تعريف الدورات البيوجيوكيميائية
تشير الدورات Biogeochemical بشكل أساسي إلى حركة العناصر الغذائية والعناصر الأخرى بين العوامل الحيوية وغير الحيوية.
مصطلح البيوجيوكيميائية مشتق من “bio” التي تعني المحيط الحيوي ، وتعني “geo” المكونات الجيولوجية وتعني ” الكيميائية ” العناصر التي تتحرك خلال دورة .
المادة الموجودة على الأرض محفوظة في شكل ذرات ، نظرًا لأن المادة لا يمكن إنشاؤها أو تدميرها ، يتم إعادة تدويرها في نظام الأرض بأشكال مختلفة ، تحصل الأرض على الطاقة من الشمس التي تُشع مرة أخرى كحرارة ، وتبقى جميع العناصر الأخرى موجودة في نظام مغلق ، تشمل العناصر الرئيسية ما يلي:
-
كربون
-
هيدروجين
-
نتروجين
-
الأكسجين
-
الفوسفور
-
الكبريت
يتم إعادة تدوير هذه العناصر من خلال المكونات الحيوية وغير الحيوية للنظام البيئي ، الغلاف الجوي والغلاف المائي والغلاف الصخري هي المكونات اللاأحيائية للنظام البيئي.
أنواع الدورات البيوجيوكيميائية
تنقسم الدورات البيوجيوكيميائية أساسًا إلى نوعين:
الدورات الغازية:
تشمل الكربون والأكسجين والنيتروجين ودورة المياه.
الدورات الرسوبية
: تشمل الكبريت والفوسفور ودورة الصخور وما إلى ذلك.
وسوف نتعرف على بعض كل من هذه الدورات البيوجيوكيميائية باختصار:
دورة المياه
يتبخر الماء من المسطحات المائية المختلفة ويبرد ويتكثف ثم يعود إلى الأرض كمطر ، هذه الدورة البيوجيوكيميائية مسؤولة عن الحفاظ على الظروف الجوية ، يتفاعل الماء بأشكاله المختلفة مع المحيط ويغير درجة حرارة وضغط الغلاف الجوي.
هناك عملية أخرى تسمى التبخر النتح (أي البخار الناتج من الأوراق) والتي تساعد في هذه العملية ، إنه تبخر الماء من الأوراق والتربة والأجسام المائية إلى الغلاف الجوي الذي يتكثف مرة أخرى ويسقط كمطر.
دورة الكربون
دورة الكربون
هي إحدى الدورات البيوجيوكيميائية التي يتم فيها تبادل الكربون بين المحيط الحيوي والغلاف الأرضي والغلاف المائي والغلاف الجوي والغلاف الجوي.
تستخدم جميع النباتات الخضراء ثاني أكسيد الكربون وضوء الشمس لعملية التمثيل الضوئي ، وهكذا يتم تخزين الكربون في النبات ، عندما ماتت النباتات الخضراء ، يتم دفنها في التربة التي تتحول إلى وقود أحفوري مصنوع من الكربون ، عند حرق هذه الوقود الأحفوري ، تطلق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.
أيضا ، الحيوانات التي تستهلك النباتات تحصل على الكربون المخزن في النباتات ، يعود هذا الكربون إلى الغلاف الجوي عندما تتحلل هذه الحيوانات بعد الموت ، يعود الكربون أيضًا إلى البيئة من خلال التنفس الخلوي للحيوانات.
يتم إنتاج محتوى هائل من الكربون على شكل ثاني أكسيد الكربون ويتم تخزينه على شكل وقود أحفوري (الفحم والنفط) ويمكن استخراجه لأغراض تجارية وغير تجارية مختلفة ، عندما تستخدم المصانع هذا الوقود ، يتم إطلاق الكربون مرة أخرى في الغلاف الجوي أثناء الاحتراق.
دورة النيتروجين
إنها الدورة البيوجيوكيميائية التي يتم من خلالها تحويل النيتروجين إلى عدة أشكال ويتم تداوله عبر الغلاف الجوي والأنظمة البيئية المختلفة مثل النظم البيئية الأرضية والبحرية.
النيتروجين عنصر أساسي في الحياة ، يتم تثبيت النيتروجين في الغلاف الجوي عن طريق البكتيريا المثبتة للنيتروجين الموجودة في العقيدات الجذرية للنباتات البقولية وإتاحتها للتربة والنباتات.
تقوم البكتيريا الموجودة في جذور النباتات بتحويل غاز النيتروجين هذا إلى مركب قابل للاستخدام يسمى الأمونيا ، يتم توفير الأمونيا أيضًا للنباتات في شكل أسمدة ، يتم تحويل هذه الأمونيا إلى نترات ونترات ، تقوم بكتيريا نزع النتروجين بتقليل النترات إلى نيتروجين وإعادتها إلى الغلاف الجوي.
دورة الأكسجين
تنتقل هذه الدورة البيوجيوكيميائية عبر الغلاف الجوي والغلاف الصخري والغلاف الحيوي ، الأكسجين عنصر وفير على الأرض ، يوجد في شكل العناصر في الغلاف الجوي بنسبة 21٪.
تطلق النباتات الأكسجين أثناء عملية التمثيل الضوئي. يستنشق البشر والحيوانات الأخرى الأكسجين بزفير ثاني أكسيد الكربون الذي تمتصه النباتات مرة أخرى ، يستخدمون ثاني أكسيد الكربون في عملية التمثيل الضوئي لإنتاج الأكسجين ، وتستمر الدورة.
دورة الفوسفور
في هذه الدورة البيوجيوكيميائية ، يتحرك الفوسفور عبر الغلاف المائي والغلاف الصخري والغلاف الحيوي ، يتم استخراج الفوسفور عن طريق تجوية الصخوربسبب الأمطار والتعرية ، يتم غسل الفوسفور في التربة والمسطحات المائية ، تحصل النباتات والحيوانات على هذا الفوسفور من خلال التربة والمياه وتنمو ، تتطلب الكائنات الحية الدقيقة أيضًا الفوسفور لنموها ، عندما تموت النباتات والحيوانات تتحلل ، ويعاد الفوسفور المخزن إلى التربة والأجسام المائية التي تستهلكها النباتات والحيوانات مرة أخرى وتستمر
دورة الفوسفور
.[1]
دورة الكبريت
تنتقل
دورة الكبريت
عبر الصخور والأجسام المائية والأنظمة الحية ، يتم إطلاق الكبريت في الغلاف الجوي عن طريق تجوية الصخور ويتم تحويله إلى كبريتات ، ويتم امتصاص هذه الكبريتات بواسطة الكائنات الحية الدقيقة والنباتات وتحويلها إلى أشكال عضوية ، تستهلك الحيوانات الكبريت العضوي من خلال الطعام ، عندما تموت الحيوانات وتتحلل ، يتم إرجاع الكبريت إلى التربة التي تحصل عليها النباتات والميكروبات مرة أخرى ، وتستمر الدورة.
الكبريت عنصر أساسي في الجزيئات الكبيرة للكائنات الحية ، كجزء من حمض السيستين الأميني ، يشارك في تكوين روابط ثاني كبريتيد داخل البروتينات ، مما يساعد على تحديد أنماط طيها ثلاثية الأبعاد ، وبالتالي وظائفها ، توجد دورات الكبريت بين المحيطات والأرض والغلاف الجوي.
على الأرض ، يتم ترسيب الكبريت بأربع طرق رئيسية:
-
هطول الأمطار
-
السقوط المباشر من الغلاف الجوي
-
وتجوية الصخور
-
تحلل المواد العضوية
ويوجد كبريت الغلاف الجوي في شكل ثاني أكسيد الكبريت (SO 2 ) ، عندما تهطل الأمطار في الغلاف الجوي ، يذوب الكبريت في صورة حمض كبريتيك ضعيف (H 2 SO 4 ) ، مما يؤدي إلى هطول أمطار حمضية ، يمكن أن يسقط الكبريت أيضًا مباشرة من الغلاف الجوي في عملية تسمى السقوط ، كما يؤدي تجوية الصخور المحتوية على الكبريت إلى إطلاق الكبريت في التربة ، تنشأ هذه الصخور من رواسب المحيطات التي انتقلت إلى الأرض عن طريق الارتفاع الجيولوجي.
يمكن للنظم البيئية الأرضية بعد ذلك الاستفادة من كبريتات التربة هذه (SO 4 2−) ، عند وفاة والتحلل من هذه الكائنات يتم تحريرها الكبريت في الجو كما (H كبريتيد الهيدروجين 2 S) الغاز قد يدخل الكبريت أيضًا إلى الغلاف الجوي من خلال الفتحات الحرارية الأرضية.
يدخل الكبريت إلى المحيط عن طريق الجريان السطحي من الأرض ، والتساقط ، والفتحات الحرارية الأرضية تحت الماء. تعتمد بعض النظم البيئية البحرية على المواد الكيميائية ، التي تستخدم الكبريت كمصدر للطاقة البيولوجية ، ثم يدعم هذا الكبريت
النظم البيئية
البحرية في شكل كبريتات.
لعبت الأنشطة البشرية دورًا رئيسيًا في تغيير توازن دورة الكبريت العالمية ، يؤدي حرق كميات كبيرة من الوقود الأحفوري ، وخاصة من الفحم ، إلى إطلاق كميات كبيرة من غاز كبريتيد الهيدروجين في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى هطول أمطار حمضية ، المطر الحمضي هو مطر أكّال يتسبب في تلف النظم البيئية المائية والبيئة الطبيعية عن طريق خفض درجة الحموضة في البحيرات ، مما يؤدي إلى قتل العديد من الحيوانات المقيمة ، كما أنه يؤثر على البيئة التي يصنعها الإنسان من خلال التدهور الكيميائي للمباني.[2]