2. Взаємодія кругообігів речовин в біосфері.

Сонячна енергія на Землі викликає два кругообіги речовин:

- великий, чи геологічний, що найбільш яскраво виявляється в круговороті води і циркуляції атмосфери. Цей кругообіг має абіотичний характер. Тривалість його існування – близько 4 млрд.років.

- малий, чи біологічний.

Обидва кругообіги взаємозалежні і представляють єдиний процес. Біологічний круговорот речовин, втягуючи у свої численні орбіти відстале середовище, забезпечує відтворення живої речовини і впливає на вигляд біосфери.

Живі організми в біосфері ініціюють кругообіг речовин та призводять до виникнення біогеохімічних циклів. Біогеохімічні цикли становлять собою циклічні переміщення біогенних елементів: вуглецю, кисню, азоту, сірки, фосфору та ін.. Ці цикли в найбільшій мірі зазнали трансформації при формуванні техносфери та агросфери, і вивчення їх стало важливою задачею екології.

Інтенсивність кругообігу речовин в будь-якому біогеохімічному циклі є найважливішою характеристикою. У зоні тайги інтенсивність біологічного кругообігу зростає, а в зоні широколистих лісів стає ще більшим.

2.1. Кругообіг вуглецю, кисню, азоту, сірки, фосфору, води.

Кругообіг вуглецю відбувається фактично між живою речовиною та двоокисом вуглецю. У процесі фотосинтезу, здійснюваного рослинами, двоокисом вуглецю вуглекислий газ і вода за допомогою енергії сонячного світла перетворюються на різні органічні сполуки. Відмерлі рослини і тваринні організми розкладаються грибами і мікроорганізмами на СО₂, який теж повертається в атмосферу. Повний цикл обміну атмосферного вуглецю здійснюється за 300 років.

Кругообіг кисню. Він використовується живими організмами для дихання і бере участь в окисних реакціях в атмосфері, літосфері і гідросфері. Циркулюючи через біосферу, кисень перетворюється то на органічну речовину то на воду, то на молекулярний кисень.

Кругообіг азоту, фосфору, сірки. Діяльність людини прискорює кругообіг цих елементів. Головна причина прискорення – використання фосфору в добривах, що призводить до еутрифікації – надудобрення. При еутрифікації відбувається бурхливе розмноження водоростей – «цвітіння» води. Це призводить до зменшення кількості розчиненого у воді кисню. Продукти обміну водоростей знищують рибу та інші організми. Сформовані екосистеми при цьому руйнуються. Індустрія і двигуни внутрішнього згорання викидають в атмосферу щорічно багато нітратів і сульфатів. Потрапляючи на землю разом з опадами, вони засвоюються рослинами.

Кругообіг води. Вода покриває ¾ поверхні Землі. За 1 хвилину під дією сонячного тепла з поверхні водойм Землі випаровується 1 млрд. води. Після охолодження пари утворюються хмари, випадає дощ і сніг. Опади частково проникають у грунт. Ґрунтові води повертаються на поверхню землі через коріння рослин, джерела, насоси тощо. Щорічно для створення первинної продукції біосфери використовують при фотосинтезі 1% води, що потрапляє у вигляді опадів.

3. Поняття гідросфери. Складові гідросфери.

Гідросфера або водяна оболонка Землі – це її моря і океани, льодовики, річки, озера і підземні води. Прісна вода становить усього 2% її загальної кількості на планеті, і з цієї прісної води лише 1% містять озера, річки та підземні води, що використовує людство для своїх потреб.

Вода – одна з найпоширеніших речовин у природі, що входить до складу живих організмів, зумовлюючи перебіг у них ріхноманітних реакцій. Бере участь у кругообігу речовин у природі, формує клімат на планеті, забузпечує життєдіяльність людей, флори, фауни, є одним із найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством, служить основним середовищем для будь-яких метаболічних процесів.

Вода, як елемент глобальної екосистеми, виконує дуже важливі функції:

– вода – це основна складова частина всіх живих організмів (тіло людини, наприклад, на 70 % складається з води, а деякі організми, такі як медуза або огірок, на 98-99 %);

– з участю води здійснюються численні процеси в екосистемах (наприклад, обмін речовин, тепла);

– води Світового океану – основний кліматоутворюючий фактор, головний акумулятор сонячної енергії й «кухня» погоди для всієї планети;

• вода – один із найважливіших видів мінеральної сировини, основний природний ресурс, що споживається людством (сьогодні води використовується в тисячі разів більше, ніж нафти чи вугілля).

З точки зору екології вода використовується для вилучення і розчинення більшості природних і антропогенних відходів. Деякі фізичні властивості води мають безпосередній зв’язок з еволюцією навколишнього середовища та функціонування в ньому живих організмів.

Величезну роль відіграє гідросфера у формуванні поверхні Землі, її ландшафтів, у розвитку екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, ерозія, карст тощо), в перенесенні хімічних речовин, у тому числі й забруднювачів довкілля. Для багатьох організмів вода – це середовище їхнього життя. Хімічний склад морської води дуже схожий на склад плазми крові людини: містить ті самі хімічні елементи й приблизно в тих самих пропорціях. Це один із доказів того, що предки людини, як і решти ссавців, колись жили в морі. Солоність океанічних вод становить 35 %о (тобто в 1 л води міститься 35 г солей). Найсолоніша вода в Мертвому морі – 260 % (людина вільно лежить на поверхні цієї води, не занурюючись в неї); в Чорному морі солоність води становить 18 %, в Азовському – 12 %.

Підземні води за своїм хімічним складом дуже різноманітні: від прісних, що використовуються для пиття й водопостачання, до мінералізованих і навіть до ропи із солоністю 600 %; деякі мінералізовані підземні води мають лікувальні властивості. Основне джерело водопостачання для людини – річковий стік. Перше місце за цим показником посідає Бразилія з її гігантською повноводою річкою Амазонкою.