DEKOMPOZICE, CYKLY LÁTEK, TOKY ENERGIÍ
Vše souvisí se vším Živou hmotu tvoří 3 hlavní organické složky: Bílkoviny, cukry, tuky Syntézu zajišťuje cca 20 biogenních prvků Nejdůležitější C, O, N, H, P tzv. makroživiny Biologické a geologické cykly Anorganické sloučeniny jsou zabudovávány do živých těl, přeměna na organické sloučeniny, po čase přeměna zpět na anorganické sloučeniny biochemické cykly Voda součást všeho hydrologický cyklus Biologické procesy potřebují energii toky energie (energie v podobě tepla opouští zemi proto toky a ne cykly)
KOLOBĚHY ENERGIÍ A LÁTEK
DEKOMPOZICE = ROZKLAD Anorganické látky přijímány v plynné formě, rozpuštěné v roztocích, zabudované v pevné stravě, změna na organické sloučeniny a převáděny postupně na složité stavební nebo funkční molekuly Energie vzniklá štěpením vazeb (spalováním, oxidací) na CO 2 a minerální látky je využita při metabolismu a posléze uvolněna ve formě tepla, minerální hmota je opět zpřístupněna pro další koloběh, cyklus se uzavírá Mineralizace Většina rostlinné biomasy vstupuje (50-90% nadzemní biomasy a téměř všechna podzemní u travních porostů) a odchází do detritového (dekompozičního) potravního řetězce Během rozkladu vzniká detritus
SCHÉMA ODDÍLŮ A VAZEB V EKOSYSTÉMU producenti Abiotické faktory konzumenti rozkladači
DEKOMPOZIČNÍ (DETRITOVÝ) ŘETĚZEC vede od odumřelé rostlinné a živočišné hmoty přes nekrofágy a saprofágy (např. četné druhy hmyzu a drobné korýše), kteří mrtvou organickou hmotu narušují, zvětšují aktivní plochu a urychlují tak proces rozkladu, po mikroorganismy (viry, bakterie, mikroskopické houby, kvasinky, řasy, prvoci, plísně), které zprostředkují konečný rozklad.
Tvorba humusu je rychlý proces, následná mineralizace probíhá pomaleji. Jednoduché minerální látky, které se z rozkladného procesu dostanou do půdy, jsou pak znovu přístupné primárním producentům k syntéze organických sloučenin. Velikost těla dekompozitorů se v jednotlivých trofických úrovních zmenšuje a jejich populační hustota roste. Nejvíce energie (až 90 %) obsažené v ekosystému protéká právě dekompozičními procesy. Pastevně-kořistnický a detritový potravní řetězec, všechny složky soupeří i živiny a energii, nakonec vznikne humus
HYDROLOGICKÝ CYKLUS = KOLOBĚH VODY Voda nosné médium a také prostředí, ve kterém probíhají zásadní biochemické procesy Hydrologický cyklus výměna vody mezi zemským povrchem, oceánem a atmosférou prostřednictvím srážek, odtoku a výparu Velký koloběh vody Malý koloběh vody
BIOGEOCHEMICKÉ CYKLY Chemické procesy a přesuny anorganických i organických látek v živých systémech i celé biosféře Přirozené globální biochemické cykly x průmysl, zemědělství, domácnosti 4 mil. chemických přípravků (oxidy síry, uhlíku, dusičnany, halogenderiváty) => narušení přirozených cyklů Dynamika koloběhu prvků: hlavní zásobárna na zemi, vstup do ekosystému, hlavní zásobárna v ekosystému, výstup z ekosystému
CYKLUS UHLÍKU Hydrosféra rozpuštěný oxid uhličitý a organická hmota, hlavní zásobárna na zemi, reguluje obsah C v atmosféře uzavřený cyklus prostřednictvím srážek a dále difúzí přes hladiny plynný CO 2 na rozpuštěný CO 2 a ten vytváří s vodou kyselinu uhličitou vodíkové ionty a uhličitanové ionty. Kalcitové schránky korýšů. Sedimenty uhličitany a látky s obsahem C včetně fosilních paliv, rašelina, uhlí, ropa Atmosféra oxid uhličitý, 0,03-0,04% Biosféra organická živá i neživá hmota, nejrozšířenější stavební prvek na zemi, klíčová složka fotosyntézy: oxid uhličitý + voda => glukóza a kyslík Do vazby glukosy je vbudována energie slunečního záření Opačný proces - dýchání
CYKLUS KYSLÍKU
Základní stavební prvek organických látek nezbytných pro život např. DNA, glukóza Zásobárna na zemi atmosféra i hydrosféra (rozpuštěný ve vodě) Většina kyslíku vstupuje do rostlin a živočichů při dýchání, probíhá štěpení organický látek a uvolňování energie Fotosyntéza Nejvíce kyslíku však spotřebovávají mikroorganismy v detritovém řetězci Roční spotřeba kyslíku člověkem při spalování fosilních paliv, dopravě, průmyslu se blíží spotřebě ostatního živého a neživého světa Ozón (O 3 ) fotolýza kyslíku např. při elektrických výbojích, ochranný štít země proti tvrdému kosmickému záření (kratší než 290 nm)
CYKLUS DUSÍKU 1,5% rostlinné sušiny aminokyseliny, nukleové kyseliny, složitější cyklus než uhlík a kyslík Na zemi převládá plynná forma N 2 70% Většina organismů není však schopna plynný dusík asimilovat Do biologických procesů vstupuje procesem fixace dusíku Při fyzikálně-chemických procesech bouřka vzniká k. dusičná Biologická fixace podstatně účinnější rozbití trojné vazby pomocí enzymu nitrogenáza půdní a vodní organismy Autotrofní sinice ve vodním prostředí Anabaena, Aphanizomenon Vody a půdy nesymbiotičtí vazači Azotobacter, Clostridium Symbiotičtí vazači Rhizobium bobovité, Frankia alni olše lepkavá Nitrifikace převod amoniakálního N na dusitany a pak dusičnany (Nitrosomonas, Nitrobacter) Denitrifikace opačný proces
CYKLUS FOSFORU 2 % rostlinné sušiny, energetický metabolismus Na zemi sedimenty a horniny s nerozpustnými fosforečnany Zvětrávání hornin a činnost mikroorganismů Do ekosystému vstupuje jako fosforečnan železitý, tvoří soli, jejichž rozpustnost se zvyšuje s přítomností humusu v půdě Jeho cyklus je otevřený sedimentační je splavován z pevnin do oceánů a usazuje se v hlubinných sedimentech
CYKLUS SÍRY Energetický metabolismus, součást některých aminokyselin Zvětrávání matečných hornin a následné splachy Atmosférické zdroje aerosoly v oceánů, z vulkanické činnosti a z anaerobní respirace některých bakterií např. bažiny Spalování fosilních paliv narušení cyklu síry to co člověk vypustí do atmosféry se rovná tomu co vytvoří příroda! Kyselé deště, průmyslová centra nerovnoměrné rozložení, pokles ph ve vodách a půdě