Преглед на биогеохимичните цикли

В това видео ще разгледаме биогеохимичните цикли. Терминът биогеохимични изглежда много сложен. Но това всъщност са просто цикли, които включват различни вещества, които са важни за живота – как тези вещества се движат в една екосистема и как циркулират в цялата биосфера. Веществата, които ни интересуват, могат да се състоят от един елемент или от различни елементи. Това може да са молекулите на водата, H2О. Кислородът и водородът съставляват голям процент от много живи същества, както и съставляват голям дял от биомасата. Водата е основно вещество, което участва в живота, такъв, какъвто го познаваме. Ще говорим и за въглерода. Усвояването на въглерода може да се свърже с биогеохимичните цикли. Във въздуха има въглероден диоксид. Има много въглерод в органичните молекули, който образува повечето от живота – такъв, какъвто го познаваме. Има и елементи, на които може би не обръщаме чак толкова голямо внимание. Например такива елементи са азотът и, разбира се, фосфорът. Може би си казваш: "Добре, разбирам, че повечето органични вещества са съставени от един куп въглеродни и водородни атоми и тук-там кислород. "Но какво да кажем за азота? "А какво да кажем фосфора?" Но сега си спомни за твоето ДНК, дезоксирибонуклеиновата киселина. Става въпрос за азотните бази. Аденин и гуанин и всички тези бази, които изграждат ДНК, те съдържат азот. А има и други биомолекули. Аминокиселини, протеини – амино- киселините, които образуват протеините, съдържат азот. Фосфорът е част от ATФ – аденозин трифосфат. Той е от съществено значение. Това е много важно вещество. Той също е в основата на ДНК. Така че всички тези елементи са ключови за живота. И най-важното е, че всички те се рециклират чрез биохимични цикли. Всички те се използват отново и отново. Говорихме за това как се движи енергията в една екосистема. В началото е светлинната енергия от Слънцето и след това, с течение на времето, като се преобразува в друга форма, като преминава от една форма в друга, тя се разсейва във вид на топлина. Но материята, елементите, веществата – те се използват отново и отново. Те са се образували първоначално... Искам да кажа, че понякога на Земята падат метеорити... Но по-голямата част, повечето от материята около нас, е тук от самото начало, когато за първи път се е образувала Земята. Те са се образували при реакциите на синтез в звездите преди много милиарди години. Така че всичко в живота, всичко, което сме виждали досега в историята на Земята, в по-голямата си част съдържа едни и същи елементи и едни и същи молекули, които са били рециклирани отново и отново. И така, когато се замислим за биогеохимичните цикли, се сещаме например за H20, сещаме се за кръговрата на водата. Има цяло видео на тази тема, но накратко, водата може действително да се съхранява по няколко различни начина. Част от нея може да се изпари като водна пара. В крайна сметка тя кондензира във вид на облаци и след това се трансформира в дъжд и по този начин осигурява достъп на животните до прясна вода и така действително дава живот на организмите. Ти и аз приемаме водата като част от екосистемата на живите организми, но в друго видео разглеждаме тези въпроси по-подробно. Също така ще чуеш хората да говорят за – когато говорим за въглеродните емисии – кръговрата на въглерода. Ще направя един много общ, повърхностен преглед на кръговрата на въглерода. Да приемем, че това е земната повърхност. Да кажем, че това е растение, което е продуцент или автотроф. Обясних това във видеото за екосистемите. Ще нарисувам тук едно листо. Това е растение, което расте. Докато расте, то приема светлинна енергия, получава светлинна енергия от Слънцето. Така че това е светлинната енергия точно тук. То използва светлината енергия, за да фиксира въглерод. Въглеродът, който използва това растение, не идва просто от нищото, той се рециклира, използва се повторно. Усвоява се от молекулите въглероден диоксид, които са във въздуха. Така молекулите въглероден диоксид от въздуха, или въглеродът във въздуха, е във вид на – в този случай на газообразен въглероден диоксид. Така това ето тук е CO2. Растението използва светлинната енергия и газообразен въглероден диоксид, и е в състояние да усвои въглерода, да го запази за себе си. Погледнато отстрани, изглежда, че това растение просто расте. Не е ясно от къде идва всичката маса. Но тя буквално идва от въздуха. Растението може да получи част от другите необходими му хранителни вещества, особено азот и фосфор, получава ги от почвата и така стигаме до кръговрата на азота и фосфора. Но след като тези растения веднъж фиксират това количество въглерод, част от него се съхранява във вид на биомаса. Когато растението умре и ако то бъде заровено, при наличие на достатъчно високо налягане, тези растителни тъкани могат да се превърнат във въглеводороди. Въглеводородите, които зареждаме в нашите автомобили, наистина са енергия, съхранена от мъртви растения, които преди много, много време са били заровени и трансформирани по този начин. Така че чрез фотосинтезата растенията са тези, които са съхранили тази енергия. Но след това, разбира се, както казахме, животните се хранят с тези растения. Така че ще нарисувам животно, което изяжда растението. Това прилича на животно. Добре, то изглежда, че иска да яде не само растения. Така че ще го нарисувам като нещо между алигатор и пиле. Е, това е достатъчно близо. Е, получи представа. Когато животното яде растението, използва част от въглерода, който първоначално е фиксиран от растението за неговата собствена биомаса, но като я изяде, животното ще я разгради и ще използва енергията, която се съхранява в тези химични връзки, и ще я използва, за да живее и расте, и да се движи. И докато го прави, ще издиша СО2. Така CO2 се връща в околната среда. Това е огромно опростяване на въглеродния цикъл, но това е общата идея. После това животно може да умре или да бъде изядено от други. И след това имаме редуцентите тук долу, които биха могли допълнително да се възползват от тези химични връзки, създадени от първичния продуцент – растението, което е използвало светлинната енергия. Тук са редуцентите. И докато разграждат това, те ще освободят CO2, който след това ще бъде отново усвоен от първичен продуцент. Има подобни цикли и на азота и фосфора. Те често включват бактерии, които фиксират азота и фосфора от въздуха, с което ги правят достъпни като хранителни вещества в почвата за някои от продуцентите както при въглеродния цикъл. Азотът не получава много внимание, но той всъщност е газът в най-голямо количество е нашата атмосфера. Точно сега той е навсякъде около нас, дори докато дишаме, ние вдишваме много азот. Въпреки че не играе важна роля, както кислорода, например, който във въздуха е във вид на молекулярен кислород, мога да напиша O2 ето тук... Когато издишваме, ние издишваме въглероден диоксид. Така че мога да напиша CО2. Дано това ти помогна да разбереш как материята се използва отново и отново. Енергията преминава през екосистемите, включително най-големата екосистема на Земята – земната биосфера. Материята постоянно се рециклира. И кръговратът на тази материя наричаме биогеохимични цикли. Мисля, че доста пъти повторих думата цикъл.