 |
Этапы перераспределения энергии в биосфере
|
|
|
|
РЕФЕРАТ
По биосфере
Тема: Этапы перераспределения вещества и энергии в биосфере
Выполнил:
Осипова Е.Ю.
Проверил: Прусова Н.Г.
Курган, 2011
Содержание
Введение 3
1.Этапы перераспределения энергии в биосфере 5
2.Этапы перераспределения вещества в биосфере 8
2.1.Большой круговорот 9
2.2.Малый круговорот 9
2.2.1.Круговорот воды 10
2.2.2.Круговорот углерода 11
2.2.3.Круговорот азота 11
2.2.4.Круговорот кислорода 12
Заключение 14
Список литературы 15
Введение
Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость. В энергетическом отношении жизнь в биосфере поддерживается постоянным притоком энергии от Солнца и использованием ее в процессах фотосинтеза. Поток солнечной энергии, воспринимаясь молекулами живых клеток, преобразуется в энергию химических связей. В процессе фотосинтеза растения используют лучистую энергию солнечного света для превращения веществ с низким содержанием энергии (С02 и Н2О) в более сложные органические соединения, где часть солнечной энергии запасена в форме химических связей.
Органические вещества, образованные в процессе фотосинтеза, служат источником энергии для самого растения или переходят в процессе поедания и последующего усвоения от одних организмов к другим: от растений к растительноядным животным, от них - к плотоядным и т.д. Высвобождение заключенной в органических соединениях энергии происходит также в процессе дыхания или брожения, разрушение использованных или отмерших остатков биомассы осуществляют разнообразные организмы, относящиеся к числу сапрофитов (гетеротрофные бактерии, грибы, некоторые животные и растения). Они разлагают остатки биомассы на неорганические составные части (минерализация), способствуя вовлечению в биологический круговорот соединений и химических элементов, что обеспечивает очередные циклы продуцирования органического вещества. Укажем, что содержащаяся в пище энергия не совершает круговорота, а постепенно превращается в тепловую энергию. В итоге поглощенная организмами в виде химических связей солнечная энергия снова возвращается в пространство в виде теплового излучения. Поэтому биосфере требуется постоянный приток энергии извне. Эту важнейшую функцию и выполняет Солнце, обеспечивающее в течение многих миллиардов лет постоянный поток энергии через биосферу. При этом к Земле приходит коротковолновое излучение (свет), а уходит от нее длинноволновое тепловое излучение. Существенно, что баланс этих энергий не соблюдается: планета излучает в Космос несколько меньше энергии, нежели получает от Солнца. Эту разность (доли процента) и усваивает биосфера, постепенно, но постоянно накапливая энергию. Ее оказалось достаточно для того, чтобы однажды на планете появилась жизнь, возникла биосфера, чтобы и ныне поддерживать все грандиозные процессы развития планеты.
|
|
|
Этапы перераспределения энергии в биосфере
Первичным источником внешней энергии, без которой невозможна жизнь на нашей планете, служит световое и тепловое излучение Солнца. Каждый живой организм получает эту энергию либо в прямом, либо в измененном виде, а затем передает ее другим организмам или выделяет во внешнюю среду. Можно сказать, что энергия проходит сквозь живую оболочку и излучается во внешнюю среду в виде тепла, которое живыми организмами уже не может быть усвоено. Поэтому мы говорим о потоке энергии, а не о ее круговороте. Конечно, проходя через биосферу, энергия трансформируется.
|
|
|
Первыми потребляют солнечную энергию зеленые растения. Они ее усваивают непосредственно путем фотосинтеза. Сосредоточенная в тканях растений энергия много раз преобразуется в глобальной экологической системе - биосфере, перед тем как выйти снова во внешнюю среду в «отработанной» форме теплового излучения. На каждом этапе превращения часть энергии теряется (уходит из общего потока). Уже растения теряют часть энергии на дыхание.
Вторыми на очереди потребителями энергии являются животные, поедающие растительную ткань или соки растений. Таких животных называют фитофагами, к ним относятся фитонематоды, насекомые, растительноядные моллюски, травоядные млекопитающие (например, грызуны, копытные). Из усвоенных веществ пищи (а усваивается сравнительно небольшая ее часть) фитофаги строят вещество своего тела, т. е. используют солнечную энергию
в химическом, «законсервированном» виде. Они тоже в процессе жизнедеятельности теряют часть энергии на дыхание, но остальная ее часть усваивается другими потребителями, которые образуют третий уровень использования живой энергии.
Этот уровень - зоофаги, животные, питающиеся другими животными. К зоофагам относятся хищники и паразиты. Их можно разделить на несколько групп. К примеру, хищный жук, поедающий растительноядную гусеницу, может быть обозначен как хищник первого порядка. Насекомоядная птица, съедающая хищного жука, будет уже хищником второго порядка. Какой-нибудь сокол, нападающий на птицу и съедающий ее, окажется хищником третьего порядка. Между перечисленными организмами существуют тесные пищевые связи, по которым как по каналам растекается энергия, накопленная в зеленых растениях, теряется в процессах обмена веществ и дыхания и в конечном итоге возвращается (излучается) во внешнюю среду в форме тепловой энергии.
Но использование энергии, сконцентрированной в теле растений и животных, на этом не кончается. После их смерти за мертвое органическое вещество (а в нем еще достаточно энергетических запасов) принимаются животные сапрофаги и бактерии. Полуразложившиеся остатки растений в верхних частях почвы - детрит - используются беспозвоночными животными, грибами и почвенными бактериями. Трупы животных поедаются некрофагами (мухами, жуками-мертвоедами, стервятниками, гиенами и т. п.), а экскременты - копрофагами: жуками-навозниками, личинками мух и др. Итак, все живые и мертвые органические вещества находят своих потребителей, и это продолжается беспрерывно на протяжении миллиардов лет.
|
|
|
Доля энергии, усваиваемой живыми организмами, очень незначительна. Из общего ее количества, падающего на поверхность земли, растения поглощают не более 1 %. И на других уровнях (фитофаги, зоофаги и сапрофаги) используется примерно то же соотношение - около 1 % энергии предыдущего уровня. Остальное расходуется на процессы обмена веществ.
Поэтому вдоль пищевой цепи происходит непрерывная и прогрессирующая убыль преобразуемой энергии.
Необходимо ясно представлять, что солнечная энергия непосредственно фиксируется и накопляется только зелеными растениями, поэтому их называют продуцентами. Все остальные живые организмы потребляют живое вещество, созданное продуцентами.
Эту совокупность живых организмов называют консументами (потребителями).
|
|
|
