¿Qué es el ciclo del agua?
A excepción de una pequeña parte de la energía solar que ilumina la superficie terrestre para la fotosíntesis, aproximadamente 1/4 se utiliza para evaporar el agua, provocando así el ciclo del agua de la biosfera. El agua no sólo puede evaporarse del agua y de la tierra, sino que también puede ingresar a la atmósfera a través de la evaporación de las hojas de las plantas. Cuando el agua en la atmósfera está fría, se condensa en precipitaciones como lluvia y nieve, y luego vuelve a caer a la superficie. Aproximadamente el 70% de la superficie de la Tierra es océano, y en la superficie del océano se evapora más agua de la que se condensa. En tierra, es todo lo contrario. Por lo tanto, parte del agua terrestre regresa al océano a través de los ríos, parte se filtra en el suelo o en las rocas sueltas, y el resto, excepto ser absorbida por partes de las plantas, se convierte en agua subterránea y eventualmente regresa al océano mediante un movimiento lento. . Aunque el agua también circula dentro del cuerpo del animal, el caudal es muy pequeño.
La mayor parte de la materia orgánica de todos los objetos está compuesta por agua. Las masas de agua superficiales son indispensables para la producción y la vida humana, por lo que cualquier ecosistema es inseparable del agua, al mismo tiempo, el ciclo del agua es la materia; en el ecosistema y proporciona la base para el intercambio de energía. Además, el agua también juega un papel en la regulación del clima, la purificación de la atmósfera y la purificación del medio ambiente.
2. Ciclo del carbono El carbono es también el elemento principal de los organismos vivos y se almacena en la atmósfera en forma de dióxido de carbono. Las plantas absorben dióxido de carbono del aire a través de la fotosíntesis, producen materia orgánica como azúcares y liberan oxígeno para que los animales respiren.
Al mismo tiempo, las plantas y los animales absorben oxígeno y liberan dióxido de carbono al aire. Además, los restos de animales son descompuestos y destruidos por microorganismos y finalmente oxidados en dióxido de carbono, agua y otras sales inorgánicas. Los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural también se forman a partir de restos biológicos de la historia geológica. Cuando los humanos los queman, consumen oxígeno del aire y liberan dióxido de carbono. Finalmente, gran parte del dióxido de carbono del aire es absorbido por el agua del mar, y poco a poco se convierte en carbonato y se deposita en el fondo marino para formar nuevas rocas, o migra a la tierra a través de las conchas y esqueletos de los organismos acuáticos. Estos carbonatos absorben dióxido de carbono del aire y lo convierten en bicarbonato, que se disuelve en agua y finalmente se clasifica en el océano. Otros fenómenos naturales, como las erupciones volcánicas y los incendios forestales, también pueden convertir el carbono en dióxido de carbono y liberarlo a la atmósfera.
Debido al rápido desarrollo de la industria, el ser humano ha consumido una gran cantidad de combustibles fósiles, lo que ha aumentado la concentración de dióxido de carbono en el aire, afectando el clima mundial y causando daños a los humanos.
3. Ciclo del nitrógeno El nitrógeno también es uno de los elementos importantes de la materia orgánica y juega un papel importante en los problemas ambientales. La falta de proteínas en los alimentos humanos provoca desnutrición, que daña las capacidades físicas y mentales. Los fertilizantes sintéticos elaborados a partir de nitrógeno también pueden contaminar el agua cuando se aplican. Además, el nitrógeno se oxida en óxidos de nitrógeno durante el proceso de combustión, lo que puede provocar una grave contaminación de smog fotoquímico en la atmósfera.
La atmósfera contiene una gran cantidad de nitrógeno (alrededor del 79%), pero no puede ser utilizado directamente por plantas o animales. Sólo los rizobios de las leguminosas como el anís y la soja o las bacterias fijadoras de nitrógeno, como algunas algas verdiazules, pueden convertir el nitrógeno del aire en nitrato y fijarlo. Las plantas absorben nitratos y sales de amonio del suelo, fabrican varios aminoácidos en sus cuerpos y luego sintetizan varias proteínas. Los animales obtienen nitrógeno comiendo plantas. Después de que los animales y las plantas mueren, los microorganismos descomponen las proteínas de sus cuerpos en nitratos o sales de amonio, que se devuelven al suelo para que las plantas las absorban y utilicen. Parte del nitrato del suelo se convierte en nitrógeno molecular mediante bacterias desnitrificantes y se devuelve a la atmósfera. La producción y el uso de fertilizantes químicos también convierten el nitrógeno del aire en sales de amonio, que se almacenan en el suelo. El gas nitrógeno también ingresa a la atmósfera durante las erupciones volcánicas.
4. Ciclo del fósforo El fósforo es otro elemento importante necesario para sustentar la vida. El fósforo es necesario para el metabolismo de todos los seres vivos. Los seres humanos utilizan una gran cantidad de detergentes y fertilizantes fosfatados que contienen fósforo, lo que provoca un exceso de nutrientes de fósforo en los cuerpos de agua y un crecimiento excesivo de las plantas acuáticas, lo que daña el medio ambiente.
Las principales fuentes de fósforo son la roca fosfórica, los depósitos naturales de fosfato en las capas de guano y los fósiles de animales. Las rocas fosfatadas o los depósitos minerales ingresan a cuerpos de agua o cadenas alimentarias a través de la erosión natural o la minería artificial. Después de un ciclo corto, la mayoría de ellos se pierden en los sedimentos de las profundidades marinas y solo vuelven a surgir después de actividades geológicas. La roca de fosfato se extrae artificialmente para utilizarla como fertilizante, y la mayor parte es arrastrada al océano. Sólo una pequeña cantidad de peces y aves que pasan por mares poco profundos regresan a la tierra. Sólo una pequeña parte del fósforo de la biosfera sufre ciclos biogeoquímicos. La mayor parte fluye en una dirección y es un recurso no renovable. Por lo tanto, se debe considerar cuidadosamente la utilización de los recursos de roca fosfórica. Según datos estadounidenses de 1972, se estima que las reservas mundiales de fósforo existentes durarán unos 100 años.
Cabe destacar que el flujo de materiales tiene una característica destacada en la cadena alimentaria, que es la biomagnificación. Cuando el medio ambiente está contaminado, algunos elementos metálicos pesados no degradables u otras sustancias tóxicas se amplificarán paso a paso a través de la cadena alimentaria y se acumularán en los organismos. Por ejemplo, la acumulación de pesticidas organoclorados como el DDT en la cadena alimentaria es un ejemplo obvio. El DDT es una sustancia liposoluble que es difícil de descomponer. Después de ingresar al cuerpo, se combina con la grasa y no se excreta fácilmente del cuerpo y se enriquece a través de la cadena alimentaria. Debido a la bioacumulación, los efectos tóxicos de las sustancias tóxicas en animales y humanos con niveles tróficos más altos en la cadena alimentaria aumentan considerablemente, pero al mismo tiempo, los humanos también pueden utilizar la bioacumulación para reducir o eliminar la contaminación ambiental.
En el ecosistema, aunque el flujo de energía y la circulación de materiales son de diferente naturaleza y cada uno cumple sus propias funciones, son un todo estrechamente integrado e indivisible. Durante el proceso de alimentación biológica, el flujo de energía y la circulación de materiales ocurren simultáneamente. Ambos están estrechamente relacionados, van de la mano y son difíciles de separar. Por ejemplo, los alimentos están formados por moléculas orgánicas y la energía se almacena en los enlaces químicos de las moléculas.