1.2.8 Складові енергетичного балансу у біосфері
Потік енергії на Земній Кулі має три джерела: а) сонячна енергія; б) енергія земних надр; в) кінетична енергія оберту Землі та її супутника Місяця як космічних тіл. Найголовнішою частиною в системі керування біосферою є енергія Сонця. Усю біосферу можна розцінювати як єдине природне утворення, що поглинає енергію з космічного простору та направляє її на внутрішню роботу. У біосфері енергія тільки перетворюється з однієї форми до іншої та розсіюється у вигляді тепла. Особливістю поведінки енергії у біосфері є її одностороння спрямованість - концентрована енергія, пройшовши ряд перетворень, розсіюється у виді тепла (рис. 1.2.1). Основними перетворювачами енергії у біосфері є живі організми. Продуценти перетворюють вільну променисту енергію Сонця (концентрована енергія) у хімічно зв’язану, яка потім переходить (по харчових ланцюгах) від одних біосферних структур до інших. При кожному переході частина енергії перетворюється в тепло та розсіюється в навколишньому просторі. Ефективність перенесення енергії у живій речовині досить низька. При перенесенні енергії від продуцентів до консументів першого порядку (травоїдних тварин) ефективність складає всього 10%. Перенесення від консументів першого порядку до консументів другого порядку більш ефективне – 20%.
Рисунок 1.2.1- Основні напрямки потоків енергії на Земній Кулі
Доля річного притоку сонячної енергії така:
відбивається - 30%;
прямо перетворюється в тепло - 46%;
випар, осадки - 23%;
вітер, хвилі - 0,2%;
фотосинтез - 0,08%.
Таким чином, тільки невеличка частина сонячної енергії (»1%), витрачена на фотосинтез,але саме вона є джерелом усього життя на Землі. Проте, ті приблизно 70% енергії Сонця, що перетворюються в тепло, ідуть на випар, осадки, вітер не губляться по-дурному, тому що ця енергія підтримує потрібну для життя температуру, пускає в хід системи погоди, забезпечує кругообіг води без чого неможливе життя на Землі. Нормальне функціонування біосфери можливе лише за умов коли нічим не стримується надходження та передача концентрованої енергії та стік теплової енергії.
1.2.9 Біохімічні кругообіги речовини
З потоками енергії тісно пов’язані
потоки речовини. За рахунок процесів
міграції хімічних елементів усі геосфери
Землі пов’язані єдиним циклом кругообігу
цих елементів. Кругообіг, рушійною силою
якого є тектонічні процеси і сонячна
енергія, одержав назву великого
(геологічного) кругообігу. Потужність
великого кругообігу приблизно
На великий (геологічний) кругообіг
наклався малий (біогенний) кругообігречовини. У малому кругообігу переміщаються,
в основному, вуглець (
)
і фосфор (
).
Обидва кругообіги протікають зараз
одночасно й тісно пов’язані між собою.
Живі організми в біосфері ініціюють
кругообіг речовин і призводять до
виникнення біогеохімічних циклів.
Біохімічні цикли–це циклічне переміщення біогенних елементів: вуглецю, кисню, водню, азоту, сірки, фосфору, кальцію, калію й ін. від даного компонента біосфери до інших так, що на визначених ділянках цього кругообігу вони входять до складу живої речовини.
Переміщення речовини в біохімічних циклах одночасно забезпечує життєдіяльність живих організмів. Головними оціночними параметрами ефективності й напрямку роботи біогеохімічного циклу є кількість біомаси, її елементарний склад і активне функціонування живих організмів. Хімічні елементи, що беруть участь у будівництві живої речовини і необхідні для його синтезу одержали назву біогенних. Склад абіотичної частини нашої планети приблизно такий: Fe »36%, O2»25%, Si»23%, Mg»10%, S»3%, Ni»2%, інші»15%.
Склад біомаси зовсім інший: O2»70%, C»15%, H»11%, інші»4%.
Принцип циклічності в перетвореннях і переміщеннях речовини в біосфері є основоположним. Зберігання циклічності - умова існування біосфери. Центральне місце в біосфері посідають біохімічні цикли: вуглецю, води, азоту, та фосфору. Ці цикли в найбільшій мірі зазнали трансформації при формуванні техносфери та агросфери, і вивчення їх стало важливою задачею екології.