Біялогія
Выдавец: Народная асвета
Памер: 261с.
Мінск 2016
Канцэнтрацыйная функцыя — выбіральнае назапашванне жывым рэчывам хімічных элементаў, рассеяных у навакольным асяроддзі. Напрыклад, панцыры дыятомавых водарасцей, шкілеты жывёл, ракавіны малюскаў — усё гэта праявы канцэнтрацыйнай функцыі жывога рэчыва. Утварэнне біягеннага рэчыва біясферы ў выглядзе залежаў карысных выкапняў таксама з’яўляецца вынікам канцэнтрацыйнай функцыі жывога рэчыва.
Асноўнымі кампанентамі біясферы з’яўляюцца: жывое, коснае, біякоснае і біягеннае рэчывы. Найбольшая маса жывых арганізмаў сканцэнтравана на мацерыках, прычым біямаса прадуцэнтаў сушы значна пераважае. У акіянічнай частцы біясферы кансументы па біямасе перавышаюць прадуцэнтаў. Жывыя арганізмы планеты ў працэсе жыццядзейнасці выконваюць энергетычную, газавую, акісляльнаўзнаўляльную, канцэнтрацыйную функцыі.
9
1. Ахарактарызуйце тыпы рэчыва, якое ўваходзіць у састаў біясферы. 2. Прааналізуйце адрозненні ў суадносінах паміж біямасай прадуцэнтаў і кансументаў у Сусветным акіяне і на сушы. 3. Супастаўце прадукцыйнасць жывога рэчыва Сусветнага акіяна і сушы. Дайце тлумачэнне іх колькасных суадносін. 4. Ахарактарызуйце асноўныя біясферныя функцыі жывога рэчыва. 5. Як вядома, кісларод мае тэндэнцыю да памяншэння растваральнасці пры павелічэнні тэмпературы вады. Тым не менш у цёплых паверхневых водах Сусветнага акіяна, паблізу экватара, назіраецца стабільна высокая канцэнтрацыя кіслароду. Як вы можаце растлумачыць прычыны гэтай з’явы?
204
Раздзел 7
§ 47. Кругаварот рэчываў у біясферы
Паняцце аб кругавароце рэчываў. Кругаварот рэчываў у біясферы — цыклічны працэс сумеснага, узаемазвязанага ператварэння і перамяшчэння рэчываў, які шматразова паўтараецца. Наяўнасць кругавароту рэчываў з’яўляецца неабходнай умовай існавання біясферы. Пасля выкарыстання аднымі арганізмамі рэчывы павінны пераходзіць у даступную для другіх арганізмаў форму. Такі пераход рэчываў ад аднаго звяна да другога патрабуе энергетычных затрат, таму магчымы толькі пры ўдзеле энергіі Сонца. 3 выкарыстаннем сонечнай энергіі на планеце адбываюцца два ўзаемазвязаныя кругавароты рэчываў: вялікі — геалагічны і малы — біялагічны (біятычны).
Геалагічны кругаварот рэчываў — працэс міграцыі рэчываў, які ажыццяўляецца пад уплывам абіятычных фактараў: выветрывання, эрозіі, руху вод і г. д. Жывыя арганізмы ўдзелу ў ім не прымаюць.
3 узнікненнем на планеце жывога рэчыва з’явіўся біялагічны (біятычны) кругаварот. У ім прымаюць удзел усе жывыя арганізмы, якія паглынаюць з навакольнага асяроддзя адны рэчывы і выдзяляюць другія. Напрыклад, расліны ў працэсе жыццядзейнасці спажываюць з навакольнага асяроддзя вуглякіслы газ, ваду, мінеральныя рэчывы і выдзяляюць кісларод. Жывёлы выкарыстоўваюць выдзелены раслінамі кісларод для дыхання. Яны з’ядаюць расліны і ў выніку стрававання засвойваюць утвораныя ў працэсе фотасінтэзу арганічныя рэчывы. Выдзяляюць вуглякіслы газ і неператраўленыя рэшткі ежы. Пасля адмірання расліны і жывёлы ўтвараюць масу мёртвага арганічнага рэчыва (дэтрыт). Дэтрыт даступен для разлажэння (мінералізацыі) мікраскапічнымі грыбамі і бактэрыямі. У выніку іх жыццядзейнасці ў біясферу трапляе дадатковая колькасць вуглякіслага газу. Арганічныя рэчывы ператвараюцца ў зыходныя неарганічныя кампаненты — біягены. Утвораныя мінеральныя злучэнні, трапляючы ў вадаёмы і глебу, зноў становяцца даступныя раслінам для фіксацыі сродкамі фотасінтэзу. Такі працэс паўтараецца бясконца і носіць замкнёны характар (кругаварот). Напрыклад, увесь атмасферны кісларод праходзіць па гэтым шляху прыкладна за 2 тыс. гадоў, а вуглякісламу газу для гэтага патрабуецца каля 300 гадоў.
Энергія, заключаная ў арганічных рэчывах, па меры перамяшчэння ў харчовых ланцугах памяншаецца. Большая частка яе рассейваецца ў навакольным асяроддзі ў выглядзе цяпла або растрачваецца на падтрыманне працэсаў жыццядзейнасці арганізмаў. Напрыклад, на дыханне жывёл і раслін, транспарт рэчываў у раслін, а таксама на працэсы біясінтэзу жывых арганізмаў. Да таго ж утвораныя ў выніку дзейнасці рэдуцэнтаў біягены не змяшчаюць даступнай для арганізмаў энергіі. У дадзеным выпадку можна гаварыць толькі аб патоку энер
Кругаварот рэчываў у біясферы
205
гіі ў біясферы, але не аб кругавароце. Таму ўмовай устойлівага існавання біясферы з’яўляецца пастаянна працякаючы ў біягеацэнозах кругаварот рэчываў і паток энергіі.
Геалагічны і біялагічны кругавароты ў сукупнасці фарміруюць агульны біягеахімічны кругаварот рэчываў, аснову якога складаюць цыклы азоту, вады, вугляроду і кіслароду.
Кругаварот азоту. Азот — адзін з самых распаўсюджаных элементаў у біясферы. Асноўная частка біясфернага азоту знаходзіцца ў атмасферы ў газападобнай форме. Як вядома з курса хіміі, хімічныя сувязі паміж атамамі ў малекулярным азоце (N2) вельмі моцныя. Таму большасць жывых арганізмаў не здольны выкарыстоўваць яго непасрэдна. Адсюль важным этапам у кругавароце азоту з’яўляецца яго фіксацыя і перавод у даступную для арганізмаў форму. Адрозніваюць тры шляхі фіксацыі азоту (мал. 93).
Атмасферная фіксацыя. Пад уздзеяннем атмасферных электрычных разрадаў (маланак) азот можа ўзаемадзейнічаць з кіслародам з утварэннем аксі
Мал. 93. Кругаварот азоту
206
Раздзел 7
ду (NO) і дыаксіду (NO2) азоту. Аксід азоту (NO) пры гэтым вельмі хутка акісляецца кіслародам і ператвараецца ў дыаксід азоту. Дыаксід азоту раствараецца ў парах вады і ў выглядзе азоцістай (HNO2) і азотнай (HNO3) кіслот з ападкамі трапляе ў глебу. У глебе ў выніку дысацыяцыі гэтых кіслот утвараюцца нітрыт (NO2~) і нітратіоны (NO3“). Нітрыт і нітратіоны ўжо могуць паглынацца раслінамі і ўключацца ў біялагічны кругаварот. На долю атмасфернай фіксацыі азоту прыходзіцца каля 10 млн т азоту ў год, што складае каля 3 % штогадовай азотфіксацыі ў біясферы.
Біялагічная фіксацыя. Яна ажыццяўляецца азотфіксуючымі бактэрыямі, якія пераводзяць азот у даступныя для раслін формы. Дзякуючы мікраарганізмам звязваецца каля палавіны ўсяго азоту. Найбольш вядомы бактэрыі, якія фіксуюць азот у клубеньчыках бабовых раслін. Яны пастаўляюць раслінам азот у выглядзе аміяку (NH3). Аміяк добра раствараецца ў вадзе з утварэннем іона амонію (NH4+), які і засвойваецца раслінамі. Таму бабовыя — лепшыя папярэднікі культурных раслін у севазвароце.
Пасля адмірання жывёл і раслін і разлажэння іх рэшткаў глеба ўзбагачаецца арганічнымі і мінеральнымі злучэннямі азоту. Далей гніласныя (аманіфікуючыя) бактэрыі расшчапляюць азотзмяшчальныя рэчывы (бялкі, мачавіну, нукляінавыя кіслоты) раслін і жывёл да аміяку. Гэты працэс называецца аманіфікацыяй. Большая частка аміяку потым акісляецца нітрыфікуючымі бактэрыямі да нітрытаў і нітратаў, якія зноў выкарыстоўваюцца раслінамі. Вяртанне азоту ў атмасферу адбываецца шляхам дэнітрыфікацыі, якую ажыццяўляе група дэнітрыфікуючых бактэрый; У выніку адбываецца аднаўленне азоцістых злучэнняў да малекулярнага азоту (гл. мал. 93). Частка азоту ў нітратнай і аманійнай формах з павярховым сцёкам трапляе ў водныя экасістэмы. Тут азот засвойваецца воднымі арганізмамі або пападае ў донныя арганічныя адлажэнні.
Прамысловая фіксацыя. Вялікая колькасць азоту штогод звязваецца прамысловым шляхам пры вырабе мінеральных азотных угнаенняў. Азот з такіх угнаенняў засвойваецца раслінамі ў аманійнай і нітратнай формах. Аб’ём выпускаемых азотных угнаенняў у Беларусі ў цяперашні час складае каля 900 тыс. т у год. Буйнейшым вытворцам з’яўляецца ААТ «Гродна Азот». На дадзеным прадпрыемстве выпускаюць карбамід, аміячную селітру, сульфат амонію і іншыя азотныя ўгнаенні.
Прыкладна 1/10 штучна ўнесенага азоту выкарыстоўваецца раслінамі. Астатняе з паверхневым сцёкам і грунтовымі водамі пераходзіць у водныя экасістэмы. Гэта прыводзіць да назапашвання ў вадзе вялікай колькасці злучэнняў азоту, якія даступныя для засваення фітаплан
ктонам. У выніку магчыма бурнае размнажэнне водарасцей (эўтрафікацыя) і, як вынік, заморы ў во
дных экасістэмах.
Кругаварот рэчываў у біясферы 207
Кругаварот вады (мал. 94). Вада — асноўны кампанент біясферы. Яна з’яўляецца асяроддзем ддя растварэння практычна ўсіх элементаў пры ажыццяўленні кругавароту. Большая частка біясфернай вады з’яўляецца вадкай вадой і вадой вечных ільдоў (больш за 99 % усіх запасаў вады ў біясферы). Нязначная частка вады знаходзіцца ў газападобным стане — гэта атмасферныя вадзяныя пары. Біясферны кругаварот вады заснаваны на тым, што яе выпарэнне з паверхні Зямлі кампенсуецца выпадзеннем ападкаў. Трапляючы на паверхню сушы ў выглядзе ападкаў, вада садзейнічае разбурэнню горных парод. Гэта робіць мінералы, якія іх складаюць, даступнымі для жывых арганізмаў. Менавіта выпарэнне вады з паверхні планеты абумоўлівае яе геалагічны кругаварот. На яго траціцца каля паловы падаючай сонечнай энергіі. Выпарэнне вады з паверхні мораў і акіянаў адбываецца з большай хуткасцю, чым вяртанне яе з ападкамі. Гэтая розніца кампенсуецца за кошт паверхневага і глыбіннага сцёкаў дзякуючы таму, што на кантынентах ападкі пераважаюць над выпарэннем.
Павелічэнне інтэнсіўнасці выпарэння вады на сушы ў многім абумоўлена жыццядзейнасцю раслін. Расліны атрымліваюць ваду з глебы і актыўна транс
Мал. 94. Кругаварот вады
208
Раздзел 7
пірыруюць яе ў атмасферу. Частка вады ў клетках раслін расшчапляецца ў працэсе фотасінтэзу. Пры гэтым вадарод фіксуецца ў выглядзе арганічных злучэнняў, а кісларод выдзяляецца ў атмасферу.
Жывёлы выкарыстоўваюць ваду для падтрымання асматычнай і салявой раўнавагі ў арганізме і выдзяляюць яе ў знешняе асяроддзе разам з прадуктамі абмену рэчываў.
Кругаварот вугляроду (мал. 95). Вуглярод як хімічны элемент прысутнічае ў атмасферы ў саставе вуглякіслага газу. Гэта і абумоўлівае абавязковы ўдзел жывых арганізмаў у кругавароце гэтага элемента на планеце Зямля. Асноўны шлях, па якім вуглярод з неарганічных злучэнняў пераходзіць у састаў арганічных рэчываў, дзе ён з’яўляецца абавязковым хімічным элементам, — гэта працэс фотасінтэзу. Частка вугляроду выдзяляецца ў атмасферу ў складзе
Мал. 95. Кругаварот вугляроду
Кругаварот рэчываў у біясферы
209
вуглякіслага газу пры дыханні жывых арганізмаў і пры разлажэнні бактэрыямі мёртвага арганічнага рэчыва. Засвоены раслінамі вуглярод спажываецца жывёламі. Акрамя таго, каралавыя паліпы, малюскі выкарыстоўваюць злучэнні вугляроду для пабудовы шкілетных утварэнняў і ракавін. Пасля іх адмірання і асядання на дне фарміруюцца адклады вапнякоў. Такім чынам, вуглярод можа выключацца з кругавароту. Вывядзенне вугляроду з кругавароту на працяглы тэрмін дасягаецца шляхам фарміравання карысных выкапняў: каменнага вугалю, нафты, торфу.
КНІГІ ОНЛАЙН
