Народна освіта » Біологія » Біосфера та її межі. Роль організмів у біосфері

Завантаження
 

Біосфера та її межі. Роль організмів у біосфері

Автор: admin от 14-04-2013, 13:58, переглянуло: 3677


Загальна характеристика біосфері. Планета Земля оточена оболонка ми (мал. 31.1) - твердою (літосферою), рідкою (гідросферою) та газоподіб­ною (атмосферою).

Літосфера - зовнішня тверда оболонка завтовшки 50-200 км. Вона складається з поверхневого шару переважно осадових порід, сформовано­го за участю живих істот (вапняк, крейда, кремнезем тощо), граніту Ісе редній шар) та базальту (нижній шар).

Сукупність усіх водойм (океанів, морів, річок, озер тощо) утворю» водну оболонку — гідросферу, яка охоплює майже 71 о поверхні планети га в деяких місцях сягає понад 11 км завтовшки.

Атмосфера - це газова оболонка, розташована над поверхнею літосфери та гідросфери.

Поняття біосфера запропонував Е. Зюсс (мал. 31.2) 1875 р., а вчення про неї як частину геологічних оболонок Землі, населену живими організме ми, створив український учений В.І. Вернадеький (мал. 31.3). Біосфера не утворює окремої оболонки Землі, а охоплює верхню частину літосфери, всю гідросферу та нижній шар атмосфери. Вона є сукупністю всіх біогео- ценозів Землі, єдиною глобальною екосистемою.

У літосфері життя сконцентроване здебільшого у ґрунті. Деякі види здатні до життя в порожнинах корінних порід; найбільш різноманітне населення печер. На глибинах 2-4 км можуть існувати лищ деякі групи бактерій, переважно у нафтоносних пластах. Обмеження проникнення живих істот у глиб літосфери зумовлено високою температуро^ (понад +100 °С) гірських порід і підземних вод на глибинах 1,5-15 км. У гідросфері життя існує на будь-яких глибинах. Поширення організмів у ат­мосфері (переважно спор і цист) визначається поло­женням озонового екрану, бо вище нього практично все живе гине під дією космічного випромінювання. Максимальна висота, на якій було виявлено спори бактерій і грибів, - близько 22 км. Найвища кон­центрація біомаси у місцях з найбільш різноманіт­ними умовами на межах літосфери та атмосфери, атмосфери та гідросфери, гідросфери та літосфери.

Жива речовина біосфери та її властивості. Всю сукупність організмів на планеті Земля В.І. Вернад- ський називав живою речовиною. Основними її ха­рактеристиками є сумарна біомаса, хімічний склад та енергія. Енергія живої речовини біосфери насам­перед проявляється у здатності організмів до розмно­ження і поширення. Життя на нашій планеті має значну стійкість до змін інтенсивності різних еко­логічних чинників. Тому живих організмів у межах біосфери немає лише в товщі льодовиків і кратерах діючих вулканів.

Однією з властивостей живої речовини є її по­стійний обмін з довкіллям. Організмам необхідні певні речовини і енергія, які вони отримують з навколишнього середови­ща, значно змінюючи його. В результаті різні хімічні елементи надходять у живі істоти, можуть у них накопичуватись і виходити в довкілля лише через певний час або лише після загибелі.

Жива речовина (продуценти) здатна вловлювати сонячну світлову енер­гію, перетворюючи її на енергію хімічних зв’язків синтезованих сполук. Сумарна продукція автотрофних організмів визначає біомасу біосфери в цілому. Завдяки фотосинтезу щорічно жива речовина Землі продукує близько 160 млрд тонн сухої органічної речовини, з якої приблизно 1/3 припадає на екосистеми біогеоценозу Світового океану, а 2/3 - суходолу.

У чому полягають біохімічні функції живої речовини?

Жива речовина виконує різноманітні функції, які забезпечують існу­вання біосфери як цілісної системи.

Газова функція. Організми в процесі своєї життєдіяльності впливають на газовий склад атмосфери, Світового океану та ґрунту. Аеробні істоти під час дихання поглинають кисень і виділяють вуглекислий газ. Зелені рослини, деякі найпростіші та ціанобактерії у процесі фотосинтезу логли-

тіоть вуглекислий газ і виділяють кисень. Життєдіяльність організмів, наприклад певних груп прокаріотів, може впливати на концентрацію . ших газів (сірководню, метану, азоту тощо).

Окисно відновна функція. За допомогою організмів у ґрунті, воді та ат­мосферному повітрі окиснюються чи відновлюються певні сполуки. Так, залізобактерії здатні окиснювати сполуки Феруму, сіркобактерії - Суль- фуру, а денітрифікуючі - відновлювати нітрати та нітрити до молекуляр- ного азоту або оксидів Нітрогену.

Концентраційна функція. Живі істоти можуть вбирати певні хімічні елементи з навколишнього середовища і накопичувати їх у своїх органи мах. Так, молюски, форамініфери, десятиногі раки, хребетні тварини мо­жуть накопичувати у своїх організмах, передусім у скелетах, панцирах, черепашках, неорганічні сполуки Кальцію та Фосфору, радіолярії - Стронцію та Силіцію, бурі водорості - Йоду тощо.

Біогеохімічні цикли. Здійснення функцій живої речовина пов'язано з міграцією атомів і молекул у процесі колообігу речовин, тобто біогеохі­мічних циклів. У біосфері постійно триває колообіг води і всіх ХІМІЧНИХ елементів, які входять до складу живих організмів.

Біогеохімічний цикл води (мал. 31.4). Вода є найпоширенішою хімічною сполукою в біосфері. Її сукупні запаси на Землі становлять 1.5 млрд км3. Водяна пара надходить в атмосферу під час випаровування з поверхні водойм, транспірації рослин, дихання тощо: в складі повітря її перемі­щує вітер. З атмосфери вода випадає у вигляді дощу або снігу У м ірях та океанах її запас поповнюється завдяки стокам річок та опадів. Морські течії переносять воду різної температури на значні відстані, впливаючи на клімат певних ділянок земної поверхні. Вода спричинює геологічні явища вимивання, перенесення та відкладання речовин. Воду поглина­ють істоти, і вона включається у їхній обмін речовин. Організми виді­ляють воду з відходами життєдіяльності, під час дихання, випаровуван­ня тощо.

Біогеохімічний цикл Оксигену. Поглинаючи молекулярний кисень Щ під час дихання, живі істоти забезпечують свої енергетичні потреби. Ат­мосферний та розчинений у воді кисень здатні окиснювати органічні решт­ки, а також неорганічні сполуки оболонок Землі. Частина атмосферного кисню під дією ультрафіолетових сонячних променів і електричних роз­рядів перетворюється на озон (03). Вміст кисню в нижніх шарах атмосфе­ри становить близько 21 % і знижується зі збільшенням висоти.

Біогеохімічний цикл Карбону (мал. 31.5). Карбон входить до всіх орга­нічних сполук - основи складу та біохімічних процесів живих організмів. Автотрофи здатні фіксувати вуглекислий газ (С02) і синтезувати різнома­нітні органічні сполуки, використовуючи для цього світлову енергію (фо- тотрофи) або енергію хімічних реакцій (хемотрофи). Ці речовини в подаль- шому по ланцюгах живлення потрапляють до гетеротрофів. Карбон у живих організмах існує у вигляді органічних сполук і карбонатів, а поза ними - в органічних речовинах ґрунту, вуглекислому газі та різноманіт­них осадових породах (мармурі, вапняку, крейді тощо). На певний час Карбон, який міститься в цих сполуках, вилучається із біохімічних ци­клів, але згодом, унаслідок життєдіяльності живих організмів (дихання, виділення тощо), біогенного розкладу мертвої органіки (наприклад, про­цеси мінералізації, бродіння), хімічних перетворень осадових порід (виві­трювання, розчинення), він знову залучається до біогеохімічних процесів - Біогеохімічний цикл Нітрогену. Вміст вільного газоподібного азоту (Щ в атмосфері становить близько 79 %. З атмосфери деяка його кількість надходить у воду та ґрунт переважно у вигляді нітроген(ІІ) оксиду та амоніаку, які утворюються під впливом космічних променів, грозо­вих розрядів та ін. Основна частина сполук Нітрогену потрапляє у ґрунт та воду завдяки фіксації атмосферного азоту прокаріотами (азотфіксуючі бактерії, деякі ціанобактерії тощо). Нітроген у складі хімічних речовин» які можуть бути засвоєні живими організмами, має назву фіксованого. ||Ц| може засвоюватись безпосередньо з ґрунту зеленими рослинами або завдяки мутуалістичному співіснуванню з бульбочковими азотфіксуючим бактеріями. Зі сполук Нітрогену рослини синтезують амінокислоти,

яких складаються білки, нуклеїнові кислоти та ін. Далі нітрогеновмісні органічні сполуки передаються по ланщогах живлення. В результаті ди­симіляції складні сполуки Нітрогену в організмах розкладаються до про­стіших (амоніак, сечовина, сечова кислота, гуанін тощо) та потрапляють назовні при видиху, із потом, сечею, екскрементами та ін. Білки та інші органічні сполуки Нітрогену надходять у довкілля з рештками організ­мів. їх розкладають редуценти, які здійснюють денітрифікацію - процес відновлення нітритів (солі нітритної кислоти) або нітратів (солі ні­тратної кислоти) до молекулярного азоту або нітрогеніП) оксиду. Інші мікроорганізми забезпечують реакції нітрифікації, завдяки яким йони амонію окиснюються до нітритів, а нітрити - до нітратів.

Яка роль організмів у перетворенні оболонок Землі?

Живі організми беруть участь в утворенні осадових порід, ґрунту, фор­муванні атмосфери, змінюючи оболонки Землі.

Осадові породи виникають на дні водойм унаслідок нашарування різ­них нерозчинних речовин, значна частина яких мас біогенне походження. З решток істот, які накопичують у своїх скелетах, черепашках, панцирах карбонати, фосфати, силіцій(ІІ) оксид, утворюються різноманітні осадові породи (вапняк, крейда, кремнезем, радіолярити, діатоміти), які часто сягають значної товщини. У накопиченні кремнеземних осадових порід (ЗЮ2) беруть участь одноклітинні еукаріоти - радіолярії та діатомові водо­рості. Так, радіолярити (осадові породи, утворені переважно зі скелетів радіолярій) представлені кременястими глинами, родовищами напівко­штовних каменів (яшми, халцедону). Поклади фосфоритів та апатитів (соді фосфатних кислот, що їх застосовують як мінеральні добрива га си­ровину для промисловості) утворені залишками особливих вимерлих груп морських тварин, які мали черепашки із фосфату кальцію.

Кам’яне (викопні вищі спорові) та буре (викопні голонасінні) вугілля і торф (мохи) утворилися за особливих умов перетворень відмерлих решток рослин. Поклади залізної рудн - це здебільшого наслідки діяльності хе- мотрофних залізобактерій. Є гіпотези біогенного походження нафти, при­родного газу, горючих сланців тощо.

Організми беруть участь й у вивітрюванні (руйнуванні) гірських порід. Наприклад, лишайники, оселяючись на скелях, виділяють органічні кис­лоти, які руйнують гірські породи.

Організми забезпечують основні ґрунтоутворювальні процеси: розпад орга­нічної речовини до мінеральних сполук, утворення гумусу та його розпад, руй­нування та новоутворення мінеральних сполук. Унаслідок цього мінеральні елементи літосфери включаються у біогенну частину колообігу речовин.

Завдяки життєдіяльності організмів підтримується газовий склад ат мосфери. Так, атмосферний кисень мас фотосинтетичне походження. Рос­линність Землі щорічно поглинає близько 1,7—10® тонн вуглекислого газу і виділяє близько 1,2-10® тонн кисню, який використовують у процесі Дихання всі аеробні організми. Живі організми впливають і на концен­трацію в атмосфері азоту внаслідок процесів фіксації, нітрифікації та денітрифікації.

Нові терміни та поняття: біосфера, жива речовин біосфери.


загрузка...
загрузка...

Категорія: Біологія