Средообразующая деятельность организмов

    Процесс протекает следующим образом. Фотон  солнечного света взаимодействует  с молекулой хлорофилла, содержащегося  в хлоропласте зеленого листа, в  результате чего высвобождается электрон одного из ее атомов. Этот электрон, перемещаясь  внутри хлоропласта, реагирует с молекулой АДФ, которая, получив дополнительную энергию, превращается в молекулу АТФ – вещества, являющегося энергоносителем. Возбужденная молекула АТФ в живой клетке, содержащей воду и диоксид углерода, способствует образованию молекул сахара и кислорода, а сама при этом утрачивает часть энергии и превращается вновь в молекулу АДФ.

    В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно усваивает  около двухсот миллиардов тонн углекислого  газа и выделяет в атмосферу примерно сто сорок пять миллиардов тонн свободного кислорода, при этом образуется более ста миллиардов тонн органического вещества. Если бы не жизнедеятельность растений, исключительно активные молекулы кислорода вступили бы в различные химические реакции, и свободный кислород исчез бы из атмосферы примерно за десять тысяч лет. К сожалению, варварское сокращение человеком массивов зеленого покрова планеты являет реальную угрозу уничтожения современной биосферы.

    В процессе фотосинтеза одновременно с накоплением органического  вещества и продуцированием кислорода растения поглощают часть солнечной энергии и удерживают ее в биосфере. На фотосинтез используется около 1% солнечной энергии, падающей на Землю. Возможно, этот низкий показатель связан с малой концентрацией углекислого газа в атмосфере и гидросфере.

    В отличие от зеленых растений некоторые  группы бактерий синтезируют органическое вещество за счет не солнечной энергии, а энергии, выделяющейся в процессе реакций окисления серных и азотных  соединений. Этот процесс именуется  хемосинтезом. В накоплении органического вещества в биосфере он, по сравнению с фотосинтезом, играет ничтожно малую роль»⁸.

    Внутри  экосистемы энергия в виде пищи распределяется между животными, синтезированные зелеными растениями и бактериями, переходя от одних организмов к другим в процессе их питания, переносят заключенную в них энергию. Растения поедают растительноядные животные, которые становятся жертвами хищников и т. д. Этот поток энергии является следствием энергетической функции живого вещества в биосфере.

Деструктивная функция

    «Минерализация органических веществ, разложение отмершей органики до простых неорганических соединений, химическое разложение горных пород, вовлечение образовавшихся минералов в биотический круговорот определяет деструктивную (разрушительную) функцию живого вещества. Эту функцию выполняют грибы, бактерии. Мертвое органическое вещество разлагается до простых неорганических соединений (углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака и т. д.), которые вновь используются в начальном звене круговорота. Этим занимается группа организмов - редуценты (деструкторы).

    Особо следует сказать о химическом разложении горных пород. Благодаря  живому веществу биотический круговорот пополняется минералами, высвобождаемыми  из литосферы.

    Сильнейшее химическое воздействие на горные породы растворами целого комплекса кислот - угольной, азотной, серной и разнообразных органических веществ оказывают бактерии, сине-зеленые водоросли, грибы и лишайники. Разлагая с их помощью те или иные минералы, организмы избирательно извлекают и включают в биотический круговорот важнейшие питательные элементы - кальций, калий, натрий, фосфор, кремний, микроэлементы. Общая масса зольных элементов, вовлекаемая ежегодно в биотический круговорот только на суше, составляет около восьми миллиардов тонн, что в несколько раз превышает массу продуктов извержения всех вулканов мира на протяжении года»⁹. Благодаря жизнедеятельности организмов-деструкторов создается уникальное свойство почв – их плодородие.

Концентрационная  функция

    Концентрационная (накопительная) функция - избирательное  накопление определенных веществ, рассеянных в природе - водорода, углерода, азота, кислорода, кальция, магния, натрия, калия, фосфора и многих других, включая тяжелые металлы в живых существах. Раковины моллюсков, панцири диатомовых водорослей, скелеты животных - все это примеры проявления концентрационной функции живого вещества.

    Способность концентрировать элементы из разбавленных растворов - это характерная особенность  живого вещества. Наиболее активными концентраторами многих элементов являются микроорганизмы.

    Для построения своих скелетов или покровов активно концентрируют рассеянные минералы морские организмы. Так, существуют кальциевые организмы - известковые  водоросли, моллюски, кораллы, иглокожие; кремниевые - диатомовые водоросли, кремниевые губки, радиолярии. Особого внимания заслуживает способность морских организмов накапливать микроэлементы, тяжелые металлы, радиоактивные элементы. В теле беспозвоночных и рыб их концентрация может в сотни тысяч раз превосходить содержание в морской воде. Вследствие этого морские организмы полезны как источник микроэлементов, но вместе с тем употребление их в пищу может грозить отравлением тяжелыми металлами или быть опасным в связи с повышенной радиоактивностью.

Газовая функция организмов

    Газовые функции заключаются в участии  живых организмов в миграции газов  и их превращениях. «В зависимости от того, о каких газах идет речь, выделяется несколько газовых функций:

    1. Кислородно-диоксидуглеродная –  создание основной массы свободного кислорода на планете. Носителем данной функции является каждый зеленый организм. Выделение кислорода идет только при солнечном свете, ночью этот фотохимический процесс сменяется выделением зелеными растениями углекислого газа.

    2. Диоксидуглеродная – образование биогенной угольной кислоты как следствие дыхания животных, грибов и бактерий. Значение функции возрастает в области подземной тропосферы, не имеющей кислорода.

    3. Озонная и пероксидводородная  – образование озона (и, возможно, пероксида водорода). Биогенный кислород, переходя в озон, предохраняет жизнь от разрушительного действия радиации Солнца. Выполнение этой функции вызвало образование защитного озонового экрана.

    4. Азотная – создание основной  массы свободного азота тропосферы за счет выделения его азотовыделяющими бактериями при разложении органического вещества. Реакция происходит в условиях и суши и океана.

    5. Углеводородная – осуществление  превращений многих биогенных  газов, роль которых в биосфере  огромна. К их числу относятся, например, природный газ, терпены, содержащиеся в эфирных маслах, скипидаре и обусловливающие аромат цветов, запах хвойных.

    Вследствие  выполнения живым веществом газовых  биогеохимических функций в течение  геологического развития Земли сложились  современный химический состав атмосферы с высоким содержанием кислорода и низким содержанием углекислого газа, а также умеренные температурные условия.

    Средообразующая функция организмов так влияет на содержание кислорода и углекислого газа в атмосфере: повышение концентрации кислорода в атмосфере вызывает "парниковый эффект" и способствует потеплению климата. Свободный кислород выделяется при фотосинтезе. Впервые на Земле массовое развитие фотосинтезирующих организмов - сине-зеленых водорослей - имело место два с половиной миллиарда лет назад. Благодаря этому в атмосфере появился кислород, что дало импульс быстрому развитию животных. Однако интенсивный фотосинтез сопровождался усиленным потреблением кислорода и уменьшением его содержания в атмосфере. Это привело к ослаблению "парникового эффекта", резкому похолоданию и первому в истории планеты оледенению.

    В наши дни накопление в атмосфере  углекислого газа от сжигания углеводородного  топлива рассматривается как  тревожная тенденция, ведущая к  потеплению климата, таянию ледников и грозящая повышением уровня Мирового океана более чем на сто метров. В связи с этим следует отметить функцию захвата и захоронения избыточной углекислоты морскими организмами путем перевода ее в соединения углекислого кальция, а также путем образования биомассы живого вещества.

    Вследствие  выполнения окислительно-восстановительных  функций осуществляются химические превращения веществ, содержащих атомы  с переменной валентностью. Окислительная  функция выражается в окислении  с участием бактерий и, возможно, грибов всех бедных кислородом соединений в почве, коре выветривания и гидросфере. Например, так образуются болотные железные руды, бурые железистые конкреции, ожелезненные горизонты. Восстановительная функция противоположна по своей сути окислительной. Благодаря ей в результате деятельности анаэробных бактерий в нижней трети профиля заболоченных почв, практически лишенного кислорода, образуются оксидные формы железа»¹⁰.

Биохимическая и биогеохимическая функции организмов

    Биохимические функции связаны с жизнедеятельностью живых организмов – их питанием, дыханием, размножением, смертью и последующим разрушением тел. В результате происходит химическое превращение живого вещества сначала в биокосное, а затем, после умирания, в косное. Следует различать разрушение тел организмов после их смерти, идущее повсеместно и вызываемое микробами, грибами и некоторыми насекомыми, и разрушение, связанное с массовым захоронением растительных и животных остатков после их смерти или гибели. В последнем случае совместное или последовательное выполнение живым веществом концентрационных и биохимических функций приводит к геохимическому преобразованию литосферы.

    Биогеохимические  функции, связанные с деятельностью  человека, обеспечили большие изменения  химических и биохимических процессов в биосфере, способствуют становлению ее нового эволюционного состояния – ноосферы. Уже сегодня локальное и планетарное загрязнение в результате развития теплоэнергетики, промышленности, транспорта и сельского хозяйства может привести к необратимым последствиям в биосфере, так как человек интенсивнее, чем другие организмы, изменяет физические условия среды.

    Чистота морских вод - результат фильтрации, осуществляемой разнообразными организмами, но особенно зоопланктоном. Большинство  из этих организмов добывает пищу, отцеживая из воды мелкие частицы. Работа их настолько интенсивна, что весь океан очищается от взвеси за 4 года. Озеро Байкал исключительной чистотой своих вод во многом обязано веслоногому рачку эпишуре, который за год трижды процеживает его воду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

    В заключение можно сказать, что в процессе эволюции и напряженной борьбы за существование организмы освоили самые различные условия среды, и при этом сформировалось все современное разнообразие растений и животных, которое исчисляется примерно двумя миллионами видов. В свою очередь жизнедеятельность организмов оказала громадное влияние на неживую среду, которая усложнялась и эволюционировала вместе с развитием жизни.

    Общая картина окружающей нас природы  представляет не беспорядочное сочетание различных живых существ, а достаточно устойчивую и организованную систему, в которой каждый вид растений и животных занимает определенное место.

    Таким образом, что на земной поверхности нет химической силы, более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы. Химическое состояние наружной коры нашей планеты находится под влиянием жизни и определяется живыми организмами, с деятельностью которых связан такой планетарный процесс как миграция химических элементов в биосфере.

    Жизнь на Земле –выдающийся процесс  на её поверхности, получающий живительную  энергию Солнца и приводящий в движение (круговорот веществ) практически все химические элементы таблицы Менделеева. Жизнь сводится к непрерывной последовательности роста, самовоспроизведения и синтеза сложных химических соединений. Без переноса энергии, сопровождающего эти процессы, невозможно было бы ни существование самой жизни, ни образование надорганизменных систем всех уровней организации. Если бы солнечная энергия на планете только рассеивалась, то жизнь на Земле была бы невозможной. Чтобы биосфера существовала, она должна получать и накапливать энергию извне. И эта работа выполняется живыми организмами.  
 

Список  использованной литературы

1. Киселёв В. Н. Основы экологии: Учеб. пособие. – Минск: Университет и Дело, 2000.
2. Общая биология. Учебник для средних специальных учебных заведений. С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров, М.: Высшая школа, 2000.
3. Лисичкин Г.В. Человек и среда его обитания. Хрестоматия. Под ред. Г.В.Лисичкина, Н.Н.Чернова. М.: Мир, 2003.
4. Петров К. М. Общая экология: взаимодействие общества и природы: Учебное пособие для вузов. – СПб.: Химия, 1997.
5. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания. В четырех книгах (перевод с англ.). М.: Мир, 1995.