Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Биогеохимические циклы в биосфере

Согласно учению Вернадского о биосфере, живое и неживое веществобиосферы связаны между собой биогеохимическими циклами.

Биогеохимический циклпроцесс обмена веществом и энергией между компонентами биосферы, носящий циклический характер и обусловленный жизнедеятельностью живых организмов, поглощающих из внешней среды одни вещества и выделяющих в нее другие.

Основным энергетическим источником биогеохимических циклов служит излучение Солнца в видимой части спектра, используемое в процессе фотосинтеза зелеными растениями для создания органических веществ, обеспечивающих пищей и энергией все остальные живые организмы.

Биогеохимические циклынаиболее важных для живых организмов элементов, так называемых биогенных элементов, – углерода, азота, кислорода, водорода, серы, фосфора, кальция, калия, кремния – являются ключевыми для понимания современного состояния биосферы.

Биогеохимический цикл углерода начинается с фиксации атмосферного диоксида углерода зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся при этом углеводов используется самими растениями для получения энергии, а часть потребляется животными. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется и в виде диоксида поступает в атмосферу. Диоксид углерода выделяется также в процессе дыхания животных и растений. При разложении мертвых организмов без доступа кислорода образуются торф, каменный уголь, нефть. Человек использует их для получения энергии; диоксид углерода при этом возвращается в атмосферу. Таким образом, круг замыкается и начинается новый цикл включения углерода в органические соединения.

Биогеохимический цикл азота включает в себя несколько основных этапов:

* фиксация азота воздуха живыми организмами (бактериями и водорослями), обогащающими почву азотом при их минерализации;

* поглощение азота корнями растений и транспортировка его в стебли и листья, где в процессе биосинтеза строятся белки;

* использование белков растений в качестве питания животными;

* разложение животных остатков с выделением аммиака, используемого бактериями, и образование нитратов, частично восстанавливаемых до элементарного азота, возвращаемого в атмосферу.

Одновременно с круговоротом веществ в биосфере идет и превращение энергии. Биосфера в целом является открытой системой, постоянно принимающей солнечную энергию. В процессе фотосинтеза солнечная энергия превращается в химическую. Энергия используется растениями на процессы жизнедеятельности, а часть переходит к растительноядным организмам. Последние расходуют ее на процессы жизнедеятельности, частично она поступает к плотоядным животным и т. д. Таким образом, энергия запасается в тканях растений и животных в виде органических соединений, потребляемых другими животными и человеком. Часть энергии консервируется в нефти, угле, сланцах, торфе.

Наряду с накоплением энергии в живых организмах происходит почти равное ему по масштабам выделение энергии при разрушении органических веществ в процессе дыхания, брожения и гниения. Так в биосфере поддерживается баланс энергии. Во время этих превращений происходят затраты энергии на процессы жизнедеятельности организмов. Потери энергии постоянно восполняются за счет световой энергии Солнца.

Эволюция биосферы

Эволюция биосферы процесс, связанный с образованием биосферы, расширением ее границ и изменением ее состава, включающий в себя как эволюцию живого вещества, так и следствие этой эволюции – изменение биокосного и биогенного вещества – почвы, наземных и подземных вод, атмосферы и т.д.

Эволюция биосферыпроходит в несколько этапов, среди которых выделяют три основных этапа:

1-й этап – появление на Земле в архейскую эру (3,5 млрд. лет назад) первых живых организмов – прокариотов – анаэробных организмов, способных жить и развиваться в отсутствие кислорода. По способу питания это были гетеротрофные организмы, т.е. поглощающие извне органические вещества. На Земле в это время не было свободного кислорода, а в первичном океане содержалось достаточно органических веществ абиогенного происхождения. Однако в дальнейшем в первичном океане стал ощущаться недостаток органических веществ, что привело к возникновению аутотрофных организмов, способных за счет внутренних процессов хемосинтеза, а потом – фотосинтеза перерабатывать неорганические вещества в органические.

2-й этап – возникновение фотосинтезирующих зеленых растений, благодаря которым произошло накопление кислорода в атмосфере, что привело к появлению живых организмов, способных жить и развиваться только при наличии в среде свободного кислорода (аэробных организмов). Накопление содержания кислорода в атмосфере привело к образованию в верхних ее слоях озонового экрана, не пропускающего губительные для жизни коротковолновые ультрафиолетовые лучи. Это позволило живым существам подняться на поверхность воды и выйти на сушу. Развитие механизмов аэробного дыхания сделало возможным появление многоклеточных организмов. Первые такие организмы появились при концентрации кислорода в атмосфере около 3 %. Уже в середине палеозойской эры (570–230 млн. лет назад) содержание кислорода стабилизировалось на уровне около 2О%, так как к этому времени темпы потребления кислорода живыми организмами и его образования при фотосинтезе уравнялись. Благодаря этому установилось относительное постоянство состава атмосферы.

3-й этап – возникновение человеческого общества, являющегося частью биосферы, но управляемого социальными законами, не свойственными другим ее частям, и вступающего в противоречие с законами биосферы.

Первоначально действие человека на окружающую среду не отличалось от действия других организмов. Используемые человеком природные источники восстанавливались естественным путем, а продукты его жизнедеятельности поступали в общий круговорот веществ. Со временем рост численности населения и все возрастающее использование природных ресурсов превратились в мощный экологический фактор, нарушивший равновесие в биосфере.

Первые два этапа, представляют собой процесс естественной самоорганизации биосферы, осуществляемый под воздействием чисто биологических факторов, т.н. период биогенеза; третий этап, связанный с появлением и развитием человеческого общества, называется ноогенезом.

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-23

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...