A biogeokémiai ciklus a kémiai elemek atomjainak megszakítás nélküli mozgásának felel meg a bolygón, amelyek elengedhetetlenek a földi élet fenntartásához. Az elemek újrahasznosítása az élőlények és a környezet közötti kölcsönhatáson keresztül megy végbe.
a) Élőlények, kémiai reakciók és abiotikus komponensek
b) Mikroorganizmusok, elektromos kisülések és geológiai átalakulások
c) Fizikai átalakulások, a földfelszín szervetlen összetevői és az emberi tevékenység
d) Éghajlati elemek, ökoszisztémák és biológiai evolúció
Ön élőlények részt vesznek számos átalakulásban a biogeokémiai ciklusokban, amelyek egymás után jönnek létre kémiai reakciók a kémiai elemek természetes mozgására a bioszféra és a abiotikus komponensek, vagyis az élőlények és a környezet között.
A biogeokémiai ciklusok nélkülözhetetlenek a bolygó életének fenntartásához, ahogy lehetővé teszik kémiai elemek természetes úton áramlanak a földi rendszerek között: légkör, hidroszféra, litoszféra és bioszféra.
(FATEC/2016) A biogeokémiai ciklusok elengedhetetlenek az ismert életformák létezéséhez és fennmaradásához. E ciklusok közül ötnek nagyobb az anyagáramlása, és elemeik az élőlényeket alkotó tömeg több mint 95%-át teszik ki. Ezek a ciklusok a következők:
a) víz, oxigén, kalcium, kén és cézium.
b) víz, szén, nitrogén, foszfor és kén.
c) hidrogén, hélium, oxigén, nitrogén és kén.
d) víz, hidrogén, szén, foszfor és cézium.
e) hélium, lítium, berillium, bór és szén.
A 118 ismert kémiai elem közül csak körülbelül 30 elem nélkülözhetetlen az élőlények számára.
Az élőlények összetételét tekintve több mint 95%-a a szén (C), oxigén (O), nitrogén (N), hidrogén (H), kén (S) és foszfor (P) elemeinek felel meg. Ezen kívül a víz () is gyakori összetevő és fő alkotóelem.
A típusok tekintetében osztályozza a következő biogeokémiai ciklusokat gázhalmazokra (1) és üledékesekre (2).
A biogeokémiai körfolyamat létrejöttéhez elengedhetetlen a kémiai elem tárolójának megléte, vagyis olyan környezet, amelyben nagy mennyiségben elérhető.
A gáznemű biogeokémiai ciklusok azok, amelyekben az elem fő tartaléka van a légkörben, például a szén-, oxigén- és nitrogén-körforgásban.
Az üledékes biogeokémiai ciklusok azok, amelyekben az elem fő tartaléka van a földkéregben, például a kalcium-, kén- és foszforciklusban.
A nitrogénciklus annak a reakciókörnek felel meg, amely a nitrogén kémiai elemet nitrogéntartalmú vegyületeken keresztül osztja el a környezet és az élőlények között.
a) biológiai rögzítés, fizikai rögzítés, asszimiláció és megtermékenyítés
b) felszívódás, nitrálás, nitrozáció és kiválasztás
c) rögzítés, ammonifikáció, nitrifikáció és denitrifikáció
d) nitrojelölés, konzerválás, stabilizálás és diszperzió
Rögzítés: a légkörből származó nitrogéngáz átalakítása ammóniává;
Ammonifikáció: nitrogénvegyületek lebontása és ammónia termelése;
Nitrifikáció: az ammónia átalakulása nitritté, majd később nitráttá;
Denitrifikáció: a nitrátok átalakulása nitrogéngázzá, amely a környezetbe kerül.
A nitrogénciklus részét képező kémiai anyagok a következők:
Nitrogén gáz () jelen van a légkörben, amely ammóniává alakul (
) a rögzítési lépésben, valamint ammónia képződik a nitrogénvegyületek lebontása során az ammónifikációs folyamat során.
Ezt követően a nitrifikációs lépés az ammóniát nitritté alakítja (), majd nitrátba (
).
Végül a nitrogén visszakerül a légkörbe azáltal, hogy a talaj nitrátjait nitrogéngázzá alakítják (), oxigén hiányában vagy dinitrogén-oxidként is
).
(UFPR 2021) A biogeokémiai ciklusokról, amelyek lehetővé teszik az elemek kölcsönhatását a környezettel és az élőlényekkel, jelölik a helyes alternatívát.
a) A hüvelyesek gyökerei, például a bab, a szójabab és a borsó, képesek nitrogénmegkötő baktériumokkal társulni.
b) A globális felmelegedés oka a légkör oxigénarányának csökkenése és a kén-dioxid kibocsátás növekedése.
c) A cianobaktériumok képesek a szervetlen anyagok lebontására, és a foszfort más élőlények rendelkezésére bocsátani.
d) A légköri nitrogén beépítésének fő módja () szerves molekulákban a fotoszintézis során a lombozatból történő felszívódás révén.
e) Az erdővédelem hozzájárul az üvegházhatás mérsékléséhez, mivel biztosítja a légköri CO2 megkötését a növényi légzéssel.
A hüvelyes gyökerekhez kapcsolódó fixáló baktériumok képesek biológiai nitrogénkötésre.
nemzetségbeli baktériumok rhizobium és azobacter nitrogén átalakítása a levegőből () ammóniába (
) a molekula nitrogenáz enzimmel történő feltörése. Ezeket a lényeket általában növények, főleg hüvelyesek gyökereinek csomóiba helyezik.
(PUC-RS/2018) Az alábbi ábra a nitrogénciklus részleges ábrázolása.
ÉN. Az 1-es szám a nitrogénkötést jelöli.
II. A 2 és 3 számok a denitrifikációs folyamat lépéseit jelzik.
III. A 2-es és 3-as számokat prokarióta szervezetek közvetítik.
IV. A 4-es szám a nitrifikációs folyamatot jelöli.
ÉN. HELYES. A nitrogénkötés a molekuláris nitrogén ammóniává való átalakulásának felel meg.
II. ROSSZ. Az ammónia nitritté, majd nitráttá alakítása a nitrifikációs lépés része.
III. HELYES. A baktériumok prokarióta lények, és ebben a szakaszban a nitrifikáló baktériumok nitrogénvegyületeket termelnek, amelyeket a növények fel tudnak venni.
IV. ROSSZ. Azt ábrázolják, hogy a növények a nitrifikáció során asszimilálják a terméket, amely ebben az esetben a nitrátok.
A fotoszintézis és a kemoszintézis azok a folyamatok, amelyek a természetben a szén-dioxidot szerves anyaggá alakítják.
Ennek a gáznak a visszajutása a légkörbe a sejtlégzés, a bomlás és az üzemanyagok elégetése révén megy végbe.
A víz körforgása vagy hidrológiai körforgása a Földön élőlények túléléséhez nélkülözhetetlen anyag körforgásának felel meg.
Tekintse meg a ciklus szakaszait (1. oszlop), és kapcsolja össze a leírásukkal (2. oszlop).
( ) Lépés, amelyben a gáz halmazállapotú víz visszatér folyékony halmazállapotba.
( ) Az a szakasz, amelyben a talaj felszívja a vizet, és felszín alatti tározók képződnek.
( ) Szakasz, amelyben a víz a hidroszférából folyékony halmazállapotúból gáz halmazállapotúvá változva jut a légkörbe.
( ) Szakasz, amelyben eső következik be, vagyis a kondenzált vízgőzök kibocsátása.
( ) Szakasz, amelyben a felesleges vizet a növények levelei bocsátják ki a folyékony víz vízgőzné történő átalakulása révén.
( ) Lépés, amelyben a szilárd halmazállapotú víz gáz halmazállapotúvá változik anélkül, hogy áthaladna a folyékony halmazállapoton.
Nál nél párolgás a hidroszférából származó víz folyékonyból gáz halmazállapotúvá változik a légkörbe.
Nál nél szublimáció a szilárd halmazállapotú víz gáz halmazállapotúvá változik anélkül, hogy áthaladna a folyékony halmazállapoton.
Nál nél páralecsapódás a gáz halmazállapotú víz visszatér folyékony halmazállapotba.
Nál nél csapadék eső következik be, azaz kondenzált vízgőzök szabadulnak fel.
Nál nél beszivárgás a vizet a talaj felszívja és földalatti tározók képződnek.
Nál nél izzadás A felesleges vizet a növényi levelek bocsátják ki a folyékony víz vízgőzné történő átalakulásával.
