Кругообіг азоту
5. Газовий склад атмосфери. Найважливішим біогенним елементом атмосфери, що бере участь у освіті білків в організмі, є азот. Кисень, що надходить в атмосферу переважно від зелених рослин, забезпечує дихання. Вуглекислий газ є природним демпфером сонячного і земного випромінювання у відповідь. Озон виконує екрануючу роль щодо ультрафіолетової частини сонячного спектру.
6. Температура лежить на поверхні Землі визначається температурним режимом атмосфери і тісно пов'язані з сонячним випромінюванням. Для більшості наземних тварин та рослин температурний оптимум коливається від 15 до 30°С. Деякі молюски живуть у гарячих джерелах при температурі до 53°С, а деякі синьо-зелені водорості та бактерії – до 70–90°С. Глибоке охолодження викликає у комах, деяких риб та плазунів повну зупинку життя – анабіоз. Так, взимку карась вмерзає в мул, а навесні розморожує і продовжує звичайну життєдіяльність. У тварин з постійною температурою тіла, у птахів та ссавців стан анабіозу не настає. У птахів у холодні часи відростає пух, у ссавців – густе підшерстя. Тварини, у яких взимку корми недостатньо, впадають у сплячку (кажани, ховрахи, борсуки, ведмеді).
Абіотичні фактори водного середовища:
Перед Світового океану припадає 71% земної поверхні. Водне середовище відрізняється від наземної щільністю та в'язкістю. Щільність води у 800 разів, а в'язкість у 55 разів більша за щільність повітря. Поряд з цим найважливішими особливостями водного середовища є: рухливість, температурна стратифікація, прозорість і солоність, від яких залежить фотосинтез бактерій і фітопланктону і своєрідність довкілля гідробіонтів.
Біотичні фактори навколишнього середовища:
ПідБіотичні чинники розуміють сукупність впливів життєдіяльності одних організмів на інші.
Антропогенні чинники довкілля.
Антропогенні фактори навколишнього середовища зобов'язані своїм походженням комплексної техногенної діяльності людини на Землі, що включає його побутову сферу (спалювання сміття та відходів, будівництво тощо) та виробничу діяльність (всі галузі промислової індустрії, сільське господарство, нафто-, газо- та гірничодобувні галузі та ін.).
Лімітуючі фактори: закони мінімуму та толерантності:
У 1840 р. Ю. Лібіхом був сформульований закон мінімуму, згідно з яким розвиток рослин лімітується не тими елементами живлення, які присутні в ґрунті удосталь, а тими, яких дуже мало (наприклад, цинк або бор). Закон мінімуму справедливий і для тварин, і людини. Здоров'я людини визначається у тому числі й специфічними речовинами, які присутні в організмі у незначних кількостях (вітаміни, мікроелементи).
Будь-якому живому організму чи спільноті організмів необхідні взагалі температура, вологість, їжа тощо., які визначений режим, т. е. межі допустимих коливань цих чинників. Діапазон між екологічним мінімумом і екологічним максимумом становить межі стійкості, тобто толерантності даного організму - цей закон толерантності був сформульований в 1910 р. В. Шелфордом.
Цінність концепції лімітуючих чинників у цьому, що вона дає можливість дослідження найскладніших екологічних ситуацій. Якщо для організму характерний широкий діапазон толерантності до фактора, який присутній в середовищі в помірних кількостях, то такий фактор не може бути лімітуючим. Навпаки, якщо організм має вузький діапазон толерантності до якогосьмінливому фактору, то цей фактор заслуговує на вивчення, оскільки може бути лімітуючим.
Біогеохімічні цикли. В екосистемах дуже важливою є роль біогеохімічних циклів [27]. Біогенні елементи - З, О2, N2, Р, S, СО2, Н2О та інші - на відміну від енергії утримуються в екосистемах і здійснюють безперервний кругообіг із зовнішнього середовища в організми і назад у зовнішнє середовище. Ці замкнуті шляхи називають біогеохімічними циклами. У кожному кругообігу розрізняють два фонди: резервний, що включає велику масу речовин, що рухаються, в основному небіологічних компонентів, і рухливий, або обмінний, фонд - за характером більш активний, але менш тривалий, відмінною особливістю якого є швидкий обмін між організмами та їх безпосереднім оточенням.
Біогеохімічні цикли можна поділяти на два типи: 1) кругообіг газоподібних речовин з резервним фондом в атмосфері та гідросфері (океан); 2) осадовий цикл з резервним фондом у земній корі.
З 90 з лишком елементів, які у природі, 30– 40 необхідні живих організмів. Людина унікальна не лише тим, що її організм потребує 40 елементів, а й тим, що у своїй діяльності використовує майже всі інші елементи, що є в природі.
Кругообіг азоту.
Азот становить близько 80% атмосферного повітря і є найбільшим резервуаром та запобіжним клапаном атмосфери. Однак більшість організмів не можуть засвоювати азот із повітря. Тим часом азот бере участь у побудові всіх білків та нуклеїнових кислот. Засвоювати азот із повітря здатні лише деякі організми – бактерії, які існують у симбіозі з бобовими рослинами (горох, квасоля, соя). Вони поселяються на корінні бобових рослин, утворюючи бульбочки, в яких і відбувається хімічна фіксаціяазоту. Азот можуть засвоювати також синьо-зелені водорості, які називаються ціанобактеріями. Вони утворюють симбіоз з плаваючою папоротею, яка росте на рисових полях, що заливаються водою, і до висадки розсади рису удобрює ці поля азотом. Перший етап фіксації атмосферного азоту призводить до утворення аміаку та називається амоніфікацією (рис. 1.1). Аміак використовується рослинами для синтезу амінокислот, у тому числі складаються білки. Другий етап фіксації азоту мікроорганізмами - нітрифікація, при цьому аміак, що утворився, перетворюється в солі азотної кислоти - нітрати. Нітрати засвоюються корінням рослин та транспортуються в листя, де відбувається синтез білків. Процес розкладання білків, який здійснюється особливою групою бактерій, називається денітрифікацією. Розпад йде спочатку з утворенням нітратів, потім аміаку та, нарешті, молекулярного азоту. Вміст азоту у живих тканинах становить близько 3% його вмісту в обмінних фондах екосистем. Загальний час колообігу азоту – приблизно 100 років.
Кругообіг вуглецю.
Кругообіги вуглекислоти та води у глобальному масштабі – найважливіші для людства біогеохімічні круговороти.