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 CO2 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) odchází do detritového (dekompozičního) potravního řetězce Během rozkladu vzniká detritus
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.
Edafon
prvoci
chvostoskok
Tvorba humusu 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 o 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 CO2 na rozpuštněnný CO2 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, glukoza Zásobárna na zemi – atmosféra i hydrosféra (rozpuštěný ve vodě) Většina kyslíků 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 (O3) – 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 N2 – 70% Většina organismů není však schopna plynný dusík asimilovat Do biologických procesů vstupuje procesem fixace dusíku – Při fyzikálně-chemických procesech – bouřka – vzniká kys.dusičná Biologická fixace – podstatně účinnější – rozbití trojné vazby pomocí enzymu nitrogenáza – půdní a vodní organismy – Autotrofní sinic 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 někteých 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
