5. Газовая функция биосферы

Газовая функция – связана со способностью изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.

Ведущая роль в осуществлении газовой функции живого вещества биосферы принадлежит зеленым растениям: для синтеза органических веществ они используют углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. Все остальные организмы только используют кислород в процессе дыхания и пополняют при этом запасы углекислого газа в атмосфере. Благодаря способности автотрофных организмов к фотосинтезу из древней атмосферы было извлечено значительное количество углекислого газа. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменялся газовый состав атмосферы: снижалось содержание углекислого газа и увеличивалась концентрация кислорода. Таким образом, живое вещество качественно изменило газовый состав атмосферы и поныне поддерживает его на определенном уровне.

Газовая функция живого вещества связана с тем, что многие газов планеты имеют органическое происхождение, то есть являются продуктами жизнедеятельности живых существ. Так, кислород в атмосфере, на долю которого приходится 21%, выделяется в результате фотосинтеза зелеными растениями. Накопление кислорода в атмосфере началось еще с докембрия. До наступления палеозоя содержание его, по некоторым данным, не превышает 10% современного. Весь имеющийся свободный кислород в атмосфере оценивается в 1,6 • 1016 г, зеленые растения могут воспроизвести его за 10 000 лет. В верхних слоях тропосферы под действием ультрафиолетового излучения из кислорода образуется озон. Существование озонового экрана также является следствием деятельности живого вещества, которое, по выражению В. И. Вернадского, «словно сама создает себе сферу жизни».

Углекислый газ является также продуктом дыхания всех живых существ планеты. Современная атмосфера содержит 0,3% СО2. Содержание СО2 в атмосфере раннего периода развития жизни был значительно выше. С течением времени он менялся в достаточно широком диапазоне. В девоне в начале карбона, а также в Перми он превышал современный уровень в 6-10 раз, а начиная с середины мела неуклонно снижается.

6.Отличия геохимического и биогеохимического круговоротов

Геохимический круговорот. При глобальном геохимическом круговороте вещества циркулируют сквозь земную кору, атмосферу и гидросферу. Глубокие области коры и верхняя оболочка соединяются с атмосферой и с океанами посредством выделения газов и излияния лавы из вулканов, а также из систем среднеокеанского хребта. Горные породы коры рециклируются вплоть до оболочки в пониженных зонах под океанскими разломами. Осадочные отложения попадают на большие глубины и там соответственным образом преобразуются. Осадочные породы, изверженные и преобразованные, поднимаются также в процессе горообразования. Они подвергаются тогда влиянию атмосферы и воды, их разрушает эрозия и процесс выветривания. Продукты выветривания уносятся водой и из них создаются новые осадочные породы.

Биогеохимический круговорот - часть биологического круговорота, составленная обменными циклами химических веществ; круговорот химических элементов в природе при активном участии живых организмов

Биогеохимический круговорот , повторяющиеся перемещения и превращения химических элементов (около 40) через косную и органическую природу при активном участии живого вещества.

Биогеохимический цикл - один из главных звеньев функционирования ландшафта. В его основе - продукционный процесс (образование органического вещества первичными продуцентами - зелеными растениями, которые извлекают диоксид углерода из атмосферы, зольные элементы и азот - с водными растворами из почвы) и процесс разрушения органических веществ, перехода химических элементов из органических соединений в минеральные, сопровождающиеся выделением энергии.

Эти противоположные процессы - биогенная аккумуляция и минерализация образуют единый биологический круговорот атомов.

Биологический круговорот атомов связан с всесторонней деятельностью организмов - их ростом, размножением, питанием, дыханием, гибелью и разложением их остатков. Особенности биогеохимического круговорота обусловлены свойствами живого вещества, которое является аккумулятором и трансформатором солнечной энергии, создавая запасы свободной энергии в процессе своего размножения. Живое вещество представлено системами, в которых химические реакции протекают с большой скоростью благодаря деятельности биологических катализаторов - ферментов. Например, через 15 секунд поглощенный листовой пластиной диоксид углерода уже обнаруживается в соединениях, возникающих при фотосинтезе.

Основная часть фитомассы после отмирания разрушается, органические остатки минерализуются микроорганизмами и конечные продукты минерализации возвращаются в атмосферу (СО2 и другие летучие соединения) и в почву (зольные элементы и азот).

Процессы созидания и разрушения не всегда сбалансированы - часть ее (в среднем 1%) может выпадать из круговорота на более менее длительное время и аккумулироваться в почвах (в виде гумуса и в осадочных породах).

Биологический круговорот характеризуется многими показателями, которые характеризуют следующие параметры:

взаимоотношения биоценоза как целого с другими блоками геосистемы,

зависимость биогенных потоков и биологической продуктивности от географических факторов,

закономерности их проявления на региональном и локальном уровнях,

степень замкнутости или открытости биологического круговорота и его роль во внутреннем механизме функционирования ландшафта и его внешних связях.