6.3 Передача енергії по трофічних ланцюгах

Передача маси речовин по трофічних рівнях за допомогою фотосинтезу нерозривно пов'язана з передачею енергії. Потік енергії в екологічних системах від одного рівня трофічних ланцюгів до іншого також здійснюється по піраміді, показаній на схемі водної екосистеми. Вона зображена на рис.6.2. для водної екосистеми.

Передача енергії здійснюється за формою великого геологічного кругообігу. У давнину при формуванні біосфери в підземних шарах накопичена значна кількість речовин біологічного походження (типу редуцентів) - кам'яне вугілля, нафта, газ. Першоджерело її - сонячна енергія - рослинний і інший органічний світ - відмирання й мінералізація. Таким чином, сонячна енергія на вході геологічного кругообігу перетворилася завдяки фотосинтезу в енергію хімічних зв'язків - вугілля, нафти, газу.

Рис.6.2 - Піраміда передачі енергії по ланках трофічного ланцюга

6.4 Біологічний кругообіг речовин

6.4.1 Основні закономірності кругообігу речовин

У кругообігу речовин відбувається багаторазова участь речовин у природних процесах, які завжди здійснюються в біосфері. Кругообіг речовин - це кругообіг хімічних елементів, які перетворюються живими організмами. В.Е. Некос так сформулював наступні закономірності кругообігів у біосфері.

А. Основною рушійною силою кругообігу речовин на планеті є жива речовина. Її діяльність, за допомогою системи кругообігів забезпечує поступальний розвиток біосфери Землі.

Б. В основі кругообігу речовини й енергії лежать два протилежні процеси - творення й руйнування. Перший (висхідна гілка) забезпечує утворення живої речовини й акумуляцію енергії, друга (низхідна гілка) - руйнування складних органічних сполук і перетворення їх у прості мінеральні: вуглекислий газ, воду, різні солі й т.д.

В. Біосфера існує виключно за рахунок безперервності кругообігів. Енергетичною основою існування біологічних кругообігів є процес фотосинтезу. Дякуючи йому в системі запасається величезна кількість сонячної енергії, перетвореної в потенційну хімічну енергію органічних речовин, яка в процесі деградації органічних речовин у мінеральні перетворюється на тепло, даючи початок новому циклу створення біологічних угрупувань.

Г. Біологічні процеси не є замкнутими або повністю зворотними. Це підтверджується накопиченням біогенних опадів, збільшенням вмісту кисню в атмосфері й т.п.

Усі геосфери Землі зв'язані єдиним циклом абіотичних речовин, який одержав назву великий (геологічний) кругообіг речовин. Йому близько 4 млрд. років. Його рушійною силою є сонячна енергія й тектонічні процеси. У ньому задіяні рухи речовин в атмосфері, гідросфері й літосфері.

Після виникнення життя на Землі з'явилася нова форма міграції хімічних елементів - біогенна. За її рахунок на великий кругообіг речовин наклався малий (біогенний) кругообіг речовин. У цьому кругообігу живі організми завдяки передачі речовин по трофічних рівнях приводять у дію біохімічні цикли. Біохімічні цикли - циклічні переміщення біогенних елементів: вуглецю, кисню, водню, азоту, сірки, фосфору, кальцію, калію та ін. - з одного компоненту біосфери до іншого, а на граничних етапах цього кругообігу перераховані елементи входять до складу живої речовини, забезпечуючи їхню життєдіяльність.

Просторове переміщення речовин у межах геосфер (їхня міграція) може бути таким:

- механічне переміщення (без застосування хімічного складу);

- водне (розчиняються у воді й переміщаються у формі колоїдів або іонів);

- повітряне (у формі газових аерозолів із повітрям);

- біогенне ( з урахуванням живих організмів);

- техногенне - у результаті господарської діяльності.

Нижче наводиться короткий опис кругообігів окремих речовин у біосфері, у які так чи інакше залучені й водні екосистеми.