112.Живое вещество биосферы. Количественная и качественная характеристика. Роль в природе планеты.

Живые организмы (живое вещество).В настоящее время описано около 300тыс. видов растений и более 1,5млн. видов животных. Из этого количества 93%представлено сухопутными, а 7% —водными видами животных. Суммарная биомасса организмов сухопутных видов образована на 99,2%зелеными растениями (2,4 •10¹²т) и на 0,8% животными и микроорганизмами (0,2 • 10¹¹т). В океане, напротив, на долю растений приходится 6,3% (0,2 • 10⁹т), а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% (0,3 • 10¹⁰т) совокупной биомассы. Несмотря на то что океан покрывает немногим более 70%поверхности планеты, в нем содержится лишь 0,13%биомассы всех живых существ, обитающих на Земле.

Расчеты показывают, что растения составляют около 21%всех учтенных видов. Однако на их долю приходится более 99%биомассы, тогда как вклад животных в биомассу планеты (79%видов) составляет менее 1%.Среди животных 96%видов приходится на долю беспозвоночных и только 4%на долю позвоночных, среди которых млекопитающие составляют примерно 10%.

Приведенные соотношения иллюстрируют фундаментальную закономерность организации биосферы: в количественном отношении преобладают формы, достигшие в процессе эволюции относительно низких степеней морфофизиологического прогресса.

Живое вещество по массе составляет 0,01—0,02%от косного вещества биосферы, однако играет ведущую роль в биогеохимических процессах благодаря совершающемуся в живых организмах обмену веществ. Так как субстраты и энергию, используемые в обмене веществ, организмы черпают из окружающей среды, они преобразуют ее уже тем, что в процессе своего существования используют ее компоненты.

Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет 232,5млрд. т сухого органического вещества. За это же время в масштабе планеты в процессе фотосинтеза синтезируется 46млрд. тонн органических углеродсодержащих веществ. Для этого требуется, чтобы 170 • 10⁹т С0₂прореагировало с 68 • 10⁹т Н₂0.

Таким образом, в результате фотосинтеза ежегодно образуется 115х х 10⁹т сухого органического вещества и 123 • 10⁹т 02.В течение года в процесс фотосинтеза вовлекаются также 6 • 10⁹т азота, 2 • 10⁹т фосфора и другие элементы, например калий, кальций, сера, железо. Приведенные цифры показывают, что живое вещество является наиболее активным компонентом биосферы. Оно производит гигантскую геохимическую работу, способствуя преобразованию других оболочек Земли в геологическом масштабе времени.

Живое вещество (о Вернадскому) – совокупность живых организмов. Биосфера – оболочка Земли, состав, энергетика, структура которой определяются деятельностью живых организмов. Вернадский доказал, что живые организмы, когда-то обитавшие и сейчас обитающие на Земле играют роль в геологической эволюции.

Живое вещество распространено неравномерно. В основно – в почве, на ее поверхности и верхней части гидросферы.

На суше выделяют 2 уровня жизни:

- на поверхности;

- в глубине.

В воде выделяют 3 уровня:

- планктон;

- нектон (плавающие организмы);

- бентос (на дне– глубинные существа).

Биомасса: на суше растений – 99,2%. Животных и микроорганизмов – 0,8%. В океане растений- 6,3%, животных и микроорганизмов – 93,7%,

По содержанию атомов водорода и кислорода живое вещество ближе к гидросфере, по содержанию углерода, кальция, азота – в живом веществе их концентрация выше, чем в гидросфере.

99% массы живых организмов пиходится на элементы земной коры.

Функции живого вещества.

1. Энергетическая.

2. Концентрационная.

3. Деструктивная.

4. Средообразующая.

5. Транспортная.

Энергетическая функция – поглощение солнечной энергии при фотосинтезе и химической энергии при хемосинтезе и передача энергии по пищевым цепям.

Концентрационная функция – способность накапливать химические элементы и использовать их при построении тела.

Деструктивная функция – ми нерализация неживого органического вещества и вовлечение образовавшихся веществ в биотический круговорот.

Средообразующая функция – преодалевание физико-химических параметров среды в результате синтеза и рнаспада.

Транспортная – перенос веществ против силы тяжести и в горизонтальном направлении.

Вернадский : «Живое вещество - самая активная форма материи во Вселенной».

Определение Вернадского.

Биосфера – комплексная геологическая оболочка, состоящая из атмо - , гидро - и литосферы, заселенная и преобразуемая живым веществом.»

Основой равновесия и устойчивости биосферы является круговорот веществ и энергии, а универсальной структурной единицей – биогеоценоз.

Сукачев разработал учение о биогеоценозе, 1947 год.

Биогеоценоз – растения, животные, микроорганизмы, находящиеся в постоянном контакте и взаимодействии с атмосферой, гидросферой, литосферой. Состоит из биотической части (биоценоз) и абиотической (биотоп).

Биоценоз – совокупноть популяций живых существ, населяю.щих определенную территорию.

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора или закон минимума Либиха — один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения. Поэтому во время прогнозирования экологических условий или выполнение экспертиз очень важно определить слабое звено в жизни организмов.

Именно от этого, минимально (или максимально) представленного в данный конкретный момент экологического фактора зависит выживание организма. В другие отрезки времени ограничивающим могут быть другие факторы. В течение жизни особи видов встречаются с самыми разными ограничениями своей жизнедеятельности. Так, фактором, ограничивающим распространение оленей, является глубина снежного покрова;^[источник?^] бабочки озимой совки (вредителя овощных и зерновых культур) — зимняя температура^[источник?^] и т. д.

Этот закон учитывается в практике сельского хозяйства. Немецкий химик Юстус Либих установил, что продуктивность культурных растений, в первую очередь, зависит от того питательного вещества (минерального элемента), который представлен в почве наиболее слабо. Например, если фосфора в почве лишь 20 % от необходимой нормы, а кальция — 50 % от нормы, то ограничивающим фактором будет недостаток фосфора; необходимо в первую очередь внести в почву именно фосфорсодержащие удобрения.

По имени учёного названо образное представление этого закона — так называемая «бочка Либиха». Суть модели состоит в том, что вода при наполнении бочки начинает переливаться через наименьшую доску в бочке и длина остальных досок уже не имеет значения.