Circuitul Materiei în Ecosistem

Circuitul substanţelor prin corpul organismelor care alcătuiesc biosfera se datorează acţiunii conjugate a trei categorii de factori importanţi: abiotici, biotici şi antropici.Aceste trei categorii, care acţionează simultan şi în interacţiune,au apărut pe Pământ în mod succesiv.

De aceea putem vorbi de o perioadă abiogenă a existenţei Pământului, înainte de apariţia vieţii, perioadă în care circuitul materiei era un circuit geochimic, determinat numai de factori abiotici.A urmat a doua etapă, biogenă, în care s-au format circuitele biogeochimice, iar a treia etapă, cea antropogenă, începe odată cu apariţia omului.

- Etapa abiogenă – a început o dată cu evoluţia geologică a Pământului, adică acum 4,6 miliarde de ani.

Sistemul solar a luat naştere dintr-un imens nor de materie interstelară format din gaze şi pulberi cosmice.În alcătuirea acestui nor intrau: H-peste 60% din greutate; He 30%; C,N,O  1-2%; o serie de elemente grele sub 1%; gaze nobile; NH3, CH4, S, Si, Mg, Fe; vapori de apă etc.

Pământul, ca şi celelalte planete care s-au format în zona centrală a norului, conţineau elemente şi compuşi cu punctul de fuzionare ridicat (S, Si, Mg, Fe etc.), în timp ce elementele uşoare, gazoase, se îndepărtau spre periferia norului.

În aceste condiţii apare Pământul cu cele trei zone principale: scoarţa, mantaua (magma topită) şi nucleul central din elemente foarte grele (Ni, Fe).În această etapă trebuie subliniate două momente esenţiale: formarea atmosferei şi a hidrosferei.

Atmosfera primitivă a Pământului s-a format prin degazcificarea magmei în procesul de răcire şi cristalizare.Atmosfera astfel formată se admite că avea compoziţia foarte asemănătoare cu a gazelor vulcanice actuale.În compoziţia acestor gaze, vaporii de apă reprezentau 90%, iar restul de 10% avea următoarea compoziţie:CO2: 66,7, CO: 2,0, CH4: 0,17; H2: 9,3; SO2 :7,8;H2S: 3,8; HCl : 7,5; HF: 0,9; N2:1,8.

Formarea hidrosferei a devenit posibilă atunci când temperatura Pământului a fost sub 100 0.Cantitatea de apă din ocean era foarte mică, având o puternică reacţie acidă. În aceea perioadă nu exista oxigen liber.

Experienţele cu privire la sinteza biogenă nu reuşesc în prezenţa oxigenului liber. Datorită lipsei ecranului de ozon din aceea perioadă radiaţiile ultaviolete erau acelea care produceau fotoliza apei.

Etapa abiogenă a circuitului materiei a durat aproximativ 1 miliard de ani.

- Etapa biogenă – a început o dată cu apariţia vieţii acum circa 3,5 ani miliarde de ani.

O primă caracteristică a vieţii o reprezină metabolismul caracterizat prin schimbul permanent de substanţă şi energie dintre organism şi mediu, marcâmd astfel apariţia ciclurilor biogeochimice ale materiei vii. Apariţia etapei biogene nu o anihilează pe cea abiogenă, ci se suprapune peste aceasta intercondiţionându-se reciproc.

Apariţia vieţii a dus treptat la stocarea energiei, mai ales după apariţia organismelor fotosintetizante.Organismele absorb substanţele în mod selectiv şi în proporţii de care au nevoie pentru creşterea şi dezvoltarea lor. Datorită acestei caracteristici în etapa biogenă s-a schimbat rata de circulaţie la diverse substanţe abiogene.

Primele organisme aveau un mod de viata heterotrof, hrănindu-se cu substanţe organice apărute pe cale abiogenă. Sustanţele nutritive nu puteau fi reciclate din cauza absenţei descompunătorilor. Deci, existenţa acestui mod de hrănire avea un caracter limitat: consumul era mare, deşeurile nu erau reciclate.

Momentul esenţia al ieşirii din acest impas a fost marcat de apariţia organismelor fotosintetizante acum 3,35 miliarde de ani.

Prin procesul de fotosinteză, atmosfera s-a îmbogăţit continuu în oxigen iar prin acţiunea conjugată a plantelor vasculare cu factorii abiotici s-a putut transforma crusta terestră şi forma solul. Alături de aceşti factori la procesele de pedogeneză au contribuit şi multe specii animale.

Toate aceste transformări de natură biogeochimică se continuă şi în prezent. Datorită acestor procese, cantităţi considerabile de substanţă organică au fost elaborate de organismele autrotofe în cursul erelor geologice.O parte din aceste substanţe nu au mai fost reciclate, ceea ce a dus la depozitarea lor în sedimentele marine şi continentale. Aşa au apărut combustibilii fosili (huila, lignitul, petrolul etc.), depozitele de calcare biogene.

În concluzie, prin acţiunea continuă timp de peste 3 miliarde de ani, organismele au schimbat puţin câte puţin condiţiile fizico-chimice care existau pe suprafaţa globului la sfârşitul perioadei azoice a Pământului.

- Etapa antropogenă – apare odată cu omul acum circa 2-3 milioane de ani în urmă.

La început, primele populaţii umane nu se deosebeau prea mult de alte mamifere, omul era culegător, vânător şi bine integrat în mediu.Odată cu stăpânirea focului şi trecerea la agricultură, omul a început să incendieze pădurile pentru a face loc terenurilor agricole.Apoi, prin domesticirea animalelor, a dus o luptă continuă cu marile mamifere erbivore şi carnivore se concurau şi se hrăneau cu cele domestrice.

În momentul de faţă, datorită gândirii şi tehnologiilor folosite, omul poate să modifice toate procesele esenţiale ce au loc în ecosferă.

Circuitul normal al elementelor biogene este puternic perturbat şi prin faptul că produsele alimentare obţinute într-o anumită zonă a globului pot fi transportate si consumate in alte yone indepartate, astfel ca elementele nu se mai pot intoarce acolo de unde au fost sustrase.Astfel, ele pot pot fi răspândite şi dispersate în întreaga ecosferă.

Între cei trei factori (abiogeni, biogeni şi umani) care influenţează circuitele materiale din ecosferă există o strânsă interdependenţă; circuitele geochimice determinate de factorii abiogeni se completează cu circuitele biogeochimice (în care participă şi factorii biologici).