Згадаємо!
Що таке колообіг речовин та потоки енергії в екосистемах?
Біосфера — це глобальна екологічна система, межі якої зумовлені життєдіяльністю організмів.
Межі біосфери та оболонки планети Земля. Біосфера охоплює частину атмосфери до висоти озонового шару (20 - 25 км), частину літосфери (2-3 км нижче від поверхні) та всю гідросферу (рис. 183). Атмосфера являє собою газувату оболонку, що оточує нашу планету. Суміш газів, що становить атмосферу, називається повітрям. Поширення організмів в атмосфері обмежене озоновим шаром (пригадайте, що таке фотосинтез, § 15). Максимальна висота, на якій виявлено спори бактерій і грибів, сягає 22 км. Гідросфера -водна оболонка планети, сукупність океанів, морів, вод континентів, льодовикових покривів. Вода є основою існування життя на Землі. У гідросфері організми живуть на будь-яких глибинах. Літосфера - верхня тверда оболонка Землі, що зверху межує з гідросферою та атмосферою, які частково проникають у неї. Углиб літосфери організми можуть проникати на незначні глибини. Ґрунт - верхній шар літосфери, що є місцем перебування більшості організмів суходолу. Найбільшу товщину біосфера має на тропічних широтах - 22 км, найменшу - на полярних - 12 км.
Рис. 183. Межі біосфери
Проаналізуйте рис. 183. Дайте відповіді на запитання.
1. На яку глибину проникає життя в літосфері?
2. Яка оболонка Землі повністю входить до складу біосфери?
Хімічні функції живої речовини. Усі організми в сукупності утворюють біомасу, або, за висловом В. І. Вернадського, живу речовину планети. За масою вона становить близько 0,001 % маси земної кори. Проте роль організмів у процесах, що відбуваються на планеті, є величезною. Саме діяльністю
організмів зумовлюються хімічний склад атмосфери, концентрація солей у гідросфері, утворення одних і руйнування інших гірських порід, формування ґрунту - у літосфері. Жива речовина виконує хімічні функції: газову, концентраційну, окисно-відновну й біохімічну.
Газову функцію здійснюють зелені рослини, які під час фотосинтезу виділяють в атмосферу кисень; рослини й тварини, які під час дихання виділяють вуглекислий газ; багато видів бактерій, що відновлюють нітроген із сполук.
Концентраційна функція пов’язана з накопиченням у живій речовині хімічних елементів (Карбону, Гідрогену, Нітрогену, Оксигену, Кальцію, Калію, Силіцію, Фосфору тощо). Окремі види організмів є своєрідними концентраторами деяких елементів (рис. 184).
Окисно-відновна функція виявляється в окисненні речовин за допомогою організмів у ґрунті й гідросфері з утворенням солей, оксидів, а також відновленні речовин. З діяльністю бактерій пов’язане формування вапняків, бокситів, а також залізних, марганцевих і мідних руд.
Біохімічна функція здійснюється під час обміну речовин в організмах (живлення, дихання, виділення), руйнування відмерлих організмів і розщеплення продуктів їхньої життєдіяльності. Ці процеси становлять колообіг речовин у природі.
Рис. 184. Накопичення хімічних елементів організмами
Пригадайте інших представників груп організмів, наведених на рисунку.
Колообіг речовин у біосфері. Колообіг речовин - це обмін речовинами між абіотичною та біотичною частинами екосистеми. У біосфері постійно триває колообіг води (рис. 185), Карбону, Оксигену, Нітрогену та інших хімічних елементів, що входять до складу організмів. Розглянемо приклади колообігу речовин у біосфері.
Колообіг Карбону. Під час фотосинтезу рослини засвоюють Карбон, що надходить до листків із повітря у вигляді вуглекислого газу, утворюючи вуг-
леводи. При цьому відбувається перетворення сонячної енергії в хімічну. Як ви вже знаєте, у цьому полягає космічна роль зелених рослин. Під час дихання рослин частина вуглеводів окиснюється, і вуглекислий газ виділяється в повітря. Більша частина вуглеводів накопичується в рослинах. Крім того, у рослинах утворюються білки й жири.
Надалі гетеротрофними організмами рослини поїдаються. Отже, сполуки, синтезовані рослинами, рухаються ланками трофічних ланцюгів. Під час дихання вуглеводи окиснюються. За рахунок вивільнення енергії відбуваються всі життєві процеси, а вуглекислий газ виділяється в повітря. Розкладання відмерлих організмів здійснюється за участю бактерій. При цьому також відбувається окиснення Карбону з утворенням вуглекислого газу. Унаслідок розкладання організмів за відсутності кисню утворюються торф, кам’яне вугілля, нафта, сланці. Людина їх спалює, використовуючи як джерело енергії, і вуглекислий газ також потрапляє в атмосферу. Так коло замикається, і розпочинається новий цикл уключення Карбону до складу органічних сполук, що їх синтезують рослини.
Колообіг Оксигену. Кисень атмосфери має біогенне походження. Він постійно надходить в атмосферу завдяки фотосинтезу. Кисень під час дихання використовують аеробні організми. Одним із кінцевих продуктів окиснення є вуглекислий газ. У сполуці з Карбоном кисень повертається в навколишнє середовище, щоб знову потрапити до фотосинтезуючих організмів. Оскільки вивільнення енергії з органічних і неорганічних сполук супроводжується розщепленням їх у процесі окиснення, то колообіг Оксигену забезпечує колообіг усіх біогенних елементів. Унаслідок колоо-бігу речовин у біосфері відбувається безперервна міграція елементів (див. рис. 185).
Рис. 185. Колообіг води в природі
Складіть оповідання «Подорож води в біосфері».
Роль організмів у перетворенні оболонок Землі. Організми беруть участь в утворенні осадових порід, ґрунтоутворенні, підтриманні сталості газового складу атмосфери. Осадові породи виникають на дні водойм унаслідок нашарування різних нерозчинних речовин, значна частина яких має біогенне походження. З решток організмів, які впродовж життя накопичують у своїх скелетах, мушлях, панцирах карбонати, фосфати, силіцій(ІУ) оксид, утворюються осадові породи. Серед них крейда, кремнезем, радіолярити, діатоміти, вапняк (рис. 186). Торф і кам’яне вугілля утворилися за певних умов перетворень відмерлих решток рослин: торф - мохів, кам’яне вугілля - викопних вищих спорових. Поклади залізної руди - це результат діяльності залізобактерій. Існують докази біогенного походження нафти, природного газу й горючих сланців. Руйнування гірських порід пов’язане з діяльністю організмів. Наприклад, лишайники, оселяючись на скелях, виділяють органічні кислоти, що руйнують гірські породи.
Унаслідок діяльності різноманітних організмів відбуваються процеси ґрунтоутворення: розклад органічної речовини на мінеральні сполуки, утворення гумусу та його розклад, розклад й утворення мінеральних сполук.
Життєдіяльність організмів спричиняє зміну газового складу атмосфери -на початку розвитку біосфери він значно відрізнявся від сучасного. В атмосфері було багато водяної пари, вуглекислого газу, сірководню, метану, однак не було вільного кисню й, відповідно, озонового шару. Через те ультрафіолетові промені без перешкод досягали поверхні Землі, і життя могло існувати лише у водному середовищі, оскільки вода поглинала ці промені. Завдяки діяльності фотосинте-зуючих ціанобактерій газовий склад атмосфери поступово змінювався: зменшувався вміст вуглекислого газу, метану, амоніаку; утворилися вільний кисень, а з ним й озоновий шар. Це створило передумови виходу життя на суходіл.
Рис. 186. Осадові породи
ПОВТОРІТЬ, ПОМІРКУЙТЕ
1. Що таке біосфера?
2. Схарактеризуйте функції живої речовини Землі.
3. Схарактеризуйте колообіг речовин у біосфері (на вибраному вами прикладі)
4. Яка роль організмів у перетворенні оболонок Землі?
Це матеріал з підручника Біологія 9 клас Андерсон