Складання схем колообігу речовин у екосистемах.

 

Колообіг речовини та енергії — це процес взаємопов'язаного перетворення, переміщення речовин і енергії у природі, який має циклічний характер, відбувається за обов'язкової участі живих організмів.

 

Можна сказати і так: Колообіг речовин – це обмін речовиною між абіотичною (неживою) та біотичною (живою) частинами біосфери.

У біосфері відбувається постійний колообіг елементів, які переходять від організму до організму, у неживу природу і знову до організму. Завершуючи свій життєвий цикл, організми повертають природі все, що взяли у неї протягом життя. Елементи, які вивільняються мікроорганізмами під час гниття, надходять у ґрунт і атмосферу, знову включаються в колообіг речовин біосфери, поглинаючись живими організмами.

 

Біологічний колообіг зворотний не повністю, частина речовин постійно виходить з колообігу і осідає в товщині осадових порід у вигляді органогенних вапняків, гумусу, торфу і т.п.

 

З екологічної точки зору, найважливішими є колообіг речовин, Сульфуру які є основними компонентами живої речовини: кругообіги Оксигену, Карбону, Нітрогену, Фосфору, води

Колообіг Карбону

Природні сполуки, до складу яких входить Карбон, постійно зазнають змін, унаслідок яких здійснюється кругообіг Карбону. Важлива роль у кругообігу Карбону належить карбон(IV) оксиду, який входить до складу атмосфери. Цей газ надходить в атмосферу внаслідок багатьох процесів —виверження вулканів, горіння палива, розкладання вапняку, дихання живих організмів, процесів бродіння і гниття. З повітря СO2 у значних кількостях поглинається наземними рослинами та фітопланктоном Світового океану. Процес поглинання СO2 відбувається тільки на світлі — фотосинтез, унаслідок якого утворюються органічні сполуки, що містять Карбон. Із рослин, які поїдаються тваринами, Карбон переходить у тваринні організми. Тварини виділяють Карбон у вигляді вуглекислого газу під час дихання. Рослини і тварини з часом відмирають, починають гнити, окислюватись і частково перетворюватися на СO2, що повертається у повітря й знову поглинається рослинами. А частково рослинні та тваринні рештки у ґрунті перетворюються на горючі копалини — кам’яне вугілля, нафту, природний газ. Горючі копалини використовують як паливо, внаслідок згоряння якого СO2 знову повертається в атмосферу.

Колообіг Нітрогену

У природі Нітроген трапляється як у вільному стані, так і у зв’язаному. У вільному стані Нітроген у вигляді азоту входить до складу повітря (об’ємна частка N2 становить 78 %, масова — 75,6 %). Оскільки азоту з повітря витрачається мало, його запаси в атмосфері залишаються сталими. У складі неорганічних сполук Нітроген у невеликих кількостях є в ґрунті. Проте у складних органічних сполуках — білках — він входить до складу всіх живих організмів, беручи участь у їх життєдіяльності. Безпосередньо з повітря Нітроген у вигляді азоту засвоюють лише деякі бактерії, а всі інші організми здатні засвоювати Нітроген тільки у складі сполук. Рослини засвоюють Нітроген неор­ганічних сполук, як і у ґрунті, у вигляді іонів NH4 i NO3. У рослинах здійснюється синтез білків. Рослини частково поїдаються травоїдними тваринами, і білкові речовини потрапляють до орга­нізму тварин. Під час гниття залишків рослин і тварин під впливом спеціальних бактерій відбуваються складні біохімічні процеси, внаслідок яких органічні сполуки, що містять Нітроген, перетворюються на неорганічні сполуки Нітрогену, які повертаються в ґрунт.

Колообіг Оксигену

Оксиген поширений у живих організмах у складі хімічних сполук, а в атмосфері він представлений двома простими речовинами — киснем O2 і озоном O3. Кисень потрапляє в атмосферу внаслідок фотосинтезу, коли виділяється як побічний продукт фотохімічної реакції. Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери внаслідок поглинання киснем ультрафіолетового випромінювання Сонця. Живі організми використовують кисень у процесі дихання для окиснення органічних сполук до вуглекислого газу й води, які потім знову можуть використовуватися у процесі фотосинтезу.

1. Розгляньте малюнки та опишіть колообіги відповідних речовин. Розкрийте роль людської діяльності у цьому процесі.

 

 

 

2. Складіть схеми колообігів оксігену, карбону, нітрогену, враховуючи вплив живих організмів та господарської діяльності людини.

3. Як відбувається кругообіг Карбону в природі? Яку роль у цьому процесі відіграє фотосинтез?

4. Що таке «парниковий ефект»? Які заходи потрібні, щоб протидіяти цьому явищу? Відповідь мотивуйте.

5. Кисень безперервно споживається з атмосфери як живими істотами. Так і підприємствами різних галузей промисловості, а вміст його в повітрі залишається практично незмінним. Як саме в атмосфері поновлюється кисень?

6. Назвіть функції води в природі.

7. Яке значення колообігу води в природі.

Біосфера.

"На земній поверхні немає хімічної сили, більш постійно

діючої, а тому й могутнішої за своїм кінцевим наслідків,

ніж живі організми, взяті в цілому". В. І. Вернадський

Перші уявлення про біосферу як «область життя» і оболонку Землі були висловлені ще Жаном Батистом Ламарком. Термін «біосфера» ввів в науку Едуард Зюсс у 1875 році. Але тільки в 1926 році з'являється цілісна концепція про біосферу. Автором цієї концепції є Володимир Іванович Вернадський.

ВЕРНАДСЬКИЙ Володимир Іванович - видатний російський і радянський природодослідник, мислитель і громадський діяч. Академік Петербурзької академії наук, професор Московського університету, перший президент Академії наук України. Володимир Іванович прожив довге життя (1863-1945) і більшу її частину присвятив служінню науці. Його вважають основоположником геохімії, біогеохімії, радіогеології, гідрогеології. У коло його інтересів входили також: грунтознавство, кристалографія, мінералогія, біологія, палеонтологія, філософія та історія. Ідеї Вернадського зіграли видатну роль у становленні сучасної наукової картини світу. Вернадський за життя опублікував 473 наукові роботи Крім того, він займався організаторською науковою та громадською діяльністю. Лауреат Сталінської премії

 

Біосфера – це оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої визначається минулою і сучасною діяльністю живих організмів.

Склад біосфери:

Жива речовина — сукупність усіх існуючих на Землі рослин, тварин, мікроорганізмів, грибів.

Біогенна речовина — продукт життєдіяльності організмів (природний газ, нафта, торф, крейда, горючі сланці).

Нежива (косна) речовина — речовина, в утворенні якої організми не брали участі (гірські породи абіогенного походження, вода льодовиків).

Біокосна речовина — продукт взаємодії живої речовини і неживої матерії (ґрунт).

Головну роль виконує жива речовина!!!

 

Функції живої речовини:
• газова - підтримання постійного газового складу атмосфери;
• концентраційна здатність живої речовини активно поглинати з навколишнього середовища та накопичувати певні елементи, що приводить до утворення корисних копалин

• окислювально-відновна - здійснення кругообігу речовин у біосфері

 

Частка живої речовини (або біомаси) становить 0,01 – 0,02 % від маси косної речовини. Якщо живу речовину рівномірно розподілити на поверхні планети, то вийде шар всього лише в 1,5см.
На частку рослин припадає 95%, на частку тварин – 5 %

Біомаса живих організмів суші представлена на 99,2% - зеленими рослинами, і на 0,8% - тваринами і мікроорганізмами. В океані на частку рослин припадає 6,3 %, на частку тварин – 93,7 %.

 

Вернадський показав і переконливо довів, що існує зворотний зв'язок між живою і неживою природою, тобто живі організми перетворюють і переміщують неживу матерію.

 

Межі біосфери

Оболонка Землі	Висота, глибина	Межі життя
Атмосфера	100-1000 км	10 - 18 км (споры до 20 - 25 км)
Гідросфера	Середня – 3.5 км, найбільша – 11 км	11 км
Літосфера	30 – 70 км	2 – 5 км

Фактори, що обмежують життя:

• Відсутність кисню, СО2 та води у рідкому стані;
• Високі та низькі температури;
• Відсутність мінеральних елементів;
• Надсолоне середовище
• Ультрафіолетове випромінювання

Ноосфера