КРУГОВОРОТ РЕЧОВИН У БІОСФЕРІ

Згадаєте! Що таке круговорот речовин? Як відбувається процес фотосинтезу?

Здійснення функцій живої речовини нашої планети пов'язане з міграцією атомів у процесі круговороту речовин у біосфері. У ній постійно відбувається круговорот всіх хімічних елементів, що входять до складу живих організмів. Міграція хімічних елементів, що відбуває за участю живих організмів, називається біогенної, а поза організмами - абіогенної.

Круговорот води, Вода - найпоширеніше химичес-' яке з'єднання в біосфері. Сумарні запаси води нашої планети становлять близько 1,5 млрд км³ (ви помнете, що вода може перебувати в рідкому, твердому або газоподібному стані). Водяні пари надходять в атмосферу в результаті випару з поверхні водойм, випару живими організмами й т.д. З атмосфери вода випадає у вигляді дощу або снігу. Це може відбуватися поблизу місця випару або ж за тисячі кілометрів від нього. Тривалість перебування молекул води в атмосфері становить від декількох годин до декількох тижнів.

В морях і океанах запас води поповнюється завдяки стокам рік, що впадають у них, і опадам. Морські течії переносять теплу або холодну воду на значні відстані, впливаючи на клімат певних ділянок суши; вода переміщається й завдяки плину рік. З водою зв'язані такі геологічні явища, як вимивання речовин, їхній перенос і відкладення.

Вода, поглинена живими організмами, включається в обмін речовин: реакції синтезу, гідролізу, фотолізу й ін. процеси. Живі організми виділяють воду в навколишнє середовище із продуктами обміну речовин, у процесі подиху, випару й т.д. Згадаєте, що саме гідросфера - оболонка Землі, де зародилося життя.

Круговорот кисню. Ви вже знаєте, що кисень грає в біосфері унікальну роль. У процесі подиху організми поглинають кисень, забезпечуючи свої енергетичні потреби. Однак молекулярний кисень у надлишковій кількості небезпечний для живої матерії, тому що він здатний окисляти органічні сполуки клітини. Тому живі організми мають захисні системи, здатні зв'язувати вільний кисень. Атмосферний і розчинений у воді кисень може окисляти й неорганічні з'єднання оболонок Землі.

Майже весь атмосферний кисень біогенного походження: він утворився в результаті фотосинтезу, здійснюваного зеленими рослинами й цианобактериями. Зміст кисню в нижніх шарах атмосфери становить близько 21% і зменшується зі збільшенням висоти. Частина молекулярного кисню атмосфери під дією ультрафіолетових сонячних променів і електричних розрядів перетворилася в озон, з якого сформувався озоновий екран.

Круговорот вуглецю. Вуглець, як відомо, входить до складу всіх органічних сполук, постійно синтезованих, преутворених і розщеплюва всіма живими організмами. Ав-

тотрофы здатні фіксувати вуглекислий газ і синтезувати різноманітні органічні сполуки, які по ланцюгах харчування передаються гетеротрофним організмам (мал. 108).

Вуглець накопичується в живих організмах у вигляді синтезованих органічних сполук, а також солей вугільної кислоти (переважно в кістяках або раковинах), а поза живими організмами - в органічних речовинах ґрунту, вуглекислому газі й різноманітних осадових породах (мармур, вапняк, крейда й ін.)- На певний час вуглець, що втримується в цих з'єднаннях, виводиться з біогенної міграції. Але згодом, у результаті процесів життєдіяльності організмів (подих, виділення й ін.), біогенного розкладання мертвої органіки (процеси мінералізації, шумування), хімічних перетворень осадових порід (розчинення, вивітрювання), він знову включається в біогеохімічні процеси.

На круговорот вуглецю значний вплив робить господарська діяльність людини. Розвиток промисловості, інтенсивне споживання енергоносіїв спричиняються збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері. Крім того, масове вирубання лісів приводить до того, що рослинність Землі зв'язує менше атмосферного вуглекислого газу. Усе ер: порушує рівновага в обміні з'єднаннями вуглецю між живою речовиною нашої планети й оболонками Землі.

ота. Зміст вільного газоподібного азотг в атмосфері становить близько 79%. З атмосфери азот надходить у ґрунт і водойми у вигляді оксидів і в складі інших з'єднань (напр., аміаку), що утворяться під впливом космічних променів, грозових розрядів і ін. факторів. Однак основна частина з'єднань азоту надходить у воду й ґрунт завдяки фіксацій атмосферного азоту прокаріотами (азотфиксирующие бактерії деякі цианобактерии) (мал. 109).

Азот у складі хімічної сполуки, що може бути використано живими організмами, називається фіксованим. Фіксований азот із ґрунту зелені рослини можуть засвоювати або безпосередньо або завдяки симбіозу із клубеньковыми азотфиксирующими бактеріями. Із з'єднань азоту рослини синтезують амінокислоти, що входять до складу білків. Далі азотсодержащие органічні сполуки передаються по ланцюгах харчування. У результаті процесів дисиміляції складні з'єднання азоту в організмах розщеплюються на прості (аміак, сечовина, сечова кислота, гуанін і ін.) і виділяються в навколишнє середовище з видихуваними газами, потім, сечею, екскрементами.

Складні органічні сполуки азоту (білки, нуклеиновые кислоти) надходять у навколишнє середовище й із залишками організмів. Вони розкладаються редуцентами, що здійснюють денитри-фикацию - процес відновлення нітритів або нітратів до газоподібних з'єднань - молекулярного азоту (N₂) або диоксида

азоту (NO₂). Певні групи мікроорганізмів забезпечують процеси нітрифікації, завдяки яким іони амонію (NH₄⁺) окисляються до нітритів (NO₂), а останні - до нітратів (NO₃~). Таким чином, завдяки діяльності редуцентов азотсодержащие органічні речовини розкладаються на більше прості з'єднання, і цикл круговороту азоту в біосфері починається знову.

ВИСНОВКИ

Здійснення функцій живої речовини пов'язане з біогенною міграцією атомів. У біосфері постійно здійснюється круговорот води й всіх хімічних речовин, що входять до складу живих організмів.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Як відбувається круговорот води в біосфері? 2. Що характерно для круговороту кисню в біосфері? 3. Яка роль живих організмів у круговороті вуглецю? 4. Як відбувається круговорот азоту в біосфері?

Подумайте! Як людина впливає на круговорот речовин у біосфері?