Ένας βιογεωχημικός κύκλος αντιστοιχεί στην αδιάλειπτη κίνηση των ατόμων χημικών στοιχείων στον πλανήτη, τα οποία είναι απαραίτητα για τη διατήρηση της ζωής στη Γη. Αυτή η ανακύκλωση στοιχείων λαμβάνει χώρα μέσω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των ζωντανών όντων και του περιβάλλοντος.
α) Ζωντανά όντα, χημικές αντιδράσεις και αβιοτικά συστατικά
β) Μικροοργανισμοί, ηλεκτρικές εκκενώσεις και γεωλογικοί μετασχηματισμοί
γ) Φυσικοί μετασχηματισμοί, ανόργανα συστατικά της επιφάνειας της γης και ανθρώπινες δραστηριότητες
δ) Κλιματικά στοιχεία, οικοσυστήματα και βιολογική εξέλιξη
Εσείς ζωντανά όντα συμμετέχουν σε πολυάριθμους μετασχηματισμούς σε βιογεωχημικούς κύκλους, οι οποίοι σχηματίζονται από διαδοχικούς χημικές αντιδράσεις για τη φυσική κίνηση των χημικών στοιχείων μεταξύ της βιόσφαιρας και της αβιοτικά συστατικά, δηλαδή μεταξύ των έμβιων όντων και του περιβάλλοντος.
Οι βιογεωχημικοί κύκλοι είναι απαραίτητοι για τη διατήρηση της ζωής στον πλανήτη, όπως το επιτρέπουν Τα χημικά στοιχεία ρέουν φυσικά μεταξύ των συστημάτων της γης: ατμόσφαιρα, υδρόσφαιρα, λιθόσφαιρα και βιόσφαιρα.
(FATEC/2016) Οι βιογεωχημικοί κύκλοι είναι απαραίτητοι για την ύπαρξη και τη διαιώνιση γνωστών μορφών ζωής. Μεταξύ αυτών των κύκλων, πέντε από αυτούς έχουν μεγαλύτερη ροή ύλης και τα στοιχεία τους αποτελούν περισσότερο από το 95% της μάζας που απαρτίζουν τα έμβια όντα. Αυτοί οι κύκλοι είναι:
α) νερό, οξυγόνο, ασβέστιο, θείο και καίσιο.
β) νερό, άνθρακας, άζωτο, φώσφορο και θείο.
γ) υδρογόνο, ήλιο, οξυγόνο, άζωτο και θείο.
δ) νερό, υδρογόνο, άνθρακας, φώσφορος και καίσιο.
ε) ήλιο, λίθιο, βηρύλλιο, βόριο και άνθρακα.
Από τα 118 γνωστά χημικά στοιχεία, μόνο περίπου 30 στοιχεία είναι απαραίτητα για τα ζωντανά όντα.
Όσον αφορά τη σύνθεση των ζωντανών όντων, περισσότερο από το 95% αντιστοιχεί στα στοιχεία άνθρακας (C), οξυγόνο (O), άζωτο (N), υδρογόνο (H), θείο (S) και φώσφορος (P). Επιπλέον, νερό () είναι επίσης κοινό συστατικό και κύριο συστατικό.
Όσον αφορά τους τύπους, ταξινομήστε τους παρακάτω βιογεωχημικούς κύκλους σε αέριους (1) και ιζηματογενείς (2).
Για να συμβεί ένας βιογεωχημικός κύκλος, είναι απαραίτητη η ύπαρξη μιας δεξαμενής του χημικού στοιχείου, δηλαδή ενός περιβάλλοντος στο οποίο είναι διαθέσιμο σε μεγάλες ποσότητες.
Οι αέριοι βιογεωχημικοί κύκλοι είναι εκείνοι με το κύριο απόθεμα του στοιχείου στην ατμόσφαιρα, όπως στον κύκλο του άνθρακα, του οξυγόνου και του αζώτου.
Οι ιζηματογενείς βιογεωχημικοί κύκλοι είναι εκείνοι με το κύριο απόθεμα του στοιχείου στον φλοιό της Γης, όπως στον κύκλο του ασβεστίου, του θείου και του φωσφόρου.
Ο κύκλος του αζώτου αντιστοιχεί στο κύκλωμα αντίδρασης που κατανέμει το χημικό στοιχείο άζωτο μέσω αζωτούχων ενώσεων μεταξύ του περιβάλλοντος και των ζωντανών όντων.
α) βιολογική καθήλωση, φυσική στερέωση, αφομοίωση και γονιμοποίηση
β) απορρόφηση, νίτρωση, νίτρωση και απέκκριση
γ) στερέωση, αμμωνοποίηση, νιτροποίηση και απονιτροποίηση
δ) νιτροσήμανση, διατήρηση, σταθεροποίηση και διασπορά
Στερέωση: μετατροπή αερίου αζώτου από την ατμόσφαιρα σε αμμωνία.
Αμμωνοποίηση: αποσύνθεση ενώσεων αζώτου και παραγωγή αμμωνίας.
Νιτροποίηση: μετατροπή της αμμωνίας σε νιτρώδη και αργότερα σε νιτρικά.
Απονιτροποίηση: μετατροπή νιτρικών αλάτων σε αέριο άζωτο, το οποίο απελευθερώνεται στο περιβάλλον.
Τα χημικά είδη που αποτελούν μέρος του κύκλου του αζώτου είναι:
Αέριο άζωτο (που υπάρχει στην ατμόσφαιρα, η οποία μετατρέπεται σε αμμωνία (
) στο στάδιο στερέωσης και επίσης παράγεται αμμωνία κατά την αποσύνθεση ενώσεων αζώτου στη διαδικασία αμμωνοποίησης.
Στη συνέχεια, το στάδιο νιτροποίησης μετατρέπει την αμμωνία σε νιτρώδη () και μετά σε νιτρικά (
).
Τέλος, το άζωτο επιστρέφει στην ατμόσφαιρα μετατρέποντας τα νιτρικά άλατα του εδάφους σε αέριο άζωτο (), απουσία οξυγόνου ή επίσης ως οξείδιο του αζώτου (
).
(UFPR 2021) Σχετικά με τους βιογεωχημικούς κύκλους, που επιτρέπουν την αλληλεπίδραση στοιχείων με το περιβάλλον και με τα έμβια όντα, σηματοδοτούν τη σωστή εναλλακτική.
α) Οι ρίζες οσπρίων όπως τα φασόλια, η σόγια και τα μπιζέλια έχουν την ικανότητα να συνδέονται με βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο.
β) Η υπερθέρμανση του πλανήτη οφείλεται στη μείωση του ρυθμού οξυγόνου στην ατμόσφαιρα και στην αύξηση των εκπομπών διοξειδίου του θείου.
γ) Τα κυανοβακτήρια είναι ικανά να αποικοδομούν την ανόργανη ύλη και να κάνουν τον φώσφορο διαθέσιμο σε άλλα έμβια όντα.
δ) Ο κύριος τρόπος ενσωμάτωσης του ατμοσφαιρικού αζώτου () στα οργανικά μόρια γίνεται μέσω διαφυλλικής απορρόφησης κατά τη φωτοσύνθεση.
ε) Η διατήρηση των δασών συμβάλλει στη μείωση του φαινομένου του θερμοκηπίου, καθώς διασφαλίζει τη δέσμευση του ατμοσφαιρικού CO2 μέσω της αναπνοής των φυτών.
Τα σταθεροποιητικά βακτήρια που σχετίζονται με τις ρίζες των οσπρίων είναι ικανά για βιολογική δέσμευση αζώτου.
βακτήρια του γένους ριζόβιο και αζοβακτηρίδιο μετατροπή του αζώτου από τον αέρα () σε αμμωνία (
) διάσπαση του μορίου με το ένζυμο νιτρογενάση. Αυτά τα όντα συνήθως εισάγονται στους όζους των ριζών των φυτών, κυρίως των οσπρίων.
(PUC-RS/2018) Το παρακάτω σχήμα είναι μια μερική αναπαράσταση του κύκλου του αζώτου.
ΕΓΩ. Ο αριθμός 1 αντιπροσωπεύει τη δέσμευση αζώτου.
II. Οι αριθμοί 2 και 3 αντιπροσωπεύουν βήματα στη διαδικασία απονιτροποίησης.
III. Οι αριθμοί 2 και 3 διαμεσολαβούνται από προκαρυωτικούς οργανισμούς.
IV. Ο αριθμός 4 αντιπροσωπεύει τη διαδικασία νιτροποίησης.
ΕΓΩ. ΣΩΣΤΟΣ. Η δέσμευση αζώτου αντιστοιχεί στη μετατροπή του μοριακού αζώτου σε αμμωνία.
II. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΟΣ. Η μετατροπή της αμμωνίας σε νιτρώδες και στη συνέχεια σε νιτρικό αποτελεί μέρος του σταδίου νιτροποίησης.
III. ΣΩΣΤΟΣ. Τα βακτήρια είναι προκαρυωτικά όντα και σε αυτό το στάδιο τα νιτροποιητικά βακτήρια δρουν για να παράγουν ενώσεις αζώτου που μπορούν να αφομοιωθούν από τα φυτά.
IV. ΛΑΝΘΑΣΜΕΝΟΣ. Αντιπροσωπεύεται ότι τα φυτά αφομοιώνουν το προϊόν στη νιτροποίηση, που στην περίπτωση αυτή είναι νιτρικά.
Η φωτοσύνθεση και η χημειοσύνθεση είναι οι διαδικασίες που στη φύση μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα σε οργανική ύλη.
Η επιστροφή αυτού του αερίου στην ατμόσφαιρα πραγματοποιείται μέσω της κυτταρικής αναπνοής, της αποσύνθεσης και της καύσης καυσίμων.
Ο κύκλος του νερού ή ο υδρολογικός κύκλος αντιστοιχεί στον κύκλο μιας ουσίας απαραίτητης για την επιβίωση των ζωντανών όντων στη Γη.
Εξετάστε τα στάδια του κύκλου (στήλη 1) και συσχετίστε τα με τις περιγραφές τους (στήλη 2).
( ) Βήμα κατά το οποίο το νερό σε αέρια κατάσταση επιστρέφει στην υγρή κατάσταση.
( ) Στάδιο στο οποίο το νερό απορροφάται από το έδαφος και εμφανίζεται ο σχηματισμός υπόγειων δεξαμενών.
( ) Στάδιο κατά το οποίο το νερό από την υδρόσφαιρα περνά στην ατμόσφαιρα μεταβαίνοντας από υγρή σε αέρια κατάσταση.
( ) Στάδιο στο οποίο εμφανίζεται η βροχή, δηλαδή η απελευθέρωση συμπυκνωμένων υδρατμών.
( ) Στάδιο στο οποίο η περίσσεια νερού απελευθερώνεται από τα φύλλα των φυτών μέσω της μετατροπής του υγρού νερού σε υδρατμούς.
( ) Βήμα κατά το οποίο το νερό σε στερεή κατάσταση αλλάζει σε αέρια κατάσταση χωρίς να περάσει από την υγρή κατάσταση.
Στο εξάτμιση το νερό από την υδρόσφαιρα περνά στην ατμόσφαιρα μεταβαίνοντας από υγρή σε αέρια κατάσταση.
Στο εξάχνιση το νερό σε στερεά κατάσταση αλλάζει σε αέρια κατάσταση χωρίς να περάσει από την υγρή κατάσταση.
Στο συμπύκνωση το νερό σε αέρια κατάσταση επιστρέφει στην υγρή κατάσταση.
Στο κατακρήμνιση εμφανίζεται βροχή, δηλαδή η απελευθέρωση συμπυκνωμένων υδρατμών.
Στο διήθηση το νερό απορροφάται από το έδαφος και εμφανίζεται ο σχηματισμός υπόγειων δεξαμενών.
Στο ιδρώτας Η περίσσεια νερού απελευθερώνεται από τα φύλλα των φυτών μέσω της μετατροπής του υγρού νερού σε υδρατμούς.
