การไหลเวียนของสารและการไหลของพลังงานในธรรมชาติ วัฏจักรของสารและการไหลของพลังงานในธรรมชาติ การนำเสนอบทเรียนวิชาชีววิทยา (ป. 10)

เรียงความ
ในสาขาวิชา "นิเวศวิทยา"
ในหัวข้อ:
"การไหลของพลังงานและการไหลเวียนของสารในธรรมชาติ"

สมบูรณ์:
นักเรียน gr. ZEVM-107
Bocharov A.V.

ยอมรับ:
Mishchenko โทรทัศน์

วลาดิเมียร์ 2011

บทนำ ………………………………………………………………….…. ………… .. 3
1. การไหลของพลังงานในชีวมณฑล …………………………………… .. ……………. 5
2. วัฏจักรชีวเคมี …………………………….…. ………… ... 7
2.1 วัฏจักรของน้ำ ………………………………………….…. …… 9
2.2 วัฏจักรออกซิเจน ……………………………………. …… ... 11
2.3 วัฏจักรคาร์บอน …………………………. ………………… 12
2.4 วัฏจักรไนโตรเจน …………………………………………. ……… 14
2.5 วัฏจักรฟอสฟอรัส ………………………. ……………. ……… .. 17
2.6 วัฏจักรกำมะถัน ………………………………………. …………. สิบแปด
3.ปัจจัยที่มีผลต่อวัฏจักรของสารในธรรมชาติ ..................... 19
4. อิทธิพลของมนุษย์ต่อวัฏจักรของสารในธรรมชาติ ………………… 23
สรุป …………………………………………………. ……………… .. 26
รายชื่อแหล่งวรรณกรรมที่ใช้แล้ว ………………. …………… 27

บทนำ
หน้าที่หลักของชีวมณฑลคือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการไหลเวียนขององค์ประกอบทางเคมีซึ่งแสดงออกในการไหลเวียนของสารระหว่างชั้นบรรยากาศ ดิน ไฮโดรสเฟียร์และสิ่งมีชีวิต
ระบบนิเวศเป็นชุมชนของสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมอนินทรีย์โดยความสัมพันธ์ของวัสดุและพลังงานที่ใกล้เคียงที่สุด พืชสามารถดำรงอยู่ได้ก็ต่อเมื่อก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ ออกซิเจน และเกลือแร่คงที่ ในถิ่นที่อยู่เฉพาะใดๆ ปริมาณสำรองของสารประกอบอนินทรีย์ที่จำเป็นต่อการรักษากิจกรรมสำคัญของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่นั้นจะคงอยู่ได้ไม่นานหากไม่มีการต่ออายุปริมาณสำรองเหล่านี้ การคืนสารอาหารสู่สิ่งแวดล้อมเกิดขึ้นทั้งในช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิต (อันเป็นผลมาจากการหายใจ การขับถ่าย การถ่ายอุจจาระ) และหลังจากการตายของพวกมันอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของซากศพและเศษซากพืช ดังนั้น ชุมชนจึงได้มาซึ่งระบบบางอย่างที่มีสภาพแวดล้อมอนินทรีย์ ซึ่งการไหลของอะตอมที่เกิดจากกิจกรรมสำคัญของสิ่งมีชีวิตมักจะปิดเป็นวัฏจักร
ชุดของสิ่งมีชีวิตและส่วนประกอบอนินทรีย์ใด ๆ ที่สามารถหมุนเวียนของสารได้เรียกว่าระบบนิเวศ คำนี้เสนอในปี 1935 โดยนักนิเวศวิทยาชาวอังกฤษ A. Tensley ซึ่งเน้นว่าด้วยวิธีนี้ ปัจจัยอนินทรีย์และอินทรีย์ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบที่เท่าเทียมกัน และเราไม่สามารถแยกสิ่งมีชีวิตออกจากสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจงได้ A. Tensley ถือว่าระบบนิเวศเป็นหน่วยพื้นฐานของธรรมชาติบนพื้นผิวโลก ถึงแม้ว่าพวกมันจะไม่มีปริมาตรที่แน่นอนและสามารถครอบคลุมพื้นที่ที่มีความยาวเท่าใดก็ได้
สารส่วนใหญ่ในเปลือกโลกผ่านสิ่งมีชีวิตและเกี่ยวข้องกับวัฏจักรทางชีววิทยาของสาร ซึ่งสร้างชีวมณฑลและกำหนดความเสถียรของมัน พลังชีวิตในชีวมณฑลได้รับการสนับสนุนโดยการไหลเข้าของพลังงานอย่างต่อเนื่องจากดวงอาทิตย์และการใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสง กิจกรรมของสิ่งมีชีวิตนั้นมาพร้อมกับการสกัดสารแร่จำนวนมากจากธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตโดยรอบ หลังจากการตายของสิ่งมีชีวิต องค์ประกอบทางเคมีของพวกมันจะกลับสู่สิ่งแวดล้อม นี่คือวิธีที่การไหลเวียนของสารชีวภาพในธรรมชาติเกิดขึ้นนั่นคือการไหลเวียนของสารระหว่างชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ เปลือกโลกและสิ่งมีชีวิต
บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการไหลเวียนของพลังงานและสารในธรรมชาติ และการเปิดเผยหัวข้อที่เลือก
หัวข้อเรียงความของฉันยาวมาก คุณสามารถพูดคุยเกี่ยวกับเรื่องนี้เป็นเวลานาน แต่ฉันจะพูดถึงเฉพาะประเด็นที่ฉันคิดว่าสำคัญที่สุดและใกล้เคียงกับหัวข้อที่เลือก

1. การไหลของพลังงานในชีวมณฑล
การไหลของพลังงานแสงอาทิตย์ซึ่งรับรู้โดยโมเลกุลของเซลล์ที่มีชีวิตจะถูกแปลงเป็นพลังงานของพันธะเคมี ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง พืชใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์เพื่อแปลงสารที่มีปริมาณพลังงานต่ำ (CO 2 และ H 2 O) ให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากขึ้น โดยที่ส่วนหนึ่งของพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกเก็บไว้ในรูปของพันธะเคมี
สารอินทรีย์ที่เกิดขึ้นในกระบวนการสังเคราะห์แสงสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับพืชเองหรือถูกถ่ายโอนในกระบวนการกินและการดูดซึมจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปสู่อีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง: จากพืชสู่สัตว์กินพืชจากพวกมันสู่สัตว์กินเนื้อเป็นต้น การปล่อยพลังงานที่มีอยู่ในสารประกอบอินทรีย์เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการหายใจหรือการหมัก การทำลายของสารชีวมวลที่ใช้แล้วหรือที่ตายแล้วนั้นดำเนินการโดยสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่เป็นของจำนวน saprophytes (แบคทีเรีย heterotrophic, เชื้อรา, สัตว์และพืชบางชนิด) พวกมันย่อยสลายซากของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่เป็นองค์ประกอบอนินทรีย์ (การทำให้เป็นแร่) ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดการมีส่วนร่วมของสารประกอบและองค์ประกอบทางเคมีในวัฏจักรทางชีวภาพ ซึ่งทำให้แน่ใจได้ถึงวัฏจักรต่อไปและการผลิตอินทรียวัตถุ อย่างไรก็ตาม พลังงานที่มีอยู่ในอาหารไม่ได้ทำให้เกิดวัฏจักร แต่จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ในที่สุด พลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่สิ่งมีชีวิตดูดกลืนในรูปของพันธะเคมีจะกลับคืนสู่อวกาศในรูปของการแผ่รังสีความร้อน ดังนั้นชีวมณฑลจึงต้องการพลังงานที่หลั่งไหลเข้ามาจากภายนอก
ซึ่งแตกต่างจากสารที่หมุนเวียนอย่างต่อเนื่องผ่านกลุ่มต่างๆ ของระบบนิเวศและสามารถกลับเข้าสู่วัฏจักรใหม่ได้ตลอดเวลา พลังงานสามารถใช้ได้เพียงครั้งเดียว
การไหลเข้าของพลังงานทางเดียวในฐานะปรากฏการณ์สากลของธรรมชาติเกิดขึ้นจากการกระทำของกฎของอุณหพลศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับพื้นฐานของฟิสิกส์ กฎข้อแรกระบุว่าพลังงานสามารถส่งผ่านจากรูปแบบหนึ่ง (เช่น พลังงานแสง) ไปยังอีกรูปแบบหนึ่ง (เช่น พลังงานศักย์ของอาหาร) แต่จะไม่ถูกสร้างขึ้นอีกหรือหายไป
กฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์กล่าวว่าไม่มีกระบวนการเดียวที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานโดยไม่สูญเสียบางส่วนไป ในการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว พลังงานจำนวนหนึ่งจะกระจายไปเป็นพลังงานความร้อนที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ ดังนั้นจึงสูญเสียไป ด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ เช่น สารอาหารให้เป็นสารที่ประกอบเป็นร่างกายซึ่งมีประสิทธิภาพ 100 เปอร์เซ็นต์
การมีอยู่ของระบบนิเวศทั้งหมดขึ้นอยู่กับการไหลของพลังงานอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในการรักษากิจกรรมที่สำคัญและการสืบพันธุ์ด้วยตนเอง
ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานเพียงแหล่งเดียวในโลก อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดูดซับและใช้พลังงานทั้งหมดของรังสีดวงอาทิตย์ได้ ฟลักซ์สุริยะปกติประมาณครึ่งหนึ่งของที่ตกลงมาบนพืชสีเขียว (ซึ่งก็คือผู้ผลิต) ถูกดูดซับโดยองค์ประกอบสังเคราะห์แสงและเก็บพลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น (จาก 1/100 ถึง 1/20 ของชิ้นส่วน) รูปแบบของพลังงานชีวเคมี (พลังงานอาหาร)
ดังนั้นพลังงานแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่จะสูญเสียไปเป็นความร้อนสำหรับการระเหย โดยทั่วไป การรักษาชีวิตต้องใช้พลังงานอย่างต่อเนื่อง และทุกที่ที่มีพืชและสัตว์มีชีวิต เราจะพบแหล่งพลังงานของพวกมันที่นี่เสมอ

2. วัฏจักรชีวเคมี
องค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิตมักจะหมุนเวียนอยู่ในชีวมณฑลตามเส้นทางที่มีลักษณะเฉพาะ: จากสภาพแวดล้อมภายนอกสู่สิ่งมีชีวิตและอีกครั้งสู่สภาพแวดล้อมภายนอก การย้ายถิ่นแบบชีวภาพนั้นมีลักษณะโดยการสะสมขององค์ประกอบทางเคมีในสิ่งมีชีวิต (การสะสม) และการปล่อยของพวกมันอันเป็นผลมาจากการทำให้เป็นแร่ของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ที่ตายแล้ว (เศษซาก) เส้นทางการไหลเวียนของสารเคมีดังกล่าว (ปิดมากหรือน้อย) ซึ่งไหลด้วยการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ผ่านสิ่งมีชีวิตพืชและสัตว์เรียกว่าวัฏจักรชีวภาพ ( ชีวประวัติหมายถึง สิ่งมีชีวิต และ ภูมิศาสตร์- สู่ดิน อากาศ น้ำบนผิวโลก)
มีวงแหวนประเภทก๊าซที่มีแหล่งกักเก็บสารประกอบอนินทรีย์ในชั้นบรรยากาศหรือในมหาสมุทร (N 2, O 2, CO 2, H 2 O) และวงแหวนประเภทตะกอนที่มีแหล่งกักเก็บกักบริเวณเปลือกโลกน้อยกว่า (P, Ca, Fe) .
องค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับชีวิตและเกลือที่ละลายน้ำตามอัตภาพเรียกว่าองค์ประกอบทางชีวภาพ (ให้ชีวิต) หรือสารอาหาร ในบรรดาองค์ประกอบทางชีวภาพนั้นมีความโดดเด่นสองกลุ่ม: สารแมคโครโทรฟิกและสารไมโครโทรฟิก
ประการแรกครอบคลุมองค์ประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นพื้นฐานทางเคมีของเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิต ได้แก่ คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม กำมะถัน
หลังรวมถึงองค์ประกอบและสารประกอบซึ่งจำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของระบบสิ่งมีชีวิต แต่ในปริมาณที่น้อยมาก สารดังกล่าวมักถูกเรียกว่าธาตุ ได้แก่ เหล็ก แมงกานีส ทองแดง สังกะสี โบรอน โซเดียม โมลิบดีนัม คลอรีน วานาเดียม และโคบอลต์ แม้ว่าธาตุ microtrophic จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตในปริมาณที่น้อยมาก แต่การขาดธาตุเหล่านี้สามารถจำกัดผลผลิตได้อย่างมาก เช่นเดียวกับการขาดสารอาหาร
การไหลเวียนขององค์ประกอบทางชีวภาพมักจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนไนเตรตสามารถเปลี่ยนเป็นโปรตีน จากนั้นเปลี่ยนเป็นยูเรีย แปลงเป็นแอมโมเนียและสังเคราะห์อีกครั้งให้อยู่ในรูปแบบไนเตรตภายใต้อิทธิพลของจุลินทรีย์ กลไกต่างๆ ทั้งทางชีววิทยาและทางเคมี มีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการดีไนตริฟิเคชั่นและการตรึงไนโตรเจน
คาร์บอนที่มีอยู่ในบรรยากาศในรูปของ CO 2 เป็นหนึ่งในองค์ประกอบเริ่มต้นสำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสง จากนั้นผู้บริโภคจะบริโภคร่วมกับอินทรียวัตถุ ในระหว่างการหายใจของพืชและสัตว์ รวมทั้งเนื่องจากตัวลดคาร์บอน คาร์บอนในรูปของ CO 2 จะถูกส่งคืนสู่ชั้นบรรยากาศ
แหล่งกักเก็บฟอสฟอรัสต่างจากไนโตรเจนและคาร์บอนในหินที่ถูกกัดเซาะและปล่อยฟอสเฟตออกสู่ระบบนิเวศ ส่วนใหญ่จะลงเอยในทะเลและบางส่วนสามารถกลับขึ้นบกได้อีกครั้งผ่านห่วงโซ่อาหารทางทะเลที่ลงท้ายด้วยนกกินปลา (การก่อกวน) การดูดซึมของฟอสฟอรัสโดยพืชขึ้นอยู่กับความเป็นกรดของสารละลายในดิน: เมื่อความเป็นกรดเพิ่มขึ้น ฟอสเฟตที่แทบไม่ละลายในน้ำจะถูกแปลงเป็นกรดฟอสฟอริกที่ละลายได้ง่าย
องค์ประกอบทางชีวภาพสามารถนำมาใช้ซ้ำ ๆ ได้ซึ่งแตกต่างจากพลังงาน: วัฏจักรเป็นคุณลักษณะเฉพาะของพวกมัน ความแตกต่างจากพลังงานก็คือการจัดหาสารอาหารไม่คงที่ กระบวนการผูกมัดบางชนิดในรูปของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ช่วยลดปริมาณที่เหลืออยู่ในสภาพแวดล้อมของระบบนิเวศ
ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับวัฏจักรชีวเคมีของสารบางชนิด

วัฏจักรของน้ำ

วัฏจักรออกซิเจน

วัฏจักรคาร์บอน

หากต้องการใช้ตัวอย่างการนำเสนอ ให้สร้างบัญชี Google (บัญชี) ของคุณเองแล้วลงชื่อเข้าใช้: https://accounts.google.com

คำบรรยายสไลด์:

วัฏจักรของสารและพลังงานในธรรมชาติ

การไหลเวียนของสารเป็นกระบวนการซ้ำๆ กันของการเปลี่ยนแปลงและการเคลื่อนที่ของสสารในธรรมชาติ ซึ่งเป็นวัฏจักรไม่มากก็น้อย สารทั้งหมดบนโลกของเราอยู่ในกระบวนการหมุนเวียน ในธรรมชาติมีสองรอบหลัก ใหญ่ (ธรณีวิทยา) เล็ก (ชีวเคมี)

วัฏจักรอันยิ่งใหญ่ของสาร วัฏจักรอันยิ่งใหญ่นี้คงอยู่นานนับล้านปี อันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ของพลังงานแสงอาทิตย์กับพลังงานลึกของโลก มันเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางธรณีวิทยา การก่อตัวและการทำลายของหิน และการเคลื่อนย้ายที่ตามมาของผลิตภัณฑ์การทำลายล้าง

วัฏจักรขนาดเล็กของสาร วัฏจักรขนาดเล็ก (ชีวเคมี) เกิดขึ้นภายในชีวมณฑลที่ระดับไบโอซีโนซิส สาระสำคัญของมันอยู่ในการก่อตัวของสิ่งมีชีวิตจากสารประกอบอนินทรีย์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและในการเปลี่ยนแปลงของสารอินทรีย์ในระหว่างการย่อยสลายเป็นสารประกอบอนินทรีย์ วัฏจักรชีวเคมี - Vernadsky V.I.

วัฏจักรของน้ำ Tr runoff inf การระเหยของน้ำ การควบแน่นของไอ การตกตะกอน การไหลบ่าของน้ำฝน

การคายน้ำเป็นกระบวนการของการเคลื่อนที่ของน้ำผ่านพืชและการระเหยของน้ำผ่านอวัยวะภายนอกของพืช เช่น ใบ ลำต้น และดอก น้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับชีวิตของพืช แต่เพียงส่วนเล็ก ๆ ของน้ำที่ไหลผ่านรากเท่านั้นที่ใช้โดยตรงสำหรับความต้องการในการเจริญเติบโตและการเผาผลาญ

วัฏจักรของน้ำ

วัฏจักรของน้ำ น้ำส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในมหาสมุทร น้ำระเหยออกจากพื้นผิวเพื่อจัดหาระบบนิเวศบนบกตามธรรมชาติและบนบก ยิ่งพื้นที่ใกล้กับมหาสมุทรมากเท่าไหร่ ฝนก็จะยิ่งตกที่นั่นมากขึ้นเท่านั้น ผืนดินส่งน้ำกลับคืนสู่มหาสมุทรอย่างต่อเนื่อง: ความชื้นบางส่วนระเหยไป ส่วนใหญ่อยู่ในป่า บางส่วนถูกรวบรวมโดยแม่น้ำ: ได้รับฝนและละลายน้ำ การแลกเปลี่ยนความชื้นระหว่างมหาสมุทรกับพื้นดินต้องใช้ต้นทุนพลังงานสูงมาก โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ประมาณ 30% ที่จ่ายให้กับโลก

อิทธิพลของมนุษย์ต่อวัฏจักรของน้ำ วัฏจักรของน้ำในชีวมณฑลก่อนการพัฒนาของอารยธรรมมีความสมดุล กล่าวคือ มหาสมุทรได้รับน้ำจากแม่น้ำมากพอๆ กับที่มันใช้ระเหยไป ด้วยการพัฒนาของอารยธรรม วัฏจักรนี้เริ่มที่จะหยุดชะงัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งป่าไม้ระเหยน้ำน้อยลง พื้นที่ของพวกมันกำลังหดตัวและพื้นผิวของดินกลับมากขึ้นเรื่อย ๆ เพราะ พื้นที่ชลประทานการเกษตรเพิ่มขึ้น ที่ดิน. แม่น้ำของภาคใต้มีน้ำตื้น น้ำระเหยจากพื้นผิวมหาสมุทรแย่ลงเพราะ ส่วนสำคัญของมันถูกปกคลุมด้วยฟิล์มน้ำมัน ทั้งหมดนี้ทำให้การจ่ายน้ำสู่ชีวมณฑลแย่ลง

ความแห้งแล้งเริ่มเกิดขึ้นบ่อยครั้งขึ้นและเป็นแหล่งเพาะพันธุ์ภัยพิบัติทางนิเวศวิทยา ตัวอย่างเช่น ความแห้งแล้งที่รุนแรงได้กินเวลานานกว่า 35 ปีในแอฟริกา ในเขตซาเฮล ซึ่งเป็นพื้นที่กึ่งทะเลทรายที่แยกทะเลทรายซาฮาราออกจากประเทศทางเหนือของทวีป น้ำจืดที่กลับคืนสู่มหาสมุทรและแหล่งน้ำอื่น ๆ จากแผ่นดินมักปนเปื้อน น้ำในแม่น้ำหลายสายในรัสเซียไม่เหมาะที่จะดื่ม ส่วนแบ่งของน้ำจืดที่มีให้กับสิ่งมีชีวิตนั้นค่อนข้างน้อย ดังนั้นจึงต้องใช้อย่างประหยัดและไม่ก่อให้เกิดมลพิษ! ทุก ๆ คนที่สี่ของโลกขาดน้ำดื่มสะอาด ในหลายพื้นที่ของโลกมีน้ำไม่เพียงพอสำหรับการผลิตภาคอุตสาหกรรมและการชลประทาน

ส่วนประกอบต่างๆ ของไฮโดรสเฟียร์มีส่วนร่วมในวัฏจักรของน้ำในรูปแบบต่างๆ และด้วยความเร็วที่ต่างกัน การต่ออายุน้ำเต็มรูปแบบในธารน้ำแข็งใช้เวลา 8,000 ปี น้ำบาดาล - 5,000 ปี มหาสมุทร - 3000 ปี ดิน - 1 ปี ไอในบรรยากาศและน้ำในแม่น้ำจะถูกสร้างขึ้นใหม่อย่างสมบูรณ์ใน 10 - 12 วัน วัฏจักรของน้ำในธรรมชาติใช้เวลาประมาณ 1 ล้านปี

วัฏจักรของออกซิเจน ออกซิเจนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดในชีวมณฑล ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศเกือบ 21% ออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของน้ำ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิต (โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก) ผู้ผลิตออกซิเจน (พืชสีเขียว) โอโซนมีบทบาทสำคัญในวัฏจักรออกซิเจน ชั้นโอโซนตั้งอยู่ที่ระดับความสูง 20-30 กม. จากระดับน้ำทะเล ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศได้รับอิทธิพลจาก 2 กระบวนการหลัก: 1) การสังเคราะห์ด้วยแสง 2) การสลายตัวของอินทรียวัตถุซึ่งมีการบริโภค

วัฏจักรออกซิเจนเป็นกระบวนการที่ช้า ใช้เวลาประมาณ 2,000 ปีในการเติมออกซิเจนในบรรยากาศทั้งหมด สำหรับการเปรียบเทียบ: การเกิดใหม่ของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศจะใช้เวลาประมาณ 3 ปี ออกซิเจนถูกใช้เพื่อการหายใจของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ ออกซิเจนใช้ในการเผาไหม้เชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ในเตาเผาของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ในเครื่องยนต์อากาศยานและขีปนาวุธ เป็นต้น การบริโภคของมนุษย์ที่เพิ่มขึ้นสามารถทำลายสมดุลของวัฏจักรออกซิเจนได้ จนถึงตอนนี้ ชีวมณฑลชดเชยการแทรกแซงของมนุษย์: ความสูญเสียถูกเติมเต็มด้วยพืชสีเขียว พื้นที่ป่าไม้ลดลงอีกและการเผาไหม้เชื้อเพลิงมากขึ้น ปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศจะเริ่มลดลง

มันเป็นสิ่งสำคัญ!!! เมื่อปริมาณออกซิเจนในอากาศลดลงถึง 16% สุขภาพของบุคคลจะแย่ลง (โดยเฉพาะหัวใจเป็นทุกข์) มากถึง 7% - คนหมดสติมากถึง 3% - ความตายเกิดขึ้น

วัฏจักรคาร์บอน

วัฏจักรคาร์บอน คาร์บอนเป็นพื้นฐานของสารประกอบอินทรีย์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในรูปของโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต คาร์บอนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ ในบรรยากาศซึ่งมีคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากกระจุกตัว มีการแลกเปลี่ยนกันอย่างต่อเนื่อง: พืชดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสง และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาระหว่างการหายใจ คาร์บอนมากถึง 50% ในรูปของ CO 2 ถูกคืนสู่บรรยากาศโดยตัวย่อยสลาย - จุลินทรีย์ในดิน คาร์บอนออกจากวงจรเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต

อิทธิพลของมนุษย์ต่อวัฏจักรคาร์บอน กิจกรรมของมนุษย์ที่มนุษย์สร้างขึ้นขัดขวางความสมดุลตามธรรมชาติของวัฏจักรคาร์บอน: 1) การเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นประจำทุกปีจะปล่อย CO2 ประมาณ 6 พันล้านตันออกสู่ชั้นบรรยากาศ: ก) การผลิตไฟฟ้าที่โรงงาน CHP b) ก๊าซไอเสีย จากรถยนต์ 2) การทำลายป่า ตลอด 100 ปีที่ผ่านมา ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและรวดเร็ว คาร์บอนไดออกไซด์ + มีเทน + ไอน้ำ + โอโซน + ไนโตรเจนออกไซด์ = ก๊าซเรือนกระจก ส่งผลให้ - ภาวะเรือนกระจก - ภาวะโลกร้อน ซึ่งอาจนำไปสู่ภัยธรรมชาติในวงกว้าง

วัฏจักรไนโตรเจน ในรูปแบบอิสระ ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบในอากาศ - 78% ไนโตรเจนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดสำหรับชีวิตของสิ่งมีชีวิต ไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนทั้งหมด โมเลกุลไนโตรเจนมีความแข็งแรงมาก ด้วยเหตุนี้ สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่จึงไม่สามารถดูดซึมไนโตรเจนในบรรยากาศได้ สิ่งมีชีวิตดูดซึมไนโตรเจนในรูปของสารประกอบที่มีไฮโดรเจนและออกซิเจนเท่านั้น การตรึงไนโตรเจนในสารประกอบเคมีเกิดขึ้นจากกิจกรรมของภูเขาไฟและพายุฝนฟ้าคะนอง แต่ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากกิจกรรมของจุลินทรีย์ - ตัวตรึงไนโตรเจน (แบคทีเรียตรึงไนโตรเจนและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน)

ไนโตรเจนเข้าสู่รากพืชในรูปของไนเตรตซึ่งใช้สำหรับการสังเคราะห์สารอินทรีย์ (โปรตีน) สัตว์กินไนโตรเจนจากพืชหรืออาหารจากสัตว์ การกลับคืนสู่บรรยากาศของไนโตรเจนเกิดขึ้นจากการทำลายสารอินทรีย์ที่ตายแล้ว แบคทีเรียในดินสลายโปรตีนเป็นสารอนินทรีย์ - ก๊าซ - แอมโมเนีย, ไนโตรเจนออกไซด์ที่เข้าสู่บรรยากาศ ไนโตรเจนที่เข้าสู่แหล่งน้ำยังผ่านห่วงโซ่อาหาร "พืช - สัตว์ - จุลินทรีย์" และกลับสู่ชั้นบรรยากาศ

ผลกระทบของมนุษย์ต่อวัฏจักรไนโตรเจน กิจกรรมของมนุษย์ที่มนุษย์สร้างขึ้นจะขัดขวางความสมดุลตามธรรมชาติของวัฏจักรไนโตรเจน เมื่อไถพรวนกิจกรรมของจุลินทรีย์ - ตัวตรึงไนโตรเจนจะลดลงเกือบ 5 เท่า ดังนั้นปริมาณไนโตรเจนในดินจึงลดลง ซึ่งทำให้ความอุดมสมบูรณ์ของดินลดลง ดังนั้นคนจึงแนะนำไนเตรตส่วนเกินลงในดินซึ่งรวมอยู่ในปุ๋ยแร่ ไนโตรเจนออกไซด์จำนวนมากเข้าสู่ชั้นบรรยากาศในระหว่างการเผาไหม้และการแปรรูปก๊าซ น้ำมัน ถ่านหิน และตกลงมาในรูปของฝนกรด การฟื้นฟูวัฏจักรไนโตรเจนตามธรรมชาติสามารถทำได้โดยการลดการผลิตปุ๋ยไนโตรเจน ลดการปล่อยไนโตรเจนออกไซด์สู่บรรยากาศในอุตสาหกรรม และอื่นๆ

วัฏจักรฟอสฟอรัส

วัฏจักรของน้ำ คาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจนซึ่งปิดอยู่ วัฏจักรของฟอสฟอรัสเปิดอยู่ ฟอสฟอรัสไม่ก่อให้เกิดสารระเหยที่เข้าสู่บรรยากาศ ฟอสฟอรัสมีอยู่ในหินจากที่ซึ่งเข้าสู่ระบบนิเวศในระหว่างการทำลายล้างตามธรรมชาติของหินหรือเมื่อปุ๋ยฟอสฟอรัสถูกนำไปใช้กับทุ่งนา พืชดูดซับสารประกอบอนินทรีย์ฟอสฟอรัส และสัตว์ที่กินพืชเหล่านี้จะสะสมฟอสฟอรัสในเนื้อเยื่อของพวกมัน หลังจากการสลายตัวของซากสัตว์และพืช ฟอสฟอรัสไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการไหลเวียนทั้งหมด ส่วนหนึ่งของมันถูกชะล้างออกจากดินสู่แหล่งน้ำ (แม่น้ำ, ทะเลสาบ, ทะเล) และตกลงสู่ก้นบึ้ง ฟอสฟอรัสกลับคืนสู่พื้นดินในปริมาณเล็กน้อยด้วยปลาที่มนุษย์จับได้

ผลกระทบของมนุษย์ต่อวัฏจักรฟอสฟอรัส การถ่ายโอนฟอสฟอรัสจากพื้นดินสู่มหาสมุทรได้เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดภายใต้อิทธิพลของมนุษย์ ด้วยการทำลายป่าไม้การไถดินปริมาณน้ำที่ไหลบ่าผิวดินเพิ่มขึ้นและนอกจากนี้ปุ๋ยฟอสฟอรัสยังถูกส่งไปยังแม่น้ำและทะเลสาบจากทุ่งนา เนื่องจากฟอสฟอรัสสำรองบนบกมีจำกัด และการคืนฟอสฟอรัสจากมหาสมุทรทำได้ยาก ในอนาคต เกษตรกรรมอาจขาดฟอสฟอรัส ซึ่งจะทำให้ผลผลิตลดลง (ส่วนใหญ่เป็นพืชเมล็ดพืช)

ทุกชีวิตต้องการพลังงานและสสารอย่างต่อเนื่อง พลังงานถูกใช้ไปกับปฏิกิริยาพื้นฐานของชีวิต สสารถูกใช้เพื่อสร้างร่างกายของสิ่งมีชีวิต การมีอยู่ของระบบนิเวศทางธรรมชาตินั้นมาพร้อมกับกระบวนการที่ซับซ้อนของการแลกเปลี่ยนวัสดุและพลังงานระหว่างธรรมชาติที่มีชีวิตและธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต กระบวนการนี้ไม่เพียงขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของสารชีวภาพเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางกายภาพด้วย

การไหลของพลังงานและสสารได้รับการพิจารณาในเชิงนิเวศวิทยาในฐานะการถ่ายโอนพลังงานและสสารจากภายนอกสู่ออโตโทรฟและตามห่วงโซ่อาหารจากสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง

การไหลของพลังงานในชุมชนคือการถ่ายเทพลังงานจากสิ่งมีชีวิตในระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งในรูปแบบของพันธะเคมีของสารประกอบอินทรีย์

การไหลของสารคือการเคลื่อนที่ของสารในรูปขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบของพวกมันจากผู้ผลิตไปยังตัวลดปฏิกิริยาและจากนั้นผ่านปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิตกลับไปยังผู้ผลิต

การไหลของสสารเกิดขึ้นในวัฏจักรปิด จึงเรียกว่า วงจร

การไหลของสสารและการไหลของพลังงาน- แนวคิดไม่เหมือนกัน แม้ว่ามักจะใช้พลังงานที่เทียบเท่ากัน (แคลอรี กิโลแคลอรี จูล) เพื่อวัดการไหลของสสาร

ความแตกต่างพื้นฐานระหว่างการไหลของสสารและพลังงานในระบบนิเวศคือองค์ประกอบทางชีวภาพ (ไนโตรเจน คาร์บอน ฟอสฟอรัส ฯลฯ) ที่ประกอบเป็นอินทรียวัตถุสามารถมีส่วนร่วมในวัฏจักรของสสารซ้ำแล้วซ้ำอีก ในขณะที่การไหลของพลังงานเป็นทิศทางเดียวและไม่สามารถย้อนกลับได้ .

การมีอยู่ของระบบนิเวศทั้งหมดขึ้นอยู่กับการไหลของพลังงานอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในการรักษากิจกรรมที่สำคัญและการสืบพันธุ์ด้วยตนเอง

ช่องทางหลักในการถ่ายเทพลังงานในชุมชนคือห่วงโซ่อาหาร เมื่อคุณย้ายออกจากผู้ผลิตหลัก การไหลของพลังงานจะลดลงอย่างรวดเร็ว - ปริมาณพลังงานลดลง

ออกกำลังกาย

ใช้กฎ 10% คำนวณส่วนแบ่งของพลังงานที่เข้าสู่ระดับโภชนาการที่ 4 โดยสมมติว่าปริมาณรวมที่ระดับแรกคือ 100 หน่วย

การไหลเวียนของสารและการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน- เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของระบบนิเวศใด ๆ การขนส่งสารและพลังงานในห่วงโซ่อาหารในระบบนิเวศ

ระบบนิเวศสามารถรับประกันการไหลเวียนของสสารได้ก็ต่อเมื่อมีองค์ประกอบที่จำเป็นสี่ประการ: สารอาหารสำรอง ผู้ผลิต, ผู้บริโภคและ ตัวลดขนาด

ข้าว. 1.ส่วนประกอบที่สำคัญของระบบนิเวศ

โครงสร้างนี้ประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตหลายกลุ่มซึ่งแต่ละกลุ่มทำงานบางอย่างในวัฏจักรของสาร สิ่งมีชีวิตที่อยู่ในแบบฟอร์มลิงก์ดังกล่าว ระดับโภชนาการ,และความสัมพันธ์ต่อเนื่องระหว่างระดับโภชนาการ วงจรไฟฟ้า,หรือ ห่วงโซ่อาหารระบบนิเวศรวมถึงสิ่งมีชีวิตที่มีความโดดเด่น โดยวิธีการให้อาหาร - autotrophs และ heterotrophs

ออโตโทรฟ(หล่อเลี้ยงตัวเอง) - สิ่งมีชีวิตที่สร้างสารอินทรีย์ในร่างกายจากสารอนินทรีย์ - ส่วนใหญ่มาจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ - ผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงและการสังเคราะห์ทางเคมี การสังเคราะห์ด้วยแสงดำเนินการโดย photoautotrophs - พืชและจุลินทรีย์ที่มีคลอโรฟิลล์ (สีเขียว) ทั้งหมด การสังเคราะห์ทางเคมีพบได้ในแบคทีเรียในดินและน้ำบางชนิด ซึ่งไม่ใช้แสงแดดเป็นแหล่งพลังงาน แต่มีปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอนไซม์ของสารหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจน ซัลเฟอร์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย และเหล็ก

Heterotrophs(กินผู้อื่น) - สิ่งมีชีวิตที่กินอินทรียวัตถุสำเร็จรูปของสิ่งมีชีวิตอื่นและของเสีย เหล่านี้คือสัตว์ เชื้อรา และแบคทีเรียส่วนใหญ่

ไม่เหมือนกับผู้ผลิต autotrophs heterotrophs ทำหน้าที่เป็นผู้บริโภคและผู้ทำลาย (ผู้ทำลาย) ของสารอินทรีย์ ขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาของโภชนาการและการมีส่วนร่วมในการทำลายล้างแบ่งออกเป็นผู้บริโภคและตัวลด

การบริโภค - ผู้บริโภคอินทรียวัตถุของสิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึง:

ผู้บริโภคลำดับที่ 1 - สัตว์กินพืช (ไฟโตฟาจ)กินพืชที่มีชีวิต (เพลี้ย ตั๊กแตน ห่าน แกะ กวาง ช้าง);

ผู้บริโภคอันดับที่ 2 - สัตว์กินเนื้อ (สวนสัตว์)การกินสัตว์อื่น - สัตว์กินเนื้อหลายชนิด (แมลงที่กินสัตว์อื่น นกกินแมลงและสัตว์กินเนื้อ สัตว์เลื้อยคลานและสัตว์ที่กินสัตว์อื่นเป็นอาหาร) ไม่เพียงโจมตีไฟโตฟาจเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัตว์กินเนื้ออื่นๆ ด้วย มีสัตว์หลายชนิดที่กินอาหารแบบผสมที่กินทั้งพืชและอาหารสัตว์ - กินเนื้อเป็นอาหาร กินพืชเป็นอาหาร และกินไม่เลือก ยุทโธปกรณ์ลำดับที่ 1 และ 2 ครอบครองระดับที่สอง สาม และบางครั้งในระดับโภชนาการถัดไปในระบบนิเวศตามลำดับ

ลด - แบคทีเรียและเชื้อราที่ต่ำกว่า - เสร็จสิ้นการทำลายล้างของผู้บริโภคและ saprophages นำการสลายตัวของสารอินทรีย์ไปสู่การทำให้เป็นแร่อย่างสมบูรณ์และคืนโมเลกุลไนโตรเจน แร่ธาตุ และส่วนสุดท้ายของคาร์บอนไดออกไซด์สู่สิ่งแวดล้อมของระบบนิเวศ

ความยั่งยืนของระบบนิเวศการพึ่งพาความยั่งยืนของระบบนิเวศขึ้นอยู่กับจำนวนชนิดที่อาศัยอยู่และความยาวของห่วงโซ่อาหาร ยิ่งมีชนิดพันธุ์ ห่วงโซ่อาหารมากเท่าใด ระบบนิเวศจากวัฏจักรของสารก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้น

ระบบนิเวศเทียม- เกิดขึ้นจากกิจกรรมของมนุษย์ ตัวอย่างระบบนิเวศเทียม: สวนสาธารณะ ทุ่งนา สวนผัก

ความแตกต่างระหว่างระบบนิเวศเทียมกับระบบนิเวศธรรมชาติ:

ไม่กี่ชนิด (เช่นข้าวสาลีและวัชพืชบางชนิดในทุ่งข้าวสาลีและสัตว์ที่เกี่ยวข้อง)

ความเด่นของสิ่งมีชีวิตหนึ่งชนิดหรือมากกว่า (ข้าวสาลีในทุ่ง);

ห่วงโซ่อาหารสั้นเนื่องจากมีสายพันธุ์น้อย

การไหลเวียนของสารที่ไม่เปิดเผยเนื่องจากการกำจัดสารอินทรีย์ที่สำคัญและการถอนตัวออกจากการไหลเวียนในรูปแบบของพืชผล

ความมั่นคงต่ำและไม่สามารถอยู่อย่างอิสระได้โดยปราศจากความช่วยเหลือจากมนุษย์

ข้าว. 14.5... การไหลของพลังงาน Sulmmar (ลูกศรมืด) และวัฏจักรของสสาร (ลูกศรแสง) ในระบบนิเวศ

ดังนั้นพื้นฐานของระบบนิเวศจึงเป็นสิ่งมีชีวิต autotrophic - ผู้ผลิต(ผู้ผลิต, ผู้สร้าง) ซึ่งในกระบวนการสังเคราะห์แสงนั้นสร้างอาหารที่อุดมด้วยพลังงาน - สารอินทรีย์หลัก ในระบบนิเวศบนบก บทบาทที่สำคัญที่สุดคือพืชชั้นสูง ซึ่งก่อตัวเป็นอินทรียวัตถุ ก่อให้เกิดการเชื่อมโยงทางโภชนาการทั้งหมดในระบบนิเวศ ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับสัตว์ เชื้อรา และจุลินทรีย์หลายชนิด และมีอิทธิพลอย่างมากต่อสภาพภูมิอากาศขนาดเล็กของไบโอโทป ในระบบนิเวศทางน้ำ สาหร่ายเป็นผู้ผลิตหลักของอินทรียวัตถุ

สารอินทรีย์พร้อมใช้เพื่อรับและสะสมพลังงานของ heterotrophs หรือ ผู้บริโภค(ผู้บริโภค). Heterotrophs ได้แก่ สัตว์กินพืช (ผู้บริโภคอันดับที่ 1) สัตว์กินเนื้อที่อาศัยอยู่ในรูปแบบที่กินพืชเป็นอาหาร (ผู้บริโภคอันดับที่ 2) การบริโภคสัตว์กินเนื้ออื่น ๆ (ผู้บริโภคอันดับที่ 3) เป็นต้น

ผู้บริโภคกลุ่มพิเศษคือ ตัวลดขนาด(เรือพิฆาตหรือ] ผู้ทำลาย) ย่อยสลายสารอินทรีย์ของผู้ผลิตและผู้บริโภคให้เป็นสารประกอบอนินทรีย์อย่างง่ายซึ่งผู้ผลิตใช้แล้ว รีดิวเซอร์ประกอบด้วยจุลินทรีย์ส่วนใหญ่ - แบคทีเรียและเชื้อรา ในระบบนิเวศบนบก ตัวย่อยสลายของดินมีความสำคัญเป็นพิเศษ โดยเกี่ยวข้องกับอินทรียวัตถุของพืชที่ตายแล้วในการหมุนเวียนทั่วไป (พวกมันกินมากถึง 90% ของการผลิตป่าขั้นต้น) ดังนั้นสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดในระบบนิเวศจึงมีพื้นที่เฉพาะทางนิเวศ (สถานที่) ในระบบที่ซับซ้อนของความสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยากับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ และสภาพแวดล้อมที่ไม่มีชีวิต

ห่วงโซ่อาหาร (ใย) ​​และระดับโภชนาการพื้นฐานของระบบนิเวศใด ๆ รากฐานของมันคืออาหาร (โภชนาการ) และการเชื่อมต่อด้านพลังงานที่เกี่ยวข้อง พวกมันถ่ายเทสารและพลังงานอย่างต่อเนื่องซึ่งมีอยู่ในอาหารซึ่งส่วนใหญ่สร้างขึ้นโดยพืช

การถ่ายเทพลังงานศักย์ของอาหารที่พืชสร้างขึ้นผ่านสิ่งมีชีวิตจำนวนหนึ่งโดยการกินบางชนิดโดยผู้อื่นเรียกว่า วงจรไฟฟ้าหรือ ห่วงโซ่อาหาร,และแต่ละลิงค์ของมัน - ระดับโภชนาการ(รูปที่ 14.6)

ข้าว. 14.6... ห่วงโซ่อาหารของทุ่งหญ้าสะวันนาแอฟริกา

ข้าว. 14.7.โครงข่ายไฟฟ้าในระบบนิเวศ

ห่วงโซ่อาหารมีสองประเภทหลัก - การแทะเล็ม (ห่วงโซ่การแทะเล็มหรือการบริโภค) และห่วงโซ่อาหารที่เป็นอันตราย (ห่วงโซ่การสลายตัว) โซ่ทุ่งหญ้าเริ่มต้นด้วยผู้ผลิต: โคลเวอร์ -> กระต่าย -> หมาป่า; แพลงก์ตอนพืช (สาหร่าย) -> แพลงก์ตอนสัตว์ (โปรโตซัว) -> แมลงสาบ -> หอก - > นกกระจอกเทศ

โซ่ตรวนเริ่มจากเศษพืชและสัตว์ มูลสัตว์ - เศษซาก ไปที่จุลินทรีย์ที่กินพวกมันแล้วสัตว์ขนาดเล็ก (เศษซาก) และผู้บริโภค - ผู้ล่า โซ่ที่เป็นอันตรายนั้นพบได้บ่อยที่สุดในป่า โดยส่วนใหญ่ (มากกว่า 90%) ของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่พืชที่เพิ่มขึ้นทุกปีไม่ได้ถูกสัตว์กินพืชเป็นอาหารโดยตรง แต่จะตายไป อยู่ระหว่างการสลายตัว (สิ่งมีชีวิต saprotrophic) และการทำให้เป็นแร่ ตัวอย่างทั่วไปของความสัมพันธ์ทางโภชนาการที่เป็นอันตรายในป่าของเรามีดังนี้: ใบไม้ครอก - > ไส้เดือน -> นกชนิดหนึ่ง > นกกระจอก. นอกจากไส้เดือนดินแล้ว สารก่อมะเร็ง ได้แก่ เหาไม้ กระดิ่ง หางกระดิ่ง ไส้เดือนฝอย เป็นต้น

ปิรามิดเชิงนิเวศน์ใยอาหารภายใน biogeocenosis แต่ละชนิดมีโครงสร้างที่ชัดเจน มีลักษณะเป็นจำนวน ขนาด และมวลรวมของสิ่งมีชีวิต - ชีวมวล - ในแต่ละระดับของห่วงโซ่อาหาร ห่วงโซ่อาหารของทุ่งหญ้าเลี้ยงสัตว์มีลักษณะเฉพาะโดยการเพิ่มความหนาแน่นของประชากร อัตราการสืบพันธุ์ และผลผลิตของสารชีวมวล ปริมาณชีวมวลที่ลดลงระหว่างการเปลี่ยนจากระดับอาหารหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งนั้นเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าอาหารบางชนิดไม่ได้หลอมรวมโดยผู้บริโภค ตัวอย่างเช่นในหนอนผีเสื้อที่กินใบวัสดุจากพืชเพียงครึ่งเดียวถูกดูดซึมในลำไส้ส่วนที่เหลือจะถูกขับออกมาในรูปของอุจจาระ นอกจากนี้ สารอาหารส่วนใหญ่ที่ลำไส้ดูดซึมจะถูกนำไปใช้ในการหายใจ และสุดท้ายมีเพียง 10-15% เท่านั้นที่ใช้เพื่อสร้างเซลล์และเนื้อเยื่อใหม่ของหนอนผีเสื้อ ด้วยเหตุผลนี้ การผลิตสิ่งมีชีวิตในแต่ละระดับโภชนาการที่ตามมาจึงน้อยกว่าการผลิตก่อนหน้านี้เสมอ (โดยเฉลี่ย 10 เท่า) กล่าวคือ มวลของแต่ละส่วนเชื่อมโยงในห่วงโซ่อาหารจะค่อยๆ ลดลง ลายนี้มีชื่อว่า กฎปิรามิดเชิงนิเวศ(รูปที่ 14.8)

ข้าว 14.8. พีระมิดระบบนิเวศแบบง่าย

มีสามวิธีในการวาดปิรามิดในระบบนิเวศ:

1. ปิรามิดของตัวเลขสะท้อนให้เห็นถึงอัตราส่วนตัวเลขของบุคคลในระดับโภชนาการที่แตกต่างกันของระบบนิเวศ หากสิ่งมีชีวิตในระดับโภชนาการเดียวกันหรือต่างกันมีขนาดแตกต่างกันอย่างมาก พีระมิดของตัวเลขจะให้แนวคิดที่บิดเบือนเกี่ยวกับอัตราส่วนที่แท้จริงของระดับโภชนาการ ตัวอย่างเช่น ในชุมชนแพลงตอน จำนวนผู้ผลิตมากกว่าจำนวนผู้บริโภคหลายสิบเท่าและหลายร้อยเท่า และในป่า ผู้บริโภคหลายแสนคนสามารถกินอวัยวะของต้นไม้ต้นเดียว - ผู้ผลิตได้

2. ปิรามิดชีวมวลแสดงปริมาณสิ่งมีชีวิตหรือชีวมวลในแต่ละระดับโภชนาการ ในระบบนิเวศบนบกส่วนใหญ่ มวลชีวภาพของผู้ผลิต กล่าวคือ มวลรวมของพืชมีมากที่สุด และชีวมวลของสิ่งมีชีวิตในแต่ละระดับโภชนาการที่ตามมาจะน้อยกว่าระดับก่อนหน้า อย่างไรก็ตาม ในบางชุมชน ชีวมวลของผู้บริโภคลำดับแรกจะสูงกว่าชีวมวลของผู้ผลิต ตัวอย่างเช่น ในมหาสมุทรซึ่งผู้ผลิตหลักเป็นสาหร่ายเซลล์เดียวที่มีอัตราการสืบพันธุ์สูง การผลิตประจำปีของพวกมันอาจสูงกว่าปริมาณสำรองชีวมวลหลายสิบเท่าหรือหลายร้อยเท่า ในเวลาเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่เกิดจากสาหร่ายมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างรวดเร็วในห่วงโซ่อาหารซึ่งการสะสมของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ของสาหร่ายมีน้อย แต่เนื่องจากอัตราการสืบพันธุ์ที่สูง อุปทานเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอที่จะรักษาอัตราการงอกใหม่ ของสารอินทรีย์ ในเรื่องนี้ ปิรามิดชีวมวลในมหาสมุทรมีความสัมพันธ์แบบผกผัน กล่าวคือ "กลับด้าน" ในระดับโภชนาการที่สูงขึ้นมีแนวโน้มที่จะสะสมของสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่เนื่องจากช่วงชีวิตของนักล่ายาวอัตราการหมุนเวียนของรุ่นของพวกเขาต่ำและส่วนสำคัญของสารที่เข้าสู่ห่วงโซ่อาหารคือ เก็บไว้ในร่างกายของตน

3. ปิรามิดพลังงานสะท้อนปริมาณพลังงานในห่วงโซ่อาหาร รูปร่างของปิรามิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากขนาดของบุคคล และจะมีรูปร่างสามเหลี่ยมที่มีฐานกว้างอยู่ที่ด้านล่างเสมอ ตามที่กำหนดโดยกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ดังนั้นปิรามิดพลังงานจึงให้แนวคิดที่สมบูรณ์และแม่นยำที่สุดเกี่ยวกับองค์กรเชิงหน้าที่ของชุมชน เกี่ยวกับกระบวนการเผาผลาญทั้งหมดในระบบนิเวศ หากปิรามิดของตัวเลขและสารชีวมวลสะท้อนถึงสถิตย์ของระบบนิเวศ (จำนวนและชีวมวลของสิ่งมีชีวิตในช่วงเวลาที่กำหนด) ปิรามิดของพลังงานก็คือการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนที่ของมวลอาหารผ่านห่วงโซ่อาหาร ดังนั้น ฐานในปิรามิดของตัวเลขและสารชีวมวลสามารถมากหรือน้อยกว่าระดับโภชนาการที่ตามมาได้ (ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของผู้ผลิตและผู้บริโภคในระบบนิเวศที่แตกต่างกัน) ปิรามิดพลังงานจะแคบขึ้นเสมอ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพลังงานที่ใช้ในการหายใจไม่ได้ถูกถ่ายโอนไปยังระดับโภชนาการถัดไปและออกจากระบบนิเวศ ดังนั้นแต่ละระดับที่ตามมาจะน้อยกว่าระดับก่อนหน้าเสมอ ในระบบนิเวศบนบก ปริมาณพลังงานที่มีอยู่มักจะลดลงพร้อมกับจำนวนและชีวมวลของบุคคลในแต่ละระดับโภชนาการที่ลดลง เนื่องจากการสูญเสียพลังงานจำนวนมากในการสร้างเนื้อเยื่อใหม่และการหายใจของสิ่งมีชีวิต ห่วงโซ่อาหารไม่สามารถยาวได้ พวกเขามักจะประกอบด้วย 3-5 ลิงค์ (ระดับโภชนาการ)

ความรู้เกี่ยวกับกฎหมายว่าด้วยผลิตภาพในระบบนิเวศ ความสามารถในการวัดปริมาณการไหลของพลังงานมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก เนื่องจากผลิตภัณฑ์จากชุมชนธรรมชาติและชุมชนประดิษฐ์ (agroienoses) เป็นแหล่งอาหารหลักสำหรับมนุษยชาติ การคำนวณที่แม่นยำของการไหลของพลังงานและขนาดของผลผลิตของระบบนิเวศทำให้สามารถควบคุมวัฏจักรของสารในพวกมันได้ในลักษณะที่จะได้ผลผลิตสูงสุดที่จำเป็นสำหรับมนุษย์

เพื่อติดตามความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตกับธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต จำเป็นต้องเข้าใจว่าการไหลเวียนของสารในชีวมณฑลเกิดขึ้นได้อย่างไร

ความหมาย

การไหลเวียนของสารคือการมีส่วนร่วมซ้ำ ๆ ของสารเดียวกันในกระบวนการที่เกิดขึ้นในเปลือกโลก ไฮโดรสเฟียร์และบรรยากาศ

การไหลเวียนของสารมีสองประเภท:

• ธรณีวิทยา(การไหลเวียนที่ดี);
• ชีวภาพ(การไหลเวียนขนาดเล็ก).

แรงผลักดันของวัฏจักรทางธรณีวิทยาของสารคือภายนอก (รังสีแสงอาทิตย์ แรงโน้มถ่วง) และภายใน (พลังงานภายในโลก อุณหภูมิ ความดัน) กระบวนการทางธรณีวิทยา ชีวภาพ - กิจกรรมของสิ่งมีชีวิต

การหมุนเวียนครั้งใหญ่เกิดขึ้นโดยปราศจากการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายนอกและภายใน การบรรเทาทุกข์จะเกิดขึ้นและราบรื่น อันเป็นผลมาจากแผ่นดินไหว, สภาพดินฟ้าอากาศ, ภูเขาไฟระเบิด, การเคลื่อนไหวของเปลือกโลก, หุบเขา, ภูเขา, แม่น้ำ, เนินเขาก่อตัวขึ้น, ชั้นทางธรณีวิทยาจะเกิดขึ้น

ข้าว. 1. การไหลเวียนทางธรณีวิทยา

วัฏจักรทางชีววิทยาของสารในชีวมณฑลเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเปลี่ยนและถ่ายเทพลังงานไปตามห่วงโซ่อาหาร ระบบที่เสถียรของปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารที่มีชีวิต (ชีวภาพ) และไม่มีชีวิต (ไม่มีชีวิต) เรียกว่า biogeocenosis

บทความ 3 อันดับแรกที่อ่านพร้อมกับสิ่งนี้

เพื่อให้เกิดการหมุนเวียนของสาร ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขหลายประการ:

• การปรากฏตัวขององค์ประกอบทางเคมีประมาณ 40;
• การปรากฏตัวของพลังงานแสงอาทิตย์
• ปฏิสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิต

ข้าว. 2. การไหลเวียนทางชีวภาพ

วัฏจักรของสารไม่มีจุดเริ่มต้นที่แน่นอน กระบวนการนี้ดำเนินไปอย่างต่อเนื่องและขั้นตอนหนึ่งจะไหลเข้าสู่อีกขั้นตอนหนึ่งอย่างสม่ำเสมอ คุณสามารถเริ่มดูวัฏจักรจากจุดใดก็ได้ สาระสำคัญยังคงเหมือนเดิม

การไหลเวียนของสารทั่วไปรวมถึงกระบวนการต่อไปนี้:

• การสังเคราะห์ด้วยแสง
• เมแทบอลิซึม
• การสลายตัว

พืชซึ่งเป็นผู้ผลิตในห่วงโซ่อาหารจะเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นอินทรียวัตถุซึ่งเข้าสู่ร่างกายของสัตว์ที่ย่อยสลายด้วยอาหาร หลังความตาย พืชและสัตว์สลายตัวด้วยความช่วยเหลือของผู้บริโภค - แบคทีเรีย เชื้อรา หนอน

ข้าว. 3. ห่วงโซ่อาหาร

วัฏจักรของสาร

ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของสารในธรรมชาติ พวกมันปล่อย การไหลเวียนสองประเภท:

• แก๊ส- เกิดขึ้นในอุทกภาคและบรรยากาศ (ออกซิเจน, ไนโตรเจน, คาร์บอน);
• ตะกอน- เกิดขึ้นในเปลือกโลก (แคลเซียม เหล็ก ฟอสฟอรัส)

วัฏจักรของสารและพลังงานในชีวมณฑลได้อธิบายไว้ในตารางโดยใช้ตัวอย่างขององค์ประกอบหลายอย่าง

การหยุดชะงักของการไหลเวียนของสารในธรรมชาติหมายถึงการหยุดชะงักในชีวิต เพื่อให้ชีวิตดำเนินต่อไปได้จำเป็นต้องมีพลังงานหมุนเวียนไปทีละรอบ

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

จากบทเรียนนี้ พวกเขาได้เรียนรู้เกี่ยวกับสาระสำคัญของวัฏจักรขนาดใหญ่และขนาดเล็กของสารในชีวมณฑล ปฏิสัมพันธ์ของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตกับสิ่งมีชีวิต และยังพิจารณาวัฏจักรของน้ำ คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน กำมะถัน และฟอสฟอรัส

ทดสอบตามหัวข้อ

การประเมินรายงาน

คะแนนเฉลี่ย: 4.5. คะแนนที่ได้รับทั้งหมด: 129