Nutrienții sunt substanțe chimice care se găsesc în fiecare ființă vie de pe Pământ
Aceasta listează logo-urile programelor sau partenerilor NG Education care au furnizat sau au contribuit la conținutul de pe această pagină. Cu sprijinul
Nutrienții sunt substanțe chimice care se găsesc în fiecare ființă vie de pe Pământ. Acestea sunt necesare vieții oamenilor, plantelor, animalelor și a tuturor celorlalte organisme. Nutrienții ajută la descompunerea alimentelor pentru a da organismelor energie. Acestea sunt utilizate în fiecare proces al corpului unui organism. Unele dintre procese sunt creșterea (construirea celulelor), repararea (vindecarea unei plăgi) și menținerea vieții (respirația).
Plantele și alte autotrofe absorb substanțele nutritive din sol și apă. Autotrofele sunt organisme care își pot produce propria hrană. Cei mai importanți nutrienți de care au nevoie sunt carbonul, hidrogenul și oxigenul. Alți nutrienți necesari plantelor sunt azotul, fosforul, potasiul, calciul, magneziul și sulful.
Din acești nutrienți de bază, plantele și alți autotrofi sintetizează sau creează proprii nutrienți, cum ar fi zaharurile. Corpul uman poate sintetiza și unii nutrienți, cum ar fi aminoacizii. Cu toate acestea, majoritatea organismelor au nevoie de substanțe nutritive create de autotrofe. Oamenii și animalele își obțin majoritatea nutrienților din alimente.
Elementele nutritive esențiale sunt substanțe nutritive pe care corpul uman nu le poate sintetiza. Acestea trebuie obținute din alimente sau apă. Nutrienții esențiali includ carbohidrați, proteine, grăsimi, vitamine și minerale.
Carbohidrații, proteinele și grăsimile fac parte dintr-un grup de nutrienți esențiali numiți macronutrienți. „Macro-” înseamnă mare, iar aceștia sunt substanțele nutritive de care oamenii au nevoie în cantități mari. Alimentele bogate în macronutrienți includ cartofii, care au un conținut ridicat de carbohidrați; nuci, care sunt bogate în proteine; și avocado, care sunt bogate în grăsimi.
Fiecare macronutrient furnizează o cantitate specifică de energie. Știm cât de multă energie este într-un fel de mâncare după câte calorii are. O calorie este o unitate de energie. Gândiți-vă la calorii cum ar fi galoane de combustibil într-un rezervor: dacă mașina dvs. poate parcurge 20 de kilometri folosind un galon de combustibil și faceți o călătorie de 40 de kilometri, știți că aveți nevoie de două galoane de combustibil. Caloriile sunt combustibil în corpul uman.
Vitaminele și mineralele fac parte dintr-un grup de nutrienți esențiali numiți micronutrienți. „Micro-” înseamnă mic; oamenii au nevoie de micronutrienți în cantități mici. Vitaminele au nume precum vitamina A, vitamina C și vitamina D. Vitaminele conțin elementul carbon, ceea ce înseamnă că sunt compuși organici. Mineralele, precum calciul și fierul, provin de pe pământ sau din mediu. Mineralele nu conțin carbon, adică sunt compuși anorganici.
Nutrienți în mediu
Nutrienții se acumulează sau se acumulează în mediu. Solul sau apa bogată în nutrienți conține cantități mari de azot, carbon, fosfor, sulf și potasiu. Acești nutrienți pot proveni din surse naturale, cum ar fi resturile de plante și animale. Pe măsură ce plantele și animalele mor, acestea se descompun. Descompunerea eliberează substanțe nutritive în mediu.
Activitatea umană adaugă, de asemenea, substanțe nutritive în sol și apă. Mulți factori utilizează substanțe nutritive pentru a-și păstra produsele. Nutrienții sunt fie eliberați ca gaz în atmosferă, fie ca lichizi. Oricum ar fi, substanțele nutritive intră în ciclul apei.
Canalizarea și apele uzate sunt, de asemenea, pline de nutrienți, cum ar fi carbonul. Apele uzate sunt adesea folosite pe terenurile de golf, unde intră în pârâurile locale ca scurgeri. Apele uzate tratate sunt uneori eliberate direct în mediu.
Îngrășămintele, utilizate în agricultură, sunt bogate în carbon, azot și fosfor. Fermierii folosesc îngrășăminte pentru culturi precum cereale, fructe și legume. Îngrășămintele pe bază de fosfor sunt, de asemenea, utilizate pe terenuri de golf, parcuri și chiar pe peluze de cartier.
Îngrășămintele care nu sunt absorbite de plante se acumulează în sol. Nutrienții din îngrășăminte pot, de asemenea, lipi în apele subterane sau în scurgeri. Scurgerea bogată în substanțe nutritive se varsă în pârâuri, râuri și golfuri. Iazurile, lacurile și chiar oceanul pot absorbi cantități uriașe de nutrienți, în special azot și fosfor.
Echilibrul nutrienților
Nutrienți precum carbonul, oxigenul și azotul fac posibilă viața. Zonele sărace în nutrienți nu pot sprijini multă biodiversitate. Mlaștinile, de exemplu, sunt zone umede sărace în nutrienți, care se găsesc în climatul răcoros. Solul mlaștinilor este mult mai acid decât solul fertil sau bogat în nutrienți. Puține specii de plante pot crește în solul bogat în nutrienți al mlaștinilor. Cu mai puține specii de plante disponibile, ecosistemul nu este în măsură să susțină o mare varietate de alte organisme, precum animale și ciuperci.
Introducerea nutrienților într-un mediu poate face ecosistemul sănătos și fertil. Upwelling este procesul natural al apei reci, bogate în nutrienți, fiind împinsă spre straturile superioare ale oceanului. Upwelling aduce o cantitate uriașă de nutrienți peștilor, algelor marine și mamiferelor marine. Activitatea economică depinde și de revărsarea. Pescuitul de pe coasta de vest a Americii de Sud, de exemplu, depinde de creșterea anuală a Oceanului Pacific pentru a aduce substanțe nutritive stocurilor de pești și crustacee.
Exces de nutrienți
Deși viața depinde de nutrienți, prea mulți nutrienți pot avea un impact negativ asupra unui ecosistem. Înflorirea algelor, de exemplu, este cauzată de excesul de nutrienți. Ele pot preveni de fapt fluxul natural de nutrienți într-un ecosistem acvatic.
Florile de alge se formează pe măsură ce excesul de nutrienți, din surse naturale și artificiale, se acumulează într-un corp de apă. Când condițiile sunt potrivite, algele, bacteriile și alți microbi înfloresc sau se înmulțesc rapid. Reproducerea rapidă folosește aproape toți nutrienții din apă. Înflorirea formează un covor subțire lângă suprafața apei, împiedicând lumina să ajungă dedesubt.
Organismele din multe flori de alge nu sunt consumate de alte organisme, deci nu fac parte din rețeaua trofică. O floare de alge consumă substanțe nutritive importante - inclusiv oxigen - fără a contribui la mediul acvatic. Unele flori de alge conțin chiar microbi toxici. Acest tip de înflorire a algelor se numește înflorire a algelor dăunătoare (HAB). Fără lumină și oxigen, plantele mor repede. O înflorire de alge consumă substanțe nutritive și împiedică dezvoltarea plantelor de care depind peștii și alte viețuitoare pentru supraviețuire.
Florile de alge pot dispărea la fel de repede pe cât se formează. Algele moarte și alți microbi se scufundă în fundul corpului de apă. Lumina soarelui și nutrienții pot pătrunde din nou în ecosistem. Cu toate acestea, bacteriile care ajută la descompunerea înfloririi algelor absorb acum majoritatea acestor substanțe nutritive. Poate dura câteva săptămâni sau chiar luni până când un ecosistem se recuperează după o înflorire algală.
Înflorirea algelor poate reduce substanțele nutritive într-o zonă într-un asemenea grad încât zona este cunoscută ca zonă moartă. Aceasta înseamnă că puține organisme pot supraviețui în mediu. Zonele moarte nu au suficienți nutrienți pentru a susține o rețea trofică.
Exces de nutrienți în Golful Chesapeake
Zonele moarte sunt o problemă frecventă pentru golful Chesapeake, un imens estuar de pe coasta de est a Statelor Unite. Această regiune găzduiește 13,6 milioane de oameni. Bazinul său hidrografic include marile zone urbane din Washington, D.C. și Baltimore și Annapolis, Maryland.
Coridorul vestic al golfului Chesapeake este extrem de industrializat. Coridorul estic găzduiește multe comunități agricole. Scurgerile din fabrici, case și ferme au poluat golful cu exces de nutrienți.
Mărimea și durata zonelor moarte din Golful Chesapeake variază. Depind de anotimp și de vreme. În timpul ploilor abundente, mai mulți nutrienți sunt spălați în golf. În primăvara și vara, fermele își fertilizează culturile, ducând la o scurgere mai mare de nutrienți. Aproximativ o treime din excesul de nutrienți din Golful Chesapeake este rezultatul poluării aerului. Arderea combustibililor fosili eliberează carbon și azot în aer. În cele din urmă, acești nutrienți se întorc în sol și apă prin ciclul apei.
Oamenii și întreprinderile pot controla nutrienții pe care îi eliberează. Acasă, oamenii pot ajuta folosind îngrășăminte fără fosfor și împiedicând spălarea deșeurilor de gazon în jgheab. Plantele native ajută la filtrarea apei și la oprirea resturilor de spălare într-un bazin hidrografic. Asigurarea faptului că sistemele septice nu prezintă scurgeri, eliminarea în siguranță a substanțelor chimice de uz casnic (cum ar fi vopseaua și bateriile) și reducerea la minimum a activităților care erodează solul, de asemenea, ajută la prevenirea înfloririi algelor.
Fabricile și fermele pot ajuta la controlul cantității de substanțe nutritive eliberate în mediu, respectând standardele de siguranță și reducând scurgerile.
Fotografie de Timothy Olmstead, MyShot
Algă verde-albăstruie
Algele albastre-verzi nu sunt albastre-verzi, sau chiar alge. Organismul, cunoscut și sub numele de spuma de iaz și cianobacterii, este o bacterie care poate fi albastră, verde, roșu-violet sau maro.
CHNOPS
Cele mai comune elemente de pe Pământ sunt, de asemenea, cei mai importanți nutrienți pentru plante. Acești nutrienți sunt adesea grupați împreună prin acronimul CHNOPS (shnahps). Literele reprezintă abrevierile chimice ale elementelor: C (carbon), H (hidrogen), N (azot), O (oxigen), P (fosfor) și S (sulf).