Органічний світ океану

У Світовому океані поширення живих організмів визначається температурою вод, вмістом у них розчинених газів, що поглинаються з атмосфери, і також наявністю живильних для організмів речовин. В океані живе близько 160 тис. видів тварин і понад 10 тис. видів водоростей.

За умовами та способом життя морські організми об'єднують у три групи: 1) планктон — пасивні одноклітинні водорості, що переміщуються з водою (фітопланктон) і одноклітинні тварини, рачки, медузи (зоопланктон); 2) нектон — тварини (риби, китоподібні, черепахи, головоногі молюски та ін.),- що активно переміщуються у товщі води; 3) бентос — організми, що живуть на дні (бурі й червоні водорості, молюски, ракоподібні, морські зірки та ін.).

Рослинні організми найбільше сконцентровані у поверхневому шарі вод океану завглибшки до 400 м. Це зумовлено перш за все тим, що на такі глибини проникає світло, а отже є можливим процес фотосинтезу. Тварини поширені в усіх шарах вод океану. Найбільше їх спостерігається у поверхневих шарах, де створюється первинна рослинна біомаса.

Розподіл життя в поверхневому шарі води Світового океану мав чітко виражений зональни характер. Найбільшою біомасою та продуктивністю живих організмів виділяються помірні широти.

У тропічних широтах біомаса живих організмів є найменшою, оскільки вода біля поверхні має підвищену солоність, а через високу температуру містить кисню у 2 рази менше, ніж у помірних широтах.

В екваторіальних широтах у районах зустрічі пасатних течій і міжпасатних протитечій відбувається перемішування води, тому район є багатим на живильні речовини і кисень. Менша солоність, висока температура вод упродовж року, поряд із зазначеними сприятливими умовами, створюють умови для великого різноманіття видового складу органічного світу.

В арктичних (антарктичних) широтах через суворість умов органічний світ океану характеризується малою різноманітністю видового складу, але порівняно великою біомасою завдяки високому вмісту кисню у воді.

Органічний світ суходолу

На суходолу біомаса у цілому збільшується від полюсів до екватора, у цьому самому напрямку зростає й кількість видів рослин і тварин. Тобто характер рослинності на суходолі насамперед залежить від кліматичних умов — теплового режиму, зволоження, освітленості.

Тваринний світ тісно пов'язаний із рослинним покривом та особливостями клімату, а тому також має зональне поширення.

Вплив біосфери на інші оболонки

Взаємодія організмів з атмосферою, гідросферою, літосферою відбувається за допомогою біологічного кругообігу речовини та енергії. Біологічний кругообіг складається в основному з двох протилежних процесів: утворення живої речовини з неживої за рахунок сонячної енергії та руйнування й перетворення складних органічних сполук у прості мінеральні.

Загальна схема біологічного кругообігу є такою. У зелених рослинах за рахунок сонячного світла за участю хлорофілу з вуглекислого газу і води синтезуються органічні сполуки й одночасно як продукт розкладу виділяється вільний кисень. Органічні сполуки та кисень "заряджаються" енергією, вони хімічно дуже активні. Кисень є сильним окислювачем, органічні сполуки - сильний відновник.

Органічні сполуки, які утворюються у листі, переміщуються у коріння й стовбур. Тут уже у нові процеси синтезу вступають мінеральні сполуки - солі азоту, калію, кальцію, сірки, фосфору та інші, які надходять із ґрунту. Створені рослинами органічні сполуки споживаються тваринами. І рослини, і тварини стають їжею для бактерій.

Одночасно з процесом утворення речовини відбувається процес його розпаду. Унаслідок дихання рослин і тварин частина складних органічних сполук розкладається до простих мінеральних речовин (вуглекислого газу і води). Але синтез органічної речовини у рослинах значно переважає над розкладом.

Головна роль у розкладанні органічних сполук належить мікроорганізмам. Використовуючи для своїх життєвих процесів хімічну енергію складних, багатих на енергію органічних сполук (білків, жирів, вуглеводів), мікроорганізми розкладають їх до найпростіших сполук. Хоча при цьому утворюється нова речовина (тіло мікроорганізму), значна частина речовини, яка розклалася, мінералізується. У процесі мінералізації енергія, яка була поглинута при фотосинтезі, вивільняється й потрапляє у навколишнє середовище. Шляхом біологічного кругообігу світлова енергія трансформується в інші її види: хімічну, механічну, теплову. За їх рахунок і здійснюється більшість процесів у географічній оболонці.

Таким чином, одні і ті ж елементи багаторазово утворюють органічні сполуки живих організмів і багаторазово знову переходить у мінеральний стан. Темпи біологічного кругообігу визначають найважливіші риси міграцій хімічних елементів у ландшафтній оболонці та характер зв'язків між атмосферою, гідросферою й літосферою.

Біологічний кругообіг - це система кругообігів різної тривалості. Ефемерні рослини пустелі розвиваються досить короткий час, а нагромаджені ними органічні речовини швидко розкладаються при попаданні у грунт. Увесь цикл займає кілька місяців. Значно триваліший цикл біологічного кругообігу речовин, які входять до складу деревини. У залежності від тривалості життя дерев, мінералізація органічної речовини деревини може відбутися через десятки, сотні років. Органічна речовина, яка ввійшла до складу кам'яного вугілля, руйнується через мільйони років.

Усі розглянуті кругообіги не є кругообігами у точному значенні цього слова. Вони не цілком замкнуті й кінцева стадія кругообігу зовсім не тотожна його початковій стадії. Розрив між ними й утворює вектор спрямованої зміни, тобто розвитку. Так, наприклад, рослина віддає у грунт більше речовини, ніж одержує від нього, оскільки органічна маса її утворюється в основному за рахунок вуглекислого газу атмосфери, а не за рахунок елементів, які надходять із ґрунту через кореневу систему. При відмиранні рослин у ґрунт повертаються не лише речовини, які забрані з нього, але й нові, поглинуті з атмосфери. Деякі речовини надовго вилучаються з кругообігу. Вони затримуються у ґрунті у вигляді важкодоступних сполук, або виносяться річками. Все це свідчить про зміни у природних комплексах, про їх, розвиток шляхом біологічного кругообігу.

За ступенем складності кругообіги досить різні. Одні з них зводяться в основному до кругоподібних механічних рухів (циркуляція атмосфери, морські течії), інші супроводжуються зміною агрегатного стану речовини (кругообіг води), у третіх відбувається трансформація (біологічний кругообіг). Якщо оцінювати кругообіг за його початковим і кінцевим ланцюгом, можна бачити, що речовина у процесі кругообігу зазнає перебудови у проміжних ланках, змінює там свій хімічний і фізичний стан. Вільний кисень, який поглинають рослини з повітря при диханні, зв'язується потім у їх організмі, а значить перестає бути вільним. Назад в атмосферу рослини виділяють вільний кисень іншого походження, а саме одержаний у процесі фотосинтезу шляхом розщеплення молекул води.

Утворення та руйнування органічної речовини - протилежні, але невіддільні один від одного процеси. Відсутність одного з них неминуче призведе до зникнення життя. Якби відбувалось лише нагромадження органічної речовини, то з часом атмосфера позбулася б вуглекислого газу, а ґрунт - таких елементів, як фосфор, калій та інші. Рослини, не маючи можливості використати елементи, що містяться в органічній речовині, неминуче загинуть. З припиненням утворення органічної речовини припинить своє існування й саме життя на Землі.

Біологічний кругообіг дозволяє зрозуміти механізм перетворюючої дії живої речовини на всі земні оболонки і їх роль у формуванні комплексної обеленки Землі. Жива речовина відіграє важливу роль у житті атмосфери. Земна атмосфера є продуктом життя. Майже весь вільний кисень має біогенне походження. Кількість його в атмосфері залишається у теперішній час практично незамінною завдяки процесам фотосинтезу. За час існування фотосинтезуючих організмів з атмосфери було вилучено і переміщено велику кількість вуглецю. У сучасній атмосфері баланс його пов'язаний з діяльністю організмів, які поглинають і виділяють вуглекислий газ. У наш час людське суспільство вносить у цей баланс істотні зміни.

Гідросфера також тісно пов'язана з життєдіяльністю організмів. Організми безперервно споживають і виділяють воду. Особливо інтенсивний процес транспірації. Лише лісова рослинність транспірує в атмосферу близько 10% води, яка випаровується з усієї суші. Діяльність організмів в основному визначає газовий і сольовий склад вод океану. На дні морів і озер, в підземних водах мікроорганізми, поглинаючи кисень, дуже сильно змінюють склад води (сірководневі води, води, які містять метан тощо).

Особливо велике значення має вплив організмів на літосферу. Він виявляється у руйнуванні та видозмінюванні гірських порід, в утворенні особливих органогенних порід. Процес вивітрювання відбувається при безпосередній участі організмів (біологічне вивітрювання) і за допомогою хімічно активних вод завдяки розчиненим у них речовинам. Органічне походження мають вапняки та більшість кремнієвих порід. Органогенними породами є каустобіоліти, гумусові, сапропелеві і нафтові бітуми.

Таким чином, постійний біологічний кругообіг у природі здійснює (одночасно з іншими кругообігами речовини й енергії) зв'язки компонентів географічної оболонки в одне ціле, забезпечує єдність цієї складної природної системи. Осмислення і усвідомлення цих складних взаємозв’язків молодшими школярами це перший крок до науковості знань.