Общая Биология

2. Средообразующая. Живые существа формируют почву, поддерживают состав атмосферы и гидросферы. Без фотосинтеза атмосферный кислород израсходовался бы за 2000 лет, а рост количества углекислого газа через 100 лет привел бы к гибели организмов. За день лесной массив способен поглотить до 20—25 % углекислого газа из слоя воздуха в 50 м. Среднее дерево обеспечивает кислородом 4 человек, один гектар лиственного леса вблизи города задерживает более 100 т пыли в год.

Благодаря деятельности мелких байкальских рачков, трижды в год процеживающих всю воду озера, Байкал славится своей чистой водой. Двустворчатые моллюски Волгоградского водохранилища, дважды в месяц профильтровывая полный его объем — 35 км3, осаждают на грунт с апреля по ноябрь более 29 млн т взвеси.

3. Концентрационная функция. Живые существа концентрируют в своих организмах различные химические элементы, рассеянные в биосфере. Активнейшими концентраторами являются микроорганизмы. До 90 % почвенного азота — результат деятельности цианобактерий. Одни бактерии концентрируют железо (например, окисляя хорошо растворимый в воде гидрокарбонат до нерастворимого гидроксида, накапливающегося в среде их обитания), другие — марганец, третьи — серебро. Бактерии способны увеличивать содержание железа — в 650 тыс. раз, марганца — в 120 тыс. раз, ванадия — в 420 тыс. раз.

Эта удивительная способность позволила ученым предположить, что сообщества бактерий вносят существенный вклад в формирование месторождений металлов.

Ветвистоустые рачки способны ежедневно профильтровывать всю воду пруда или озера

Германий и селен в некоторых странах добывают из растений. В водоросли фукус накапливается титана в 10 тыс. раз больше, чем в окружающей морской воде. Каждая тонна бурых водорослей содержит несколько килограммов йода. Австралийский шелковистый дуб концентрирует алюминий, один из видов американского дуба — медь, сосна накапливает бериллий, береза — стронций и барий, лиственница — марганец и ниобий, а черемуха, осина и пихта — торий. Золото «собирают» дуб, кукуруза, хвощ, бурые и красные водоросли, а в 1 т золы полыни может содержаться до 85 г этого драгоценного металла. Моллюски концентрируют никель, осьминоги — медь, медузы — цинк и алюминий.

4. Деструктивная функция. Разнообразные живые организмы от бактерий и грибов до высших растений выделяют вещества, разъедающие и разрушающие породы литосферы. Цианобактерии, бактерии, грибы и лишайники выделяют неорганические и органические кислоты, разрушающие твердые породы.

5. Транспортная функция организмов связана с переносом масс вещества. Растения втягивают корнями воду и испаряют ее в атмосферу, рыба плывет против течения, роющие существа выбрасывают землю наверх, стада и стаи мигрируют. Вес стаи перелетной саранчи может достигать миллионов тонн.

Разнообразные функции живого вещества позволяют ему проводить грандиозную геологическую работу, формировать облик биосферы, активно участвовать во всех ее процессах.

Роль живых организмов в формировании осадочных пород. Первым этапом образования осадочных пород является выветривание — разрушение литосферы под действием естественных факторов: воздуха, воды, солнца и живых организмов.

Корни растений наделены удивительной жизнеспособностью; внедряясь в породу, они разрушают ее. Просачиваясь в образованные корнями трещинки, вода растворяет и уносит вещество. Растворению способствуют содержащиеся в природной воде разъедающие вещества живых организмов. Особенно интенсивно выделяют органические кислоты лишайники. Вещества, выделяемые цианобактериями и диатомовыми водорослями, разъедают и превращают в песок минералы, основу которых составляют соединения кремния и алюминия. Физическое выветривание пород сопровождается, таким образом, химическим выветриванием.

За счет отмирания организмов планктона и бентоса ежегодно на дне морей и океанов отлагается около 100 млн т органогенных известняков (часть известняков — химического происхождения, они отлагаются, например, в зоне контакта кислотных и щелочных подземных вод). Одноклеточные диатомовые водоросли и радиолярии, отмирая, формируют кремнийсодержащие илы, покрывающие сотни тысяч квадратных километров морского дна.

Живые существа вносят существенный вклад в осадконако-пление и формирование пород литосферы.

Почвообразующая роль живых организмов. Разрушение горных пород и их дальнейшая переработка микроорганизмами и растениями приводит к образованию рыхлой плодородной оболочки земли — почвы. Корни деревьев извлекают из глубоких горизонтов почвы элементы минерального питания и обогащают ими верхние слои, повышая плодородность почв. Мертвые корни и листья растений, трупы и экскременты животных служат пищей для почвенных организмов, минерализующих органические остатки и обогащающих почву биогенными соединениями.

Почвенные беспозвоночные вырабатывают и выделяют в почву различные биологически активные вещества, так, например, дождевые черви продуцируют соединения, способствующие росту растений.

Различные позвоночные (кроты, землеройки) и беспозвоночные животные, почвенные насекомые и их личинки проводят огромную структурообразующую работу. Они разрыхляют почву, делают ее пористой и пригодной для жизнедеятельности растений. Пористость способствует газообмену, необходимому для развития корней растений. Число дождевых червей на гектаре леса достигает 2—3 млн (1—2 т), за сутки они могут перерыть до 10 т земли. Пропуская почву через кишечник и вынося ее на поверхность, они ежегодно формируют слой переработанного грунта толщиной до 0,5 см, массой 25 т/га. Черви обитают в почве несколькими ярусами. Одни проникают на глубину до метра и затаскивают туда остатки листвы, другие живут в тонком слое почвенного перегноя (20—30 см), а третьи проводят жизнь в слое лиственного опада.

Ночью при охлаждении и сжатии воздух проникает в почву. Кислород используется для дыхания почвенными организмами и клетками корней растений. Азот связывается бактериями и цианобактериями. Днем при нагревании почва выделяет продукты жизнедеятельности почвенных организмов и разложения органических остатков: аммиак, сероводород и углекислый газ. Дождевая вода частично удерживается почвой, другая ее часть, растворяя минеральные соли, выносит их в реки и океаны, где они осаждаются или используются водными организмами. В нагретой почве вода поднимается по капиллярам и испаряется. Происходит перемещение растворов и отложение солей в различных почвенных горизонтах.

Мощность слоя почвы, как и количество биомассы, увеличивается с приближением к экватору. Тундровая почва северных широт имеет толщину 5—10 см, в хвойных и лиственных лесах она достигает 20—40 см, в степях — до 1,5 м, а в тропических лесах — 10 м.

В состав почвы входит 40—60 объемных процентов минеральных веществ, 25—35 % воды, 15—25 % воздуха, а также до 10—16 % органических веществ, около 90 % которых составляют гумус (<лат. humus почва). Количество гумуса служит показателем плодородия. В черноземах его 400—700 т/га, а в почвах тундр и пустынь — всего 0,6—0,7 т/га.

Частички гумуса строятся из фрагментов органических молекул (белков, углеводов) при активном участии микроорганизмов почвы. Сначала почвенные животные (черви, насекомые) размельчают остатки растений. Затем грибы и микроорганизмы расщепляют сложные органические молекулы (целлюлозу, белки и пр.) на простые фрагменты. Другие микроорганизмы с помощью ферментов соединяют эти фрагменты в органические молекулы гумуса (в основном, гуминовые кислоты), длинными цепями обвивающие частички глины в несколько слоев. Получаются устойчивые к действию химических соединений и микроорганизмов гранулы, способные сохранять запас плодородия длительное время.

При недостатке питательных веществ особые микроорганизмы «распечатывают» эти гранулы и высвобождают их плодородные компоненты. Важно, что это происходит постепенно: «распечатанные» минеральные компоненты гумуса не успевают вымываться, а усваиваются растениями.

Частички гумуса придают почве водо- и воздухопроницаемость. Гумус участвует в разрушении минералов почвенной подложки, вовлекает их в биологический круговорот. Микроо рганизмы-гумусообразователи теплолюбивы, поэтому в южных широтах почвы особенно богаты гумусом. Когда почву распахивают и оставляют под паром на год-два, то в прогретой вспаханной земле микроорганизмы образуют гумус из отмершей при вспахивании растительности. Почва, обогащенная гумусом, становится более плодородной. В этом секрет так называемого черного пара (когда землю оставляют под пар вспаханной).