Жизнь на Земле была бы невозможна, если бы не было непрерывного процесса образования органических веществ из неорганических с одновременным использованием солнечной энергии.
Таким процессом, как известно, является фотосинтез, что происходит в зеленых частях растений. Благодаря хлорофилла - сложной органическом соединении, которая, в частности, и обуславливает зеленый цвет большинства растений - из углекислого газа и воды с помощью солнечной энергии образуются органические вещества, которые дают начало всем последующим превращением веществ в живых организмах. В процессе фотосинтеза в растениях световая энергия преобразуется в энергию химических связей, за счет которой растения растут и развиваются.
В найузагальненишому виде процесс фотосинтеза описывают известным химическим уравнением
6СО2 + 12Н2О С6Н12О6 + 6Н2О + 6О2 + 674 ккал
Не следует считать, что этим уравнением описывается весь процесс фотосинтеза. На самом деле он состоит из ветвящихся циклов световых фотохимических и темновых ферментативных реакций, происходящих в организме растений. Процесс фотосинтеза заключается в том, что с помощью энергии света вода разлагается с выделением кислорода, а водород расходуется на восстановление углекислого газа. Итак, фотосинтез - это важнейший биохимический процесс питания растений, во время которого они усваивают энергию солнечной радиации и с ее помощью из неорганических веществ синтезируют органические соединения.
Грандиозность фотосинтетического процесса впечатляет. Одно дерево с проекцией кроны 150 м2, т.е. диаметром кроны около 14 м, имеет примерно 800 тыс. листков, площадь внутренней фотосинтезирующей поверхности которых превышает 150 тыс. м2. Такое дерево перерабатывает в час 2,5 кг углекислого газа (таково его количество содержится в 5 тыс. м3 воздуха) и около 1 кг воды, используя при этом 6075 кал солнечной энергии для синтеза 1600 г углеводов (глюкозы).
Листовая поверхность площадью 25 м2 в течение солнечного дня выделяет такое количество кислорода, которое необходимо одному человеку в сутки. Рассчитано, что для урожая пшеницы 40 ц / га растения должны образовать 10 т общей биомассы и при этом усвоить - из почвы около 150 кг азота и около 500 кг других минеральных веществ, из воздуха - 20-25 т углекислого газа.
Как известно, животные и человек не способны синтезировать органические вещества из минеральных. Они используют для своих энергетических потребностей (движений, дыхания) органическое вещество, была синтезирована другими живыми организмами, разлагая ее до углекислого газа, воды и минеральных соединений. В процессе питания животного синтезируют белки, жиры, углеводы своего тела, но этот синтез происходит не за счет неорганических веществ, а за счет органических веществ растительного и животного происхождения. Именно поэтому животные являются "разрушителями" органических веществ.
Кроме растительных и животных организмов в природе, в частности в почве, воде, воздухе, и в растениях и животных, живут микроорганизмы, которые в процессе жизнедеятельности разлагают растительные и животные остатки до простейших соединений - С02, Н20, NH3 и др.. Микроорганизмов в 1 г почвы или озерного ила миллиарда. В процессе эволюции микроорганизмы приспособились к жизни в самых разнообразных условиях. 0дни из них нуждаются для своей жизнедеятельности кислорода, другие живут в без-кислородном среде. Существуют организмы, способные жить в 10%-ном растворе серной кислоты и в щелочной среде. Микроорганизмы выдерживают низкую температуру, повышенную соленость воды и почвы, повышенное атмосферное давление и другие неблагоприятные для сложнее организованных растений и животных условия. Поэтому они способны разлагать белки, жиры, углеводы в любых средах, играя тем самым важную роль в природе.
Минеральные вещества, образующиеся при разложения живыми организмами органических остатков, недолго задерживаются в почве, воде и т.д.. Другие микроорганизмы и высшие растения и животные превращают их в органические соединения. Именно так в природе происходит биологический круговорот вещества и энергии, когда живые организмы, используя солнечную энергию, превращают ее в энергию геохимических процессов, вызывая этим особенности движения химических веществ в определенных природных условиях и определяя характер взаимосвязи литосферы, гидросферы и атмосферы. В биологическом круговороте участвует огромное количество химических элементов, особенно углерод, кислород, азот, фосфор и сера (рис. 2-6). Биологический круговорот веществ и энергии происходит в большинстве существующих ландшафтов, но его интенсивность для каждого ландшафта разная. В одних может скапливаться большое количество живых организмов, а круговорот происходить медленно, в других, наоборот, быстро. Биологический круговорот веществ и энергии влияет на формирование почв и на все геохимические процессы, происходящие в почве, воде, воздухе и глубинных (до 2-3 км) слоях земной коры.
Загрузка...