68 Биосфера Земли, ее строение и основные функции.

Строение и функции Биосферы В буквальном переводе он означает ту часть оболочки Земли, в пределах которой существует жизнь. Биосфера - это поверхностная оболочка Земли, населенная всеми живыми организмами, в том числе и человеком, в формировании которой они играли и играют основную роль. Биосфера Земли является самой крупной и сложной экологической системой, известной человеку. Она образована пятью основными компонентами: Живые организмы, вся совокупность которых называется живым веществом. Минеральные вещества, включенные живым веществом в процессы круговорота вещества (биогенный круговорот) - это отдельные химические элементы, минеральные соли, вода, атмосферные газы и т. д. Продукты жизнедеятельности живого вещества, участвующие в биогенном круговороте. Это в первую очередь органические вещества и кислород, создаваемые автотрофными организмами в процессе фотосинтеза. Продукты жизнедеятельности живого вещества, не участвующие в биогенном круговороте - это полезные ископаемые имеющие органическое происхождение - уголь, нефть, торф. Биокосное вещество, первоначально имевшее неорганическую природу, но в формировании облика которого основную роль играет живое вещество. Это - почва, ил и вода биосферных водоемов и т.д.: Энергетическая функция. В Биосфере имеет место непрерывной поток энергии, обеспечивающий процессы круговорота вещества. Единственный источник энергии, обеспечивающий существование земной биосфера - это энергия Солнца.Солнечный свет, падающий на поверхность Земли, используется растениями при фотосинтезе. При этом из углекислого газа и воды создается органического вещества. Это вещество является единственным источником пиши для всех остальных живых существ, включая микроорганизмы, грибы и животные, в том числе и человека. Таким образом, живое вещество Биосферы аккумулирует солнечную энергию, трансформирует ее в другие виды энергии - энергию химических связей органических соединений, и в конечном итоге - в тепловую энергию. Окислительно-восстановительная функция. В живых организмах происходят многочисленные окислительно-восстановительные реакции, без которых жизнь невозможна. Благодаря этому значительно ускоряется круговорот элементов с переменной валентностью в природе.

Большинство окислительно-восстановительных реакций идет с поглощением энергии. Энергия активации таких реакций обычно не менее 100 - 150 ккал моль"¹, тогда как энергия теплового движения молекул при температуре, близкой к 20°С, не превышает 5-10 ккал моль"¹. Поэтому окислительно-восстановительные реакции в неживой природе на поверхности Земли происходят лишь при разрядах молний, пожарах, извержениях вулканов и т.п. В живых организмах окислительно-восстановительные реакции проходят с участием ферментов, которые понижают энергию активации.

Примером окислительно-восстановительной функции является участие микроорганизмов в биогенном круговороте азота. Бактерии-азотфиксаторы превращают молекулярный азот земной атмосферы (N2) в аммиак (N114). Затем бактерии-нитрификаторы превращают аммиак в нитриты (N02) и нитраты (N03). Процессы превращения азота имеют важнейшее значение для обогащения почвы соединениями азота и повышения ее плодородия. Деструктивная функция обуславливает процессы, связанные с разложением и минерализацией отмирающих организмов. При этом происходит превращение органических веществ в неорганические – кислород углекислый газ, аммиак, минеральные соли. Эти вещества возвращаются в биосферу и включаются в новые круговороты вещества.

В процессах разрушения отмершего органического принимают участие многие виды животных, растений и грибов. Газовая функция обеспечивает круговорот газов в атмосфере и гидросфере Земли. Например, весь кислород в земной атмосфере производится растениями при фотосинтезе, а преобладающая часть углекислого газа - растениями и животными - в процессе дыхания. Весь кислород земной атмосферы оборачивается через живые организмы примерно за 2000 лет, а углекислый газ - даже за 300 лет.

Живое вещество имеет также важнейшее значение в круговороте азота, сероводорода и метана. Концентрационная функция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами определенных химических элементов из окружающей среды. Например, имеются отдельные виды животных и растений, способные извлекать из окружающей среды и накапливать в своих организмах самые разные элементы и создавать из них новые органические и минеральные вещества. При определенных условиях эти вещества удаляются из круговорота веществ в Биосфере. Благодаря этому на Земле возникли огромные запасы органических подземных ископаемых - угля, нефти, газа и т.д. имеющих неоценимое значение для существования земной цивилизации.