Biyogeokimyasal çevrimleri, bu döngülerin hareketini ve dönüşümünü Dünya'nın birbirine bağlı sistemleri aracılığıyla yöneten temel süreçlerdir. Bu döngüler - atmosfer, hidrosfer, lithosphere ve biyosfer - bu temel besinlerin sürekli olarak kapatılması ve mevcut olması gerektiği gibi, besinlerin sistemden nasıl ayrıldığını anlamak için kritiktir.

Biogeokimyasal Çevrimler Nedir?

Onların temelinde, biyogeokimyasal çevrimler, karbon, azot, fosfor gibi elementlerin ve sulfur’un yaşam organizmaları (biyotik bileşeni) ve fiziksel çevre (abiyotik bir bileşeni) ve diğerleri, fobik süreçlerle ilgili olarak, her döngünün fiziksel bir şekilde yayılması, fiziksel aktivite yaratması ve fiziksel aktivite yaratması gibi, fiziksel aktivitenin tekrarlanması ve diğerlerinden dolayı karbon.

Major Biogeokimyasal Çevrimler

Karbon Döngüsü

Karbon döngüsü muhtemelen iklim yönetmeliği ve yaşam enerji temelindeki merkezi rolü nedeniyle bilinen en iyi bilinen biyogeokimya döngüsüdir. Karbon dört büyük rezervuardan hareket eder: atmosfer ( CO2), karasal biyosfer (kücre, topraklar), okyanuslar (organik karbon nedeniyle), ve jeolojik rezervler (fossil yakıtlar, limestone).

  • [FONT:0]Fotoğraflarintez: [Döntgenler, algler ve cyanobacteria atmosferik CO2 absorbe eder ve çoğu gıda weblerinin temelini oluşturur.
  • [FONT:0)Respirasyon:[Dönetici ve hayvanlar CO2'yi enerji için organik maddeye adapte ettikleri gibi atmosfere geri döndürürler.
  • [FONT:0)Decomposition:[Dönetici:[Dönetici:0) Mikroorganizm ölü organik materyali kırar, CO2 şeklinde toprağa ve atmosfere geri döner ve methane (CH4).
  • [FONT:0)Ocean-Atmosphere Exchange: Okyanuslar çok fazla CO2 tüketiyor, kritik bir karbon lavabo olarak hareket ediyor, ancak bu aynı zamanda okyanus asitleşmesine de yol açıyor.
  • [FONT:0]Combustion: [Dönetici: [Döntgen: 0,3] Fosil yakıtların ve biyokütmelerin yakılması, doğal döngüsü bozuyor.

İnsan aktiviteleri, özellikle fosil yakıtların ve deforestation'ın yanması, karbon döngüsünü önemli ölçüde değiştirdi. Atmosferik CO2 seviyeleri, küresel iklim değişikliğini sürmekten bu yana yaklaşık% 50 arttı.

Nitrogen Döngüsü

Nitrogen, amino asitlerin, proteinlerin ve nüklec asitlerin (DNA ve RNA) temel bir bileşenidir, tüm yaşam için vazgeçilmez hale getirir. Dünya atmosferi 78% azot gazıdır (N2), bu form büyük ölçüde inert ve kullanılabilir organizmalar tarafından kullanılabilir.

  • [FONT:0)Nitrogen Fixation:[Dönetici:[Dönetici:0)[FONT:0)[[FONT=0))) Bazı bakteriler (örneğin, jizobium in kök nodules of legumes, free-living Azotobacter, and cyanobacteria) atmosferik N2 into amonyak (NH3), bu bitkiler tarafından assimilated by.
  • [FONT:0)Nitrification:[Dönetici:[Dönetici:0)) Ammonya ilk önce nitrit (NO2-) ve sonra da nitrata (NO3-), bitkiler tarafından alınan form.
  • [FONT:0)Assimilasyon: [Döntgen:[Döneticiler nitrat veya ammonium absorbe eder ve organik azot bileşikleri inşa etmek için onları kullanırlar. Hayvanlar bitkiler veya diğer hayvanlar tarafından azot elde ederler.
  • [FONT:0)Ammonification:[Dönemli atıklar öldüğünde, dekompreserler organik azotu amonyaka geri çevirirler, bu döngüyü yeniden başlatırlar.
  • [FONT:0)Denitrification:[Dönetici:[Dönetici:0))) Anaerobik koşullarda (örneğin, sulogged topraklar), denitrating bakteriler, nitrata N2 gazına geri döner, atmosferine geri döner.

Bu, sentetik azot gübrelerinin Haber-Bosch süreci aracılığıyla üretimi, küresel azot döngüsündeki reaktif azot miktarını iki katına çıkardı.Bu da tarımsal üretkenliği güçlendirdi, aynı zamanda ciddi çevresel sonuçları da artırdı: göllerin ve kıyı bölgelerinin eutasyonu, güçlü sera gazı gazlarının emisyonu (N2O) ve azotun biyolojik çeşitliliği kaybı.

Phosphorus Çevrimi

Karbon ve azotun aksine, fosfor döngüsü önemli bir atmosfer aşaması içermez. Phosphorus, ATP, DNA, RNA ve hücre membranları için gereklidir. Hava ve su ortamları ile yavaşça hareket eder:

  • [FONT:0)Yaptık:[Dönetici:[Dönetici:0) Phosphate ions (PO43-) birpati gibi kayalardan havalanır ve toprak çözümlerinde kullanılabilir hale gelir.
  • [FONT:0)Güncelleme:[Döneticiler topraktan fosfat absorbe eder; o zaman hayvanlar olarak gıda web aracılığıyla hareket eder.
  • [FONT:0)Decomposition:[Döneticiler öldüğünde fosfat toprağa veya suya mikrobiyo aktivite ile geri döndü.
  • [FONT:0]Sedimentasyon:[[Dönetici: LTT:1] jeolojik zaman ölçekleri üzerinde, fosfat sedilerde depolanabilir ve sonunda yeni kayaların bir parçası haline gelir.

İnsan aktiviteleri, fobik fobik fobik algınlık ve deterjanlar için fosfat kayasının madenciliği aracılığıyla bisiklete bindi.Saçtılmış fosfor tarım ve şehir bölgelerinden tükenen bir kaynaktır; Dünya’nın minable rezervleri birkaç ülkede yoğunlaşır, zararlı algallar, oksijen depletion (dead bölgeleri) ve balıkları öldürür.

Su (Hydrologic) Döngüsü

Su bir besin değilken, tüm biyogeokimyasal çevrimleri ve yaşam için önemli bir moleküldür. Su döngüsü, atmosfer, toprak ve okyanuslar arasındaki sürekli su akışını içerir, bu da diğer biyogeokimyasal süreçleri etkiler ve tükenir.

Sulfur Döngüsü

Sulfur proteinler için önemli bir unsurdur (aslı asitlerin bir parçası ve methionine) ve vitaminler. Sulfur döngüsü hem gazlı hem de sağlam aşamalar içerir:

  • [FONT:0)Biolojik Yayın: [Dönetici Maddenin Dekompozisyonu hidrojen sulfid (H2S) ve organik sulfur bileşikleri serbest bırakır.
  • [FONT:0]Oxidation:[[Dönetici: [Dönetici: 0,4] Sulfur-o oksiting bakteriler H2S'yi sulfate (SO42-) haline getirirler.
  • [FONT:0)Redüksiyon: [Dönemli sedisyonlarda, sulfate-reksiyonlu bakteriler tekrar H2S üretiyor.
  • [FONT:0]Volcanic Emissions: Volcanic patlamalar sulfur dioksit (SO2) atmosfere serbest bırakılır.

Fosil yakıtların insan yanması, özellikle kömür, bu emisyonları azaltmış, ancak sulfur kirliliği birçok endüstriyel bölgede endişe vericidir.

Ekosistem Fonksiyonlar için Biyogeokimyasal Çevrimlerin Önemi

Nutrient Availability and Verimlilik

Biyogeokimyasal çevrimleri, temel üreticilerin sürekli olarak mevcut olmasını sağlar - dikteler, algler ve cyanobacteria. Bere geri dönüşüm olmadan, ekosistemler hızla kaynaklarını tüketecektir, verimlilikte bir çöküşe yol açar. Örneğin, azot ve fosfor döngüleri doğrudan birçok kara ve su ekosisteminde birincil üretim sınırlandırır, en azından Liebig'in Yasası olarak bilinen bir konsept.

Biodiversity ve Ekosystem Resilience

Dengeli biyogeokimyasal çevrimler, besinlerin istikrarlı bir tedarikini sağlayarak ve habitat kalitesini korumakla birlikte çeşitli türlerin devam ettirilmesini sağlar. Sağlıklı toprak beslenme döngüleri, geniş bir çeşitlilik kaybına yol açar ve susuzlukları, susuzluklar veya zararlı salgınlar gibi rahatsızlıklara karşı dirençli ekosistemlere karşı dirençli bir şekilde azalır.

İklim ve Çevre Yönetmeliği

Karbon ve sulfur döngüleri, küresel ve bölgesel iklimleri doğrudan etkiler. Karbon döngüsü, sera gazlarının konsantrasyonunu kontrol eder; su döngüsü bulut formasyonunu etkiler ve yansımalarını etkiler (konomik etki).

Soil Fertness ve Uzun Süreli Verimlilik

Soil formasyon ve doğurganlık, biyogeokimyasal çevrimlerle yakından bağlantılıdır.Ebeveyn materyalinin havalandırılması, organik madde kaybı ve organik karbon inşa etmek, yapı, su tutma ve besin tutma kapasitesi.

Biogeokimyasal Çevrimler Üzerine İnsan Etkileri

Karbon Döngüsü Disruption

Endüstriyel Devrim'den bu yana, insan faaliyetleri – bugün yaklaşık olarak fosil yakıt yakması, yıkım ve çimento üretimi – atmosfere 1,5 trilyondan fazla CO2 serbest bırakıldı. Bu, Dünya tarihinin yaklaşık 280 parçadan daha fazla Atmosferik CO2 seviyesi yükseldi (ppm) bugün, 1750'den fazla küresel ısınma, daha sık ve yoğun aşırı hava olayları, deniz seviyesinin yükselmesi ve okyanus asitleşmesi.

Nitrogen Çevrimi

Haber-Bosch süreci şimdi yılda 150 milyondan fazla sentetik azot gübresi üretiyor, her yaz New Jersey'in büyüklüğüne katlanmak, Mississippi Nehri Basin'den doğrudan bir azot tükenmesi ve bunun yerine, gübre kullanımı ve hayvanatması, büyük miktarda nitrozofret ve su kirliliğine neden oluyor.

Phosphorus Kirliliği ve Korkunç

Phosphate rock madenciliği, geçen yüzyılda 10 kat arttı. Nitrojen'dan farklı olarak, phosphorus, Fas, Çin'de ve ABD'de yoğunlaşan mevcut rezervleriyle, fosfat gübrelerinin aşırı kullanımı toprak birikimine ve tükenmelerine yol açıyor, özellikle de düşük gelirli ülkelerdeki tarım arazilerine erişimle sınırlı kalıyor.

Sulfur Döngüsü Disruption

Sulfurtoksitoksitoksitoksit enerji santralleri ve endüstriyel tesislerin Emisyonları Temiz hava düzenlemeleri nedeniyle birçok gelişmiş ülkede düştü, ancak gelişmekte olan ülkelerde yüksek oranda sulfur kirliliği, topraklar ve sular gibi toksik metalleri azaltıp, bitki büyümesini azalttı.Insteynır ve doğu Kuzey Amerika'da asitleştirme balık popülasyonları sildi.

Cascading Effects and Ekosystem Feedbacks

İnsan değişiklikleri genellikle diğerlerine kadar uzanıyor. Örneğin, tarımdan gelen azot dekonomisi karbonu hipok sularla teşvik edebilir ( potansiyel karbon lavabosu) ancak aynı zamanda biyolojik çevrimlerin tüm süitini dikkate alan entegre yönetim yaklaşımlarına da yol açar.

Biogeokimyasal Çevrimlerin Sürdürülebilir Yönetimi

Fossil Yakıt Bağımlılığının Azaltılması

Yenilenebilir enerji kaynaklarına geçiş (solar, rüzgar, hidroelektrik) ve enerji verimliliğini artırmak, karbon emisyonlarını büyük ölçüde azaltabilmektedir. Karbon yakalama ve depolama (CCS) teknolojiler, zaman kaynaklarından CO2'yi sequester CO2'ye geri yüklemek için bir yol sunar, ancak Afforestation ve tarım geliştirme uygulamaları için bir yedek değildir (örneğin, tarım, tarım, tarım, tarım) topraklarda karbon depolamasını artırabilir.

Hassas Tarım ve Nutrient Yönetimi

Doğru zamanda gübre uygulayın, doğru miktarda ve gelişmiş verimli formülasyonlar kullanılarak azot ve fosfor kayıpları azaltılabilir. Siteye özgü besin yönetimi, değişken uygulama ve su yolları boyunca tampon şeritlerin kullanımı, daha iyi manure yönetimi ve insan atıklarının geri dönüşümü (kompulasyon veya anaerobik sindirme yoluyla) yakınlaştırılabilir.

Atıksu Tedavisi ve Phosphorus Recovery

Su arıtma tesislerini fosfor ve azotu kaldırmak için yükselterek, fosforun yağışı ve struvite kristalizasyonu gibi yüzey sularına yönelik besin yüklemelerini önemli ölçüde azaltabilmektedir.

Politika ve Uluslararası İşbirliği

Etkili yönetim önemlidir. Avrupa Birliği'nin Nitrates Yönergesi ve ABD Chesapeake Bay Total maximum Daily Load (TMDL) programı, birleşmiş Milletler Sürdürülebilir Kalkınma Hedefleri gibi küresel girişimleri azaltmak için başarı göstermiştir (özellikle Goal 14 ve 15) bozulmamış döngüler tarafından etkilenen ekosistemleri korumak ve restore etmek için gerekli olan ihtiyacı vurgular.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Biyogeokimyasal çevrimleri gezegenimizin yaşam destek sistemleridir, iklim değişikliği ve asitlenmedeki biyolojik dünyaları hassas bir besin akışı ve dönüşümün arkasında bağlar. Bunlar, fosil yakıt kullanımı, beslenme yönetimi ve istikrarlı bir iklim. İnsan aktivitelerinin azaltılması gibi - bu döngülerden gelen sonuçların artması ve geri yüklemesi ve toprak bozulmasına olanak sağlar. Ancak, bu döngülerin arkasındaki bilimleri anlamak ve sürdürülebilir uygulamaları geliştirmek - fosil yakıt kullanımı, beslenme yönetimini azaltmak ve sürdürülebilirleştirmek gibi - bu döngülerdeki rolümizi azaltabiliriz.

Daha fazla okuma için, [[DörtDÜ:0)NASA Dünya Gözlemevi'nin karbon döngüsünün genel bakışını inceler.[DÜT:1).