Біологія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Жива речовина біосфери

Біосфера включає такі компоненти:

• живу речовину (біомасу) — сукупність всіх живих організмів (мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин);
• біогенну речовину — мінеральні або органічні речовини, створені в результаті життєдіяльності живих організмів (газ, нафта, кам’яне вугілля, вапняки, трепел тощо);
• косну речовину — речовини, які формуються без участі живих організмів (у результаті вулканізму, геотектонічних процесів, падіння метеоритів тощо);
• біокосну речовину — створюється живими організмами разом з неживою природою (ґрунти).

Біомаса, або жива речовина, — сукупність усіх організмів Землі. Біомаса на Землі розподіляється нерівномірно: вона збільшується від полюсів до екватора, що визначається особливостями клімату; найбільшої щільності біомаса досягає в місцях контакту оболонок Землі — атмосфери, гідросфери і літосфери. Біомаса суші в 1000 разів перевищує біомасу океану.

Причина розповсюдження біомаси — розмноження організмів, завдяки якому створюються тиск життя і щільність життя.

Тиск життя визначається швидкістю розселення організмів. Наприклад, чисельність деяких бактерій збільшується удвічі кожні 22 хв. Якби на Землі склалися сприятливі умови лише для будь-якого одного виду, то його потомство за короткий проміжок часу заселило б усю планету, зокрема бактеріям холери для цього потрібно 1,25 діб, кімнатній мусі — 1 рік, щурам — 8 років.

Щільність житгя визначається розмірами організмів і необхідною для них площею. Наприклад, слону для нормального існування необхідні 30 км².

Біологічна різноманітність включає:

• генетичну — різноманітність генів усередині виду;
• видову — різноманітність видів усередині екосистеми;
• екосистемну — різноманітність місць існування природних угруповань, екологічних умов.

Біосфера включає три основні оболонки Землі: атмосферу, гідросферу і верхню частину літосфери. Межі біосфери визначають абіотичні чинники, які обмежують існування живих організмів. Верхня межа біосфери проходить на висоті близько 20 км над поверхнею Землі і залежить від озонового шару, який затримує ультрафіолетове випромінювання. У гідросфері життя знайдено на всіх глибинах Світового океану. У літосфері живі організми трапляються до глибини 3,5-7,5 км, що залежить від температури земної кори та рівня проникнення води.

Атмосфера, або газова оболонка Землі, складається із суміші азоту, кисню, вуглекислого газу, озону та інертних газів. Вона впливає на фізико-хімічні та біологічні процеси на поверхні Землі та у водному середовищі: кисень необхідний усім живим організмам для дихання; вуглекислий газ — джерело Карбону для фотосинтезу й хемосинтезу; азот у результаті діяльності азотофіксуючих бактерій переходить у форму нітратів, придатних для засвоювання рослинами.

Гідросфера, або водна оболонка Землі, займає близько 70 % її поверхні. Найбільші запаси води зосереджені у Світовому океані (до 95 %), інші 5 % — це прісні водойми (озера, річки тощо). У воді живе величезна кількість живих організмів, причому їх типова різноманітність є значно більшою, ніж на суші. Стан гідросфери — найважливіший чинник, котрий визначає кліматичні умови різних географічних областей.

Літосфера — тверда оболонка Землі — включає земну кору і верхню частину мантії. Життя в літосфері здебільшого зосереджене в її верхньому родючому шарі — ґрунті, глибина якого не перевищує кількох метрів.

Жива речовина, за визначенням В. І. Вернадського, — головна речовина біосфери.

У межах біосфери жива речовина розподілена нерівномірно. У високих шарах атмосфери, у глибині гідросфери і літосфери живі організми трапляються зрідка. Життя переважно зосереджене на межі цих трьох середовищ. Біомаса мешканців суші на 99,2 % представлена рослинами, лише 0,8 % складають гриби, тварини і мікроорганізми. У Світовому океані це співвідношення змінюється: частка рослин становить 6,3 % біомаси, тварин і мікроорганізмів — 93,7 %.

Маса живої речовини становить близько 0,01-0,02 % косної речовини біосфери, проте живі істоти відіграють провідну роль у геохімічних процесах. Діяльність живих організмів є основою, що забезпечує кругообіг речовин у природі. Щорічна продукція живої речовини в біосфері становить близько 232 млрд т сухої органічної речовини. Вона постійно перетворюється і розкладається, забезпечуючи у такий спосіб усі живі організми необхідними для обміну речовинами.

У біосфері жива речовина виконує ряд важливих функцій: газову, окисно-відновну та концентраційну.

Газова функція полягає у виділенні та поглинанні газів живими організмами. Завдяки їй в атмосфері Землі відбувається накопичення кисню та формування озонового екрану. Сучасний газовий склад атмосфери підтримують зелені рослини шляхом дихання та фотосинтезу. Під час гниття органічних речовин в атмосферу виділяються амоніак і сірководень. Певні групи бактерій утилізують ці шкідливі для інших організмів гази, зв’язуючи їх у сполуки, які засвоюють рослини.

З газовою функцією живого тісно пов’язана окисно-відновна. Перетворення речовин і енергії в живих організмах є ланцюгом окисно-відновних реакцій: це процеси фотосинтезу, хемосинтезу і дихання. Утворення органічних речовин при автотрофному живленні та їх розкладання у процесі дихання безпосередньо замикаються на газообміні між організмами і навколишнім середовищем.

Концентраційна функція живого полягає в здатності живих організмів накопичувати різноманітні хімічні елементи у вигляді органічних і неорганічних сполук. Наприклад, залізобактерії акумулюють із середовища Ферум; форамініфери, кишковопорожнинні, молюски — Кальцій; радіолярії, хвощі — Силіцій; губки — Йод тощо. Вміст деяких елементів у живих організмах у багато разів перевищує їх концентрацію в земній корі. Так, у рослинах міститься у 200 разів більше Карбону, у 30 разів — Нітрогену, ніж у земній корі. Живі організми забезпечують інтенсивну міграцію елементів (Феруму, Мангану, Сульфуру, Фосфору та ін.). У результаті діяльності живої речовини на Землі утворились поклади органо-мінерального палива і ґрунт.