4.14. Главные функции живого вещества в биосфере.

Живое вещество выполняет в биосфере следующие биогеохимические функции: газовую — поглощает и выделяет газы; окислительно-восстановительную — окисляет, например, углеводы до углекислого газа и восстанавливает его до углеводов; концентрационную — организмы-концентраторы накапливают в своих телах и скелетах азот, фосфор, кремний, кальций, магний. В результате выполнения этих функций живое вещество биосферы из минеральной основы создает природные воды и почвы, оно создало в прошлом и поддерживает в состоянии равновесия атмосферу.

При участии живого вещества идет процесс выветривания, и горные породы включаются в геохимические процессы.

Газовая и окислительно-восстановительная функции живого вещества тесно связаны с процессами фотосинтеза и дыхания. В результате биосинтеза органических веществ автотрофными организмами было извлечено из древней атмосферы огромное количество углекислого газа. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменился газовый состав атмосферы — уменьшилось содержание углекислого газа, и увеличилась концентрация кислорода. Весь кислород атмосферы образован в результате процессов жизнедеятельности автотрофных организмов. Живое вещество качественно изменило газовый состав атмосферы — геологической оболочки Земли. В свою очередь, кислород используется организмами для процесса дыхания, в результате чего в атмосферу вновь поступает углекислый газ.

Таким образом, живые организмы создали в прошлом и поддерживают миллионы лет атмосферу нашей планеты. Увеличение концентрации кислорода в атмосфере планеты повлияло на скорость и интенсивность окислительно-восстановительных реакций в литосфере.

Многие микроорганизмы непосредственно участвуют в окислении железа, что приводит к образованию осадочных железных руд, или к восстановлению сульфатов с образованием биогенных месторождений серы. Несмотря на то, что в состав живых организмов входят те же химические элементы, соединения которых образуют атмосферу, гидросферу и литосферу, организмы не повторяют полностью химический состав среды.

Живое вещество, активно выполняя концентрационную функцию, выбирает из среды обитания те химические элементы и в таком количестве, которое ему необходимо. Благодаря осуществлению концентрационной функции живые организмы создали многие осадочные породы, например, залежи мела и известняка.

В биосфере, как и в каждой экосистеме, постоянно осуществляется кругооборот химических элементов. Таким образом, живое вещество биосферы, выполняя геохимические функции, создает и поддерживает равновесие биосферы.

4.15. Круговорот веществ и поток энергии в биосфере.

В биосфере, как и в каждой подчиненной ей экосистеме, между собой и с окружающей средой взаимодействуют продуценты, консументы, детритофаги и редуценты. В процессе этого взаимодействия живые организмы создают определенный поток веществ и энергии от одних компонентов системы к другим, чем и обеспечивается целостность и устойчивое поддержание жизни биосферы как глобальной экосистемы. То есть из различных химических элементов и их соединений, поддерживающих жизнь отдельных видов, в биосфере формируется общий (глобальный) круговорот веществ и энергии.

Как уже было отмечено выше, масса живого вещества называется биомассой. Она выражается в единицах массы сухого или сырого вещества по отношению к единиц площади или объема любого места проживания организмов. Общая масса живого вещества биосферы в сухом виде составляет примерно 4 * 1 018 г, что в миллиард раз меньше массы Земли, равной 5,98 * 1027г. Суммарное количество биомассы, образовавшейся в течение конкретного периода, характеризуя биопродуктивность. Установлено, что наибольшую производительность имеют пойменные сгущения живого вещества: при площади менее 1%, они производят около 10% живого вещества суши, Фотосинтезирующие живые организмы составляют 99% всей массы живого вещества. Масса живого вещества океана составляет менее 0,2%, от биомассы суши. Но производительность океана, то есть производство биомассы в единицу времени и на единицу площади, примерно равна производительности биомассы растений.

Живое вещество, в отличие от косного, имеет такое свойство: все химические реакции в ней происходят сортируются и в менее жестких условиях, чем при производстве веществ чисто химическими методами. Так, жиры и углеводы окисляются в организме при температуре около 37°С, а вне его — в 400-500°С. В промышленных условиях для получения аммиака из молекул азота и водорода необходима температура 500°С и высокое давление, а в теле микроорганизмов эта реакция происходит при обычных температурах и атмосферного давления. Непрерывно размножаясь, живые организмы образуют поток поколений: на смену погибшим появляются новые существа. Тем самым современная живое вещество по происхождению связана с живым веществом прошлых геологических эпох; в ней большая химическая разнообразие.

Большой и малый круговороты веществ и энергии

Под круговоротом в биосфере понимают повторяющиеся процессы превращений и пространственных перемещений веществ, имеющие определенное поступательное движение, выражающееся в качественных и количественных различиях отдельных циклов.

Выделяют 2 круговорота – большой (геологический) и малый (биотический).

Большой (геологический) круговорот веществ протекает от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет, включая в себя такие процессы, как круговорот воды и денудация суши.

Большой(геологический)обусловлен взаимодействием  солнечной энергии с энергией земли ; осуществляет распределение вещ-ва между биосферой и более глубок. Горизонтами земли.

Заключается в том, что горные породы разрушаются и выветриваются. Продукты выветриваются и смываются в миров океан, где образуются морские платы. Лишь часть вещ возвращается на сушу вместе с осадками, которые извлекаются из воды растительными и живыми организмами.

ДУНУДАЦИЯ суши складывается из общего изъятия вещества суши (52990 млн.т/год), общего приноса вещества на сушу (4043 млн.т/год) и составляет 48947 млн.т/год. Антропогенное вмешательство ведет к ускорению денудации, приводя, например, к землетрясениям в зонах водохранилищ, построенных в сейсмоактивных районах.

МАЛЫЙ (биотический) круговорот веществ происходит на уровне биогеоценоза или биогеохимического цикла и заключается в том, что питательные вещества почвы, воды и углерода усваивается растениями с образованием органического вещества, которое поставлено в трофическую цепь.

Малый(биогеохимический) часть большого, происх. на уровне  биогеоценоза и заключаются в том, что питательные вещества почвы, воды и усваиваются растениями с образованием орг. вещ-в , котор  постав-ся  в трофич цепь. Продукты  распада всех уровней перераб редуцентами вновь до минеральных соединений.