Тема 4. Механізм взаємодії компонентів біосфери Речовинний склад біосфери

1. Жива речовина – сукупність усіх живих організмів.

2. Біогенна речовина – органічні й органо-мінеральні продукти, створені живими організмами протягом геологічної історії планети.

3. Кісна речовина – нежива речовина, породи неорганічного походження.

4. Біокісна речовина – продукти синтезу живої і кісної речовини біосфери, до яких відносяться осадові породи, атмосфера, поверхневі води, ґрунт і т.д.

5. Речовина радіоактивного розпаду - елементи й ізотопи уранового, радієвого, торієвого рядів.

6. Розсіяні атоми земної речовини і космічних випромінювань.

7. Речовина космічного походження у формі метеоритів і космічного пилу.

Властивості живої речовини і біосфери в цілому

Біосфера загалом представляє той самий хімічний апарат із найдревніших геологічних періодів, життя протягом яких не зникало, а лише змінювало свою форму.

Життя поступово, повільно пристосовуючись, захоплює біосферу, і захоплення це не скінчилося. Поле стійкості є результатом пристосованості в ході часу.

Поле існування автотрофних організмів (зелених рослин) визначається областю проникнення сонячних променів, а життя цілком визначається полем стійкості зеленої рослинності.

Максимальне поле життя визначається крайніми межами виживання організмів. Верхні і нижні межі життя обмежені променистою і термічною границями.

Великий геологічний кругообіг

Великий геологічний круговорот мінеральних речовин і води протікає під дією величезної кількості абіотичних факторів.

Кругообіг речовин у великому геологічному круговороті.

Кругообіг води на планеті діє безупинно і повсюдно. Рушійні сили круговороту води – теплова енергія і сила ваги. Під впливом тепла відбуваються випар, конденсація водяних парів і інші процеси, на що витрачається близько 50% енергії, що надходить від сонця. Під впливом сили ваги – падіння крапель дощу, плин рік, рух ґрунтових і підземних вод. Часто ці причини діють спільно, наприклад, на атмосферну циркуляцію води діють як теплові процеси, так і сила ваги.

Кругообіг елементів у неживій природі

Здійснюється двома шляхами: водяною і повітряною міграцією. До повітряних мігрантів відносять: кисень, водень, азот, йод.

До водяних мігрантів відносять ті речовини, що мігрують переважно в ґрунтах, поверхневих і підземних водах в основному у виді молекул і іонів: натрій, магній, алюміній, кремній, фосфор, сірка, хлор, калій, марганець, залізо, кобальт, нікель, стронцій, свинець і ін. Повітряні мігранти входять також до складу солей, що мігрують у воді. Однак повітряна міграція для них більш типова.

Малий (біологічний) кругообіг

Маса живої речовини біосфери порівняно мала. Якщо її розподілити по земній поверхні, то вийде шар усього в 1,5 см.

Біологічний круговорот здійснюється між усіма складовими біосфери (тобто між ґрунтом, повітрям, водою, тваринами, мікроорганізмами і т.д.). Він відбувається при обов'язковій участі живих організмів.

Біологічний кругообіг умовно можна розділити на взаємозалежні складові: круговорот речовин і енергетичний кругообіг.

Енергетичний кругообіг. Екосистему можна описати як сукупність живих організмів, що обмінюються безупинно енергією, речовиною, інформацією. Енергію можна визначити як здатність робити роботу. Властивості енергії, у тому числі і рух енергії в екосистемах, описуються законами термодинаміки.

Перший закон термодинаміки чи закон збереження енергії затверджує, що енергія не зникає і не створюється заново, вона лише переходить з однієї форми в іншу.

Другий закон термодинаміки затверджує, що в замкнутій системі ентропія може тільки зростати.

Інакше кажучи, жива речовина одержує і трансформує енергію космосу, сонця в енергію земних процесів (хімічну, механічну, теплову, електричну). Утягує цю енергію і неорганічну матерію в безупинний круговорот речовин у біосфері. Потік енергії в біосфері має один напрямок – від Сонця через рослини (автотрофи) до тварин (гетеротрофи). Природні недоторкані екосистеми в стійкому стані з постійними найважливішими екологічними показниками (гомеостаз), є найбільш упорядкованими системами, і характеризуються найменшою ентропією.

Кругообіг речовин у живій природі. Утворення живої речовини і його розкладання – дві сторони єдиного процесу, що називається біологічним круговоротом хімічних елементів.

Причина круговороту – обмеженість елементів, з яких будуються тіла організмів. Кожен організм витягає з навколишнього середовища необхідні для життєдіяльності речовини і повертає невикористані. При цьому:

• одні організми споживають мінеральні речовини безпосередньо з навколишнього середовища;

• інші використовують продукти, перероблені і виділені першими;

• треті – другими і т.д., поки речовини не повернуться в навколишнє середовище в первісному стані.

Кругообіг речовин у живих організмах умовно можна звести до чотирьох процесів:

1.Фотосинтез.

2. Подих.

3. Харчові (трофічні) зв'язки

4. Процес транспірації.

Схематично його можна описати в такий спосіб. Рослини поглинають ґрунтову вологу коренями. При цьому в них надходять розчинені у воді мінеральні речовини, що засвоюються, а волога більш-менш інтенсивно випаровується в залежності від умов середовища.