppnås genom kvävecykeln, där gasformigt kväve omvandlas till ammoniak eller nitrater. Energin som tillhandahålls av solstrålar och kosmisk strålning tjänar till att kombinera kväve och gasformigt syre i nitrater som transporteras till jordytan av regn. Biologisk fixering, som ansvarar för större delen av kväveomvandlingsprocessen, produceras genom inverkan av fria kvävebindande bakterier, symbiotiska bakterier som lever på växtrötter (särskilt baljväxter och alar), blågröna alger, vissa lavar och skogsepifytter tropisk
De kväve fixerad i form av ammoniak och nitrater, absorberas den direkt av växter och införlivas i deras vävnader i form av vegetabiliska proteiner. Kväve reser sedan upp i livsmedelskedjan från växter till växtätare och därifrån till köttätare. När växter och djur dör bryts kväveföreningar ner och producerar ammoniak, en process som kallas ammonifiering. En del av denna ammoniak återvinns av växter; resten löser sig i vattnet eller förblir i jorden, där mikroorganismer omvandlar det till nitrater eller nitrit i en process som kallas nitrifikation. Nitrater kan lagras i nedbrytande humus eller försvinna från jorden genom urlakning, tvättas i strömmar och sjöar. En annan möjlighet är att omvandla till kväve genom denitrifiering och återvända till atmosfären.

I naturliga system ersätts kväve som går förlorat genom denitrifiering, urlakning, erosion och liknande med fixeringsprocessen och andra kvävekällor. Antropisk (mänsklig) inblandning i kvävecykeln kan dock leda till mindre kväve i cykeln eller överbelasta systemet. Exempelvis har intensiv odling, skörd och rensning av skog orsakat en minskning av kvävehalten i jorden (en del av Förluster på jordbruksområden kan endast kompenseras med konstgjorda kvävegödselmedel, vilket innebär en stor kostnad energisk). Å andra sidan kväveslakning från alltför befruktad jordbruksmark, urskillning av avverkning av skogar, djuravfall och vatten rester har tillfört för mycket kväve till vattenlevande ekosystem, vilket orsakat en försämring av vattenkvaliteten och stimulerat överdriven tillväxt av alger. Dessutom släpps kvävedioxid ut i atmosfären av bilavgaser och termiska kraftverk sönderdelas och reagerar med andra atmosfäriska föroreningar som ger upphov till smog fotokemisk.

Kolets kretslopp

Genom det strömmar energi genom det markbundna ekosystemet. Grundcykeln börjar när växter, genom fotosyntes, använder koldioxid (CO₂) närvarande i atmosfären eller upplöst i vatten. En del av detta kol blir en del av växtvävnader i form av kolhydrater, fetter och proteiner; resten återförs till atmosfären eller vattnet genom andning. Således passerar kol till växtätare som äter växter och därigenom använder, ordnar om och bryter ned kolföreningar. Mycket av det släpps i form av CO₂ genom andning, som en biprodukt av ämnesomsättningen, men en del lagras i djurvävnader och överförs till rovdjur som matar på växtätare. I slutändan bryts ned alla kolföreningar genom sönderdelning och kol frigörs i form av CO.₂, som används igen av växter.

• Fortsätt läsa: Kol.