Функции живого вещества в биосфере

Биосфера

Условная оболочка Земли, населённая живыми организмами, называется биосферой. Живая оболочка охватывает:

• гидросферу – водную оболочку Земли;
• литосферу – твёрдую оболочку;
• атмосферу – газовую оболочку.

Рис. 1. Биосфера.

Учение о биосфере создал советский естествоиспытатель Владимир Иванович Вернадский. Он считал, что живые организмы являются главной преобразующей силой Земли.

По Вернадскому биосфера включает несколько видов веществ:

• живое – совокупность всех живых организмов планеты (бактерии, растения, животные, грибы);
• косное – продукты, образованные без участия живого вещества (минералы, горные породы);
• биокостное – вещество, образующееся при совместной деятельности живого и костного веществ (почва, ил, верхняя часть литосферы);
• биогенное – вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом (каменный уголь, газы, нефть);
• радиоактивное – атомы радиоактивных веществ (уран, торий, радий);
• рассеянное – свободные атомы различных веществ (цинк, медь, ртуть);
• космическое – вещество, попадающее на Землю из космоса с помощью метеоритов и космической пыли.

Рис. 2. Состав биосферы.

Важно понять, какова роль живого вещества в эволюции биосферы. Вернадский считал, что живое вещество способно влиять на неживые оболочки Земли

Именно под действием живых организмов изменяется климат, атмосфера, геологические слои. Кроме того, живое вещество активно участвует в круговороте веществ в природе.

Деструктивная функция

Биогенная деструкция — это способность организмов к разложению вещества в процессе своей жизнедеятельности. Эта функция подробно рассматривалась в качестве составляющей при характеристике газовой функции, при формировании коры выветривания.

Деструктивная функция организмов играет негативную роль в жизнедеятельности людей. Деструктивные организмы могут принести большой экономический ущерб. Например, литофильные микроорганизмы способны разрушать каменные стены и бетонные сооружения; микроорганизмы, питающиеся железом, разрушают железные сваи и мосты. Там, где в грунтовых водах содержатся соединения аммония, деятельность нитрифицирующих бактерий может привести к разрушению стен и фундамента сооружений. Там, где в воду из донных осадков поступает сероводород, тионовые бактерии, окисляя его, вырабатывают серную кислоту, которая разрушает подводные части конструкций из железобетона.

Функции живого вещества в биосфере

Остановимся подробнее на функциях живого вещества в биосфере:

1. Энергетическая функция выражается в улавливании живым веществом энергии, а также передача ее внутри пищевой цепи.Примером этой функции живого вещества в биосфере может служить фотосинтетическая деятельность растений. Результатом является первичная продукция, составляющая 98%, которая потребляется животными.

2. Осуществление предыдущей функции живого вещества сопровождается трансформацией газов. В процессе деятельности организмов происходит выделение и поглощение кислорода, углекислого газа и некоторых других соединений. Благодаря газовой функции живого вещества сформировался современный состав атмосферы, сильно отличающийся от добиосферного периода.
3. Концентрационная функция проявляется в извлечении и избирательном накоплении организмами химических элементов окружающей среды. Примером этой функции живого вещества в биосфере могут служить накопления соединений кальция в раковинах моллюсков, минеральных включений в тканях растений, кремнезема в панцирях диатомовых одноклеточных существ.

Раковины моллюсков Источник

В результате трансформации органических веществ произошло накопление залежей полезных ископаемых. К примеру, известняк, торф, каменный уголь представляют собой концентрацию различных соединений в телах отмерших организмов. Доказательством этому служат находки окаменелостей в осадочных породах.

Окаменелости в известняке Источник

4. Окислительно-восстановительная функция тесно связана с биологическим круговоротом веществ. Многие вещества в природе крайне устойчивы и не подвергаются окислению при обычных условиях.Например, молекулярный азот – один из важнейших биогенных элементов. Усваивается он живыми организмами в виде различных соединений. В клетках расщепление соединений происходит очень быстро под влиянием ферментов, и молекулярный азот используется для процессов жизнедеятельности. В природе же образование свободного азота происходит очень медленно.

Если бы живые организмы не могли осуществлять данные процессы, то они ощутили бы нехватку многих элементов.

5. Одной из важнейших функций является средообразующая. Деятельность живых существ преобразует среду обитания. Живое вещество в биосфере способствовало формированию современного состава атмосферы, благодаря организмам создается почва и поддерживается ее плодородие.

Растительный покров определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности территории. Благодаря трансформации веществ и энергии происходит поддержание на постоянном уровне основных параметров окружающей среды, например, содержание газов в атмосфере.

6. Деструкционная функция обусловливает процессы разложения организмов после их смерти. Редуценты разрушают отмершее органическое вещество до минеральных соединений. Далее эти вещества вновь включаются в биологический круговорот.

Выполняя все эти функции, живые организмы являются важной составной частью в биологическом круговороте веществ

Концентрационная функция

Под этой функцией В. И. Вернадский подразумевал способность организмов к избирательному выбору из окружающей среды определенных химических элементов, в результате чего некоторые из них накапливаются в самих организмах.

Элементы концентрируются в связи с физиологическими потребностями организмов или вследствие сильного роста содержания какого-либо вещества в окружающей среде. Второй механизм играет значительную роль в жизнедеятельности людей. Организмы очищают окружающую среду, извлекая из нее загрязняющие вещества. Например, растения поглощают из атмосферы такие загрязняющие газы, как фтористый водород, хлор, диоксид азота, озон, оксид и диоксид углерода, существенно снижают содержание диоксида серы в воздухе.

Другим примером, который приводит в своей работе С. П. Горшков, является создание известкового скелета многими беспозвоночными. В таких организмах содержание кальция и диоксида углерода оказывается существенно большим, чем в окружающей среде.

Способность извлекать различные химические элементы и их соединения из растворов, а затем накапливать их в биомассе в концентрированной форме — одно из важнейших свойств живого вещества. Организмы заимствуют из водной среды углекислые соли кальция, магния, стронция, кремнезем, фосфаты, йод, фтор.

Выделения в организмах минеральной составляющей называют биоминералами. Например, в хвое деревьев содержатся тонкие, размером в микроны, частички кремнезема. В клетках некоторых бактерий присутствует сера. Коралловые постройки сложены кальцитом. В раковинах головоногих и двустворчатых моллюсков кроме кальцита присутствуют тонкие пластинки кристаллического арагонита.

В продуктах жизнедеятельности некоторых видов организмов содержание химических элементов во много раз превышает их содержание в окружающей среде: марганца — в 1 200 000 раз, железа—в 650 000 раз, ванадия — в 420 000 раз, серебра — в 240 000 раз.

Все химические элементы по их значению для микроорганизмов делятся на три группы: 1) существенные для питания и жизни клеток (Mg, К, Р, Mn, Zn, S и др.); 2) не существенные, но используемые в функциях клеток (Са, Na и др.); 3) токсичные (Hg, Аs, Cd, Pb, Ag, Be, В и др.).

Существуют группы бактерий, которые извлекают из горных пород определенные химические элементы, тем самым как бы играя роль обогатителей. Таковыми являются бактерии, извлекающие из горных пород железо, золото, серебро и другие элементы.

Организмы, обладающие способностью очищать окружающую среду от токсичных веществ и концентрировать их в себе, могут стать для человека источниками токсичных веществ. Это происходит при передаче по ступенькам трофической цепи поллютантов, когда их концентрация в биомассе быстро нарастает. Увеличение содержания загрязняющего вещества в каком-либо звене этой цепи по сравнению с концентрацией в окружающей среде называется коэффициентом накопления. Например, коэффициент накопления ДДТ для фитопланктона может достигать 8000, для планктонных рыб — 40 200, для хищных рыб — 134 500, для чаек — 2 500 000. Это означает, что при содержании ДДТ в воде 0,02 мг/л в тканях хищных рыб его становится 2,7 г на килограмм живой массы.

Задания части 2 ЕГЭ по теме «Биосфера и живое вещество»

1. Какие процессы живого вещества биосферы обеспечивают относительное постоянство газового состава атмосферы (кислорода, углекислого газа, азота)? Укажите не менее трёх процессов и поясните их.

Ответ

1) при фотосинтезе регулируется концентрация кислорода и углекислого газа: выделяется кислород, и поглощается углекислый газ; 2) при дыхании регулируется концентрация кислорода и углекислого газа: поглощается кислород, и выделяется углекислый газ; 3) в результате азотфиксации бактериями поглощается азот из атмосферы, а в результате денитрификации азот выделяется в атмосферу

2. Рассмотрите предложенную схему веществ биосферы. Запишите в ответе пропущенный термин, обозначенный на схеме вопросительным знаком.

Ответ

Биогенное

3. Найдите три ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых они допущены. (1) Живое вещество биосферы – это совокупность всех организмов, живущих в данный момент на нашей планете. (2) Биогенное вещество образовано организмами и абиогенными процессами одновременно. (3) К биогенному веществу относят уголь, торф, горные породы. (4) Сложное происхождение в биосфере имеет биокосное вещество, созданное организмами и абиогенными процессами одновременно. (5) Почва – биокосное вещество. (6) Космогенное вещество представлено метеоритами и космической пылью. (7) Концентрационная функция живого вещества биосферы заключается в поддержании постоянства газового состава атмосферы.

Ответ

2 – биогенное вещество образовано соединениями, созданными организмами давних эр и периодов (ИЛИ – вещество, образованное организмами и абиогенными процессами одновременно – биокосное вещество); 3 – горные породы – это косное вещество; 7 – концентрационная функция живого вещества биосферы заключается в накоплении в телах организмов разных химических соединений (ИЛИ – газовая функция живого вещества биосферы заключается в поддержании постоянства газового состава атмосферы)

4. Какие факторы ограничивают распространение жизни в гидросфере, атмосфере, литосфере? Ответ обоснуйте.

Ответ

1) в гидросфере при погружении на глубину повышается давление, уменьшается освещенность, уменьшается содержание кислорода; 2) в атмосфере жизнь ограничивается интенсивностью ультрафиолетового излучения, снижением содержания кислорода; 3) жизнь в литосфере ограничивается высокой температурой, плотностью, снижением содержания кислорода

5. Объясните, почему каменный уголь относят к веществам биогенного происхождения и невосполнимым природным ресурсам. Какие условия способствовали его образованию?

Ответ

1) каменный уголь биогенного происхождения, так как образовался из отмерших организмов (древовидных папоротникообразных); 2) каменный уголь относится к невосполнимым ресурсам, так как в настоящее время условий для его образования нет; 3) залежи каменного угля образовались без доступа воздуха под высоким давлением

Средообразующие свойства

Процессы жизнедеятельности живых организмов происходят при непрерывном изменении окружающей среды. При этом не только меняется газовый состав атмосферы вследствие дыхания (и фотосинтеза), но и увеличивается количество перегноя и минеральных компонентов в почве.

Сказывается влияние также на климат и очистку сточных вод перед поступлением их в водоемы. Эту функцию исполняет особая живность – мелкие рачки и некоторые виды рыб, которые процеживают через себя потоки воды, выбирая пищу.

На изменение окружающей среды влияет и механическое воздействие, например, при антропогенной деятельности. Однако по своему результату оно не такое интенсивное как изменение физико-химических характеристик.

От растений зависит насыщенность воздуха влагой. Они сглаживают скачки температуры на поверхности грунта и помогают сохранить уровень увлажненности.

Наличие живых организмов влияет на электрические, температурные, физические свойства среды, обуславливают тепло- и электропроводность. Меняется не только состав воздуха, но и структура почв, содержание химических веществ в воде открытых водоемов.

Благодаря глобальному круговороту веществ в природе, который обуславливают живые организмы, в мире происходит постоянные их перемещения из одного места в другое.

Примечание

Неживые тела, согласно закону всемирного тяготения, могут передвигаться только вниз. Когда они задействованы в круговороте посредством живых организмов, становится возможным их перемещение вверх.

Согласно предложенным Вернадским заключениям, живое вещество способно выполнять следующие средообразующие функции:

• газовая;
• кислородная;
• окислительная;
• восстановительная;
• концентрационная

Газовая (и кислородная) осуществляется благодаря дыханию живых существ, процессам фотосинтеза растений и антропогенной деятельности человека.

Окислительная объясняется способностью влиять на процессы окисления посредством увеличения содержания кислорода в воздухе. Противоположный процесс – восстановительный. Он интенсифицируется при дефиците кислорода. При восстановительных реакциях образуется сероводород и метан. Благодаря его накоплениям ухудшаются и сводятся к нулю шансы на жизнь на глубине болот и в придонных толщах.

Концентрационная вызвана способностью живых организмов скапливать внутри себя отдельные химические элементы.

Средообразующие функции не существуют изолированно от других свойств. Они усиливают изменения физико-химических характеристик окружающей среды и поддерживают ее тенденции к стабилизации.

Водорегулирующая функция

В природе система «растительный покров — почва — подпочвенный грунт» представляет собой единый емкий резервуар влаги. Из этого коллектора идет подпитка ручьев и речек, крупных рек, мелких и крупных водоемов. Вследствие этого на реках лесных территорий паводки обычно ниже и случаются реже, чем на безлесых территориях. В сухие сезоны реки лесной зоны полноводнее. Также высок и речной сток с залесенной территории, несмотря на более высокую степень транспирации по сравнению с безлесыми районами.

Лесная и луговая растительность выступает в роли природного насоса. Высокая залесенность — надежная гарантия регулярного водоснабжения в вегетационный период.

Живое вещество и его роль в биосфере

Живое вещество – совокупность всех живых организмов, выраженная через массу, энергию и химический состав.

Живое вещество – основа биосферы, но составляет крайне незначительную её часть.

Высокая химическая активность и геологическая роль живого вещества, прежде всего, связано с тем, что живые организмы благодаря биологическим катализаторам (ферментам) совершают (по выражению академика Л. С. Берга) что-то невероятное с точки зрения физико-химических явлений; например они способные фиксировать в своём теле молекулярный азот атмосферы при обычных для природной среды значениях температуры и давления; в промышленных условиях связывание атмосферного азота до аммиака требует температуры порядка 500 градусов Цельсия и давления от 500 до 700 атмосфер.

В живых организмах на порядок или несколько порядков увеличиваются скорости химических реакций в процессе обмена веществ; в связи с этим Вернадский живое вещество назвал «чрезвычайно активизированной материей».

Свойства живого вещества

1. Способность быстро занимать (осваивать) всё свободное пространство.

2 Движение не только пассивное (под действием силы тяжести, гравитационных сил), но и активное

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти, сохраняя при этом высокую физико-химическую активность

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям; в связи с этим наблюдается освоение не только всех сред жизни, но и крайне трудных по физико-химическим параметрам условий

5. Феноменально высокая скорость протеканий реакций; она в сотни и в тысячи раз выше, чем в неживом веществе

6. Высокая скорость обновления живого вещества

Все перечисленные свойства живого вещества обуславливаются концентрацией в нём больших запасов энергии; согласно Вернадскому по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Функции живого вещества на основе классификации А. В. Лаппо (1987)

1. Энергетическая – связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей её по цепям питания, рассеиванием; одна из важнейших функций

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом, в частности включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем – в цепи питания обуславливала аккумуляцию его в биогенном веществе;

3. Окислительно-восстановительная – связана с интенсификацией под влиянием живого вещества как процессов окисления (благодаря обогащению среды кислородом), так и восстановления (разложение органических веществ при недостатке кислорода)

4. Концентрационная – способность организмов концентрировать в своём теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей средой на несколько порядков

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и костных веществ; основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ

6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов

7. Средообразующая – является интегративной (т. е. как результат совместного действия других функций); в ней связана преобразование физико-химических параметров среды

8. Рассеивающая – проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организма (например рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов, разного рода перемещения в пространстве, смене покровов

9. Информационная – живые организмы и их сообщества накапливают определённую информацию, закрепляют её в наследственных структурах и затем передают последующим поколениям – одно из проявлений адаптационных механизмов

В обобщённом виде роль живого вещества сформулирована геохимиком А. Н. Перельманом в виде «Закона биогенной миграции атомов»: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом…

В соответствии с этим законом понимание процессов, протекающих в биосфере невозможно без учёта биотических и биогенных факторов. Воздействуя на живое население Земли люди тем самым изменяют условия миграции атомов и, как следствие, воздействую на основополагающие геологические процессы.

Газовые функции

Основой газового свойства живого вещества выступает распределение живыми организмами газообразных веществ. Отталкиваясь от типа преобразуемых газов, выделяют целый ряд отдельных газовых функций:

1. Кислородообразующую – восстановление кислородного запаса планеты в свободном виде.
2. Диоксидную – формирование биогенных угольных кислот в результате дыхания представителей животного мира.
3. Озонную – образование озона, что способствует предохранению биомассы от деструктивного воздействия солнечной радиации.
4. Азотную – создание свободного азота при разложении веществ органического происхождения.

Концепция живого вещества В. И. Вернадского

Понятие о живом веществе разработано прославленным ученым В. И. Вернадским, который отдельно рассмотрел биологическую массу среди совокупности других типов органических веществ, формирующих биосферу земного шара. По мнению исследователя, живые организмы составляют ничтожную долю биосферы. Однако именно их жизнедеятельность наиболее ощутимо отражается на формировании окружающего мира.

Согласно концепции ученого, живое вещество биосферы состоит как из органических, так и неорганических веществ. Главной специфической особенностью живого вещества выступает наличие огромного энергетического потенциала. В плане высвобождения свободной энергии в неорганической среде планеты с живым веществом могут сравниться лишь вулканические лавовые потоки. Основным различием между неживым и живым веществом выступает скорость течения химических реакций, которые в последнем случае происходят в миллионы раз быстрее.

Исходя из учения профессора Вернадского, присутствие живого вещества в земной биосфере может проявляться в нескольких формах:

• биохимической (участие в обмене химических веществ, формирование геологических оболочек);
• механической (непосредственное воздействие биомассы на преобразование материального мира).

Биохимическая форма «деятельности» биомассы планеты проявляется в непрерывном обмене веществ между окружающей средой и организмами в ходе переваривания пищи, построения тела. Механическое воздействие живого вещества на окружающий мир заключается в циклическом перемещении веществ в ходе жизнедеятельности организмов.

Концентрационная функция

Концентрационная функция — способность организмов избирательно накапливать в своем теле химические элементы, рассеянные в окружающей среде,повышая их содержание в организме по сравнению с окружающей средой на несколько порядков. Любой живой организм в процессе своей жизнедеятельности поглощает из окружающей среды необходимые для него вещества и накапливает их в своем теле. Например, содержание углерода в растениях в 200 раз, а азота — в 30 раз превышает их содержание в земной коре. Диатомовые водоросли и кремневые губки накапливают кремний,водоросль ламинария — йод, а раковины некоторых моллюсков до 100 % фосфата кальция.

!  Это интересно

Активными концентраторами являются микроорганизмы. Одни бактерии концентрируют железо, другие — марганец, третьи — серебро. Бактерии способны увеличивать в среде обитания содержание железа в 650 тыс. раз, марганца — в 120 тыс. раз, ванадия — в 420 тыс. раз. Эта удивительная способность позволила ученым предположить, что сообщества бактерий вносят существенный вклад в формирование месторождений металлов. Каждая тонна бурых водорослей содержит несколько килограммов йода. Золото «собирают» дуб, кукуруза, хвощ, бурые и красные водоросли, а в 1 т золы полыни может содержаться до 85 г этого драгоценного металла. Моллюски концентрируют никель, осьминоги — медь, медузы — цинк и алюминий. В условиях антропогенного загрязнения окружающей среды побочным следствием концентрационной функции может являться накопление в растениях, употребляемых в пищу,токсичных веществ, вредных для человека.

Часть энергии Солнца благодаря концентрационной функции живых организмов накапливается в земной коре в составе природного газа, нефти, каменного угля, торфа. Это связано с протеканием в бескислородной среде реакций восстановления, сопровождающихся образованием и накоплением сероводорода и метана.

Живое вещество — что к нему относится, понятие

Два с половиной миллиона лет назад на Земле появились первые формы жизни. Возможно, это произошло раньше, но историческое подтверждение имеется именно относительно этого периода. С тех пор на фоне изменения земной поверхности появилось более 5 млн видов живых организмов. Это – живое вещество, отличия которого от неживого очевидны.

Появление живого вещества послужило началом формирования такой земной оболочки как биосфера. Она находится в функциональной взаимосвязи с геологическими и биологическими телами, а также процессами энергообмена.

Понятие ввел в обиход В.И. Вернадский – ученый, занимающийся многими естественными науками. Изучая миграцию атомов, Вернадский заинтересовался происхождением химических веществ, присутствующих в земной коре. Он изучал процессы их синтеза, перехода из одного вещества и состояния в другое, разложение.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

В результате своей работы он пришел к выводу: ни одно органическое соединение не может появиться в природе и существовать самостоятельно без живого вещества. Вернадский под термином «живое вещество» подразумевал объединение всех организмов: растений, животных, человека.

Основываясь на его теории, справедливым является следующее определение:

Живое вещество – значительный энергетический и геохимический фактор, который играет решительную роль в развитии планеты.

В качестве источника энергии живые вещества используют солнце. Растения в присутствии его лучей способны к фотосинтезу – созданию органического вещества, которое в ходе дальнейшего кругооборота служит источником пищи и энергии для других организмов. Кроме этого, фотосинтез способствует поддержанию в атмосфере определенного уровня кислорода, созданию озонового слоя.

Жизнь на земле существует в виде биогеоценозов – совокупности существующих параллельно живых организмов вместе со средой их обитания. Они питаются, размножаются, дышат, умирают в зависимости друг от друга, обеспечивая в результате этого постоянный круговорот атомов химических элементов. Установлено, что весь запас кислорода в атмосфере проходит путь через живые существа на протяжении двух тысяч лет, а углекислый газ – всего за три сотни лет.  

Поскольку живые организмы в своем составе имеют большое количество химических соединений, в т.ч. органического происхождения, в верхнем слое земли сконцентрировано много минерального топлива, производителем которого не является человек. В данном ракурсе люди – потребители энергии, высвобождаемой при их использовании.

Человека Вернадский ставил несколько отдельно от двух других групп живых организмов по причинам:

1. Человеческая популяция не отличается демографическим постоянством.
2. В ходе своей жизни он не производит новые химические вещества и соединения, а потребляет их.
3. Основная характеристика – наличие разума.

К свойствам живого вещества относят:

• наличие свободного энергетического потенциала;
• возможность протекания химических реакций внутри организмов;
• устойчивость химических веществ внутри живых организмов;
• генетическая связь между поколениями;
• наличие эволюционных процессов;
• взаимная зависимость между живым веществом и средой обитания.

Перечисленные свойства объясняют биогенную мутацию атомов и освобождающуюся в этом процессе энергию.

Круговорот вещества и энергии

Круговорот биогенных элементов, обусловленный синтезом и распадом органических веществ в экосистеме, называют биотическим круговоротом веществ.

Помимо этого в круговороте участвуют различные минеральные элементы, поэтому весь процесс химических превращений в биосфере принято именовать биогеохимическим круговоротом веществ в природе.

Остановимся подробнее на основных типах круговорота наиболее важных веществ в биосфере.

1. Для жизни на планете самым необходимым веществом является вода.Все организмы используют ее для процессов жизнедеятельности. Круговорот воды в природе в большей степени является физическим процессом, однако организмы принимают в нем значительное участие. Познакомимся с круговоротом воды на схеме.

Мировой круговорот воды начинается испарением влаги с поверхности водных объектов под воздействием солнечной энергии. Влага в атмосфере трансформируется в облака, которые переносятся ветром на значительные расстояния. Попадая в местность с низкими температурами, облака охлаждаются, что вызывает выпадение осадков. Влага в виде осадков поглощается почвой или стекает по ее поверхности, возвращаясь в моря и океаны. В круговороте воды следует учитывать и роль организмов. Ведь испарение влаги происходит и с поверхности листьев, а в процессах фотосинтеза принимает участие вода.

2. Главным участником биотического круговорота является углерод как основа органических веществ. Познакомимся с круговоротом углерода в природе на схеме.

Природным источником углерода является углекислый газ. Именно с него начинается круговорот углерода в биосфере. Он содержится в воздухе, а также в растворенном состоянии в воде. В атмосферу этот газ попадает при выдыхании всеми организмами, при извержении вулканов, сжигании ископаемого топлива и лесов. Осадки разрушают породы, вынося растворенный углерод в океан, где происходит поглощение его морскими организмами. В процессе фотосинтеза углекислота превращается в органические вещества, которые используются животными для питания. Органические останки затем разлагаются редуцентами и углерод остается в почве в виде полезных ископаемых или используется растениями при минеральном питании. По подсчетам ученых, время оборота углерода в круговороте веществ составляет около 10 лет.

3. Немаловажным элементом считается азот, который входит в структуру всех белков. Рассмотрим схему круговорота азота.

Круговорот азота в природе начинается с атмосферы, где его содержится до 80%. Частично азот поступает в экосистемы в виде оксида азота, образующегося под действием электрических разрядов во время грозы. Основная часть поступает в воду и почву в результате деятельности микроорганизмов – фиксаторов азота. К ним относятся бактерии и сине-зеленые водоросли. Эффективны бактерии, живущие в симбиозе с бобовыми растениями в клубеньках, развивающихся на корнях этих растений.

Азот из разных источников поступает к корням растений в форме нитратов, которые затем используются для минерального питания. Круговорот азота заканчивается деятельностью аммонифицирующих организмов или редуцентов. Они способствуют разложению продуктов жизнедеятельности живых существ и органических останков. В процессе их деятельности образуется аммиак и освобождается свободный азот.

4. Круговорот фосфора во многом отличается от других элементов, таких как, например, азот. Рассмотрим особенности круговорота фосфора в природе.

Фосфор совершает круговорот в наземных экосистемах в качестве составной части клеток живых организмов.Редуценты минерализуют органические соединения фосфора отмерших организмов в фосфаты, которые затем потребляются корнями растений. Большие запасы фосфора содержатся в горных породах, которые при разрушении отдают наземные фосфаты экосистемам. Часть фосфатов вовлекается в круговорот воды и уносится в воды Мирового океана.

Получается, что круговорот фосфора разомкнут, так как значительная часть континентального стока фосфатов остается в океане. Эта разомкнутость существенно усилена антропогенным вмешательством, поскольку человек нарушил многие естественные пути возврата фосфора в почву, а их замена применением фосфорных удобрений недостаточна.

Все рассмотренные вещества включаются в глобальный круговорот веществ и энергии в биосфере. Основой этого круговорота является энергия Солнца.

Обобщенно важнейшие круговороты веществ и энергии можно представить в виде схемы.