Біогеохімічний круговорот як основа існування біосфери
Всі складові біосферу компоненти і відбуваються в ній тісно взаємопов’язані. Стабільність біосфери підтримується постійно відбуваються в ній круговоротами речовин і перетворенням енергії. Кругообіг різноманітні за масштабами і якістю явищ, наприклад, кругообіг води, круговорот вуглецю, круговорот азоту. Вони здійснюються за участю всіх компонентів біосфери і входять до складу єдиного біогеохімічного кругообігу.
Біогеохімічний круговорот – обмін речовин і перетворення енергії між різними компонентами біосфери, пов’язані з діяльністю її організмів.
Потік енергії в біосфері. Основною рушійною силою біогеохімічного кругообігу є безперервно відбувається в біосфері потік енергії, пов’язаний з діяльністю живої речовини.
Організми потребують енергії для підтримки своєї життєдіяльності. Енергія у біосфері існує в декількох формах. Відомі механічна, хімічна, теплова, електрична та інші форми енергії. Перехід однієї форми енергії в іншу, званий перетворенням енергії, підкоряється закону збереження енергії, який свідчить, що енергія може перетворюватися з однієї форми в іншу, але не може бути створена або знищена.
Основне джерело енергії в біосфері – це енергія Сонця (рис. 228). Вона нагріває атмосферу і гідросферу, викликає пересування повітряних мас, океанічних течій, випаровування води, танення снігу. Автотрофні організми, головним чином зелені рослини, в результаті реакцій фотосинтезу перетворять сонячну енергію в енергію хімічних зв’язків створених органічних речовин. Значна частина її витрачається самими рослинами на процеси життєдіяльності. Менша частина хімічної енергії рослин передається далі по харчових ланцюгах гетеротрофних організмів. Гетеротрофні організми, головним чином тварини, перетворять хімічну енергію в інші її форми, наприклад механічну, електричну, теплову, світлову. Деяка частина акумульованої зеленими рослинами сонячної енергії може накопичуватися в біосфері у вигляді запасів деревини, торфу, вугілля і горючих сланців.
Отже, круговороту енергії в біосфері не відбувається. Цей процес не є замкнутим. У біосфері спостерігається лише потік енергії, пов’язаний з перетворенням однієї її форми в іншу.
Кругообіг води. Вода відіграє найважливішу роль в біогеохімічному круговороті, так як живі тіла в середньому на 80% складаються з неї, а Світовий океан займає більше 2/3 поверхні земної кулі (рис. 229).
У межах всієї планети круговорот води здійснюється між морями, океанами і материками (рис. 230). Вода, що випаровується Сонцем з поверхні морів і океанів, переноситься вітрами на материки, де випадає у вигляді атмосферних опадів. Значна частина води при цьому виявляється пов’язаної, наприклад у вигляді снігу та льоду, т. Е. Є тимчасово недоступною для організмів. З річковими та грунтовими стоками вода потім поступово повертається в океани.
Значна частина води, наявної на суші, поглинається з грунту рослинами і потім у вигляді водяної пари випаровується листям для запобігання перегрівання. Частина води рослини витрачають на процес фотосинтезу. Тварини воду отримують з питвом і з їжею. Видаляється з тваринних організмів вода в складі повітря, що видихається, поту та інших виділень.
Наземні рослини, головним чином з вологих екваторіальних лісів, випаровуючи воду, зменшують її поверхневий стік і утримують вологу в атмосфері. Це перешкоджає розмиванню грунту опадами і руйнування її верхнього родючого шару. Скорочення площі екваторіальних лісів в результаті їх інтенсивної вирубки людиною призводить до посух в прилеглих районах земної кулі.
Кругообіг вуглецю. Вуглець в біосфері в основному представлений двоокисом вуглецю (вуглекислим газом). Основний її первинне джерело – це вулканічна діяльність. Зв’язування вуглекислого газу відбувається двома шляхами (рис. 231). Перший полягає в його поглинанні рослинами в процесі фотосинтезу з утворенням органічних речовин і наступним відкладенням їх у вигляді торфу, вугілля, горючих сланців (рис. 232). Другий шлях полягає в тому, що вуглекислий газ розчиняється у водоймах, переходячи в карбонат-іони і гідрокарбонат-іони. Потім за допомогою кальцію або магнію відбувається осадження карбонатів на дно водойм у вигляді вапняків. Запаси вуглекислого газу в атмосфері постійно поповнюються завдяки диханню організмів, процесам розкладання органічних залишків, а також від спалювання палива і викидів промисловості.
Кругообіг азоту. Основним джерелом азоту в біосфері служить газоподібний атмосферний азот. У невеликих кількостях атмосферний азот зв’язується з киснем повітря в нітрати при грозових розрядах (рис. 233).
Основне зв’язування атмосферного азоту здійснюється азотфиксирующими бактеріями, що мешкають в грунті (рис. 234). Вони синтезують нітрити та нітрати, які стають доступними для використання рослинами. У рослинах азот переходить до складу органічних сполук, наприклад білків, нуклеїнових кислот і АТФ. При розкладанні трупів загиблих організмів або при виділенні сечі у тварин, азот надходить у грунт у вигляді сполук аміаку. Вони потім окислюються до нітритів і нітратів і знову використовуються рослинами. Частково нітрати грунту відновлюються денитрифицирующими бактеріями до газоподібного азоту. Так здійснюється поповнення запасів газоподібного азоту в атмосфері. Запас нітратів у грунті поповнюється також завдяки внесенню в неї людиною неорганічних азотних і органічних добрив.
Отже, безперервно відбуваються в біосфері кругообіг води, вуглецю, азоту та перетворення енергії утворюють єдиний біогеохімічний круговорот. Речовини і елементи в ньому використовуються організмами багаторазово. Енергія, на відміну від них, використовується організмами тільки один раз. Біогеохімічний круговорот не має повної циклічності. Частина речовин з нього виключається і може накопичуватися в природі.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)