20. Состав и структура биосферы.
Биосфера – это оболочка Земли, область распространения жизни, которая включает все живые организмы и все элементы неживой природы, образующие среду обитания живых. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу – океаны, моря, поверхностные воды суши, террабиосферу – поверхность самой суши, литосферу – верхние горизонты твѐрдой земной оболочки. В пределах биосферы выделяют две категории слоѐв: биосферу, где живые вещества локализованы постоянно – эубиосферу и расположенные выше и ниже неѐ соответственно парабиосферу и метабиосферу. В эти слои живые организмы могут попадать лишь случайно. Верхней границей биосферы (включая парабиосферу) является озоновый экран – слой атмосферы, в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность озона на высоте 22-26 км. Метабиосфера не опускается ниже 10-15 км, а нижней границей эубиосферы считаются донные отложения океана и верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне (или подвергавшиеся в прошлом) воздействию живых организмов. Ноосфера – сфера взаимодействия природы и общества в пределах которой разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором развития, сфера разума.
21. Круговорот веществ в природе.
Круговорот веществ – это повторяющиеся циклические процессы превращения или перемещения веществ в природе, в основе которых часто лежит биогенная миграция атомов, отражающая непрерывную взаимосвязь живой и неживой природы.
Рассмотрим круговорот веществ на примере круговорота биогенных элементов, таких как углерод, азот, фосфор и сера.
Круговорот углерода в природе.
Углерод входит в состав белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот и других органических веществ любых живых организмов.
Углерод в составе углекислого газа поступает из атмосферы и в процессе фотосинтеза преобразуется в различные сложные органические соединения (углеводы)
Далее атомы углерода уже в составе органических молекул (белки, жиры и углеводы) мигрирует по цепям питания потребителей, таких как бактерии, животные, грибы
Во время клеточного дыхания (растений в том числе), при окислении органических веществ, а также при разложении листового опада и мертвых организмов, углерод опять в форме углекислого газа возвращается в атмосферу, пополняя его запасы.
Круговорот азота в природе.
Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот. Это один из важнейших биогенных элементов. Несмотря на то, что азота в атмосфере около 80%, тем не менее, растения не могут усваивать атмосферный азот.
Все начинается с поглощения атмосферного азота свободноживущими бактериями (хемотрофами): клубеньковыми, азотфиксирующими бактериями и цианобактериями. Они обеспечивают образование сложных соединений азотной и азотистой кислот – нитратов и нитритов.
После гибели этих микроорганизмов соединения азота используются растениями, затем животными, грибами, другими бактериями - потребителями.
В результате жизнедеятельности этих живых организмов происходит постоянное выведение из организма продуктов азотного обмена — аммиака, мочевины, мочевой кислоты и других веществ.
При разложении белков аммонифицирующие бактерии образуют аммиак (NH3), а нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитритов и нитратов.
Растения усваивая эти нитраты, используя их для синтеза белков.
Далее азот возвращается в атмосферу с помощью денитрифицирующих бактерий, которые в процессе разложения остатков растений и животных превращают эти соединения азота в свободный азот.
Вот как выглядит цикл азота:
почвенный азот - нитраты - (растения) нитриты - аммиак, аминокислоты, белки (животные) - аммиак, мочевина (бактерии)- нитраты - почвенный азот
Круговорот фосфора в природе.
Фосфор в результате выветривания горных пород и минералов попадает в наземные экосистемы.
Растения из почвы поглощают фосфор в виде растворимых солей фосфорной кислоты, а затем включают его в состав нуклеиновых кислот, АТФ, и клеточных мембран.
Животные потребляют органические вещества. В организмах животных фосфор входит в состав костной ткани, дентина. В процессе клеточного дыхания происходит окисление органических соединений, содержащих фосфор, при этом органические фосфаты поступают в окружающую среду в составе экскретов.
Редуценты – микроорганизмы минерализуют органические вещества, содержащие фосфор, опять в фосфаты, которые затем опять могут быть использованы растениями.
После такого неоднократного потребления фосфора организмами на суше и в водной среде, он выводится в осадки дна морей в виде нерастворимых фосфатов. После поднятия таких осадочных пород, соединения фосфора опять попадают в наземные экосистемы.
Круговорот серы в природе.
Круговорот серы в природе поддерживается микроорганизмами. При их участии сульфиды окисляются до сульфатов, а сульфаты поглощаются живыми организмами (сульфиды в результате окисления превращаются в сульфаты), которые используются автотрофами.
Сера в составе сульфатов восстанавливается и входит в состав некоторых аминокислот и белков потребителей.
При гниении отмерших организмов сера опять возвращается в круговорот.