A= Z (Z - 1) / 2

Якщо у середньому один вид взаємодіє одночасно з двома іншими, то загальна кількість взаємодій буде набагато більшою:

А= Z! / 3! (Z - 3)! = Z (Z - 1) (Z - 2) / 6

Реально – зв’язків набагато більше, ніж 1,2 чи 3. Тому математичні моделі – така складна справа.

Найважливіша величина в екосистемі – колообіг енергії:

· поглинання;

· засвоєння;

· перерозподіл.

Обмін енергії.

Функціонування будь-якої живої істоти, що входить до складу біосфери, підтримується необхідним надходженням до неї речовин та енергії (процесом живлення). Його припинення викликає смерть або змушує тимчасово припинити (як під час утворення спор бактеріями) чи максимально загальмувати життєдіяльність (тривала „сплячка” тварин і рослин на період вкрай несприятливих умов довкілля).

Основне джерело енергії – Сонце. (хоча ще є внутрішнє тепло Землі та енергія радіоактивного розпаду). Це – основна ланка. Перша. На Сонці енергія виникає в результаті ядерних перетворень. Головне з них – термоядерне –перетворення ядер гідрогену (Н) в ядра гелію (Не) (через дейтерій).

Вся біосфера – механізм, єдине природне утворення, що поглинає цю енергію і направляє її на внутрішню роботу.

У біосфері енергія тільки переходить з одного виду (чи форми) в інший.

Головна енергетична станція життя на Землі – хлорофільні організми, продуценти(не завжди, до речі, зелені). Це –вища гілка біотичного колообігу).

Відомо, що речовиною, яка відіграє головну роль у поглинанні енергії видимих променів Сонця, є хлорофіл. Менш відомий той факт, що є кілька варіантів цієї молекули, а тому колір частин клітин, що їх містять, не завжди зелений. Навіть зелених хлорофілів є два, які трохи різняться характеристиками поглинання світла (втім, обидва поглинають червоні і блакитні фотони, добре відбиваючи зелені). Центральне місце у досить великих молекулах хлорофілу займає атом магнію. За будовою вони навіть схожі на гемоглобін, але центральним у ньому, як відомо, є атом заліза.

Поглинута енергія фотонів у складному й багатоступінчастому процесі витрачається на розщеплення молекул води Н₂O і вуглекислого газу СO₂ і на подальшу побудову з їхніх фрагментів глюкози С₆Н₁₂O₆ та інших органічних молекул (глюкозу взято як типовий приклад органічного синтезу в рослинах).

Сумарне рівняння цього процесу записують так:

6 CO ₂ + 6 Н₂O + енергія світла ===> С₆Н₁₂O₆ + 6 O₂

Енергія, законсервована за допомогою хлорофілу в органічну молекулу (глюкози), розподіляється так: (Це – нижча гілка біотичного колообігу, пов’язана з витратами енергії та органічної речовини)

· їжа для тварин (консументів);

· накопичується у відмерлій органіці (поклади корисних копалин);

· рухається по ланцюгах живлення, розсіюючись по дорозі, витрачаючись.

Землі досягає усього одна двомільярдна частина загального випромінювання Сонця, але і його потужність перевищує 200 000 млрд. кВт. Розподіл потоку енергії Сонця зображено на малюнку (вертикальною стрілкою показано справжні здобутки фотосинтезу!).

Потік зовнішньої енергії – рушій,що забезпечує життя в екосистемі. З його вичерпанням вона розпадається і гине. Це – необхідна умова існування екосистеми.

Трофічний ланцюг – шлях руху енергії у формі їжі (від грецького trophe - живлення, їжа), центральна магістраль процесів в екосистемах, ключ до поділу її на основні частини.

Для побудови свого тіла й народження потомства кожна жива істота окрім енергії використовує і речовину: воду, повітря, мінеральні сполуки тощо. Отже, в усіх екосистемах (включаючи малі й тимчасові) існують ще й потоки речовин.

Колообіги елементів:

Вуглець (С)

Вважають, що в момент виникнення життя на Землі атмосфера була збагачена вуглекислим газом (CO₂) і, можливо, метаном (CH₄). Обидві речовини не просто слугували їжею першому населенню біосфери, а й, поглинаючи теплове випромінювання поверхні молодої Землі, спричинювали так званий парниковий ефект. Він полягає в тому, що температура у приповерхневому шарі повітря виявляється значно вищою, ніж за відсутності цих газів (їх називають “парниковими”).

Якщо початковий вміст вуглецевих сполук в атмосфері “новонародженої” Землі був спричинений не біосферою, а зовнішніми чинниками, що діяли в момент формування всієї Сонячної системи, то вже в наступні епохи Земля (її біосфера) сама „піклувалася” про сприятливий для себе вміст вуглекислого газу.

У циклі вуглецю найактивнішу участь бере біосфера. Карбон входить до складу всіх органічних сполук.

Десятки мільярдів тонн вуглецю щороку вловлюються рослинами суходолу і моря з повітря і зв’язуються в процесі фотосинтезу в нові органічні сполуки. Якби вуглець не повертався в атмосферу назад, то його запас швидко б вичерпався.

Але він повертається:

· дихання;

· відмерлі рештки розкладаються мікроорганізмами з виділенням СО2, який повертається в атмосферу;

· людина – вилучає карбон у природи, спалюючи органку до СО2;

· повний цикл карбону – за 300 років.

Аналогічні процеси відбувалися і в далекому минулому, навіть тоді, коли життя існувало лише в океані. Як переконують досліди й обчислення, підвищення концентрації вуглекислого газу щоразу викликало посилення біосинтезу, вловлювання і виведення вуглекислого газу з повітря. Саме це дало змогу Землі щасливо уникнути сумної долі Венери, бо тисячі мільярдів тонн вуглецю зв’язано у карбонатах (CaCO₃, MgCO₃, NaCO₃), вугіллі і нафті.

Нітроген (N) (досить малоактивний хімічний елемент)

Атмосферний азот включається в колообіг завдяки діяльності азот фіксуючих бактерій та водоростей, що синтезують нітрати, придатні для використання рослинами (для побудови білків).

Частина нітрогену фіксується в результаті утворення оксидів під час електричних розрядів у атмосфері.

Після відмирання гнилісні бактерії розкладають органічні рештки до аміаку.

Частина нітрогену вилучається з обігу на тривалий час у глибоководних відкладах.

Сірка(S)

Сірка входить до складу ряду амінокислот і являє собою життєво важливий елемент.

Сполуки сірки з металами – сульфіди, що перебувають глибоко в ґрунті та морських осадових породах, перетворюються в доступну форму – сульфати – мікроорганізмами (сіркобактеріями), а далі включається в обіг, поглинаючись мікроорганізмами.

Сульфати, що глибоко залягають, відновлюються до Н2S, який піднімається догори і там окислюється аеробними мікроорганізмами до сульфатів.

Розкладання трупів або залишків рослин забезпечує повернення S в колообіг.

ФосфорР)

Фосфор сконцентрований у відкладеннях, що сформувалися на протязі минулих геологічних епох

Він вимивається з них і потрапляє до екосистем, або вноситься як добриво.

Рослини частину використовують, а решта виноситься річками в моря, де знову відкладається в осадах.

Діяльність людини прискорює колообіг N, S, P.

Дата добавления: 2013-12-14