Головна

Шкільна бібліотека

Перелік предметів

Англійська мова
Біологія
Географія
Економіка
Інформатика
Історія
Математика
Німецька мова
ОБЖ
Політологія
Право
Природознавство
Психологія і педагогіка
Російська мова
Соціологія
Фізика
Філософія
Французька мова
Українська мова
Хімія

Підручники в PDF


 

Довідник з біології

ЗАГАЛЬНА БІОЛОГІЯ

ЛЮДИНА І БІОСФЕРА

КРУГООБІГ РЕЧОВИН І ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ У БІОСФЕРІ

  Головна функція біосфери полягає в забезпеченні кругообігів хімічних елементів. Глобальний біотичний кругообіг здійснюєть­ся за участю всіх організмів, що населяють планету. Він полягає в циркуляції речовин між ґрунтом, атмосферою, гідросферою і жи­вими організмами.

  Завдяки біотичному кругообігу можливе тривале існування й розвиток життя при обмеженому запасі доступних хімічних еле­ментів. Використовуючи неорганічні речовини, зелені рослини за рахунок енергії Сонця створюють органічну речовину, яка інши­ми живими істотами (гетеротрофами-споживачами та деструкто­рами) руйнується, з тим щоб продукти цього руйнування могли бути використані рослинами для нових органічних синтезів.

  Важлива роль у глобальному кругообігу речовин належить циркуляції води між океаном, атмосферою та верхніми шарами літосфери. Вода випаровується і повітряними течіями переноситься на багато кілометрів. Випадаючи на поверхню суші у вигляді опадів, вона сприяє руйнуванню гірських порід, робля­чи їх доступними для рослин і мікроорганізмів, розмиває верхній ґрунтовий шар і проникає разом із розчиненими в ньому хімічни­ми сполуками та зваженими органічними частинками в океани та моря.

Рис. 182. Кругообіг води в біосфері.

  Підраховано, що з поверхні Землі за 1 хв. випаровується бли­зько 1 млрд. т. води (на утворення 1 г. водяної пари затрачується 2,248 кДж). Енергія, затрачувана на випаровування води, повер­тається в атмосферу. Циркуляція води між світовим океаном і сушею є найважливішою ланкою в підтримці життя на Землі й основною умовою взаємодії рослин і тварин з неживою природою. Завдяки цьому процесу відбувається поступове руйнування літо­сфери, перенесення її компонентів у глибини морів і океанів.

  На створення органічної речовини витрачається всього 0,1- 0,2 % сонячної енергії, котра досягає поверхні планети. Енергія біо­тичного кругообігу мала в порівнянні з енергією, що витрачається в абіотичних геохімічних процесах. Завдяки їй здійснюється значний об'єм роботи з переміщення хімічних елементів. Близько 40 хіміч­них елементів залучаються живими організмами в активний круго­обіг. Найбільше значення має кругообіг вуглецю, азоту, кисню, вод­ню, заліза, фосфору, сірки, калію, кальцію, магнію та кремнію.

  Кругообіг вуглецю починається з фіксації атмосферного дво­окису вуглецю в процесі фотосинтезу. Частина вуглево­дів, які утворилися при фотосинтезі, використовується самими рослинами для отримання енергії, а частина споживається  твари­нами. Вуглекислий газ виділяється в процесі дихання рослин і тварин. Мертві рослини і тварини розкладаються, вуглець їх тка­нин окислюється і повертається в атмосферу. Аналогічний процес відбувається і в океані.

Рис. 183. Кругообіг вуглецю в біосфері.

  Кругообіг азоту також охоплює всі області біосфери (рис. 184). Хоча його запаси в атмосфері практично невичерпні, вищі рослини можуть використовувати азот тільки після сполуки його з воднем або киснем. Виключно важливу роль у цьому процесі відіграють азотфіксуючі бактерії. При розпаді білків цих мікро­організмів азот знову повертається в атмосферу.

  Показником масштабів біотичного кругообігу слугують темпи обороту вуглекислого газу, кисню та води, що весь кисень атмосфери проходить через організми приблизно за 2 тис. років, вуглекислий газ — за 300 років, а вода повністю розкла­дається та відновлюється в біотичному кругообізі за 2000 років.

Рис. 184. Кругообіг азоту в біосфері.

   Кругообіг сірки. Сірка входить до складу білків і також є життєво важливим елементом. У вигляді сполук з металами — сульфідів — вона залягає у вигляді руд на суші та входить до складу глибоководних відкладень. У доступну для засвоєння роз­чинну форму ці сполуки перетравлюються хемосинтезуючими бактеріями, здатними одержувати енергію шляхом окислення відновлених сполук сірки. У результаті створюються сульфати, які використовуються рослинами. Сульфати, що глибоко заляга­ють, залучаються до кругообігу іншою групою мікроорганізмів, які поновлюють сульфати до сірководню.

  Кругообіг фосфору. Резервуаром фосфору є поклади його спо­лук у гірських породах. Унаслідок вимивання він потрапляє в річкові системи й частково використовується рослинами, а част­ково несеться в море, де осідає в глибоководних відкладеннях. Крім того, в світі щорічно видобувається від 1 до 2 млн. т. фосфо­ровмісних порід. Велика частина цього фосфору також, вимива­ється та включається до кругообігу. Завдяки лову риби частина фосфору повертається на сушу в невеликих розмірах (близько 60 тис. т. елементарного фосфору на рік).

Рис. 185. Темпи циркуляції речовин у біосфері.

   Одночасно з круговоротом речовин в біосфері йде і перетво­рення енергії. Біосфера в цілому є відкритою системою, що по­стійно приймає сонячну енергію. У процесі фотосинтезу сонячна енергія перетворюється на хімічну. В живій речовині Землі зв'я­зано 4,19 х 1018 Дж. енергії; при цьому щорічно виробляється та витрачається 4,19 х 1017 Дж. Енергія використовується росли­нами на процеси життєдіяльності, а частина її переходить до рос­линоїдних організмів. Останні витрачають енергію на процеси життєдіяльності, а частково вона поступає до м'ясоїдних тварин тощо. Таким чином, енергія запасається в тканинах рослин і тва­рин у вигляді органічних сполук, які споживаються іншими тва­ринами й людиною. Частина енергії консервується в нафті, слан­цях, торфі.

  Разом з накопиченням енергії в живих організмах відбува­ється майже рівне йому за масштабами виділення енергії при руйнуванні органічних речовин у процесі дихання, бродіння та гниття. Так у біосфері підтримується баланс енергії. Під час цих перетворень відбуваються витрати енергії на процеси життєдія­льності організмів. Утрати енергії постійно заповнюються за ра­хунок світлової енергії Сонця.

  Отже, біосфера є складною екологічною системою, яка пра­цює в стаціонарному режимі. Стабільність біосфери зумовлена тим, що результати активності трьох груп організмів, які вико­нують різні функції в біотичному кругообігу — продуценти (авто­трофи), споживачі (гетеротрофи) і деструктори (минералізуючі органічні залишки), — взаємозрівноважуються. Гомеостатичний стан біосфери не виключає здатності її до еволюції.


НазадЗмістВперед

 

 
© www.SchoolLib.com.ua