วัฏจักรชีวธรณีเคมี (Biochemical Cycle) อธิบายถึงการเคลื่อนที่ของธาตุและสารประกอบระหว่างส่วนที่มีชีวิต (ชีวภาพ) และส่วนที่ไม่มีชีวิต (ธรณีและเคมี) ของโลก คำว่า “ชีวธรณีเคมี” แสดงถึงกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับชีววิทยา (สิ่งมีชีวิต) ธรณีวิทยา (เปลือกโลก น้ำ และบรรยากาศ) และเคมี (ปฏิกิริยาและการเปลี่ยนแปลงของสาร)

วัฏจักรเหล่านี้ช่วยให้ธาตุสำคัญ เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส กำมะถัน และน้ำ ถูกหมุนเวียนในระบบนิเวศอย่างต่อเนื่อง หากปราศจากวัฏจักรเหล่านี้ ธาตุอาหารที่จำเป็นจะหมดไป และระบบนิเวศจะล่มสลาย นอกจากนี้ยังมีบทบาทสำคัญในการควบคุมสภาพภูมิอากาศและความเสถียรของสิ่งแวดล้อมโลก

• เพิ่มเติม : วัฏจักรหิน (Rock Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรน้ำ (Water Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรคาร์บอน (Carbon Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรออกซิเจน (Oxygen Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรไนโตรเจน (Nitrogen Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรฟอสฟอรัส (Phosphorus Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรชีวธรณีเคมี (Biochemical Cycle)

วัฏจักร

1. วัฏจักรน้ำ (วัฏจักรอุทกวิทยา) วัฏจักรน้ำเป็นวัฏจักรพื้นฐานที่สุด ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของน้ำในบรรยากาศ หรือ อากาศภาค อุทกภาค และธรณีภาค

• กระบวนการที่เกี่ยวข้อง การระเหย (evaporation) น้ำในมหาสมุทร แม่น้ำ และทะเลสาบระเหยกลายเป็นไอด้วยแสงแดด การคายน้ำ (transpiration) พืชปล่อยไอน้ำออกทางใบ
• ความสำคัญ ให้แหล่งน้ำจืดสำหรับดื่ม การเกษตร และอุตสาหกรรม ช่วยควบคุมอุณหภูมิของโลกผ่านการแลกเปลี่ยนความร้อน

2. วัฏจักรคาร์บอน วัฏจักรคาร์บอนมีความสำคัญต่อการดำรงชีวิต เนื่องจากคาร์บอนเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของโมเลกุลอินทรีย์ เช่น คาร์โบไฮเดรต ไขมัน โปรตีน และกรดนิวคลีอิก

• องค์ประกอบสำคัญ CO₂ ในบรรยากาศ แหล่งสำรองคาร์บอนหลัก พืช ดูดซับ CO₂ ผ่านกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง
• ผลกระทบของมนุษย์ การเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลปล่อย CO₂ ปริมาณมาก ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ การตัดไม้ทำลายป่าลดความสามารถของระบบนิเวศในการกักเก็บคาร์บอน

3. วัฏจักรไนโตรเจน ไนโตรเจนมีความสำคัญต่อการสร้างโปรตีนและ DNA แต่ไนโตรเจนในบรรยากาศ (N₂) ไม่สามารถถูกใช้ได้โดยตรงจากสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่

• ขั้นตอนในวัฏจักรไนโตรเจน การตรึงไนโตรเจน แบคทีเรียบางชนิดและฟ้าผ่าทำให้ N₂ เปลี่ยนเป็นแอมโมเนีย (NH₃) การเปลี่ยนเป็นไนไตรต์และไนเตรต แบคทีเรียในดินเปลี่ยนแอมโมเนียเป็นไนไตรต์ (NO₂⁻) และไนเตรต (NO₃⁻)
• ผลกระทบของมนุษย์ การใช้ปุ๋ยไนโตรเจนเกินจำเป็นทำให้น้ำเน่าเสีย (ยูโทรฟิเคชัน) การปล่อยไนตรัสออกไซด์ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกและทำลายชั้นโอโซน

4. วัฏจักรฟอสฟอรัส วัฏจักรฟอสฟอรัสมีความพิเศษเพราะไม่มีขั้นตอนในรูปก๊าซ และส่วนใหญ่เป็นกระบวนการในดินและตะกอน

• กระบวนการหลัก การผุพัง หินปล่อยฟอสเฟตออกสู่ดิน การดูดซึม พืชดูดฟอสเฟตจากดิน
• ความสำคัญ ฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบสำคัญของพลังงาน (ATP) และสารพันธุกรรม (DNA และ RNA)
• ผลกระทบของมนุษย์ การใช้ปุ๋ยฟอสเฟตเกินทำให้น้ำเสียและเกิดการเติบโตของสาหร่ายจนทำให้ออกซิเจนในน้ำลดลง

5. วัฏจักรกำมะถัน กำมะถันเป็นส่วนสำคัญของกรดอะมิโนและโปรตีน

• กระบวนการ การผุพัง หินปล่อยกำมะถันออกสู่ดินและน้ำ ภูเขาไฟระเบิด ปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) สู่บรรยากาศ
• ผลกระทบของมนุษย์ การเผาถ่านหินและน้ำมันปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ทำให้เกิดฝนกรด

วัฏจักรชีวธรณีเคมีไม่แยกจากกัน แต่มีการทำงานร่วมกันในหลายรูปแบบ เช่น วัฏจักรคาร์บอนและไนโตรเจนเกี่ยวข้องกันในกระบวนการสร้างโมเลกุลอินทรีย์ วัฏจักรน้ำช่วยขนส่งธาตุอาหาร เช่น ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส

บทบาทในระบบนิเวศและผลกระทบของมนุษย์

การหมุนเวียนธาตุอาหาร ช่วยรักษาการมีอยู่ของธาตุที่จำเป็น ผลผลิตของระบบนิเวศ สนับสนุนการผลิตเบื้องต้นด้วยการให้ธาตุอาหาร การควบคุมภูมิอากาศ ส่งผลต่ออุณหภูมิและรูปแบบฝนของโลก

กิจกรรมของมนุษย์ เช่น การอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และการตัดไม้ทำลายป่า ได้เปลี่ยนแปลงวัฏจักรชีวธรณีเคมีอย่างมาก ตัวอย่างเช่น การเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจกจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิล การใช้ปุ๋ยเกินทำให้น้ำเน่าเสียการทำลายแหล่งทรัพยากรธรรมชาติและมลพิษ

ความพยายามในการลดผลกระทบของมนุษย์ต่อวัฏจักรชีวธรณีเคมี ได้แก่ ลดการปล่อยคาร์บอนด้วยพลังงานหมุนเวียนและการปลูกป่า ใช้เกษตรกรรมอย่างยั่งยืนเพื่อลดการไหลของธาตุอาหารส่วนเกิน ฟื้นฟูระบบนิเวศเพื่อให้วัฏจักรธาตุกลับมาสมดุลตามธรรมชาติ

สรุป วัฏจักรชีวธรณีเคมีมีความสำคัญต่อการรักษาชีวิตบนโลก การเข้าใจและรักษาวัฏจักรเหล่านี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับสุขภาพของโลกและความอยู่รอดของคนรุ่นต่อไป แม้กิจกรรมของมนุษย์จะรบกวนระบบธรรมชาติเหล่านี้ แต่การดำเนินการเชิงรุกสามารถช่วยฟื้นฟูสมดุลและส่งเสริมความยั่งยืนได้ ความเชื่อมโยงระหว่างวัฏจักรเหล่านี้เตือนให้เราตระหนักว่าทุกองค์ประกอบของธรรมชาติมีความสัมพันธ์กัน และการรักษาความสมดุลคือกุญแจสำคัญสู่การอยู่รอดของระบบนิเวศทั้งหมด

• เพิ่มเติม : วัฏจักรหิน (Rock Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรน้ำ (Water Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรคาร์บอน (Carbon Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรออกซิเจน (Oxygen Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรไนโตรเจน (Nitrogen Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรฟอสฟอรัส (Phosphorus Cycle)
• เพิ่มเติม : วัฏจักรชีวธรณีเคมี (Biochemical Cycle)

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth