Obieg materii i przepływ energii w przyrodzie
Cząsteczka dwutlenku węgla unosiła się w powietrzu. Roślina dzięki energii słońca oddzieliła tlen i wbudowała w swój liść atom węgla. Gąsienica zjadła liść, wykorzystała część energii i wbudowała ten sam atom węgla w swoje ciało. A potem szpak zjadł gąsienicę …
jakie są podstawowe funkcje życiowe organizmów;
jakie znamy ogniwa łańcucha pokarmowego.
opisywać obieg materii w przyrodzie;
opisywać przepływ energii w przyrodzie.
1. Obieg materii w przyrodzie
Materią nazywamy wszystkie znane substancje. Z materii zbudowane są rośliny, zwierzęta i człowiek oraz środowisko. Materii w przyrodzie nie ubywa ani nie przybywa. Uczestniczy za to w nieustannym obiegu. Jak już wiemy, proste związki (np. woda, dwutlenek węgla czy sole mineralne) są przyswajane przez producentów w procesie fotosyntezy. Wytwarzane są z nich białka, cukry i tłuszcze budujące roślinę. Kiedy roślina zostanie zjedzona, związki zostają wykorzystane przez roślinożercę do budowy jego organizmu. Część materii zostaje wydalona, np. w postaci prostych związków nieorganicznych, jak woda i dwutlenek węgla w procesie oddychania. Drapieżniki zjadają roślinożerców i materia trafia z kolei do nich. Po śmierci każdego organizmu jego ciało jest rozkładane przez destruentów na proste związki chemiczne. Te znów są wykorzystywane przez producentów i obieg się zamyka.
Przypomnij sobie poznane łańcuchy i sieci pokarmowe. Na podstawie jednej z nich opisz obieg materii w ekosystemie. Pamiętaj o składnikach środowiska: wodzie, solach mineralnych, dwutlenku węgla i słonecznej energii.
Asteroidy, fragmenty komet i pył kosmiczny wpadające do naszej atmosfery wzbogacają nieustannie powierzchnię Ziemi w związki chemiczne. Ocenia się, że dziennie spada na Ziemię 100–1000 ton materii kosmicznej w postaci asteorid oraz pyłu kosmicznego. Wydaje się to dużo, ale w tym tempie masa naszej planety zwiększyła się o zaledwie 0,1% w ciągu miliarda lat!
2. Przepływ energii w przyrodzie
Równocześnie z krążeniem materii w ekosystemach zachodzi przepływ energii. Ilość materii w obiegu jest stała i po rozmaitych przemianach pozostaje ona nadal w ekosystemie. Natomiast energia musi być do ekosystemu wprowadzona z zewnątrz i stopniowo ulega rozproszeniu. Ogromna większość energii pochodzi ze Słońca.
Rośliny wykorzystują energię świetlną i magazynują ją w związkach chemicznych. Znaczną część tej energii wykorzystują do budowy swoich ciał, wytwarzania kwiatów, owoców i nasion. Dlatego tylko część energii trafia do konsumentów I rzędu. Roślinożercy ponownie zużywają znaczną część energii zawartej w pokarmie na swoje czynności życiowe (ruch, ogrzewanie ciała, zdobywanie pokarmu, oddychanie, rozmnażanie itp.). Tylko część zostaje zmagazynowana i trafia do drapieżników. Gdy szczątki i odchody producentów i konsumentów w końcu rozłożą destruenci, to uwalniają resztę energii zawartej w związkach chemicznych. Raz wykorzystana energia nie może być ponownie użyta. Dlatego mówimy, że w przyrodzie odbywa się krążenie materii i przepływ energii. Podstawowym źródłem energii dla wszystkich procesów życiowych na Ziemi jest Słońce.
Ptaki i ssaki potrafią utrzymać stałą temperaturę ciała. Daje im to możliwość zachowania aktywności, nawet kiedy temperatura znacznie się obniży. Jednak potrzebują do tego dużych ilości energii. Dlatego właśnie potrzebują o wiele więcej pokarmu niż na przykład gady.
Wyjaśnij, dlaczego zwierząt roślinożernych jest w przyrodzie znacznie więcej niż mięsożernych.
Pewna część energii w ekosystemach nie pochodzi ze Słońca. W dnach oceanów istnieją szczeliny oraz kominy wulkaniczne, z których wydostaje się gorąca woda z różnymi związkami chemicznymi pochodzącymi z wnętrza Ziemi. W całkowitej ciemności rozwijają się tam bakterie czerpiące energię z tych związków. Bakterie te są pierwszym ogniwem łańcuchów pokarmowych.
Element multimedialny do ciekawostki
Istnienie życia na Ziemi w obecnej postaci jest możliwe głównie dzięki energii słonecznej. Bez niej życie może jednak istnieć wokół innych źródeł energii, np. w pobliżu kominów hydrotermalnych.
Podsumowanie
Materia uczestniczy w obiegu, stanowiąc najpierw część materii nieorganicznej, potem roślin, rozmaitych zwierząt, a w końcu znów staje się materią nieorganiczną.
Energia przepływa od Słońca, przez ciała roślin, zwierząt oraz ludzi i na każdym etapie jest częściowo wykorzystywana, a częściowo rozpraszana.
Obieg materii często rysowany jest w postaci kręgu, gdyż związki chemiczne użyte na początku procesu mogą być powtórnie wykorzystane. Zaproponuj sposób narysowania przepływu energii przez ekosystem, aby pokazać, że na kolejnych etapach jest jej coraz mniej.
Zastanów się, do czego ludzie wykorzystują energię w domach i skąd ona się bierze. Czy także ze Słońca?
Zobacz także
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Czy wszędzie żyje się tak samo?
Jak zbudowana jest roślina?
Procesy życiowe roślin
Różnorodność zwierząt
Procesy życiowe zwierząt
Łańcuch pokarmowy i sieć pokarmowa
Zadania
Uzupełnij z listy.
energii, stała, przepływem, wewnątrz, krążeniem, ekosystemu, ekologii, niestała, materii, zróżnicowana, pierwiastków, przechodzeniem, zmienna, elektrowni, związków chemicznych
Równocześnie z ............................................ materii w przyrodzie zachodzi przepływ ............................................. Ilość materii w obiegu jest ............................................ i po rozmaitych przemianach pozostaje ona w ekosystemie. Energia musi być do ............................................ wprowadzona z zewnątrz i podlega stratom.
Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących obiegu materii w przyrodzie.
| Prawda | Fałsz | |
| Obieg materii powoduje zmniejszanie ilości dwutlenku węgla, który już nigdy nie wraca do środowiska. | □ | □ |
| Obieg materii powoduje powstawanie dodatkowego pierwiastka – tlenu, którego nigdy wcześniej nie było w przyrodzie. | □ | □ |
| Rośliny w procesie fotosyntezy wykorzystują materię ze Słońca. | □ | □ |
| W trakcie obiegu materii proste związki chemiczne są przekształcane w skomplikowane związki organiczne. | □ | □ |
| Materia z organizmów powraca w postaci prostych substancji do środowiska i może być ponownie wykorzystana. | □ | □ |
Wskaż nazwę organizmów, które są ostatnim żywym ogniwem obiegu materii w ekosystemach.
- destruenci
- producenci
- roślinożercy
- mięsożercy
- drapieżniki
- konsumenci
Wybierz nazwy substancji, które roślina jako producent pobiera ze środowiska i wykorzystując światło słoneczne, przekształca je, by zbudować z nich swój organizm.
| Prawda | Fałsz | |
| woda | □ | □ |
| dwutlenek węgla | □ | □ |
| sole mineralne | □ | □ |
| cukier | □ | □ |
| witaminy | □ | □ |
| białko | □ | □ |
| tłuszcz | □ | □ |
| węgiel | □ | □ |
| powietrze | □ | □ |
Wskaż, co jest źródłem energii koniecznej do prowadzenia procesów życiowych przez organizmy.
- światło słoneczne
- światło Księżyca
- płynąca woda
- elektrownie węglowe
- turbiny wiatrowe
- elektrownie atomowe
Wskaż, co dzieje się z energią w trakcie przepływu przez ekosystem, którego częścią są producenci, konsumenci i destruenci.
- Energia ulega rozproszeniu.
- Energia wraca do obiegu w środowisku.
- Ilość energii zwiększa się na każdym etapie.
- Energia zbiera się w glebie, wodzie i powietrzu .
- Energia po wykorzystaniu wraca do Słońca.