< Попер   ЗМІСТ   Наст >

Жива речовина біосфери, її властивості та функції

Жива речовина – уся сукупність живих організмів на планеті. Понят "живої речовини" ввів у науку В. І. Вернадський. Жива речовина є найбільш потужним геохімічним і енергетичним чинником, провідною силою планетарного розвитку. На її частку припадає всього 0,01% від маси всієї біосфери (97% – рослини і 3% – тварини та інші організми), проте саме з нею пов'язані найважливіші функції живої оболонки. Основними властивостями живої речовини є високоорганізована внутрішня структура, обмін речовин, ріст, самовідтворення, здатність нагромаджувати і передавати енергію ланцюгами живлення, зміна абіотичного середовища, адаптивність та ін.

Найбільше скупчення живої речовини спостерігається на межі трьох оболонок: атмо-, гідро- і літосфери (у тропічних лісах і тропічній літоралі).

Функціями живої речовини в біосфері є:

газова – вплив живих організмів на газовий склад атмосфери (утворення кисню, виділення вуглекислого газу, фіксація Нітрогену тощо);

концентраційна поглинання живими організмами певних хімічних елементів і їх накопичення (накопичення молюсками в черепашках Кальцію, діатомовими водоростями, хвощами, злаками – сполук Силіцію, морськими водоростями – Йоду);

окиснювально-відновна живі організми окиснюють та відновлюють певні сполуки (залізо-, сіркобактерії);

біохімічна синтез і розщеплення органічних сполук, що обумовлює біологічний колообіг та біогенну міграцію атомів.

Роль живих організмів у перетворенні оболонок Землі Живі організми беруть участь у перетворенні оболонок Землі, тобто забезпечують планетарну роль живої речовини.

За участю живого відбувається:

■ Утворення осадових порід (вапняк із черепашок молюсків).

■ Утворення корисних копалин (кам'яне вугілля із вимерлих хвощів, плавунів і папоротей, поклади сірки сіркобактеріями).

■ Руйнування гірських порід (лишайники).

■ Утворення ґрунту (ґрунтові бактерії).

■ Утворення кисню, з якого формується озоновий екран Землі (рослини, ціанобактерії).

■ Вплив на концентрацію азоту та утворення оксидів Нітрогену, амоніаку.

■ Вплив на концентрацію вуглекислого газу (тварни в результаті дихання).

■ Заболочування (торфові мохи) та ін.

Колообіг речовин у біосфері як необхідна умова YY існування

Колообіг речовин у біосфері (біологічний колообіг) – це переміщення, розподіл і концентрація хімічних елементів і речовин, що відбуваються за допомогою живих організмів. Колообіг речовин у природі замкнений не повністю, частина елементів відкладається у вигляді порід органічного походження. Прямо чи опосередковано біологічний колообіг речовин у біосфері здійснюється за рахунок сонячної енергії та сил гравітації. Біологічний колообіг речовин у природі, на відміну від геологічного, швидкий і розімкнений (частина елементів відкладається у вигляді порід органічного походження). Через повітря здійснюється 98,3% колообігу речовин, через воду – 1,7%. У біогенній міграції елементів беруть участь різні організми, і тому виділяють три типи колообігу, які здійснюється мікроорганізмами, багатоклітинними організмами і людиною. На сьогодні спостерігаються порушення колообігу речовин у біосфері, балансу між біологічним та геологічним колообігами, головними причинами яких є:

  • 1) досить сильне штучне прискорення процесів вивітрювання порід і прискорені темпи загибелі біоти, що веде до сповільнення біологічного колообігу;
  • 2) створення людиною речовин, які надалі не можуть бути використані організмами.

До найважливіших циклів належать колообіг води, Оксигену, Карбону, Нітрогену, Фосфору, Сульфуру. Для прикладу можна розглянути колообіг Нітрогену.

Колообіг Нітрогену. Нітроген – інертний елемент, і тому досить рідко зустрічається у зв'язанному вигляді. Це необхідний компонент амінокислот і білків. Ніякий інший елемент так не обмежує ресурси поживних речовин в екосистемах, як нітроген. Він стає доступним для живих організмів в результаті азофіксації, до якої здатні певні бактерії і ціанобактерії. Азотфіксаціяпроцес зв'язування молекулярного азоту отмосфери з утворенням азотвмісних сполук, що здійснюється азотфіксуючими організмами, унаслідок чого вільний азот ґрунту й атмосфери стає доступним для рослин.

Розкладання азотвмісних органічних сполук з утворенням амоніаку (дезамінування) здійснюється амоніфікуючими бактеріями з родів Bacillus, Pseudomonas, Clostridium та ін. Як правило, виділений унаслідок амоніфікації амоніак розчиняється у ґрунтовій воді, приєднує протони і перетворюється на амоній NH4+. Амоніфікація – процес розкладання мікроорганізмами азотвмісних сполук до амоніаку, унаслідок чого важкозасвоюваний Нітроген органічних сполук рослинних і тваринних решток переходить у доступну для рослин форму.

Амоніак і амонійні сполуки здатні до каталітичного окиснення з утворенням нітратної і нітритної кислот, що використовується в процесі нітрифікації бактеріями родів Nitrosomonas, Nitrobacter та ін. Завдяки їхній діяльності в ґрунті утворюються нітрити і нітрати. Нітрифікація – процес перетворення мікроорганізмами відновлених сполук Нітрогену (амоніаку й амонійних сполук) в окиснені неорганічні нітрити і нітрати, що свідчить про завершення процесів мінералізації в екосистемі.

Замикають цикл Нітрогену мікробіологічні процеси денітрофікації, які перетворюють нітрити й нітрати до газоподібного азоту, запобігаючи їх нагромадженню в ґрунті. Не використаний бактеріями (Pseudomonas) і рослинами нітроген у результаті ерозії ґрунтів, як і Фосфор, надходить до водойм, що призводить до евтрофікації з подальшими негативними явищами. Аеробні бактерії в таких водоймах поступаються місцем анаеробним. У результаті продукти реакцій окиснення (СO2, HNO3, Н3РO4 тощо) замінюються на продукти відновних реакцій (СН4, H2S, NH3). З води зникають фітопланктон багатоклітинні водорості, риби і поступово вона набуває смердючого запаху.

Денітрифікаціяпроцес перетворення мікроорганізмами окиснених сполук Нітрогену (нітратів, нітритів) до газоподібного молекулярного азоту та його оксидів.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >