ביו-כימיה היא המדע החוקר את התהליכים הכימיים המתרחשים באטמוספרה וההידרוספרה, וליתר דיוק, שטף האלמנטים ביניהם.
מחזורים ביו-כימיים מייצגים את תנועת היסודות הכימיים בין היצורים החיים לאטמוספירה של כדור הארץ, ליתוספירה והידרוספרה.
מאפיין מהותי של מחזורים ביו-כימיים הוא העובדה שרכיבים ביוטיים ואביוטיים קשורים זה לזה.
יסודות כימיים מוסרים מהסביבה, משמשים אורגניזמים ומוחזרים לטבע. החיים משוחזרים ללא הרף מאותם אטומים.
כאשר אורגניזם מת, החומר האורגני שלו מושפל על ידי ישויות. פורקים, מיוצג על ידי פטריות וחיידקים. לפיכך, האטומים שהרכיבו אורגניזם זה חוזרים לסביבה וניתן לשלב אותם שוב על ידי יצורים חיים אחרים כדי לייצר את החומרים האורגניים שלהם.
ללא מיחזור זה, האטומים של כמה יסודות כימיים הבסיסיים לחיים עלולים להיעלם.
כדי שהמחזור הביואוכימי יתרחש, יש צורך במאגר של היסוד הכימי. מאגר זה יכול להיות קרום כדור הארץ או האטמוספירה. בנוסף יש צורך ביצורים חיים המסייעים בתנועת יסודות כימיים.
סיווג מחזורים ביו-כימיים
ניתן לסווג מחזורים ביוכוכימיים לשני סוגים בסיסיים, בהתאם לאופי המאגר האביוטי שלהם:
מחזור גז: להחזיק את האווירה כמאגר. דוגמה: מחזור חנקן ומחזור חמצן.
מחזור משקע: יש להם קרום כדור הארץ כמאגר. דוגמה: מחזור זרחן ומחזור מים.
האלמנטים הדרושים לחיים משתתפים במחזורים ביו-כימיים. הם: מים, פחמן, חמצן, חנקן וזרחן.
מחזור מים
מים הם בסיסיים לחיים וניתן למצוא אותם בטבע בשלושה מצבים פיזיקליים: מוצק, נוזלי וגז. רובם נמצאים בצורה נוזלית.
מחזור המים מיוצג בעצם על ידי שינויים במצבו הפיזי, דרך ה- אידוי ו זֵעָה.
בקיצור, מחזור המים מתרחש באופן הבא:
- מים הנמצאים באגמים, בנהרות ובאוקיאנוסים מתאדים. וצמחים משחררים חלק מהמים שהם סופגים באמצעות נשיפה.
- אדי מים מוצאים את השכבות הגבוהות ביותר של האטמוספירה. עם התקררות, אדי זה מתעבה ויוצר עננים, המשקעים כגשם.
- לפיכך, מים נוזליים מגיעים שוב אל פני האדמה.
- לאחר מכן המים חודרים לקרקע ונספגים בצמחים. בעלי חיים יכולים לבלוע ישירות או דרך אוכל.
למידע נוסף על מחזור מים.
מחזור הפחמן
או פַּחמָן זהו היסוד המרכיב מולקולות אורגניות.
ה פוטוסינתזה וה נְשִׁימָה הם תהליכים השולטים במעגל הפחמן.
מחזור הפחמן מורכב מקיבעון של יסוד זה על ידי יצורים אוטוטרופיים, באמצעות פוטוסינתזה או כימוסינתזה.
יצורים אוטוטרופיים מקבעים פחמן בצורה של תרכובות אורגניות. לפיכך, הם זמינים ליצרנים וכתוצאה מכך לצרכנים ולפורקים באמצעות רשת המזון.
CO2 חוזר לסביבה באמצעות נשימה, פירוק או צריבה דלקים מאובנים.
למידע נוסף על מחזור הפחמן.
מחזור חמצן
מחזור החמצן מורכב מתנועת אלמנט זה בין שלושת המאגרים העיקריים שלו: האטמוספירה, הביוספרה והליטוספירה. או חַמצָן הוא משוחרר ונצרך על ידי יצורים חיים בצורות כימיות שונות. גורמים אלה הופכים את מחזור הפחמן למורכב יותר.
פוטוסינתזה אחראית בעיקר לייצור חמצן.
האטמוספירה היא מאגר החמצן העיקרי של יצורים חיים, שם ניתן למצוא אותו בצורה של O.2 ו- CO2.
O O2 משתמשים בו בנשימה אירובית של צמחים ובעלי חיים, בהם השילוב של אטומי חמצן ומימן יוצרים מולקולות מים.
CO2 משמש בתהליך הפוטוסינתזה ואטומי החמצן שלו הופכים לחלק מהחומר האורגני של הצמחים.
באמצעות נשימה תאית ופירוק של חומר אורגני, חמצן מוחזר לאטמוספרה, ויוצר חלק ממולקולות מים ופחמן דו חמצני.
למידע נוסף על מחזור חמצן.
מחזור חנקן
חנקן הוא היסוד הכימי הנפוץ ביותר באטמוספירה של כדור הארץ. נמצא בצורה של נ2, מייצג כ -78% מנפח האוויר האטמוספרי.
עם זאת, הרוב המכריע של היצורים החיים אינם יכולים להטמיע חנקן אטמוספרי. לשם כך הם זקוקים לחיידקים מקבעים חנקן.
ישנם ארבעה סוגים של חיידקים המשתתפים במחזור החנקן:
- תיקון חיידקים: לספוג חנקן אטמוספרי ולהפוך אותו לאמוניה.
- חיידקים מחניקים: חיידקים כימוסינתטיים המחמצנים אמוניה והופכים אותה לניטריט ואז לחנקה, צורה הניתנת להטמעה על ידי צמחים. כך, באמצעות האכלה בעלי החיים יכולים להשיג חנקן.
- חיידקים מתפרקים: חיידקים הפועלים כאשר חומר אורגני מתפרק ומשחרר אמוניה לסביבה.
- חיידקים מכחישים: חיידקים אשר אנאירוביים משפילים תרכובות חנקן, כגון חנקות ואמוניה, ומשחררים גז חנקן לאטמוספרה.
למידע נוסף על מחזור חנקן.
מחזור זרחן
זרחן הוא החומר הגנטי המרכיב מולקולות RNA ו- DNA. ניתן למצוא אותו גם בעצמות ובשיניים.
בטבע הוא נמצא רק בסלעים, בצורתו המוצקה. כאשר סלעים מתכלים, אטומי זרחן הופכים זמינים בקרקע ובמים.
צמחים יכולים להשיג זרחן כאשר הם סופגים אותו מומס במים ובאדמה.
בעלי חיים משיגים זרחן דרך מים ומזון.
זרחן מוחזר לסביבה על ידי פירוק אורגניזמים כתוצאה מהשפלה של חומר אורגני בצמחים ובעלי חיים. משם, ניתן למחזר אותו בין הצמחים או להעביר אותו במי הגשמים לאגמים ולים ולשלב אותו בסלעים.
תרגילים - בדקו את הידע שלכם
(PUC-RS-2001) - מדינות העולם דנו באפשרות של מדינות עשירות ומזהמות לשלם מיסים למדינות מתפתחות שמתחזקות ו / או שותלות יערות. זו תהיה דרך למתן את תרומתן של מדינות מזהמות ל"אפקט החממה "(התופעה האחראית ל התחממות כדור הארץ) מכיוון שצמחים, כאשר הם גדלים, מוציאים מהאטמוספירה את היסוד העיקרי האחראי לכך זה נעשה. האלמנט אליו מתייחס הטקסט לעיל הוא חלק מהמחזור:
א) של חנקן
ב) פחמן
ג) של זרחן
ד) מים
ה) אוזון
ב) פחמן
(UFRGS / 2009) - יצורים חיים מקיימים חילופי חומרים מתמידים עם הסביבה באמצעות תהליכים המכונים מחזורים ביו-כימיים.
מבוסס על מחזורים ביו-כימיים, סמן עם ו (אמת או F (שקר) את ההצהרות הבאות.
() האטמוספירה היא המאגר העיקרי של פחמן, חנקן, זרחן וחמצן.
() במחזור המים האידוי נמוך יותר באוקיינוסים, בעוד שהמשקעים נמוכים יותר על פני הקרקע.
() חנקן אטמוספרי (N2) משולב במולקולות אורגניות באמצעות ספיגת עלים.
() לכל המולקולות האורגניות של היצורים החיים יש אטומי פחמן בהרכב שלהם, וחזרתם למחזור יכולה להתרחש בתהליכי פירוק.
הרצף הנכון למילוי הסוגריים, מלמעלה למטה, הוא:
א) V - F - V - V
ב) F - F - F - V
ג) V - V - F - F
ד) F - V - F - V
ה) V - F - V - F
ב) F - F - F - V
(UDESC / 2009) - לגבי מחזורים ביו-כימיים, יש לנתח את ההצהרות הבאות:
אני. במחזור הפחמן: שרשראות פחמן יוצרות מולקולות אורגניות דרך יצורים אוטוטרופיים דרך פוטוסינתזה, בה נספג פחמן דו חמצני, מקובע והופך לחומר אורגני על ידי המפיקים. פחמן חוזר לסביבה באמצעות פחמן דו חמצני באמצעות נשימה.
II. במחזור החמצן: גז חמצן מיוצר במהלך בניית מולקולות אורגניות על ידי נשימה ונצרך כאשר מולקולות אלה מתחמצנות בפוטוסינתזה.
III. במחזור המים: לאנרגיה סולארית יש תפקיד חשוב מכיוון שהיא מאפשרת להתנדף למים נוזליים. אדי המים, בשכבות הגבוהות והקרות יותר, מתעבים ויוצרים עננים שלימים נושרים בצורה של גשם, והמים מהגשם הזה חוזרים לקרקע ויוצרים נהרות, אגמים, אוקיינוסים או אפילו חודרים לקרקע ויוצרים את הסדינים שולחנות מים.
IV. במחזור החנקן: אחד הצעדים הוא קיבוע חנקן, שבו חיידקים מסוימים משתמשים בחנקן ולגרום לו להגיב עם חמצן לייצור ניטריט, אשר יהפוך לאמוניה בתהליך ניטריפיקציה.
בדוק את האלטרנטיבה הנכונה.
א) רק האמירות II ו- IV נכונות.
ב) רק ההצהרות I ו- II נכונות.
ג) רק ההצהרות I, III ו- IV נכונות.
ד) רק האמירות II, III ו- IV נכונות.
ה) רק ההצהרות I ו- III נכונות.
ה) רק ההצהרות I ו- III נכונות.
