วัฏจักรของออกซิเจน ไนโตรเจน และคาร์บอน

วัฏจักรออกซิเจน

ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่สำคัญมากของอากาศและจำเป็นต่อการดำรงชีวิต
ออกซิเจนมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาพื้นฐานหลายอย่างในการดำรงชีวิต ซึ่งเป็นตัวรับอิเล็กตรอนขั้นสุดท้ายใน ห่วงโซ่ทางเดินหายใจซึ่งเป็นแหล่งจ่ายพลังงานสูงสุดในสิ่งมีชีวิตแอโรบิก (พวกมันคือกลุ่มที่บริโภค ออกซิเจน)

การสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการพื้นฐานที่พืชผลิตอาหารได้เอง เพื่อดำเนินการสังเคราะห์ด้วยแสง คลอโรพลาส (ในพืชสีเขียว) จับคาร์บอนไดออกไซด์ (ซึ่ง ประกอบด้วยออกซิเจนและคาร์บอน) จากสิ่งแวดล้อม น้ำ และสุดท้ายโดยใช้เอ็นไซม์และพลังงานแสง ผลิต: ออกซิเจนและกลูโคส
ออกซิเจน ที่ผลิตขึ้นจากการสังเคราะห์ด้วยแสงออกมาในรูปของก๊าซและเป็นสารที่พบในอากาศ มันถูกแนะนำโดยสิ่งมีชีวิตแอโรบิกทั้งหมดที่เข้าสู่ทางเดินหายใจในฐานะตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้าย เกิดเป็นน้ำที่เรียกว่าน้ำออกซิเดชั่น และถูกกำจัดโดยสิ่งมีชีวิตในเหงื่อ ปัสสาวะ น้ำตา เป็นต้น คาร์บอนไดออกไซด์ (ซึ่งมีออกซิเจนอยู่ด้วย) เป็นผลผลิตจากปฏิกิริยาแคแทบอลิซึมแบบแอโรบิกและถูกขับออกโดยสิ่งมีชีวิตแอโรบิกและรีไซเคิลโดยพืชในลักษณะที่เห็นด้านบน

ออกซิเจนนี้ ซึ่งพบได้ในอากาศ มนุษย์ก็ใช้ปฏิกิริยาเช่นกัน การเผาไหม้ซึ่งดังที่เห็นก่อนหน้านี้ทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่นำกลับมาใช้ใหม่ใน in การสังเคราะห์ด้วยแสง

ด้วยวิธีนี้จะมีการไหลเวียนของออกซิเจนและการอยู่ร่วมกันระหว่างสิ่งมีชีวิตที่หายใจเอาออกซิเจนกับพืชโดยที่สิ่งมีชีวิต แอโรบิกใช้ออกซิเจนจากพืชในการเผาผลาญและผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่พืชใช้ในการผลิตออกซิเจนและ สารอาหาร

วัฏจักรของไนโตรเจน

กระบวนการวัฏจักรทางธรรมชาติซึ่งไนโตรเจนถูกรวมเข้ากับดินและกลายเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตก่อนที่จะกลับสู่บรรยากาศ ไนโตรเจน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของกรดอะมิโน เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของชีวิต พบในสัดส่วน 79% ในบรรยากาศ แต่ไนโตรเจนในก๊าซจะต้องถูกแปลงให้อยู่ในรูปแบบที่ใช้ทางเคมีได้ก่อนที่สิ่งมีชีวิตจะสามารถนำมาใช้ได้ สิ่งนี้ทำได้โดยวัฏจักรไนโตรเจน ซึ่งไนโตรเจนในก๊าซจะเปลี่ยนเป็นแอมโมเนียหรือไนเตรต พลังงานที่ได้จากแสงอาทิตย์และรังสีคอสมิกทำหน้าที่รวมไนโตรเจนและ ก๊าซออกซิเจนไปเป็นไนเตรตซึ่งถูกส่งไปยังพื้นผิวโลกโดย ปริมาณน้ำฝน การตรึงทางชีวภาพซึ่งรับผิดชอบกระบวนการแปลงไนโตรเจนส่วนใหญ่นั้นเกิดจากการกระทำของแบคทีเรียตรึงไนโตรเจนอิสระ แบคทีเรียชีวภาพที่อาศัยอยู่ในรากพืช (โดยเฉพาะพืชตระกูลถั่วและต้นไม้ชนิดหนึ่ง) สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ไลเคนบางชนิด และพืชอิงอาศัยของป่า เขตร้อน
ไนโตรเจน แก้ไขในรูปของแอมโมเนียและไนเตรต มันถูกดูดซึมโดยตรงจากพืชและรวมเข้าไปในเนื้อเยื่อของพวกมันในรูปของโปรตีนจากพืช จากนั้นไนโตรเจนจะเดินทางขึ้นสู่ห่วงโซ่อาหารจากพืชสู่สัตว์กินพืช และจากที่นั่นไปสู่สัตว์กินเนื้อ เมื่อพืชและสัตว์ตาย สารประกอบไนโตรเจนจะทำลายการผลิตแอมโมเนีย ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าแอมโมนิฟิเคชัน ส่วนหนึ่งของแอมโมเนียนี้ถูกนำกลับมาใช้ใหม่โดยพืช ส่วนที่เหลือละลายในน้ำหรือยังคงอยู่ในดิน โดยที่จุลินทรีย์แปลงเป็นไนเตรตหรือไนไตรต์ในกระบวนการที่เรียกว่าไนตริฟิเคชั่น ไนเตรตสามารถเก็บไว้ในซากพืชที่เน่าเปื่อยหรือหายไปจากดินโดยการชะล้างลงในลำธารและทะเลสาบ ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งคือการแปลงเป็นไนโตรเจนผ่านการดีไนตริฟิเคชันและกลับสู่ชั้นบรรยากาศ

ในระบบธรรมชาติ ไนโตรเจนที่สูญเสียไปจากการดีไนตริฟิเคชั่น การชะชะ การพังทลาย และอื่นๆ ที่คล้ายกันจะถูกแทนที่ด้วยกระบวนการตรึงและแหล่งไนโตรเจนอื่นๆ การรบกวนทางมานุษยวิทยา (มนุษย์) ในวัฏจักรไนโตรเจนสามารถนำไปสู่ไนโตรเจนน้อยลงในวัฏจักรหรือทำให้ระบบทำงานหนักเกินไป ตัวอย่างเช่น การเพาะปลูกอย่างเข้มข้น การเก็บเกี่ยว และการตัดไม้ทำลายป่าทำให้ปริมาณไนโตรเจนในดินลดลง (บางส่วนของ การสูญเสียพื้นที่การเกษตรสามารถทำได้โดยใช้ปุ๋ยไนโตรเจนเทียมซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง มีพลัง) ในทางกลับกัน การชะล้างไนโตรเจนจากพื้นที่เพาะปลูกที่อุดมสมบูรณ์ การตัดโค่นป่า ของเสียจากสัตว์ และน้ำตามอำเภอใจ สารตกค้างได้เพิ่มไนโตรเจนในระบบนิเวศทางน้ำมากเกินไป ทำให้คุณภาพน้ำลดลงและกระตุ้นการเจริญเติบโตมากเกินไปของ excessive สาหร่าย นอกจากนี้ ก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์ที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศโดยไอเสียรถยนต์และ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนสลายตัวและทำปฏิกิริยากับสารมลพิษในบรรยากาศอื่น ๆ ซึ่งก่อให้เกิดหมอกควัน โฟโตเคมีคอล

วัฏจักรคาร์บอน

พลังงานไหลผ่านระบบนิเวศบนบก วัฏจักรพื้นฐานเริ่มต้นขึ้นเมื่อพืชใช้ประโยชน์จากคาร์บอนไดออกไซด์โดยการสังเคราะห์ด้วยแสง (CO .)₂) อยู่ในบรรยากาศหรือละลายในน้ำ ส่วนหนึ่งของคาร์บอนนี้จะกลายเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อพืชในรูปของคาร์โบไฮเดรต ไขมัน และโปรตีน ส่วนที่เหลือจะกลับสู่บรรยากาศหรือน้ำผ่านการหายใจ ดังนั้นคาร์บอนจึงส่งผ่านไปยังสัตว์กินพืชที่กินพืชและใช้ จัดเรียงใหม่ และย่อยสลายสารประกอบคาร์บอน ส่วนใหญ่จะถูกปล่อยออกมาในรูปของCO₂ โดยการหายใจเป็นผลพลอยได้จากการเผาผลาญอาหาร แต่ส่วนหนึ่งจะถูกเก็บไว้ในเนื้อเยื่อของสัตว์และส่งต่อไปยังสัตว์กินเนื้อซึ่งกินสัตว์กินพืช ในท้ายที่สุด สารประกอบคาร์บอนทั้งหมดจะถูกย่อยสลายโดยการสลายตัว และคาร์บอนจะถูกปลดปล่อยออกมาเป็น CO₂ซึ่งพืชใช้อีกแล้ว

• อ่านต่อไป: คาร์บอน.