Energian virtaus ja virtapiirit. Ekologinen pyramidi. Biomassa

Energiaa tarvitaan kaikkien elämänprosessien suorittamiseen. Maan kasvien ainoa energianlähde on aurinko. Kasvien fotosynteettisille elimille putoava aurinkoenergia kertyy vasta muodostuneisiin orgaanisiin yhdisteisiin. Tuottajat käyttävät tätä energiaa eri tavoin. Osa siitä kuluu hengittämiseen, ts. biologista hapetusta varten osa siitä varastoidaan vasta muodostuneen biomassan muodossa.

Biomassa- massa organismeja tietty ryhmä tai koko yhteisöä. Tietyn osan tuottajien luomasta biomassasta syövät kasvinsyöjät. Lihansyöjät kuluttavat kasvinsyöjiä ja saavat osuuden energiasta. Suurin osa kuluttajien ruuan mukana vastaanottamasta energiasta kuluu soluissa tapahtuviin prosesseihin, ja se myös erittyy jätetuotteiden mukana ympäristöön. Pienempi osa energiasta menee kehon massan lisäämiseen, kasvuun ja lisääntymiseen. Osa tuottajien biomassasta, jota eläimet eivät syö, kuolee, ja siihen kertyneen kuolleen energian mukana pääsee maaperään kasvin kuivikkeena.

Kasvi- ja eläinhiekka (ruumiit, ulosteet) on hajoajien ravintoa. Tietty määrä energia varastoituu hajottajien biomassaan, ja osa hajoaa. Siten energia kertyy tuottajien tasolla, kulkee kuluttajien ja hajottajien kautta ja sisältyy eloperäinen aine, maaperää ja haihtuu, kun sen erilaiset yhdisteet tuhoutuvat. Energiavirta kulkee minkä tahansa ekosysteemin läpi, josta jokainen elävä olento käyttää tiettyä osaa.

Biomassa on elävän aineen pitoisuus. Toinen tärkeä ekosysteemin indikaattori on tuottavuus, joka ilmaistaan ​​biomassan kasvunopeudella. Tämä muodostaa 98 % maapallon orgaanisesta aineesta; 2 % johtuu kemosynteesistä. Bruttoalkutuotannon (GPP) välillä on ero, joka edustaa kaikkea ekosysteemin orgaanista ainesta hengityksen kustannuksineen. Nettoprimäärituotanto (NPP) on orgaanisen aineksen määrä, joka jää ekosysteemiin hengityskustannusten jälkeen. Tämä voidaan ilmaista kaavalla:

NPP = WPP – hengityskustannukset.

Ydinvoimalaitos vaihtelee suuresti eri ekosysteemeissä. Esimerkiksi koralliriutoilla se on 2500 g/m2. vuodessa, trooppisissa sademetsissä - 2300 g/m2. vuonna. Koralliriutat ja trooppiset sademetsät ovat tuottavimpia ekosysteemejä. Köyhimmät ekosysteemit ovat avomeri (125 g/m2 vuodessa) ja aavikko (3 g/m2 vuodessa).

Virtapiiri– energian siirto lähteestään useiden organismien kautta. Kaikki elävät organismit ovat yhteydessä toisiinsa energiasuhteilla, koska ne ovat muiden organismien ravintokohteita. Kasvinsyöjät (ensimmäisen asteen kuluttajat) syövät kasveja, ensisijaiset petoeläimet (toisen asteen kuluttajat) syövät kasvinsyöjiä ja toissijaiset saalistajat (kolmannen luokan kuluttajat) syövät pienempiä saalistajia.

Näin ollen tuottajista ja kuluttajista syntyy elintarvikeketjuja, jotka eri vaiheita sulautuvat hajottajien yhteisöön.

Virtapiirit ovat mahdollisia vaihtoehtoja eliöt syövät toisiaan. Ravintoketjut koostuvat yleensä kolmesta linkistä:

Tuottajat, kuluttajat, hajottajat, epäorgaaniset aineet

Otetaanpa muutama esimerkki ravintoketjuista, joista jätetään kuvaamisen helpottamiseksi pois bakteerien edustama hajottajaryhmä.

Metsässä: vadelman punainen myyrä pitkäkorvapöllö

Järvessä: piilevä Daphnia ristukarppi

Annetut ravintoketjut ovat tietysti erittäin yksinkertaistettuja. Käytännössä ravintoketjut haarautuvat ja muodostavat ravintoverkoston, koska jokainen kuluttaja ei voi kuluttaa vain yhden tyyppistä organismia.

Jokaista ravintotasoa kutsutaan troofiseksi tasoksi. Itse asiassa, kun organismit syövät toisiaan, energia siirtyy troofisten tasojen yli. Jokaisessa myöhemmässä troofisessa linkissä energian määrä vähenee. Tämä johtuu siitä, että osa trofiselle tasolle tulevasta energiasta hajoaa aina lämpönä.

Ekosysteemin tilaa kuvataan pyramidin avulla. Ekologinen pyramidi on kaavio kunkin troofisen tason tilasta. Nämä kaaviot on rakennettu sellaisten indikaattoreiden kussakin myöhemmässä trofiatasossa tapahtuvien muutosten perusteella, kuten lukuina pinta-alayksikköä kohti; biomassa pinta-alayksikköä kohti, energia. Väestön ja biomassan muutosten perusteella rakennetuilla pyramidilla voi olla käänteinen ulkonäkö, mutta ei koskaan energian muutosten perusteella.

Klassisessa pyramidissa jokainen seuraava kanta on pienempi kuin edellinen. Ekologista pyramidia laadittaessa tuottajat ovat pyramidin alaosassa ja kuluttajat huipulla.

Amerikkalaisen hydrobiologi Lindemannin tutkimuksen mukaan vain osa energiasta saavuttaa seuraavan trofisen tason (ravintoketjujen kautta tapahtuvan energiansiirron laki). Tämä energiamäärä on 10–20 % edellisestä. Tämän lain mukaan luonnossa ei voi olla enempää kuin 3–5 troofista lenkkiä yhdessä ketjussa. Energiatehokkaimmat ketjut ovat 2–3 lenkkiä sisältävät ketjut.

Ruokaketjut jaetaan kahteen tyyppiin:

Laiduntamisketju alkaa kasveista, menee kasvinsyöjiin, sitten petoeläimiin.
Hajoamisketju alkaa kasvi- ja eläintähteistä, eläinten ulosteista, sitten pieneläimistä ja mikro-organismeista.
Kaikentyyppiset ravintoketjut ovat aina olemassa yhteisössä siten, että yhden ketjun jäsen on myös toisen ketjun jäsen. Ketjujen yhteydet muodostavat ekosysteemin ravintoverkon. Minkä tahansa ekosysteemin linkin tukahduttaminen tai tuhoaminen vaikuttaa väistämättä koko ekosysteemiin.

Kaikkien elävien organismien kokonaisuus muodostaa planeetan biomassan (tai V. I. Vernadskyn sanoin elävän aineen).

Massan mukaan tämä on noin 0,001 % maankuoren massasta. Huolimatta merkityksettömästä kokonaisbiomassasta elävien organismien rooli planeetalla tapahtuvissa prosesseissa on kuitenkin valtava. Elävien organismien toiminta määrittää ilmakehän kemiallisen koostumuksen, suolojen pitoisuuden hydrosfäärissä, joidenkin kivien muodostumisen ja toisten tuhoutumisen, maaperän muodostumisen litosfäärissä jne.

Maan biomassa. Suurin elämäntiheys on trooppisissa metsissä. Täällä on enemmän kasvilajeja (yli 5 tuhatta). Päiväntasaajan pohjois- ja eteläpuolella elämä köyhtyy, sen tiheys ja kasvi- ja eläinlajien määrä vähenee: subtrooppisilla alueilla on noin 3 tuhatta kasvilajia, aroilla noin 2 tuhatta, sitten on leveälehtisiä ja eläinlajeja. havumetsät ja lopuksi tundra, jossa kasvaa noin 500 jäkälä- ja sammallajia. Biologinen tuottavuus vaihtelee riippuen elämänkehityksen intensiteetistä eri maantieteellisillä leveysasteilla. Maan kokonaistuottavuuden (autotrofisten organismien muodostama biomassa aikayksikköä kohden pinta-alayksikköä kohti) on arvioitu olevan noin 150 miljardia tonnia, mukaan lukien 8 miljardia tonnia orgaanista ainetta vuodessa maailman metsistä. Kasvien kokonaismassa hehtaaria kohden tundralla on 28,25 tonnia, trooppisessa metsässä - 524 tonnia. Lauhkealla vyöhykkeellä 1 hehtaari metsää vuodessa tuottaa noin 6 tonnia puuta ja 4 tonnia lehtiä, mikä on 193,2 * 109 J (~ 46*109 cal). Toissijainen tuottavuus (heterotrofisten organismien tuottama biomassa aikayksikköä kohden pinta-alayksikköä kohti) hyönteisten, lintujen ja muiden biomassassa tässä metsässä vaihtelee välillä 0,8-3 % kasvien biomassasta, eli noin 2 * 109 J (5 * 108 cal). ).< /p>

Eri agrosenoosien vuotuinen primäärituottavuus vaihtelee merkittävästi. Maailman keskimääräinen tuottavuus tonneina kuiva-ainetta hehtaaria kohden on: vehnä - 3,44, peruna - 3,85, riisi - 4,97, sokerijuurikas - 7,65. Ihmisen keräämä sato on vain 0,5 % pellon biologisesta kokonaistuotannosta. Saprofyytit - maaperän asukkaat - tuhoavat merkittävän osan alkutuotannosta.

Yksi maanpinnan biogeosenoosien tärkeistä komponenteista on maaperä. Maanmuodostuksen lähtöaine on kiven pintakerrokset. Niistä muodostuu mikro-organismien, kasvien ja eläinten vaikutuksesta maakerros. Organismit keskittyvät itseensä biogeenisiä alkuaineita: kasvien ja eläinten kuoleman ja niiden jäänteiden hajoamisen jälkeen nämä alkuaineet siirtyvät maaperän koostumukseen, minkä vuoksi

se kerää biogeenisiä alkuaineita ja kerää myös epätäydellisesti hajoaneita orgaanisia pechejä. Maaperä sisältää valtavan määrän mikro-organismeja. Siten yhdessä grammassa chernozemia niiden lukumäärä on 25 * 108. Siten maaperä on biogeenistä alkuperää, joka koostuu epäorgaanisista, orgaanisista aineista ja elävistä organismeista (edaphon on kaikkien maaperän elävien olentojen kokonaisuus). Biosfäärin ulkopuolella maaperän syntyminen ja olemassaolo on mahdotonta. Maaperä on elinympäristö monille organismeille (yksisoluiset eläimet, annelidit ja sukkulamadot, niveljalkaiset ja monet muut). Kasvien juuret tunkeutuvat maaperään, josta kasvit imevät ravinteita ja vettä. Maatalouskasvien tuottavuus liittyy maaperän elävien organismien elintärkeään toimintaan. Kemikaalien lisäämisellä maaperään on usein haitallinen vaikutus maaperään. Siksi on välttämätöntä käyttää maaperää järkevästi ja suojella niitä.

Jokaisella alueella on omat maaperänsä, jotka eroavat muista koostumukseltaan ja ominaisuuksiltaan. Yksittäisten maaperätyyppien muodostuminen liittyy erilaisiin maaperän muodostaviin kiviin, ilmastoon ja kasvien ominaisuuksiin. V. V. Dokuchaev tunnisti 10 päämaatyyppiä, joita on nyt yli 100. Ukrainan alueella erotetaan seuraavat maaperävyöhykkeet: Polesie, Metsästeppe, Steppe, Kuiva steppi sekä Karpaattien ja Krimin vuoristoalueet kunkin niistä kattaa tyypillisiä maaperän rakennetyyppejä. Polesielle on ominaista tsolimaiset ja harmaat metsämaat. Temnosiri-metsämaa, podzoloitunut chernozem jne. Metsä-steppivyöhykkeellä on harmaata ja tummaa siri-metsämaata. Aroaluetta edustavat pääasiassa tšernozemit. Ruskea metsämaa on vallitseva Ukrainan Karpaateilla. Krimillä on erilaisia ​​maaperää (chernozem, kastanja jne.), mutta ne ovat yleensä soraisia ​​ja kivisiä.

Maailman valtameren biomassa. Maailman valtameret vievät yli 2/3 planeetan pinta-alasta. Merivesien fysikaaliset ominaisuudet ja kemiallinen koostumus ovat suotuisat elämän kehittymiselle ja olemassaololle. Kuten maalla, valtameressä elämän tiheys on suurin päiväntasaajan vyöhykkeellä ja vähenee, kun siirryt kauemmaksi siitä. Yläkerroksessa, jopa 100 metrin syvyydessä, eläviä yksisoluisia leviä, jotka muodostavat planktonia, "kasviplanktonin kokonaistuottavuus Maailmanmerellä on 50 miljardia tonnia vuodessa (noin 1/3 kokonaisalkutuotannosta). biosfääristä). Melkein kaikki valtameren ravintoketjut alkavat kasviplanktonista, joka ruokkii eläinplanktonieläimiä (kuten äyriäisiä). Äyriäiset ovat ravintoa monille kalalajeille ja paalivalaille. Linnut syövät kalaa. Suuret levät kasvavat pääasiassa valtamerten ja merien rannikkoalueilla. Elämän suurin keskittymä on koralliriutoilla. Meri on elollisesti köyhempi kuin maa, ja sen tuotteiden biomassa on 1000 kertaa pienempi. Suurin osa muodostuneesta biomassasta - yksisoluiset levät ja muut valtameren asukkaat - kuolee, laskeutuu pohjalle ja niiden orgaaninen aines tuhoutuu hajottajilla. Vain noin 0,01 % maailman valtameren primäärituotannosta saavuttaa ihmisen pitkän trofiatasojen ketjun kautta ruoan ja kemiallisen energian muodossa.

Meren pohjassa eliöiden elintärkeän toiminnan seurauksena muodostuu sedimenttikiviä: liitua, kalkkikiveä, piimaaa jne.

Maailmanmeren eläinten biomassa on noin 20 kertaa suurempi kuin kasvien biomassa, ja se on erityisen suuri rannikkovyöhykkeellä.

Meri on elämän kehto maan päällä. Itse valtameren elämän perusta, monimutkaisen ravintoketjun ensisijainen lenkki on kasviplankton, yksisoluiset vihreät merikasvit. Näitä mikroskooppisia kasveja syövät kasvinsyöjäplankton ja monet pienet kalalajit, jotka vuorostaan ​​toimivat ravinnoksi useille nektonisille, aktiivisesti uiville petoeläimille. Merenpohjan eliöt - pohjaeliöstö (fytobentos ja zoobentos) osallistuvat myös valtamerten ravintoketjuun. Meren elävän aineen kokonaismassa on 29,9∙109 tonnia, ja eläinplanktonin ja pohjaeliöstön biomassan osuus on 90 % valtameren elävän aineen kokonaismassasta, kasviplanktonin biomassa noin 3 % ja eläinplanktonin biomassa. nekton (pääasiassa kala) - 4 % (Suetova, 1973; Dobrodeev, Suetova, 1976). Yleensä valtamerten biomassa painon mukaan on 200 kertaa pienempi ja pinta-alayksikköä kohden 1000 kertaa vähemmän kuin maan biomassa. Meren elävän aineen vuosituotanto on kuitenkin 4,3∙1011 tonnia. Elopainoyksiköissä se on lähellä maanpäällisen kasvimassan tuotantoa - 4,5∙1011 tonnia. Koska meren eliöt sisältävät paljon enemmän vettä, kuivapaino tämä suhde näyttää 1:2,25. Puhtaan orgaanisen aineksen tuotannon suhde valtameressä on vielä pienempi (1:3,4) verrattuna maalla, koska kasviplankton sisältää enemmän tuhka-alkuaineita kuin puumainen kasvillisuus (Dobrodeev, Suetova, 1976). Meren elävän aineen melko korkea tuottavuus selittyy sillä, että kasviplanktonin yksinkertaisimmilla organismeilla on Lyhytaikainen elämää, niitä päivitetään päivittäin ja kokonaispaino valtameressä elävästä aineesta keskimäärin noin 25 päivän välein. Maalla biomassa uusiutuu keskimäärin 15 vuoden välein. Meressä elävä aine jakautuu hyvin epätasaisesti. Avomeren elävän aineen enimmäispitoisuudet - 2 kg/m2 - sijaitsevat Pohjois-Atlantin ja Luoteis-Tyynenmeren lauhkeilla vyöhykkeillä. Maalla metsä- ja aroalueilla on sama biomassa. Biomassan keskiarvot valtameressä (1,1-1,8 kg/m2) löytyvät lauhkean ja päiväntasaajan alueilla; maalla ne vastaavat lauhkean vyöhykkeen kuivien arojen biomassaa, subtrooppisten puoliaavioiden vyöhyke, alppi- ja subalpiinimetsät (Dobrodeev, Suetova, 1976). Meressä elävän aineen jakautuminen riippuu vesien pystysuorasta sekoittumisesta, jolloin ravinteet nousevat pintaan syvistä kerroksista, joissa fotosynteesi tapahtuu. Tällaisia ​​syvän veden nousuvyöhykkeitä kutsutaan nousuvyöhykkeiksi; ne ovat valtameren tuottavimpia. Vesien heikon pystysuoran sekoittumisen vyöhykkeille on tyypillistä alhainen kasviplanktonin tuotanto - ensimmäinen linkki valtameren biologisessa tuottavuudessa - ja elämän köyhyys. Toinen tyypillinen piirre elämän jakautumiselle valtameressä on sen keskittyminen matalalle vyöhykkeelle. Meren alueilla, joilla syvyys ei ylitä 200 metriä, 59 % pohjaeläimistön biomassasta on keskittynyt; 200 ja 3000 metrin syvyydet muodostavat 31,1 % ja alueet, joiden syvyys on yli 3 000 m, alle 10 %. Maailman valtameren ilmastovyöhykkeistä rikkaimmat ovat subantarktinen ja pohjoinen lauhkea vyöhyke: niiden biomassa on 10 kertaa suurempi kuin päiväntasaajan vyöhykkeellä. Päinvastoin, maalla elävän aineen korkeimmat arvot esiintyvät päiväntasaajan ja subeekvatoriaalisilla vyöhykkeillä.

Elämän olemassaolon takaavan biologisen kierron perusta on aurinkoenergia ja sen vangitseva vihreiden kasvien klorofylli. Jokainen elävä organismi osallistuu aineiden ja energian kiertokulkuun ja imee joitain aineita ulkoisesta ympäristöstä ja vapauttaa toisia. Biogeokenoosit, jotka koostuvat suuresta määrästä ympäristön lajeja ja luukomponentteja, suorittavat syklejä, joiden läpi erilaisten kemiallisten alkuaineiden atomit liikkuvat. Atomit liikkuvat jatkuvasti monien elävien organismien ja luustoympäristöjen läpi. Ilman atomien vaeltamista maapallolla ei voisi olla elämää: kasvit ilman eläimiä ja bakteereja kuluttaisivat pian hiilidioksidivaransa ja mineraalit, ja kasvien eläimet menettäisivät energian ja hapen lähteensä.

Maanpinnan biomassa vastaa maa-ilmaympäristön biomassaa. Se kasvaa napoilta päiväntasaajalle. Samaan aikaan kasvilajien määrä kasvaa.

Arktinen tundra - 150 kasvilajia.

Tundra (pensaat ja ruohokasvit) - jopa 500 kasvilajia.

Metsävyöhyke (havumetsät + arot (vyöhyke)) – 2000 lajia.

Subtrooppiset (sitrushedelmät, palmut) - 3000 lajia.

Lehtimetsät (trooppiset sademetsät) - 8000 lajia. Kasvit kasvavat useissa kerroksissa.

Eläinten biomassa. Trooppisissa metsissä on planeetan suurin biomassa. Tällainen elämän kyllästyminen aiheuttaa tiukan luonnonvalinnan ja olemassaolotaistelun ja => eri lajien sopeutumisen yhteisen olemassaolon olosuhteisiin.

Maan biomassa. Maan maalla, alkaen navoista päiväntasaajalle, biomassa kasvaa vähitellen. Samaan aikaan kasvilajien määrä kasvaa. Tundra, jossa on jäkälää ja sammalta, väistyy havu- ja lehtimetsistä, sitten aroista ja subtrooppisesta kasvillisuudesta. Suurin kasvien keskittyminen ja monimuotoisuus on trooppisissa sademetsissä. Puiden korkeus on 110-120 metriä. Kasvit kasvavat useissa kerroksissa, epifyytit peittävät puita. Eläinlajien lukumäärä ja monimuotoisuus riippuvat kasvien massasta ja lisääntyvät myös päiväntasaajaa kohti. Metsissä eläimet asettuvat eri tasoihin. Suurin elämäntiheys havaitaan biogeosenoosissa, jossa lajit ovat yhteydessä ravintoketjuihin. Virtapiirit kietoutuvat yhteen muodostaen monimutkaisen siirtoverkon kemiallisia alkuaineita ja energiaa linkistä toiseen. Organismien välillä käydään kovaa kilpailua tilan, ruuan, valon ja hapen hallussapidosta. Suuri vaikutus Ihmisillä on vaikutusta maaperän biomassaan. Sen vaikutuksesta biomassaa tuottavat alueet vähenevät.

Maaperän biomassa. Maaperä on välttämätön ympäristö kasveille ja biogeocenoosille, jossa on erilaisia ​​pieniä eläviä organismeja. Tämä on maankuoren löysä pintakerros, jota ilmakehä ja eliöt ovat modifioineet ja jota jatkuvasti täydennetään orgaanisilla jäännöksillä. Elävän orgaanisen aineen muodostuminen tapahtuu maan pinnalla; Orgaanisten aineiden hajoaminen ja mineralisoituminen tapahtuu pääasiassa maaperässä. Maaperä muodostui organismien ja fysikaalis-kemiallisten tekijöiden vaikutuksesta. Maaperän paksuus kasvaa pintabiomassan mukana ja sen vaikutuksesta navoista päiväntasaajalle. Pohjoisilla leveysasteilla erityinen merkitys on humusta.

Biomassan jakautuminen maan pinnalle.

Maaperä on tiheästi asutettu elävillä organismeilla. Sateen ja sulavan lumen vesi rikastaa sitä hapella ja liuottaa mineraalisuoloja. Osa liuoksista jää maaperään, osa taas jokiin ja valtamereen. Maaperä haihtuu noustaen kapillaarien kautta pohjavesi. Liuosten liikettä ja suolojen saostumista tapahtuu maaperän eri horisonteissa.

Kaasunvaihtoa tapahtuu myös maaperässä. Yöllä, kun kaasut jäähtyvät ja puristuvat, siihen tunkeutuu jonkin verran ilmaa. Eläimet ja kasvit imevät ilmasta happea, ja se on osa kemiallisia yhdisteitä. Jotkut bakteerit sieppaavat typpeä, joka tunkeutuu maaperään ilman mukana. Päivän aikana, kun maaperä lämpenee, vapautuu kaasuja: hiilidioksidia, rikkivetyä, ammoniakkia. Kaikki maaperässä tapahtuvat prosessit sisältyvät biosfäärin ainekiertoon.

Tietyt ihmisen taloudelliset toiminnot (maataloustuotannon kemilisointi, öljytuotteiden jalostus jne.) aiheuttavat biosfäärissä tärkeän roolin maaperän eliöiden massakuolemaa.

Maailman valtameren biomassa. Maan hydrosfääri eli maailmanmeri vie yli 2/3 planeetan pinnasta. Vedellä on korkea lämpökapasiteetti, mikä tekee valtamerien ja merien lämpötilasta tasaisemman ja pehmentää äärimmäisiä lämpötilan muutoksia talvella ja kesällä. Meri jäätyy vain napoilta, mutta jään alla on myös eläviä organismeja.

Vesi - hyvä liuotin. Merivesi sisältää noin 60 kemiallista alkuainetta sisältäviä mineraalisuoloja, joihin on liuennut ilmasta tuleva happi ja hiilidioksidi. Vesieläimet vapauttavat myös hiilidioksidia hengittäessään, ja levät rikastavat vettä hapella fotosynteesin kautta.

Merivesien fysikaaliset ominaisuudet ja kemiallinen koostumus ovat hyvin vakioita ja luovat elämälle suotuisan ympäristön. Levien fotosynteesi tapahtuu pääasiassa veden yläkerroksessa - jopa 100 m. Tämän kerroksen valtameren pinta on täynnä mikroskooppisia yksisoluisia leviä, jotka muodostavat mikroplanktonia.

Planktonilla on ensisijainen merkitys valtamerieläinten ravinnossa. Copepod ruokkii leviä ja alkueläimiä. Silli ja muut kalat syövät äyriäisiä. Silakkaa käytetään petokalojen ja lokkien ravinnoksi. Baleenvalaat ruokkivat yksinomaan planktonia. Meressä on planktonin ja vapaasti uivien eläinten lisäksi monia pohjaan kiinnittyneitä organismeja, jotka ryömivät sitä pitkin. Pohjapopulaatiota kutsutaan pohjaeliöiksi. Meressä havaitaan organismien pitoisuuksia: plankton, rannikko, pohja. Eläviä keskittymiä ovat myös koralliyhdyskunnat, jotka muodostavat riuttoja ja saaria. Meressä, erityisesti sen pohjassa, bakteerit ovat yleisiä, jotka muuttavat orgaanisia jäännöksiä epäorgaanisiksi aineiksi. Kuolleet organismit asettuvat hitaasti merenpohjaan. Monet niistä ovat piikivi- tai kalkkipitoisten kuorien peittämiä, samoin kuin kalkkipitoisia kuoria. Ne muodostavat sedimenttikiviä merenpohjaan.

Tällä hetkellä useat maat ratkaisevat ongelmaa, joka liittyy makean veden ja metallien talteenottoon valtamerestä ja ravintovarojensa täysipainoiseen hyödyntämiseen samalla kun suojellaan arvokkaimpia eläimiä.

Hydrosfäärillä on voimakas vaikutus koko biosfääriin. Päivittäiset ja vuodenaikojen vaihtelut maan ja valtamerten pinnan lämpenemisessä aiheuttavat lämmön ja kosteuden kiertoa ilmakehässä ja vaikuttavat ilmastoon ja aineiden kiertokulkuihin koko biosfäärissä.

Öljyntuotanto merissä, sen kuljettaminen tankkereissa ja muu ihmisen toiminta johtaa maailman valtameren saastumiseen ja sen biomassan vähenemiseen.

Mitä on biomassa, mitkä ovat sen tuotannon lähteet? Mitä tällä termillä tarkoitetaan? Ensinnäkin huomautamme, että sitä voidaan harkita

Energian lähde

Pohdittaessa kysymystä siitä, mitä biomassa on, on välttämätöntä mainita, että puhumme kaikista kasviperäisistä materiaaleista. Seuraavat materiaalit soveltuvat energian vapauttamiseen:

• ruoho;
• puu;
• puu- ja kasvijätteet;
• sian ja karjan lantaa karjaa.

Biomassan edut

Joten mitä on biomassa? Mitkä ovat sen edut perinteisiin mineraaleihin verrattuna? Tämä energialähde säästää energiaa, parantaa elintasoa, lisää hyvinvointia ja vähentää köyhyyttä.

Moderni energiajärjestelmät, jotka syntyvät vihermassan käyttöön, ovat mahdollisia mekanismeja asukkaiden karkottamiseksi maaseutualueilla köyhyydestä. Biomassan lähteitä löytyy mistä tahansa kylästä tai kylästä. Niiden avulla voit luoda vahingoittamatta alueen ekologista tilaa.

Biopolttoaineiden saatavuus rohkaisee energiaintensiivisen teollisuuden kehittymistä kaukana suurista teollisuuskeskuksista.

Keskustessamme siitä, mitä biomassa on, huomaamme, että se on resurssi, jonka avulla voimme saada tarvittavan määrän energiankantajia (biokaasua) milloin tahansa.

Ruohon polttoainelähteenä käytön haitoista on mainittava kausiluonteisuus, joten tällaisen tekniikan käyttö lämpimillä alueilla olisi kannattavampaa.

Biomassaenergian järkevällä käytöllä voit luottaa edulliseen sähköenergiaa ilman merkittäviä kustannuksia.

Ongelma on erityisen tärkeä perinteisten hiilivetylähteiden varojen vähenemisen vuoksi.

Taloustiedettä opiskeleville lukiolaisille kysytään seuraava kysymys: "Määrittele termien "biomassa", "biopolttoaine" merkitys. Vastaus sisältää tarinan pääkomponentista - vihreästä ruohosta, turpeesta, sahanpurusta. Biomassan käytön tehokkuus nykytaloudessa voidaan varmistaa matemaattisten laskelmien avulla.

Esimerkkejä laskelmista

On mahdollista arvioida lannan käytön tehokkuutta saada Ottaen huomioon karjan painon, vuorokaudessa (kuukaudessa) vapautuvan lannan määrän, kilosta saatavan kaasun määrän lehmän lanta, polttoaineen kokonaissaanto voidaan laskea.

Kertomalla tuloksen yhden diesellitran hinnalla saat käteisvastineen. Jotta laskelmat olisivat täydellisiä, kaikki laitteiden hankintaan sekä niiden asennukseen ja ylläpitoon liittyvät kustannukset vähennetään.

Projektin takaisinmaksun ja kannattavuuden laskemiseksi tarvitaan monimutkaisempia matemaattisia operaatioita.

Hae vaihtoehtoisia tapoja energiantuotanto on yksi kotimaisille energiatyöntekijöille asetetuista prioriteeteista. Biomassan käyttö on yksi tapa ratkaista energiaresurssiongelma.

Tieteen ja tekniikan kehityksellä, maatalouden kehityksellä ja maapallon väestön kasvulla on tällä hetkellä valtava vaikutus luontoon. Tämä on monimutkainen, globaali ongelma, joka koskee koko ihmiskuntaa. Avaruustutkimus luo mahdollisuuksia tutkia maapallon luonnonvaroja ja ihmisen toiminnan vaikutuksia siihen. Teollisuuden ja liikenteen haitallinen jäte vaikuttaa kielteisesti eläviin organismeihin ja saastuttaa ilmaa, vettä ja maaperää. Kaikki tämä puolestaan ​​vaikuttaa aineen ja energian kiertokulkuun luonnossa. Kaikkien luonnossa tapahtuvien haitallisten muutosten tutkimiseksi kattavasti, tieteellisestä näkökulmasta, on välttämätöntä tuntea elämän mallit koko planeetalla. Opiskellessaan biologiaa edellisillä luokilla tutustuit eläviin organismeihin niiden kaikilla kehitystasoilla. Nyt tapaatte korkein taso elämän organisointi maan päällä - biosfääri.

Biosfääri ja sen rajat. Tällä hetkellä tutkijat erottavat planeetan sisällä seuraavat geologiset kuoret: litosfääri, hydrosfääri, ilmakehä ja biosfääri. Biosfääri peittää elävien organismien asuttaman kuoren. Elävät organismit ja niiden ympäristö biosfäärissä ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa ja riippuvaisia ​​toisistaan. Yleisesti ottaen biosfääri on jatkuvasti muuttuva, kehittyvä yksittäinen avoin järjestelmä.

Viime aikoina tieteellisten tietojen mukaan on olemassa mielipide, että biosfääri on syntynyt maapallon ilmestymisen jälkeen. Tutkijat ovat päätyneet siihen, että elämä maapallolla syntyi 3,8 miljardia vuotta sitten. Tätä mielipidettä tuki ensin kuuluisa tiedemies, biosfääriopin perustaja V. I. Vernadsky (1863-1945).

Elävillä organismeilla on päärooli biosfäärin syntymisessä planeetalla, ja kaikki luonnon lait toteutuvat heidän toiminnan ansiosta. Kaikkien maan elävien organismien kokonaisuus muodostaa planeetan biomassan.

Elävien organismien elintärkeä toiminta on muuttunut ja muuttaa maankuorta (litosfääriä), hydrosfääriä ja ilmakehää. Nykyinen tila Biosfääri liittyy suoraan elävien organismien toimintaan. Esimerkiksi ilmakehän kaasukoostumuksen prosenttiosuus muodostui vähitellen organismien elintärkeän toiminnan seurauksena. Miljardien vuosien aikana vihreät kasvit ovat puhdistaneet ilmakehän hiilidioksidista, rikastaneet sitä hapella ja edistäneet turpeen ja hiilen laskeutumista. Evoluutioprosessissa Maahan muodostui erityinen kuori tai elämänalue - biosfääri (kreikaksi bios - "elämä", spharia - "pallo"). Ranskalainen tiedemies J. B. Lamarck otti tämän termin ensimmäisen kerran tieteeseen vuonna 1802.

Biosfääriä koskevien tieteellisten tietojen kerryttyä niitä alettiin käyttää laajasti erilaisissa luonnontieteissä. Itävaltalainen tiedemies E. Suess käytti vuonna 1875 laajasti termiä "biosfääri" geologiassa. Ensimmäiset tieteelliset ideat biosfääristä löytyvät myös kuuluisan venäläisen tiedemiehen V. V. Dokuchaevin teoksista.

Biosfääriopin perustan loi kuuluisa venäläinen tiedemies V.I. Vernadsky - uuden biokemian tieteen perustaja, joka yhdistää maapallon kemian elämän kemiaan ja vahvisti elävien organismien (tai elävän aineen) roolin. ) maan pinnan muutoksessa. Tällä hetkellä tutkijat ympäri maailmaa tunnustavat täysin V.I. Vernadskyn opetukset biosfääristä.

Erinomainen venäläinen tiedemies. Biokemian, kristallografian, mineralogian ja muiden tieteiden perustaja. Hän loi perustan biosfääriopille. Perusti teorian elävien organismien pääroolista biokemiallisissa prosesseissa. Noosfäärin opin perustaja.

Maapallon geosfäärit. Litosfääri(kreikaksi lithos - "kivi") - maan ulompi kova kuori. Se koostuu ylemmästä kerroksesta - sedimenttikivistä graniitilla ja alemmasta kerroksesta - basaltista. Kerrokset sijaitsevat epätasaisesti. Joillakin alueilla litosfäärin ylempi kerros on muuttunut maaperäksi, joka on muodostunut elävien organismien ja niiden jäänteiden toiminnan seurauksena. Tämä kerros sisään tieteellistä kirjallisuutta kutsutaan pedosfääriksi (kreikaksi pedon - "maaperä"). Litosfäärikerroksessa eläviä organismeja löytyy 3500-7000 metrin syvyydeltä öljyisissä vesikerroksissa.

Meret ja valtameret muodostavat 70,1 % maapallon pinta-alasta. Niitä kutsutaan yhteisesti Maailmanmereksi, ja ne muodostavat hydrosfäärin. Meren keskisyvyys on 3,8 kilometriä ja syvimmät paikat yltävät 10 960 metriin (Marianan kaivanto). Hydrosfäärin kaikissa kerroksissa elävät organismit jakautuvat epätasaisesti. Eläville organismeille suotuisimmaksi ympäristöksi katsotaan jopa 200 metrin syvyys.

Tunnelma- Maan ilmakuori. Ilmakehä ulottuu jopa 100 kilometriä Maan yläpuolelle. Ilmakehän alempaa kerrosta, joka on lähinnä Maata, kutsutaan troposfääri(Kreikan tropos - "muutos"), korkeus - 15 km. Troposfäärin yläpuolella olevaa kerrosta, joka on enintään 100 km, kutsutaan stratosfääriksi (latinaksi stratum - "kerros"). 20-50 kilometrin korkeudella ilmakehästä on otsonikerros, joka suojaa eläviä organismeja haitalliset vaikutukset ultraviolettisäteet (kaavio 10).

Kaava 10

Otsonikerroksessa on elintärkeää elämää varten maan päällä. Viime aikoina on puhuttu paljon siitä, että otsonikerrokseen on muodostunut reikiä erilaisten kemikaalijäämien vaikutuksesta. Otsonikerros suojaa kaikkia eläviä organismeja kosmiselta säteilyltä ja auringon ultraviolettisäteiltä. Biosfääri koostuu useista kerroksista eläviä organismeja, jotka ovat jakautuneet maapallolla. Biosfäärissä olevia mikro-organismeja, sieniä, kasveja, eläimiä (ihmistä) kutsutaan eläviksi organismeiksi.

Biosfäärin rajat määräytyvät eri organismien elämälle välttämättömien olosuhteiden mukaan (kuva 83).

Riisi. 83. Elämän rajat biosfäärissä

Biosfäärin eliniän ylärajaa rajoittaa ultraviolettisäteiden voimakas pitoisuus, ja alaraja on korkea lämpötila pohjamaa (yli 100°C). Biosfäärin ylärajalla vain alemmat organismit - bakteerit ja sienet - ovat yleisiä.

Elävien organismien (populaatioiden, lajien, luonnonyhteisöjen) massaa, joka ilmaistaan ​​painoyksikön suhteella pinta- tai tilavuusyksikköä kohti, kutsutaan biomassaksi.

Elävien organismien biomassan suurin pitoisuus havaitaan maan ja valtameren pinnalla, litosfäärin ja ilmakehän, hydrosfäärin ja ilmakehän, litosfäärin ja hydrosfäärin kosketusrajoilla. Näissä paikoissa on suotuisimmat olosuhteet elämälle - lämpötila, kosteus, happipitoisuus ja kemialliset alkuaineet. V. I. Vernadsky kutsui elävien organismien laajinta levinneisyyttä biosfäärissä "elämän elokuviksi". Ilmakehän ylempiä kerroksia kohti, syvälle valtamereen ja litosfäärin syvyyksiin, elämän keskittyminen vähenee. Biomassan kertyminen liittyy suoraan viherkasvien elämään.

Kaikkien elävien organismien kemiallinen koostumus eroaa merkittävästi ilmakehän ja litosfäärin kemiallisesta koostumuksesta. Elävien organismien kemiallinen koostumus vastaa kemiallinen koostumus hydrosfääri. Vety- ja happiatomit ovat yleisempiä hydrosfäärissä. Elävissä organismeissa vedyn, hapen, hiilen, kalsiumin ja typen tilavuus on paljon suurempi. Noin 70 jaksollisen järjestelmän elementtiä löytyy elävistä organismeista. V.I. Vernadskyn mukaan elävät organismit muodostavat aktiivisimman osan maailman aineesta. Elävät organismit suorittavat monimutkaisia ​​geokemiallisia prosesseja biosfäärissä ja altistavat maapallon kerroksia erilaisille muutoksille.

Elävien organismien pääominaisuus on lisääntymiskyky - lisääntyminen ja kasvu, niiden biomassan jakautuminen ja muodostuminen. Organismien tärkein planeettatoiminto on aurinkoenergian kerääminen ja sen käyttö biosfäärin geokemiallisissa prosesseissa.

V.I. Vernadsky arvosti elävien organismien roolia luonnossa. "Elävä aine - eliökokoelma - leviää maan pinnalle ja kohdistaa tietyn paineen ympäristöön. Tämä liike tapahtuu organismien lisääntymisen kautta...” Jo K. Linnaeus näki selvästi, että tätä ominaisuutta on pidettävä eläville olennoille perustavanlaatuisena, sitä ylipääsemätöntä linjaa, joka erottaa sen elottomasta aineesta.

Maalla olevien eläinten pääbiomassa on hyönteiset niiden intensiivisen lisääntymisen seurauksena.

Vesiympäristössä mikro-organismit lisääntyvät ja leviävät erittäin nopeasti. Joidenkin bakteerien määrä kaksinkertaistuu 22 minuutin välein. Mikro-organismien elintärkeän toiminnan seurauksena biosfäärissä tapahtuu hapettumis- ja kemiallisten alkuaineiden pelkistysprosesseja. Voimme nimetä esimerkiksi bakteereja, jotka keräävät typpeä, rikkiä, rautaa, mangaania jne.

Mikro-organismien, sienten ja muiden eläinten toiminnan seurauksena orgaaniset jäämät hajoavat. Vihreillä kasveilla oli suuri rooli ilmakehän nykyisen happitason saavuttamisessa. Myös troposfäärin yläosan otsonikerros syntyi elävien organismien toiminnan seurauksena.

Elävillä organismeilla on ollut merkittävä rooli atomien siirtämisessä paikasta toiseen biosfäärin suurten ja pienten syklien ansiosta. Elävien organismien aineiden ja energian kierron ansiosta biosfääri pystyy säätelemään itseään. V.I. Vernadskyn mukaan elävien organismien kokonaisbiomassaksi on määritetty 2,4232 1012 tonnia (kuiva-aineena). Näistä 2,42 1012 tonnia löytyy maalta ja 0,0032 1012 maailman valtamerestä. Maan biomassasta pääosa on kasveja eli 99,2 % ja eläimiä 0,8 % (taulukko 10).

Maailman valtamerellä eläimet muodostavat 93,7 % biomassasta ja loput 6,3 % biomassasta tulee kasveista. Kaikkien maalla elävien organismien kokonaisbiomassa on 800 kertaa suurempi kuin valtamerieliöiden biomassa; noin 90 % maaperän biomassasta on metsää. Näiden tietojen perusteella voidaan kuvitella, kuinka tärkeitä planeetan trooppiset metsät ovat ihmiskunnalle. Tällä hetkellä metsäkadon intensiteetti on 11 miljoonaa hehtaaria vuodessa. Ihmiskunnan päätehtävä on trooppisten metsien suojelu ja säilyttäminen, jotta voidaan varmistaa planeettamme happimäärän kestävä tasapaino.

Biosfääri. Litosfääri. Pedosfääri. Hydrosfääri. Tunnelma. Biomassa. Troposfääri. Stratosfääri. Otsonikerros.

1. Elämän levinneisyysalue maan päällä on biosfääri. Se koostuu kuorista: litosfääri, hydrosfääri, ilmakehä.

2. Biosfääriopin perustaja on venäläinen tiedemies V.I. Vernadsky.

3. Elämä biosfäärissä liittyy suoraan aineiden ja energian kiertoon elävissä organismeissa.

4. Ilmakehässä 20-50 km korkeudessa on otsonikerros, joka suojaa eläviä organismeja auringon ultraviolettisäteiden haitallisilta vaikutuksilta.

1.Mitä biosfäärin käsite tarkoittaa?

2. Mistä palloista maapallo koostuu?

3. Mihin biosfäärin paikkoihin elävät organismit ovat keskittyneimmin?

1. Kuvaile litosfääriä geologisena kerroksena.

2. Mitä kerroksia ilmakehässä erotetaan?

3.Millä korkeudella otsonikerros sijaitsee ja mikä merkitys sillä on elämälle?

1.Mitä biomassan käsite tarkoittaa?

2. Kuvaile hydrosfääriä geologisena kerroksena.

3. Kuvaile maan ja maailman valtameren biomassaa.

Tee kuvaus biosfäärin kuorista ja niiden ominaisuuksista taulukon muodossa.