15. Биосфера как глобальная экосистема. Круговороты химических веществ биосфере, Биосферный цикл углерода.

Биосфера — это оболочка Земли, заселенная живыми организмами и преобразованная ими. Она включает почти всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть земной коры. Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов.Понятие «биосфера» ввел австрийский ученый Э. Зюсс в 1875 году. В.И. Вернадский создал учение о биосфере. Ввел понятие «живого вещества» и отвел живым организмам роль главных преобразователей планеты.

Биосфера представляет собой гигантский биогеоценоз, который существует благодаря тесной взаимосвязи всех его структурных компонентов, представляет собой целостную и устойчивую систему, прошедшую длительный путь исторического развития.

Все экосистемы Земли объединены круговоротом веществ и потоком энергии и образуют единую глобальную экосистему, которую называют биосферой.

Для биосферы характерны все свойства экосистем:

• - Биосфера включает в себя живые организмы, населяющие Землю, а также среду их обитания: океаны, сушу, атмосферу.

• - В биосфере существуют круговороты вещества: большой (океан-суша) и малый (живое - косное вещество).

• - В биосфере присутствуют все три участника трофической цепи: продуценты, представленные автотрофами; консументы и редуценты (разлагающие органическое вещество)

• - Биосфера, как экосистема, свойственно:целостность, устойчивость, самовоспроизводимость, саморегуляция. Она потенциально бессмертна, пока существуют продуценты. Среди всех экосистем биосфера, как самая крупная, обладает наибольшей стабильностью.

Основой жизни на Земле являются круговороты веществ в биосфере и постоянный приток солнечной энергии. Круговорот веществ — цикличный, многократно повторяющийся процесс превращения и перемещения веществ. С использованием солнечной энергии на планете протекает два взаимосвязанных круговорота веществ: большой — геологический и малый — биологический. Круговорот веществ осуществляется при непрерывном поступлении (потоке) внешней энергии Солнца и внутренней энергии Земли.

Круговорот веществ в биосфере — цикличный, многократно повторяющийся процесс совместного, взаимосвязанного превращения и перемещения веществ.Круговорот веществ — цикличный, многократно повторяющийся процесс перемещения и перехода химических элементов из живых тел в окружающую среду и обратно.

Круговорот воды относится к большому геологическому, а круговороты био­генных элементов (углерода, кислорода, азота, фосфора, серы и других биогенных элементов) – к малому биогеохимичес­кому.

(большой)Геологический круговорот веществ – круговорот веществ и природных вод, движущей силой которого явля­ются экзогенные и эндогенные геологические процессы протекающие миллионы лет.— разрушаются и выветриваются горные породы, вещества растворяются и попадают в Мировой океан. Именно большой круговорот поставляет живым организмам элементы питания и во многом определяет условия их существования. Живые организмы участия в нем не принимают.

Геологический круговорот веществ — процесс миграции веществ, осуществляемый под влиянием абиотических факторов: выветривания, эрозии, движения вод и т. д.

Биологический (малый) круговорот веществ — процесс циркуляции веществ между растениями, животными, грибами, микроорганизмами, атмосферой и почвой. Все химические элементы, используемые в процессах жизнедеятельности организмов, постоянно перемещаются, переходя из живых тел в соединения неживой природы и обратно. Вещества переходят из живых тел в в неживую природу и наоборот. Так, в природе из неорганических веществ автотрофами синтезируются органические вещества. Тела и выделения(орг вв) жо после гибели подвергаются минерализации, то есть превращению в неорганические вещества. Эти неорганические вещества могут быть вновь использованы автотрофами для синтеза органических веществ. Возможность многократного использования веществ делает жизнь на Земле практически вечной при условии постоянного притока нужного количества энергии Солнца.Кислорода, азота, углерода, водорода требуются в особенно больших количествах – из них строятся большинство биологических молекул. Сера и фосфор – включены в состав белков, ДНК и АТФ.

Круговорот углерода. Продуценты улавливают углекислый газ из атмосферы и переводят его в органические вещества, консументы поглощают углерод в виде органических веществ, с телами продуцентов и консументов низших порядков, редуценты минерализуют органические вещества и возвращают углерод в атмосферу в виде углекислого газа. Значительный запас этого элемента скрыт в виде угля, нефти, газа, осадочных пород. растения – это движущая сила данного цикла в биосфере.

В Мировом оке­ане круговорот углерода усложнен тем, что часть углерода, содержащегося в мертвых организмах, опускается на дно и накапливается в осадочных породах. Эта часть углерода вык­лючается из биологического круговорота и поступает в геоло­гический круговорот веществ.

Главным резервуаром биологически связанного углерода являются леса, они содержат 2/3 его запаса в атмосфере. Вмешательство челове­ка в круговорот углерода (сжигание угля, нефти, газа, дегумификация) приводит к возрастанию содержания СО2 в атмос­фере и развитию парникового эффекта.

Скорость круговорота СО2, то есть время, за которое весь углекислый газ атмосферы проходит через живое вещество, составляет около 300 лет.