2. Колообіг кисню.

Ви знаєте, що кисень відіграє в біосфері унікальну роль. Завдяки процесам дихання, під час яких кисень поглинається, забезпечуються енергетичні потреби організмів. З іншого боку, молекулярний кисень та озон у надлишкових кількостях небез­печні для живої матерії, бо здатні окиснювати органічні сполуки клітини. Внаслідок цього у живих організмів виникли захисні системи, здатні зв'язувати вільний кисень. Атмосферний та розчинений у воді кисень можуть окиснювати і неорганічні сполуки оболонок Землі.

Майже весь атмосферний кисень біогенного походження: він утворився внаслідок фотосинтезу зелених рослин та ціанобактерій. Частика молекулярного кисню під дією ультрафіолетових сонячних променів і електричних розрядів перетворюється на озон, з якого сформувався озоновий екран, що захищає поверхню Землі від шкід­ливих короткохвильових космічних випромінювань. Уміст кисню в нижніх шарах атмосфери становить близько 21% і знижується зі збільшенням висоти.

3. Колообіг вуглецю.

Вуглець, як вам відомо, входить до складу всіх органічних сполук. Його сполуки постійно синтезу­ються, перетворюються і розкладаються живими організмами. Ав­тотрофи здатні фіксувати вуглекислий газ і синтезувати різнома­нітні органічні речовини, використовуючи для цього світлову енергію (фототрофи) або енергію хімічних реакцій (хемотрофи). Ці вуглецьумісні речовини в подальшому передаються по лан­цюгах живлення гетеротрофам.

Вуглець накопичується в живих організмах у вигляді синтезованих органічних сполук, а також неорганічних солей вугільної кислоти (пе­реважно у скелетах і черепашках), а поза ними - в органічних речови­нах ґрунту, вуглекислому газі та різноманітних осадових породах (мар­мурі, вапняку, крейді тощо). На певний час вуглець, який міститься в цих сполуках, виводиться з біогенного колообігу, але згодом, унаслі­док життєдіяльності живих організмів (дихання, виділення тощо), біо­генного розкладу мертвої органіки (наприклад, мінералізація, бродін­ня), хімічних перетворень осадових порід (вивітрювання, розчинення), він знову включається в біогеохімічні процеси.

На колообіг вуглецю значно впливає господарська діяльність людини. Розвиток промисловості, спалювання значних запасів енер­гоносіїв зумовлює збільшення концентрації вуглекислого газу в ат­мосфері. У свою чергу масове вирубування лісів призводить до того, що рослинність Землі зв'язує меншу кількість атмосферного вугле­кислого газу. Все це порушує рівновагу в обміні сполуками вуглецю між живою речовиною біосфери та оболонками Землі.

4. Колообіг азоту.

Вміст вільного газоподібного азоту в атмосфері становить близько 79%. З атмосфери його частина надхо­дить у воду та грунт у вигляді оксидів і в складі інших сполук (аміа­ку тощо), що утворюються під впливом космічних променів, грозо­вих розрядів та ін. Проте основна частина сполук азоту потрапляє у грунт і воду завдяки фіксації атмосферного азоту прокаріотами (азот­фіксуючі бактерії, деякі ціанобактерії тощо). Азот у складі хімічної сполуки, яка може бути використана живими організма­ми, має назву фіксованого.

Фіксований азот можуть засвоювати з ґрунту зелені рослини без­посередньо або завдяки симбіозу з бульбочковими азотфіксуючими бактеріями чи ціанобактеріями. Зі сполук азоту рослини синтезу­ють амінокислоти, з яких, у свою чергу, складаються рослинні біл­ки. Далі азотовмісні органічні речовини передаються по ланцюгах живлення. Внаслідок процесів дисиміляції складні сполуки азоту в організмах розкладаються до простих (аміак, сечовина, сечова кис­лота, гуанін тощо) та виділяються в навколишнє середовище з ви­дихуваними газами, потом, сечею, екскрементами та ін.

Складні органічні сполуки азоту (білки, нуклеїнові кислоти) над­ходять у довкілля із залишками організмів та розкладаються редуцентами, які здійснюють денітрифікацію — процес відновлення ніт­ритів або нітратів до газоподібних сполук - молекулярного азоту (N₂) чи двооксиду азоту (NО₂). Інші мікроорганізми забезпечують проце­си нітрифікації - реакції, завдяки яким іони амонію (NН₄⁺) окиснюються до нітритів (NО₂), а останні — до нітратів (NО₃). Таким чином, завдяки діяльності редуцентів азотовмісні органічні речовини розкладаються до простих сполук, і цикл колообігу азоту в біосфері починається знову.

Розділ V. Історичний розвиток органічного світу