загрузка...
загрузка...
На головну

Біогеохімічні функції живого речовини в біосфері

  1. F52.3 Организмическая дисфункції
  2. Iii. Місцево дратівливі лікарські речовини
  3. IX. Зворотні тригонометричні функції
  4. Quot; 2. Цілі, завдання та функції Товариства
  5. VIII Тригонометричні функції.
  6. XXII. ПРАВОВІ ОСНОВИ РОБОТА З РЕЧОВИНАМИ, МАТЕРІАЛАМИ І ВІДХОДАМИ
  7. А) Основні психофізичні функції
 функція  Характеристика процесів, що відбуваються
 енергетична  Поглинання сонячної енергії при фотосинтезі, а хімічної енергії - шляхом перетворення активних речовин
 деструктивна  Розкладання речовини, мінералізація органічних сполук, залучення хімічних елементів в біогеохімічний круговорот атомів
 концентраційна  Виборче накопичення в ході життєдіяльності певних хімічних елементів
 транспортна  Перенесення речовини проти сили тяжіння і в горизонтальному напрямку
 средообразующая  Перетворення фізико-хімічних параметрів середовища
 біохімічна  Розмноження і ріст живих організмів

основою енергетичної функції є окислювально-відновні реакції живого речовини, які відіграють важливу роль в історії багатьох елементів зі змінною валентністю (азоту, міді, селену, урану, кобальту, ванадію, молібдену і ін.), які при її зміні різко змінюють свою поведінку в біосфері.

винятково важливою є концентрационная функція живих організмів, що забезпечується накопиченням організмами в своїх тілах багатьох хімічних елементів. Концентрація хімічних елементів живимречовиною може проявлятися в двох принципово різних формах:

- У вигляді морфологічно оформлених мінеральних утворень;

- У вигляді органо сполук.

Найбільш наочним прикладом концентрації елементів служать кам'яне і буре вугілля, а також торф, що утворилися із залишків рослин і є накопичувачами вуглецю. Так, в вугіллі в порівнянні із середнім в земній корі (2,3-10 "2 %) Вміст вуглецю підвищено в 1 000раз. Концентраційна функція живої речовини проявляється і в накопиченні в біосфері кальцію (наприклад, з карбонатів і вапняків складені цілі гірські хребти і т.д.). Вміст урану в гуано океанського узбережжя Перу в 10 тис. Разів перевищує його концентрацію в морській воді. Відомі живі організми (діатомові водорості, крем'янисті губки і ін.) - Концентратори кремнію, діяльності яких зобов'язані потужні відкладення цього елемента. Аканта-рії будують кістяк свого організму з дуже дефіцитного елемента в морській воді - стронцію. Ще більш рідкісний в морському середовищі елемент - ванадій - входить (до 15%) до складу крові асцидій. У Новій Зеландії виявлено чагарник, висушене листя якого містять до 1% нікелю.

Концентраторами йоду служать морські водорості, фосфору - хребетні тварини і заліза, марганцю та сірки - особливі бактерії. Причому фізіологічні особливості рослин, зокрема водоростей, дозволяють концентрувати хімічні елементи при їх вельми низьких (менше 10 мг / л) вихідних концентраціях. Для бактерій граничні концентрації хімічних елементів ще нижче.

Особливий вплив на геохімії елементів надають мікроорганізми з різним видом впливу на різні сполуки. Так, якщо бактерії роду Thiobacillus окислюють сульфіди різноманітних металів, переводячи їх в розчинний стан, то бактерії роду Ferrobacillus здатні переводити, наприклад, іони Fe2+ в обложені іони Fe3"1".

транспортна функція обумовлює переміщення хімічних елементів на суші від низу до верху і з океану - на континенти. Наприклад, тільки харчування наземних організмів морською їжею компенсує (повертає) на сушу порівнянну частину тих мас хімічних елементів, які річки забирають в море.

средообразующая функція біосфери полягає в перетворенні фізико-хімічних параметрів середовища в результаті життєдіяльності живих організмів. Іншими словами, на основі процесів фото- і хемосинтезу відбувається вплив організмів на середу. Це пояснюється тим, що при життєдіяльності рослин виділяється сильний окислювач - кисень і сильний відновник - органічні речовини.

Крім цього, живі організми внаслідок перетворення атомів і молекул в позитивно і негативно заряджені іони, змінюють величину іонізації атмо- і гідросфери (ступінь якої визначається відношенням загального числа іонів до числа нейтральних частинок).

Іонізація відбувається з багатьох причин (поглинання електромагнітного випромінювання - фотоионизация, нагрівання тіла - термічна іонізація, вплив електричного поля і т.д.), в тому числі і під впливом рослинності, що підвищує концентрацію корисних для організму людини легких іонів. Наприклад, в лісовому повітрі ступінь іонізації кисню зазвичай в 2-3 рази вище, ніж над морем, в 5-10 разів вище, ніж над лугом, і приблизно в 150 разів вище, ніж в повітрі житлових приміщень.

Найвищою іонізуючої здатністю володіють акація біла, дуб звичайний і червоний, ялина звичайна, модрина сибірська, сосна звичайна, ялівець і ряд інших рослин. Однак деякі рослини знижують кількість легких іонів і підвищують число важких: тис ягідний, тютюн запашний, черемха, гвоздика садова, шавлія блискучий, магнолія, мімоза, аралія і евкаліпт.

Жива речовина справляє визначальний вплив на склад атмосфери і природних вод Землі головним чином шляхом виділення в зовнішнє середовище біогенної речовини. Так, кисла реакція вод найчастіше пов'язана з розчиненням в них вуглекислого газу або гумінових кислот. Процес фотосинтезу в поверхневих частинах водойм викликає зменшення вмісту вуглекислого газу і збільшення рН. При «цвітінні» прісноводних басейнів рН води підвищується водоростями і ціанобактеріями до значень 9-10 і більше. Процеси розкладання органіки відбуваються у всій водяній товщі, а це призводить до протилежних результатів - збільшення вмісту вуглекислого газу у воді і до зниження рН (гниють водорості можуть знизити рН морської води до значення 6,4).

У донних відкладах водойм фізико-хімічні умови середовища визначаються насамперед наявністю органічної речовини: при його присутності - обстановка відновна, відсутності - окислювальна. Зокрема, відновлювальна обстановка створюється в застійних умовах при розкладанні відмерлої органіки сульфатвосстанавлівающімі бактеріями з утворенням сірководню. Даний процес протікає там, де є волога, сульфат-іони (SO42") І накопичується органічна речовина.

Причому організми в процесі своєї життєдіяльності створюють неоднорідність (механічну або хімічну) середовища свого проживання. Наприклад, тварини, будуючи свої нори в грунті, сильно змінюють його властивості. Так, завдяки розпушування грунту дощовими черв'яками обсяг повітря в ній збільшується в 2,5 рази. Змінюють механічні властивості грунту і коріння вищих рослин (особливо деревних): вони її скріплюють і оберігають від ерозії. В результаті змив грунту в лісах відбувається в 6 разів менше інтенсивно, ніж в степах. Аналогічним же чином діють гриби і нитчасті ціанобактерії: вони створюють подобу мережі, яка захищає ґрунт від ерозії. Так, в гірських породах Таджикистану в 1 г грунту іноді міститься понад 100 м нитчастих ціанобактерій.

З усіх представників живого речовини Землі найбільш значущими за своїм средообразующую впливу на біосферу є мікроорганізми. Багато з них здатні активно змінювати зовнішнє середовище відповідно до своїх життєвими потребами. Наприклад, у надмірно кислий для мікроорганізмів середовищі вони виділяють нейтральні продукти, а в лужному посилено утворюють кислоти. При цьому важливу роль відіграють сульфатвосстанав-Ліван і тіонові бактерії: перші перетворюють сульфат-іон в сірководень, а другі здійснюють зворотну реакцію - окислюють сірководень до сірчаної кислоти (відомо, що якщо сірководень не видаляється з середовища, то відбувається її самоотруєння). Багато гази породжені життям. Наприклад, продуктом фотосинтезу зелених рослин є вільний кисень атмосфери, а продуктом дихання всіх організмів - вуглекислий газ.

К біохімічної функції відносяться такі явища, як зростання, розмноження і переміщення живих організмів, що мають важливе геологічне значення, так як призводять до швидкого поширення живих організмів - «тиску життя».

Згідно світогляду В. І. Вернадського функції живого речовини в біосфері (біогеохімічні функції) залишаються незмінними протягом усього геологічного часу, і жодна з них не з'явилася знову. Вони безперервно існують одночасно. Важливо усвідомити, що немає організму, який один міг би виконувати всі ці біогеохімічні функції. Виключено також і те, щоб у ході геологічного часу відбувалася зміна організмів, що заміщають один одного у виконанні якої-небудь однієї біогеохімічної функції, без зміни її самої. Тільки з часу появи в біосфері цивілізованого людства один організм виявився здатним одночасно викликати різноманітні хімічні процеси, досягаючи цього розумом і технікою, а не фізіологічної роботою свого організму. Тому хоча людство складовою частиною і входить в біосферу, в вивченні її еволюції ми виділяємо людини як об'єкт, найбільш значно перетворює середовище свого існування.

Відкриття, зроблені В. І. Вернадським, дозволили йому поставити і шукати відповідь на питання: до чого веде зіткнення які не узгоджуються між собою двох основних сил планети - механізму саморегулювання і саморозвитку біосфери, з одного боку, і стрімко прогресуючого порушення природних рівноваг технічно озброєним людством, з іншого.

Отримавши функціональне могутність, а значить, і деяку владу над природою, людство відразу відійшло від сформованих тисячоліттями принципів еволюції (Які передбачають взаємозалежне послідовний розвиток). В результаті практично будь-яка діяльність людини надає поки в цілому негативний вплив на біосферу. Інтелект людини став інструментом агресії над біосферою і при мінімумі енергетичних затрат забезпечив стабільне надходження продуктів споживання в людське суспільство.

Екологічні кризи (під якими розуміють напружений стан взаємин між людством і біосферою, що характеризується невідповідністю розвитку продуктивних сил і виробничих відносин ресурсо-екологічних можливостям) завжди супроводжували людське суспільство, що пояснюється невідповідністю (перевищенням) використовуваних їм техніки та технологій можливостям біосфери (рис. 1.9) .

Перший екологічний криза була пов'язана з вдосконаленням знарядь і методів полювання (рис. 1.10). Перед первісним суспільством завжди стояло завдання збільшення обсягів споживаних продуктів харчування, які добувалися полюванням на великих видів тварин (древніх мамонтів, слонів, бізонів, носорогів, ведмедів, гігантських лінивців і ін.).

Мал. 1.10. Схема, що ілюструє збіг за часом зникнення деяких найбільших представників тваринного світу плейстоцену і заселення місць їх проживання мисливцями палеоліту

Основні періоди шляху людини, відмічені загибеллю тварин (років): 1-й - до 40 ТОВ років (до сучасності); 2-й - від 20 ТОВ до 13 ТОВ; 3-й - від 13 ТОВ до 11 ТОВ; 4-й - від 11 ТОВ до 10 500; 5-й - від 10 500 до 8 000; 6-й-від 8 000 до 2 000; 7-й - від 1 000 до 400; -> - Переселення людини.

Були придумані пастки-ями і методи загону в них тварин всім плем'ям. В результаті такого вдосконалення техніки і методів полювання кількість видобутих тварин, а отже, і обсяг їжі, зросли, і первісне суспільство могло різко збільшити число своїх членів. Але через деякий час подібний інтенсивний вилов тварин призвів до різкого скорочення їх поголів'я. Це був перший екологічна криза, обумовлений Надмірне споживання людським суспільством природних ресурсів.

У біосфері серед живих об'єктів, що не володіють людським розумом, така зміна в співвідношенні «хижак-жертва» описується рівнянням Лотки-Вольтерра і призводить до подальшого скорочення чисельності хижака (рис. 1.11). Наприклад, після дощового літа на рясному

трав'яному кормі різко збільшується кількість зайців. Але і число лисиць, які полювали на зайців, за рахунок розмноження теж різко зростає. В результаті вилову лисицями зайців відбувається зменшення їх популяції, що призводить до зниження чисельності популяції лисиць.

Але в людському суспільстві цього не відбувається. Винищивши більшу частину популяції великих диких тварин, людство винаходить нові знаряддя (спис, лук, сильця і ??т.д.) і методи полювання на дрібну дичину (оленів, кіз, кабанів, птахів та ін.). В результаті досягається відкладення кризи переспоживання і загибелі людського суспільства (рис. 1.12).

Велика кількість дрібної дичини, ефективних знарядь і методів полювання на неї призводить до збільшення обсягів одержуваної їжі, а отже, і до по-

Нейш зростання чисельності людського суспільства. Остання обставина змушує до подальшого посилення мисливської діяльності, що обумовлює скорочення популяції вже більш дрібних диких тварин. І знову в результаті своєї діяльності людське суспільство постає перед екологічною кризою (вичерпанням об'єктів живого світу), що загрожує йому загибеллю. Але цього знову не відбувається.

Щоб вижити, людство придумує нові методи збільшення обсягів споживаної їжі: на цей раз - одомашнення диких тварин, пасовищне тваринництво і розширення сфери збирання дикорослих ягід, плодів і їстівних рослин. І знову досягаються подолання наявного екологічної кризи і зростання чисельності людського суспільства. Для забезпечення їжею зростаючого суспільства збільшують зростання поголів'я домашніх тварин, а це веде до розширення територій пасовищ. Для цього зводиться частина прилеглих природних лісів (і одночасно зменшуються обсяги інформації, що збирається з них їжі), а також підвищується навантаження на наявні пасовища. В результаті відбувається їх деградація і спустошення (за таким сценарієм могло відбуватися опустелювання території нинішньої Сахари). І знову людство постає перед загрожує йому екологічною катастрофою.

Кардинальне вирішення проблеми забезпечення продовольством людство знаходить в переході до агрокультурним технологіям, тобто в проведенні сільськогосподарських робіт. Це відсуває глобальна екологічна криза переспоживання природних ресурсів до нашого часу, хоча регіональні катастрофи виникали періодично. Наприклад, застосування поливних технологій в давнину з початковим розквітом шумерської, ассирійської, вавілонської і інших імперій Дворіччя призвело до засолення сільськогосподарських територій і зниження їх врожайності. Зведення лісів для збільшення сільськогосподарських площ, одночасно з їх опустелюванням, вже стало впливати на регіональний клімат планети.

Темпи загальносвітових втрат живої речовини в ході сучасної господарської діяльності людства оцінюються (млрд т / рік):

- Зведення лісів - 4,4;

- Надлишкова депасовище - 0,7;

- Ґрунтова ерозія - 0,45;

- Окислення гумусу на оброблюваних землях - 0,3;

- Дефляція аридних земель - 0,06.

Сумарно втрати становлять понад 5-6 млрд т / рік. За своєю чисельністю людство перевищує порівнянні за розмірами і харчуванню тварин на п'ять порядків. Тільки домашні тварини, які живуть біля людини, не обмежені в своїй чисельності. В даний час поряд з існуючими екологічними кризами переспоживання в біосфері (коли щодня на Землі зникає один вид біоти) з'явився і новий - катастрофічне геохимическое забруднення планети.

Микита Миколайович Моїсеєв (1917-2000)

Сучасне бачення цієї грандіозної колізії, що розгортається в середовищі нашого проживання, дозволило академіку Н. Н. Мойсеєвим намітити глобальні шляхи цілеспрямованої і спільної еволюції біосфери і людства, що отримала назву коеволюції. За теорією коеволюції, розбіжність швидкостей природного еволюційного процесу і соціально-економічного розвитку людства при некерованою формі взаємовідносин призводить до деградації біосфери, оскільки антропогенний фактор виявляється занадто потужним в спрямованості еволюції, що обумовлює не тільки зміна видів, скільки їх зникнення. Еволюція природи йде повільно (тисячоліттями), а соціальний розвиток людства відбувається набагато швидше (століттями і навіть десятиліттями). Вихід полягає в регульованому, свідомо обмеженому впливі людства на природу, в цілеспрямованому побудові ноосфери. При цьому суспільство, розвиваючись за специфічними законами, має лімітувати свій екстенсивне зростання і техногенного тиску з урахуванням забезпечення умовно-природного ходу еволюції біосфери.

У зв'язку з цим важливим є використання поняття балансу екологічних компонентів- кількісне поєднання екологічних компонентів (енергії, газів, води, субстратів, рослин-продуцентів, тварин-КОНСУМ-тов і організмів-редуцентов), що забезпечують екологічну (природне, природне) рівновагу, що дозволяє формуватися і підтримуватися екосистемі відповідного типу. Наприклад, для зростання лісу необхідні певні кліматичні умови, склад атмосфери, водний режим, ґрунти, тваринний світ і склад мікроорганізмів, які повертають утворилося органічна речовина в мінеральне стан. Але всі ці компоненти, складові для лісу середу життя, тісно пов'язані з виростають лісом, якісні та кількісні характеристики якого в значній мірі визначають місцеві кліматичні умови, склад атмосфери, водний режим, характер грунтів, тваринний світ і склад мікроорганізмів. Зміна будь-якого з компонентів (наприклад, при антропогенному впливі) веде до зміни їх балансу.

Контрольні питання до розділу 1

1. Поясніть сенс поняття «жива речовина» планети.

2. Дайте визначення поняття «біосфера».

3. Перелічіть і розкрийте основні біогеохімічні функції живої речовини.

4. Сформулюйте головний закон розвитку людства і біосфери.

5. Розкрийте механізм кризи переспоживання природних ресурсів.

6. Поясніть сутність коеволюції людства і біосфери.

7. Перерахуйте основні ери формування біосфери.

8. Расклассіфіціруйте фактори впливу навколишнього середовища на живу речовину.

9. Як впливає людина на живу речовину нашої планети?

10. Перелічіть основні оболонки Землі, основні їх складові та параметри.

11. Що таке биокосное речовина?

12. Розкрийте механізм концентрації металів в грунтах.

13. Перелічіть об'єкти в біосфері, службовці акумуляторами сонячної енергії, і опишіть механізм її акумуляції.

14. Охарактеризуйте взаємозв'язок між кліматичної зональністю і грунтами, корою вивітрювання і мулами.

15. Охарактеризуйте склад біосфери.




ВСТУП | ОСНОВИ ЗАГАЛЬНОГО НАВЧАННЯ Про БИОСФЕРЕ | Основні етапи формування біосфери | будова біосфери | Розподіл атмосфери в залежності від розташування шарів | Величина відбивної здатності (альбедо) поверхні Землі | Класифікація та облік природних ресурсів | потенціал | Природні чинники, контролюючі стійкість нормального функціонування ландшафтів та складових їх компонентів | ресурсні цикли |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати