Toitainete ringlus

Toitainete ringlus ehk nn ökoloogiline taaskasutus on orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete lihtsamateks aineteks lagunemine ning sel viisil aineringlusse ja tootmisse tagasijõudmine. Protsessi käigus on energiavool mittetsüklilises, kuid nn mineraalainete liikumisvool tsüklilises. Mineraalainete liikumiseks võib lugeda näiteks väävli-, süsiniku-, lämmastiku-, fosfori-, hapniku- ja veeringet.

Toitainete ringluse liigid

Elu Maal on võimalik tänu energia ja toitainete ringlustele. Ühed fundamentaalsemad ja olulisemad mineraalained/mineraaltoitained on hapnik, vesinik, süsinik ja lämmastik.

Hapnikuringe

Hapnik on üks põhilisi atmosfääris leiduvaid gaase. Hapnik liigub õhu ja elusorganismide vahel. Põhilised komponendid hapnikuringluses on järgmised:

• hingamine – elusorganismid nagu loomad ja taimed omandavad hapniku õhust sisse hingates;
• fotosüntees – rohelised taimed omastavad õhust süsihappegaasi ning sünteesivad sellest suhkruid ja hapnikku;
• täiendavad, kuid väga vajalikud reaktsioonid nagu rakuhingamine.

Veeringe

Üle kahe kolmandiku Maa pinnast on kaetud veega. See on põhiliseks elusorganismide koostisosaks. Veeringlus toimub Maa atmosfääri, ookeanide, maapinna ja biosfääri kaudu. Vee ringlemine määrab ilma, kliima, toetab taimekasvu ja võimaldab elu Maal.

Süsinikuringe

Süsinik on paljudele orgaanilistele ainetele põhiliseks ehitusmaterjaliks, mistap on see ka ülioluline elusatele organismidele. Süsinikuringe põhilised protsessid on järgmised:

• põlemine – orgaanilise ja mitteorgaanilise aine põletamisel eritub süsihappegaas;
• fotosüntees – rohelised taimed omastavad õhust süsihappegaasi ning sünteesivad sellest suhkruid ja hapnikku;
• metabolism – autotroopsed elusolendid muudavad süsiniku orgaanilisteks molekulideks;
• rakuhingamine – 6-süsinikulisest glükoosist saab 6 hapnikumolekuli abil 6 süsihappegaasimolekuli, 6 veemolekuli ja energiat.

Toitainete ringlus ja inimene

Toitainete ringlust võib lugeda ökosüsteemi üheks alust panevamaks bioloogiliseks teenuseks, sest selle käigus genereeritakse organismidele eluks vajalikud ained. Mitmete keemiliste ühendite – fosfor, lämmastik, väävel, süsinik, samuti raud ja räni – ringlus on inimtegevuse mõjul teinud läbi muutuse, mis omakorda mõjutab ökosüsteemi pakutavaid teenuseid ja inimese heaolu. Näiteks lämmastikväetiste tootmine ja kasutamine, lämmastikku siduvate põllukultuuride liigne kasvatamine ja lämmastikku sisaldavate õhusaasteainete ladestumine on põhjavee kvaliteeti halvendanud ja kasvuhoonegaaside emissiooni tõstnud. Ökosüsteemi paikapanevad tasakaalud ja ringlused on inimtegevusest häiritud või võimendatud. See toob endaga kaasa toitainete ülekülluse, mis omakorda muldade ja veekogude eutrofeerumise.

Kompostringlus

Kompost on orgaaniline aine, mis on lagunenud kompostimise teel. Selle protsessi käigus taaskasutatakse mitmesuguseid orgaanilisi aineid, mida muidu peetakse jäätmeteks, ja saadakse mullaomaduste viljakas parandaja ehk kompost ehk orgaaniline väetis. Kompost on toitaineterikas, mille kasutusala on lai ja universaalne. Orgaanilist väetist kasutatakse alates toalilledest ja eraisiku väikeaiast kuni suurte linnade põllumajandusettevõtete ja mahepõllunduseni välja. Kompost ise on maapinnale mitmel viisil kasutoov, seda kasutatakse mulla niisutajana, väetajana, eluvajaliku huumuse tekitajana ja muu hulgas ka naturaalse pestitsiidi ehk loodusliku mürgina.

Kompostimisprotsess nõuab kõige lihtsamal tasemel kõigest kohta tagaaias, kuhu biolagunevad ained (nt puulehed, rohi ja toidujäägid) lagunema panna ning pikka lagunemisperioodi, mis algab mõnest kuust. Kompostihunnikusse ei ole soovitatav panna umbrohtu, roosioksi, haigeid viljapuuoksi. Lagunemisprotsessi mõjutavad tegurid on näiteks temperatuur, pH, kompostihunniku suurus, kompostitava materjali omadused ja niiskussisaldus. Parim koht kompostikasti jaoks on varjuline nurgake, mis oleks kaitstud otsese päikesepaiste ja tuule eest. Kompostikastile paistev päike võib kompostihunniku kiiresti ära kuivatada.

Laiemas võtmes on kompost ka hea erosiooni kontrollija, mis 2000. aastate seisuga on veel suhteliselt uus tehnoloogia, aga mida juba kohalikud omavalitsused, arendajad ja põllumehed kasutusele võtavad, et vähendada pinnase kadu. Kompostikihti, mis asub erosioonitundliku pinnase peal, nimetatakse erosiooni kaitsetekiks või komposttekiks. Tänu komposti suurele veesisaldusele ei uhu vihm seda mullalt maha ning erosioonitundlik pinnas säilib.

Avatud ja suletud ökosüsteem

Avatud ökosüsteemis on vajalikud nii energiavahetus süsteemide vahel kui ka seda ümbritseva keskkonna vahel. Avatud ökosüsteemi on võimalik nii lisada kui ka sealt eemaldada täiendavaid ressursse. Kui eemaldada metsast kõik kiskjad, siis üks isend võib siseneda süsteemi loomulikul teel, kuna metsas puudub konkurents. Üheks olulisemaks avatud ökosüsteemi tunnuseks on mitmekesisus. Mitmekesisust on vaja, et ökosüsteem jääks püsima ning säiliks konkurents. Suletud ökosüsteemis toimub energiavahetus, kuid see pole ümbritseva keskkonnaga seotud. Suletud ökosüsteemi võib kirjeldada ka kui teoreetilist ideed, sest praktikas see palju kasutust ei leia. Üheks näiteks on liustikualune järv Antarktikas, kus kogu ökosüsteem on vees ning mida katab jääkiht, mis teeb süsteemi suletuks. Võib öelda, et tõeliselt suletud ökosüsteem on pigem haruldane nähtus ning püsima jäämiseks peab see olema võimalikult lihtne.