Живое вещество биосферы, ее свойства и функции

Живое вещество - вся совокупность живых организмов на планете. Понятий «живого вещества» ввел в науку В. И. Вернадский. Живое вещество является наиболее мощным геохимическим и энергетическим фактором, ведущей силой планетарного развития. На ее долю приходится всего 0,01% от массы всей биосферы (97% - растения и 3% - животные и другие организмы), однако именно с ней связаны важнейшие функции живого оболочки. Основными свойствами живого вещества является высокоорганизованная внутренняя структура, обмен веществ, рост, самовоспроизведение, способность накапливать и передавать энергию цепями питания, изменение абиотической среды, адаптивность и др.

Наибольшее скопление живого вещества наблюдается на границе трех оболочек: атмо-, гидро- и литосферы (в тропических лесах и тропической литорали).

Функциями живого вещества в биосфере является:

газовая - влияние живых организмов на газовый состав атмосферы (образование кислорода, выделение углекислого газа, фиксация азота и т.п.);

концентрационный - поглощение живыми организмами определенных химических элементов и их накопления (накопление моллюсками в раковинах кальция, диатомовых водорослей, хвоща, злаками - соединений кремния, морскими водорослями - Йода)

окислительно-восстановительная - живые организмы окисляют и восстанавливают определенные соединения (железо, сиркобактерии)

биохимическая - синтез и расщепление органических соединений, что обуславливает биологический круговорот и биогенную миграцию атомов.

Роль живых организмов в преобразовании оболочек Земли Живые организмы участвуют в преобразовании оболочек Земли, то есть обеспечивают планетарную роль живого вещества.

С участием живого происходит:

■ Образование осадочных пород (известняк из ракушек моллюсков).

■ Образование полезных ископаемых (уголь с вымерших хвощей, плаунов и папоротников, залежи серы сиркобактерии).

■ Разрушение горных пород (лишайники).

■ Образование почвы (почвенные бактерии).

■ Образование кислорода, из которого формируется озоновый экран Земли (растения, цианобактерии).

■ Влияние на концентрацию азота и образования оксидов азота, аммиака .

■ Влияние на концентрацию углекислого газа (тварного в результате дыхания).

■ Заболачивание (торфяные мхи) и др.

Круговорот веществ в биосфере как необходимое условие YY существования

Круговорот веществ в биосфере ( биологический круговорот ) - это перемещение, распределение и концентрация химических элементов и веществ, происходящих с помощью живых организмов. Круговорот веществ в природе замкнутый не полностью, часть элементов откладывается в виде пород органического происхождения. Прямо или косвенно биологический круговорот веществ в биосфере осуществляется за счет солнечной энергии и сил гравитации. Биологический круговорот веществ в природе, в отличие от геологического, быстрый и разомкнут (часть элементов откладывается в виде пород органического происхождения). Через воздуха осуществляется 98,3% круговорота веществ, через воду - 1,7%. В биогенной миграции элементов участвуют разные организмы, и поэтому выделяют три типа круговорота, которые осуществляется микроорганизмами, многоклеточными организмами и человеком. На сегодня наблюдаются нарушения круговорота веществ в биосфере, баланса между биологическим и геологическим круговорот, главными причинами которых являются:

1) достаточно сильное искусственное ускорение процессов выветривания пород и ускоренные темпы гибели биоты, что ведет к замедлению биологического круговорота;

2) создание человеком веществ, которые в дальнейшем не могут быть использованы организмами.

К важнейшим циклов принадлежат круговорот воды, кислорода, углерода, азота, фосфора, серы. Для примера можно рассмотреть круговорот азота.

Круговорот азота. Азот - инертный элемент, и поэтому довольно редко встречается в звьязанному виде. Это необходимый компонент аминокислот и белков. Никакой другой элемент так не ограничивает ресурсы питательных веществ в экосистемах, как азот. Он становится доступным для живых организмов в результате азофиксации, к которой способны определенные бактерии и цианобактерии. Азотфиксация - процесс связывания молекулярного азота отмосферы с образованием азотсодержащих соединений, осуществляется азотфиксирующими организмами, вследствие чего свободный азот почвы и атмосферы становится доступным для растений.

Разложения азотсодержащих органических соединений с образованием аммиака (дезаминирование) осуществляется амонификуючимы бактериями из родов Bacillus, Pseudomonas, Clostridium и др. Как правило, выделенный в результате аммонификации аммиак растворяется в грунтовой воде, присоединяет протоны и превращается в аммоний NH4 +. Аммонификация - процесс разложения микроорганизмами азотсодержащих соединений в аммиака, вследствие чего непереваримые азот органических соединений растительных и животных остатков переходит в доступную для растений форму.

Аммиак и аммонийные соединения способны к каталитического окисления с образованием азотной и азотистой кислот, используемый в процессе нитрификации бактериями родов Nitrosomonas, Nitrobacter и др. Благодаря их деятельности в почве образуются нитриты и нитраты. Нитрификация - процесс преобразования микроорганизмами восстановленных соединений азота ( аммиака и аммонийных соединений ) в окисленные неорганические нитриты и нитраты, что свидетельствует о завершении процессов минерализации в экосистеме.

Замыкают цикл азота микробиологические процессы денитрофикации, которые превращают нитриты и нитраты до газообразного азота, предотвращая их накоплению в почве. Не используется бактериями (Pseudomonas) и растениями азота в результате эрозии почв, как и фосфор поступает в водоемы, что приводит к эвтрофикации с последующими негативными явлениями. Аэробные бактерии в таких водоемах уступают место анаэробным. В результате продукты реакций окисления (СО2, HNO3, Н3РO4 т.д.) заменяются на продукты восстановительных реакций (СН4, H2S, NH3). Из воды исчезают фитопланктон многоклеточные водоросли, рыбы и постепенно она приобретает зловонного запаха.

Денитрификация - процесс преобразования микроорганизмами окисленных соединений азота ( нитратов, нитритов ) до газообразного молекулярного азота и его оксидов.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >