دورات مجموعة من العناصر في النظم البيئية

2007 في الثقافة والتنوير البيئي

الدكتور ضياءالدين محمد مطاوع

KFAS

العناصر في النظم البيئية البيئة البيولوجيا وعلوم الحياة

1- دورة الماء

يدور الماء بين الكائنات الحية والغلاف الجوي في دورة مستمرة، يمكن توضيحها في الشكل (2):

فعندما تسقط اشعة الشمس على المسطحات المائية – مثل: البحار والمحيطات – يتبخر الماء إلى السحب، التي تنقلها الرياح إلى طبقات الجو العليا، ثم تتحرك من مكان لآخر، ثم تسقط على هيئة أمطار، تملأ الأنهار التي تصب في البحار، وبذلك تعود المياه إلى البحر مرة أخرى.

 أما الماء الذي تمتصه النباتات وتشربه الحيوانات فإنه يمر ببعض العمليات الحيوية داخل أجسام هذه الكائنات الحية، ثم يعود ثانية إلى البيئة من خلال عمليات: النتح، والتنفس، والإخراج.

 

2- دورة الكربون

يوجد الكربون في الغلاف الهوائي على هيئة ثاني أكسيد الكربون، نتيجة تنفس الكائنات الحية، وتحلل الكائنات بعد موتها بواسطة أنواع معينة من البكتريا؛ كما ينتج من احتراق الأخشاب والوقود الحفري (مثل الفحم وزيت البترول)، وينبعث أيضاً من الممارسات الصناعية، بالإضافة إلى انبعاثه ضمن الغازات المتصاعدة من البراكين.

وتتلخص دورة الكربون في امتصاص النباتات الخضراء (على اليابسة أو في الماء) غاز ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء أو الذائب في الماء، حيث تقوم أوراقها – مستعينة بالطاقة الشمسية – بربط جزيئات ثاني أكسيد الكربون بجزيئات الماء، لتكوّن المواد الكربوهيدراتية. 

 

ويقوم النبات بربط ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والماء لتكوين مركبات بروتينية، كما يكون منه مواد دهنية وأصباغ وغيرها.

وتنطلق كميات كبيرة من غاز الأكسجين مع نواتج عملية البناء الضوئي.  ويمكن توضيح دورة الكربون في الشكل (3):

 

ومن المعروف أن النبات هو القاعدة الغذائية لمعظم الحيوانات. 

ويتم احتراق المواد الغذائية داخل الكائنات الحية النباتية والحيوانية، لينطلق غاز ثاني أكسيد الكربون مع بخار الماء والطاقة فيما يعرف بالتنفس.

وتستحيل الحياة على هذا الكوكب بدون النباتات الخضراء، فهي التي تمد الإنسان والحيوان بالغذاء، وهي التي تحتفظ بمستوى مناسب من الأكسجين، وتعمل على حفظ التوازن بين غاز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون.

 

3- دورة النيتروجين

النيتروجين من الغازات غير النشطة، ويوجد في الهواء الجوي بكميات تصل إلى 78% من حجم الهواء تقريبا، ويوجد على صورة عنصر أو أكسيد أو نشادر. 

ويعد النيتروجين مكونا أساسيا لخلايا الكائنات الحية، ولهذا الغاز دورة أو رحلة تبدأ من الأرض إلى الهواء، ثم من الهواء إلى الأرض، وله معامل متخصصة بين حبيبات التربة، يعمل فيها كيميائيون غاية في الصغر، ويقدر عددهم في حفنة من التراب بالملايين. 

 

فالبكتريا المشبتة للنيتروجين (بطريقة هابر) توجد في التربة، مثل بكتريا الكلوستريدياد والأزوتوباكتر، والبكتريا العقدية في جذور البقولياـ، وكذلك الطحالب الخضراء المزرقة – تمتص النيتروجين وتحوله إلى مركبات نيتروجينية.

وهناك أنواع أخرى – مثل بكتريا النتروزوموناس والنتروزوكوكاس – تؤكسد النشادر إلى أملاح نتريت، ثم تقوم بكتريا النتروباكتر بأكسدة النتريتات إلى نترات.  ويمكن توضيح دورة النيتروجين في الشكل (4):

 

وقد يتم تثبيت الجوي بعمليات كيميائية، حيث يتحد مع الأكسجين بتأثير الشرر الكهربائي (البرق)، فتتكون أكاسيد نيتروجينية تذوب في مياه الأمطار منتجة حمض النيتروز، الذي يتحد مع أملاح التربة لتكون النتريتات.

وهذه تؤكسدها بكتريا النتروباكتر إلى نترات يستفيد منها النبات، حيث يكوّن البروتينات النباتية، وهذه يتغذى عليها الحيوان، ثم يهضمها مكونا الأحماض الأمينية، التي تستخدم في تصنيع البروتين الحيواني. 

 

وفي كثير من الحيوانات وخلال عمليات الأيض، تتحول البروتينات إلى يوريا، وبفعل البكتريا تتحول إلى نشادر ثم إلى نتريتات، أما بكتريا التعفن (التحلل) فتقوم بتحليل أجسام النباتات والحيوانات بعد موتها. 

وتحوّل ما بها من البروتينات إلى مركبات الأمونيا، التي تتحول بفعل البكتريا إلى نتريتات، ثم إلى نترات، ويوجد في التربة الرديئة التهوية نوع آخر من البكتريا يعرف ببكتريا الدنترة، تقوم بتحليل النترات الموجودة في التربة إلى أكاسيد نيتروجينينة وغاز نيتروجين، يتصاعدان في الهواء الجوي، فتقل خصوبة التربة تبعا لذلك.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]