Роль азоту в житті рослин та тварин
У процесі кругообігу азоту відбувається поетапний розпад органічних сполук, внаслідок чого він переходить у нітратну форму. Найкраща сполука для споживання рослинами – аміак (NH3), оскільки його перетворення в органічні сполуки вимагає мінімальної хімічної перебудови. Проте токсичність аміаку для рослинних тканин не дає можливості йому бути джерелом азоту, крім того, він легко розчиняється у воді і швидко вимивається з ґрунту. Той аміак, який не вимивається, піддається дії бактерій, які добувають енергію шляхом окислення азоту аміаку до нітритів (NО2-) і нітратів (NО3-). Утворені в ґрунті нітрати швидко асимілюються корінням рослин. Біохімічні перетворення азотовмісних сполук відбуваються кількома шляхами.
Кругообіг азоту в біогеоценозі
Проходження азоту через біогеоценоз має свої особливості, які значною мірою відрізняються від вуглецевого кругообігу (рис.1). Виділяють чотири такі відмінності кругообігу азоту. По-перше, більшість організмів не можуть асимілювати його із велетенського фонду (3,85·1021 г N2), який є в атмосфері. По-друге, азот не бере безпосередньої участі у вивільненні хімічної енергії в процесі дихання: головна його роль полягає в тому, що він входить до складу білків і нуклеїнових кислот, які створюють структуру біологічних систем і регулюють їх функціонування. По-третє, біологічний розклад азотовмісних органічних сполук до органічних форм складається з кількох стадій, причому окремі з них можуть здійснюватися лише спеціалізованими бактеріями.
Особливості азоту і його поширення в біосфері
Азот складає 79 % атмосфери, але величезна кількість живих істот не здатні прямо використовувати цей запас азоту. Спочатку він повинен бути зафіксованим спеціалізованими мікроорганізмами.
Іноді життя вбиває життя
Примітка: Для переміщення по часовій стрічці використовуйте курсор миші. На схемі: синій глобус - атмосферна криза (зміна газового складу атмосфери), блакитний глобус - заледеніння, коричневий глобус - масові вимирання живих організмів.
Ми вже писали про квітучу але несприятливу для життя Землю, і сьогодні ми хочемо проілюструвати біосферні катастрофи минулого, сьогодення та майбутнього за допомогою анімованої часової стрічки, опублікованої журналом Newscientist. Переклад відповідного тексту наведено далі в супроводі необхідних пояснень.
2.7. Ноосфера.
Людина опинилася за кермом біосфери, не знаючи правил навігації... Ці правила — екологічні закони світу, закони, що керують життям на Землі, людина відмінити не може. Вона мусить їм підкоритись, аби вижити. (П. Фарб, американський ентомолог, письменник — популяризатор науки).
Поява на Землі Розуму, носієм якого є Людина, докорінно змінила хід еволюції біосфери. Перехід від «нерозумної» форми живої матерії до Розуму був таким самим революційним стрибком, як і перехід від неживої матерії до живої. Як же оцінювати цю подію — появу на Землі Розуму? Адже дехто з учених розглядає людину як своєрідну «помилку Природи», хворобливе відхилення від «норми», що виникло на Землі випадково.
2.4. Біогеоценози — елементарні одиниці біосфери
...Ми, біологи, добре знаємо, що найстійкіше біологічне угруповання — це угруповання, яке складається з максимуму різноманітних видів. Наприклад, це тропічний ліс, який складається з багатьох десятків тисяч видів. А найнестійкіше угруповання — тундра: тут мало видів і звідси її страшенна вразливість, ранимість. Стійкою є лука, що складається з багатьох видів. А тільки-но ми застосовуємо монокультуру, то її вже треба постійно підживлювати добривами, захищати отрутохімікатами.., інакше вона існувати не може. Вона нестійка, бо «моно». (М. М. Воронцов, російський біолог).
Загальне уявлення про екосистему.
Процеси зв'язування сонячної енергії, її трансформації й накопичення в живій речовині, поглинання поживних речовин та їх перетворення, нагромадження осадових відкладів і вивітрювання гірських порід відбуваються в конкретних екосистемах. Термін «екосистема» запропонував англійський еколог А. Тенслі в 1935 р. Під екосистемою розуміють функціональну систему, яка вбирає в себе угруповання живих організмів разом із середовищем, в якому вони мешкають. Елементи цієї системи пов'язані між собою обміном речовин та енергії. Екосистемами є й біосфера в цілому, й окремий ліс, і окрема калюжа, й поодиноке дерево, тобто як за розмірами, так і за складом екосистеми дуже різноманітні. Головна спільна риса всіх екосистем — це те, що в певних ланках трофічного ланцюга екосистеми засвоюється, передається й перетворюється енергія. В екосистемах також відбуваються міграція й трансформація речовини.
2.3. Джерела й кількість енергії в біосфері
Біосфера — це відкрита термодинамічна система, що одержує енергію у вигляді променистої енергії Сонця й теплової енергії процесів радіоактивного розпаду речовин у земній корі та ядрі планети. Радіоактивна енергія, частка якої в енергетичному балансі планети була значною на абіотичних фазах, нині не відіграє помітної ролі в житті біосфери, й основне джерело енергії сьогодні — це сонячне випромінювання. Щороку Земля одержує від Сонця енергію, яка становить близько 10,5 * 1020 кДж.
2.2. Походження й еволюція біосфери
Довго-довго, весну й літо, творила Земля. Коли вона втомилася від цього пекучого щастя, тихими безмовними піснями підступила до неї осінь. У розкішний холодний танок сплела вона останні барви Землі, й безживно, але яскраво й смалко палали вони кілька тижнів... Адже життя на Землі почалося лише в найостаннішип період її буття, коли достатньо знизилася температура, згустилися пари води й утворилися моря. (О. С. Серебровський, російський біолог, один з основоположників генетики).
Біосфера має довгу й багато в чому драматичну історію, тісно пов'язану з еволюцією Землі. Еволюцію Землі можна умовно поділити на кілька фаз.
Перша фаза. Формування ранньої земної кори, атмосфери та гідросфери. Виникнення геологічного кругообігу речовин. Згідно з найпоширенішою серед астрономів і астрофізиків гіпотезою, Всесвіт виник близько 20 млрд.
2.1. Загальне уявлення про біосферу
На земній поверхні немає хімічної сили, могутнішої за своїми кінцевими наслідками, ніж живі організми, взяті в цілому. (В. І. Вернадський, основоположник біогеохімії, радіогеології, творець учень про біосферу та ноосферу, перший президент Академії наук України).
Жива речовина. Що принципово відрізняє нашу планету від будь-якої іншої планети Сонячної системи? Наявність життя. «Якби на Землі не було життя, — писав академік В. І. Вернадський, — обличчя її було б так само незмінним і хімічно інертним, як нерухоме обличчя Місяця, як інертні уламки небесних світил». Життя на Землі реалізується у формі живої речовини, яку часто називають також біотою. Поняття «жива речовина» ввів у науку В. І. Вернадський і розумів під ним сукупність усіх живих організмів планети. Образно кажучи, всі організми — від бактерій, що потрапили на цю сторінку, до останнього дерева й тварини, до автора й читача цих рядків — становлять живу речовину. Вона виконує надзвичайно важливу роль у процесах, що відбуваються в усіх сферах Землі.
Роль катастроф в еволюції біосфери
Хоч життя людини досить коротке, та багато хто зустрічається з одним чи кількома катастрофічними (з погляду людини) явищами. Хроніки минулого є частково переліком різноманітних нещасть: посух, нашестя сарани, випадання великого граду тощо. Рідше і не в усіх частинах суходолу трапляються руйнівні землетруси, вулканічні виверження, катастрофічні повені.
