Біосфера

Планета земля оточена трьома оболонками (сферами): літосферою (твердою), гідросферою (рідкою), атмосферою (газоподібною).

Біосфера (Е. Зюсс, 1875) – це уявна оболонка нашої планети, заселена живими організмами, яка включає у себе сукупність усіх біогеоценозів Землі, єдина глобальна екосистема вищого порядку.

Вчення про біосферу як частину геологічних оболонок Землі, заселену живими організмами створив український вчений В.І. Вернадський.

Біосфера охоплює три геосфери:

• верхня межа біосфери в атмосфері – 25-30 км над поверхнею планети (озоновий шар), де ще трапляються спори, бактерії, гриби, водорості, що активно вегетують;

• межа біосфери у літосфері – 2-4 км у глибину (бактерії у нафтоносних пластах), проникнення далі у глибину обмежене високою температурою (понад 100 ˚С);

• у гідросфері життя трапляється на будь-яких глибинах, навіть максимальних.

Жива речовина біосфери, її властивості та функції

Усю сукупність живих організмів у біосфері Вернадський назвав живою речовиною. Як основні характеристики живої речовини він розглядав біомасу, хімічний склад та енергію.

Властивості живої речовини:

• здатність до розмноження і поширення;

• стійкість до змін інтенсивності різних екологічних факторів;

• постійний обмін речовиною та енергією з довкіллям;

• здатність вловлювати сонячну світлову енергію та перетворювати її на енергію хімічних зв’язків синтезованих сполук.

Функції живої речовини:

1. газова – здатність змінювати і підтримувати певний газовий склад середовища проживання;

2. окислювально-відновна функція пов’язана зі здатністю організмів окислювати чи відновлювати певні сполуки у ґрунті, воді та атмосферному повітрі;

3. концентраційна функція пов’язана зі здатністю живих істот вбирати певні хімічні елементи з навколишнього середовища та накопичувати їх в своєму організмі.

Біогеохімічні цикли

Біогеохімічний цикл – це міграція атомів і молекул (біогенних елементів) у процесі колообігу речовин, що забезпечує здійснення функцій живої речовини.

Біогеохімічний цикл води:

1. водяна пара надходить у атмосферу під час випаровування з поверхні водойм, транспірації рослин, дихання; в складі повітря її переміщує вітер;

2. з атмосфери вода у вигляді опадів (снігу, дощу) потрапляє у ґрунт, прісні водойми, моря та океани (стоки річок потрапляють у моря та океани, де їх переносять на великі відстані морські течії);

3. живі істоти поглинають воду, включаючи в свій обмін речовин;

4. організми виділяють воду з відходами життєдіяльності, під час дихання, випаровування тощо.

Біогеохімічний цикл Оксигену (кисню):

1. атмосферний кисень утворюється завдяки фотосинтезу зелених рослин та ціанобактерій;

2. завдяки процесам дихання забезпечуються енергетичні потреби організмів;

3. частина атмосферного кисню під дією ультрафіолету та електричних розрядів перетворюється на озон.

Біогеохімічний цикл Карбону (вуглецю):

1. автотрофи здатні фіксувати вуглекислий газ і перетворювати його на органічні сполуки (фототрофи, хемотрофи);

2. ці органічні сполуки по ланцюгам живлення переходять до гетеротрофів;

3. внаслідок процесів життєдіяльності (дихання, виділення), біогенного розкладу мертвої органіки (мінералізація, бродіння) вуглець потрапляє у довкілля і знаходиться там у вигляді органічних речовин ґрунту, вуглекислого газу, різних осадових порід (вапняк, крейда тощо), а потім знову долучається до біогеохімічних процесів.

Біогеохімічний цикл Нітрогену (азоту):

1. з атмосфери азот у вигляді NO₂ та NH₃ надходить у воду та ґрунт завдяки фіксації прокаріотами (азотфіксуючими бактеріями, деякими ціанобактеріями);

2. фіксований азот може засвоюватись зеленими рослинами з ґрунту, які синтезують з нього амінокислоти, нуклеїнові кислоти та інші сполуки і передають по ланцюгам живлення;

3. в результаті дисиміляції (енергетичного обміну) складні сполуки нітрогену в організмах розкладаються до простих і потрапляють назовні при видиху, та з продуктами виділення (з потом, сечею, екскрементами);

4. білки та інші органічні сполуки нітрогену потрапляють у довкілля з рештками організмів, які мінералізують редуценти.