שיעור 3 - מחזורים ביו-גאוכימיים

Question 1

מחזורים ביוגאוכימיים

Answer 1

מעבר של חומרי הזנה מהסביבה הפיזית (הא-ביוטית) אל הסביבה החיה (הביוטית).
חומרי ההזנה זורמים דרך האוויר (האטמוספירה), הסלע והקרקע (ליתוספירה) והמים (הידרוספירה) ומלווים בתהליכים כימיים.

Question 2

מה ההבדל בין מעברי אנרגיה למעברי חומר במערכת אקולוגית?

Answer 2

השונה מהעברת אנרגיה שעוברת בין רמות טרופיות שונות רק בכיוון אחד, מעבר חומרים מתבצע בין רמות טרופיות שונות במספר כיוונים (נעים במעגלים, מחזורים)

Question 3

מחזורים גזיים

Answer 3

מחזורים מהירים, מאגרם בעיקר באטוספירה המורכבת מ80% חנקן וכ20% חמצן, כל השאר כולל גזים אחרים שקיימים בכמויות קטנות ואין איבוד של חומר.

Question 4

מחזורים סדימנטריים

Answer 4

מחזורים איטיים, מכיוון שלוקח יותר זמן לשקיעה והצטברות,
מאגרם בליתוספירה, בסלע ובקרקע.
יש איבוד של חומר - סחיפת קרקע על ידי גשמים ורוחות גורמת לכך שחלק מהחומר “נאבד” התהליכים אלו.

Question 5

נוטריינטים ממקורות סדימנטריים

Answer 5

מקורם בחומרים ששקעו בים והצטברו
זרחן P2
גופרית S2
אשלגן K2
קלציום Ca2

Question 6

נוטריינטים ממקורות גזיים

Answer 6

פחמן דו חמצי CO2
חמצן O2
N2 מימן

Question 7

מהו מחזור הפחמן?

Answer 7

סך כל השינויים המתחוללים בתרכובות של הפחמן בטבע,* שבמהלכם הוא הופך מתרכובת אנ-אורגנית לתרכובת אורגנית וחוזר חלילה.

• שני תהליכים עיקריים: פוטוסינתזה ונשימה תאית.
• חשיבות גבוהה - מאפשר את כל תהליכי החיים וכולל בתוכו את מחזור המימן והחמצן

Question 8

תהליך מחזור הפחמן

Answer 8

1. פחמן דו חמצני, תרכובת אנ-אורגנית של מחזור הפחמן, נקלט מהאוויר ע”י יצרנים (צמחים ומיני חיידקים)
2. היצרנים בונים את פחמימת הגלוקוז במהלך תהליך פוטוסינתזה
3. תהליך הפוטוסינתזה מפיק את האנרגיה הדרושה לפעילות היצרנים, לוויסות תהליכים, בניית גופן ורבייה.
4. הצמחים נאכלים ואנרגיה ופחמן עוברים במארג המזון לשאר הצרכנים
5. הצרכן שניזון מהצמן ממשיך להעביר את הפחמן במארג במזון תוך כדי טריפה, וכך הפחמן עובר במזון.
6. מולקולת הפחמן מאבדת מהאנרגיה שלה עד שהיא הופכת לאנ-אורגנית, נטולת אנרגיה וזמינה.
7. המפרקים השונים (בעיקר חיידקים הטרוטרופיים) מפרקים אורגניזמים לאחר מותם וגרמים לריקבון. נוטלים מהפחמן את האנרגיה שלו והופכים אותו לאנ-אורגני
8. המחזור הושלם וחוזר חלילה

Question 9

תהליך מחזור הפחמן במערכות מימיות

Answer 9

1. פחמן דו חמצני מומס בים
2. נוצרת ריאקציה עם מלחים שונים (קלציום), ונוצר קלציום קרבונט CaCO3
3. מקשעים גירניים מצטברים בתחתית הים וכשיש פעילות טקטונית או התייבשות עולים לפני השטח ונקבל אותם כמאובנים
4. חומרים אורגניים מצטברים בעומק ללא חמצן, וכך נוצר נפט, ואם יש מעט חמצן הנפט מתפרק לגז מתאן שכלוא בין הסלעים בתחתית הים (הגז מעל הנפט)

תהליך ממושך שמצטבר בתוך הים או במערכות יבשתיות לאחר פעילויות טקטוניות

Question 10

מחזור הפחמן במערכות יבשתיות

Answer 10

1. שארי צמחים שנותרו במקומות בהם המים עומדים (ביצות למשל)
2. הצטברות חומר אורגני ללא יכולת התפרקות
3. בסוף נקבל פחם

Question 11

חנקן

Answer 11

מרכיב יסודי של חלבונים החיוניים לאורגניזמים, אשר נמצא באטמוספירה ומהווה 80% ממנה.
כדי להיות זמין החנקן הגזי צריך להפוך לחנקן זמין על ידי קיבוע ביולוגי, פיזיקלי או תעשייתי.

Question 12

מחזור החנקן

Answer 12

• קיבוע ביולוגי - בקטריות החיות חופשי בקרקע או בתוך פקעיות חנקן המצויות על גבי שורשי קטניות או ע”י אצות כחוליות
• קיבוע פיזיקלי - תהליך פיסיו-כימי שיוצר לפועל בסופת ברקים. החנקן הופך לחומצה חנקתית (NO3) שמומסת בגשם
• קיבוע תעשייתי - קיבוע על ידי בני אדם בתעשיית הדשנים. שבירת החנקן באמצעות אנרגיה פוסילית

Question 13

השפעת פעילות האדם על מחזור החנקן

Answer 13

יוצר דשנים הנסחפים ומגיעים למאגר החנקן ומחלחלים אל מי התהום.

כאשר ריכוזם גבוה הם מזהמים את המים שזורמים עם הנגר, ויוצרים העשרה והצטברות בקרקע

Question 14

זרחן

Answer 14

יסוד חיוני כמעט לכל יצורי החיים הידועים ונצרך דרך המזון. חיוני בתהליך העברת האותות בין חלבונים בתא, והוא אחד הגורמים המשפעלים אנזימים.

PO4 - הצורה הזמינה של זרחן. יון קלציום יכול להתחבר ליון זה ליצירת מולקולה שאינה זמינה לאורגניזמים. לכן קרקעות גירניות עניות בזרחן זמין.
בשריפה הזרחן מתפרק והקלציום הופך לזמין שוב, עד שמתחבר לקלציום מחדש

Question 15

מחזור הזרחן במערכות ימיות

Answer 15

1. צמחים מתפרקים
2. מרכיבי הזרחן שבהם מומסים למים ונלקטים שוב על ידי הצמחים
3. במקביל, הזרחן שוקע למעמקי הקרקע ומצטברים בתוכה עד ליצירת סלעים סדימנטריים
4. בעתיד הרחוק - נחשפים בעזרת סופות אבק, סחיפת מים ודשנים

Question 16

מחזור הזרחן במערכות יבשתיות

Answer 16

מחזור סדימנטרי איטי וממושך!

1. צמחים קולטים פד”ח
2. הצמחים מתפרקים על ידי המפרקים ומשחררים אל הקרקע\המים את הזרחן שנמצא בעצמותיהם
3. הצמח קולט את הזרחן
4. בע”ח אוכל את הצמח וכך מקבל את הזרחן

Question 17

איטרופיקציה

Answer 17

העתרה
תהליך שבו עולה כמות הייצור הראשוני (אצות, למצחי מים) עקב עודף נוטריינטים ובעיקר זרחות וחנקות הנשטפים למקווי המים ממקורות שונים (שדות חקלאיים, ביוב עירוני, תעשיות)

התהליך עשוי להיות טבעי אבל הוא מואץ על ידי האדם.
אין למערכת זמן להגיע לשיווי משקל בגלל הזרמת נוטריינטים למקווה המים.

Question 18

תהליך העשרת מקווי מים בנוטריינטים

Answer 18

1. נוטריינטים נשטפים למים
2. ריכוז חומרי הזנה גבוה לאצות ולצמחים
3. עלייה בביומסה, שמתרכזת בעיקר בפני המים
4. עכירות המים
5. עלייה בטמפ’ - ירידה בחמצן
6. מתפתחים תנאים אנאירוביים
7. אצות כחוליות נשארות, השאר מת

Question 19

המחזור ההידרולוגי