Biosfera ir biomai

4348 0

TURINYS

TURINYS – 1 –

ĮVADAS – 2 –

BIOSFEROS STRUKTŪRA – 3 –

BIOMASĖ IR GYVYBĖS ĮVAIROVĖ – 4 –

BIOGENINIŲ MEDŽIAGŲ IR ELEMENTŲ APYTAKOS RATAS – 6 –

VANDENS APYTAKA – 7 –

DEGUONIES APYTAKA – 7 –

ANGLIES APYTAKA – 8 –

AZOTO APYTAKA – 8 –

FOSFORO APYTAKA – 9 –

SIEROS APYTAKA – 10 –

BIOSFEROS ORGANIZACIJA IR ORGANIZMŲ PRISITAIKYMAS – 10 –

BIOMAI – 11 –

VANDENS BIOMAI – 12 –

Gėlavandenis biomas – 12 –

Jūrinis biomas – 14 –

Koralų rifai – 15 –

SAUSUMOS BIOMAI – 15 –

Tundra – 16 –

Taiga – 16 –

Vidutinio klimato lapuočių miškų biomas – 17 –

Stepė – 17 –

Kietalapių krūmynai – 18 –

Dykuma – 18 –

Atogrąžų savana – 19 –

Ekvatorinė giria – 20 –

Aukštikalnių aukštuminės zonos – 21 –

ŽMOGUS IR BIOSFERA – 23 –

SANTRAUKA – 25 –

SUMMARY – 25 –

LITERATŪROS SĄRAŠAS: – 26 –

ĮVADAS

1875 m. austrų geologas E. Ziūsas (Suess), tikrindamas Žemės geosferinės struktūros sampratą, šalia litosferos, hiidrosferos ir atmosferos išskyrė ir gyvųjų organizmų sferą – biosferą, pasižyminčią savita gyvosios medžiagos agregatine būsena. Tokia siaura biosferos sąvokos samprata dar ir dabar nereta. Šiuo atveju biosfera laikoma geosfera, lygiareikšmė tokioms sferoms kaip atmosfera, litosfera, hidrosfera.

XX a. Trečiajame dešimtmetyje V. Vernadskis, toliau plėtodamas mokslą apie Žemės geosferinę struktūrą, suteikė biosferos sąvokai platesnę prasmę. Biosfera jis ėmė vadinti visą erdvę, kurioje gyveno organizmai ir kuri dėl tų organizmų poveikio yra įgijusi naujų bruožų. Taip į labai išplėstą biosferos sąvoką pateko visa hidrosfera, appatinė atmosfera, visa viršutinė litosfera.

Ši V. Vernadskio gerai argumentuota plati biosferos samprata labai paplito, ypač tarp biologų, ekologų, dalies geologų. Kaip ir geografinės sferos sąvoka, biosfera plačiąja prasme yra kompleksinė Žemės išorę užimanti erdvė, viršuje siekianti net ozonosferą, o gilumoje –

litosferą iki to gylio, kur dar gali gyventi mikroorganizmai. Į tokią plačią biosferos sampratą patenka visa okeanosfera ir visi geosferų kontaktai. Gausiausiai organizmų aptinkama dviejose kompleksinėse geosferose: sausumos paviršiuje su dirvožemiu ir vandenyno paviršiuje. Nuo čia aukštyn ir gilyn gyvosios medžiagos koncentracija mažėja, bet sunku nustatyti aiškias ribas, kur baigiasi gyviems organizmams pakenčiamų sąlygų erdvė.

Plačiąją biosferos sampratą yra priėmusi SNOUNESCO žinyba, koordinuojanti tarptautinę tyrimų programą „Žmogus ir biosfera“.

Nors biosfera, suprantama plačiąja prasme, apima tą pačią erdvę, kaip ir „geografinė sfera“, bet šie terminai nėra sinonimai. Tai yra sudėtingos sistemos, ir atskirti tų sistemų komponentai vertinami skirtingai. Biosfera apima sistemą, kurioje sąveikauja gyvieji orgazmai su abiotine aplinka, ir jos detalizavimas ne visada būtinas. Šios sistemos dėmesio centras yra gyvasis pasaulis. Toks biiocentrizmas nebūdingas geografinės sferos sistemai, kurią dabar sudaro lygiareikšmiai abiotiniai ir biotiniai komponentai, bet geologinėje praeityje, kol dar gyvybės nebuvo arba vos atsiradusi, sistemą sudarė tik sąveikaujančios Žemės išorės geosferos: litosfera, atmosfera, hidrosfera. Taigi geografinės sferos koncepcija gyvąjį pasaulį traktuoja kaip naujadarą, atsiradusi dėl geosferų kontakto ir ilgainiui ėmusį daryti labai stiprų grįžtamąjį poveikį abiotiniams sistemos komponentams.

BIOSFEROS STRUKTŪRA

Biosfera yra žemės rutulio paviršiaus dalis, kurioje gyvena organizmai ir sudaro viso pasaulio ekosistemų visumą.

Ne visa mūsų planeta yra vienodai tinkama gyventi or

rganizmams. Pavyzdžiui, poliarinėse srityse, aukštikalnėse, kai kuriose dykumose negali augti augalai, taigi ir gyventi gyvūnai. Galima aptikti tokiose vietose tik sporų, bakterijų ir grybų.

Kai kurie aukštesnieji stuburiniai, ypač paukščiai, praskrisdami gali pasirodyti tokiose vietose, bet ilgiau pasilikti negali. Tokios nepalankios gyvybei daugintis ir vystytis kraštutinės vietovės vadinamos parabiosferomis (gr. para – šalia, prie).

Biosfera įsiterpia į tris skirtingas aplinkas: viršutinė dalis litosferos, apatinė dalis atmosferos – troposfera ir beveik visa hidrosfera.

Litosfera yra kietoji Žemės rutulio sfera, apimanti Žemės plutą ir viršutinės mantijos viršutinę dalį. Viršuje susisiekia su išorinėmis geosferomis: atmosfera ir hidrosfera, apačioje su astenosfera (gr. asthenes – silpnas). Jos storis 50-200 km. Litosferoje kai kurie mikroorganizmai gyvena iki 2-3 km gylio, kai kurių graužikų urvai būna iki 6-7 m gylio, vabzdžiai prasiskverbia į žemę iki 5-6 m. Žmogus iškasa šachtas iki 4 km gylio, o gręžinius išgręžia iki 13 ir daugiau kilometrų. Tačiau šioje sferoje daugiausia yra gyvų organizmų ir jie aktyviausi iki 1 m gylio sluoksniuose. Kai kas biosferą tapatino su ekosfera.

Hidrosfera yra Žemę gaubiantis vandens apvalkalas. Jį sudaro vandenynai, jūros, atmosferos, sausumos vandenys, ledynai ir sniegynai. Vanduo dengia 70,8% Žemės rutulio paviršiaus. Vandenynuose organizmai gyvena iki 11km gylio. Tačiau gyvybė labiausiai paplitusi saulės peršviečiamoje, vadinamojoje eufotinėje zonoje, jūrose ir vandenynuose iki 100-200 m, gėluose vandenyse 10-20m gylio.

Atmosfera sudaro mūsų planetos pe
eriferinį sluoksnį ir apgaubia dvi kitas aplinkas (litosferą ir hidrosferą). Atmosferoje gyvybė yra iki 10-15 km aukščio (bakterijos, augalų sporos, paukščiai ir net žmogus su technika), tačiau šioje aplinkoje prisitaikiusių ir pastoviai gyvenančių organizmų nėra. Jie čia būna tik laikinai.

Visai mūsų planetos biosferai būdinga tai, kad ji turi skysto, laisvo vandens, – o be vandens nėra gyvybės, – ir tai, kad visa biosfera iš saulės pastoviai gauna energiją – reikalingą biocheminėms reakcijoms ir gyvų organizmų gyvybinės veiklos funkcijoms atlikti.

Dėl gaunamos egzogeninės energijos, augalija ir gyvūnija kuria gana įvairias ir sudėtingas medžiagas. Organizme kinetinę energiją paverčia chemine, mechanine, osmosine ar kitokios rūšies energija, kuri būtina jiems augti, vystytis ir kitoms gyvybinėms funkcijoms palaikyti.

Dabartinės mūsų planetos vaizdas yra gyvų organizmų ilgos evoliucijos rezultatas. Jis prasidėjo fizinėje-cheminėje aplinkoje daugiau kaip prieš tris milijonus metų. Dėl organizmų nuolatinio ryšio ir santykių su mineraline aplinka bei jos elementais per ilgą geologinį laikotarpį litosfera, hidrosfera ir atmosfera įgijo dabartinį būvį.

Biosferos sudėtį ir struktūrą sąlygoja gyvų organizmų veikla. Geologinėje praeityje gyvojo pasaulio organizmai keitė Žemės plutos sluoksnius, kuriuose dabartiniu metu gyvybės nėra, tačiau randami jos biogeninės veiklos produktai, kaip antai: anglys, nafta, klintys, kreida ir jų atmainos arba netolimos praeities humusas. Visą šį geologinį palikimą V.Vernadskis laikė biogenine mase, t.y. gyvų organizmų ve
eiklos išdava. Kai kur klinčių arba kreidos sluoksniai geologiniu laikotarpiu susiklostė net iki 1km storio, – tai kalcio karbonato sluoksniai, kurie susidarė iš bestuburių skeletų ir mikroorganizmų daugiau kaip prieš 70 milijonų metų.

BIOMASĖ IR GYVYBĖS ĮVAIROVĖ

Gyvųjų organizmų tūris Žemėje yra visai nedidelis, apimantis, be mikroorganizmų, tik 260 km3. Žemynuose organizmų yra du šimtus kartų daugiau negu vandenynuose. Sausumos ir jūrų biomasė yra skirtingos struktūros. Žemynuose 95-98 % visos biomasės sudaro augalai, o jūrose panašiai dominuoja gyvūnai. Nors organizmai sudaro palyginti nedidelę masę, bet į savo gyvybinį sūkurį įtraukia tūkstančius kartų daugiau litosferos, atmosferos ir hidrosferos medžiagų. Organizmų apdorotos, jos įgyja naujų savybių.

Per milijonus metų organizmai tapo didžiule geologine jėga. Jos reikšmė mūsų planetos išorinių geosferų performavimui prilygsta tokioms vidinėms Žemės jėgomis kaip vulkanizmas. Tai buvo pakankamas argumentas V. Vernadskiui labai išplėsti biosferos sąvoką.

Nuo gyvybės atsiradimo Žemėje organizmai be paliovos vystėsi ir įvairėjo jų formos. Dabartinį augalų pasaulį sudaro apie 0,5 milijono, o gyvūnų – net 1,5 milijono rūšių. Gyvūnų įvairovę labiausiai didina dar gerai nepažintas slėpiningas vabzdžių pasaulis, jungiantis apie vieną milijoną rūšių.

Biosferos amžius labai senas. Žemė atsirado prieš 4,6 milijardo metų, bet jos abiogeninis raidos etapas truko ne ilgiau kaip 1-1,5 milijardo metų. Pirmykščiame vandenyne ir atmosferoje netrukus pradėjo formuotis protobiontai, iš kurių greit atsirado ir primityviausi organizmai – bakterijos, dumbliai, pirmuonys.

Ilgą laiką, kol Žemės atmosfera dar neturėjo deguonies ir ozono sluoksnio, pirmykščiai organizmai galėjo vystytis tik gilesniame jūrų vandenyje, storo vandens sluoksnio saugomi nuo kenksmingo spinduliavimo.

Biosferai, kaip ir visos Žemei gyvenimui, buvo labai reikšmingas fotosintezės atsiradimas. Jūrose ėmė mažėti anglies dioksido, daugėti deguonies. Deguonis pamažu oksidavo labai daug rūgščiame vandenyje ištirpusios ir nusėdusios dugne dvivalentės geležies. Taip fotosintezės pradžią užfiksavo geležies rūdų – džespilitų klodai.

Prisotinęs jūros vandenį, deguonis ėmė kauptis ir atmosferoje, atsirado dabartinė azoto – deguonies atmosfera. Kartu pradėjo formuotis apsauginis ozono sluoksnis, kuris apsaugo Žemėje besivystančius organizmus nuo stipraus ultravioletinių spindulių poveikio. Tai padėjo gyvybei vystytis ir plėtotis viršutiniuose vandens sluoksniuose. Bet dar ištisus pusantro milijardo metų gyvybė klestelėjo tik jūrose; sausumų paviršius, nors ir drėgno klimato sąlygomis, buvo dykuminis.

Apgyvenę seklias priekrantes, organizmai pamažu, per upių deltas bei potvynių ir atoslūgių veikiamus paplūdimus kėlėsi į sausumą. Prieš 400 milijonų metų į sausumą išsikėlę daugialąsčiai dumbliai davė pradžią dar belapiams stuomeniniams augalams – psilofitams, iš kurių vėliau išsirutuliojo sporiniai induočiai. Paskui augalus į sausumą kėlėsi ir gyvūnai. Iš kirmelių ėmė vystytis vabzdžių pasaulis. Iš dvikvapių žuvų atsirado varliagyviai – pusiau vandeniniai, pusiau sausuminiai gyvūnai, iš kurių ilgainiui kilo ropliai. Šie savo ruožtu davė pradžią paukščiams ir žinduoliams.

Sausumoje aplinkos sąlygos buvo dar įvairesnės negu vandenyje, todėl organizmai, įsikurdami įvairiausių sąlygų deriniuose, sparčiai diferencijavosi. Atsirado tiesiog stulbinanti augalų ir gyvūnų pasaulio įvairovė. Koks įvairus dabar organizmų pasaulis, rodo 1 lentelė (iš J.Vadnovskajos ir K. Lukašovo knygos „Biosferos apsaugos geocheminiai pagrindai“, 1977).

1 Lentelė. Dabartinė organinio pasaulio įvairovė

Augalų rūšys Skaičius Gyvūnų rūšys Skaičius

Dumbliai 25 000 Pirmuonys 15 000

Bakterijos ir grybai 100 000 Pintys 5 000

Kerpės 18 000 Duobagyviai 9 000

Samanos 20 000 Kirmėlės 19 000

Pataisai 800 Minkštakūniai 105 000

Asiūkliai 30 Nariuotakojai

(be vabzdžių) 50 000

Paparčiai 6 000 Vabzdžiai 1 000 000

Plikasėkliai 600 Dygiaodžiai 5 000

Gaubtasėkliai 300 000 Chordiniai, žuvys,

amfibijos, ropliai 30 000

Paukščiai 10 000

Žinduoliai 6 000

Biologijos aspektu ši lentelė galbūt nepatikima. Čia augalams priskirti grybai ir bakterijos, kuriuos linkstama laikyti savarankiškomis organizmų grupėmis. Bakterijos ir melsvadumbliai dabar skiriami prokariotams, t. y. organizmams, neturintiems membrana apsiausto branduolio. Visi kiti organizmai – tai eukariotai (tikrabranduoliai).

Didžiausias organinio pasaulio įvairumas – žemynuose. Vandenyse, įskaitant ir sausumos vandens telkinius, dabar gyvena tik 8 % visų augalų ir 7 % gyvūnų rūšių.

Priklausomai nuo biosferos pobūdžio organizmų tankis ir masė smarkiai keičiasi. Pavyzdžiui, pelkėse, estuarijose, apvelingo zonoje, kai kurių miškų ekosistemose būna gana didelis produktyvumas ir didelė biomasė; dykumose, aukštai kalnuose, tundrose – mažas produktyvumas ir maža biomasė.

Augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų konkrečios bendrijos susidaro griežtai apibrėžtomis aplinkos sąlygomis. Kiekviena organizmų bendrija sudaro tarpusavio santykių organizacijos aukštą lygį ir kartu ryšius tarp atskirų individų, populiacijų ir rūšių, sudarančių bendriją.

BIOGENINIŲ MEDŽIAGŲ IR ELEMENTŲ APYTAKOS RATAS

Dauguma cheminių elementų, esančių Žemės paviršiuje arba atmosferoje, tarp jų ir visi pagrindiniai biogeniniai elementai, įeinantys į organizmų sudėtį, nuolat cirkuliuoja biosferoje tam tikrais būdais. Jie iš negyvosios gamtinės aplinkos, saulės energijos pagalba patenka į gyvus organizmus, o po to grįžta į išorę – gamtinę aplinką. Tai uždaras apytakos ratas.

Kiekviename medžiagų apytakos rate galima išskirti dvi dalis, vadinamuosius „fondus“:

1. Rezervinis biocheminių elementų fondas. Tai lėtai judanti, pagrindinė biocheminių medžiagų dalis, paprastai esanti nesurišta su gyvaisiais organizmais.

2. Kaitos fondas. Jis yra gerokai mažesnis už rezervinį fondą, tačiau aktyvesnis ir jam būdinga greita biogeninių medžiagų apykaita tarp gyvų organizmų ir aplinkos.

Biogeniniai elementai, skirtingai nuo energijos, maždaug išlieka toje pačioje ekosistemoje, kur jie vykdo nepertraukiamą apytaką. Šioje cheminių elementų ir medžiagų apykaitoj dalyvauja tiek gyvi organizmai, tiek fizinė aplinka. Augalai ir gyvūnai gali pasinaudoti tiktai tais biogeniniais elementais, kurie yra žemės paviršiuje arba arti jo, reikalingi jų organizmo gyvybinėms funkcijoms palaikyti ir kad organizmų asimiliuotos medžiagos vėliau taptų prieinamos kitiems organizmams, taip pat jų įsisavinimui. Kiekvienas cheminis elementas lemia tam tikrą apytakos ratą sistemoje, pagal savitą kelią. Visą judėjimą elementų sistemoj reguliuoja energija. Judėdami biogeniniai elementai pereina iš organinės formos į neorganinę ir atvirkščiai.

Kartais biogeninių elementų apytakos rate nukrypstama nuo pusiausvyros ir kai kurie cheminiai elementai pradeda kauptis ekosistemoje arba išeina už jos ribų. Pavyzdžiui, susidarant anglims arba durpėms, negyva organinė medžiaga kaupiasi atitinkame biotope, kur anaerobinės sąlygos neleidžia mikroorganizmams jos skaidyti. Dirvožemį atitinkamai dirbant ir naudojant arba jame sunaikinus augaliją, gali tokiame biotope prasidėti erozija, kai išplaunami ir nunešami biogeniniai elementai, kurie jame kaupėsi per daugelį metų. Dažniausiai gamtoje ekosistemos yra maždaug pastovios. Jei kiek biogeninių elementų iš jų išeina į kitas sistemas, tai maždaug tiek pat pasipildo iš kitų sistemų. Be to, visi šie tarpsisteminiai procesai yra nedideli palyginant su biogeninių elementų apykaita pačioje sistemoje.

Tokie biogeniniai elementai, kaip anglis, deguonis, vandenilis, azotas, fosforas, ir dar kiti (maždaug 30), yra būtini sudaryti gyvajai ląstelei, jų dėka vyksta organinės medžiagos sintezė.

Daugelyje bendrijų biogeninių elementų apytaka tarp gyvų organizmų ir neorganinės aplinkos yra susibalansavusi. Deguonies ir anglies apytaka aprūpina fotosintezės ir kvėpavimo procesus. Azotas, fosforas ir siera ekosistemoje praeina sudėtingesnį kelią. Jų apytakoje dalyvauja mikroorganizmai, atliekantys specializuotas metabolines funkcijas.

Biogeninių medžiagų apytakos ratui būdinga reguliavimasis, vadinamoji homeostazė. Jį suteikia sistemai stabilumą.

Biosferoje išskiriami trys biogeninių medžiagų apytakos ratų tipai:

1. Vandens apytaka.

2. Dujinių elementų apytaka.

3. Nuosėdinėse uolienose esančių elementų apytaka.

Vandens apytaka

Vanduo yra svarbiausias aplinkos ekologinis veiksnys, nes be vandens negali egzistuoti jokia gyvybė. Su vandens dalyvavimu yra susiję visi pagrindiniai gyvybės procesai organizmuose: kvėpavimas, maitinimasis, virškinimas ir visos biocheminės reakcijos bei medžiagų apytaka. Gyvuose organizmuose vanduo sudaro didžiausią masės dalį.

Dėl saulės radiacijos poveikio sausumos ir Pasaulinio vandenyno paviršiui garuojant, kas minutę į atmosferą patenka 1mlrd. tonų vandens garų. Per tą patį laiką toks pats vandens kiekis gamtoje susikondensuoja ir vėl grįžta į žemę kritulių pavidalų (lietus, rasa, šerkšnas, šarma, dulksna, sniegas, sniego kruopos, kruša, ledo adatos).

Kondensuojantis vandens garams, atmosferoje išsiskiria slaptoji garavimo šiluma. Dėl to planetos paviršius mažai atvėsta per naktį ir žiemą. Pasaulinis vandenynas yra ne tik milžiniškas šilumos akumuliatorius, bet ir distiliatorius, aprūpinantis sausumą gėlu vandeniu. Trys ketvirtadaliai Saulės energijos, pasiekusios mūsų planetą, sunaudojama vandeniui garuoti. Atmosferos vanduo, nors jo nelabai daug, vis dėlto yra svarbiausias visoje vandens cirkuliacijos ir biogeocheminių medžiagų apykaitos rate. Vanduo, dalyvaujantis biologiniame cikle, yra deguonies ir vandenilio šaltinis.

Iškritęs į sausumą kritulių pavidalu, vanduo pasiskirsto taip: dalis įsisunkia į gilesnius dirvožemio sluoksnius, kita dalis išgaruoja ir vėl grįžta į atmosferą ir pagaliau likęs nuo infiltracijos ir išgaravimo vanduo sudaro nuotėkio vandenį, kuris patenka į vandenyną. Vandens infiltracija į gilesnius dirvožemio sluoksnius yra labai svarbus veiksnys sausumos ekosistemose. Tai pagrindinis ir svarbiausias dirvožemio papildymas vandeniu. Be to, infiltracija papildo vandeninguosius horizontus ir požemines upes.

Vandens garavimas yra priešingas infiltracijai procesas. Be tiesioginio vandens garavimo nuo žemės paviršiaus, dar vyksta augalų transpiracijos procesas.

Dažnai vandens nuotėkis sukelia dirvožemio eroziją, iš jų išplaunama augalams reikalingas maisto medžiagas. Užneša upelius, upes, ežerus, ir vandens telkiniai eutrofizuojasi.fotosintezės metu.

Deguonies apytaka

Molekulė – O2, dar egzistuoja O3 (ozonas) ir O4. deguonis yra bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos. Jis jungiasi su visais cheminiais elementais, išskyrus inertines dujas, ir sudaro labai daug cheminių junginių. Todėl jo apytaka biosferoje gana sudėtinga.

Deguonis gamtoje susidaro dviem būdais:

1. Fotosintezės metu.

2. Molekulinis deguonis susidaro aukštesniuose atmosferos sluoksniuose, fotochemiškai skylant vandens garams (disociacijos būdu) dėl saulės radiacijos poveikio.

Iš esmės deguonies apytaka atmosferoje vyksta tarp atmosferos ir tarp gyvų organizmų, oksidacijos bei redukcijos procesų. Gamtoje fotosintezės ir kvėpavimo procesai yra daugiau ar mažiau nusistovėję, todėl deguonies kiekis atmosferoje būna pastovus. Tačiau susirūpinimą kelia didėjantis deguonies pareikalavimas pramonėje ir transporte.

Anglies apytaka

Anglis (Carboneum) – tai stabilūs izotopai 12C ir 13C, radioaktyvus izotopas 14C. Jos junginių yra visų gyvų organizmų audiniuose, akmens anglyse, durpėse, naftoje, gamtinėse dujose.

Anglies apytakoje pagrindinę reikšmę turi CO2 ir CO junginiai. Pasauliniame vandenyne CO2 yra 50 kartų daugiau negu atmosferoje. Jo apykaita tarp atmosferos ir hidrosferos vyksta lėtai pagal tokią reakciją:

CO2 (atmosferinis)



CO2 (ištirpęs vandenyje) ↔ CO + H2O ↔ H2CO3 ↔ H + CO3 ↔ CO3 + 2H

Anglis yra pirmo laipsnio biogeninis elementas ir biosferoje egzistuoja dviem neorganinėmis formomis:

1. Litosferoje biogeninės kilmės karbonatuose (klintys, kreida, dolomitas, marmuras).

2. Atmosferoje ir hidrosferoje anglies dioksido junginyje.

Anglis labai greitai cirkuliuoja tarp įvairių neorganinių junginių per mitybos grandis juos susieja su gyvų organizmų bendrijomis (fotosintezės procesas). Organiniuose junginiuose anglis sudaro dvi grupes: angliavandenius ir angliavandenilius.

Anglis ir jos gamtiniai junginiai yra svarbus energijos šaltinis ir pramonės žaliava.

Augalai ir netiesiogiai gyvūnai kiekvienais metais asimiliuoja savo kūno statybai anglį, anglies dvideginį ir angliarūgštes. Visos anglies apytaka biosferoje trunka apie 300-400 metų.

Azoto apytaka

Gamtinį azotą (Nitrogenium) sudaro stambūs izotopai 14N ir 15N. Azotas yra bespalvės, lengvesnės už orą dujos. Laisvas azotas (N2) chemiškai nelabai aktyvus.

Azoto apytakos ratas biosferoje yra specifinis. Pirma, dauguma autotrofinių organizmų nesugeba asimiliuoti molekulinio azoto iš atmosferos. Antra, azotas betarpiškai nedalyvauja ir neatpalaiduoja cheminės energijos kvėpavimo procese. Trečia, pagrindinis azoto vaidmuo tas, kad jis įeina į baltymus, nukleino rūgštis ir amino rūgštis, kurios sudaro biologinių sistemų struktūrą ir reguliuoja jų funkcijas. Ketvirta, azoto turinčių organinių junginių biologinis irimas iki neorganinių susideda iš kelių stadijų ir kai kuriose jų, gali dalyvauti tik specializuotos bakterijos. Penkta, azoto turinčių medžiagų skaidymas daugiausia vyksta dirvožemyje, kur augalai lengvai prieina prie azoto neorganinių junginių, ištirpusių vandenyje.

Molekulinį atmosferos azotą sugeba įsisavinti ir paverti nitratais (NO3-) kai kurios dirvožemyje ir vandenyje, arba gyvenančios simbioziškai dažniausiai su ankštiniais augalais bakterijos.

Nitrifikacijos metu amonio druskos paverčiamos nitratais. Nitrifikacija vyksta aerobinėmis sąlygomis. Greita azoto apytaka gamtoje didina dirvožemio derlingumą, gerina augalų mitybą. Kartais augalai vartoja asparagino, gliutamino rūgščių, aminorūgščių ir šlapalo azotą.

Priešingas nitrifikacijai reiškinys yra denitrifikacija, kurią sukelia dirvožemyje esančios denitrifikuojančios bakterijos. Denitrifikacijos metu iš nitratų išskiriamas molekulinis azotas išeina į atmosferą. Denitrifikacijos procesas vyksta anaerobinėmis sąlygomis, ir dėl jos mažėja augalų ir visos ekosistemos produktyvumas.

Fosforo apytaka

Fosforas gamtoje randamas junginių pavidalu, ir jo atsargos Žemės paviršiuje sudaro maždaug 1 % Žemės plutos masės. Jo atsargos, prieinamos gyviems organizmams, daugiausia sutelktos litosferoje. Pagrindiniai neorganinio fosforo šaltiniai yra apatitai, fosforitai ir kai kurie kiti mineralai. Jų atsargos biosferoje gana ribotos, todėl daugeliui fosfatas yra limituojantis veiksnys.

Visiems gyviems organizmams fosforas yra būtinas makroelementas. Organizmuose fosforas būna neorganinių (ortofosfatinių ar pirofosfatinių) arba organinių (fosfoproteidų, fosfolipidų, nukleoproteidų, nukleino rūgščių, fermentų ir kitų) junginių pavidalu. Fosforo junginiai, ypač makroenerginiai, kaupia ir deponuoja energiją, kurią organizmas vartoja fiziologinėms funkcijoms palaikyti. Fosforo druskos organizme palaiko reikiamą rūgštingumą, osmosinį slėgį. Fosforo apykaita organizme vyksta fosforilinimo reakcijų metu.

Fosforo apytaka susideda iš mažesnio etapų skaičiaus negu azoto. Pirma, augalai asimiliuoja fosforą fosfatų jonų pavidalu iš dirvožemio arba vandens. Antra, maiste esantis organinio fosforo perteklius iš gyvūnų pasišalina su šlapimu fosfatų pavidalu. Trečia, kai kurios bakterijų grupės detrite esantį fosforą paverčia į fosfatus. Todėl fosforo apytakos rate ekosistemoje liečia tik dirvožemį ir vandenį.

Neorganinis fosforas įsijungia į cirkuliaciją tik tuomet, kai jį ištirpina ir išplauna sausumos vandenys iš Žemės plutos uolienų ir mineralų. Pirmiausia sausumoje esantys augalai ištirpusį vandenyje fosforą paima ir kitame etape jau asimiliuoja organines medžiagas. Toliau per mitybos grandines fosforas patenka ir į kitus organizmus.

Po to organiniai fosfatai kartu su organizmu ekskrementais, liekanomis ir lavonais vėl grįžta į žemę. Žemėje mikroorganizmai organinį fosforą paverčia mineraliniais ortofosfatais, kuriuos vėl naudoja žalieji augalai ir kiti autotrofai.

Nors fosforo apytakos ratas yra žymiai paprastesnis negu kitų biogeninių elementų, tačiau jo įsisavinimas priklauso nuo daugelio aplinkos veiksnių. Pvz.: Esant dideliam ištirpusio deguonies kiekiui, fosforas lengvai sudaro netirpius junginius (nuosėdas). Taip fosforas pasišalina iš biogeninių elementų apytakos fondo.

Sieros apytaka

Gamtoje siera randama grynų ir įvairių junginių (sulfidų, sulfatų, polisulfatų) pavidalu.

Siera būtinas visų gyvų organizmų elementas. Ji yra daugelio biologiškai aktyvių junginių, aminorūgščių, peptidų, baltymų, vitaminų ir kt. komponentas. Siera svarbi oksidacijos-redukcijos reakcijoms, fotosintezei. Ji didina augalų atsparumą šalčiui, sausrai, dirvožemio druskingumui.

Siera susidaro iš vulkanų išmetamųjų dujų, karštųjų versmių, redukuojantis gipsui, irstant arba oksiduojantis sulfidams, naftos klodams. Sierai susidaryti didelę reikšmę turi mikroorganizmai, ardantys vandenilio sulfidą H2S ir kitus sulfidus.

BIOSFEROS ORGANIZACIJA IR ORGANIZMŲ PRISITAIKYMAS

Biosfera yra labai sudėtingai organizuota geosfera. Toje organizacijoje žemutinėse pakopose yra ląstelės, audiniai, organai, o patys organizmai – aukštesnėse. Tos pačios rūšies individų grupė sudaro populiaciją, kuri užima tam tikrą erdvę. Toje pačioje erdvėje panašiomis sąlygomis gyvena daug populiacijų.

Visi organizmai, gyvenantys panašiomis aplinkos sąlygomis toje pačioje erdvėje, sudaro dėsningą sambūrį – biocenozę. Dabar biocenozė nagrinėjama kartu su abiotine aplinka. Tokią sistemą V. Sukačiovas pavadino biogeocenoze, o A. Tenslis – ekosistema. Šia sąvoka labiau akcentuojama ta pati energijos ir medžiagų apytaka.

Tiek biogeocenozė, tiek ekosistema yra gamtos kompleksai, kurių būtina sudėtine dalis yra gyvieji organizmai.

Vandenynuose ir žemynuose gyvena visiškai skirtingos biocenozės, perėjusios visai kitokią formavimosi ir vystymosi raidą. Pirminės, taigi senesnės yra vandenynų biocenozės, kurių amžius – iki pusantro milijardo metų. Jos egzistuoja nuo to laiko, kai susidarė dabartinio druskingumo okeanosfera. Daug jaunesnės yra žemynų biocenozės.

Kiekviena biocenozė formavosi per ilgus geologinius amžius, prisitaikius gyventi tam tikroje erdvėje daugybei augalų ir gyvūnų populiacijų. Jų procese susidarė sudėtingi ryšiai tarp organizmų bei negyvosios gamtos ir organizmų savitarpio ryšiai. Organizmus aktyviai veikiantys aplinkos elementai vadinami ekologiniais faktoriais. Iš abiotinių faktorių labai svarbus yra prisitaikymas prie apšvietimo, anglies dioksido, drėgnumo, maisto medžiagų. Abiotiniai elementai, sudarantys gyvenamosios aplinkos foną, – tai ekologinis substratas (pavyzdžiui, vanduo vandenyne, oras atmosferoje). Jei kurio elemento yra daug, jis netenka diferencijuojančio vaidmens. Prisitaikymas prie drėgnumo netenka reikšmės vandenyje, prisitaikymas prie šilumos – ekvatorinėse giriose ir t. t.

Labai savitas yra maisto medžiagų faktorius. Kai jų yra labai daug, organizmas gali tūnoti vietoje, jam nereikia judėti ir ieškoti maisto. Toks gyvenimo būdas lemia radialinę organizmo simetriją. Ji būdinga sausumos augalams, taip pat prie dugno prisitvirtinusiems jūrų gyvūnams – pintims, koralams, jūrų lelijoms ir kt.

Kai maisto vietoje stokoja, gyvūnas priverstas jo aktyviai ieškoti, – šliaužioti, raustis, bėgioti, skrajoti, plaukioti, nardyti ir t. t. Dėl judėjimo išsivystė dvišalė simetrija, būdinga kirmėlėms, minkštakūniams, žuvims, nariuotakojams, varliagyviams, ropliams, paukščiams, žinduoliams. Kai aplinkoje yra pakankamai visų ekologiškai svarbių veiksnių – šviesos, šilumos, oro, maisto medžiagų, organizmai gali pasyviai toje aplinkoje plūduriuoti (pavyzdžiui, vienaląsčiai dumbliai arba pirmuonys gyvūnai jūroje).

Įvairiausi abiotinių faktorių deriniai sudaro daugybę ekotopų, dėl kurių vyko organinio pasaulio diferenciacija.

Kartu su prisitaikymu prie ekotopo nusistovėjo ir stabilūs organizmų tarpusavio santykiai. Tai paprasta konkurencija – varžymasis dėl vienos ar kitos reikmės; parazitizmas – kai vienas organizmas naudojasi gatavomis kito organizmo maisto medžiagomis; simbiozė – kai organizmai gyvena kartu, teikdami vienas kitam naudą; plėšrūniškumas – kai vieni organizmai staigiai naikina kitus. Taigi organizmai ir populiacijos prisitaiko ne tik prie abiotinių, bet ir biotinių faktorių. Visų šių faktorių veikimo erdvė sudaro biotopą.

Visą biocenozę sieja energijos ir medžiagų apytaka, kurią geriausiai atspindi mitybos grandinė. Organinę medžiagą fotosintezės būdu iš neorganinių medžiagų gamina augalai – producentai. Ją vartoja maistui gyvūnai – konsumentai. Visus producentų ir konsumentų likučius vėl paverčia mineralinėmis medžiagomis reducentai – bakterijos ir grybai. Biocenozė, labai glaudžiai susijusi su abiotine erdve (ekotopu), sudaro ekosistemą.

BIOMAI

Plačiausia prasme skiriami du pagrindiniai ekosistemų tipai – vandens ir sausumos. Savo ruožtu, kiekvienas šių tipų turi potipius. Vandens ekosistemos skiriamos pagal cheminius požymius (pvz., druskos kiekį), sausumos – paprastai pagal dominuojančios augalijos tipą (žolės, medžiai ir pan.). Šios ekosistemos, esančios didesniame regione ar subkontinente, paprastai vadinamos biomais, nors kai kurie ekologai naudoja ir kitokius terminus: provincijos, biochorai, regionai ir formacijos.

Vienas įdomiausių pasiskirstymo aspektų – tas, kad kai kurios pasiskirstymo ribos lygiagrečios geografinėms platumoms, išskyrus aukštų kalnų regionus. Aukštuose kalnuose, pavyzdžiui, Uoliniuose, Anduose ir Himalajuose, biomų pasiskirstymo ribos labiau priklauso no aukščio, o ne nuo platumos. Skirtingi biomai, esantys atitinkamame aukštyje, taip pat kinta priklausomai nuo platumos. Tačiau kuo toliau į šiaurę, tuo atitinkama zona yra žemiau.

Temperatūra daugiausia priklauso nuo saulės radiacijos, o ši savo ruožtu tiesiogiai susijusi su platuma. Kadangi kritulius reguliuoja pagrindiniai vėjai, kurie taip pat priklauso no platumos, galima sakyti, kad biomų pasiskirstymui yra svarbus klimatas. Būtina pabrėžti, kad biomų pasiskirstymui klimatinį poveikį turi būtent temperatūros ir kritulių sąveika: nedidelis kritulių kiekis ir žema temperatūra arba didesnis kritulių kiekis ir aukštesnė temperatūra sudaro sąlygas egzistuoti stepėms.

Pagrindinių pasaulio dirvos grupių žemėlapį užkloję ant biomų pasiskirstymo žemėlapio, pastebėtume stulbinantį atitikimą. Kadangi biomai atskiriami pagal atitinkamą augalijos tipą, o visi augalai, išskyrus nedaugelį, leidžia šaknis į žemę, galima sakyti, kad dirvos tipas taip pat yra pagrindinis veiksnys, reguliuojantis biomų pasiskirstymą. Biomų pasiskirstymo priežastis ir pasekmė apstulbina savo komponentų – augalijos, klimato ir dirvos – sąveikos sudėtingumu. Dirva ir augalija yra tos pačios ekosistemos dalys. Jos vystosi lygiagrečiai, veikdamos viena kitą bei klimatą ir yra jo veikiamos.

Kai kurie mokslininkai tyrinėja, kaip pasaulio biomai sureaguoja į klimato pokyčius. Pavyzdžiui, orai dinozaurų laikais labai skyrėsi nuo dabartinių orų. Mokslininkai bando suprasti, kur biomai buvo įvairiais laiko periodais. Tas supratimas gali padėti suprast žmonėms, kas atsitiks, jeigu dabartinis klimatas pasikeis, pavyzdžiui, per globalinį atšilimą.

Kiek yra biomų? Šiaip nėra tikslaus atsakymo į šį klausimą. Kai kurie mokslininkai teigia, kad egzistuoja 5 pagrindiniai biomų tipai: vandenyno, dykumų, miškų, stepių ir taigos.

Tačiau čia yra pateikta informaciją apie 12 biomų, iš kurių 9 yra sausumos biomai: tundra, taiga, aukštikalnių aukštuminės zonos, vidutinio klimato lapuočių miškai, džiunglės arba tropiniai miškai, savana, kietalapių krūmynai, ekvatorinė giria ir dykuma. O vandens biomas suskirstytas į gėlavandenį, jūros vandenis, bei koralų rifai.

Vandens biomai:

Gėlavandenis Jūrinis Koralų rifai

Sausumos biomai:

Tundra Vidutinio klimato lapuočių miškai Atogrąžų savana

Taiga Stepė Ekvatorinė giria

Aukštikalnių aukštuminės zonos Kietalapių krūmynai Dykuma

Vandens biomai

Pagrindiniai vandens biomai – gėlavandenės, jūrų, koraliniai rifai (dėl savitos gamtos) – skiriamos pagal druskos koncentraciją. Vandens biomai, sudaro daugiau negu 70% žemės paviršiaus. Jie yra ne tik vyraujantis žemės bruožas, bet taip pat pasižymi didele rūšių įvairove ir sudėtinga savo fizinių, cheminių ir biologinių komponentų sąveika.

GĖLAVANDENIS BIOMAS

Gyvybei, kuri prieš šimtus milijonų metų kėlėsi iš jūrų į žemynus, lengviausia buvo įsikurti sausumos vidaus vandens telkiniuose – ežeruose ir upėse. Čia susikūrė savitos gėlo vandens ekosistemos, šiek tiek panašios į vandenynų ekosistemas, su atitinkamais ryšiais tarp biocenozės dalių bei tarp biocenozės ir ekotopo – negyvosios gamtos. Ežerai tapo uždaresnėmis ekosistemomis, kurios su aplinka keičiasi tik energija ir mažiau – medžiagomis. Upės – tai labai atviros ekosistemos, kurios su aplinka susijusios nuolatine energijos ir medžiagų apytaka.

Gėlavandeniai upeliai (šaltiniai, upokšniai, upeliai, upeliukai ir t.t.) ir upės teka savo vaga. Ištakose jos siauros, seklios ir gana greitos, o žemupiuose platesnės, gilesnės ir lėtesnės. Kiekviena tokia gyvybė priklauso nuo vagos nuolydžio, t.y. vertikalaus kritimo išilgai jos ilgio. Vandens tekėjimas atsispindi substrate, kuris yra pradžioje uolėtas, be nuosėdų, o po to palengva susikaupia dideli nuosėdų sluoksniai, kaip kai kurių didžiųjų upių žiočių, pavyzdžiui, Misisipės, deltose. Daugumai upių yra būdingi pasikartojantys slenksčiai ir duburiai, kurių žemupiuose pasitaiko rečiau kriokliai – įprastas lotinių ekosistemų požymis.

Upės paviršiuje randami tik tie organizmai, kurie gali prisitvirtinti prie atvirų paviršių (akmenų, šakų ir t. t.). tokie prisitvirtinantys organizmai vadinami perifitonu. Perifitonas – tai prisitvirtinantys kolonijiniai ir siūliniai žalieji dumbliai bei melsvadumbliai ir įvairūs nejudrūs bestuburiai – vabzdžių, pavyzdžiui, mašalų ir kitų uodų lervos, plokščios lašalų ir ankstyvių nimfos bei planarijos. Toliau pasroviui randami plūduriuojantys ir panirę augalai bei nejudrūs ir besirausiantys į minkštesnį substratą bestuburiai, pavyzdžiui, dvigeldžiai moliuskai ir įsiraususios lašalų nimfos. Ir paviršiuje, ir giliau, randami vėžiai, įvairių dydžių žuvys – ešeriai, upėtakiai, lašišos, kurios turi išeikvoti daug energijos, kad išliktų toje pačioje vietoje. Toliau pasroviui aptinkamos ir šiltesnių vandenų žuvys – šamai ir karpiai. Šaltavandenių upėtakių nebepasitaiko. Cheminiu požiūriu lotinės sistemos viršutinė dalis turtinga deguonimi. Vandeniui tekant pasroviui ir tėkmei lėtėjant, deguonies kiekis mažėja. Pakeliui vanduo pasipildo maisto medžiagomis ir detritu, todėl maisto medžiagų kiekis pasroviui didėja. Mažuose upeliuose, kuriuose gamintojų mažai arba išvis nėra, pagrindiniu maisto medžiagų šaltiniu tampa išorinės ekosistemos. Tokios, atkeliavusios iš kitų ekosistemų, medžiagos vadinamos alochtoninėmis.

Lentinės ekosistemos (tvenkiniai, kūdros, kai kurios pelkės, balos, ežerai ir t.t.) gerokai skiriasi fizinėmis, cheminėmis ir biologinėmis savybėmis. Apskritai, nagrinėjamos trys jų zonos – litoralinė, limninė ir profundalinė.

Litoralinė tęsiasi nuo kranto linijos iki gilumoje įsišaknijusių augalų. Ji apima plotus su įsišaknijusiais virš vandens iškilusiais augalais, nendrėmis ir švendrais, bei įsišaknijusiomis rūšimis su plūduriuojančiais lapais, pavyzdžiui, vandens lelijomis, ir gilesnius vandenis su įvairiomis panertalapėmis, bet įsišaknijusiomis rūšimis. Šioje zonoje gyvena varlės, gyvatės, sraigės, dvigeldžiai moliuskai ir įvairūs suaugę bei lervos stadijos vabzdžiai.

Limninė zona – tai atviro vandens zona iki to gylio, iki kurio dar prasiskverbia šviesa. Sekliuose stovinčiuose vandenyse šviesa gali prasiskverbti iki dugno. Šioje zonoje gyvena fitoplanktonas, sudarytas iš titnadumblių, žaliadumblių ir melsvadumblių, ir gausybė zooplanktono, pradedant pirmuonimis ir baigiant smulkiais nariuotakojais. Limninėje zonoje gyvena ir įvairūs stambesni plaukiojantys organizmai, nektonas, – tai žuvys, varliagyviai ir stambesni vabzdžiai.

Profundalinė yra žemiau limninės zonos ir tik giliuose ežeruose, pavyzdžiui, Aukštutiniame ežere (6-4 lentelė). Šios zonos vandens tūris gali užimti didžiausią ežero dalį. Pagrindinis maisto šaltinis – detrito lietus, patenkantis į profundalę iš limninės (fotosintetinės) zonos. Dugne gyvena daugiausia skaidytojai. Nektonas kinta priklausomai nuo temperatūros ir maisto medžiagų kiekio: ežerinis upėtakis gyvena šaltų, neturtingų maisto medžiagomis ežerų profundalėje, o dryžuotieji ešeriai, lydekos, amerikinės lydekaitės, ešeriai gyvena šiltesnių ežerų, kuriuose daug maisto medžiagų, profundalėje.

Ežerai ir upės turbūt buvo pirmieji sausumos ekotopai, kuriuose prisitaikė gyventi organizmai, geologinėje praeityje kėlęsi iš jūrų į žemynų vandenis, o vėliau ir į pačią sausumą. Pradėjo formuotis sausumos ekosistemos.

JŪRINIS BIOMAS

Jūrinės ekosistemos yra ypač svarbios ekologiškai, nes užima daugiau nei 70% žemės paviršiaus, vidutiniškas jų gylis 3750 m (didžiausias žinomas gylis – 10 750 m Marianų įduboje, Ramiajame vandenyne), vidutinis druskingumas 3,5%. Skirtingai nuo sausumos ir gėlavandenių ekosistemų, vandenynas yra ištisinis. Dėl pagrindinių paviršinių srovių, apvelingo, sezoninio atsinaujinimo viršutiniuose vandenyse, bangų ir potvynių – atoslūgių poveikio jame vyksta pastovi cirkuliacija.

Banguojant vanduo svyruoja pirmyn ir atgal, faktiškai nekeisdamas padėties. Potvynių ir atoslūgių metu vandens lygis, veikiant Saulės ir Mėnulio traukai, kyla ir krenta. Kai Žemė, Mėnulis ir Saulė yra išsirikiavę į eilę, jauno mėnulio ar pilnaties metu, traukos jėga stipriausia ir sukelia didžiausius, arba pavasarinius, potvynius. Kai Saulė ir Mėnulis išsidėstę stačiu kampu vienas kito atžvilgiu, pirmo ir paskutinio ketvirčio metu, jų traukos laukai veikia priešingai, sukeldami mažiausius, arba kvadratūrinius, potvynius. Kiekvienas šių potvynių vyksta kas mėnesį. Potvynių ribos kinta nuo mažesnių negu trečdalis metro iki 15 m kai kuriose atitvertose įlankose. Vertikalus maišymasis nevyksta, todėl giliai esančių vandens sluoksnių, sudarančių 60% vandenyno, temperatūra nuolatos yra arti 3°C.

Pagrindinės zonos jūrinėse ekosistemose yra litoralinė, neritinė, pelaginė ir bentosinė.

Litoralinė zona – tai pakrantė tarp sausumos ir atviros jūros. Ją veikia bangų mūša, potvyniai ir atoslūgiai bei temperatūros, drėgmės ir šviesos intensyvumo svyravimai, kurie kartais būna kraštutiniai. Ties uolėtais krantus galima rasti daugiau nejudrių organizmų (dumblių, polipų, jūros žvaigždžių ir t.t.), negu bet kurioje kito tipo ekosistemoje. Smėlėtuose krantuose organizmai prisitaikė įsirausti ar prisitvirtinti prie smėlio (pvz., krabai vaiduokliai, smėlio monetos, daugiašerės kirmėlės). Dumblėtų seklumų, esančių įlankose, paviršiuje daug dumblių ir po jais dažnai aptinkama fotosintetinių bakterijų. Taip pat jose gausu dvigeldžių moliuskų, kirmėlių ir vėžiagyvių.

Neritinė zona yra po kontinentiniu šelfu ir tęsiasi už jo ribų iki vietų, kur gylis siekia 200 m. Ši zona sudaro apie 7,5% bendro vandenyno ploto. Dėl giliai prasiskverbiančios šviesos ir esančių maisto medžiagų, kurios nuplaunamos iš sausumos, ji pasižymi rūšių gausumu bei dideliu produktyvumu. Didėjant gyliui šis gausumas ir produktyvumas palaipsniui mažėja. Dugne vyrauja plačios rusvųjų dumblių kolonijos ir mažesnės viena- ir daugialąstės formos, taip pat dvigeldžiai moliuskai, sraigės, kirmėlės, dygiaodžiai. Čia gana gausiai aptinkama fitoplanktono ir zooplanktono, todėl kai kuriose vietose yra didžiausi pasaulyje žuvų telkiniai.

Pelaginė zona – tai atviras vandenynas, sudarantis apie 90% viso vandenyno paviršiaus. Paviršinėje pelaginėje zonoje fotosintezę vykdo pirmiausiai planktoniniai titnadumbliai ir žiuželiniai. Pagrindiniai zooplanktono gyvūnai – irklakojai ir šeriažandžiai, taip pat ir aktyviai plaukiojančios formos – krevetės, medūzos, šukuočiai. Kaip minėta, šioje zonoje, nors ji ir užima didžiausią plotą, yra mažai maisto medžiagų, todėl jos tiek pirminis, tiek antrinis produktyvumas nedidelis. Vis dėl to, vasarą sužydinčių dumblių, kurie auga Antarktyje, bet atogrąžų vandenyse nepasitaiko, pakanka, kad galėtų išsimaitinti finvalai ir mėlynieji banginiai. Pastarieji yra didžiausi iš dabar gyvenančių gyvūnų, jų ilgis 33 m, o masė 13,6×104 kg. Organizmai pelaginėje zonoje, žemiau šviesos prasiskverbimo lygio, visiškai priklauso nuo detrito lietaus iš viršutinių zonų ir yra heterotrofai. Viršutiniuose šios nefotosintetinančios zonos vandenyse gausu plėšrių irklakojų ir kitų vėžiagyvių. Gilesniuose vandenyse daugelio gyvūnų rega susilpninta, kiti, tarp jų daugelis žuvų – bioliuminescenciniai, o kai kurios gėlavandenės žuvys turi šviesą gaminančius organus.

Bentosinė zona tęsiasi nuo kontinentinio šelfo pakraščio iki giliausių vandenyno įdaubų. Čia gyvenantys organizmai yra heterotrofiniai, daugelis jų įsitvirtina drumzliname dumble, sudarytame daugiausia iš silicinių ir kalkinių foraminiferų, sraigių, radioliarijų kiautų ir titnadumblių. Tokie „įsišakniję“ gyvūnai – tai jūros lelijos, jūros vėduoklės, pintys ir pečiakojai. Sraigės ir dvigeldžiai moliuskai gyvena įsitvirtinę dumble, o jūros žvaigždės, holoturijos ir jūros ežiai juda jo paviršiumi.

KORALŲ RIFAI

Kaip jau buvo minėta, koralų rifai bus nagrinėjami kaip atskiras biomas. Kolonijinių koralų bendrijos tai labai keistas ir visiškai unikalus švarios kietos litoralinės bentalės reiškinys, būdingas tik atogrąžų okeanui. Kolonijiniai koralai sudaro simbiozę su dumbliais, todėl jiems reikia šviesos. Jie savo kolonijas kuria tik pastoviai šiltame ir švariame vandenyje, ne giliau kaip 50 m. Koralų karbonatiniai skeletai, augantys vieni ant kitų, sudaro seklumas – rifus, kurie išnyra iš vandens ir, paveikti dūlėjimo, apauga augalais, virsta koralų salelėmis.

Rifus sudaro įvairių rūšių, spalvų ir atspalvių koralai, su kuriais glaudžiais ekologiniais ryšiais siejasi ir daug kitų gyvių – koralobiontų. Tai pintys, jūrų lelijos, kirmėlės polichetos, jūrų vėžiai, dvigeldžiai moliuskai ir daugybė neįprastu spalvingumu žėrinčių žuvelių. Koralų rifus visada lydi plėšriosios jūrų žvaigždės, kurios ypač puola ir greitai naikina nustojusias toliau augti koralų kolonijas.

Koralų rifų biomo formavimasis yra viena iš neišaiškintų vandenyno mįslių. Įdomu, kad šioje ekosistemoje, kurioje visos populiacijos vienaip ar kitaip sąveikauja su koralais, visai nėra fitoplanktono grandies, šiaip būdingos ir būtinos visai vandenyno ekosistemai. Nors koralų rifai – priekrantės fenomenas, bet ši ekosistema nėra pereinamoji forma į sausumos gamtos kompleksus. Tai visai originali gamtos kompleksų evoliucijos šaka, todėl laikoma atskiru biomu.

Koralų rifai yra didžiausi gyvųjų organizmų sukurti statiniai žemėje. Jų pradžia dažniausiai yra koralinių seklumų žiedai aplink vulkanines salas, sudarantys vadinamuosius barjerinius rifus. Jie juosia taip pat tropikų dykumines kontinentų pakrantes.

Grimztant litosferai arba kylant vandenyno lygiui, vulkaninės salos panyra, bet koralai auga toliau aukštyn, vėl išnyra į paviršių ir sudaro atolus – žiedo pavidalo salas, kurių viduryje telkšo lagūnos. Net vidutinių dydžių atolai tūriu didesni už didžiausius žmonių pastatytus pastatus. O Rytų Australijos Didysis barjerinis rifas, nutįsęs per 2300 km, yra tūriu didesnis net už Didžiąją kinų sieną.

Koralų rifai yra labai jautrūs aplinkos teršimui. Sumažėjus vandens skaidrumui, rifai apmiršta. Rifui nustojus augti, koralų salas lengvai suardo bangos.

Sausumos biomai

Organizmams lengviausia buvo adaptuotis vienodai šiltose ir pastoviai drėgnuose sausumos vietose. Ilgainiui organizmai adaptavosi ir tose vietose, kur vyko sezoniniai šilumos ir drėgmės svyravimai. Galiausiai susiformavo augalų ir gyvūnų bendrijos, prisitaikiusios gyventi nuolat nepalankiomis sąlygomis – sausroje, šaltyje, labai nemaistingoje aplinkoje. Atrodo, kad maždaug tokia eile ir formavosi įvairi sausumos biomai, dabar sudarantys sausumos landšaftų mozaiką.

TUNDRA

Tundra reiškia “pelkėta lyguma”. Joje nėra medžių, auga žemaūgiai augalai. Kadangi blogai drenuojama žemė užšąla ir atšyla, jai būdingas pelkėtas ir nelygus arba kalvotas dirvos paviršius.

Būdingas tundros bruožas – ilgalaikis dirvos įšalas (amžinasis įšalas). Amžinasis įšalas yra galutinė augalo šaknų augimo riba, bet betarpiškai augimą riboja gylis, iki kurio dirva atšyla vasarą. Temperatūra, krituliai ir garavimas labai nedideli, nors įvairiose biomo vietose galimi svyravimai. Šilčiausių mėnesių temperatūra vidutiniškai žemesnė negu 100C, drėgniausiais mėnesiais iškrenta maždaug 25 mm kritulių. Vasarą čia labai daug šviesos, bet žiemos labai ilgos, šaltos, tamsios, mažai sniegingos, vėjuotos.

Geriau išnaudoti ribotus šilumos išteklius augalams tundroje padeda tai, kad jie auga pačia pažeme, leidžia šaknis tik šilčiausiame viršutiniame dirvožemio horizonte, kad aplink juos susidaro kupsteliai, absorbuojantys daugiau labai įkyriai krintančius saulės spindulius. Augalijos rūšinė įvairovė palyginti negausi: daugybėje pelkių ir blogai drenuojamuose plotuose dažniausiai pasitaiko kelios rūšys varpinių augalų, didelėse teritorijose auga viržiniai augalai, neaukšti žydintys žoliniai augalai ir kerpės (elninė šiurė ir kt.).

Šiauriniai elniai, avijaučiai, poliariniai kiškiai, pelėnai ir lemingai yra pagrindiniai žolėdžiai žinduoliai. Plėšrieji – tai poliarinės lapės ir vilkai. Tundroje labai daug uogomis mintančių paukščių – tai baltosios kurapkos, gulbės, antys, žąsys, gagos ir kt. Roplių ir varliagyvių labai mažai, o vietomis jų išvis nėra. Vieninteliai vasarą gausiai aptinkami vabzdžiai – uodai ir mašalai. Tundroje gyvūnams trūksta gerų priedangų, jie negali čia rausti urvų žiemai, todėl labai įprastos sezoninės migracijos. Dėl ilgos poliarinės dienos tundros gyvūnų aktyvumas didesnis negu kitur, – jie čia greičiau auga ir bręsta.

Aukštikalnių tundra labai panaši į arktinę, tačiau joje nebūna amžinojo įšalo, yra geresnis drenažas ir paprastai ilgesnis augimo sezonas. Samanos ir kerpės pasitaiko rečiau, dažnesni žydintys augalai. Aukštikalnių augalijoje kerpių ne taip gausu, labiau paplitusios viksvos, žemaūgiai gluosniai ir varpiniai augalai. Vasarą aukštikalnių tundroje ganosi briedžiai, elniai ir snieginiai avinai ir ožkos, nereti ir cypliai ir švilpikai. Lyginant su arktine tundra, čia daugiau įvairiausių paukščių ir vabzdžių.

TAIGA

Šis drėgnas, vėsus, transkontinentinis spygliuočių miškų biomas kartais literatūrinėje kalboje vadinamas “didžiausiais šiaurės miškais”. Klimatas vėsus arba šaltas. Kritulių kiekis didesnis negu tundroje ir iškrenta jie daugiausia vasaros metu. Visur didelis d

. . .

ŽMOGUS IR BIOSFERA

Dar ne taip seniai daugumą žmonių, žvelgdami į veržlią mokslo ir technikos pažangos epochą, praktiškai negalvojo apie galimus neriboto gamtos išteklių naudojimo padarinius. Žmonės negalvojo apie biosferos likimą, apie tą išorinį planetos apvalkalą, kuriame atsispindi visi žmonijos veiklos rezultatai.

Žmogus, kaip ir bet kuris kitas individas, kuris dauginasi, kvėpuoja, maitinasi ir užima tam tikrą erdvę, yra glaudžiai susijęs su gyvąja gamta. Žmogaus santykiai su išoriniu pasauliu yra labai įvairūs ir sudėtingi. Žmogui, kaip ir įvairioms gamtinėms bendrijoms, gamta yra gyvenamoji aplinka ir vienintelis materialinių bei dvasinių išteklių šaltinis, be gamtinės aplinkos žmonių bendrija negalėtų egzistuoti Žemėje. Žmogus – gamtos dalis ir, kaip gyva būtybė, savo buvimu daro tam tikrą įtaką gamtinei aplinkai. Tačiau šitoks žmogaus poveikis gamtinei aplinkai yra nedidelis, palyginti su tokiomis aplinkybėmis, kuriomis žmogus savo darbu veikia gamtinę aplinką.

Žmogus savo darbo dėka, skirtingai nuo gyvūnų, išsilaisvino iš gamtinės aplinkos biologinės kontrolės ir išplėtė savo poreikius gana toli už elementariųjų fiziologinių funkcijų. Iškilo žmogaus nauji santykiai su gamta: kultūriniai-estetiniai, sanitariniai-higieniniai, humanitariniai-moksliniai.

Žmogus keičia gamtą priklausomai nuo socialinės santvarkos ir gamybinių jėgų išsivystymo lygio. Pirminėje žmonių bendruomenėje, kai pagrindinis žmonių egzistavimo šaltinis buvo augalų, jų vaisių ir uogų rinkimas, medžioklė ir žūklė, žmogus priklausė nuo jį supančių gamtinių sąlygų, ir tuo metu jo poreikis gamtai buvo nežymus. Keičiantis socialinėms santvarkoms ir gamybinių jėgų išsivystymui, žmogaus poreikis gamtai kito, kinta ir kis ateityje.

Audringai vystantis mokslo pramonei, civilizacijai, iškilus gana opiai demografinei problemai, esant nepakankamiems gamtos apsaugos reikalavimams, palaipsniui mažėjant laisviems, derlingų nepanaudotų ir miškų teritorijų plotams, ne visiškai planingai augant ir vystantis urbanizacijai, gana smarkiai pakito žmogaus gyvenamosios aplinkos sąlygos. Žmogaus poveikis gamtiniai aplinkai didėja kartu su civilizacijos ir pramonės augimu, ir šio proceso negalima nei sustabdyti, nei sulėtinti. Pramonė, energetika, transportas, ypač automobilių, kaskart didėjančiu tempu teršia atmosferos orą, vandenis, dirvožemį, o tai labai neigiamai atsiliepia augalijai, gyvūnijai, mažėja dirvožemio derlingumas.

Ką per milijonus metų gamtoje kūrė evoliucija, – miškai, biologiškai grynas vanduo ir oras, – iš dalies arba visiškai užteršta tankiausiai gyvenamuose rajonuose ir pramoninių miestų aplinkoje. Į biosferą patenka kenksmingų pramonės atliekų, biocidų, trąšų pertekliaus, radioaktyviųjų medžiagų, elektrinių šildomojo vandens, triukšmo ir vibracijos, įvairių išskyrų, o jų poveikis dar galutinai neištirtas. Vis labiau jaučiamas gryno oro ir vandens trūkumas. Daugelis pasaulio upių ir ežerų biologine prasme yra pusiau mirę. Planetoje per paskutinį šimtmetį išnyko daug augalų ir gyvūnų rūšių.

Daugumos planetos regionų biocenozės darosi skurdesnės ir greičiau pažeidžiamos. Biosfera ne visur jau gali apsivalyti. Todėl biosferos apsauga yra viena iš svarbiausių dabarties problemų (svarbiausios taikos ir mitybos problemos), nuo kurios sėkmingo išsprendimo priklauso žmonijos ekonominė ir socialinė raida ir visuomenės materialinė gerovė.

Dažnai žmogus, neapdairiai naudodamas gamtos turtus, sukuria sau pačiam pavojingą situaciją. Vykdant gamtos turtų eksploatavimą ir pramoninę gamybą, labai svarbu neužteršti biosferos kenksmingomis medžiagomis, išsaugoti švarią tą aplinką, kurioje žmogus gyvena, dirba ir naudojasi jos gėrybėmis. Žmogui, kaip ir visai gyvybei, egzistuoti reikalinga neužteršta nuodingomis medžiagomis aplinka, – atmosfera, vandenys, žemė, augalai, gyvūnai. Užteršta ir pažeista gamtinė aplinka gręsia žmogui sunkiomis pasekmėmis – įvairiausiomis ligomis, kaip: pneumokoniozėmis, bronchų astma, plaučių emfizema, bronchitais, karatais, akių uždegimais bei išsigimimais. Todėl pagrįstai sakoma, kad gamtinės aplinkos apsauga yra biosferos, kartu ir žmonijos apsauga.

Pirmykštis žmogus, gyvendamas gamtoje, kaip gyva būtybė, vykdė natūralią medžiagų ir energijos apytaka ir didesnės reikšmės gamtai neturėjo. Tačiau kai žmogus pradėjo domestikuoti laukinius gyvūnus (šunį, arklį, taurą ir t.t.) ir auginti kultūrinius augalus, jo poveikis aplinkai pasidarė didesnis. Visgi dėl nedidelio ir labai lėtai priaugančio žmonių skaičiaus keliolika šimtmečių jo veikla tik kai kuriuose geografiniuose regionuose labiau pasireiškė.

Globaliniai ekologiniai pokyčiai prasidėjo XIX amžiuje, sparčiai vystantis pramonei ir technikai. Didėjant žemės turtų eksploatacijai ir pramoninei gamybai, kartu didėja visos biosferos negrįžtamieji pokyčiai, dabar įgaunantys globalinį mastą.

Biosferos pokyčių globalines problemas galima skirti į tris grupes: 1) technines-ekonomines, kurios susijusios su gamtos išteklių išsekimu mūsų planetoje, tai yra žmonių aprūpinimo maistu ir kitomis materialinėmis gėrybėmis; 2) ekologines, kylančias dėl globalinio gamtinės aplinkos užteršimo įvairiomis gamybos atliekomis ir susijusi su egzistencinės pusiausvyros sutrikimu sistemoje žmogus – gyvoji gamta. Natūraliai biosfera nepajėgia apsivalyti, todėl didėja pavojus žmogaus ir augalų egzistavimui; 3) socialines-politines, kylančias dėl nevienodo gamtos turtų eksploatavimo ir aplinkos teršimo lygio.

Visas šias globalines problemas reikia spręsti suvienijant visų šalių, visos žmonijos materialinius bei finansinius išteklius ir pastangas.

SANTRAUKA

Biosfera – tai erdvė, kurioje gyvena organizmai ir kuri dėl tų organizmų poveikio yra įgijusi naujų bruožų. Biosfera susideda iš visos hidrosferos, apatinės atmosferos (troposfera) ir viršutinės litosferos. Dauguma cheminių elementų nuolat cirkuliuoja biosferoje.

Organizmai priversti prisitaikyti prie abiotinių faktorių, dėl to įvyko organinio pasaulio diferenciacija. Visi organizmai, gyvenantys panašiomis sąlygomis toje pačioje erdvėje, sudaro dėsningą sambūrį – biomą. Plačiausia prasmė, biomai skirstomi į dvi grupes: vandens ir sausumos, bet jos dalinamos į potipius. Ši sistematika yra nenusistovėjus, bet pagrindiniais biomų potipiais galima laikyti šiuos: gėlavandenis, jūrinis, koralų rifas, tundra, taiga, lapuočių miškas, stepė, kietalapiai krūmynai, dykuma, savana, ekvatorinė giria, aukštikalnių aukštuminės zonos.

SUMMARY

Biosphere is a place where organisms live, and because of the effect of them it gain new futures. Biosphere consists of the hydrosphere, lower troposphere and upper lithosphere. Most of the chemical elements always circulate in biosphere.

Organisms must to adapt to non biotic factors, that’s why we have a lot of different organisms now. All organisms living in the same place with similar conditions make up biome. Roughly speaking, we can divide biomes into two groups: aquatic and terrestrial, which can be subdivided into smaller groups. Such kind of systematic is not steady, but the main subgroups of biomes can be: freshwater, marine, coral reefs, tundra, taiga, rainforest, steppe, chaparral, desert, savanna, temperate forest, alpine zones.

LITERATŪROS SĄRAŠAS:

Vytautas Raškas „Biosferos ekologizavimas“, Vilnius 1987

A. Basalykas „Žemė – žmonijos buveinė“,Vilnius 1999

R. Flintas „Žemės istorija“, Vilnius 1985

Ю. В. Новиков „Охрана окружаюшей среды“, Москва 1987

E. J. Kormondy „Ekologijos sąvokos“, Littera Universitati Vytauti Magni (Kaunas), 1992

Internetas:

www.blueplanetbiomes.org

www.nceas.ucsb.edu/nceas-web/kids/biomes

Join the Conversation

×
×