Який характер має біологічне перетворення енергії у біосфері( циклічний ,лінійний , спіральний, реактивний )

Підручник з Біології і екології. 11 клас. Соболь - Нова програма

В останні століття з'явився новий чинник, що збільшує кількість вільних хімічних елементів, переважно газів і металів, на земній поверхні. Людина.

В. І. Вернадський

§ 44. БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ ЯК НЕОБХІДНА УМОВА ІСНУВАННЯ БІОСФЕРИ

Основні поняття й ключові терміни: БІОГЕОХІМІЧНІ ЦИКЛИ.

Пригадайте! Що таке біологічний кругообіг речовин?

Поміркуйте!

Вплив живої речовини на міграцію, розподіл, розсіювання та концентрацію хімічних елементів у земній корі, тобто геохімічні процеси біосфери, вивчає біогеохімія. Це наука, яку заснував В. І. Вернадський. Одним із напрямів досліджень цієї науки є біогеохімічні цикли в біосфері. А що відрізняє біогеохімічні цикли від циклічних перетворень у неживій природі?

ЗМІСТ

Які особливості біогеохімічних циклів у біосфері?

Біосфера є глобальною екосистемою, єдність якої забезпечується переміщенням хімічних елементів і речовин у великому (геологічному) та малому (біологічному) кругообігу. Кругообіг речовин у біосфері має циклічний характер і для біогенних елементів здійснюється у вигляді біогеохімічних циклів.

БІОГЕОХІМІЧНИЙ ЦИКЛ (біогеоцикли) - це перетворення і переміщення хімічного елемента, що відбуваються за сумісної дії біотичних та абіотичних компонентів біосфери. Поняття «біогеохімічних циклів» увів у науку В. І. Вернадський у 1910 р. Рушійними силами цих циклів є потік енергії Сонця і частково енергія геологічних процесів, що відбуваються на планеті.

У біогеоциклах розрізняють дві частини: 1) резервний фонд - з більшою кількістю й масою речовини або елемента та повільнішим обміном; 2) обмінний фонд - з меншою часткою елемента (речовини), що швидко переміщуються по етапах циклу. Виокремлюють два основні типи біогеоциклів: 1) цикли елементів з резервним фондом в атмосфері або гідросфері (цикли Карбону, Нітрогену, Оксигену); 2) цикли елементів з резервним фондом у літосфері (осадові цикли Фосфору, Сульфуру, Кальцію, Калію, Феруму).

Біогеохімічні цикли є взаємодіючою сукупністю багатьох біотичних і абіотичних перетворень, що відбуваються в атмосфері, гідросфері й літосфері за участі живої речовини (складність). У біогеоциклах живі організми здійснюють газову, окисно-відновну, концентраційну та біохімічну функції. Біотичні перетворення стали обов'язковою умовою існування біогеохімічних циклів зокрема й біосфери загалом. Серед найважливіших циклів виокремлюють біогеохімічні цикли Карбону, Нітрогену, Гідрогену, Оксигену, Фосфору, Кальцію, Калію, Феруму та ін.

Упродовж тривалого еволюційного розвитку в складі біосфери біогеоцикли стали збалансованими й набули замкненості перетворень у межах обмінного фонду. Проте на сьогодн гаються порушення біогеохімічних циклів у біосфері через діяльність людини. Основними причинами багатьох змін біогеоциклів є:

   вплив на резервний фонд речовин, що містять той чи інший біогенний елемент, пов'язаний з видобуванням і переробкою корисних копалин, спалюванням вугілля, нафти, торфу, природного газу, використанням добрив тощо;

   вплив на видове й екосистемне біорізноманіття, компоненти якого беруть участь у перетвореннях (наприклад, вирубування лісів веде до зміни ступеня фіксації Карбону);

   поява й включення в цикли штучних і чужорідних для біосфери речовин (наприклад, пластмас), які надалі не можуть використовуватися продуцентами, розкладатися редуцентами. Накопичення таких відходів може стати причиною виникнення біогеохімічних циклів нового типу або ускладнення вже існуючих.

Отже, найзагальнішими особливостями біогеохімічних циклів є циклічність, складність, збалансованість, замкненість.

Чому біогеоцикли з резервним фондом в атмосфері або гідросфері є досконалішими?

Біогеохімічними циклами елементів з резервним фондом в атмосфері або гідросфері є цикли Карбону, Нітрогену, Оксигену. Ці біогеоцикли є досконалішими тому, що здатні до швидкої саморегуляції. Основним депо для цих циклів є газуваті речовини атмосфери. Для ілюстрації розглянемо цикли Карбону й Нітрогену.