Ugrás a tartalomhoz

Növénytan

Anyagforgalom a bioszférában

Anyagforgalom a bioszférában

Az anyagok körforgásával a természetben már korábban foglalkoztunk. Ennek a körforgásnak köszönhető, hogy az egyik elpusztult élőlény anyagaiból hamarosan új élet serken, és hogy egy-egy elemi alkotó az élet keletkezése óta táplálékláncok sorozatán keresztül, kalandos utakat bejárva, számtalan élőlény éltető alkotója lehetett. A földi életben néhány anyag - mindenekelőtt a szén, a nitrogén, a foszfor és a víz - kiemelt szerepet tölt be, ezért ezek körforgásával külön megismerkedünk.

A szén a levegőből szén-dioxid formájában kerül a napfény energiáját megkötni képes növényekbe . A növények a napfény energiájának segítségével szén-dioxidból és vízből szerves anyagokat állítanak elő, oxigén kibocsátása mellett. A szerves anyagból maguk a növények is felszabadíthatják a szén-dioxidot légzésük során. Gyakoribb azonban, hogy a szerves anyag továbbkerül valamely növényt fogyasztó állatba, abból pedig még tovább egy ragadozóba, illetve az elpusztult növényi részekkel az avar, majd a humusz alkotója lesz. Bármelyik utat is követi, előbb-utóbb valamely - növényevő, ragadozó vagy lebontó - szervezet légzése során elbontja, és felszabadítja belőle a szén-dioxidot. A szén a humuszban[152] igen sokáig kötött formában lehet jelen. Még hosszabb ideig kikerül a körforgásból, ha lápos területen, oxigénmentes környezetben, tőzeg képződik belőle. Régi, földtörténeti időkben hasonlóan oxigénmentes környezetben keletkeztek a leülepedett szerves anyagokból a kőolaj-, a földgáz- és a kőszénkészletek.

A szén körforgása a természetben
A szén körforgása a természetben

A nitrogén az a másik elem, amely szintén a levegőből kerül az élőlényekbe . Megkötésére azonban csak nagyon kevés szer-vezet képes. Ilyenek egyes bak-tériumok és cianobaktériumok[153]. A baktériumok közül kiemelkedő jelentőségűek a pillangósvirágú növények gyökérgümőiben élők (Rhizobium fajok). Az általuk megkötött nitrogén a pillangósvirágú növény elpusztulásával a talajba kerül, és ammóniává, majd ammóniumvegyületekké alakul. A többi nitrogénkötő szervezet által megkötött nitrogénnek is, a szervezet pusztulását követően, hasonló a sorsa. Az ammóniát a nitrifikáló baktériumok nitráttá oxidálják. Az ammónium- és a nitrátion vízben oldódik, és így a növények könnyen felveszik. A heterotróf szervezetek[154] a növények elfogyasztásával jutnak nitrogénhez. Az elpusztult élőlényekből a lebontó baktériumok és gombák ammóniát állítanak elő, amelyből ismét ammónium és nitrát keletkezhet. Oxigénmentes talajokban a denitrifikáló baktériumok a nitrát oxigénjét elvonva folytatják légzési tevékenységüket. Az oxigénelvonás eredményeképpen molekuláris nitrogén szabadul fel, amely elszökik a levegőbe.

A nitrogén körforgása a természetben
A nitrogén körforgása a természetben

Szója (Glycine max, Fabaceae) gyökérgümői (Berényi Béla felvétele)
Szója (Glycine max, Fabaceae) gyökérgümői (Berényi Béla felvétele)

A foszfor a kőzetek mállása révén kerül a bioszférába. A vízben oldódó foszfátokat a növények gyökereiken keresztül veszik fel. Az állatok a víz vagy a növények elfogyasztása révén elégítik ki foszforszükségletüket. Az elpusztult élőlények maradványaiból a baktériumok szabadítják fel ismét a könnyen felvehető foszfátokat. A víz által a talajokból kimosott foszfátok leülepedhetnek az édes- és a sósvizek üledékébe. Innen a vízi táplálékláncok révén egy részük a madarak testébe kerülhet, és ismét visszajuthat a szárazföldekre. A tengeri szigeteken lerakódott nagy foszfortartalmú madárürüléket, a guanót, trágyázás céljából bányásszák. A tengerek és óceánok mélyére alászálló foszfortartalmú részecskék viszont kikerülnek a körfolyamatból.

A vizet az élőlények a sós vagy édesvizekből, a talajból vagy éppen a levegő páratartalmából veszik fel . A felvett víznek csak töredéke vesz részt a biokémiai reakciókban, döntő többsége mindenekelőtt oldószerként, szállító vagy temperáló közegként szükséges az életfolyamatokhoz. A növények igen nagy mennyiségű vizet vesznek fel és párologtatnak el a gázcserenyílásaikon keresztül. Az általuk elpárologtatott víz a levegőben összekeveredik a tengerekből, az óceánokból és a szárazföldekről elpárolgó vízzel, bekapcsolódva ezzel a víz nagy, globális körforgásába. A levegő megnövekvő páratartalma csapadék formájában jut vissza a földfelszínre. Az uralkodó széljárás miatt az elpárolgott mennyiséghez képest több csapadék hull a szárazföldekre, mint a tengerekre és az óceánokra. A szárazföldekre jutó többletvíz a folyókon át kerül vissza a tengerekbe. A többi csapadék vagy újból elpárolog a Nap hősugarainak hatására, vagy a növényekbe kerül, amelyek azt ismét elpárologtatják.

A víz körforgása
A víz körforgása



[152] A humusz a talaj élőlények elbomlásából származó specifikus szerves anyaga. Képződési folyamatát humuszosodásnak nevezzük. Kémiai alkotói a fulvosavak, a huminsavak, a humin és a humuszszén. A humuszképződés szárazföldi terméke a humuszosodás erősödő mértékének megfelelően nyers humusz, moder vagy mull lehet. Erősen nedves feltételek között a humuszformák közül a nagyobb szervesanyag-tartalmú tőzeg, vagy a kisebb szervesanyag-tartalmú kotu alakul ki.

[153] A cianobaktériumokat régebben kékalgák néven emlegettük.

[154] Heterotrófok azok a szervezetek, amelyek önálló szervesanyag-előállításra nem képesek. Ezen hiányosságuk miatt az autotrófok által előállított szerves anyagokból élnek.