3. Значение биогеохимических циклов. Основные законы функционирования биосферы.

Круговороты веществ, т.е. процессы перемещения и превращения химических элементов через живую и неживую природу при активном участии живых организмов, назы­ваются биогеохимическими циклами. Существование биогеохими­ческих циклов создает возможность для саморегуляции биосферы и обеспечивает ее устойчивость.

«Био» - т. к. происходят при участии биоты, «гео» - участвуют неживые компоненты – атмосфера, литосфера, гидросфера, «хим» - с участием химических элементов.

Биогеохимические циклы обеспечивают питание, дыхание и размножение организмов, а также связанные с ними процессы со­здания, накопления и распада органического вещества.

Все биогеохимические циклы состоят из двух процессов:

• образование органического вещества;

- минерализация органического вещества.

Наглядное представление о путях прохождения энергии дают пищевые цепи. Каждое их звено - это определенный трофический уро­вень. Первый трофический уровень занимают проду­центы (растения, сине-зеленые водоросли и некоторые виды бактерий). Часть энергии, связанной ими в процессе фотосинтеза, рас­ходуется при собственном дыхании, другая часть сохраняется в их клет­ках и тканях и доступна для консументов, организмов, не способных к фотосинтезу или хемосинтезу. К ним относятся жи­вотные, грибы, большая часть бактерий и немногие растения. Редуценты разрушают органические вещества до более простых.

Практически все химические элементы (не только биогенные) в экосистемах циркулируют из внешней сре­ды в организмы и опять во внешнюю среду. Поэтому биогеохимический цикл носит почти замкнутый характер. В то же время биогеохимический цикл обладает неполной зам­кнутостью. Благодаря этому произошло накопление кислорода и азо­та в атмосфере, а также различных химических элементов и их соединений в литосфере и гидросфере.

Основные законы функционирования биосферы.

Все основные компоненты биосферы (атмосфера, гидросфе­ра и литосфера) и входящие в ее состав экосистемы взаимосвязаны сложными биогеохимическими циклами миграции веществ и энер­гии. Функционирование биосферы подчиняется экологическим объективным законам, которые справедливы и для нижерасположен­ных уровней в этой иерархии.

1. за­кон хиральной чистоты: важней­шим отличием живого от неживого является «хиральная чистота». Хиральная чистота означает использование организмами исключи­тельно асимметрических изомеров, несовместимых со своим зер­кальным отражением. Например, белки построены только из L-аминокислот. Если бы в аминокислотах присутствовали L и D – аминокислоты, то это бы сказалось на вторичной структуре белка. Вещества абиогенного происхождения хирально симметрич­ны, т.е. «левых» и «правых» молекул в них поровну. Хиральная чистота обусловливает специфику живого, несводимость его к неживо­му и практическую невозможность получения живого из неживого.

2. закон необратимости эволюции живого: эволюция биосферы, как и эволюция всего живого на плане­те, может идти лишь в одном направлении. Невозможно прожить жизнь от смерти к рождению, как невозможно в том же направлении развернуть эволюцию жизни. Эволюция идет в сторону прогресса. Развитие жизни однонаправленно. Организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоя­нию, уже осуществленному в ряду его предков.

3. закон однонаправленности потока энергии: энергия, получаемая экосистемой и усва­иваемая продуцентами, рассеивается или вместе с их биомассой пе­редается консументам первого, второго и т.д. порядков. На следующий трофический уровень передается не более 10% энергии. В обратном направлении (от редуцентов к продуцентам) поступает ничтожное количество энергии.

4. принцип комплементарности: вещество и энергия для функционирования и развития экоси­стемы могут поступать лишь из окружающей среды. Прогресс лю­бой экосистемы возможен только за счет материально-энергетических и информационных ресурсов внешней среды. Абсолютно изолиро­ванное саморазвитие экосистемы невозможно, как невозможно фун­кционирование компонентов экосистемы без других функционально дополняющих частей.

5. закон физико – химического единства живого вещества: все живое вещество Земли имеет единую физико-химическую природу.

6. закон оптимальности: хозяйственная деятельность человека должна соотно­ситься с возможностями окружающей среды, т.е. должна быть оптимальной и не нарушать функционирование экосистем. Игнори­рование этого закона является основной причиной появления техно­генных экосистем, зон экологического кризиса и экологического бедствия. Пример: гибель Аральского моря из – за обмеления рек, которые его питали.

7. закон незаменимости биосферы: если изменения, происходящие в экосисте­ме, превышают порог изменения функциональной целостности, то экосистема теряет свойство надежности. Она уже не может вернуть­ся к первоначальному состоянию и не может быть восстановлена за счёт самых прогрессивных технологий.

8. закон ограниченности природных ресурсов: все природные ресурсы и естественные условия на Земле ко­нечны.

9. закон ноосферы: биосфера неизбежно превратится в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет иг­рать доминирующую роль в развитии системы человек - природа. Но при этом человек, безусловно, должен следовать законам приро­ды и развития общества. Этот принцип лежит в основе формирова­ния ноосферы.

Эти законы изменить нельзя!