วงจรและประเภททางชีวเคมี

ปัญหาขยะเป็นสิ่งที่น่ากลัวสำหรับผู้คนในส่วนต่างๆของโลก ไม่ใช่เรื่องแปลกที่ประเทศยากจนจะกลืนยาขมเพื่อเป็นจุดหมายปลายทางในการส่งออกของเสียจากประเทศอุตสาหกรรม ไม่เพียง แต่ขยะพลาสติกเท่านั้นที่ย่อยสลายได้ยากตามธรรมชาติแล้วขยะเคมีและสารพิษยังหลอกหลอนประเทศต่างๆ

อย่างไรก็ตามยังมีอีกหลายประเทศในโลกที่สามารถรีไซเคิลขยะนี้ได้และมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจ คุณรู้หรือไม่ว่าธรรมชาติยังให้สิ่งมีชีวิตที่สามารถรีไซเคิลสารเคมีและสารเคมีอื่น ๆ ที่เรียกว่าวงจรชีวเคมี วัฏจักรชีวเคมีคืออะไรและมีประเภทใดบ้าง?

วงจรชีวเคมีคือการรีไซเคิลสารเคมีและสารเคมีอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิต ชีวภาพหมายถึงสิ่งมีชีวิตหรือสิ่งมีชีวิตและภูมิศาสตร์คือหินอากาศหรือน้ำ ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วชีวเคมีสามารถกำหนดได้ว่าเป็นการหมุนเวียนขององค์ประกอบทางเคมีจากสภาพแวดล้อมของส่วนประกอบทางชีวภาพและกลับสู่สิ่งแวดล้อมและกระบวนการนี้เกิดขึ้นซ้ำ ๆ และไม่มีกำหนด

หากสิ่งมีชีวิตตายสารอินทรีย์ที่มีอยู่ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตจะถูกสลายเป็นสารอนินทรีย์และกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม วัฏจักรชีวเคมีนี้เรียกอีกอย่างว่าวัฏจักรของสารอาหารหรือการหมุนเวียนของสารอาหาร

วัฏจักรชีวเคมีทำหน้าที่เป็นวัฏจักรของวัสดุที่ส่งคืนองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่ใช้โดยทุกสิ่งบนโลกทั้งส่วนประกอบทางชีวภาพและทางชีวภาพเพื่อให้สามารถดำรงชีวิตบนโลก

วัฏจักรชีวจีโอเคมีมี 5 ประเภท ได้แก่ วัฏจักรของน้ำวัฏจักรฟอสฟอรัสวัฏจักรกำมะถันวัฏจักรไนโตรเจนและวัฏจักรคาร์บอน

วัฏจักรของน้ำหรือวัฏจักรของอุทกวิทยา

วัฏจักรของน้ำหรือวัฏจักรอุทกวิทยาคือการเคลื่อนที่ของน้ำจากพื้นโลกสู่ชั้นบรรยากาศและกลับสู่พื้นโลกซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างการหมุนเวียน วัฏจักรของน้ำนี้เกิดขึ้นพร้อมกับแสงแดดที่ทำให้น้ำระเหยในมหาสมุทรแม่น้ำและทะเลสาบซึ่งเรียกว่าการระเหย

น้ำจะกลายเป็นไอน้ำและลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศกลายเป็นอนุภาคน้ำแข็งหรือหยดน้ำเนื่องจากอุณหภูมิในบรรยากาศต่ำมาก อนุภาคน้ำเหล่านี้จะรวมตัวเป็นเมฆซึ่งเรียกว่าการควบแน่น เมื่ออากาศไม่สามารถทนต่อละอองน้ำเหล่านี้ได้ก็จะตกลงมาราวกับฝนหรือหิมะซึ่งเรียกว่าหยาดน้ำฟ้า

(อ่านเพิ่มเติม: กฎของการเปรียบเทียบแบบคงที่ทางเคมี)

ส่วนหนึ่งของน้ำที่ตกลงมานี้จะถูกพืชและที่ดินดูดซับบางส่วนจะหยุดนิ่งบนพื้นผิวโลกในรูปแบบของทะเลสาบหรือสระน้ำนอกจากนั้นบางส่วนจะไหลลงสู่แม่น้ำและลงสู่มหาสมุทร

วัฏจักรฟอสฟอรัส

วัฏจักรฟอสฟอรัสคือการเคลื่อนที่ของฟอสฟอรัสจากชั้นบรรยากาศสู่พื้นโลกและกลับสู่บรรยากาศซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างการหมุนเวียน ฟอสฟอรัสมีความสามารถในการสร้างพันธะเคมีพลังงานสูงและฟอสฟอรัสนี้มีความสำคัญมากในการเปลี่ยนแปลงพลังงานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

วัฏจักรฟอสฟอรัสเริ่มต้นจากการมีฟอสเฟตอนินทรีย์ในดินซึ่งพืชดูดซึม สัตว์ที่กินพืชจะได้รับฟอสฟอรัสจากพืชที่กิน นอกจากนี้พืชหรือสัตว์ที่ตายแล้วหรือส่วนที่เหลือจากสิ่งขับถ่ายของสัตว์ทั้งปัสสาวะและอุจจาระในดินโดยการย่อยสลายแบคทีเรียจะสลายอินทรีย์ฟอสเฟตให้เป็นอนินทรีย์ฟอสเฟตซึ่งจะถูกปล่อยออกสู่ระบบนิเวศ

วัฏจักรของซัลเฟอร์

วงจรชีวเคมีต่อไปคือวัฏจักรของกำมะถัน นี่คือการเคลื่อนตัวของกำมะถันจากชั้นบรรยากาศสู่พื้นโลกและกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างการหมุนเวียน ในร่างกายของสิ่งมีชีวิตกำมะถันเป็นองค์ประกอบของโปรตีนในขณะที่กำมะถันหรือกำมะถันในธรรมชาติมีอยู่ในดินในรูปของแร่ธาตุในดินและในบรรยากาศในรูปของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์

ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในบรรยากาศจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและน้ำเพื่อสร้างกรดซัลฟิวริกซึ่งเมื่อตกลงสู่พื้นดินจะเกิดซัลเฟตไอออนและพืชจะดูดซึมไปใช้ในการสร้างโปรตีนในร่างกาย ดังนั้นเมื่อมนุษย์และสัตว์กินพืชจะมีการถ่ายเทของธาตุกำมะถันจากพืชไปยังสัตว์หรือร่างกายมนุษย์

วัฏจักรไนโตรเจน

วัฏจักรไนโตรเจนคือการเคลื่อนที่ของไนโตรเจนจากบรรยากาศสู่พื้นโลกและกลับสู่บรรยากาศซึ่งเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างการหมุนเวียน ในธรรมชาติไนโตรเจนมีอยู่ในรูปของสารประกอบอินทรีย์เช่นยูเรียโปรตีนและกรดนิวคลีอิกหรือสารประกอบอนินทรีย์เช่นแอมโมเนียไนไตรต์และไนเตรต

ไนโตรเจนไม่จำเป็นต้องอยู่ในรูปของธาตุ แต่เป็นสารประกอบซึ่งหนึ่งในนั้นคือบรรยากาศของโลกที่มีไนโตรเจน 78 เปอร์เซ็นต์ วัฏจักรไนโตรเจนนี้แบ่งออกเป็นหลายกระบวนการ ได้แก่ :

• การตรึงกระบวนการตรึงหรือถ่ายไนโตรเจนอิสระจากอากาศให้เป็นสารประกอบไนโตรเจนที่พืชสามารถนำไปใช้ได้
• แอมโมเนียมกระบวนการสร้างโมโนเนียมจากไนโตรเจนที่ได้รับการแก้ไขแล้ว
• ไนตริฟิเคชันกระบวนการเปลี่ยนแอมโมเนียมเป็นไนเตรตโดยกิจกรรมของเอนไซม์ไนโตรเจนเนสซึ่งเป็นของแบคทีเรียไนตริไฟ
• การดูดซึมเป็นกระบวนการใช้ไนเตรตในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงในพืช
• Denitrification กระบวนการปล่อยไนโตรเจนกลับสู่อากาศ

วัฏจักรคาร์บอน

วัฏจักรคาร์บอนนี้เริ่มต้นด้วยการใช้ CO2 โดยพืชและกลายเป็นสารประกอบอินทรีย์คือกลูโคสผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง นอกจากนี้กลูโคสยังถูกจัดเรียงเป็นแป้งและเปลี่ยนเป็นสารประกอบน้ำตาลไขมันโปรตีนและวิตามินอื่น ๆ ในกระบวนการหายใจของพืชและสัตว์จะมีการสร้าง CO2 ขึ้นมาใหม่

สัตว์ได้รับคาร์บอนหลังจากกินพืชและร่างกายของสัตว์และพืชที่ตายแล้วจะถูกย่อยสลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์น้ำและแร่ธาตุโดยตัวย่อยสลาย คาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดขึ้นจะถูกปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศในระบบนิเวศปกติจะมีความสมดุลระหว่างวัฏจักรคาร์บอนและออกซิเจน