Будова біосфери

Сучасна наука вважає, що приблизно 1 млрд. років тому відбулося розділень живих істот на два царства - рослин і тварин. Відмінності між ними можна розділити на три групи: 1) за структурою клітин та їхньої здатності до зростання; 2) за способом живлення, 3) за здатністю до руху.

У тварин клітин є центріолі, але немає хлорофілу і клітинної стінки, що заважає зміні форми. Більшість рослин необхідні для життя речовини отримують в результаті поглинання мінеральних сполук. Тварини харчуються готовими органічними сполуками, які створюють рослини в процесі фотосинтезу.

Класифікація рослин і тварин побудована відповідно до їх відмітними ознаками. Основною структурною одиницею був визнаний вид, а більш високі рівні склали послідовно рід, загін, клас.

На Землі існує 500 тис. видів рослин і 1,5 млн. видів тварин, у тому числі хребетних - 70 тис., птахів - 16 тис., ссавців - 12 540 видів. Подібна систематизація різних форм життя створила передумови для вивчення живої речовини як цілого, що вперше здійснив видатний російський вчений В. І. Вернадський у своєму вченні про біосферу.

Хоча границі біосфери досить вузькі, живі організми в їхніх межах розподілені дуже нерівномірно. На великій висоті й у глибинах гідросфери і літосфери організми зустрічаються відносно рідко. Життя зосереджене головним чином на поверхні Землі, у грунті та в приповерхневому шарі океану. Загальну масу живих організмів оцінюють у 2,43 х10 ¹² т. Біомаса організмів, що мешкають на суші, на 99,2% представлена ​​зеленими рослинами і на 0,8% - тваринами і мікроорганізмами. Навпаки, в океані на частку рослин припадає 6,3%, а на частку тварин і мікроорганізмів - 93,7% всієї біомаси. Життя зосереджене головним чином на суші. Сумарна біомаса океану складає всього 0,03 х10 ^12, або 0,13% біомаси всіх істот, що мешкають на Землі. У розподілі живих організмів за видовим складом спостерігається важлива закономірність. Із загального числа видів 21% припадає на рослини, але їхній внесок у загальну біомасу складає 99%. Серед тварин 96% видів - безхребетні і тільки 4% - хребетні, з яких десята частина - ссавці. Маса живої речовини складає всього 0,01-0,02% від відсталої речовини біосфери, однак вона відіграє провідну роль в геохімічних процесах.

Речовини й енергію, необхідну для обміну речовин, організми черпають з навколишнього середовища. Обмежені кількості живої матерії відтворюються, перетворюються і розкладаються. Щорічно, завдяки життєдіяльності рослин і тварин, відтворюється близько 10% біомаси. Крім рослин і тварин, В. І. Вернадський включає в поняття "жива речовина" і людство, вплив якого на геохімічні процеси відрізняється від впливу інших живих істот, по-перше, своєю інтенсивністю, що збільшується з ходом геологічного часу, по-друге, тим впливом, яке діяльність людей робить на інші живі істоти.

Життя на Землі нині повністю залежить від фотосинтезу. Фіксуючи енергію сонячного світла в продуктах фотосинтезу, рослини виконують космічну роль енергетичного вогнища на Землі. Під фотосинтезом розуміють перетворення зеленими рослинами і фотосинтезуючими мікроорганізмами за участю енергії світла і поглинають світло пігментів найпростіших сполук у складні органічні речовини, необхідні для життєдіяльності всіх організмів. При цьому рослини засвоюють з атмосфери до 170 млрд т вуглекислого газу і розкладають до 130 млрд т води, виділяючи до 115 млрд т вільного кисню ^1.

Таким чином, всі біотичні компоненти екосистеми розділені на три основні групи: продуценти, консументи, або споживачі, і редуценти, або руйнівники. Всі живі організми, так чи інакше, використовуючи один одного, утворюють гігантський біологічний кругообіг біосфери. Цей кругообіг не повністю замкнутий: крім енергетичного входу він має і вихід - частина відмираючого органічної речовини після розкладання мікроорганізмами - мінералізатором може потрапляти у водні розчини і відкладатися у вигляді осадових порід, а інша частина утворює відкладення таких біогенних порід, як кам'яне вугілля, торф, сапропель і т. п.

У цьому великому біогеохімічному кругообігу речовини та енергії виділяється цілий ряд більш приватних кругообігів речовин - води, вуглецю, кисню, азоту, сірки, фосфору та інших, в ході яких відбувається обмін хімічних елементів між живими організмами та неорганічної середовищем. Існування цих біогеохімічних кругообігів визначає вигляд сучасних екосистем, стійкість і саморегуляцію біосфери в цілому. Тому як би складні і різноманітні не були прояви життя на Землі, всі форми життя пов'язані між собою через кругообіг речовини та енергії.

Фотосинтез - це процес, у якому світлова енергія поглинається і використовується на синтез відновлених вуглецевмісних з'єднання з двоокису вуглецю та води. Цей процес відбувається відбувається в освітленої зеленої тканини, оскільки хлорофіл грає істотну роль перетворення світловий енергії в хімічну. Термін фотосинтез було запропоновано ЧарльзомРейдомБансом з Чиказького університету у на початку цього століття. У Європі той процес часто називають асиміляцією чи асиміляцією вуглецю. Більшість американських фізіологів рослин воліють вживати термін асиміляція, коли йдеться про утворення нових тканин з вуглеводів і азотистих сполук.

Значення фотосинтезу не можна переоцінити, оскільки вся енергія, у нашої їжі, накопичується безпосередньо чи опосередковано завдяки процесу фотосинтезу, а джерелом більшу частину використовуваної енергії, де працюють заводи, є горючі копалини, де була запасена у вигляді фотосинтезу у минулому.Лит (1972, 1975) підрахував, що наземні рослини утворюють протягом року 100-10⁹ т сухого речовини, з яких понад 2/3 виробляють дерева. Загальна енергія, щорічно яка накопичується в рослинах при фотосинтезі, приблизно 100 разів перевищує енергію, що є у вугіллі,добиваемом протягом року переважають у всіх шахтах світу. Хоча лісу й до займають лише 1/3 поверхні суші земної кулі, виробляють близько 2/3 сухого речовини, тоді як оброблювані землі займають приблизно 9% і 26 дають лише 9% сухого речовини.

Поки людина стане широко використовувати вугілля, більшість споживаної їм теплової енергії виходила від спалювання деревини. Нині деревина ширше використовують як будівельний матеріал і джерело отримання папери, ніж у яких як паливо, хоча інтерес до останнього знову зростає. Незалежно від цього, як використовується деревина, пам'ятаймо, що у ній енергія і суху речовину накопичуються завдяки процесу фотосинтезу. У зв'язку з цим раціональне ведення організації лісового господарства має спрямувати для підвищення кількості продуктів фотосинтезу на одиницю земної поверхні і є ефективності їх перетворення на рослинний матеріал.

З загальної кількості сонячного випромінювання, яка на форумі нашу планету, лише половина сягає Землі, лише 1/8 має довжину хвилі, підходящу для фотосинтезу, і тільки 0,4 % таких променів (близько 1 % від загального обсягу енергії) використовується рослинами. Саме від один відсоток залежить все життя Землі.

У процесі фотосинтезу вуглекислий газ присутності хлорофілу реагує із жовтою водою; у своїй утворюється глюкоза й швидко виділяється кисень:

6CO₂ +6H₂>O З₆H₁₂>O₆ +6O₂. – рівняння фотосинтезу.

Більше грамотний буде запис

>CO₂ +2H₂>O [>CH₂>O] +O₂ + H₂>O,

І це показує, що вирізняється кисень утворюється із води. Схожим рівнянням описується іхемосинтезсеробактерий:

>CO₂ +2H₂P.S [>CH₂>O] +2S + H₂>O,

Загальна схема фотосинтезу

Отже, процес фотосинтезу включає у собі стадії:

- отримання водню (фотоліз) – у своїй кисень виділяється як побічний продукт реакції;

- отримання глюкози (відновлення).

Дата добавления: 2014-12-25