Круговорот азота в биосфере тесно сопряжен с круговоротом углерода, так как соотношение между этими элементами в составе глобальной биомассы постоянно: C : N = 55 : 1. Круговорот азота в биосфере составляет 1,5 Гт в год.
Все круговороты тесно связаны между собой различными формами взаимодействия. Основными звеньями биогеохимических циклов выступают различные организмы, многообразие форм которых обеспечивает интенсивность протекания круговоротов веществ и вовлечение в них практически всех элементов земной коры.
7.8. Эволюция биосферы
Биосфера постоянно развивается – эволюционирует. Высокая замкнутость биологического круговорота и эффективность биологической регуляции окружающей среды – это закономерный результат эволюции биосферы.
В процессе эволюции биосферы выделяют два этапа: 1 – добиотическая эволюция, 2 – биологическая эволюция ( Акимова, Кузьмин, Хаскин, 2000).
1. Добиотическая эволюция включает 4 этапа.
1.1. Образование планеты и ее атмосферы (около 4,5 млрд лет назад). Первичная атмосфера была восстановительной (содержала водород, азот, метан, аммиак, пары воды, инертные газы, цианистый водород, формальдегид и др. соединения), имела высокую температуру.
1.2. Возникновение абиотического круговорота веществ. В результате постепенного остывания планеты и за счет энергии Солнца формируется абиотический круговорот веществ. Появляется жидкая вода, формируется гидросфера, осуществляется круговорот воды, происходят водная миграция микроэлементов и разнообразные химические реакции в растворах. Благодаря автокатализу происходит образование и рост молекул.
1.3. Образование органических соединений. Осуществляются реакции конденсации и полимеризации простых соединений азота, углерода, водорода, кислорода за счет энергии УФ-излучения Солнца, электрических разрядов и других энергетических факторов, в результате которых образуются сложные органические вещества, способные аккумулировать лучистую энергию солнца в результате фотохимических реакций.
1.4. Возникновение круговорота органических соединений углерода, включающего реакции аккумуляции солнечной энергии и окислительно-восстановительные реакции, - прообраз биотического круговорота биосферы.
Дальнейшее усложнение органических молекул привело к образованию устойчивых комплексов - макромолекул, обладающих способностью к редупликации (удвоению), и возникновению молекулярных систем саморазвития.
2. Биотическая эволюция.
2.1. Возникновение жизни (около 3,5 млрд лет назад). Структуризация белков и нуклеиновых кислот с участием биологических мембран приводит к появлению вирусоподобных структур и первичных клеток, способных к делению, - вначале хемоавтотрофных прокариот (безъядерных клеток), а затем – эукариот (ядерных клеток).
2.2. Появление и развитие фотосинтеза и обусловленное им изменение состава среды. Появляется и совершенствуется процесс фотосинтеза. Продуцирование и выделение в атмосферу молекулярного кислорода зелеными растениями в процессе фотосинтеза обеспечивает постепенный переход от восстановительной к слабоокислительной атмосфере, содержащей свободный кислород. Этот этап длился более 2 млрд лет, и закончился 1,8 млрд лет назад. Ускоряется биогенная миграция элементов. Возникают многоклеточные организмы, наземные растения и животные, усложняется биологический круговорот. Возникают сложные экологические системы, содержащие все уровни трофической организации (продуценты, консументы, редуценты). Достигается высокая степень замкнутости биологического круговорота.
2.3. Увеличение биологического многообразия. Усложнение строения и функциональной организации живых существ и биосферы в целом. Формирование окислительной атмосферы в результате процветания и распространения на планете фотоавтотрофной растительности и максимального развития фотосинтеза растений, генерирующих свободный кислород. Организмы заняли все экологические ниши на планете. Полностью сформировалась средообразующая функция биосферы и биологический контроль ее постоянства состава – гомеостаза. Преобразование среды в результате деятельности организмов оказывает обратное воздействие на биоту и уравновешивается ее средорегулирующей функцией.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.