Поток энергии и продуктивность на уровне биосферы

Поток энергии в биосфере. Единственный первичный источник внешней энергии на Земле - это световое и тепловое излучение Солнца.

С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода фотосинтеза, не превышающего 2%, общее ко­личество энергии, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, вы­разится величиной порядка 20 10²² кДж.

Помимо создания чистой продукции, живой покров суши исполь­зует захваченную им энергию Солнца для процесса дыхания. Эти энергетические затраты составляют около 30—40% энергии, расходуе­мой на создание чистой продукции. Таким образом, растительность суши, этот живой зеленый экран Земли, преобразует суммарно (на дыхание и создание чистой продукции) около 4,2 10¹⁸ кДж в год солнечной энергии.

Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу и опреде­ляющий ее устойчивость. В энергетическом отношении жизнь в био­сфере поддерживается постоянным притоком энергии от Солнца и использованием ее в процессах фотосинтеза.

Поток солнечной энергии, воспринимаясь молекулами живых кле­ток, преобразуется в энергию химических связей. В процессе фото­синтеза растения используют лучистую энергию солнечного света для превращения веществ с низким содержанием энергии (СО₂ и Н₂О) в более сложные органические соединения, где часть солнечной энер­гии находится в форме химических связей.

Образованные в процессе фотосинтеза органические вещества могут служить источником энергии для самого растения или перехо­дить в процессе поедания и последующего усвоения от одних орга­низмов к другим: от растений к растительноядным животным, от них - к плотоядным и т. д. Высвобождение заключенной в органических соединениях энергии происходит в процессе дыхания или брожения. Разрушение использованных или отмерших остатков биомассы осуществляют разнообразные организмы, относящиеся к числу сапрофитов (бактерии, грибы, некоторые животные и растения). Они разлагают остатки биомассы на неорганические со­ставные части (минерализация), способствуя вовлечению в биологический круговорот соединений и химических элементов, что обеспечивает очередные циклы продуцирования органического вещества. Однако содержащаяся в пище энергия не совершает круговорота, а постепенно превращается в тепловую энергию. В конечном итоге вся поглощенная организмами в виде химических связей солнечная энергия снова возвращается в пространство в виде теплового излучения.

Поэтому биосфере необходим постоянный приток энергии извне. Это и выполняет Солнце, которое уже много миллиардов лет посылает постоянный поток энергии через биосферу.

Вывод: Биосфера не находится и никогда не находилась в состоянии равновесия. Она получает энергию Солнца и излучает определенное количество энергии в Космос. Но это энергии разного качества, поскольку к Земле приходит коротковолновое излучение (свет), а уходит от нее длинноволновое тепловое излучение. Баланс этих энергий не соблюдается: планета излучает в Космос несколько меньше энергии, нежели получает от Солнца. Эту разность (доли процента) и усваивает биосфера, постоянно накапливая энергию. Этой энергии оказалось достаточно для того, чтобы однажды на планете появилась жизнь, возникла биосфера, чтобы и ныне поддерживать процессы развития планеты.

Дата добавления: 2015-06-27