Биологические ритмы человека - виды и классификация

Классификация и характеристика биоритмов.

Выделяют два типа периодических процессов жизнедеятельности при взаимодействии организма с внешней средой: адаптивные и рабочие. Адаптивные (или собственно биоритмы) имеют периоды, близкие к геофизическим циклам. Рабочие ритмы отражают текущую деятельность физиологических систем организма.

По частоте осцилляций биологические ритмы подразделяют на пять классов периодических процессов в живых организмах.

Высокочастотные ритмы (период 30 мин) – это большинство рабочих ритмов. Примерами таких ритмов является генерация импульсов нейронами и мышечными клетками. Эти ритмы имеют эндогенное происхождение и отражают состояние соответствующих физиологических систем.
Ультрадианные ритмы (период 0,5-20 ч). Некоторые из них относят к собственно биологическим, т. е. согласованным с временем суток. Однако некоторые фазы этих ритмов не имеют связи с временем суток. Так, один цикл колебания состава мочи и крови составляет 20 ч, а стадии быстрого сна повторяются через каждые 90 мин от момента засыпания.
Циркадианные биоритмы (околосуточные, период 20-28 ч). Они синхронизированы с вращением Земли вокруг оси, сменой дня и ночи, устойчивы и сохраняются в течение всей жизни. К ним относят ритмы «сон бодрствование», суточные колебания температуры тела и др.
Инфрадианные ритмы менее изучены (период от 26 ч до 6 сут). Так, известен недельный ритм выделения с мочой некоторых гормонов.
Низкочастотные ритмы: циркатригинтанные (лунные – около 30 дней): циркануальные (окологодичный); мегаритмы (период от полутора до нескольких десятков лет) – изменение численности популяции, видов животных.

Основу составляют циркадианные, или околосуточные ритмы. Большинство биоритмов схематически описываются синусоидой. Подъем биоритма называют акрофазой, а спад – батифазой. Нарядус длительностью периода биоритмы имеют среднее значение параметров (мезор), амплитуду и момент цикла, когда регистрируется сигнал (фаза).

Сложное течение биоритма характеризуется максимумом (ортофаза) и минимумом (парафаза) процесса, средней его тенденцией (уровень) и разностью минимума и максимума (размах). Момент,когда активность процесса равна мезору, носит название мезофазы.

Кривая биоритма имеет две мезофазы – она переходит мезофазу на подъеме и на спаде активности процесса.

Функции организма одновременно испытывают несколько ритмических колебаний. Например, наряду с суточными колебаниями температуры тела человека имеют место ее сезонные колебания.Биоритмы человека и животных одновременно включают в себя ритмы клеток, субклеточных структур, органов, тканей и, наконец, организма в целом и представляют собой сложный комплекс колебательных процессов, отражающий хронобиологическое состояние организма.

Совокупность периодических колебаний, морфологических, физиологических и биохимических показателей организма и отдельных его систем характеризует понятие хронобиологической нормы. Хронобиологическая норма зависит от наследственности; факторов внешней среды (вращение Земли вокруг своей оси и Солнца); социальных факторов (временная организация труда и отдыха).

Вариантами хронобиологической нормы у человека являются люди «жаворонки» и «совы».Оптимальное осуществление физиологических. функций организма возможно лишь при условии согласования, координации его биоритмов как между собой, так и с ритмами окружающей среды.

Классификация биоритмов

Основным критерием для разделения ритмов по группам является их продолжительность. Хронибиологи выделят три типа биологических ритмов человека. Самые длительные называются низкочастотными. Амплитуда таких колебаний в работе организма определяется лунными, сезонными, месячными или недельными промежутками. В качестве примеров процессов, подчиняющихся низкочастотным ритмам, можно выделать работу эндокринной и половой системы.

Ко второй группе относятся среднечастотные ритмы. Они ограничены временным промежутком от 30 минут до 6 дней. По законам таких колебаний работает обменный процесс и процесс деления клеток в организме. Периоды сна и бодрствования также подчиняются этим биоритмам.

Ритмы с высокой частоты длятся менее 30 минут. Они определяются работу кишечника, сердечной мышцы, легких и скорость биохимических реакций.

Кроме названных выше типов, есть еще фиксированные биоритмы. Под ними понимаются ритмы, длительность которых всегда равна 90 минутам. Это, например, эмоциональные колебания, смена фаз сна, периоды концентрации и обостренного внимания.

Особый интерес вызывает тот факт, что биологические циклы могут передаваться по наследству и обуславливаются генетически. Экология также оказывает на них влияние.

Основные биосистемы

Основными типами биосистем является клетка, организм, популяция, вид, экосистема и биосфера.

Клетка — биологическая система с наименьшими размерами и простой структурой. Основными компонентами клетки является поверхностный аппарат, цитоплазма и ядро (нуклеоид), построенные из молекул химических веществ и их соединений. Клетки являются основными элементами строения и жизнедеятельности всех живых организмов нашей планеты.

Организм — биологическая система, которая построена из клеток и благодаря системам регуляции и приспособительным механизмам может относительно самостоятельно существовать в определенной среде. Организмы делятся на одноклеточные, колониальные и многоклеточные. Именно эти биосистемы является самыми разнообразными формами живой природы.

Популяция — биологическая система из свободно скрещивающихся между собой организмов одного вида, проживающих длительное время на определенной территории и относительно изолированных от других таких же групп. Компонентами популяций является организмы, а сами популяции является структурной единицей видов. На уровне популяций начинаются эволюционные процессы, поэтому популяции являются элементарными единицами эволюции.

Вид — биологическая система из совокупности популяций, которым свойственны:

морфофизиологической сходство;
свободное внутривидовой скрещивания;
образование плодовитого потомства;
нескрещиваемость с другими видами;
общая территория обитания — ареал;
приспособленность к условиям существования в пределах ареала;
общее происхождение.

Вид является основной формой организации жизни.

Экосистема — совокупность различных видов и среды их обитания, связанных обменом веществ, энергии и информации. В рамках биосистем этого ранга выделяют биотический (биоценоз) и абиотических (биотоп) компоненты, которые связаны между собой круговоротом веществ. Экосистемы существуют вследствие распределения функций между продуцентами, консументами и редуцентами.

Биосфера — биосистема высокого порядка, состав, структура и свойства которой определяются функционированием живых организмов. Это единственная глобальная экосистема Земли. Живой и неживой компоненты биосферы связаны между собой круговоротом веществ в виде биогеохимических циклов.

Итак, биологическая система — это совокупность взаимосвязанных компонентов, деятельность которых определяют их единство и существование в пространстве и времени.

Что такое ритмичность в биологии?

Ритмичность в биологии — это явление, которое характеризует возникновение и повторение определенных физических, химических или биологических процессов в организмах. Она отражает внутренние и внешние изменения, происходящие в различных биологических системах.

Ритмичность в биологии может проявляться в различных формах, включая суточные ритмы (циркадные ритмы), месячные ритмы (лунные ритмы), годовые ритмы и другие периодические изменения.

Суточные ритмы являются одними из наиболее известных и изученных форм ритмичности в биологии. Они связаны с ежедневными изменениями в окружающей среде, такими как свет, температура и пищевый режим. Примерами суточных ритмов являются циклы сна и бодрствования, изменение уровня гормонов и активности органов и систем организма.

Лунные ритмы, как следует из их названия, связаны с фазами Луны и обычно имеют период около 29 дней. Эти ритмы могут влиять на различные аспекты биологии, такие как размножение, миграции и поведение животных.

Годовые ритмы связаны с сезонными изменениями в окружающей среде и также могут оказывать влияние на различные биологические процессы. Например, растения регулируют свое цветение и плодоношение в зависимости от сезона, что позволяет им оптимально использовать ресурсы.

Ритмичность в биологии является важной адаптивной стратегией организмов, позволяющей им эффективно приспосабливаться к изменяющейся среде и координировать различные биологические процессы. Для изучения ритмичности в биологии используются различные методы, включая наблюдения в полевых условиях, эксперименты в контролируемых лабораторных условиях и математическое моделирование

Понимание ритмичности в биологии имеет широкие применения в медицине, сельском хозяйстве и других областях, где необходимо учитывать биологические ритмы для достижения оптимальных результатов

Для изучения ритмичности в биологии используются различные методы, включая наблюдения в полевых условиях, эксперименты в контролируемых лабораторных условиях и математическое моделирование. Понимание ритмичности в биологии имеет широкие применения в медицине, сельском хозяйстве и других областях, где необходимо учитывать биологические ритмы для достижения оптимальных результатов.

Способы расчета биоритмов

Если человек знает, как работает его организм, он может с большей эффективностью планировать свою трудовую, учебную и другие виды деятельности. Определить биоритмы здоровья достаточно просто. Результат будет верен для всех хронобиологических типов.

Для расчета точных биологически циклов организма нужно количество дней в году умножить на возраст, за исключением високосных годов. Затем количество високосных лет умножить на 366 дней. Оба получившихся показателя складываются. После этого нужно разделить получившееся число на 23, 28 или 33, в зависимости от того, какой ритм нужно рассчитать.

Как известно, каждое колебание биологического ритма проходит три стадии: фазу низкой энергии, фазу высокой энергии и критические дни. Если нужно узнать физическое состояние, то оно определяется 23-дневным циклом. Первые 11 дней будут днями хорошего самочувствия, большей устойчивости к стрессам, полового влечения. С 12 по 23 дней проявляется повышенная утомляемость, слабость, плохой сон. В этот период нужно больше отдыхать. Дни под номерами 11, 12 и 23 можно считать критическими.

Цикл в 28 дней определяет эмоциональные показатели. В первые 14 дней энергия будет высокой. Это благоприятное время для дружбы, любви и отношений. Человека будут переполнять эмоции, все творческие способности обострятся. Период с 14 по 28 станет временем упадка эмоциональных сил, пассивности, сниженной работоспособности. Критических дней в цикле всего два: 14 и 28. Они характеризуются возникновением конфликтов и снижением иммунитета.

Интеллектуальный цикл длится 33 дня. В первые 16 дней наблюдается способность мыслить ясно и четко, повышенная концентрация, хорошая память и общая умственная активность. В оставшиеся дни цикла реакции замедленны, наступает творческий спад и снижение интереса ко всему. В три критических дня цикла (16, 17, 33) становится крайне трудно сконцентрироваться, появляются ошибки в работе, рассеянность, возраст риск аварий и других происшествий из-за невнимательности.

Для более быстрого расчета можно воспользоваться калькулятором биоритмов человека. В Интернете можно найти много разных ресурсов, где помимо самих приложений для расчета, можно ознакомиться с отзывами реальных людей о них.

Знание биологических ритмов организма может помочь человеку в достижении его целей, гармонизации межличностных отношений и жизни в целом. Также это благоприятно скажется на физиологии и эмоциональном состоянии.

Примеры ритмичности в биологии

Социальные воззвания животных:

Пение птиц: многие птицы имеют хорошо развитые певческие навыки и исполняют сложные мелодии с определенными ритмическими схемами.
Прыжки кенгуру: кенгуру известны своими прыжками, которые выполняются с определенной ритмичностью и гармоничностью.

Биоритмы и циклы:

Циклы сна и бодрствования: у людей и многих других животных есть циклы сна и бодрствования, которые проявляются ритмично чередующимися фазами.
Миграции животных: многие животные ежегодно мигрируют на большие расстояния с определенной регулярностью и ритмичностью.

Поведение на основе внутренних биоритмов:

Распределение активности: многие животные, в том числе люди, имеют обыкновение выполнять определенные действия в определенное время дня, что связано с внутренними биоритмами.
Сезонное размножение: некоторые животные размножаются только в определенное время года, что также обусловлено внутренними биоритмами и ритмичностью.

Межвидовая ритмичность:

Предатор-жертва взаимодействия: взаимодействие между хищниками и их жертвами часто происходит в определенное время или с определенной ритмичностью, что позволяет обеим сторонам эффективно выживать.
Взаимодействие растений и пчел: опыление растений пчелами также может происходить с определенной ритмичностью, чтобы обеспечить эффективное распространение пыльцы.

Биологический цикл:

Циклы развития животных и растений: различные биологические виды имеют свои собственные циклы развития, которые происходят с определенной ритмичностью и последовательностью стадий.

Биологические ритмы и изменение окружающей среды:

Циркадные ритмы у животных: многие животные, включая людей, имеют внутренние «часы», которые регулируют их физиологические процессы и поведение в течение суток.
Сезонные изменения в растениях: растения могут иметь сезонные изменения в своей активности, цветении и плодоношении, что также связано с изменением биологических ритмов.

Это лишь некоторые примеры ритмичности в биологии. Изучение ритмов и циклов в биологии помогает лучше понять организацию живых существ и их взаимодействие с окружающей средой.

Что такое биоритмы

Биоритмы — это не какое-то мистическое понятие вроде астрологии или веры в приметы. Это неотъемлемое свойство всего живого. У каждого организма есть свои циклы, которые помогают ему чередовать фазы активности и восстановления. Человек — не исключение. От соблюдения биоритмов зависит его способность учиться и работать быстрее и эффективнее, принимать решения, чувствовать радость.

Биологические ритмы (биоритмы) — это периодические изменения интенсивности и характера биологических процессов, которые сами поддерживаются и воспроизводятся в любых условиях.

Биоритмы бывают разные — от полуторачасовых до годовых. Более всего на работоспособность организма влияют суточные или циркадные ритмы. Их исследовал французский астроном Жан-Жак де Меран в 1729 году, когда заметил ежедневное движение листьев мимозы. Он предположил, что у растения есть свой механизм, подобный циклу сна и бодрствования у человека.

С тех пор циркадные ритмы подвергались тщательному изучению: учёные скрещивали растения, исследуя гены, которые формируют суточный ритм, анализировали поведение животных, ставили эксперименты с участием людей.

В 2017 году учёные Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг получили Нобелевскую премию за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм, что ещё раз подчеркнуло значимость изучения биоритмов.

Особенности циркадных ритмов определяются наследственностью и передаются на генетическом уровне.
Свет — наиболее эффективный сигнал, поддерживающий баланс суточных ритмов. Специальные клетки сетчатки глаза человека, реагируя на свет, посылают сигнал напрямую в супрахиазматическое ядро — центр контроля циркадных ритмов в организме человека.
Даже при отсутствии естественного света циркадные циклы в организме человека сохраняются. В ходе эксперимента, где люди были изолированы от естественного света и часов, у них вырабатывался 25-часовой циркадный ритм.
Использование искусственного света увеличивает циркадный ритм. В том самом эксперименте переход на 25-часовой суточный режим был связан с тем, что люди по своему усмотрению могли пользоваться искусственным светом. В скорректированном виде циркадный ритм составил 24 часа 11 минут.

Влияние физиологических биоритмов

Определение

Физиологические биоритмы — это не прекращающаяся цикличная работа всех систем, органов, а также отдельных клеток организма. Она происходит вне зависимости от геофизических и социальных факторов, обеспечивая синхронное выполнение органами и системами своих функций.

Физиологические биоритмы появились как реакция на растущую функциональную нагрузку на некоторые системы органы, клетки. Они явились результатом эволюционного процесса

Безусловная важность физиологических биоритмов для жизнедеятельности организма состоит в обеспечении оптимального, слаженного функционирования всех его составляющих

Нарушения в деятельности биоритмов ведут к заболеваниям, а их прекращение — к смерти. При адаптации организма к новым условиям жизнедеятельности частота ритмов может меняться, подстраиваясь под внешние изменения.

Синхронизация эндогенных ритмов с факторами внешней среды.

Стабильность и согласованность ритмов поддерживают фотопериодика и изменения температуры среды. Фазная структура циркадианных ритмов существенно зависит от ритмов пищевой и двигательной активностей. Наконец, режим труда и отдыха создает фазовый сдвиг суточного ритма процессов жизнедеятельности.

Важнейшим источником информации о внешнем мире для большинства организмов служат фотохимические реакции клеток сетчатки. Поэтому периоды естественной освещенности являютсяосновным «датчиком времени» для циркадианных ритмов.

Кроме того, световой цикл влияет на физиологические процессы через поведенческие и пищевые реакции. Известен следующий механизм синхронизации биоритмов с ритмами естественной освещенности. Сетчатка глаз через супрахиазматическое ядро гипоталамуса связана с верхним шейным симпатическим ганглием, а далее – с шишковидной железой (эпифизом). Гормоны эпифиза (мелатонин, серотонин) осуществляют фотопериодический контроль суточных и сезонных биоритмов. Эпифиз является интегрирующей структурой.

Важным фактором среды, синхронизующим циркадианные ритмы, являются колебания температуры внешней среды. Кроме того, в дневные часы у человека уменьшается время реакции на слуховой изрительный раздражители, увеличивается скорость и точность переработки информации. Днем выше координация движений, лабильность нервно-мышечного аппарата, сила мыши и их выносливость.Эти изменения психической работоспособности совпадают с колебаниями температуры тела.

Суточную периодику имеет система кровообращения. В дневное время наиболее максимальны частота сердечных сокращений, сократительная функция миокарда, ударный и минутный объемыкрови и систолическое артериальное давление, реактивность кровеносных сосудов к суживающим и расширяющим агентам. Напротив, диастолическое давление нередко бывает выше ночью и утром.Метаболические процессы днем выше, чем ночью. В первой половине дня обычно выше регистрируется утилизация углеводов, а максимальная утилизация липидов отмечается вечером и ночью.

В период активности организма преобладают катаболические процессы, а во время покоя – анаболические. Выведение с мочой воды, натрия, калия, кальция, хлоридов и других неорганических веществ также совпадает с периодом наибольшей активности организма.

Ведущую роль в координации циклических процессов играют циркадианные ритмы активности механизмов нервной и эндокринной регуляции. Практически все уровни ЦНС, вегетативной нервнойсистемы и системы гипоталамус-гипофиз-периферические железы имеют собственные биоритмы, которые запускают биоритмы других физиологических функций. Например, суточные колебания тонуса вегетативной нервной системы тесно связаны со сменой фаз сна и бодрствования. Суточные биоритмы активности гипофиза проявляются в колебаниях активности тропных гормонов, максимум секреции которых имеет место во время ночного сна. Координация биоритмов нервной и эндокринной систем осуществляется адренергической и серотонинергической системами мозга, которые влияют на выработку и высвобождение гипоталамических релизинг-гормонов,а также участвуют в регуляции ритмов сна.

Биоритмы гормонов, вырабатываемых периферическими эндокринными железами, совпадают с содержанием тропных гормонов или отстают от него на 2-3 часа. В обобщенном виде некоторые сведения о суточных колебаниях физиологических функций у человека приведены в таблице 1

Редуценты и их функции

Редуценты – это организмы, которые разлагают биологические останки, превращая их в простейшие соединения. Тем самым они возвращают полезные элементы и воду в круговорот веществ и энергии. К этой группе в основном относятся грибы и бактерии.

Обменный фонд элементов, из которого обеспечивают свои потребности большинство организмов, может пополняться двумя путями:

при первичной экскреции;
при разложении останков редуцентами.

Второй путь пополнения обменного фонда особенно важен для биоценозов степей, лесов, пастбищ. Поэтому грибы и бактерии, включаясь в круговорот веществ, выполняют важнейшую работу.

Связь ритмов с физиологическими процессами

Ритмичность является важным аспектом в функционировании живых организмов. Она проявляется в различных физиологических процессах, таких как сон, пищеварение, дыхание, сердечная активность и многие другие.

Сон и бодрствование: Время сна и бодрствования человека и животных характеризуется определенными ритмами. Суточные ритмы сна и бодрствования у человека, например, подчинены циркадным ритмам, которые регулируются внутренними часами организма

Важно учитывать эти ритмы при планировании расписания и соблюдении режима дня

Пищеварительная система: Пищеварительный процесс также подчинен ритмам. Например, у человека ритмичность проявляется в виде голодных периодов и приемов пищи. Физиологические часы организма также регулируют выработку желудочного сока, подготавливающегося к переработке пищи в определенное время.

Дыхание и сердечная активность: Ритмичность присутствует в таких физиологических процессах, как дыхание и сердечная активность. Дыхательные ритмы, такие как количество вдохов и выдохов в минуту, могут изменяться в зависимости от активности организма и окружающих условий. Сердечная активность также подчинена ритмам, и изменения в пульсе могут отражать состояние организма.

Репродуктивные процессы: Ритмы также играют роль в репродуктивных процессах живых организмов. У многих животных наблюдаются сезонные ритмы размножения, связанные с изменениями в условиях окружающей среды. Например, большинство птиц размножаются в определенное время года, когда продолжительность светового дня достигает определенной отметки. Это позволяет им оптимально использовать ресурсы для выживания потомков.

Таким образом, ритмы тесно связаны с физиологическими процессами в живых организмах. Они помогают поддерживать баланс и координацию в работе организма, а также адаптироваться к изменчивой окружающей среде.

Взаимосвязь уровней организации биосистем

Критерием для выделения уровней организации биосистем является степень сложности структуры, то есть расположение взаимосвязанных компонентов. Для характеристики уровней организации жизни применяют еще и такой критерий, как процесс (от лат. prōcēssus — перемещение, движение), что означает определенные закономерные функциональные изменения и явления. Выделять уровень организации целесообразно в том случае, если на нем возникают новые (эмергентные) свойства, при том, что их нет в системах более низкого уровня.

Представление о структурных уровнях организации сложилось в 20-х годах XX в. (Л. фон Берталанфи, Г. Ч. Браун), а в середине 40-х годов XX в. сформировалась теория уровней организации (Р. Джерард, А. Эмерсон) как конкретное выражение упорядоченности живого.

Как вы уже знаете, различают молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, экосистемный (биогеоценотический) и биосферный уровни организации биосистем. При необходимости, которая определяется особенностями изучаемого объекта, можно выделять дополнительные уровни: тканевый, уровень органов, уровень систем органов, биоценотический уровень.

Молекулярный уровень жизни связан с организацией специфических для живых организмов органических соединений, их взаимодействием между собой и с неорганическими веществами. При этом происходят химические реакции и физические процессы преобразования энергии, веществ и информации. На молекулярном уровне организации находятся бесклеточные (вирусы, прионы, вироиды).

Клеточный уровень жизни представлен свободноживущими одноклеточными организмами и клетками многоклеточных организмов. Компонентами структуры клеток является вещества и их комплексы. На клеточном уровне происходят процессы разделения и передачи информации, стероидов и катаболизма.

Организменный уровень жизни определяется клетками у одноклеточных и колониальных организмов; тканями, органами и системами органов — у многоклеточных организмов. Элементарной единицей уровня являются отдельные клеточные организмы с определенными особенностями строения, жизнедеятельности (питание, дыхание, выделение, размножение и т.д.) и поведения.

Популяционно-видовой уровень жизни представлен популяциями и видами, которые являются надорганизменными биологическими системами. Структурными компонентами являются группы родственных особей, объединенные определенным генофондом и специфическим взаимодействием с окружающей средой. На этом уровне формируются микро-эволюционные процессы адаптациогенеза, регуляции численности популяций, видообразования и тому подобное.

Экосистемный (биогеоценотический) уровень жизни представлен разнообразием природных и искусственных экосистем. Компонентами являются живые группировки (биоценозы) и условия среды обитания. На этом уровне осуществляются взаимодействие организмов разных популяций между собой, а также влияние экологических факторов, определяющих их численность, видовой состав и производительность.

Биосферный уровень жизни объединяет все экосистемы Земли. На этом уровне происходят биогенная миграция живого вещества, биологический круговорот веществ и превращения энергии.

Основой взаимосвязи всех уровней организации биосистем является потоки веществ, энергии и информации и принцип структурной иерархии систем, согласно которому любая биосистема является компонентом биосистемы высшего ранга, и, в свою очередь, состоит из подчиненных ей биосистем низшего ранга.

Итак, уровни организации биосистем — это определенный тип взаимодействия структурных и функциональных компонентов биологических систем.

Типы биогеохимических циклов

Биогеохимические циклы в основном делятся на два типа:

Газовые циклы — включают циклы углерода, кислорода, азота и воды
Осадочные циклы — включают циклы серы, фосфора, горных пород и т. д.

Давайте кратко рассмотрим каждый из этих биогеохимических циклов:

Круговорот воды

Схема круговорота воды в природе

Вода из разных водоемов испаряется, охлаждается, конденсируется и снова падает на землю в виде дождя.

Этот биогеохимический цикл отвечает за поддержание погодных условий. Вода в различных формах взаимодействует с окружающей средой и изменяет температуру и давление атмосферы.

Есть еще один процесс, называемый эвапотранспирацией (т. е. пар, производимый листьями), который помогает круговороту воды. Это испарение воды из листьев, почвы и водоемов в атмосферу, которая снова конденсируется и выпадает в виде осадков.

Углеродный цикл

Схема круговорота углерода показывает количество углерода в атмосфере, гидросфере и геосфере Земли, а также годовой перенос углерода между ними. Все величины в гигатоннах (миллиардах тонн). В результате сжигания ископаемого топлива, человечество ежегодно добавляет 5,5 гигатонн углерода в атмосферу. Изображение: Wikimedia Commons

Это один из биогеохимических циклов, в котором углерод обменивается между биосферой, геосферой, гидросферой, атмосферой и педосферой.

Все зеленые растения используют углекислый газ и солнечный свет для фотосинтеза. Таким образом, углерод накапливается в растении. Умершие растения разлагаются и выделяют углекислый газ обратно в атмосферу.

Кроме того, животные, потребляющие растения в пищу, получают хранящийся в них углерод. Этот углерод возвращается в атмосферу после смерти животных. Углерод также возвращается в окружающую среду через клеточное дыхание животных.

Огромное количество углерода запасено в ископаемом топливе (уголь, нефть и т. п.) Когда заводы и фабрики используют это топливо в своей деятельность, при его сгорании углекислый газ попадает в атмосферу.

Азотный цикл

Схема круговорота азота в природе. Изображение: Translated by Stefan Parviainen, based on image by Johann Dréo (User:Nojhan) / Wikimedia Commons

Это биогеохимический цикл азота, в ходе которого азот преобразуется в несколько форм и циркулирует в атмосфере и различных экосистемах, таких как наземные и морские экосистемы.

Азот — важный элемент жизни. Азот из атмосферы фиксируется азотфиксирующими бактериями, присутствующими в корневых клубеньках бобовых, и поступает в почву и растения.

Бактерии, присутствующие в корнях растений, превращают этот газообразный азот в полезное соединение, называемое аммиаком. Аммиак также поступает в растения в виде удобрений. Этот аммиак превращается в нитриты и нитраты. Денитрифицирующие бактерии превращают нитраты в азот и возвращают его в атмосферу.

Кислородный цикл

Схема круговорота кислорода. Изображение: Eme Chicano / Wikimedia Commons

Биогеохимический цикл кислорода проходит через атмосферу, литосферу и биосферу. Кислород — это распространенный элемент на Земле. До 21% атмосферы состоит из кислорода.

Кислород выделяется растениями во время фотосинтеза. Люди и другие животные вдыхают кислород, выдыхают углекислый газ, который снова поглощается растениями. Они используют этот углекислый газ в фотосинтезе для производства кислорода, и цикл продолжается.

Цикл фосфора

Схема цикла фосфора. Изображение: Bonniemf / Wikimedia Commons

В этом биогеохимическом цикле фосфор перемещается через гидросферу, литосферу и биосферу. Фосфор выветривается из горных пород. Из-за дождей и эрозии фосфор попадает в почву и водоемы. Растения и животные получают этот фосфор из почвы и воды. Микроорганизмам также необходим фосфор для своего роста. Когда растения и животные умирают, они разлагаются, а накопленный фосфор возвращается в почву и водоемы, которые снова потребляются растениями и животными, и цикл продолжается.

Цикл серы

Схема цикла серы. Изображение: Pashute / Wikimedia Commons

Этот биогеохимический цикл проходит через горные породы, водоемы и живые системы. Сера выбрасывается в атмосферу в результате выветривания горных пород и превращается в сульфаты. Эти сульфаты поглощаются микроорганизмами и растениями и превращаются в органические формы. Органическая сера потребляется животными с пищей. Когда животные умирают и разлагаются, сера возвращается в почву, которую снова используют растения и микробы, и цикл продолжается.

Мне нравится3Не нравится