Кругообіги речовин

На планеті ще й досі працює один найпрадавніших природних циклів - обмін неорганічних речовин. Земна кора постійно оновлює свій склад. Геологи називають цей процес скельним циклом. Щоб зрозуміти його суть, треба більш уважно придивитись до процесів формування земної поверхні. Земна кора складається із двох оболонок - континентального шару, який містить переважно граніти та внутрішнього субконтинентального шару, утвореного переважно чорними скелями, базальтами. Континентальний шар знаходиться там, де земна маса вже сформована. Субконтинентальний шар лежить нижче, він розташований під дном океану. Земна кора розбита на декілька плит, які називають тектонічні плити. Деякі з них - океанічні, на яких майже не видно континентів. Вони утворені переважно з гігантських базальтових плит. Інші тектонічні плити складаються з грунтових мас та речовини океанічного дна. У тектонічних плитах наявні обидва типи оболонок - континентальні та субконтинентальні.

Приблизно 200 млн років назад грунтові маси які ми називаємо континети були частиною одного великого суперкониненту, під назвою Пангея. Деякі свідчення показують, що такий суперконтинент існував 400 млн. років назад.

Можливо, Пангея була розташована на місці сучасної Африки. Але цей суперконтинент розвалився, на думку геологів, внаслідок накопичення тепла під нею від мантії. Акумулюючись протягом багатьох років, це тепло одного разу розкололо Пангею на окремі шматки – континенти. Континенти мігрували від центру до більш холодних зон мантії. Геологи вважають, що земна мантія - наполовину рідка сполука, яка циркулює під континентами, піднімаючись вгору з одного боку і опускаючись з другого, повільно але впевнено просуває тектонічні плити далі.

Отже, нестабільність земної суші залежить головним чином від температурних процесів охолодження Земної мантії. Вона і зараз має прояви руху такі як гороутворення, виверження вулканів та землетруси. Теоретично, земні маси можуть зсунутись і знову об”єднатись у суперконтинент, щоб знову поновити скельний цикл.

Обіги неорганічних речовин відбуваються не тільки у товщині літосфери. Кругообіги мінеральних речовин відбуваються також у гідросфері та атмосфері.

Так, загальновідомими прикладами є кругообіги води, сполук вуглецю, азоту, кисню, фосфору та інших біогенних елементів, “елементів життя”. Більшість з них відбувається за участю живої речовини. Жива речовина опановує усі обмінні процеси і є рушійною силою у формуванні хімічного складу усих сфер – гідросфери, атмосфери та літосфери. Ці сфери знаходиться у динамічно-зрівноваженому стані за рахунок багатьох обмінних механізмів та рівноваг.

Кругообіги біогенних елементів є найважливішими для нормального функціонування біфосфери. Їх переміщення між гідросферою, атмосферою та літосферою відбувається від одного виду живих організмів до іншого за рахунок передачі маси та енергії. Унікальну роль серед цих сполук відіграє вода, яка виступає не тільки як середовище де відбуваються процеси перетворення сполук, а й як матеріал забудови живих організмів. Вода є основною складовою компонентою живих організмів.

У природному середовищі всі живі організми живуть поруч. Співіснуючі, рослини та тварини мають різні типи і способи живлення. За характером живлення вони розподіляються на продуценти, консументи та редуценти.

Продуценти – частина живої речовини, яка має автотрофний спосіб живлення, тобто здатна до фотосинтезу. Вони збільшують свою масу (ростуть) за рахунок перетворення діоксиду вуглецю, води та інших мінеральних компонентів у складні органічні сполуки під впливом сонячної енергії. Продуценти формують так звану первинну продукцію біосфери.

Консументи – організми, що живуть за рахунок речовин первинної продукції. Вони поїдають продуцентів і утворюють продукцію другого рівня, характерну для гетеротрофного харчування. Первинними консументами називаються усі рослиноїдні організми. Їхня їжа – рослинна біомаса. Вторинними консументами називають групу м’ясоїдних організмів.

Редуценти – складаються переважно із мікроорганізмів, діяльнсть яких приводить до розкладання відмерлих продуцентів та консументів обох рівнів до первинного стану матерії.

Біогеохімічний цикл речовин відбувається за рахунок тісної взаємодії цих трьох типів організмів. В процесі фотосинтезу молекули простих неорганічних сполук мігрують із природного середовища в біомасу продуцентів, трансформуються у більш складні молекули в організмах консументів і після їх відмирання завершують свій життевий цикл під впливом редуцентів у гідросфері та зволожених грунтах розкладом на первинні сполуки. Такий цикл лежить в основі кругообігу речовин, або біомаси, якщо мова йде про живі організми.

Коли ми говоримо про кругообіг біогенних елементів, ми навмисно спрощуємо процес міграції хімічного елемента, котрий набуває різних фізико-хімічних якостей переходячи із одного стану в інший і передається із однієї сфери в іншу. Нас цікавить головним чином напрямок руху елементу – зівдки він береться і куди в кінцевому результаті він прийде. Наприклад: атоми вуглецю у вигляді діоксиду поглинаються рослинами із повітря, беруть участь у забудові рослини (продуценту) внаслідок фотосинтезу, потрапляють у шлунок травоїстивного зайця (консумент першого рівня) і передаються хижаку вовку (консумент другого рівня). При цьому атоми вуглецю трансформуються в організмах тварин у інші органічні молекули. Кінцевою частиною кругообігу може стати газоподібний діоксид вуглецю, який утвориться під дією редуцентів при розкладі останків загиблої тварини. Для цих атомів починається новий кругообіг, який може мати інше завершення - вони можуть бути основою забудови іншої рослини – деревини, пройти цикл перетворення на поклади вуглецю і бути спаленим (перейти у форму діоксиду вуглецю).

Дата добавления: 2014-01-05