Біялогія
Выдавец: Народная асвета
Памер: 277с.
Мінск 2006
сушы, наадварот, ападкаў выпадае больш, чым выпарваецца вады. Лішкі яе сцякаюць у рэкі, азёры, а з іх — зноў у акіян.
Як бачым, глабальны кругаварот вады адбываецца дзякуючы фізічным працэсам: выпарэнню, кандэнсацыі, пераносу рэчываў і г. д. Роля жывога рэчыва ў ім, здавалася б, невялікая. Аднак на кантынентах маса вады, якая выпарваецца раслінамі, вельмі істотная. Так, з 1 га лесу яна складае прыкладна 20—50 т у суткі. Акрамя таго, расліннае покрыва замаруджвае сцёк вады і падтрымлівае пастаянны ўзровень грунтавых вод. У выніку зоны сушы, пакрытыя расліннасцю, функцыянуюць ва ўласным адносна замкнёным водным рэжыме.
БІЯСФЕРА ЖЫВАЯ АБАЛОНКА ПЛАНЕТЫ
30
Мал. 10. Кругаварот азоту
Кругаварот азоту (мал. 10). Азот з’яўляецца неабходным элементам важнейшых арганічных злучэнняў любой жывой клеткі. Асноўныя яго запасы сканцэнтраваны ў атмасферы ў форме малекулярнага азоту, які недаступны для раслін.
Шляхі паступлення ў глебу і воднае асяроддзе звязаных форм азоту розныя. Так, невялікая колькасць азоцістых злучэнняў утвараецца ў атмасферы ў час навальніц. Разам з дажджавымі водамі яны трапляюць у воднае ці глебавае асяроддзе. Злучэнні азоту выдзяляюцца і пры вывяржэнні вулканаў.
Засвойваць атмасферны малекулярны азот здольныя толькі некаторыя пракарыёты (бактэрыі і цыянабактэрыі), якія маюцьдля гэтага спецыяльны ферментны комплекс — нітрагеназу. Найбольш актыўнымі азотфіксатарамі з’яўляюцца клубеньчыкавыя бактэрыі роду рызобіум, якія пасяляюцца ў клетках каранёў бабовых і некаторьіх іншых раслін. Дзякуючы іх азотфіксавальнай дзейнасці 1 га пасеваў бабовых культур за вегетацыйны перыяд назапашвае ў сярэднім 200—300 кг азоту і абагачае ім глебу. У вадаёмах азотфіксатарамі з’яўляюцца некаторыя віды цыянабактэ
Кругаварот рэчываў у біясферы
31
рый (насток, анабена), масавае развіццё якіх выклікае «цвіценне» вады (мал. 11). Пасля раскладання адмерлых цыянабактэрый вадаём узбагачаецца азоцістымі злучэннямі.
Азотзмяшчальныя арганічныя рэчывы адмерлых арганізмаў раскладаюцца гніласнымі (амоніфіцыруючымі) бактэрыямі да аміяку. Асноўная маса ўтваральнага аміяку акісляецца далей нітрыфіцыруючымі бактэрыямі да нітрытаў і нітратаў, якія засвойваюцца раслінамі. Некаторая частка аміяку адыходзіць у атмасферу і разам з вуглякіслым і іншымі газамі ўдзельнічае ў стварэнні парніковага эфекту — утрыманні цяпла ў атмасферы планеты.
Розныя формы азоцістых злучэнняў глебы і воднага асяроддзя аднаўляюцца некаторымі відамі бактэрый да аксідаў і малекулярнага азоту. Гэты працэс называецца дэнітрыфікацыяй. Яго вынікам з’яўляецца збядненне глебы і вады злучэннямі азоту і папаўненне атмасферы малекулярным азотам.
Працэсы нітрыфікацыі і дэнітрыфікацыі ў прыродзе былі збалансаваны да пачатку інтэнсіўнага прымянення чалавекам мінеральных азотных угнаенняў для атрымання высокіх ураджаяў сельскагаспадарчых раслін. У цяперашні час зза гэтага назіраецца назапашванне злучэнняў азоту ў глебе, раслінах, грунтавых водах.
Мал. 11. «Цвіценне» вады
БІЯСФЕРА ЖЫВАЯ АБАЛОНКА ПЛАНЕТЫ
Кругаваротвугляроду (мал. 12). Вуглярод — абавязковы хімічны элемент усіх арганічных рэчываў. Велізарная роля ў кругавароце гэтага элемента належыць раслінам. У працэсе фотасінтэзу вуглякіслы газ атмасферы і гідрасферы выкарыстоўваецца наземнымі і воднымі раслінамі, а таксама цыянабактэрыямі і ўключаецца ў састаў арганічных рэчываў. У працэсе дыхання ў клетках усіх жывых арганізмаў адбываецца зваротны працэс: вуглярод арганічных злучэнняў пераходзіць у склад малекул вуглякіслага газу. У працэсы фотасінтэзу і дыхання ўцягваюцца дзесяткі мільярдаў тон вугляроду, што і прыводзіць да яго цыркуляцыі ў біясферы.
Яшчэ адным магутным спажыўцом вугляроду з’яўляюцца марскія арганіз
мы, якія выкарыстоўваюць яго злучэнні для пабудовы ракавін і шкілетных утварэнняў. 3 вапняковых ракавін і шкілетаў адмерлых арганізмаў на дне мораў і акіянаў утвораны магутныя адклады вапнякоў.
Цыкл вугляроду замкнёны не цалкам. Вуглярод можа надоўга выходзіць з кругавароту, утвараючы залежы каменнага вугалю, торфу, нафты, вапнякоў, сапрапеляў (донных арганічных глеяў), гумусу і інш.
Чалавек парушае адрэгуляваны прыродай кругаварот вугляроду ў ходзе сваёй гаспадарчай дзейнасці. За кошт спальвання велізарнай колькасці выкапнёвага паліва колькасць вуглякіслага газу ў атмасферным паветры за мінулае стагоддзе ўзрасла амаль на чвэрць.
Мал. 12. Кругаварот вугляроду
Эвалюцыя і стабільнасць біясферы
Знаёмства з кругаваротамі асобных хімічных рэчываў дае вам магчымасць убачыць, што яны не ізаляваны адзін ад аднаго, а ўзаемазвязаны як між сабой, так і з вялікім геалагічным кругаваротам. Біятычны кругаварот рэчы
ваў планеты з’яўляецца складанай сістэмай прыватных кругаваротаў. Гэтыя кругавароты адбываюцца ў экасістэмах (біягеацэнозах), у якіх шматлікія арганізмы розных відаў звязаны між сабой рознымі формамі ўзаемадзеяння.
01. Абгрунтуйце неабходнасць кругавароту рэчываўу біясферы. 2. Якія працэсы з’яўляюцца галоўнымі ў кругавароце вады ў біясферы? 3. Якая роля жывога рэчыва ў кругавароце вады? 4. Якая група арганізмаў здольная да прамой фіксацыі малекулярнага азоту атмасферы? 5. Дзякуючы якім працэсам азот арганічных рэчываў адмерлых арганізмаў ператвараецца ў неарганічныя злучэнні? 6. Якая форма вугляроду найбольш актыўна ўдзельнічае ў кругавароце гэтага элемента?
*8. Эвалюцыя і стабільнасць біясферы
Эвалюцыя біясферы. Сучасная структура біясферы і межы пражывання існуючых цяпер арганізмаў фарміраваліся паступова ў выніку доўгай гісторыі Зямлі, пачынаючы з яе ўзнікнення і да цяперашняга часу.
Доказы развіцця біясферы шматлікія і бясспрэчныя. Гэта перш за ўсё выкапнёвыя рэшткі старажытных арганізмаў. Вывучаючы іх, вучоныя ўстанавілі галоўныя этапы ў гісторыі развіцця арганічнага жыцця на планеце. Палеантолагі таксама прыйшлі да высновы, што мільярды асобін продкаў сучасных жывёл і раслін незваротна зніклі ў геалагічным мінулым, не пакінуўшы пасля сябе аніякіх слядоў (акамянеласцей, адбіткаў, муміфікацый). А вось геахімічныя сляды існавання старажытных арганізмаў
2. Зак. 345.
захаваліся ў выглядзе арганічных злучэнняў у асадкавых горных пародах зямной кары. Так, у старажытных пародах, узрост якіх каля 3 млрд гадоў, быў знойдзены вуглярод біягеннага фотасінтэтычнага паходжання.
Адзін з важнейшых этапаў развіцця жыцця на Зямлі цесна ўзаемазвязаны са змяненнем колькасці кіслароду ў атмасферы і станаўленнем азонавага экрана.
Старажытныя фотааўтатрофныя цыянабактэрыі насычалі кіслародам тоўшчу першаснага Сусветнага акіяна. Затым паступова ў сувязі з ростам і размнажэннем фотасінтэзуючых арганізмаў колькасць свабоднага кіслароду стала ўзрастаць, і ён пачаў паступаць у атмасферу. Гэта стварыла перадумовы для ўтварэння азонавага
БІЯСФЕРА ЖЫВАЯ АБАЛОНКА ПЛАНЕТЫ
34
экрана, які паглынаў згубнае для жывых арганізмаў караткахвалевае ультрафіялетавае выпраменьванне.
Да канца палеазою, у пермскім перыядзе, канцэнтрацыя кіслароду ў атмасферы дасягнула сучаснага ўзроўню. Яго колькасць разам з фарміраваннем азонавага слоя дазволіла арганізмам выйсці на сушу. Гэта палажыла пачатак фарміраванню наземнай флоры і фауны. Заваёўванне мацерыкоў жывым рэчывам суправаджалася рэзкім узрастаннем яго біямасы. Пазней яна стала пераважаць над акіянічнай біямасай (гл. табл. 4).
Адначасова ў акіяне працягваўся рост масы жывога рэчыва. Донныя і прыдонныя арганізмы паступова захоплівалі ўсё новыя і новыя ўчасткі марскога дна, прасоўваючыся ў глыбіню. Побач з павелічэннем масы назіралася ўскладненне іх хімічнага са
ставу, а таксама выкарыстанне для пабудовы ўнутранага і вонкавага шкілетаў мінеральных рэчываў (SiO2, СаСО3, MgCO3, SrSO4 і інш.). У абменных працэсах клетак сталі ўдзельнічаць складаныя металаарганічныя злучэнні (гемаглабін і інш.). 3 ростам біямасы і яе актыўнасці павялічылася ўздзеянне жывых арганізмаў на фарміраванне хімічнага саставу атмасферы і растворанага рэчыва гідрасферы.
Стабільнасць біясферы. Біясфера ўяўляе сабой устойлівую прыродную сістэму, у якой падтрымліваецца дынамічны раўнаважны стан (мал. 13). У выніку буйных геалагічных з’яў (вывяржэння вулканаў, землятрасенняў і да т. п.) гэта раўнавага ў некаторых рэгіёнах планеты можа часова парушацца, аднак біясфера за кошт структурных і функцыянальных кампанентаў, якія яе скла
Паток
сонечнай
Мал. 13. Фактары стабільнасці біясферы
Эвалюцыя і стабільнасць біясферы
35
даюць, — экасістэм — здольная яе аднаўляць.
Стабільнасць біясферы вызначаецца перш за ўсё бесперапынным паступленнем сонечнай энергіі, якую выкарыстоўваюць фотааўтатрофныя арганізмы, пераўтвараючы яе ў першаснае арганічнае рэчыва — першаежу для кансументаў. Яна вызначаецца таксама разнастайнасцю жывых арганізмаў, што жывуць у яе межах (біяразнастайнасцю), іх пастаянным размнажэннем і прыстасаваннем да жыцця ў самых разнастайных умовах. He менш важныя шматлікія тыпы і спосабы харчавання жывых істот біясферы, у выніку чаго падтрымліваецца бесперапынны біягенны кругаварот рэчываў.
Біясфернае значэнне жывых арганізмаў розных царстваў. Кожны перыяд развіцця біясферы характарызаваўся комплексам умоў асяроддзя і існуючых у гэтых умовах жывых арганізмаў. Так, ведізарная роля ў фарміраванні біясферы старажытнейшых пракарыётаў планеты — бактэрый — звязана з разнастайнасцю тыпаў і спосабаў іх харчавання. Сярод іх ёсць фота і хемааўтатрофы, a таксама гетэратрофы з рознымі спосабамі харчавання. Асноўная роля бактэрый у біясферы заключаецца ў ажыццяўленні заключных стадый раскладання мёртвага арганічнага рэчыва (шляхам акіслення, гніення, браджэння і да т. п.) да мінеральных рэчываў,
якія зноў трапляюць у біялагічны кругаварот. Дзякуючы гэтай функцыі бактэрый велічыня біямасы жывога рэчыва на планеце застаецца адносна пастаяннай.
Інтэнсіўна размнажаючыся і хутка прыстасоўваючыся да зменлівых умоў асяроддзя, бактэрыі засялілі ўсе асяроддзі жыцця.
Другая група пракарыятычных арганізмаў — цыянабактэрыі — гэтаксама, як і іншыя бактэрыі, валодае вялікай прыстасавальнасцю і жыццеўстойлівасцю. Яны жывуць у вільготных месцах сушы, вадаёмах, гарачых крыніцах і г. д. Для іх характэрны фотааўта і гетэратрофны тыпы харчавання. Аднак большасць цыянабактэрый — фотааўтатрофы. Менавіта фотааўтатрофныя цыянабактэрыі на заранку развіцця жыцця насыцілі кіслародам воды першаснага акіяна, a затым і атмасферу планеты. Здольнасць многіх з іх звязваць малекулярны азот атмасферы дае магчымасць ім развівацца ў масавай колькасці ў вадаёмах, бедных злучэннямі азоту. Забеспячэнне азотам эўкарыятычных арганізмаў на 90 % забяспечваецца азотфіксавальнымі пракарыётамі, якія пасяляюцца на бясплодным субстраце. Паступова, па меры фарміравання глебы, ён засяляецца эўкарыятычнымі арганізмамі. У якасці аўтатрофных арганізмаў пракарыёты ўступаюць у сімбіёз з грыбамі, утвараючы лішайнікі.
КНІГІ ОНЛАЙН
