Биомасса атмосферы.

Значение атмосферы для существования жизни на Земле Жизнь в атмосфере связана с тропосферой. Для тропосферы характер­но постоянство газового состава, с увеличением высоты — понижение атмосферного давления и температу­ры (примерно на 6 °С на каждый кило­метр). В связи с понижением температуры теплый воздух от поверхности Земли поднимается вверх (конвекция). В результате его конденсации при охлаждении образуются облака и выпадают атмосферные осад­ки. Благодаря этому температура и влажность на большей части поверхности Земли соответствуют условиям, необходимым для нормальной жиз­недеятельности организмов. Вслед­ствие неравномерного нагрева зем­ной поверхности возникает циркуля­ция воздуха, которая обеспечивает горизонтальный перенос тепла, вла­ги и всех попадающих в воздух ве­ществ. Благодаря этому биосфера функционирует как единая экологи­ческая система, В стратосфере на высоте 15— 35 км свободный кислород под воз­действием солнечной радиации пре­вращается в озон, который образует озоновый экран, отражающий губи­тельное для живых организмов ульт­рафиолетовое излучение. Атмосфера защищает также поверхность Земли от разрушительного действия падаю­щих метеоритов, которые сгорают в ее верхних слоях.

Биомасса атмосферы сосредоточе­на в приземном слое, занятом растительностью. В горах продвижение растений в высоту по поверхности Земли ограничено, в основном, снижением парциального давления СО₂. Вследствие этого на высоте более 6000 м над уровнем моря они сущест­вовать не могут.

Из животных к полету приспособились лишь птицы, насекомые и летучие мыши. Некоторые птицы совершают сезонные перелеты на тысячи километров, часто перелетая с одного материка на другой и даже с одного полушария в другое. В верх­ние слои тропосферы с воздушными течениями могут подниматься только очень мелкие организмы, глав­ным образом споры растений, грибов и бактерий. Все живое, проникающее выше озонового слоя, подверга­ется воздействию жесткого ультрафиолетового излучения и погибает.

Поток энергии и круговорот веществ в биосфере.

В биосфере, как и во всех экологи­ческих системах более низшего ран­га, происходит постоянный круговорот веществ и осуществляется движение тесно связанного с ним потока энергии (рис. 20.3). Обмен веществом и энергией между различными компонентами биосферы, обусловленный жизнедеятельностью организмов и носящий циклический характер, называется биогеохимическим циклом. Движу­щей силой биогеохимических цик­лов служит энергия Солнца.

Солнечная энергия, достигающая поверхности Земли, составляет в среднем 5 х 10⁶ кДж/м в год. Лишь около 1% ее ассимилируется растениями и некоторыми микроорганиз­мами для создания органического ве­щества. По пищевым сетям синтезированные органические вещества с заключенной в них энергией пере­даются с одного трофического уровня на другой. На каждом трофиче­ском уровне органическое вещество использованной или отмершей биомассы через цепи питания редуцен­тов превращается в минеральные хи­мические соединения и возвращается во внешнюю среду, откуда вновь поглощается первичными продуцен­тами — растениями. Таким образом, круговорот веществ замыкается.

Поток же энергии через экосистемы не имеет замкнутого характера, так как большая часть ее на каждом трофическом уровне расходуется в процессе дыхания и рассеивается в виде тепла. Поэтому для существова­ния биосферы необходим постоянный приток энергии Солнца.

В биосфере непрерывно протекают взаимосвязанные геохимические циклы многих элементов, благодаря чему создается ее устойчивая организация. Особо важное значение имеют циклические круговороты биоген­ных элементов — С, О, N, S, Р, Са, К и др. За всю историю биосферы они проходили через живое вещество бес­численное число раз. Так, например, весь кислород атмосферы оборачива­ется через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ — за 200 (300) лет, а вся вода — за 2 млн лет. Нормальные биогеохимические циклы замкнуты не полностью. Сте­пень обратимости важнейших био­генных элементов достигает 95— 98%. За счет доли веществ, выходя­щих из биосферных циклов за время развития жизни на Земле, произошло биогенное накопление кислорода и азота в атмосфере, каменного угля, нефти, горючих сланцев, природного газа, кальция, кремния и других ве­ществ в литосфере. Этому благопри­ятствовала способность многих орга­низмов аккумулировать из среды оби­тания различные элементы.

Круговорот углерода.

Углерод, содержащийся в атмосфере в виде СО₂, включается в органическое ве­щество растений в процессе фотосин­теза и передается по цепям питания (рис. 20.4). Высвобождение углерода обратно в атмосферу происходит во время дыхания организмов. Основ­ная же масса углерода высвобожда­ется из мертвого органического ве­щества при его переработке редуцен­тами. Небольшая часть углерода выключается из круговорота, накап­ливаясь в виде торфа, угля, нефти, газа. Кроме того, в океане некоторая часть углерода в составе мертвого ор­ганического вещества (раковины планктона, моллюсков) отлагается в осадочных породах (известняки и пр.) и также в дальнейшем кругово­роте не участвуют.