מחזור ביוגיאוכימי מתאים לתנועה בלתי פוסקת של אטומים של יסודות כימיים על פני כדור הארץ, החיוניים לשמירה על החיים על פני כדור הארץ. מיחזור זה של יסודות מתרחש דרך האינטראקציה בין יצורים חיים לבין הסביבה.
א) יצורים חיים, תגובות כימיות ורכיבים אביוטיים
ב) מיקרואורגניזמים, פריקות חשמליות ותמורות גיאולוגיות
ג) טרנספורמציות פיזיות, מרכיבים אנאורגניים של פני כדור הארץ ופעילויות אנושיות
ד) אלמנטים אקלימיים, מערכות אקולוגיות ואבולוציה ביולוגית
אתה יצורים חיים להשתתף בטרנספורמציות רבות במחזורים ביו-גיאוכימיים, שנוצרים על ידי עוקבים תגובה כימית לתנועה הטבעית של יסודות כימיים בין הביוספרה ל רכיבים אביוטיים, כלומר בין יצורים חיים לבין הסביבה.
מחזורים ביו-גיאוכימיים חיוניים לשמירה על החיים על הפלנטה, כפי שהם מאפשרים יסודות כימיים זורמים באופן טבעי בין מערכות כדור הארץ: אטמוספירה, הידרוספירה, ליתוספרה ו ביוספירה.
(FATEC/2016) מחזורים ביוגיאוכימיים חיוניים לקיומם ולהנצחה של צורות חיים ידועות. בין המחזורים הללו, לחמישה מהם יש זרימה גדולה יותר של חומר והיסודות שלהם מהווים יותר מ-95% מהמסה המרכיבה את היצורים החיים. מחזורים אלה הם:
א) מים, חמצן, סידן, גופרית וצסיום.
ב) מים, פחמן, חנקן, זרחן וגופרית.
ג) מימן, הליום, חמצן, חנקן וגופרית.
ד) מים, מימן, פחמן, זרחן וצסיום.
ה) הליום, ליתיום, בריליום, בורון ופחמן.
מתוך 118 היסודות הכימיים הידועים, רק כ-30 יסודות חיוניים ליצורים חיים.
לגבי הרכב היצורים החיים, יותר מ-95% תואמים ליסודות פחמן (C), חמצן (O), חנקן (N), מימן (H), גופרית (S) וזרחן (P). בנוסף, מים () הוא גם מרכיב נפוץ ומרכיב עיקרי.
בהתייחס לסוגים, סווגו את המחזורים הביו-גיאוכימיים הבאים לגזים (1) ומשקעים (2).
כדי להתרחש מחזור ביו-גיאוכימי, חיוני קיומו של מאגר של היסוד הכימי, כלומר סביבה בה הוא זמין בכמויות גדולות.
מחזורים ביו-גיאוכימיים גזים הם אלו עם הרזרבה העיקרית של היסוד באטמוספרה, כמו במחזור הפחמן, החמצן והחנקן.
מחזורים ביו-גיאוכימיים משקעים הם אלו עם הרזרבה העיקרית של היסוד בקרום כדור הארץ, כמו במחזור הסידן, הגופרית והזרחן.
מחזור החנקן מתאים למעגל התגובה המפיץ את היסוד הכימי חנקן דרך תרכובות חנקן בין הסביבה ליצורים חיים.
א) קיבעון ביולוגי, קיבוע פיזי, הטמעה והפריה
ב) ספיגה, חנקה, ניטרוזציה והפרשה
ג) קיבוע, אמוניפיקציה, ניטריפיקציה ודניטריפיקציה
ד) סימון ניטרו, שימור, ייצוב ופיזור
קיבוע: הפיכת גז חנקן מהאטמוספרה לאמוניה;
אמוניפיקציה: פירוק תרכובות חנקן וייצור אמוניה;
ניטריפיקציה: הפיכת אמוניה לניטריט ובהמשך לניטראט;
דניטריפיקציה: הפיכת חנקות לגז חנקן, המשתחרר לסביבה.
המינים הכימיים שהם חלק ממחזור החנקן הם:
גז חנקן () קיים באטמוספירה, אשר הופכת לאמוניה (
) בשלב הקיבוע וגם אמוניה מופקת בפירוק תרכובות חנקן בתהליך האמוניפיקציה.
לאחר מכן, שלב הניטריפיקציה ממיר אמוניה לניטריט () ואז לתוך חנקה (
).
לבסוף, חנקן מוחזר לאטמוספירה על ידי המרת חנקות קרקע לגז חנקן (), בהיעדר חמצן, או גם בתור תחמוצת חנקן (
).
(UFPR 2021) על המחזורים הביו-גיאוכימיים, המאפשרים אינטראקציה של אלמנטים עם הסביבה ועם יצורים חיים, סמן את החלופה הנכונה.
א) לשורשי קטניות כגון שעועית, פולי סויה ואפונה יש יכולת להתחבר לחיידקים מקבעי חנקן.
ב) ההתחממות הגלובלית נובעת מהפחתת קצב החמצן באטמוספירה והעלייה בפליטת הגופרית הדו-חמצנית.
ג) ציאנובקטריות מסוגלות לפרק חומרים אנאורגניים ולהפוך זרחן לזמין ליצורים חיים אחרים.
ד) הדרך העיקרית לשלב חנקן אטמוספרי () במולקולות אורגניות היא באמצעות ספיגת עלים במהלך הפוטוסינתזה.
ה) שימור היער תורם להפחתת אפקט החממה, שכן הוא מבטיח את לכידת ה-CO2 באטמוספירה באמצעות נשימה של הצמח.
חיידקים מקבעים הקשורים לשורשי קטניות מסוגלים לקיבוע חנקן ביולוגי.
סוג חיידקים ריזוביום ו אזובקטר להמיר חנקן מהאוויר () לתוך אמוניה (
) שבירת המולקולה עם האנזים ניטרוגנאז. יצורים אלה מוכנסים בדרך כלל לגושים של שורשי צמחים, בעיקר קטניות.
(PUC-RS/2018) האיור שלהלן הוא ייצוג חלקי של מחזור החנקן.
אני. המספר 1 מייצג קיבוע חנקן.
II. המספרים 2 ו-3 מייצגים שלבים בתהליך הדניטריפיקציה.
III. המספרים 2 ו-3 מתווכים על ידי אורגניזמים פרוקריוטיים.
IV. המספר 4 מייצג את תהליך הניטריפיקציה.
אני. נכון. קיבוע חנקן מתאים להמרה של חנקן מולקולרי לאמוניה.
II. שגוי. ההמרה של אמוניה לניטריט ולאחר מכן לניטראט היא חלק משלב הניטריפיקציה.
III. נכון. חיידקים הם יצורים פרוקריוטיים ובשלב זה החיידקים המחנקים פועלים לייצור תרכובות חנקן הניתנות להטמעה על ידי צמחים.
IV. שגוי. מיוצג כי צמחים מטמיעים את המוצר בניטריפיקציה, שבמקרה זה הם חנקות.
פוטוסינתזה וכמוסינתזה הם התהליכים שבטבע הופכים פחמן דו חמצני לחומר אורגני.
החזרת הגז הזה לאטמוספירה מתבצעת באמצעות נשימה תאית, פירוק ושריפת דלקים.
מחזור המים או המחזור ההידרולוגי מתאים למחזוריות של חומר חיוני להישרדותם של יצורים חיים על פני כדור הארץ.
שקול את שלבי המחזור (עמודה 1) וקשר אותם לתיאוריהם (עמודה 2).
( ) שלב בו מים במצב גזי חוזרים למצב נוזלי.
( ) שלב בו המים נספגים בקרקע ומתרחשת היווצרות מאגרים תת קרקעיים.
( ) שלב בו המים מההידרוספרה עוברים לאטמוספירה על ידי מעבר ממצב נוזלי למצב גזי.
( ) שלב בו מתרחש גשם, כלומר שחרור אדי מים מעובים.
( ) שלב בו עודפי מים משתחררים על ידי עלים של צמחים באמצעות הפיכת מים נוזליים לאדי מים.
( ) שלב בו מים במצב מוצק עוברים למצב גזי מבלי לעבור דרך המצב הנוזלי.
בְּ אידוי מים מההידרוספרה עוברים לאטמוספירה על ידי מעבר ממצב נוזלי למצב גזי.
בְּ הַאֲצָלָה מים במצב מוצק משתנים למצב גזי מבלי לעבור דרך המצב הנוזלי.
בְּ הִתְעַבּוּת מים במצב גזי חוזרים למצב נוזלי.
בְּ מִשׁקָע מתרחש גשם, כלומר, שחרור אדי מים מעובים.
בְּ הִסתַנְנוּת המים נספגים באדמה ומתרחשת היווצרות של מאגרים תת קרקעיים.
בְּ זֵעָה עודפי מים משתחררים על ידי עלי הצמח באמצעות הפיכת מים נוזליים לאדי מים.
