OBIEG WĘGLA

• bardzo łatwo rozpuszcza się w wodzie

• występuje w postaci węgla nieorganicznego (DIC), rozpuszczalnego węgla organicznego (DOC), cząsteczkowego węgla organicznego (POC)

Pula DIC:

• składa się z CO₂, HC₃^-, CO₃

• źródło DIC: rozpuszczalny w wodzie dwutlenek węgla, pochodzący z atmosfery oraz respiracja organizmów

• straty z puli DIC: uwalnianie do atmosfery, wytrącanie z węglanem wapnia, wbudowywanie w biomasę organizmów podczas fotosyntezy i chemosyntezy.

Pula DOC:

• składa się z: opornych wielocząsteczkowych związków i niewielkiej frakcji związków łatwodostępnych biotycznie

• źródło DOC: allochtoniczne, sekrecja i ekstrakcja organizmów wszystkich poziomów troficznych oraz autoliza detrytusu (po obumarciu rozpuszczalnych dużych cząsteczek wymiana na mniejsze dzięki działaniu enzymów)

• straty z puli DOC: pobieranie przez organizmy heterotroficzne

Pula POC:

• składa się z: węgla związanego w biomasie organizmów i detrytusie

• źródło POC: produkcja pierwotna

• straty z puli POC: przemiana w DIC w wyniku respiracji i w DOC w wyniku ekstrakcji, rekrecji i autolizy.

Ilościowo dominuje w wodach rozpuszczalny w nich azot atmosferyczny, wiązanie go wymaga obecności enzymu nitrogenazę. Wiązanie azotu jest więc dostępne tylko niektórym sinicom (posiadającym heterocysty). Pozostałe organizmy autotroficzne korzystają z innych źródeł azotu nieorganicznego: azotanów, azotynów i amoniaku.

Obieg mały – następuje w natlenionej, powierzchniowej warstwie wody (najczęściej epilimnionu)

Obieg duży:

• z rozkładu materii organicznej zawierającej azot jest uwalniany tylko amoniak (amonifikacja)

• związki planktonowe wydają azot w postaci jonów amonowych (regeneracja azotu)

• przemiana azotanów i azotynów i jonów amonowych to szereg procesów mikrobiologicznych zależnych od obecności tlenu lub jego braku

• nieorganiczne połączenia azotu są wykorzystywane przez fitoplankton, dlatego w strefie troficznej ich stężenia są bliskie zeru; głębiej stężenie azotanów gwałtownie wzrasta i spada dopiero w strefie beztlenowej (w wyniku anaerobowej aktywności organizmów)

• rozpuszczanie azotu organicznego (DON) pochodzi z ekstrakcji przez organizmy i rozkładu detrytusu; pula DON składa się z połączeń aminowych, głównie polipeptydów

• proste aminokwasy są szybko wykorzystywane przez mikroorganizmy, które mogą uwalniać egzoenzymy rozbijające łańcuchy peptydowe na mniejsze jednostki

Obieg fosforu:

• występuje w postaci skał, nie ma go w atmosferze

• bardzo ważny związek budujący biomasę

• odkładany do osadów

• bardzo wolno się rozpuszcza

• w ekosystemach wodnych występuje niemal w jednej formie jako reszta kwasu fosforowego, ortofosforan, w związkach organicznych fosfor występuje również w postaci reszt fosforanowych

• to co badamy metodą kwasu molibdenowego to tzw. rozpuszczony reaktywny fosfor, chociaż opisuje się tę frakcję jako ortofosforany, może on zawiera wiele innych labilnych połączeń fosforu

Zgodnie z prawem „minimum” Lebiego o tempie krążenia fosforu w jego cyklu wewnętrznym decyduje proces przebiegający najwolniej – ekskrecja fosforu przez zooplankton:

• im szybciej krąży jednostka fosforu w cyklu, tym większa jej część powraca do obiegu, a mniejsza jest z niego wytrącana

• im większy jest udział w procesie regeneracji fosforu zwierząt roślinożernych, a mniejszy detrytusożerców i drapieżników, tym większe tempo sedymentacji

• tempo ekstrakcji fosforu jest zależne od ciężaru osobniczego zwierząt, ma ogromne znaczenie, bowiem decyduje o roli poszczególnych grup organizmów w obiegu fosforu

• wszystkie grupy taksonomiczne zooplanktonu odgrywają istotną rolę w regeneracji fosforu

• mineralizacja fosforu przez zooplankton stanowi główny mechanizm regeneracji tych pierwiastków w ich wewnętrznym cyklu i podstawowe źródło dostępnych dla fitoplanktonu form fosforu

• im większe tempom regeneracji fosforu, tym większa biomasa fitoplanktonu.

Dafnia:

• duże filtratory niszczą mechanicznie drobne organizmy detrytusożerne

• duże filtratory efektywnie oczyszczają wodę z drobnych glonów

• ich ciężkie fekalia szybko sedymentują

Krzem:

• rozpuszczalny krzem występuje w postaci reszty kwasu ortokrzemowego

• źródłem rozpuszczonego krzemu jest wietrzenie skał i minerałów

• pęcherzyki okrzemek rozpuszczają się bardzo wolno, nie ulegają rozpuszczeniu w trakcie przechodzenia przez przewody pokarmowe