Біосфера - жива оболонка Землі (стр. 4 из 6)

Рис.5. Кругообіг води в біосфері

2.5 Кругообіг фосфору

Кругообіг фосфору являє собою дуже простий незамкнений цикл. Фосфор здійснює кругообіг у наземних екосистемах як важлива і необхідна складова частина цитоплазми клітини. Редуценти мінералізують органічні сполуки фосфору з відмерлих організмів у фосфати, які знову споживаються коренями рослин. Величезні запаси фосфору, накопичені за минулі геологічні епохи, містять гірські породи. У процесі руйнування ці породи віддають фосфати наземним екосистемам, але значні кількості фосфатів виявляються залученими в кругообіг води, вилужуються і потрапляють у море. Тут вони збагачують солоні води, живлять фітопланктон і організми, які пов'язані з ними харчовими ланцюгами. Частина фосфатів використовується морськими екосистемами, інша частина накопичується в океанічних відкладеннях. Часткове повернення фосфатів на землю забезпечують морські птахи.

Кругообіг фосфору показаний на рис.6.

Рис. 6. Кругообіг фосфору в біосфері

Вважається, що кожного року повертається в кругообіг 60 тис. т фосфору, що зовсім не компенсує тих 2 млн. т фосфатів, які щорічно добуваються з покладів і швидко вилужуються при використанні у вигляді добрив.

2.6 Кругообіг сірки

Сірка, яка знаходиться в ґрунті, є продуктом розкладання материнських гірських порід, що містять пірити і халькопірити, а також продукт розкладання органічних речовин рослинного походження. Органічні речовини тваринного походження містять мало сірки. Корені адсорбують ґрунтову сірку, яка входить у створювані рослиною сірчані амінокислоти (цистин, цистеїн, метіонін).

Після відмирання рослин сірка повертається в ґрунт. Це здійснюється численними організмами. Деякі з них відновлюють сірку органічних сполук у сірководень і сірку, а інші організми окисляють ці продукти в сульфати, які поглинаються коренями рослин. Таким чином підтримується кругообіг сірки в природі. Крім сірки органічного походження, рослини можуть вводити в цикл значну кількість сірки, яка переноситься повітряними масами і дощовою водою з промислових районів (дими). Це джерело забезпечує від 2,7 до 260 кг сірки на 1 га за рік.

2.7 Перетворення енергії в біосфері

З кругообігом речовин тісно пов'язане перетворення енергії в біосфері. Як було вже згадано, первинним джерелом енергії будь-якої екосистеми є Сонце. Кількість сонячної енергії, яка досягає поверхні Землі, у районах з помірним або помірно жарким кліматом дорівнює в середньому 10 млрд. ккал на 1 га за рік. Але лише 1% сонячної енергії, що надходить на поверхню Землі, використовується рослинами на фотосинтез, тобто на створення органічних речовин. Із цієї відносно невеликої кількості значна частина енергії (більше 50%) йде на процеси життєдіяльності рослин (дихання та ін.) і неминуче розсіюється.

Відповідно через екосистеми проходить безперервний потік енергії, який, на відміну від кругообігу речовин, не є замкненим.

Кількість розсіюваної енергії може дорівнювати отримуваній, і тоді система існує з нульовим балансом. Але звичайно частина її накопичується у вигляді приросту біомаси або відкладень органічних решток у ґрунті чи на дні водойм.

Визначено, що при переході від однієї ланки харчового ланцюга до іншої розсіюється до 90% енергії, яка міститься в біомасі тих чи інших організмів. Наприклад, трофічний ланцюг водної системи може бути представлений так: фітопланктон (мікроскопічні водорості) → зоопланктон (дрібні рачки) → молодь риб → дорослі хижі риби (наприклад, окунь). Відповідно, для отримання 1 кг окунів має бути витрачено приблизно 10 кг риб'ячої молоді, 100 кг зоопланктону чи 1000 кг фітопланктону. Тому з цього можна зробити важливий практичний висновок -економічно більш вигідно використовувати господарсько цінні види, які мають короткі трофічні ланцюги.

Графічно трансформацію енергії на кожному рівні зображують у вигляді пірамід енергії.

Таким чином, основа біосфери - кругообіг органічної речовини, який здійснюється за участі всіх організмів, що населяють біосферу.

У закономірностях біологічного кругообігу полягає основа тривалого існування і розвитку життя. Запаси доступних мінеральних елементів, необхідних для здійснення життєвих функцій, не можуть бути безкінечними. Коли б вони тільки споживалися, то життя б рано чи пізно припинилося.

Зелені рослини створюють органічну речовину, незелені рослини і тварини руйнують її. З мінеральних сполук, отриманих від розпаду органічної речовини, нові зелені рослини будують нову органічну речовину, і так без кінця. З цієї точки зору, кожний вид організмів є важливою ланкою в кругових процесах елементів, у міграціях атомів. Використовуючи як засоби існування тіла чи продукти розпаду одних організмів, кожний вид повинен віддавати в середовище те, що можуть використовувати інші.

Особливо велика роль у кругообігу речовин належить мікроорганізмам. Мінералізуючи органічні рештки тварин і рослин, мікроорганізми перетворюють їх у мінеральні солі і найпростіші органічні сполуки типу біогенних стимуляторів, які знову використовуються зеленими рослинами при синтезі нової органічної речовини.

Один із головних парадоксів життя полягає в тому, що його безперервність забезпечується процесами розпаду, деструкцією.

Руйнуються складні органічні сполуки, вивільнюється енергія, втрачається запас інформації, який властивий живим типам зі складною організацією. У результаті діяльності деструкторів, переважно мікроорганізмів, будь-яка форма життя неминуче буде залучена в біологічний кругообіг. Тому за їх допомогою здійснюється саморегуляція біосфери. Дві властивості дозволяють мікроорганізмам відігравати таку важливу роль: здатність швидко пристосовуватися до різних умов і здатність використовувати як джерело вуглецю й енергії будь-які субстрати. Вищі організми не мають такої властивості, тому вони можуть існувати лише як своєрідна надбудова на міцному фундаменті мікроорганізмів.

Антропогенна діяльність дуже впливає на природний біологічний кругообіг речовин та залучає до нього ті речовини, які давно були з нього вилучені. Можна відзначити небувале прискорення кругообігу деяких речовин. Швидко вичерпуються родовища багатьох елементів, іноді вони можуть накопичуватися в пропорціях, яких ніколи не було в природі. У цілому в біосфері під впливом людини знижується ентропія за рахунок збільшення ентропії земної кори (спалювання горючих корисних копалин, розсіювання металічних корисних копалин та ін.). Все це приводить до порушення рівноваги біосфери (Білявський та ін., 1993р.).

3 Природні ресурси біосфери та їх класифікація

Природні ресурси- найважливіший компонент оточуючого людину природного середовища; вони використовуються для створення матеріальних і духовних потреб суспільства. До природних ресурсів відносять: атмосферне повітря, воду, ґрунт, сонячну і космічну радіацію, корисні копалини, клімат, рослинний і тваринний світ. Багато природних ресурсів складається з ряду компонентів.

Природні ресурси виступають не тільки як компоненти природи, але й як економічна категорія. Для тривалого використання й охорони природних ресурсів необхідно знати їх класифікацію.

За походженням виділяють ресурси природних компонентів і ресурси природно-територіальних комплексів.

Ресурси природних компонентів.

Кожний вид природних ресурсів формується в одному з компонентів ландшафтної оболонки.

За належністю до компонентів ландшафтної оболонки виділяють такі ресурси:

а) мінеральні;

б) кліматичні;

в) водні;

г) рослинні;

ґ) земельні;

д) ґрунтові;

е) тваринного походження.

Ресурси природно-територіальних комплексів:

а) гірничопромислові;

б) сільськогосподарські;

в)водогосподарські;

г) лісогосподарські;

ґ) селітебні;

д) рекреаційні та ін.

Основний критерій класифікації природних ресурсів за видами господарчого використання - це віднесення їх до різних секторів матеріального виробництва. За цією ознакою природні ресурси поділяють на ресурси промислового і сільськогосподарського виробництва.

Природні ресурси промислового виробництва.

Сюди належать усі види природної сировини, яка використовується в промисловості:

а) енергетичні - горючі корисні копалини, гідроенергоресурси, джерела біоконверсійної енергії, ядерна сировина;

б) неенергетичні - корисні копалини, вода, землі, лісові ресурси, рибні ресурси (добування має промисловий характер).

Природні ресурси сільськогосподарського виробництва:

а) агрокліматичні - ресурси тепла і вологи, які необхідні для росту сільськогосподарських рослин та розвитку худоби;

б) ґрунтово-земельні - земля та її верхній шар з унікальними властивостями родючості;

в) водні ресурси - води, які використовуються в рослинництві для зрошення, у тваринництві - для напування і утримання худоби.

За ознакою вичерпності природні ресурси поділяють на дві категорії: вичерпні та невичерпні.

Вичерпні ресурси,у свою чергу, поділяються на невідновні і відновні.

До невідновних природних ресурсівналежать ті з них, які абсолютно не відновлюються (кам'яне вугілля, нафта, більшість корисних копалин) або відновлюються в сотні тисяч і мільйони разів повільніше, ніж відбувається їх використання (торф'яники, багато осадових порід). Використання цих ресурсів неминуче призводить до їх виснаження.

До відновних природних ресурсівналежать ґрунт, рослинний і тваринний світ (біологічні ресурси) та деякі мінеральні ресурси (наприклад, морська сіль). При раціональному використанні вони постійно відновлюються. Процес самовідновлення відбувається за певних природних умов, що необхідно враховувати при їх використанні. Темпи витрачання цих ресурсів повинні відповідати темпам їх відновлення. Порушення цієї відповідності приводить до виснаження ресурсів. Відновні природні ресурси внаслідок антропогенного впливу можуть стати невідновними (це стосується винищених видів тварин і рослин, втрачених внаслідок ерозії ґрунтів та ін.).