Навигация
2.2 Функції живої речовини
Поняття "жива речовина", як уже говорилося вище, введене В. І. Вернадським. У порівнянні з іншими речовинами біосфери (біогенною, косною, біокосною, радіоактивним, розсіяними атомами й речовиною космічного походження) жива речовина відіграє найбільшу роль і виконує ряд найважливіших функцій. В. І. Вернадський відзначав, що між косною, безжиттєвою частиною біосфери, косними природними тілами й живими організмами, що її населяють, іде безперервний обмін енергією й речовиною. Біосфера на нашій планеті виконує ряд важливих функцій, які обумовлюють властивості й відносну стабільність природи Землі:
- закріплення рухомих елементів поверхні літосфери (пісок, глина, гравій, дрібна галька, ґрунти різних типів);
- регуляція кругообігу води шляхом сповільнення поверхневого стоку і переведення його в підземний, зволоження повітря, зниження випаровуваності з поверхні внаслідок затемнення і зменшення швидкості вітру;
- зв'язування вуглекислоти, що виділяється тваринами та в ході хімічних перетворень у неживій природі;
- виділення кисню в процесі фотосинтезу наземними і водними рослинами;
- переведення в прості хімічні речовини величезної маси відмерлих організмів і їх виділень;
- участь в утворенні і відновленні ґрунтів, в очищенні атмосфери і води від різноманітних забруднень, в утворенні місцевого клімату і погоди;
- переміщення по планеті (суша, річки, моря і океани) маси різноманітних, хімічних елементів і речовин;
- участь в утворенні багатьох гірських порід, частина яких є корисними копалинами (кам'яне вугілля, крейда, вапняки та ін.);
- акумуляція і трансформація сонячної енергії, яка в трансформованому вигляді включається в кругообіг енергії Землі. [4]
Проте виділяють чотири основні функції живої речовини: енергетичну, руйнівну, накопичувальну й середовищеутворюючу (Лапо, 1987).
Енергетична функція виконується насамперед рослинами, які в процесі фотосинтезу акумулюють сонячну енергію у вигляді різноманітних органічних сполук. За словами Вернадського, зелені хлорофільні організми, зелені рослини, є головним механізмом біосфери, що вловлює сонячний промінь і створює фотосинтезом хімічні тіла - своєрідні сонячні консерви, енергія яких надалі стає джерелом діючої хімічної енергії біосфери, а значною мірою - всієї земної кори.
Всередині екосистеми ця енергія у вигляді їжі розподіляється між тваринами. Частково енергія розсіюється, а частково накопичується у відмерлій органічній речовині й переходить у викопний стан. Так утворилися поклади торфу, кам'яного вугілля, нафти й інших горючих корисних копалин, які слугують в наш час енергетичною базою для життя й роботи людей. Рослини - головне джерело їжі для людей і тварин.
Руйнівна (деструктивна) функція полягає в розкладанні, мінералізації мертвої органічної речовини, хімічному розкладанні гірських порід, залученні мінералів, що утворилися, у біотичний кругообіг.
Мертва органічна речовина розкладається до простих неорганічних з'єднань (вуглекислого газу, води, сірководню, метану, аміаку й т.д.), які знову використаються в початковій ланці кругообігу. Цим займається спеціальна група організмів – редуценти (деструктори).
Особливо слід звернути увагу на хімічне розкладання гірських порід. Завдяки живій речовині біотичний кругообіг поповнюється мінералами, що вивільняють із літосфери. Наприклад, пліснявий грибок у лабораторних умовах за тиждень вивільняв з вулканічної гірської породи 3 % кремнію, що втримується в ній, 11 % алюмінію, 59 % магнію, 64 % заліза.
Піонери життя на скелях - бактерії, синьо-зелені водорості, гриби й лишайники – мають на гірські породи найсильніший хімічний вплив розчинами цілого комплексу кислот - вугільною, азотної, сірчаною й різноманітних органічних. Розкладаючи з їхньою допомогою ті або інші мінерали, організми вибірково витягають і включають у біотичний кругообіг найважливіші живильні елементи - кальцій, калій, натрій, фосфор, кремній, мікроелементи.
Загальна маса зольних елементів, що утягує щорічно в біотичний круговорот тільки на суші, становить близько 8 млрд т. Це в кілька разів перевищує масу продуктів виверження всіх вулканів світу протягом року. Завдяки життєдіяльності організмів-деструкторів створюється унікальна властивість ґрунтів - їхня родючість.
Накопичувальна (концентраційна) функція полягає у вибірковому нагромадженні при життєдіяльності організмів атомів речовин, розсіяних у природі. Здатність концентрувати елементи з розведених розчинів - це характерна риса живої речовини. Найбільш активними концентраторами багатьох елементів є мікроорганізми. Наприклад, у продуктах життєдіяльності деяких з них у порівнянні із природним середовищем зміст марганцю збільшений в 1 200 000 разів, заліза - в 65 000, ванадію - в 420 000, срібла - в 240 000 разів.
Морські організми активно концентрують розсіяні мінерали для побудови своїх кістяків або покривів. Існують, наприклад, кальцієві організми (вапняні водорості, молюски, корали, моховатки, голкошкірі, і т. д.) і кремнієві (діатомові водорості, кремнієві губки, радіолярії). Особливу увагу варто звернути на здатність морських організмів накопичувати мікроелементи, важкі метали, у тому числі отруйні (ртуть, свинець, миш'як), радіоактивні елементи. Їхня концентрація в тілі безхребетних і риб може в сотні тисяч разів перевершувати зміст у морській воді.
Внаслідок цього морські організми корисні як джерело мікроелементів, але разом з тим уживання їх у їжу може загрожувати отруєнням важкими металами або бути небезпечним у зв'язку з підвищеною радіоактивністю.
Середовищеутворююча функція полягає в трансформації фізико-хімічних умов середовища (літосфери, гідросфери, атмосфери) в умови, сприятливі для існування організмів.
Можна сказати, що середовищеутворююча функція є спільний результат всіх розглянутих вище функцій живої речовини: енергетична функція забезпечує енергією всі ланки біотичного кругообігу (у ході фотосинтезу рослини виконують газову функцію: поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень); деструктивна і концентраційна сприяють витягу із природного середовища й нагромадженню розсіяних, але життєво важливих для організмів елементів.
Середовищеутворюючі функції живої речовини створили й підтримують баланс речовини й енергії в біосфері, забезпечуючи стабільність умов існування організмів, у тому числі людини. Разом з тим жива речовина здатна відновлювати умови перебування, порушені в результаті природних катастроф або антропогенного впливу.
Цю здатність живої речовини до відновлення сприятливих умов існування виражає принцип Лє Шательє, запозичений з області термодинамічної рівноваги. Він полягає в тому, що перебудова будь-яких змінних у системі у відповідь на зовнішні впливи відбувається в напрямку компенсації вироблених впливів. У теорії керування аналогічне явище зветься негативні зворотні зв'язки. Завдяки цим зв'язкам система повертається в первісний стан, якщо вироблені впливи не перевищують граничних значень. Наприклад, на підвищення змісту вуглекислого газу в атмосфері біосфера відповідає посиленням фотосинтезу, що знижує концентрацію СО
. Таким чином, стійкість біосфери виявляється явищем не статичним, а динамічним.
У результаті середовищеутворюючої функції в географічній оболонці відбулися наступні найважливіші події: був перетворений газовий склад первинної атмосфери; змінився хімічний склад вод первинного океану; утворилася товща осадових порід у літосфері; на поверхні суші виник родючий ґрунтовий покрив (також родючі води океану, рік й озер).
Чистота морських вод - результат фільтрації, здійснюваної різноманітними організмами, але особливо зоопланктоном. Більшість із цих організмів добуває їжу, відціджуючи з води дрібні частки. Робота їх настільки інтенсивна, що весь океан очищається від суспензії за 4 роки. Озеро Байкал винятковою чистотою своїх вод багато в чому зобов'язано веслоногому рачкові епішурі, що за рік тричі проціджує його воду.
Вернадський пояснює парадокс: чому, незважаючи на те, що загальна маса живої речовини - плівка життя, що покриває Землю, мізерно мале, результати життєдіяльності організмів позначаються на складі й літосфери, і гідросфери, і атмосфери? Якщо жива речовина розподілити на поверхні Землі рівним шаром, її товщина складе всього 2 см. При такій незначній масі організми здійснюють свою планетарну роль завдяки досить швидкому розмноженню, тобто досить енергійному круговороту речовин, пов'язаному із цим розмноженням.
Маса живої речовини, що відповідає даному моменту часу, із труднощами зіставляється з грандіозною її кількістю, що робила свою роботу протягом сотень мільйонів років існування організмів. Якщо розрахувати всю масу живої речовини, відтвореного за цей час біосферою, вона виявиться рівної 2,4 ∙ 1020т. Це в 12 разів перевищує масу земної кори.
На земної поверхні немає хімічної сили, що більш постійно діє, а тому й більше могутньої по своїх кінцевих наслідках, чим живі організми, узяті в цілому. Глини, вапняки, доломіти, бурі залізняки, боксити - це все породи органогенного походження. Нарешті, властивості природних вод, солоність Світового океану й газовий склад атмосфери визначаються життєдіяльністю істот, що населяють планету.
Розглянемо вплив середовищеутворюючої функції організмів на вміст кисню й вуглекислого газу в атмосфері. Нагадаємо, що підвищення концентрації СО2 в атмосфері викликає "парниковий ефект" і сприяє потеплінню клімату. Вільний кисень виділяється при фотосинтезі. Уперше на Землі масовий розвиток фотосинтезуючих організмів – синьо-зелених водоростей - мало місце 2,5 млрд років тому. Завдяки цьому в атмосфері з'явився кисень, що дало імпульс швидкому розвитку тварин. Однак інтенсивний фотосинтез супроводжувався посиленим споживанням СО2 і зменшенням його змісту в атмосфері. Це привело до ослаблення "парникового ефекту", різкому похолоданню й першому в історії планети (гуронському) заледенінню. У наші дні нагромадження в атмосфері вуглекислого газу від спалювання палива розглядається як тривожна тенденція, що веде до потепління клімату, таненню льодовиків і загрожую чого підвищенням рівня Світового океану більш ніж на 100 м. У зв'язку із цим слід зазначити функцію захоплення й поховання надлишкової вуглекислоти морськими організмами шляхом переводу її в з'єднання вуглекислого кальцію, а також шляхом утворення біомаси живої речовини.[9]
Існує й інший підхід до виділення функцій живої речовини. У 1928-1930 рр. В. І. Вернадський дав уявлення про 5 основних біогеохімічних функцій біосфери.
Перша – газова. Більшість газів верхніх шарів планети породжені життям. Підземні горючі гази – продукти розпаду органічних речовин рослинного походження, раніше похованих в осадових товщах.
Друга – концентраційна.
Третя – окиснювально-відновна. Вона грає важливу роль в історії багатьох хімічних елементів з перемінною валентністю. В процесі життєдіяльності і після смерті організми, що живуть у водоймах, регулюють кисневий режим і цим самим створюють умови, сприятливі для розчинення і осідання ряду хімічних елементів з перемінною валентністю (V, Mn, Fe).
Четверта – біохімічна. Ця функція пов’язана із ростом, розмноженням и переміщенням живих організмів у просторі. Розмноження призводить до швидкого поширення живих організмів, "розповзанню" їх в різні географічні області.
П’ята – біогеохімічна діяльність людини. Вона охоплює все більшу кількість речовини земної кулі для потреб промисловості, транспорту, сільського господарства. Ця функція посідає особливе місце в історії планети і потребує окремого вивчення. [3]
Отже можна відмітити, що багато функцій за Вернадським співпадають з функціями, виділеними Лапо.
Крім зазначених, до функцій живої речовини в біосфері варто віднести також водну, котра пов'язана з біогенним круговоротом води, що має важливе значення в круговороті води на планеті.
Виконуючи перераховані функції, жива речовина адаптується до навколишнього середовища й пристосовує її до своїх біологічних потреб. При цьому жива речовина й середовище її перебування розвиваються як єдине ціле, однак контроль над станом середовища здійснюють живі організми. [8]
Похожие работы
... та управління екологічними процесами. Моніторинг дозволяє виявляти критичні та екстремальні ситуації, фактори антропогенного впливу на довкілля, здійснювати оцінку та прогноз стану об'єктів спостереження, керувати процесами взаємовпливу об'єктів гідросфери, літосфери, атмосфери, біосфери та техносфери. Таким чином, суть моніторингу зводиться до таких функцій: — контролю за станом об'єктів ...
... дування відкритих уроків, спільного планування уроків і т. д. Вчитель географії з врахуванням загально шкільного плану навчально – методичної роботи розробляє індивідуальний план реалізації міжпредметних зв’язків в курсах географії. Методика творчої роботи вчителя включає ряд етапів: 1. Вивчення опорних тем і підручників інших предметів, читання додаткової наукової, науково – популярної і ...
... . км2. Найбільшими в області є водосховища, що утворилися після спорудження Кременчуцької (1952 р.) та Дніпродзержинської (1964 р.) ГЕС у долині Дніпра. Водосховища – це основа водогосподарських антропогенних ландшафтів як України, так і Полтавщини. Адже вони створюються людиною для накопичення та збереження води в ділянках регулювання стоку, зрошення та інших господарських потреб. Площа водного ...
... навчання на уроках географії, таких як моделюючий малюнок, картографічні засоби навчання, підручник з географії та електронний атлас. На основі аналізу класифікації функцій та методики застосування наочних засобів навчання географії нами були розроблені плани конспектів-уроків для 6, 7 та 8 класів із безпосереднім використанням, які б могли покращити рівень навчального процесу та успішності учн ...
0 комментариев