생지화학적 순환이란 무엇인가?

생지화학적 순환이나 물질의 순환이 무엇인지, 어떤 유형이 존재하는지 설명합니다. 탄소, 인, 질소 순환.


생지화학적 순환은 물질의 이동 회로이다.

생지화학적 순환이란 무엇인가?

일련의 운송, 생산 및 분해 과정을 통해 생명체와 이를 둘러싼 환경 사이의 화학 원소 교환 회로를 생지화학적 순환 또는 물질의 순환이라고 합니다 . 그 이름은 그리스어 접두사 bio (생명)와 geo (지구)에서 유래되었습니다.

다양한 형태의 생명체 (식물, 동물, 현미경 등)와 무기 자연 요소 및 화합물(비, 바람 등) 모두 생지화학적 순환에 관여합니다. 이는 한 곳에서 다른 곳으로 물질이 끊임없이 이동하는 것이며, 이를 통해 생물권 에서 이용 가능한 영양분을 재활용할 수 있습니다 .

“영양소”란 생명체 의 유기체 내 존재가 생명체의 존재 연속성 과 종 의 번식 에 필수적인 모든 요소 또는 분자를 의미합니다 . 영양소는 일반적으로 약 31~40개의 서로 다른 화학 원소로 구성되며, 종에 따라 영양소와 이를 구성하는 원소가 서로 다른 비율 로 필요합니다 . 이러한 영양소는 다양한 유형이 있을 수 있습니다.

  • 다량 영양소. 다양한 화합물로 체내에 존재하는 것은 모든 살아있는 유기체 질량 의 약 95%를 구성합니다 . 그들은 탄소, 산소, 수소, 질소, 황, 칼슘, 나트륨, 염화물, 칼륨 및 인으로 구성됩니다. 이는 모든 생명체의 몸에서 가장 많은 양으로 발견되는 영양소입니다.
  • 미량 영양소. 생명체의 몸에 존재하는 것은 필수적이지만 소수입니다. 그들은 철, 구리 , 아연, 요오드 및 비타민 A 로 구성됩니다.
  • 활력이 넘칩니다. 이는 생명체의 유기체가 중요한 기능을 수행하는 데 필요한 에너지를 얻기 위해 사용하는 것입니다. 예를 들어 아미노산과 지방이 있습니다 .
  • 구조적. 그들은 생명체의 유기체 구조를 형성하고 성장을 허용하는 것들입니다. 예를 들어, 단백질 , 인, 칼슘 및 일부 지질.
  • 레귤레이터. 그들은 신체에서 발생하는 많은 반응의 진화를 제어합니다. 주요한 것은 비타민 , 나트륨 및 칼륨입니다.
  • 필수적이지 않습니다. 그들은 생명체의 유기체에 의해 합성될 수 있습니다. 그것들은 신체 기능에 전적으로 필수적인 것은 아닙니다.
  • 골자. 생명체의 유기체에서는 합성이 불가능하므로 필연적으로 환경에서 추출되어야 합니다 . 예를 들어 필수 아미노산과 지방산이 있습니다.

생지화학적 순환은 관련된 원소의 특성에 따라 달라지므로 다양한 형태의 생명체도 포함됩니다.

참조: 생체분자

생지화학적 순환의 유형

생지화학적 순환에는 여러 유형이 있습니다.

  • 수문학. 한 곳에서 다른 곳으로 요소를 운반하는 역할을 하는 물 순환 또는 수문학 순환이 개입하는 곳 입니다. 물 순환 자체도 이 범주에 포함될 수 있습니다.
  • 텅빈. 질소, 산소 및 탄소 순환과 같은 순환의 화학 요소를 운반하기 위해 대기 가 개입하는 것입니다 .
  • 퇴적성. 인 순환과 같이 화학 원소의 이동이 침전, 즉 지각에서의 느린 축적과 교환에 의해 발생하는 것 입니다 .

생지화학적 순환의 중요성

생지화학적 순환은 필수 화학 원소의 재활용을 담당합니다 . 그렇지 않으면 화학 원소가 고갈되어 지구상의 생명체가 불가능해집니다.

그런 의미에서 생지화학적 순환은 자연이 한 생명체에서 다른 생명체로 물질을 순환시켜서 항상 일정한 여유를 허용하는 다양한 메커니즘입니다 .

생명체가 필요로 하는 영양소는 그 어느 것도 영원히 체내에 존재하지 않습니다. 다른 사람들이 재사용할 수 있도록 모두 환경으로 반환해야 합니다.

질소의 순환


질소 순환은 많은 생체분자를 형성하기 때문에 핵심입니다.
질소 순환은 원핵 미생물 ( 박테리아 )과 식물이 대기 중 주요 가스 중 하나인 질소를 체내에 고정시키는 주요 생지화학적 순환 중 하나입니다 . 이는 인간을 포함한 동물 의 체내에 있는 다양한 화합물에 필수적입니다 .

주기는 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

  • 어떤 박테리아 는 체내 대기의 기체 질소 (N 2 )를 고정하여 암모니아(NH 3 )와 같은 식물이 사용할 수 있는 유기 분자를 형성합니다.
  • 식물은 이러한 질소 분자를 이용하여 조직을 통해 초식 동물 에게 전달하고 , 조직을 통해 육식 동물 에게 전달하고 , 먹이 사슬 전체에 걸쳐 포식자 에게 전달합니다 .
  • 결국 생명체는 소변(암모니아가 풍부함)을 통해 질소를 토양으로 반환 하거나, 죽고 박테리아 에 의해 분해되어 질소가 풍부한 분자를 고정하고 질소를 기체 상태 로 대기 중으로 다시 방출합니다 .

계속: 질소 순환

탄소 순환


모든 유기체에는 탄소가 포함되어 있기 때문에 탄소 순환이 가장 중요합니다.
알려진 모든 생명체가 해당 원소에서 파생된 화합물을 제외하지 않고 구성되어 있다는 점을 고려하면 탄소 순환은 생지화학적 순환 중 가장 중요하고 복잡합니다. 또한 이 주기에는 식물과 동물의 주요 대사 과정 인 광합성 과 호흡이 포함됩니다 .

주기는 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

  • 대기는 상당한 양의 이산화탄소 (CO 2 )로 구성되어 있습니다. 식물과 조류는 이를 포획하여 태양에너지를 이용하여 광합성을 통해 당(포도당)으로 전환시킵니다 . 이런 식으로 그들은 에너지를 얻고 성장할 수 있습니다. 그 대가로 산소(O 2 )를 대기 중으로 방출합니다 .
  • 동물은 호흡 과정에서 산소를 얻는 것 외에도 성장과 번식을 위해 식물 조직에서 탄소에 접근합니다 . 동물과 식물 모두 죽을 때 몸에서 나온 탄소를 토양에 제공 하며, 이는 퇴적 과정(특히 탄소가 물에 용해되는 해저)을 통해 다양한 화석과 광물 이 됩니다 .
  • 화석이나 광물 상태의 탄소는 지구의 지각 아래에서 수백만 년 동안 지속될 수 있으며 광물 석탄, 석유 또는 다이아몬드만큼 다른 물질을 생성하는 변형을 겪습니다. 이 문제는 침식 , 분출 , 특히 인간의 노동, 즉 화석 연료 의 착취 , 시멘트 추출 및 수많은 CO 2 를 대기 중 바다 와 육지 로 배출하는 기타 산업 으로 인해 다시 나타날 것입니다 . 기타 탄소가 풍부한 액체 및 고체 폐기물에 추가됩니다.
  • 반면, 동물은 호흡할 때 지속적으로 CO2 를 방출합니다 . 발효 나 유기물 의 분해와 같은 다른 에너지 과정은 CO 2 를 생성하거나 메탄(CH 4 ) 과 같은 탄소가 풍부한 가스를 생성하며 이 가스도 대기로 배출됩니다.

더 보기: 탄소 순환

인 순환


인 순환은 DNA와 RNA의 형성에 필수적입니다.
인 순환은 주요 생지화학적 순환 중 마지막이자 가장 복잡한 순환입니다. 인은 지각에 광물 형태로 풍부한 원소이지만 적당한 양이기는 하지만 생명체에게 본질적으로 필요한 요소이기 때문입니다. 인은 DNA 및 RNA 와 같은 필수 화합물의 일부 이며 그 주기는 다음과 같이 요약될 수 있습니다.

  • 인은 육상 광물에서 나오며 , 침식 (태양, 바람, 물 ) 으로 인해 방출되어 다양한 생태계 로 운반됩니다 . 인간의 채굴 활동은 반드시 긍정적인 환경적 방식은 아니지만 이 단계에도 기여할 수 있습니다.
  • 인이 풍부한 암석은 식물에 영양분을 제공하고, 식물은 인을 조직에 고정시키고 다시 먹이 사슬을 통해 다른 형태의 동물에게 전달합니다 . 그러면 동물은 배변과 사체의 분해를 통해 잉여 인을 토양으로 되돌려 주고, 생명체 사이의 순환 속에서 인을 순환하게 유지한다.
  • 그러나 인은 바다에도 도달하여 조류가 이를 고정하여 동물에게 전달합니다. 이 경우, 원소는 해저에 천천히 퇴적되며, 다양한 퇴적 과정을 통해 암석으로 되돌아가게 되며 나중에 매우 느리고 긴 지질학적 과정을 통해 노출되어 다시 한 번 생물권에 인을 제공하게 됩니다 . .