4. Живі організми в біосфері

Живий світ Землі, її біосфера, складається з організмів трьох таких основних типів:

1. Продуценти або автотрофи (які живляться самостійно) — це організми, що створюють органічні речовини за рахунок утилізації сонячної енергії, вуглекислого газу, води і мінеральних солей. Це зелені (хлорофілові) рослини, що створюють біомасу за рахунок фотосинтезу.

Реакцію фотосинтезу можна записати у вигляді:

СО₂ + Н₂О + (мін. солі) + (сонячна енергія) = (біомаса) + О₂.

У перерахунку на глюкозу, реакцію фотосинтезу можна записати у вигляді:

6СО₂ + 6Н₂О + 2818,7кДж = С₆Н₁₂О₆+6О₂.

Кількість видів цієї групи становить близько 350000, а їхня сумарна маса становить близько 2,4 х10¹²т.

2. Консументи або гетеротрофи — організми, що одержують енергію за рахунок живлення продуцентами або іншими консументами.

До них належать рослиноїдні тварини, хижаки й паразити, а також хижі рослини та гриби. Кількість видів цієї групи найбільша — понад 1,5 млн., а їхня маса становить близько 2,3 х 10¹⁰ т.

3. Редуценти — мікроорганізми, які розкладають органічні речовини (залишки продуцентів і консументів) до простих хімічних сполук — води, вуглекислого газу, мінеральних солей, їхня маса приблизно 10⁸т., 75 тисяч видів. Реакція розкладання в перерахунку на глюкозу має вигляд:

С₆Н₁₂О ₆+ 6О₂ = 6СО₂ + 6Н₂О + 2188 кДж.

Вся ця величезна кількість живих істот знаходиться в надзвичайно складних взаємовідносинах між собою й з неживою речовиною.

5. Структура біосфери, запропонована Реймерсом

Н.Ф. Реймерс запропонував схему сучасної побудови біосфери. Відповідно до цієї схеми, біосферу можна розбити на 3 підсфери:

1. Аеробіосферу, населену аеробіонтами.

2. Гідробіосферу, населену гідробіонтами.

3. Геобіосферу, населену геобіонтами.

У свою чергу, аеробіосфера складається з:

a) тропобіосфери — нижній прошарок;

б) альтабіосфери — розріджені прошарки, населені мікробіонтами;

в) парабіосфери — високі прошарки, туди організми заносяться, але не розмножуються.

Гідросфера складається з:

а) сфери морів та океанів — моренобіосфери;

б) сфери прісних вод — аквабіосфери.

У свою чергу кожна з підсистем ділиться на:

– фотосферу — зона, куди добре потрапляє світло;

– дисфотосферу — зона, куди світло потрапляє погано;

– афотосферу — зона, куди світло не потрапляє.

Геобіосфера поділяється на:

а) террібіосферу — поверхневі і ґрунтові прошарки Землі;

б) літобіосферу — нижче ґрунтів.

6. Функціонування біосфери

Визначальною характеристикою життя є обмін речовин. Обмін речовин живих організмів з навколишнім середовищем здійснюється в процесі дихання, живлення, виділення. У більш загальному випадку, кругообіг у екосистемах і біосфері в цілому можливий лише в процесі використання і передачі енергії.

Потоки енергії і кругообіги речовини — основні складові, необхідні для функціонування біосфери. Живі організми відіграють основну роль у процесах, які підтримують функціонування біосфери. Основні функції живої речовини наступні: енергетична, деструктивна, концентраційна, формування складу навколишнього середовища.

Неживою частиною біосфери, її неживою речовиною керують продуценти, ними — консументи, діяльність яких визначають зворотні зв'язки, що йдуть від продуцентів. У результаті здійснюється біотичний кругообіг речовини у біосфері приблизно за такою схемою:

1. Продуценти (рослини) за допомогою механізму фотосинтезу виробляють органічну речовину, споживаючи сонячну енергію, воду, вуглекислий газ і мінеральні солі.

2. Консументи (тварини) живляться біомасою рослин та інших тварин.

3. Редуценти споживають частину поживних речовин, розкладають мертві тіла рослин і тварин до простих хімічних сполук (води, вуглекислого газу та мінеральних солей), замикаючи таким чином кругообіг речовин у біосфері.

Таким чином, енергетична функція виконується перш за все рослинами, які в процесі фотосинтезу акумулюють сонячну енергію у вигляді хімічної енергії різноманітних органічних сполук.

Деструктивна функція виконується редуцентами. Вона полягає у розкладанні, мінералізації мертвої органічної речовини, хімічному розкладанні гірських порід, залученні мінералів, які виникають у біотичному кругообігу.

Концентраційна функція полягає у вибірковому накопиченні при життєдіяльності організмів атомів речовини, розсіяних у природі.

Функція формування стану навколишнього середовища полягає у трансформації фізико-хімічних параметрів середовища (атмосфери, гідросфери, літосфери) в умови, сприятливі для існування живих організмів.

Крім енергетичних, харчових і хімічних зв’язків, величезну роль у біосфері відіграють інформаційні. Живі істоти Землі освоїли всі види інформації — зорову, звукову, хімічну, електромагнітну. Російський біолог О. Прєсман визначив біосферу як систему, в якій речовинно-енергетичні взаємодії підпорядковані інформаційним.

Всі функції живих організмів у біосфері не можуть виконуватися організмами якогось одного виду, а лише їх комплексом.

Звідси випливає надзвичайно важливе положення, розроблене В.І. Вернадським: біосфера Землі сформувалася з самого початку як складна система з великою кількістю видів організмів, кожен з яких виконує свою роль у загальній системі. Без цього біосфера взагалі не могла б існувати.