BIOGEOHEMIJSKI CIKLUSI KRUŽENJA MATERIJE

Vježba br. 10

Unutar biosfere postoje dva tipa kruženja materija odnosno elemenata u okviru tih materija:

1) gasni tip kruženja čiji je glavni rezervoar vazduh za određene elemente kao što je ugljenik, kiseonik i azot

2) sedimentacioni tip sa tlom odnosno stijenama kao glavnim rezervoarom (fosfor, sumpor, jod).

Za prvi tip karakteristična je ravnomjerna disperzija, dok kod drugog tipa moguće je da koncentracije elemenata budu neravnomjerno raspoređene, a česta su variranja sezonskog karakera.

KRUŽENJE VODE (HIDROLOŠKI CIKLUS)Funkcije vode su mnogostruke i mogu se svesti na sljedeće: voda kao geološki faktor taloženjem, erozijom i dr. vaja i

mijenja lik zemljine kore kao modelator klime voda uobličava dnevno-noćne varijacije

temperature oslobađanjem toplote voda funkcioniše kao termoregulaciona

poluga (npr. oslobađanje toplote tijela putem znoja) transportna uloga vode ogleda se u transportu materija unutar

organizma preko krvnih tokova ili preko sprovodnih snopića kod biljaka

voda je univerzalni rastvarač pa prema tome omogućuje razmjenu materija između ćelija i tkiva ili apsorpciju mineralnih materija iz podloge biljaka koje su u rastvorljivom obliku

voda predstavlja unutrašnju sredinu živih bića

Elementi ciklusa kruženja vode su evaporacija ili isparavanje i padavine, pri čemu se padavine mogu pojaviti hiljadama kilometara od mjesta evaporacije.

Značajan doprinos isparavanjima daju biljke putem transpiracije.

CIKLUS KRUŽENJA KISEONIKA:Vazduh sadrži 21 % kiseonika. Kiseonik koriste biljke i životinje u procesu

respiracije, a koriste ga i bakterije i gljive za proces razgrađivanja otpadnih materija.

Za sagorevanje drveta i drugih vrsta goriva takođe je neophodan kiseonik.

Biljke ispuštaju kiseonik u atmosferu kao nusprodukt procesa fotosinteze.

Ciklus ugljenika i ciklus kiseonika u prirodi su međusobno čvrsto vezani za proces fotosinteze neophodan je ugljen-dioksid pri čemu

se stvara kiseonik, a za proces respiracije (disanje) neophodan je kisonik pri čemu se stvara ugljen-dioksid.

 

CIKLUS KRUŽENJA UGLJENIKA:

Vazduh sadrži 0,035 % ugljen-dioksida. Biljke ugljen-dioksid koriste tokom procesa fotosinteze kako bi

stvorile organske supstance kao što su ugljeni hidrati i bjelančevine. Ove materije životinje (biljojedi) uzimaju jedući biljke. Životinje zatim, baš kao i biljke, gljive i neke bakterije stvaraju

ugljeni-dioksid respiracijom. Sagorjevanje raznih vrsta goriva takođe odaje određenu količinu

ugljen-dioksida. Stoga sagorjevanje fosilnih goriva može narušiti prirodnu ravnotežu

kruženja ugljenika u prirodi i količinu ugljen-dioksida u atmosferi. Od svih karika lanca ovog ciklusa jedino biljke koriste ugljen-

dioksid, dok ga sve ostale karike lanca samo stvaraju.

KRUŽENJE AZOTAProces fiksacije atmosferskog azota (endotermni)

do amonijaka (egzotermni)Amonifikacija - preobražaj organskog azota u

neorganski oblik, tj. do amonijaka. Amonifikacija (mineralizacija) je egzotermni proces razgradnje ostatka uginulih biljaka i životinja koga izvode heterotrofne bakterije, aktinomicete i druge gljive

Nitrifikacija predstavlja proces transformacije redukovanog neorganskog oblika azota (amonijaka) u oksidativne oblike (nitrite i nitrate).

AMONIJAK

NH4

NITRITINO2

NITRATINO3

Od biljaka i produkata izlucivanja

AMONIJAK NH

3

JEDINJENJA ORGANSKOG AZOTAMOLEKULARNI AZOT

N2

BIOLOŠKA FIKSACIJA PUTEM BAKTERIJA

ASIMILACIJA PUTEM BILJAKA I

MIKROORGANIZAMA

AMONIFIKACIJA PUTEM BAKTERIJA

NITRIFIKACIJA PUTEM BAKTERIJA

DENITRIFIKACIJA PUTEM BAKTERIJA

OSTATAK NO2 DOSTUPAN ZA PROCJEĐIVANJE KA PODZEMNIM I POVRŠINSKIM VODAMA

NH4NO2NO3

NO2

Umiranje, razgradnja i izlučivanje

Đubrivo sa poljoprivrednog gazdinstva

CIKLUS KRUŽENJA FOSFORAFosfor je veoma značajan element, koji se javlja u zemljištu u

različitim organskim i neorganskim oblicima. Fosfor se i u vodi nalazi u različitim oblicima, ali je, sa

stanovišta dostupnosti živom svijetu, najvažniji ortofosfat (PO43-) koji nastaje oksidacijom u procesima mineralizacije organskih materija koje sadrže fosfor.

Fosforni ioni u zemljištu su uglavnom vrlo nepokretni, jer se snažno adsorbuju na okside i hidrokside željeza, aluminija i mangana, zatim čestice glina, a sa kalcijevim ionima daju kalcijum fosfate.

Veća mobilnost javlja se kod nekih organskih oblika fosfora (npr. iz prirodnog đubriva), nego neorganskih oblika

KRUŽENJE SUMPORABiološki značaj sumpora u živim sistemima izražava se u

vidu njegovog učešća kao strukturne komponente u izgradnji nekih aminokiselina, bjelančevina uključujući tu i enzime, biotina i dr.

nalazi se u zemljištu u obliku mineralnih soli.osnovni oblik preko koga S ulazi u žive sisteme su sulfati i

sulfidi, koje biljke apsorbuju iz podloge i dalje, poslije redukcije, uključuju u građu aminokiselina, proteina i dr.

u kruženju sumpora može doći i do izvjesnih digresija putem njegove sedimentacije u obliku nerastvorljivih soli fero-sulfata (FeS), feri-sulfata (Fe2S3) i kalcijum sulfata (CaSO4). Na taj način dolazi do blokiranja gvožđa i drugih nutritivnih, za biološke sisteme značajnih, elemenata kao što su bakar, cink, kobalt

SO2 + O2

Atmosfera

+ Fe

Anaerobni uvjeti

fotosintetske i kemotropne S - bakterije

Aerobni uvjeti

Beggiatoa, Thiothrix, Thiobacill

H2S FeS

Sulfati

Organski S u tlu

Elementarni sumpor