hjem › Salong › Rollen til levende organismer i biosfæren. Den levende materiens rolle i biosfæren Hovedoppmerksomheten i læren om biosfæren

Rollen til levende organismer i biosfæren. Den levende materiens rolle i biosfæren Hovedoppmerksomheten i læren om biosfæren

Spørsmål 1. Hva er virkningen av levende organismer på biosfæren?
Levende vesener bidrar til overføring og sirkulasjon av stoffer i naturen. Takket være aktiviteten til fotosyntetiske stoffer ble mengden karbondioksid i atmosfæren redusert, oksygen oppsto og et beskyttende ozonlag ble dannet. Aktiviteten til levende organismer bestemmer sammensetningen og strukturen til jorda (behandling av organiske rester av nedbrytere), beskytter den mot erosjon. I stor grad bestemmer også dyr og planter innholdet av ulike stoffer i hydrosfæren (spesielt i små vannforekomster). Noen organismer er i stand til selektivt å absorbere og akkumulere visse kjemiske elementer - silisium, kalsium, jod, svovel, etc. Resultatet av aktiviteten til levende vesener er forekomster av kalkstein, jern- og manganmalm, reserver av olje, kull, gass.

Spørsmål 2. Fortell oss om vannets kretsløp i naturen.
Under påvirkning av solenergi fordamper vann fra overflaten av reservoarer og transporteres av luftstrømmer over lange avstander. Faller på overflaten av landet i form av nedbør, bidrar det til ødeleggelse av bergarter og gjør deres bestanddeler tilgjengelig for planter, mikroorganismer og dyr. Det eroderer det øvre jordlaget og forlater sammen med stoffene som er oppløst i det. kjemiske forbindelser og suspenderte organiske og uorganiske partikler i hav og hav. Sirkulasjonen av vann mellom hav og land er det viktigste leddet for å opprettholde liv på jorden.
Planter deltar i vannets syklus på to måter: de trekker det ut av jorda og fordamper det til atmosfæren; En del av vannet i planteceller brytes ned under fotosyntesen. I dette tilfellet fikseres hydrogen i form av organiske forbindelser, og oksygen kommer inn i atmosfæren.
Dyr bruker vann for å opprettholde osmotisk og saltbalanse i kroppen og skille det ut i eksternt miljø sammen med metabolske produkter.

Spørsmål 3. Hvilke organismer absorberer karbondioksid fra atmosfæren?
Karbondioksid fra atmosfæren absorberes av fotosyntetiske organismer, som assimilerer det og lagrer det i form av organiske forbindelser (først og fremst glukose). Karbondioksid fra atmosfæren absorberes av fotosyntetiske organismer, som assimilerer det og lagrer det i form av organiske forbindelser (først og fremst glukose). I tillegg løses en del av atmosfærisk karbondioksid i vannet i hav og hav, og kan deretter i form av karbonsyreioner fanges opp av dyr - bløtdyr, koraller, svamper, som bruker karbonater til å bygge skjell og skjeletter. Resultatet av deres aktivitet kan være dannelsen av sedimentære bergarter (kalkstein, kritt, etc.).

Spørsmål 4. Beskriv måten fiksert karbon returneres til atmosfæren.
Karbon kommer inn i biosfæren som et resultat av dets fiksering i prosessen med fotosyntese.Mengden karbon bundet av planter årlig anslås til 46 milliarder tonn. En del av det kommer inn i dyrekroppen og frigjøres som et resultat av respirasjon i form av CO 2, som igjen kommer inn i atmosfæren. I tillegg blir karbonreservene i atmosfæren fylt opp av vulkansk aktivitet og menneskelig forbrenning av fossilt brensel. Selv om mesteparten av karbondioksidet som kommer inn i atmosfæren absorberes av havet og avsettes som karbonater, øker CO 2 i luften sakte men jevnt.

Spørsmål 5. Hvilke faktorer, i tillegg til aktivitetene til levende organismer, påvirker tilstanden til planeten vår?
I tillegg til aktiviteten til levende organismer, påvirker abiotiske faktorer planetens tilstand: bevegelsen av litosfæriske plater, vulkansk aktivitet, elver og sjøsurfing, klimatiske fenomener, tørke, flom og andre naturlige prosesser. Noen av dem handler veldig sakte; andre er i stand til nesten øyeblikkelig å endre tilstanden til et stort antall økosystemer (storskala vulkanutbrudd; et kraftig jordskjelv ledsaget av en tsunami; skogbranner; fall av en stor meteoritt).

Spørsmål 6. Hvem introduserte først begrepet "noosfære" i vitenskapen?
Noosphere (fra det greske noos - sinn) er et begrep som betegner samspillsfæren mellom natur og menneske; dette er en evolusjonær ny tilstand i biosfæren, der menneskets rasjonelle aktivitet blir den avgjørende faktoren i dets utvikling. Begrepet "noosphere" ble først introdusert i vitenskapen i 1927 av de franske vitenskapsmennene Edouard Leroy (1870-1954) og Pierre Teilhard de Chardin (1881-1955).

Sammendrag om emnet:

Introduksjon

Det biologiske kretsløpet er et fenomen av kontinuerlig karakter, syklisk, regelmessig, men ikke ensartet i tid og rom, omfordeling av stoffer, energi og informasjon innenfor økologiske systemer av ulike hierarkiske organisasjonsnivåer - fra biogeocenose til biosfæren. Sirkulasjonen av stoffer på skalaen til hele biosfæren kalles en stor sirkel, og innenfor en spesifikk biogeocenose - en liten sirkel av biotisk utveksling.

Akademiker V.I. Vernadsky var den første som postulerte avhandlingen om den viktigste rollen til levende organismer i dannelsen og vedlikeholdet av de grunnleggende fysiske og kjemiske egenskapene til jordskjellene. I hans konsept betraktes biosfæren ikke bare som et rom okkupert av liv, men som et integrert funksjonelt system, på nivået som den uatskillelige forbindelsen mellom geologiske og biologiske prosesser realiseres. De viktigste egenskapene til livet som sikrer denne forbindelsen er den høye kjemiske aktiviteten til levende organismer, deres mobilitet og evnen til å reprodusere seg selv og utvikle seg. For å opprettholde livet som et planetarisk fenomen, er mangfoldet av dets former, som er forskjellige i sett med forbrukte stoffer og avfallsprodukter som slippes ut i miljøet, av største betydning. Biologisk mangfold er grunnlaget for dannelsen av stabile biogeokjemiske sykluser av materie og energi i jordens biosfære.

Spørsmål om rollen til levende organismer i den lille sirkulasjonen ble vurdert av slike forskere, lærere som Nikolaikin N.I., Shilov I.A., Melekhova O.P. og så videre.

1. Levende organismers rolle i den biologiske syklusen

En spesifikk egenskap ved livet er utveksling av stoffer med miljøet. Enhver organisme må motta visse stoffer fra det ytre miljø som energikilder og materiale for å bygge sin egen kropp. Stoffskifteprodukter som ikke lenger egner seg for videre bruk tas ut. Dermed forverrer hver organisme eller et sett med identiske organismer i løpet av sin livsaktivitet forholdene for dens habitat. Muligheten for den omvendte prosessen - opprettholde levekår eller til og med forbedre dem - bestemmes av det faktum at biosfæren er bebodd av forskjellige organismer med forskjellige typer metabolisme.

I sin enkleste form er et sett med kvalitative livsformer representert av produsenter, forbrukere og nedbrytere, hvis felles aktivitet sikrer utvinning av visse stoffer fra miljøet, deres transformasjon på forskjellige nivåer av trofiske kjeder og mineralisering av organisk materiale til tilgjengelige komponenter for neste inkludering i syklusen (grunnleggende elementer som migrerer langs kjedene i den biologiske syklusen - karbon, hydrogen, oksygen, kalium, fosfor, svovel, etc.).

Produsenter er levende organismer som er i stand til å syntetisere organisk materiale fra uorganiske komponenter som bruker eksterne energikilder. (Merk at det å skaffe energi utenfra er en generell betingelse for livet til alle organismer; energimessig er alle biologiske systemer åpne) de kalles også autotrofer, siden de selv forsyner seg med organisk materiale. I naturlige samfunn utfører produsenter funksjonen til produsenter av organisk materiale akkumulert i vevet til disse organismene. Organisk materiale tjener også som energikilde for livsprosesser; ekstern energi brukes kun til primær syntese.

Alle produsenter, i henhold til arten av energikilden for syntese av organiske stoffer, er delt inn i fotoautotrofer og kjemoautotrofer. Førstnevnte bruker for syntese energien til solstråling i den delen av spekteret med en bølgelengde på 380-710 nm. Dette er hovedsakelig grønne planter, men representanter for noen andre riker i den organiske verden er også i stand til fotosyntese. Blant dem er cyanobakterier (blågrønne "alger"), som tilsynelatende var de første fotosyntetikkene i utviklingen av livet på jorden, av spesiell betydning. Mange bakterier er også i stand til fotosyntese, som imidlertid bruker et spesielt pigment - bakterioklorin - og ikke avgir oksygen under fotosyntesen. De viktigste utgangsmaterialene som brukes til fotosyntese er karbondioksid og vann (grunnlaget for syntesen av karbohydrater), samt nitrogen, fosfor, kalium og andre mineralske næringsstoffer.

Ved å lage organiske stoffer basert på fotosyntese, binder fotoautotrofer dermed den brukte solenergien, som om de lagrer den. Den påfølgende ødeleggelsen av kjemiske bindinger fører til frigjøring av slik "lagret" energi. Dette gjelder ikke bare bruk av fossilt brensel; Energien "lagret" i plantevev overføres i form av mat langs trofiske kjeder og tjener som grunnlag for energistrømmer som følger med den biogene syklusen av stoffer.

Kjemoautotrofer bruker energien til kjemiske bindinger i prosessene for syntese av organisk materiale. Denne gruppen inkluderer kun prokaryoter: bakterier, arkebakterier og delvis blågrønne. Kjemisk energi frigjøres i prosessene med oksidasjon av mineralske stoffer. Eksotermiske oksidative prosesser brukes av nitrifiserende bakterier (oksider ammoniakk til nitritter og deretter til nitrater), jernbakterier (oksidasjon av jernholdig jern til oksid), svovelbakterier (hydrogensulfid til sulfater). Metan, CO og noen andre stoffer brukes også som substrat for oksidasjon.

Med alle de forskjellige spesifikke former for autotrofe produsenter, er deres generelle biosfæriske funksjon én og består i å involvere elementer av livløs natur i sammensetningen av kroppsvev og dermed i den generelle biologiske syklusen. Den totale massen av autotrofe produsenter er mer enn 95 % av massen til alle levende organismer i biosfæren.

Forbrukere. Levende vesener som ikke er i stand til å bygge kroppen sin på grunnlag av bruk av uorganiske stoffer, som krever inntak av organisk materiale fra utsiden, som en del av mat, tilhører gruppen av heterotrofe organismer som lever av produkter syntetisert av foto- eller kjemosyntetika. Mat hentet på en eller annen måte fra det ytre miljøet brukes av heterotrofer til å bygge sin egen kropp og som energikilde for ulike former for liv. Dermed bruker heterotrofer energien lagret av autotrofer i form av kjemiske bindinger av organiske stoffer syntetisert av dem. I strømmen av stoffer i løpet av syklusen okkuperer de nivået av forbrukere som er forpliktet assosiert med autotrofe organismer (forbrukere av 1. orden) eller med andre heterotrofer som de lever av (forbrukere av 2. orden).

Den generelle betydningen av forbrukere i sirkulasjonen av stoffer er særegen og tvetydig. De er ikke nødvendige i den direkte sirkulasjonsprosessen: kunstige lukkede modellsystemer, sammensatt av grønne planter og jordmikroorganismer, i nærvær av fuktighet og mineralsalter, kan eksistere på ubestemt tid. i lang tid på grunn av fotosyntese, ødeleggelse av planterester og involvering av frigjorte grunnstoffer i en ny syklus. Men dette er bare mulig under stabile laboratorieforhold. I et naturlig miljø øker sannsynligheten for at slike enkle systemer dør av mange årsaker. "Garantene" for stabiliteten i syklusen er først og fremst forbrukerne.

I prosessen med sin egen metabolisme bryter heterotrofer ned de organiske stoffene som er oppnådd i sammensetningen av mat og bygger på dette grunnlaget stoffene i sin egen kropp. Transformasjonen av stoffer som primært produseres av autotrofer i forbrukerorganismer fører til en økning i mangfoldet av levende stoffer. Mangfold er en nødvendig betingelse for stabiliteten til ethvert kybernetisk system på bakgrunn av eksterne og interne forstyrrelser. Levende systemer – fra organismen til biosfæren som helhet – opererer etter det kybernetiske prinsippet. tilbakemelding.

Dyr, som utgjør hoveddelen av forbrukerorganismer, er preget av mobilitet, evnen til å bevege seg aktivt i rommet. Ved dette deltar de effektivt i migrasjonen av levende materie, dens spredning over overflaten av planeten, som på den ene siden stimulerer den romlige bosettingen av livet, og på den annen side fungerer som en slags "garantimekanisme". "i tilfelle ødeleggelse av liv hvor som helst på grunn av forskjellige årsaker. .

Et eksempel på en slik "romlig garanti" er den velkjente katastrofen på ca. Krakatoa: Som et resultat av vulkanutbruddet i 1883 ble livet på øya fullstendig ødelagt, men det kom seg i løpet av bare 50 år - rundt 1200 arter ble registrert. Bosetningen gikk hovedsakelig på bekostning av Java, Sumatra og naboøyene, som ikke ble berørt av utbruddet, hvorfra planter og dyr på forskjellige måter gjenbefolket øya dekket med aske og frosne lavastrømmer. Samtidig dukket det opp filmer av cyanobakterier først (etter 3 år) på vulkansk tuff og aske. Prosessen med å etablere bærekraftige samfunn på øya fortsetter; skogtellinger er fortsatt i de tidlige stadier av suksesjon og er sterkt forenklet i struktur.

Til slutt er rollen til forbrukere, først og fremst dyr, ekstremt viktig som regulatorer av intensiteten til materie og energistrømmer langs trofiske kjeder. Evnen til aktivt å autoregulere biomasse og endringshastigheten på økosystemer og populasjoner visse typer er til slutt realisert i form av å opprettholde samsvaret mellom hastighetene for skapelse og ødeleggelse av organisk materiale i de globale syklussystemene. Ikke bare forbrukere deltar i et slikt reguleringssystem, men sistnevnte (spesielt dyr) utmerker seg ved den mest aktive og raske reaksjonen på eventuelle forstyrrelser i biomassebalansen til tilstøtende trofiske nivåer.

I prinsippet fungerer systemet for å regulere strømmen av stoff i den biogene syklusen, basert på komplementariteten til de økologiske kategoriene av levende organismer som utgjør dette systemet, etter prinsippet om avfallsfri produksjon. Men ideelt sett kan ikke dette prinsippet observeres på grunn av den store kompleksiteten til de samvirkende prosessene og faktorene som påvirker dem. Resultatet av bruddet på syklusens fullstendighet var forekomster av olje, kull, torv, sapropeller. Alle disse stoffene bærer energien som opprinnelig ble lagret i prosessen med fotosyntese. Bruken av en person er, så å si, fullføringen av syklusene til den biologiske syklusen "forsinket i tid".

Reduksjonsmidler. Denne økologiske kategorien inkluderer heterotrofe organismer, som ved å bruke dødt organisk materiale (lik, avføring, plantesøppel, etc.) som mat, bryter det ned til uorganiske komponenter i prosessen med metabolisme.

Delvis mineralisering av organiske stoffer forekommer i alle levende organismer. Så i prosessen med å puste frigjøres CO2, vann, mineralsalter, ammoniakk osv. skilles ut fra kroppen. Ekte nedbrytere, som fullfører syklusen med ødeleggelse av organiske stoffer, bør derfor betraktes som bare de organismer som slipper ut i det ytre miljøet bare uorganiske stoffer som er klare til å bli involvert i en ny syklus.

Kategorien nedbrytere inkluderer mange typer bakterier og sopp. Av stoffets natur reduserer de organismer. Avglassende bakterier reduserer således nitrogen til sin elementære tilstand, mens sulfatreduserende bakterier reduserer svovel til hydrogensulfid. Sluttproduktene av nedbrytning av organiske stoffer er karbondioksid, vann, ammoniakk, mineralsalter. Under anaerobe forhold går nedbrytningen videre - til hydrogen; hydrokarboner dannes også.

Hele syklusen med reduksjon av organisk materiale er mer kompleks og involverer et større antall deltakere. Den består av en rekke påfølgende ledd, i en serie av hvilke forskjellige ødeleggende organismer gradvis omdanner organiske stoffer, først til enklere former, og først etter det til uorganiske komponenter ved virkningen av bakterier og sopp.

Nivåer av organisering av levende materie. Den felles aktiviteten til produsenter, forbrukere og nedbrytere bestemmer det kontinuerlige vedlikeholdet av den globale biologiske syklusen av stoffer i jordens biosfære. Denne prosessen støttes av de vanlige relasjonene mellom de romlige og funksjonelle delene som utgjør biosfæren og er gitt av et spesielt system av forbindelser som fungerer som en mekanisme for homeostase av biosfæren - opprettholder sin stabile funksjon mot bakgrunnen av endrede ytre og indre faktorer. Derfor kan biosfæren betraktes som et globalt økologisk system som sikrer bærekraftig vedlikehold av liv i sin planetariske manifestasjon.

Ethvert biologisk (inkludert økologisk) system er preget av en spesifikk funksjon, ordnede forhold mellom delene (delsystemene) som utgjør systemet, og reguleringsmekanismer basert på disse interaksjonene som bestemmer systemets integritet og stabilitet på bakgrunn av fluktuerende eksterne forhold. Av det som er sagt ovenfor er det klart at biosfæren i sin struktur og funksjon samsvarer med begrepet et biologisk (økologisk) system.

På nivået av biosfæren som helhet utføres en universell funksjonell forbindelse av levende materie med livløs natur. Dens strukturelle og funksjonelle komponenter (delsystemer), på nivået som spesifikke sykluser i den biologiske syklusen utføres, er biogeocenoser (økosystemer).

2. Liten sirkulasjon av stoffer i biosfæren

Biologisk (biogeokjemisk) syklus (liten syklus av stoffer i biosfæren) - syklusen av stoffer, hvis drivkraft er aktiviteten til levende organismer. Den biogeokjemiske syklusen av stoffer finner sted i biosfæren. Hovedenergikilden til syklusen er solstråling, som genererer fotosyntese. I et økosystem syntetiseres organiske stoffer av autotrofer fra uorganiske stoffer. Det blir deretter konsumert av heterotrofer. Som et resultat av utskillelse under livsaktivitet eller etter organismers død, gjennomgår organiske stoffer mineralisering, dvs. omdanning til uorganiske stoffer. Disse uorganiske stoffene kan gjenbrukes for syntese av organiske stoffer ved hjelp av autotrofer.

I biogeokjemiske sykluser bør to deler skilles:

1. et reservefond er en del av et stoff som ikke er assosiert med levende organismer;

2. byttefond - en mye mindre del av et stoff som er forbundet med direkte utveksling mellom organismer og deres nærmiljø.

Avhengig av plasseringen av reservefondet, kan biogeokjemiske sykluser deles inn i to typer:

1. gass-type sykluser med et reservefond av stoffer i atmosfæren og hydrosfæren (sykluser av karbon, oksygen, nitrogen);

2. sedimentære sykluser med et reservefond i jordskorpen (sirkulasjoner av fosfor, kalsium, jern osv.).

Sykluser av gasstypen er perfekte, fordi har et stort byttefond, og derfor veier til rask selvregulering. Sedimentære sykluser er mindre perfekte, de er mer inerte, fordi hoveddelen av stoffet er inneholdt i reservefondet til jordskorpen i en form "utilgjengelig" for levende organismer. Slike sykluser blir lett forstyrret av ulike typer påvirkninger, og en del av det utvekslede materialet forlater syklusen. Det kan bare vende tilbake til sirkulasjonen som et resultat av geologiske prosesser eller ved utvinning av levende stoffer. Men å trekke ut de stoffene som er nødvendige for levende organismer fra jordskorpen mye vanskeligere enn fra atmosfæren.

Intensiteten til den biologiske syklusen bestemmes først og fremst av omgivelsestemperaturen og vannmengden. Så for eksempel foregår den biologiske syklusen mer intensivt i fuktige tropiske skoger enn i tundraen. I tillegg forekommer biologiske prosesser i tundraen bare i den varme årstiden.

Produsenter, forbrukere, detritofager og nedbrytere av økosystemet, som absorberer og frigjør ulike stoffer, samhandler med hverandre tydelig og på en koordinert måte. Organisk materiale og oksygen produsert av fotosyntetiske planter er de viktigste matvarene for mat og respirasjon til forbrukerne. Samtidig er karbondioksid og mineralske stoffer av husdyrgjødsel og urin som slippes ut av forbrukere biogener, sårt tiltrengte produsenter. Derfor lager stoffer i økosystemene en nesten fullstendig syklus, og kommer først inn i levende organismer, deretter inn i det abiotiske miljøet og går tilbake til det levende igjen. Her er et av de grunnleggende prinsippene for økosystemenes funksjon: mottak av ressurser og behandling av avfall skjer i prosessen med syklusen til alle elementer.

Vurder syklusene til de viktigste stoffene og elementene for levende organismer. Den lille biogeokjemiske syklusen av biogene elementer inkluderer: karbon, nitrogen, fosfor, svovel, etc.

2.1 Karbonkretsløpet

Karbon finnes i naturen i mange former, inkludert i organiske forbindelser. Det uorganiske stoffet som ligger til grunn for den biogene syklusen til dette elementet er karbondioksid (CO2). I naturen er CO2 en del av atmosfæren, og er også oppløst i hydrosfæren. Inkludering av karbon i sammensetningen av organiske stoffer skjer i prosessen med fotosyntese, som et resultat av at sukker dannes på grunnlag av CO2 og H2O. Deretter konverterer andre biosyntetiske prosesser disse karbonene til mer komplekse, så vel som til proteiner, lipider. Alle disse forbindelsene danner ikke bare vev til fotosyntetiske organismer, men tjener også som en kilde til organisk materiale for dyr og ikke-grønne planter.

I respirasjonsprosessen oksiderer alle organismer komplekse organiske stoffer; sluttproduktet av denne prosessen, CO2, slippes ut i miljøet, hvor det igjen kan bli involvert i prosessen med fotosyntese.

Under visse forhold i jorda fortsetter nedbrytningen av akkumulerte døde rester i et sakte tempo - gjennom dannelsen av humus av saprofager, hvis mineralisering ved påvirkning av sopp og bakterier kan fortsette med forskjellige, inkludert lave, hastigheter. I noen tilfeller er nedbrytningskjeden av organisk materiale ufullstendig. Spesielt kan aktiviteten til saprofager hemmes av mangel på oksygen eller økt surhet. I dette tilfellet akkumuleres organiske rester i form av torv; karbon frigjøres ikke og syklusen stopper. Lignende situasjoner oppsto i tidligere geologiske epoker, noe som fremgår av forekomster av kull og olje.

I hydrosfæren er suspensjonen av karbonsyklusen assosiert med inkorporering av CO2 i CaCO3 i form av kalkstein, kritt og koraller. I dette tilfellet er karbon ekskludert fra syklusen for hele geologiske epoker. Bare stigningen av organiske bergarter over havet fører til fornyelse av sirkulasjonen gjennom utlekking av kalkstein ved atmosfærisk nedbør. Og også på en biogen måte - ved virkningen av lav, planterøtter.

Skoger er hovedreservoaret av biologisk bundet karbon; de inneholder opptil 500 milliarder tonn av dette elementet, som er 2/3 av reserven i atmosfæren. Menneskelig inngripen i karbonkretsløpet fører til økt innhold av CO2 i atmosfæren og utvikling av drivhuseffekten.

CO2 syklushastighet, dvs. tiden det tar før all karbondioksidet i atmosfæren passerer gjennom levende stoffer er omtrent 300 år.

2.2 Nitrogenkretsløpet

Hovedkilde nitrogen av organiske forbindelser - molekylært nitrogen i atmosfærens sammensetning. Overgangen til forbindelser som er tilgjengelige for levende organismer kan utføres på forskjellige måter. Dermed syntetiseres elektriske utladninger under tordenvær fra nitrogen og oksygen i luften, nitrogenoksid, som med regnvann kommer inn i jorda i form av nitrat eller salpetersyre. Det er også fotokjemisk nitrogenfiksering.

En viktigere form for nitrogenassimilering er aktiviteten til nitrogenfikserende mikroorganismer som syntetiserer komplekse proteiner. Når de dør, beriker de jorda med organisk nitrogen, som raskt mineraliserer. På denne måten kommer ca 25 kg nitrogen per 1 ha årlig ned i jorda.

Den mest effektive nitrogenfikseringen utføres av bakterier som danner symbiotiske bindinger med belgfrukter. Det organiske nitrogenet som dannes av dem, diffunderer inn i rhizosfæren og er også inkludert i vertsplantens jordorganer. På denne måten akkumuleres 150-400 kg nitrogen per år i bakken og underjordiske planteorganer per 1 hektar.

Det finnes nitrogenfikserende mikroorganismer som danner symbiose med andre planter. I vannmiljø og på veldig våt jord fikserer cyanobakterier direkte atmosfærisk nitrogen. I alle disse tilfellene kommer nitrogen inn i plantene i form av nitrater. Disse forbindelsene transporteres gjennom røtter og veier til blader, hvor de brukes til proteinsyntese; sistnevnte tjener som grunnlag for nitrogennæringen til dyr.

Ekskrementer og døde organismer danner grunnlaget for næringskjedene til saprofagorganismer, som bryter ned organiske forbindelser med gradvis transformasjon av organiske nitrogenholdige stoffer til uorganiske. Det siste leddet i denne reduksjonskjeden er ammonifiserende organismer som danner ammoniakk, som deretter kan gå inn i nitrifikasjonssyklusen. På denne måten kan nitrogenkretsløpet fortsettes.

Samtidig er det en konstant tilbakeføring av nitrogen til atmosfæren ved påvirkning av denitrifiserende bakterier, som bryter ned nitrater til N2. Disse bakteriene er aktive i jord rik på nitrogen og karbon. Takket være deres aktiviteter fordampes opptil 50-60 kg nitrogen årlig fra 1 ha jord.

Nitrogen kan utelukkes fra syklusen ved å samle seg i dyphavssedimenter. Til en viss grad kompenseres dette ved frigjøring av molekylær N2 i sammensetningen av vulkanske gasser.

2.3 Fosforsyklus

Av alle makronæringsstoffene (elementer som trengs for alt liv i store mengder), er fosfor et av de sjeldneste tilgjengelige reservoarene på jordens overflate. I naturen finnes fosfor i store mengder i en rekke bergarter. I prosessen med å ødelegge disse bergartene, kommer den inn i terrestriske økosystemer eller utvaskes av nedbør og ender til slutt i hydrosfæren. I begge tilfeller kommer dette elementet inn i næringskjeden. I de fleste tilfeller mineraliserer nedbryterorganismer organiske stoffer som inneholder fosfor til uorganiske fosfater, som igjen kan brukes av planter og dermed igjen er involvert i syklusen.

I havet kommer en del av fosfatene med døde organiske rester inn i dype sedimenter og akkumuleres der, og blir ekskludert fra syklusen. Prosessen med den naturlige syklusen av fosfor under moderne forhold intensiveres ved bruk av fosfatgjødsel i landbruket, hvis kilde er forekomster av mineralfosfater. Dette kan være en grunn til bekymring, siden fosforsalter raskt utvaskes fra slik bruk, og omfanget av utnyttelse mineralressurser vokser hele tiden. Foreløpig utgjør ca 2 millioner tonn per år.

2.4 Svovelkretsløp

Hovedreservefondet for svovel er i sediment og jord, men i motsetning til fosfor er det et reservefond i atmosfæren. Hovedrollen i involveringen av svovel i den biogeokjemiske syklusen tilhører mikroorganismer. Noen av dem er reduksjonsmidler, andre er oksidasjonsmidler.

Svovel forekommer i bergarter i form av sulfider, i løsninger - i form av et ion, i gassfasen i form av hydrogensulfid eller svoveldioksid. I noen organismer akkumuleres svovel i sin rene form (S), og når de dør, dannes det avleiringer av naturlig svovel på bunnen av havet.

I terrestriske økosystemer kommer svovel inn i planter fra jorda hovedsakelig i form av sulfater. I levende organismer finnes svovel i proteiner, i form av ioner osv. Etter levende organismers død reduseres en del av svovelet i jorda av mikroorganismer til HS, den andre delen oksideres til sulfater og inngår igjen i syklusen. Det resulterende hydrogensulfidet slipper ut i atmosfæren, oksiderer der og går tilbake til jorda med nedbør.

Menneskelig forbrenning av fossilt brensel, samt utslipp kjemisk industri, fører til akkumulering av svoveldioksid (SO) i atmosfæren, som reagerer med vanndamp og faller til bakken i form av sur nedbør.

Biogeokjemiske sykluser er i stor grad påvirket av mennesker. Økonomisk aktivitet bryter deres isolasjon, de blir asykliske.

Konklusjon

Komplekse forhold som støtter en stabil sirkulasjon av stoffer, og med det eksistensen av liv som et globalt fenomen på planeten vår, har blitt dannet gjennom jordens lange historie.

Fellesaktiviteten til forskjellige levende organismer bestemmer den vanlige sirkulasjonen av individuelle elementer og kjemiske forbindelser, inkludert deres innføring i sammensetningen av levende celler, transformasjoner kjemiske substanser i metabolske prosesser, utslipp til miljøet og ødeleggelse av organiske stoffer, som et resultat av at det frigjøres mineralske stoffer, som igjen inngår i biologiske sykluser.

Dermed skjer syklusprosessene i spesifikke økosystemer, men biogeokjemiske sykluser realiseres i sin helhet bare på nivået av biosfæren som helhet. Og den felles aktiviteten til livsformer av høy kvalitet sikrer utvinning av visse stoffer fra det ytre miljø, deres transformasjon på forskjellige nivåer av trofiske kjeder og mineralisering av organisk materiale til komponenter tilgjengelig for neste inkludering i syklusen (hovedelementene migrerer langs kjedene i den biologiske syklusen er karbon, hydrogen, nitrogen, kalium, kalsium, etc.).

Bibliografi

1. Kolesnikov S.I. Økologi. - Rostov-ved-Don: "Phoenix", 2003.

2. Petrov K.M. Generell økologi: Samspill mellom samfunn og natur: Uchebn. godtgjørelse. 2. utgave - St. Petersburg; Kjemi, 1998.

3. Nikolaikin N.I. Økologi.: Proc. for universiteter / Nikolaykin N.N., Nikolaykina N.E., Melekhina O.P. - 2. utg., revidert. og tillegg - M .: Bustard, 2003.

4. Khotuntsev Yu.L. Økologi og miljøsikkerhet: Proc. stønad til studenter. høyere ped. lærebok bedrifter. - M .: Publishing Center "Academy", 2002.

5. Shilov I.A. Økologi: Proc. for biol. og honning. spesialist. universiteter I.A. Shilov. - 4. utg., Rev. - M .: Higher School, 2003.

Spørsmål 2. Fortell oss om vannets kretsløp i naturen.
Under påvirkning av solenergi fordamper vann fra overflaten av reservoarer og transporteres av luftstrømmer over lange avstander. Faller på overflaten av landet i form av nedbør, bidrar det til ødeleggelse av bergarter og gjør deres bestanddeler tilgjengelig for planter, mikroorganismer og dyr. Det eroderer det øvre jordlaget og går sammen med de kjemiske forbindelsene som er oppløst i det og suspenderte organiske og uorganiske partikler i hav og hav. Sirkulasjonen av vann mellom hav og land er det viktigste leddet for å opprettholde liv på jorden.
Planter deltar i vannets syklus på to måter: de trekker det ut av jorda og fordamper det til atmosfæren; En del av vannet i planteceller brytes ned under fotosyntesen. I dette tilfellet fikseres hydrogen i form av organiske forbindelser, og oksygen kommer inn i atmosfæren.
Dyr bruker vann for å opprettholde osmotisk og saltbalanse i kroppen og frigjøre det til det ytre miljøet sammen med metabolske produkter.

Naturvern er vanlig å forstå som et tiltakssystem som tar sikte på å opprettholde et rasjonelt samspill mellom menneskelige aktiviteter og naturmiljøet. Dette tiltakssystemet skal sikre bevaring og restaurering av naturressurser, rasjonell bruk naturlige ressurser samt å forhindre direkte og indirekte skadevirkninger industriell produksjon om natur og menneskers helse. Samtidig er oppgaven satt til å opprettholde en balanse mellom utvikling av produksjonen og bærekraften til naturmiljøet i menneskehetens interesse. Dette krever en omfattende studie av prosessene som skjer i det naturlige miljøet, og organiseringen av alle typer produksjon, tatt i betraktning de identifiserte mønstrene. Det vitenskapelige grunnlaget for studiet av naturlige objekter og en integrert tilnærming til organiseringen av moderne produksjon er læren om jordens biosfære.

Begrepet "biosfære" ble introdusert i 1875 av den østerrikske geologen E. Suess; grunnleggeren av den moderne teorien om biosfæren er den russiske forskeren V. I. Vernadsky. Etter V. I. Vernadskys syn dekker biosfæren rommet der levende materie fungerer som en geologisk kraft som danner jordens overflate;

I moderne utsikt Biosfæren er et komplekst dynamisk stort system som består av mange komponenter av livlig og livløs natur, hvis integritet opprettholdes som et resultat av den konstant virkende biologiske syklusen av stoffer.

Læren til V. I. Vernadsky er basert på ideene om den planetariske geokjemiske rollen til levende materie i dannelsen av biosfæren, som et produkt av en langsiktig transformasjon av materie og energi i løpet av jordens geologiske utvikling. Levende stoff er et sett med levende organismer som eksisterte eller eksisterer i en viss tidsperiode og er en kraftig geologisk faktor. I motsetning til levende vesener studert av biologi, er levende materie som en biogeokjemisk faktor preget av grunnstoffsammensetning, masse og energi. Den akkumulerer og transformerer solenergi og involverer uorganisk materiale i en kontinuerlig syklus. Atomer av nesten alle kjemiske grunnstoffer har gjentatte ganger gått gjennom levende stoffer. Til syvende og sist bestemte det levende stoffet sammensetningen av atmosfæren, hydrosfæren, jordsmonnet og i stor grad sedimentære bergarter på planeten vår.

I OG. Vernadsky påpekte at levende materie akkumulerer energien til kosmos, transformerer den til energien til jordiske prosesser (kjemiske, mekaniske, termiske, elektriske, etc.) og sikrer, i en kontinuerlig utveksling av stoffer med planetens inerte materie, dannelsen av levende materie, som ikke bare erstatter dens døende masser, men også introduserer nye kvaliteter, og dermed bestemmer utviklingsprosessen til den organiske verden.

Etter V. I. Vernadskys synspunkter inkluderer biosfæren fire hovedkomponenter:

levende materie - helheten av alle levende organismer;

biogent materiale, det vil si produkter dannet som et resultat av den vitale aktiviteten til forskjellige organismer (kull, bitumen, torv, skogstrø, jordhumus og ip.);

bioinert materiale - uorganisk materiale omdannet av organismer (for eksempel overflateatmosfæren, noen sedimentære bergarter, etc.);

inert materie - bergarter av hovedsakelig magmatisk, uorganisk opprinnelse som utgjør jordskorpen.

Enhver art av planter, dyr og mikroorganismer, som interagerer med miljøet, sikrer deres eksistens ikke som en sum av individer, men som en enkelt funksjonell helhet, som er en populasjon (populasjoner av furu, mygg, etc.).

I følge S.S. Schwartz er en populasjon en elementær gruppering av organismer av en bestemt art, som har alle nødvendige forutsetninger for å opprettholde antallet på ubestemt tid. lang tid og i stadig skiftende miljøforhold. Med andre ord, en populasjon er en form for eksistens av en art, det supraorganismale systemet som gjør en art potensielt (men egentlig ikke) udødelig. Dette indikerer at populasjonens tilpasningsevne er mye høyere enn til de individuelle organismene som utgjør den.

En befolkning som en elementær økologisk enhet har en viss struktur, som er preget av dens konstituerende individer og deres fordeling i rommet. Befolkninger er preget av vekst, utvikling og evne til å opprettholde eksistensen under stadig skiftende forhold.

I naturen utgjør populasjoner av planter, dyr og mikroorganismer systemer av høyere rang - samfunn av levende organismer, eller, som de vanligvis kalles, biocenoser. Biocenose er organisert gruppe populasjoner av planter, dyr og mikroorganismer som lever i samspill under de samme miljøforholdene. Konseptet "biocenose" ble foreslått i 1877 av den tyske zoologen K-Mobius, som fant ut at alle medlemmer av ett fellesskap av levende organismer er i nært og konstant forhold. Biocenosis er et produkt naturlig utvalg, når dens stabile eksistens i tid og rom avhenger av arten av samspillet mellom populasjoner og bare er mulig med den obligatoriske tilførselen av strålende energi fra solen og tilstedeværelsen av en konstant sirkulasjon av stoffer.

Noen ganger, for å forenkle studiet av biocenose, er det betinget delt inn i separate komponenter: fytocenose - vegetasjon, zoocenose - dyreverden, mikrobiocenose - mikroorganismer. En slik inndeling fører til kunstig separasjon av separate grupper av levende organismer som ikke kan eksistere uavhengig. Det kan ikke være noe stabilt system som bare vil bestå av planter eller bare av dyr. Samfunn og deres komponenter må betraktes som en biologisk enhet forskjellige typer levende organismer.

Biocenosen kan ikke utvikle seg av seg selv, utenfor og uavhengig av miljøet i den uorganiske verden. Som et resultat dannes visse relativt stabile komplekser, sett av levende og ikke-levende komponenter, i naturen. Et rom med homogene forhold bebodd av et samfunn av organismer (biocenose) kalles en biotop, dvs. en biotop er et eksistenssted, et habitat for en biocenose. Derfor kan biocenosen betraktes som et historisk etablert kompleks av organismer, karakteristisk for denne spesielle biotopen.

Biocenosen danner en dialektisk enhet med biotopen, et biologisk makrosystem av enda høyere rang - biogeocenosen. Begrepet "biogeocenosis", som betegner helheten av biocenosen og dens habitat, ble foreslått i 1940 av V.N. Sukachev. Begrepet er praktisk talt identisk med begrepet «økosystem», som tilhører A. Tensley.

Et økologisk system er et system som består av levende og ikke-levende elementer av miljøet, mellom hvilke det foregår en utveksling av materie, energi og informasjon. Økologiske systemer av ulike rangerer kan omfatte et begrenset eller svært stort antall komponenter og okkupere små eller svært store områder og volumer; det økologiske systemet i Europa, det økologiske systemet i landet, det økologiske systemet i regionen, distriktet, virksomhetens driftsområde, etc.

Biogeocenose forstås som et element i biosfæren, hvor biocenosen (fellesskapet av levende organismer) og biotopen som tilsvarer den (deler av atmosfæren, litosfæren og hydrosfæren) forblir homogene og nært forbundet til et enkelt kompleks. . Det vil si at biogeocenose forstås som et naturlig naturlig kompleks som ingen vesentlig biokenotisk, geomorfologisk, hydrologisk, mikroklimatisk, nattlig-geokjemisk eller noen annen grense går gjennom. Dette er en region i biosfæren som er homogen når det gjelder topografiske, mikroklimatiske, hydrologiske og biotiske forhold. Konseptet "økologisk system" bærer ikke denne begrensningen og kan kombinere forskjellige naturlige komplekser (skog, eng, elv, etc.). Biogeocenose i seg selv er et elementært økologisk system.

Den elementære strukturelle enheten i biosfæren - biogeocenose - består av to innbyrdes beslektede komponenter (fig. 3.1):

abiotiske (biotop), inkludert abiotiske elementer av miljøet som er i forhold til levende organismer;

biotisk (biocenosis), et samfunn av levende organismer som lever innenfor en valgt biotop (utvalgt økologisk system).

Den abiotiske komponenten inkluderer følgende komponenter: litosfære, hydrosfære og atmosfære.

I litosfæren skilles en del av en rekke bergarter, jordoverflaten, som er habitat for levende organismer og er en del av den utvalgte biocenosen. En viktig egenskap biotop er et utsnitt av jordoverflaten med en spesiell struktur og materialsammensetning av jordsmonn (pedosfære) innenfor det valgte området.

Hydrosfæren inkluderer overflate- og grunnvann som ligger innenfor biotopen og som direkte eller indirekte gir den vitale aktiviteten til levende organismer, samt vann som faller i form av nedbør på territoriet til et utvalgt område.

Atmosfæren (gasskomponenten) inkluderer: atmosfærisk luft; gasser oppløst i overflate- og undergrunnsvann; gasskomponenten i jord, samt gasser frigjort fra fjellkjeden, som direkte eller indirekte påvirker den vitale aktiviteten til levende organismer.

Den biotiske komponenten i det naturlige miljøet (biocenose) inkluderer tre komponenter: fytocenose-produsenter (produsenter) av primærproduksjon, akkumulerer solenergi; eocenose - forbrukere, produsenter av sekundære produkter, som for livet bruker energien som finnes i det organiske materialet i fytocenosen; mikrobocenose-reduserende midler (forstyrrende), organismer som lever av energien til dødt organisk materiale og sørger for ødeleggelse (mineralisering) med produksjon av innledende mineralelementer i en form som er praktisk for bruk av planter for reproduksjon av primære organiske produkter.

Alle komponentene i det naturlige miljøet (biogeocenose), dets biotiske og abiotiske komponenter er i konstant forhold og sikrer den evolusjonære utviklingen av hverandre. Sammensetningen og egenskapene til litosfæren, hydrosfæren og atmosfæren bestemmer i stor grad levende organismer. Samtidig er levende organismer selv, som gir den vitale aktiviteten til hverandre, avhengig av endringer i miljøforholdene. Det ytre miljøet gir dem energi og viktige næringsstoffer.

Således inkluderer biosfæren generelt følgende livsnivåer: befolkning, biocenose, biogeocenose. Hvert av disse nivåene er relativt uavhengige, noe som sikrer utviklingen av makrosystemet som helhet, der den utviklende enheten er befolkningen. Samtidig er biosfærens elementære strukturelle enhet biogeocenosen, det vil si fellesskapet av organismer i forbindelse med det uorganiske habitatet (se fig. 3.1).

Under moderne forhold forvandles menneskelig aktivitet naturlige ressurser(skoger, stepper, innsjøer). De erstattes av såing og planting av kulturplanter. Slik dannes nye økologiske systemer - agrobiogeocenoser eller agrocenoser. Agrocenoses er ikke bare jordbruksmarker, men også feltbeskyttende skogplantasjer, beitemarker, skogplantasjer, dammer og reservoarer, kanaler og drenerte sumper. I de fleste tilfeller er agrobiocenoser i deres struktur preget av et lite antall arter av levende organismer, men deres høye overflod. Selv om det er mange spesifikke trekk i strukturen og energien til naturlige og kunstige biocenoser, er det ingen grunnleggende forskjeller mellom dem.

Situasjonen er mye mer komplisert med økologiske systemer som oppstår i innflytelsessonene til industribedrifter, byer, demninger og andre store ingeniørstrukturer. Her, som et resultat av menneskers aktive påvirkning på miljøet, dannes det kvalitativt nye økologiske systemer, hvis funksjon er sikret som et resultat av naturlige prosesser og den konstante påvirkningen av en industriell virksomhet på det abiotiske (ikke-levende) og biotiske (levende) komponenter i naturen.

5. Biotisk syklus av stoffer i biosfæren

Eksistensen av biosfæren som helhet og dens individuelle deler sikrer sirkulasjon av stoffer og omdanning av energi:

Sirkulasjonen av stoffer i biosfæren utføres i første omgang på grunnlag av den vitale aktiviteten til et bredt spekter av organismer. Hver organisme trekker ut stoffene som er nødvendige for dens vitale aktivitet fra miljøet og returnerer ubrukte. Dessuten konsumerer noen typer levende organismer stoffene de trenger Direkte fra miljøet, andre bruker produkter bearbeidet og isolert først, andre igjen, og så videre til stoffet går tilbake til det naturlige1 miljøet i sin opprinnelige tilstand. Derfor oppstår behovet for sameksistens av ulike organismer (artsmangfold) som er i stand til å bruke produktene av hverandres livsaktivitet, dvs. at de fungerer praktisk talt uten avfall; ny produksjon av biologiske produkter.

Det totale antallet levende organismer og hastigheten på deres utvikling i biocenose avhenger av mengden energi som kommer inn i det økologiske systemet, overføringshastigheten gjennom de individuelle elementene i systemet og intensiteten av sirkulasjonen av mineralske stoffer. Et trekk ved disse prosessene er at næringsstoffer (karbon, nitrogen, vann, fosfor, etc.) sirkulerer mellom biotopen og biocenose konstant, det vil si at de brukes utallige ganger, og energien kommer inn i det økologiske systemet i form av en bekk. av solstråling, er brukt ^ Xia Helt. I henhold til loven om bevaring og transformasjon kan energien som kommer inn i det økologiske systemet endres fra en form til en annen. Det andre grunnleggende prinsippet er at enhver handling knyttet til transformasjon av energi ikke kan finne sted uten tap i form av varme som spres i rommet.Det vil si at en del av energien som kommer inn i det økologiske systemet går tapt og kan ikke utføre arbeid.

Ethvert økologisk system i utviklingsprosessen har en tendens til sin likevektstilstand, når alle dets fn=eic parametere får en konstant verdi, og effektivitetskoeffisienten når sin maksimale verdi»

Den vitale aktiviteten til enhver organisme er sikret som et resultat av de mangesidige biotiske relasjonene den inngår med andre organismer. Alle organismer kan klassifiseres i henhold til fôringsmåten og det trofiske nivået de finnes på i den generelle næringskjeden. I henhold til ernæringsmetoden skilles to grupper ut: autotrofe og heterotrofe.

Autotrofer har evnen til å lage organiske stoffer fra uorganiske stoffer ved å bruke solens energi eller energien som frigjøres under kjemiske reaksjoner.

Heterotrofe organismer bruker organisk materiale som mat. I dette tilfellet kan levende planter eller deres frukter, døde rester av planter og dyr brukes som mat. Dessuten tjener hver organisme i naturen i en eller annen form som en kilde til ernæring for en rekke andre organismer.

Som et resultat av den suksessive overgangen av organisk materiale fra et trofisk nivå til et annet, skjer materiesyklusen og overføringen av energi i naturen (fig. 3.2). Samtidig blir organiske stoffer, som beveger seg fra et trofisk nivå til et annet, delvis ekskludert fra syklusen. Som et resultat akkumuleres organiske forbindelser på jorden i form av mineralforekomster (torv, kull, olje, gass, oljeskifer, etc.). Imidlertid akkumuleres i hovedsak ikke biomassen på jorden, men holdes på et visst nivå, siden den hele tiden blir ødelagt og gjenskapt fra det samme byggematerialet, dvs. innenfor sine grenser finner en uavbrutt sirkulasjon av stoffer sted. I tabellen. 3.1 gir data om reproduksjonshastigheten for biomasse for enkelte naturlige økologiske systemer.

I prosessen med vital aktivitet av organismer ble den livløse delen av biosfæren også radikalt forvandlet. Fritt oksygen dukket opp i atmosfæren, og en ozonskjerm dukket opp i de øvre lagene; karbondioksid, utvunnet av organismer fra luft og vann, ble bevart i forekomster av kull og kalsiumkarbonat.

Som et resultat av geologiske prosesser oppstår deformasjoner og ødeleggelse av den øvre delen av litosfæren. Tidligere nedgravde sedimentære bergarter er igjen på overflaten. I fremtiden oppstår deres forvitring, der levende organismer også tar en aktiv del.

Ved å frigjøre karbondioksid, organiske og mineralske syrer, bidrar de til ødeleggelse av bergarter og deltar derved i prosessen med migrering av kjemiske elementer.

Den totale mengden solenergi som årlig mottas av Jorden er omtrent 2-1024 J. I prosessen med fotosyntese dannes det om lag 100 milliarder tonn organiske stoffer per år og 1,9-1021 J solenergi akkumuleres. For fotosynteseprosesser er 170 milliarder tonn karbondioksid årlig involvert fra atmosfæren, rundt 130 milliarder tonn vann brytes ned ved fotokjemiske midler, og 115 milliarder tonn oksygen slippes ut i miljøet. I tillegg er 2 milliarder tonn nitrogen, silisium, ammonium, jern, kalsium og mange andre stoffer involvert i sirkulasjonen av stoffer. Totalt er mer enn 60 grunnstoffer involvert i det biologiske kretsløpet.

Syntesefasen av organisk materiale erstattes i neste fase av den biologiske syklusen av fasen av dets ødeleggelse med samtidig spredning av potensiell kjemisk energi (i form av termisk energi) i rommet. Som et resultat går organisk materiale over i gass, flytende og faste former (mineral og andre forbindelser). I prosessen med disse tre fasene fornyes den biologiske syklusen, som støttes av solenergi og hvor praktisk talt de samme massene av stoffer og kjemiske elementer er involvert.

I prosessen med den geologiske sirkulasjonen av stoffer overføres mineralforbindelser fra ett sted til et annet på planetarisk skala, og det er også en overføring og endring i aggregeringstilstanden til vann (flytende, fast - snø, is; gassformig - lares). Vann sirkulerer mest intensivt i damptilstand.

Vannets kretsløp i biosfæren er basert på at total fordamping kompenseres av nedbør. Samtidig fordamper mer vann fra havet enn det kommer tilbake med nedbør. På land, tvert imot, faller mer nedbør, men overskuddet renner ut i innsjøer og elver, og derfra igjen ut i havet.

Med fremkomsten av levende materie basert på vannets kretsløp og mineralforbindelser oppløst i det, d.v.s. på grunnlag av den abiotiske, geologiske, syklusen av organisk materiale, eller den lille biologiske syklusen, oppsto.

I den biologiske syklusen er den viktigste prosessen transpirasjon. Når jordfuktighet absorberes av røttene til en plante, kommer mineraler og organiske stoffer oppløst i vann inn i den med vann. Transpirasjonsprosessen er også viktig for å regulere temperaturen på planten, og forhindre at den overopphetes. På grunn av varmetapet som oppstår under fordampning av vann, synker temperaturen på planten. Samtidig reguleres denne prosessen av planten selv - i varmt vær åpnes stomatene på bladene bredere, og dette bidrar til en økning i fordampning og en reduksjon i temperatur, og ved en lavere temperatur dekkes stomata , avtar intensiteten av fordampningen. Dermed er transpirasjon både en fysiologisk og fysisk prosess, siden den skiller seg fra vanlig fordampning fra livløs materie i evnen til å regulere selve planten.

Transpirasjonskapasiteten til et anlegg estimeres ofte av transpirasjonskoeffisienten, som karakteriserer volumet av vann som må brukes for å danne en enhetsmasse av tørrstoff av planten. For eksempel, for dannelse av 1 tonn malt plantemasse av hvete, dvs. korn og halm, 300-500 m3 vann forbrukes Vannforbruk til travepirasjon avhenger av en lang rekke faktorer: selve plantens natur, værforhold og tilstedeværelsen av fuktighet i jorda. I tørt, varmt vær, må planten bruke en stor mengde vann for transpirasjon.

Planterøtter absorberer jordfuktighet fra forskjellige dyp. Rotsystemet til hvete strekker seg til en dybde på 2,0-2,5 m, eikerøtter trenger noen ganger ned til en dybde på 20 m. På grunn av dette er planter i stand til å bruke fuktighet som ligger på store dyp og er mindre avhengig av svingninger i fuktighetsinnholdet av overflatejordlaget.

Fordampning fra jorda kan ikke betraktes isolert fra transpirasjon.For eksempel under et skogtak fordamper lite vann fra jordoverflaten, uavhengig av dets tilstedeværelse. Dette er fordi solstrålingen trenger svakt gjennom kronene på trærne. I tillegg, under baldakinen i skogen, reduseres hastigheten på luftbevegelsen, og den er mer mettet med fuktighet. Under disse forholdene fordamper hoveddelen av fuktigheten på grunn av transpirasjon.

I vannets kretsløp er de viktigste fasene de som forekommer innenfor enkelte elve- og innsjøbasseng. Vegetasjon utfører en viktig skjermingsfunksjon, og holder tilbake en del av vannet som faller i nedbør. Denne avskjæringen, som selvfølgelig er maksimal under lett regn, kan nå opptil 25 % av den totale nedbøren på tempererte breddegrader.

En del av vannet holdes tilbake i jorda, og jo sterkere, desto viktigere er jordkolloidkomplekset (humus og leire). Den delen av vannet som trenger inn i jorda til en dybde på 20-30 cm kan igjen stige til overflaten gjennom kapillærer og fordampe. Dermed utføres overgangen av vann fra overflaten til atmosfæren som et resultat av fysisk fordampning og transpirasjonsprosessen. Samtidig øker vannmengden fra plantene med forbedret vannforsyning. Så en bjørk fordamper 0,075 m3 vann per dag; bøk - 0,1 m; lind - 0,2 og 1 ha skog - 20-50 m3. 1 hektar bjørkeskog, hvis bladvekt er 4940 kg, fordamper 47 m - "vann per dag, og 1 hektar granskog, hvis nålevekt er 31 tusen kg. Transpirerer 43 m:< воды в день. 1 га пшеницы за период развития использует 375 мм осадков, а продуцирует 12,5 т (сухая масса) растительного вещества.

Den biologiske syklusen, i motsetning til den geologiske syklusen, krever mindre energi. Bare 0.!-0.2% av solenergien som hender på Jorden brukes på å lage organisk materiale (opptil 50% på den geologiske syklusen) - Til tross for dette. energien involvert i den biologiske syklusen gjør en god jobb med å skape primærproduksjon på planeten.

Sirkulasjonen av stoffer kalles vanligvis biogeokjemiske sykluser. De viktigste biogeokjemiske syklusene er sirkulasjonen av oksygen, karbon, vann, nitrogen, fosfor og en rekke andre grunnstoffer.

Generelt er hver sirkulasjon av ethvert kjemisk element en del av den generelle grandiose sirkulasjonen av stoffer på jorden, det vil si at de alle er nært forbundet med forskjellige former for interaksjon. Hovedlenkene til biogeokjemiske sykluser er levende organismer, som bestemmer intensiteten til alle sykluser og involvering av nesten alle elementer av jordskorpen i dem.

Nesten alt molekylært oksygen i jordens atmosfære oppsto og opprettholdes på et visst nivå takket være aktiviteten til grønne planter. I store mengder blir det konsumert av organismer i respirasjonsprosessen. Men i tillegg, med høy kjemisk aktivitet, vil oksygen helt sikkert komme inn i forbindelser med nesten alle elementene i jordskorpen. Det anslås at alt oksygen som finnes i atmosfæren passerer gjennom levende organismer (bindes under respirasjon og frigjøres under fotosyntesen) om 200 år, karbondioksid sykluser i motsatt retning om 300 år, og alt vann på jorden brytes ned og gjenskapes av fotosyntese og respirasjon om 2 millioner år.

Syklusen og migreringen av stoffer i biokjemiske kretsløp kan vurderes ved å bruke karbonkretsløpet som eksempel (fig. 3.3). På land begynner det med fiksering av karbondioksid av planter under fotosyntesen. Karbondioksidet som finnes i atmosfæren tas opp av planter, og som følge av fotosyntesen dannes det hydrokarboner og oksygen frigjøres.

I sin tur er karbohydrater utgangsmaterialet for dannelsen av planter.

Karbonet som er festet i planten, blir i stor grad konsumert av dyr. Dyr frigjør også karbondioksid når de puster. Ukurante planter og dyr brytes ned av mikroorganismer, som et resultat av at karbonet fra dødt organisk materiale oksideres til karbondioksid og kommer inn i atmosfæren igjen. En lignende syklus av karbon forekommer i havet.

En del av karbondioksidet fra atmosfæren kommer ut i havet, hvor det er i oppløst form. Det vil si at havet sørger for opprettholdelsen av karbondioksid i atmosfæren innenfor visse grenser. På sin side er karboninnholdet i havet på et visst nivå gitt av de akkumulerte reservene av kalsiumkarbonat i bunnsedimenter. Tilstedeværelsen av denne permanente naturlige prosessen regulerer til en viss grad innholdet av karbondioksid i atmosfæren og i vannet i havet.

Nitrogenkretsløpet, som andre biogeokjemiske sykluser, dekker alle områder av biosfæren (fig. 3.4). Nitrogen, som er svært rikelig i atmosfæren, absorberes av planter først etter at det er kombinert med hydrogen eller oksygen. Under moderne forhold grep mennesket inn i nitrogenkretsløpet. Han dyrker nitrogenfikserende belgfrukter over store områder eller kunstig fikser naturlig nitrogen. Det er trodd at Jordbruk og industri gir nesten 60 % mer fiksert nitrogen enn det produseres naturlig.

Syklusen av fosfor, som er et av hovedelementene som kreves av levende organismer, er relativt enkel. De viktigste kildene til fosfor er magmatiske (apatitter) og sedimentære (fosforitter) bergarter. Uorganisk fosfor er involvert i kretsløpet som et resultat av naturlige utvaskingsprosesser. Fosfor blir assimilert av levende organismer, som med sin deltakelse syntetiserer en rekke organiske forbindelser og overfører det til forskjellige trofiske nivåer. Etter å ha fullført reisen gjennom trofiskkjedene, brytes organiske fosfater ned av mikrober og blir til mineralortofosfater tilgjengelig for grønne planter. Fosfater kommer inn i vannforekomster som et resultat av elveavrenning, noe som bidrar til utviklingen av planteplankton og levende organismer lokalisert på forskjellige nivåer av den trofiske kjeden av ferskvann eller marine vannforekomster. Tilbakeføringen av mineralfosfater til vann utføres også som et resultat av aktiviteten til mikroorganismer. Det skal imidlertid bemerkes at fosfater avsatt på store dyp er ekskludert fra syklusen, noe som må tas i betraktning når man sammenstiller balansen i denne biogeokjemiske syklusen. Dermed er det kun delvis tilbakeføring av fosfor som har falt i havet tilbake til land. Denne prosessen skjer som et resultat av livet til fugler som lever av fisk.

En del av fosforet kommer til kontinentet som følge av menneskelig fiske. Men mengden fosfor som årlig tilføres fiskeprodukter er mye lavere enn dens fjerning til hydrosfæren, som når mange millioner tonn per år. I tillegg, ved å påføre fosfatgjødsel på åkrene, akselererer en person betydelig prosessen med fosforfjerning i vassdrag og havet. Samtidig forårsakes miljøskader på vannforekomster, ettersom de naturlige prosessene med vital aktivitet til organismer som lever i vannet blir forstyrret.

Siden fosforreservene er svært begrensede, kan dets ukontrollerte forbruk føre til en rekke negative konsekvenser. Det er den viktigste begrensende faktoren for autotrofe organismer i både akvatiske og terrestriske miljøer, hovedregulatoren for en rekke andre biogeokjemiske sykluser.For eksempel avhenger innholdet av nitrater i vann eller oksygen i atmosfæren i stor grad av intensiteten av fosforsyklusen i biosfæren.

6. naturlige økologiske systemer

Befolkningsstruktur og dynamikk. Studiet av strukturen og dynamikken til populasjoner er av stor praktisk betydning.

Ikke å kjenne til mønstrene i befolkningens liv. Det er umulig å sikre utvikling av vitenskapelig baserte miljø-, ingeniør- og organisatoriske tiltak for rasjonell bruk og beskyttelse av naturressurser.

Befolkningstilnærmingen til studiet av den vitale aktiviteten til organismer er basert på deres evne til å regulere deres overflod og tetthet under påvirkning av ulike abiotiske og biotiske miljøfaktorer.

Hovedparametrene til en populasjon er dens overflod og tetthet. Populasjonsstørrelse er det totale antallet individer i et gitt område eller i et gitt volum. Den er aldri konstant og avhenger som regel av forholdet mellom intensiteten av reproduksjon og dødelighet.

Befolkningstettheten bestemmes av antall individer eller biomasse per areal- eller volumenhet. For eksempel 106 bjørkeplanter per 1 ha. eller 1,5 abbor per 1 m3 vann karakteriserer bestandstettheten til disse artene. Med en økning i overflod øker He-tettheten bare hvis befolkningen kan spres over et større område eller i et større volum.

Størrelsen på utbredelsesområdet, antall og tetthet av bestander er ikke konstante og kan variere innenfor betydelige grenser. Ofte er disse endringene assosiert med menneskelige aktiviteter. Men hovedårsakene til slik dynamikk er endringer i eksistensforholdene, tilgjengeligheten av mat (dvs. energiressurser) og andre årsaker.

Det er fastslått at antall bestander kan svinge ubegrenset. Å holde befolkningen innenfor visse grenser sikres av dens evne til selvregulering. Enhver populasjon har alltid nedre OG øvre tetthetsgrenser, som den ikke kan gå utover (fig. 3.5). Med en gunstig kombinasjon av faktorer holdes befolkningstettheten på et optimalt nivå, litt avvikende fra det. Slike svingninger i tetthet er vanligvis korrekte, regelmessige og gjenspeiler tydelig befolkningens reaksjon på spesifikke endringer i miljøforhold. I naturen kan det forekomme sesongsvingninger i latskap, spesielt hos små dyr (muslignende gnagere. Insekter, noen fugler). Dermed øker antallet muslignende gnagere i løpet av en sesong noen ganger med 300-100 ganger, og for noen insekter med 1300-1500 ganger.

Et fall i tetthet under det optimale forårsaker en forringelse av de beskyttende egenskapene til befolkningen, en reduksjon i fruktbarheten og en rekke andre negative fenomener. Populasjoner med et minimum antall individer kan ikke eksistere i lang tid Det er kjente tilfeller av utryddelse av dyr med lavt antall selv i reservater med svært gunstige levekår. Å øke tettheten over det optimale påvirker også befolkningen negativt, siden dette ødelegger matforsyningen og reduserer boarealet.

Populasjoner regulerer antallet og tilpasser seg endrede miljøforhold ved å oppdatere individer. Individer dukker opp i befolkningen gjennom fødsel og innvandring, og forsvinner som følge av død og utvandring. Med en balansert intensitet av fødsler og dødsfall dannes en stabil befolkning. I en slik befolkning kompenseres dødeligheten av vekst, d.v.s. populasjonsstørrelsen til dens rekkevidde holdes på et visst nivå.

Befolkningslikevekt eksisterer imidlertid ikke i naturen. Hver populasjon er utstyrt med både statiske og dynamiske egenskaper, så tettheten deres varierer konstant. Men under stabile ytre forhold oppstår disse svingningene rundt en eller annen gjennomsnittsverdi. Som et resultat avtar ikke populasjoner eller øker, utvider eller begrenser ikke rekkevidden.

Selvregulering av befolkningstetthet utføres av to gjensidig balanserende krefter som virker i naturen. Dette er på den ene siden organismenes evne til å reprodusere, på den andre siden prosesser som er avhengige av befolkningstetthet og begrenser reproduksjonen. Autoregulering av befolkningstetthet er en nødvendig tilpasning for å opprettholde liv under stadig skiftende forhold.

En befolkning er den minste utviklende enheten. Den eksisterer ikke isolert, men i sammenheng med bestander av andre arter. Derfor er ikke-befolkningsmekanismer for automatisk regulering, mer presist, inter-populasjonsmekanismer, også utbredt i naturen på samme tid. Samtidig er bestanden et regulert objekt, og det naturlige systemet, som består av mange bestander av ulike arter, fungerer som en regulator. Dette systemet som helhet og populasjonene av andre arter som er inkludert i det påvirker denne bestemte populasjonen, og hver for seg påvirker på sin side hele systemet det er en del av.

Funksjon og struktur av biogeocenoser. I biocenoser mellom forskjellige typer levende organismer har visse forbindelser. Hovedformen for disse forbindelsene er ernæringsforhold, på grunnlag av hvilke komplekse kjeder og sykluser av ernæring og romlige forhold dannes. Det er gjennom mat og romlige relasjoner (trofiske og aktuelle) at det bygges ulike biotiske komplekser som forener artene av levende organismer til en enkelt helhet, dvs. inn i det biologiske makrosystemet - biogeocenose.

Naturlige biogeocenoser representerer vanligvis flerartssamfunn. Og jo mer mangfoldig i artssammensetning biocenosen er, jo flere muligheter har den for en mer fullstendig og økonomisk utvikling av material- og energiressurser.

Alle ledd i næringskjeden henger sammen og er avhengige av hverandre. Mellom dem, fra det første til det siste leddet, utføres overføringen av materie og energi (fig. 3.6, a). Når energi overføres fra et trofisk nivå til et annet, går energi tapt. Som et resultat kan ikke forsyningskjeden være lang. Oftest består den av 4-6 ledd på land og 5-8 i havet. I enhver næringskjede brukes ikke all mat til vekst av et individ, dvs. for akkumulering av biomasse. En del av det brukes på å dekke kroppens energikostnader: til respirasjon, bevegelse, reproduksjon, opprettholdelse av kroppstemperatur osv. Samtidig kan ikke biomassen til ett ledd behandles fullstendig av neste ledd. I hvert påfølgende ledd i næringskjeden er det en nedgang i biomasse sammenlignet med den forrige. Dette gjelder ikke bare biomasse, men også antall individer og energiflyt.

Dette fenomenet ble studert av C. Elton og kalt tallpyramiden, eller Eltons pyramide (fig. 3.6.6). Basen til pyramiden er dannet av planter - produsenter, fytofager er plassert over dem. Den neste lenken er representert av forbrukere av den andre ordren. Og så videre til toppen av pyramiden, som består av de største rovdyrene. Antall etasjer i pyramiden tilsvarer vanligvis antall ledd i næringskjeden.

Økologiske pyramider uttrykker den trofiske strukturen til et økologisk system i geometrisk form. De kan bygges av separate rektangler med samme høyde, hvis lengde på en viss skala gjenspeiler verdien av den målte parameteren. På denne måten kan det bygges pyramider av tall, biomasse og energi.

Kilden til energi for den biologiske syklusen av stoffer er solstråling akkumulert av grønne planter - autotrofer. Av all solstrålingen som når jorden, er det bare rundt 0,1-0,2 % av energien som fanges opp av grønne planter og gir hele den biologiske syklusen av stoffer i biosfæren. Samtidig forbrukes mer enn halvparten av energien knyttet til fotosyntese av plantene selv, mens resten akkumuleres i plantens kropp og deretter fungerer som en energikilde for hele spekteret av organismer med påfølgende trofiske nivåer.

Funksjonene til levende materie i biosfæren er forskjellige, men de tjener alle samme formål - bevegelsen av kjemiske elementer. Hvorfor er denne bevegelsen nødvendig, og hvordan skjedde den for 3,5 milliarder år siden, det vil si før livet dukket opp på jorden? Siden starten har rollen til levende materie i biosfæren blitt nøkkelen. Til tross for sin ubetydelige masse, omtrent 10 -6 masser av andre skjell på jorden, er det energibæreren som denne bevegelsen oppstår på grunn av.

Konseptet "levende stoff i biosfæren" inkluderer alle levende organismer på planeten. Uavhengig av hvilken klasse, art, slekt og så videre de tilhører. Dette er ikke bare organiske stoffer, men også uorganiske, samt mineraler. Den "bor" i alle lag av biosfæren - i litosfæren, hydrosfæren og atmosfæren. Hvis eksistensbetingelsene er uegnede, faller den enten inn i en tilstand av suspendert animasjon, det vil si at den bremser alle prosessene så mye at synlige manifestasjoner av livet praktisk talt er fraværende, eller den dør.

Særtrekk og rolle

Hvordan skille det levende stoffet i biosfæren fra det ikke-levende?

For det femte eksisterer den i alle fasetilstander. For det sjette er det en individuell organisme og, med et generasjonsskifte, preget av kontinuitet eller arv.

Det levende stoffet i biosfæren sikrer migrering av kjemiske elementer både fra en organisme til en annen, og mellom organismen og miljøet. Bevegelse skjer når levende organismer fordøyer mat, utvikler seg og vokser, og også beveger seg i løpet av livet. Den første slike bevegelse av elementer kalles kjemisk eller biokjemisk, og den andre - mekanisk. Dessuten streber aktiviteten til levende organismer for å sikre at denne migrasjonen fortsetter så raskt som mulig, og energien som mottas fra solen brukes mest effektivt. For å gjøre dette tilpasser, tilpasser og utvikler de seg kontinuerlig og kontinuerlig.

Funksjoner

Rollen til levende organismer i biosfæren er å utføre flere funksjoner. De viktigste er: energi, destruktiv, konsentrasjon og miljødannende.

Energifunksjon. Det er assosiert med evnen til grønne klorofyllorganismer til fotosyntese. Ved hjelp av solenergien de mottar omdanner de de enkleste forbindelsene som vann, karbondioksid og mineraler til komplekse organiske stoffer, som igjen er nødvendige for eksistensen av andre levende vesener. Planter har denne evnen. For prosessen med fotosyntese bruker de bare 1% av solenergien som faller på jorden. De produserer årlig rundt 145 milliarder tonn oksygen, som de bruker rundt 200 milliarder tonn karbondioksid for. I dette tilfellet produseres mer enn 100 milliarder tonn organisk materiale. Slik fyller planter opp atmosfæren med fritt oksygen. Hvis planter ikke gjorde dette permanent, ville oksygen, som et aktivt kjemisk element, gå inn i reaksjoner og danne forskjellige forbindelser, og som et resultat ville det helt forsvinne fra jordens atmosfære. Og med det ville livet slutte å eksistere. I tillegg til planter, produseres organisk materiale i en svært liten mengde - ikke mer enn 0,5% av totalen, av noen bakterier. Denne prosessen kalles kjemosyntese. Det involverer ikke solenergi, men energien som frigjøres under oksidasjonsreaksjonene til svovel- og nitrogenforbindelser.

Organiske forbindelser syntetisert på denne måten - protein, sukker og så videre - sammen med energien som finnes i dem, er mat og distribueres langs trofiskkjeden. I tillegg spres energien som syntetiseres av planter som varme eller akkumuleres i dødt organisk materiale, og blir til en fossil tilstand. Og i denne er den neste funksjonen destruktiv.

Denne rollen til levende organismer i biosfæren kalles også mineralisering av organiske stoffer. Som et resultat av nedbrytning omdannes dødt organisk materiale til enkle uorganiske forbindelser. Denne prosessen involverer levende organismer som utfører en destruktiv eller destruktiv funksjon. I den trofiske kjeden kalles de "reduksjonsmidler". Dette er sopp, bakterier, ormer og mikroorganismer. Resultatet av dekomponering er: karbondioksid, vann, hydrogensulfid, metan, ammoniakk og så videre. Som igjen er "mat" for planter. Og prosessen starter på nytt.

En viktig rolle spilles av nedbrytningsprosessen som finner sted i litosfæren. Takket være ham frigjøres elementer som silisium, aluminium, magnesium og jern fra bergarter.

Reduksjonsmidler, ved hjelp av syrene som de har til rådighet, "ekstraherer" og "sender" slike viktige kjemiske elementer som kalsium, kalium, natrium, fosfor, silisium og forskjellige sporstoffer inn i den biotiske sirkulasjonen. Takket være destruktorene får jorda sin fruktbarhet.

En annen funksjon av levende organismer er konsentrasjon. Det refererer til prosessen der noen av artene deres trekker ut og deretter akkumulerer visse kjemiske elementer i seg selv. I dette tilfellet kan konsentrasjonen av elementer som karbon, hydrogen, nitrogen, natrium, magnesium, silisium, svovel, klor, kalium, kalsium og oksygen være hundrevis og tusenvis av ganger høyere enn i miljøet. For eksempel mangan med 1 200 000 ganger, sølv med 240 000 og jern med 65 000. Skjell, skjell og skjeletter kan være slående eksempler på en slik opphopning. Med elementer "egnet" for akkumulering, akkumulerer noen arter giftige, giftige og radioaktive stoffer i seg selv. Og å få dem inn i næringskjeden er tydeligvis ikke positivt.

Det motsatte av konsentrasjonsfunksjonen er spredningsfunksjonen. Det viser seg med ulike sekreter, bevegelser og lignende. For eksempel er det en spredning av jern fra blodet, med bitt av ulike insekter eller blodsugende.

Biosfæren er ikke bare samspillet mellom levende organismer og utvekslingen av energi mellom dem. Den essensielle rollen til levende organismer i biosfæren er dens transformasjon. Levende organismer endrer de fysisk-kjemiske parametrene i miljøet, og denne funksjonen kalles "miljødannende". Det er, som et resultat av alle de tidligere vurderte funksjonene i aggregatet. Utvinning av kjemiske elementer, deres akkumulering, og deretter, ved hjelp av den mottatte energien, "sending" på veien gjennom den biologiske syklusen, førte til betydelige endringer i det naturlige miljøet. I løpet av milliarder av år har gasssammensetningen i atmosfæren endret seg, vannets kjemiske sammensetning har endret seg, sedimentære bergarter og bunnsedimenter har dukket opp, og et fruktbart jorddekke har oppstått. Og vi står for øyeblikket overfor denne påvirkningen.

Ved å transformere det ytre miljøet skaper organismer en optimal balanse av energi og "næringsstoff" for deres eksistens og hele biosfæren som helhet. Denne balansen, som et resultat av mange indre og ytre påvirkninger, er alltid truet av ødeleggelse. Og stoffet, på grunn av dets listede kvaliteter, motstår slik påvirkning, gjenoppretter det ødelagte og bringer systemet til en stabil tilstand.

De vurderte funksjonene til levende organismer i biosfæren gjaldt to stadier av transformasjonen av organisk materiale til uorganisk og omvendt. På disse stadiene spiller planter sin rolle som produsenter, og bakterier, sopp og mikroorganismer som nedbrytere. Hva er rollen til forbrukere eller forbrukere, hvor hovedtypene er dyr?

Dyr

Den mest mettede, når det gjelder antall overganger fra en organisme til en annen, er stadiet mellom hvordan plantene produserte oksygen og slutter når den døde organismen treffer "bordet" til ødeleggerne.

Det neste nivået bruker ikke mer enn 1 % av energien til det forrige. Med døden til fytofager og zoofager faller kroppene deres i hendene på saprofager og bakterier. Saprofager er de samme ødeleggerne, nedbryterne eller gravegraverne. På deres "bord" fullfører organisk materiale sin reise. Sirkelen er lukket. I løpet av denne syklusen forble mengden av materie eller kjemiske elementer den samme. Slik det var for millioner av år siden. Bare energi er bortkastet. Det antas at dyrs rolle i biosfæren er at de bidrar til bevegelse av kjemikalier, deltar i deres distribusjon og i utveksling av energi. Men deres rolle ser ut til å være noe bredere. Som et levende selvorganiserende system søker biosfæren å balansere og opprettholde sin indre balanse. Massen av dens levende materie må opprettholdes i et visst volum, og denne funksjonen utføres av dyr. Et eksempel kan være de biosystemene der dyreverdenen har forsvunnet eller er på grensen til det. Som et resultat faller volumet av materie, noe som uunngåelig fører til ødeleggelse av balansen og systemets død.