دورة العناصر في الطبيعة

دورة العناصر في الطبيعة

يمثل الوزن الكلي للكائنات الحية
التي تعيش على الكرة الارضية بما في ذلك النباتات والحيوانات والانسان
حوالي 10 تريليون طن من المادة الحية , هذا مع الأخذ في الاعتبار ان وزن
النباتات الكلي يفوق وزن الحيوانات الكلي بحوالي
10000 مرة .
واذا حسبنا الوزن الكلي للكائنات الحية التي سكنت الأرض من وقت ظهور الحياة عليها حتى وقتنا هذا ( 1,8 مليار سنة )نجد ان ذلك الوزن يزيد بكثير عن وزن كوكبنا .
وتحصل الكائنات
الحية اثناء عمليات التحول الغذائي على مختلف العناصر اللازمة من البيئة
المحيطة , ولكن هذه العناصر تعود مرة أخرى الى البيئة او الوسط المحيط حيث
يعاد استعمالها مرات كثيرة . وبذلك فان العناصر في دورة مستمرة في الطبيعة
ويتفق تماما مع قانون بقاء المادة والطاقة .
دورة الأكسجين والكربون :
يحتوي الهواء
الجوي على ( 0,03 _ 0,04 % ) غاز ثاني اوكسيد الكربون أي _ بوحدات الوزن _
حوالي 1530 مليار طن ويتكون CO2 كنتيجة للنشاط الحيوي للنباتات والحيوانات
والأنسان من الواد العضوية الداخلة في تركيب اجسامها . وتفرز كل الكائنات
الحية التي تسكن الأرض يوميا عن طريق التنفس حوالي 1080 مليون طن غاز ثاني
اوكسيد الكربون .
والنباتات
الميتة التي تسقط في الماء المحتوي على كمية غير كافية من الاكسجين لا
تتعفن بل تتحول الى فحم حجري . وقد كان يحدث هذا التحول بصورة واضحة اثناء
عصر الفحم الحجري من نمو الارض . وقد تكون النفط من بقايا النباتات
والحيوانات البحرية تحت نفس الظروف .
وقد استخرج
الانسان هذه المواد واستعملها كوقود . وفي الوقت الحاضر يتولد في اليوم
الواحد من عمليات احتراق الوقود حوالي 1265 مليون طن من غاز ثاني اوكسيد
الكربون .
ويتكون غاز CO2 ايضا كنتيجة لنشاط بكتريا التعفن كما تشترك في افرازه البكتريا المسببة للتخمر .
وتعتبر
الليتوسفير ( قشرة الأرض الصلبة ) مخزنا هاما للكربون في الطبيعة حيث يدخل
الكربون في نركيب الصخور الجبيلية مكونا الاحجار الجيرية والمرمر , وتتعرض
هذه الصخور الى تحطيم بطيء مستمر ينطلق اثناؤه غاز co2 .
وتقوم النباتات الخضراء
يوميا بتكوين كمية من المادة العضوية كنتيجة لعملية التمثيل الضوئي يفوق
وزنها 1 مليار طن . فاذا تحولت كل الطاقة المحصورة في هذه المواد في هذه
المادة العضوية الى طاقة لكانت كمية هذه الطاقة مساوية لكمية الطاقة التي
تنتجها 200000 محطة كهربائية هائلة القوة .
وتستهلك
النباتات الخضراء سنويا 550 مليار طن من غاز ثاني اوكسيد الكربون يلزم لها
25 مليار طن من الأيدروجين لتعطي 400مليار طن من الاكسجين .. وكنتيجة لذلك
فان الهواء الجوي يحتوي بصفة مستمرة على 20,93 _ 20,94 % من الأكسجين .
وهذا يوفر ظروفا ملائمة للنشاط الحيوي للكائنات الهوائية التي تستعمل
الاكسجين في عمليات الاكسدة
"" لو أوقفت اوراق الباتات الخضراء عملها لبضعة اعوام , لتلاشت كل الكائنات الحية الموجودة على الكرة الرضية بما فيها الأنسان . """"
وهنالك دورات اخرى لمختلف العناصر كالازوت والفوسفور والكبريت وغيرهما على غرار دورة الكربون والاكسجين .
دورة ألازوت :
يدخل الازوت في
تركيب الاحماض الامينية وبالتالي في البروتينات . وتدخل الاحماض الامينية
والبروتينات جسم الانسان عن طريق التغذية بالمواد النباتية والحيوانية
والتي تتحول في جسمها الى بروتينات خاصة بها .
وينتج عن هدم
البروتينات في الجسم تكوين مواد نتروجينية بسيطة مثل اليوريا _ حمض اليوريك
_ الامونيا التي تفرز في صورة بول او براز . وتتحلل بقايا النباتات
والحيوانات الميتة علاوة على الافرازات السابق ذكرها بفضل الكائنات الحية
الدقيقة سواء هوائية او لا هوائية , وكنتيجة اهذا التحلل تحدث عملية
النشدرة .... أي تكوين النشادر الذي يستهلك جزء منه بواسطة النباتات
والباقي يتحول بفعل البكتيريا الى نتريت ثم نترات في عملية التأزت
والازوت يوجد
بالجو اكثر من أي مكان اخر . فالازوت الحر يكون الجزء الاساسي للهواء الجوي
( حوالي 78% ) ويوجد فوق كل 1 م3 من سطح الارض حالي 8 طن آزوت .
ويلاحظ على جذور
النباتات البقولية مثل البرسيم والبسلة والفول وغيرها تكوين اورام من نوع
خاص وليست ذات ضرر . هذه الاورام ا( العقد ) تنمو على جذور البقوليات نتيجة
لأصابتها بنوع خاص من البكتيريا لها القدرة امتصاص الازوت الجوي وامداد
التربة بهذا العنصر .
وتضيف نبات
البرسيم المزروعة على مساحة هكتار من الارض الى هذه الرقعة كمية من الازوت
قدرها 200 كجم في السنة وذلك في الظروف الملائمة . وتستعمل مثل هذه الباتات
في الحياة العملية في الدورة الزراعية هذا علاوة على القيمة الغذائية
العلية للبقوليات . وبجانب ذلك تسمد الارض الاسمدة الازوتية .
دورة الفوسفور :
الفوسفور من
العناصر الضرورية لحياة كل الكائنات الحية حيث انه يدخل في تركيب المواد
الحيوية الهامة . فيدخل الفوسفور في تركيب الاحماض النووية –
الفوسفوليبيدات ( مواد شبيهة الدهون ) – الفوسفو بروتينات ( نوع من
البروتينات الخاصة ) – والعديد من المركبات البسيطة التي تلعب دورا هاما في
عملية التحول الغذائي . ويوجد في الانسجة مركب الادينوزين ثلاثي الفوسفات
ATP -- الذي يعتبر جزيئة مولدة للطاقة من نوع خاص . ويتكون مركب ATP في
الجسم عند الاكسدة ( في العمليات الهوائية ) والجليكوليز ( في العمليات
اللا هوائية ) . وعتد تحلل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات تنطلق الطاقة التي
يستهلكها الكائن بصفة مستمرة في حياته .
وتنقبض العضلات
بمشاركة ATP وينبض القلب وترى العين وتسمع الاذن ويجري العديد من العمليات
الاخرى . وقد امكن في الوقت الحاضر فصل مادة ATP في صورة كيمائية نقية .
ةاذا وضعت المادة على الياف عضلية منعزلة مغسولة تسبب انقباضها .
وطاقة العضلات التي تحتوي على ATP عظيمة جدا فهي تكفي لرفع ثقل يزيد عن وزن نفس العضلات بألف مرة .
وعندما يموت الحيوان وتتحلل بقايا جسمه الى العناصر التي دخلت في تركيبه ينتقل الفوسفور مرة اخرى الى التربة .
وعملية تراكم
الفوسفور تحدث بصورة ملحوظة في قاع البحر نتيجة لتجمع اجسام الحيوانات
البحرية الميتة . ويحتوي براز الطيور على كمية كبيرة من الفوسفور ويعتبر
سمادا غنيا به وتستعمل الاسمدة الفوسفورية في التسميد على نطاق واسع .
وتمتص النباتات الفوسفور سواء مصدره السماد الكيماوي أو بقايا المواد
العضوية المتحللة وذلك في صورة ذائبة في الماء . ويحصل الانسان على
الفوسفور عن طريق المأكولات النباتية والحيوانية التي تحتوي عليه .