Газовая функция биосферы.

 Ведущая роль в осуществлении газовой функции живого вещества биосферы принадлежит зеленым растениям: для синтеза органических веществ они используют углекислый газ и выделяют в атмосферу кислород. Все остальные организмы только используют кислород в процессе дыхания и пополняют при этом запасы углекислого газа в атмосфере. Благодаря способности автотрофных организмов к фотосинтезу из древней атмосферы было извлечено значительное количество углекислого газа. По мере увеличения биомассы зеленых растений изменялся газовый состав атмосферы: снижалось содержание углекислого газа и увеличивалась концентрация кислорода. Таким образом, живое вещество качественно изменило газовый состав атмосферы и поныне поддерживает его на определенном уровне.

Главный источник углерода для живых организмов.

Организмы, которые используют неорганические источники углерода, а именно диоксид углерода (СО2), называются автотрофными (autds — сам), а организмы, использующие органические источники углерода — гетеротрофными (heteros — другой). В отличие от гетеротрофов автотрофы синтезируют собственные органические вещества из простых неорганических соединений.

Данные понятия уже обсуждались в нашей статье и суммированы в таблице. Важный принцип, который из этого следует, состоит в том, что хемотрофыполностью зависят от фотосинтезирующих организмов, поскольку они обеспечивают их энергией, а гетеротрофы полностью зависят от автотрофных организмов, так как эти последние поставляют им углерод.

Самыми значительными группами являются фотосинтезирующие организмы (зеленые растения и водоросли) и хемогетеротрофные организмы (животные и грибы).

Главный природный источник фиксированного азота?

Вероятно, главный природный источник фиксированного азота - представители семейства бобовых, например клевер, соя, люцерна, горох

Кроме того, определенный приток фиксированного азота и серы происходит из литосферы через вулканическую деятельность. Однако основная часть азота поступает в воду и почву в результате его биологической фиксации. [7]

Азот атмосферного воздуха имеет биологическое значение прежде всего как источник так называемогофиксированного азота - ресурса растительной ( а в конечном счете и животной) пищи. Физиологическая значимость азота определяется его участием в создании необходимого для жизненных процессов уровня атмосферного давления.

В пересчете на единицу площади клубеньковые бактерии могут дать в 100 раз больше фиксированного азота, чем свободноживущие. Неудивительно, что бобовые растения часто высевают для обогащения почвы этим элементом, получая заодно и урожай высококачественных кормовых трав.

Живое вещество биосферы.

Под живым веществом Вернадский понимал совокупность всех живых организмов, выраженную через массу, энергию или химический состав. Живое вещество составляет порядка 0.01 - 0.02 % от массы всей биосферы. Общий вес живого вещества порядка (2.4 - 3.6).1012т (в сухом весе). Вещества, образуемые без участия живых организмов и не вовлеченные в круговорот жизни, Вернадский назвал костными веществами. Это, например, горные породы, продукты извержения вулканов и т.п. “Неживых” веществ в природе не бывает, практически любое вещество может быть вовлечено в круговорот жизни.

Задачи экологии в общетеоретическом плане.

В общетеоретическом плане к ним относятся:

разработка общей теории устойчивости экологических сис­тем;

изучение экологических механизмов адаптации к среде;

исследование регуляции численности популяций;

изучение биологического разнообразия и механизмов его под­держания;

исследование продукционных процессов;

исследование процессов, протекающих в биосфере, с целью поддержания ее устойчивости;

моделирование состояния экосистем и глобальных биосфер­ных процессов.

Информационная функция биосферы.

Информационная функция - живые организмы и их сообщества накапливают определенную информацию, закрепляют ее в наследственных структурах, передают последующим поколениям. 

Классическая экология подразделяется на три раздела:

• взаимодействие организма и окружающей среды;

• взаимодействие особей внутри популяции;

• взаимодействие между особями разных видов (между популяциями).

Концентрационная функция биосферы

Концентрационная (накопительная) функция - избирательное накопление определенных веществ, рассеянных в природе - водорода, углерода, азота, кислорода, кальция, магния, натрия, калия, фосфора и многих других, включая тяжелые металлы, в живых существах. Раковины моллюсков, панцири диатомовых водорослей, скелеты животных — все это примеры проявления концентрационной функции живого вещества.

Косное вещество биосферы.

КОСНОЕ ВЕЩЕСТВО

небиогенные минералы и горные породы, образовавшиеся в основном или глубже биосферы (вне области жизни) или в пределах биосферы на глубине нескольких километров без участия живого вещества. Мертвые (косные) небиогенные горные породы и минералы по массе во много раз превышают массу всего живого вещества.

Круговорот азота в природе. Краткая характеристика.

При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в аммиак, который под влиянием живущих в почве н и трифицирующих бактерий окисляется затем в азотную кислоту. Последняя, вступая в реакцию с находящимися в почве карбонатами, например с карбонатом кальция СаСОз, образует нитраты:

2HN0з + СаСОз = Са(NОз)2 + СОС + Н0Н

Некоторая же часть азота всегда выделяется при гниении в свободном виде в атмосферу. Свободный азот выделяется также при горении органических веществ, при сжигании дров, каменного угля, торфа. Кроме того, существуют бактерии, которые при .недостаточном доступе воздуха могут отнимать кислород от нитратов, разрушая их с выделением свободного азота. Деятельность этих де ни трифицирующих бактерий приводит к тому, что часть азота из доступной для зеленых растений формы (нитраты) переходит в недоступную (свободный азот). Таким образом, далеко не весь азот, входивший в состав погибших растений, возвращается обратно в почву; часть его постепенно выделяется в свободном виде.

Непрерывная убыль минеральных азотных соединений давно должна была бы привести к полному прекращению жизни на Земле, если бы в природе не существовали процессы, возмещающие потери азота. К таким процессам относятся прежде всего происходящие в атмосфере электрические разряды, при которых всегда образуется некоторое количество оксидов азота; последние с водой дают азотную кислоту, превращающуюся в почве в нитраты. Другим источником пополнения азотных соединений почвы является жизнедеятельность так называемых азотобактерий, способных усваивать атмосферный азот. Некоторые из этих бактерий поселяются на корнях растений из семейства бобовых, вызывая образование характерных вздутий - "клубеньков", почему они и получили название клубеньковых бактерий. Усваивая атмосферный азот, клубеньковые бактерии перерабатывают его в азотные соединения, а растения, в свою очередь, превращают последние в белки и другие сложные вещества.

Таким образом, в природе совершается непрерывный круговою рот азота. Однако ежегодно с урожаем с полей убираются наиболее богатые белками части растений, например зерно. Поэтому в почву необходимо вносить удобрения, возмещающие убыль в ней важнейших элементов питания растений.

Круговорот воды в природе. Краткая характеристика.

В общих чертах круговорот воды всегда состоит из испарения, конденсации и осадков. Но он включает три основные "петли":

1. поверхностного стока: вода становится частью поверхностных вод;

2. испарения - транспирации: вода впитывается почвой, удерживается в качестве капиллярной воды, а затем возвращается в атмосферу, испаряясь с поверхности земли, или же поглощается растениями и выделяется в виде паров при транспирации;

3. грунтовых вод: вода попадает под землю и движется сквозь нее, питая колодцы и родники и таким образом вновь попадая в систему поверхностных вод.

Круговорот углерода в природе. Краткая характеристика.

КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА, циркуляция углерода в биосфере. Представляет собою сложную цепь событий. Наиболее важными звеньями ее являются усвоение углекислого газа из воздуха зелеными растениями в процессе ФОТОСИНТЕЗА и возвращение углекислого газа в атмосферу при дыхании, а также при разложении тел животных, питающихся растениями.

Элементарный углерод нахо дится в постоянном движении. Газообразный диоксид углерода (С02) сперва превращается в простые сахара путем фотосинтеза в зеленых растениях. Они расщепляются (при дыхании) и поставляют организму энергию, причем С02 снова возвращается в атмосферу Животные, питающиеся растениями, при метаболизме также преобразуют сахара и выделяют С02. Геологические процессы оказывают влияние на баланс углерода в масштабах земного шара: углерод исключается из кругооборота, когда накапливается в таких ископаемых, как уголь, нефть и газ. И наоборот, большие количества диоксида углерода выделяются в атмосферу при сжигании этих горючих материалов.

Кто ввел термин экология? Первоначальное определение экологии.

Термин впервые предложил немецкий биолог Эрнст Геккель в 1866 году в книге «Общая морфология организмов»

Классическое определение экологии^[1]: наука, изучающая взаимоотношения живой и неживой природы.

Второе определение дано на 5-м Международном экологическом конгрессе (1990) с целью противодействия размыванию понятия экологии, наблюдаемому в настоящее время. Однако это определение полностью исключает из компетенции экологии как науки аутэкологию (см. ниже), что в корне неверно.

Малый круговорот веществ.

Малый круговорот веществ - в отличие от большого, совершается лишь в пределах биосферы. Сущность его в образовании живого вещества из неорганических соединений в процессе фотосинтеза и в превращении органического вещества при разложении вновь в неорганические соединения. Этот круговорот для жизни биосферы — главный, и он сам является порождением жизни. Изменяясь, рождаясь и умирая, живое вещество поддерживает жизнь на нашей планете, обеспечивая биогеохимический круговорот веществ. Главным источником энергии круговорота является солнечная радиация, которая порождает фотосинтез. Эта энергия довольно неравномерно распределяется по поверхности земного шара. Например, на экваторе количество тепла, приходящееся на единицу площади, в три раза больше, чем на архипелаге Шпицберген (80° с.ш). Кроме того, она теряется путем отражения, поглощается почвой, расходуется на транспирацию воды и т. д. (рис. 6.8) а, как мы уже отмечали, на фотосинтез тратится не более 5% от всей энергии, но чаще всего 2—3 %. В ряде экосистем перенос вещества и энергии осуществляется преимущественно посредством трофических цепей. Такой круговорот обычно называют биологическим (см. рис. 5.1). Он предполагает замкнутый цикл веществ, многократно используемый трофической цепью

Окислительно-восстановительная функция биосферы.

С газовой функцией живого вещества тесно связана окислительно- восстановительная функция. Существуют микроорганизмы, получающие энергию для жизненных процессов из минералов путем хемосинтеза; их значение в образовании минералов, содержащих азот, железо, серу и другие элементы, огромно. Так, железобактерии, окисляющие железо, способствуют образованию осадочных железных руд, серобактерии, восстанавливая сульфаты, образовали месторождения серы и т.д.

Определение биосферы. Кем впервые был введен данный термин?

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли

Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году^[

Определение экологии как науки.

• старое определение - общая наука об отношении организмов к окружающей среде, условиям существования.

• новое определение - изучает взаимодействие уровня многоклеточных организмов с их средой жизнедеятельности.

Основные функции биосферы. Перечислить.

Основные функции биосферы Земли следующие:

1. Связывание диоксида углерода, выделяемого живыми организ­мами и образующегося в ходе различных превращений в неживой при­роде (например, сжигание топлива), и выделение кислорода в ходе фотосинтеза наземными и водными растениями. Так, зеленая масса насаждений на площади 1 га производит до 70 т кислорода за вегета­ционный период.

В результате процесса фотосинтеза солнечный свет образуются углеводы, которые являются исходным материалом для формирования растений. Таким образом, фотосинтез является первич­ным источником всей биомассы планеты, в том числе органических ископаемых.

2. Аккумуляция и трансформация солнечной энергии.

Наземная и водная растительность планеты аккумулирует в тече­ние 1 года 31021 калорий энергии Солнца. Это примерно в 100 раз больше вырабатываемой во всем мире энергии. При этом связывает­ся 35 млрд тонн углерода, фиксируется, т. е. превращается в усвояемое состояние 44 млрд тонн азота; выделяется несколько десятков млрд. тонн кислорода и производится другая химическая работа, обуслов­ливающая современное состояние природы Земли. По данным про­фессора Лаптева И.П. (1975 г.), общая биомасса в биосфере составля­ет 3-Ю"2—3-Ю13 тонн. Ежегодно производится около 1,64-10п тонн су­хого органического вещества.

 3. Обеспечение веществами и энергией животных и человека. Тра­ва, деревья, водоросли и другие формы растительной жизни продуци­руют пищу из воды и диоксида углерода, содержащегося в тропосфе­ре. Биосфера всегда была и остается жизненной средой обитания че­ловека. Ее основные компоненты — климат, почвы, вода, минеральные вещества, растительный покров, животные — стали теми ресурсами, которые он использует для своей жизнедеятельности.