biology 2.2: Βιογεωχημικοί κύκλοι

Τι είναι η αμειψισπορά;

Αμειψισπορά είναι η εναλλαγή στην καλλιέργεια σιτηρών και ψυχανθών, έτσι ώστε το έδαφος να εμπλουτίζεται με άζωτο και να μην εξασθενεί.

Η υπόλοιπη οργανική ύλη που καταλήγει;

Από το υπόλοιπο μέρος της οργανικής ύλης που έχει παραχθεί από τους παραγωγούς ένα μέρος μεταβιβάζεται, ως τροφή, στους καταναλωτές, ενώ ένα άλλο καταλήγει ως νεκρή οργανική ύλη στο έδαφος και γίνεται τροφή για τους αποικοδομητές μαζί με τη νεκρή οργανική ύλη ζωικής προέλευσης. Μάλιστα, στην περίπτωση των καταναλωτών και στην περίπτωση των αποικοδομητών η οργανική ύλη οξειδώνεται, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση ενέργειας που χρησιμοποιείται για την κάλυψη των ενεργειακών τους αναγκών και την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα που επιστρέφει στην ατμόσφαιρα.

Τι είναι οι βιογεωχημικοί κύκλοι;

Ως βιογεωχημικοί κύκλοι χαρακτηρίζονται οι επαναλαμβανόμενες κυκλικές πορείες των χημικών στοιχείων στα οικοσυστήματα, διότι διεκπεραιώνονται με τη συμμετοχή βιολογικών, γεωλογικών και χημικών διαδικασιών.

Πώς πάει ο κύκλος του αζώτου στο εσωτερικό ενός οικοσυστήματος;

-Τα φυτά χρησιμοποιούν τα νιτρικά ιόντα από το έδαφος (ατμοσφαιρική ή βιολογική αζωτοδέσμευση) για να συνθέσουν τις αζωτούχες ενώσεις τους (π.χ νουκλεϊκά οξέα) -Το άζωτο που περιέχεται στις ουσίες αυτές διακινείται μέσω των τροφικών αλυσίδων στους καταναλωτές για την παραγωγή πρωτεϊνών. -Τα ζώα επιπροσθέτως αποβάλλουν αζωτούχα προϊόντα του μεταβολισμού τους, (π.χ ουρία). Τα φυτά και τα ζώα εγκαταλείπουν στο έδαφος νεκρή οργανική ύλη που περιέχει άζωτο. -Όλες αυτές οι ουσίες διασπώνται από τους αποικοδομητές του εδάφους μέσα από μια διαδικασία που καταλήγει στην παραγωγή αμμωνίας. -Η αμμωνία που συγκεντρώνεται στο έδαφος, χάρη στα νιτροποιητικά βακτήρια του εδάφους, μετατρέπεται τελικά σε νιτρικά ιόντα που παραλαμβάνονται από τα φυτά. Έτσι κλείνει ένας κύκλος αζώτου στο εσωτερικό του οικοσυστήματος.

Τι είναι η αζωτοδέσμευση;

Η αζωτοδέσμευση είναι μια διαδικασία με την οποία το άζωτο εισάγεται στις τροφικές αλυσίδες, μετατρέποντας το σε αξιοποιήσιμες μορφές από τους παραγωγούς; Διακρίνεται σε ατμοσφαιρική και βιολογική.

Τι γίνεται κατά την βιολογική αζωτοδέσμευση;

Η βιολογική αζωτοδέσμευση πραγματοποιείται από ελεύθερους μικροοργανισμούς που ζουν συμβιωτικά στις ρίζες των ψυχανθών (τριφύλλι, μπιζελιά) σε ειδικά εξογκώματα (φυμάτια). Αυτά τα βακτήρια έχουν την ικανότητα να δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό άζωτο και να το μετατρέπουν σε νιτρικά ιόντα, τα οποία μπορούν να απορροφηθούν από τα ψυχανθή. Γι' αυτό το λόγο άλλωστε τα όσπρια είναι πλούσια σε πρωτεΐνες. Η βιολογική αζωτοδέσμευση κατέχει το 90% της συνολικής αζωτοδέσμευσης.

Τι γίνεται με την ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση;

Κατά την ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση το άζωτο της ατμόσφαιρας αντιδρά είτε με τους υδρατμούς, σχηματίζοντας αμμωνία, είτε με το ατμοσφαιρικό οξυγόνο, σχηματίζοντας νιτρικά ιόντα. Η απαραίτητη ενέργεια προσφέρεται από τις ηλεκτρικές εκκενώσεις (αστραπές, κεραυνοί). Η αμμωνία και τα νιτρικά ιόντα μεταφέρονται με τη βροχή στο έδαφος. Η ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση κατέχει το 10% της συνολικής αζωτοδέσμευσης.

Πώς ο άνθρωπος παρεμβαίνει στον κύκλο του άνθρακα;

Με τη Βιομηχανική Επανάσταση άρχισε η συχνή χρήση ορυκτών καυσίμων. Αυτά τα καύσιμα, παρέμεναν για εκατομμύρια χρόνια στα έγκατα της Γης, αποτελώντας μια μεγάλη αποθήκη άνθρακα που έμενε αχρησιμοποίητη. Στη συνέχεια όμως οι αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες της βιομηχανίας και των μεταφορών επέβαλαν την τακτική εξόρυξη του άνθρακα και σε συνδυασμό με την καταστροφή των δασών και την απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων CO2 λόγω της καύσης του περιορίζει το συνολικό αριθμό των φωτοσυνθετικών οργανισμών του πλανήτη. Παράλληλα υπάρχει βαθμιαία αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα με αποτέλεσμα να υπάρξουν δυσάρεστες συνέπειες για το κλίμα του πλανήτη.

Πώς πάει ο κύκλος του άνθρακα;

Ο άνθρακας πορεύεται ως εξής: -Εισέρχεται στα οικοσυστήματα ως διοξείδιο του άνθρακα που βρίσκεται στην ατμόσφαιρα. -Το διοξείδιο του άνθρακα παραλαμβάνεται από τους παραγωγούς για να μετατραπεί, με τη φωτοσύνθεση, σε γλυκόζη. - Αυτή χρησιμοποιείται μαζί με άλλες ενώσεις που συντίθενται από τους παραγωγούς, κατά την κυτταρική αναπνοή προκειμένου να απελευθερωθεί ενέργεια για τις ανάγκες των παραγωγών, ενώ παράλληλα διοξείδιο του άνθρακα επιστρέφει στην ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα να ολοκληρώνεται ένας κύκλος πρόσληψης και επαναφοράς από και προς την ατμόσφαιρα.

Πώς παρεμβαίνει ο άνθρωπος στον κύκλο του αζώτου;

Ο άνθρωπος επηρεάζει τον κύκλο του αζώτου εισάγοντας αζωτούχα λιπάσματα στα αγροτικά οικοσυστήματα για να αυξήσει την παραγωγικότητά τους. Στο παρελθόν χρησιμοποιούνταν για το σκοπό αυτό περιττώματα ζώων (κοπριά). Για παράδειγμα, οι περιστερίωνες στην Τήνο (χρησιμοποιούσαν τις κουτσουλιές των περιστεριών ως κύριο λίπασμα). Μετά την ανακάλυψη της μεθόδου παραγωγής αζωτούχων λιπασμάτων από το ατμοσφαιρικό άζωτο, τα οργανικά φυσικά λιπάσματα αντικαταστάθηκαν από τεράστιες ποσότητες βιομηχανικών. Ωστόσο λιγότερο από το ένα τρίτο της ποσότητας προσλαμβάνεται από τα καλλιεργούμενα φυτά. Το υπόλοιπο καταλήγει με τη βροχή στα γλυκά ή στα θαλασσινά νερά οδηγώντας στον ευτροφισμό. Οι δύο πιο οικολογικοί τρόποι εμπλουτισμού του εδάφους σε άζωτο είναι η αγρανάπαυση και η αμειψισπορά.

Πώς επανέρχεται το άζωτο που έχει απομακρυνθεί από την ατμόσφαιρα πίσω σ' αυτήν;

Την εργασία αυτή την αναλαμβάνουν τα απονιτροποιητικά βακτήρια του εδάφους με τη μετατροπή των νιτρικών ιόντων σε μοριακό άζωτο, το οποίο επιστρέφει στην ατμόσφαιρα.