2.5. Глобальная продукция и распад

В биосфере постоянно протекают противоположно направленные процессы: синтез и разложение органического вещества, которые тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены.

Ежегодно на Земле фотосинтезирующие организмы образуют примерно 100-150 млрд. тыс. сухого органического вещества. За этот период времени примерно такое же количество расходуется на дыхание организмами. Незначительная часть органического вещества за большой геологический период времени (600 млн. – 1 млрд. лет) не расходовалась на дыхание и не разлагалась, а сохранялась частично или полностью в анаэробных условиях. Существует предположение, что такое преобладание синтеза органического вещества над разложением стало основной причиной связывания СО2, уменьшения его содержания в атмосфере и, соответственно, накопление кислорода. Это сделало возможным возникновение и существование высших форм жизни. По мнению ученых, примерно 300 млн. лет назад наблюдался большой избыток органического вещества, что привело к образованию горючих ископаемых. Примерно за последние 60 млн. лет за счет вулканической деятельности, выветривания горных пород, осадкообразования, поступления солнечной энергии и синтеза органических соединений образовалось сбалансированное состояние в соотношение СО2 и О2 .

Высказывается мнение, что с изменениями содержания СО2 в атмосфере связано изменение климата (периоды похолодания и потепления). За последние 50 лет в результате промышленной и сельскохозяйственной деятельности заметно повысилось содержание СО2 в атмосфере, что может стать причиной глобального потепления.

Однако в природе невозможен только синтез органического вещества, иначе все химические элементы со временем сконцентрировались бы в живых организмах и жизнь на Земле прекратилась бы. Параллельно синтезу идет непрерывный процесс разложения органического вещества.

Основное количество отмерших растений и животных разлагают гетеротрофные микроорганизмы, или сапрофаги. Такое разложение является результатом процессов питания бактерий и грибов. Оно осуществляется вследствие преобразования энергии внутри организмов и передачи ее между собой. Этот процесс необходим для поддержания жизни: при его прекращении биогенные элементы остались бы связанными в мертвых растительных остатках и недоступных для автотрофов.

Следует отметить, что ни один из видов организмов не может полностью разложить органическое вещество. В биосфере имеется значительное количество видов деструкторов (разрушителей органического вещества), каждый из которых осуществляет разложение на определенном этапе.

Скорость разложения различных компонентов растений и животных неодинакова. Быстро разлагаются жиры сахара и белки, медленно – растительная клетчатка, лигнин, хитин, волосы и кости животных.

Обязательный компонент всех экосистем – гумус, который разлагается крайне медленно. Выделяют три стадии его разложения:

• размельчение детрита в результате физического и биологического воздействий, высвобождение растворенного органического вещества;

• сравнительно быстрое образование гумуса и высвобождение сапрофитами дополнительного количества растворимых органических веществ;

• более медленная минерализация гумуса;

Медленные темпы разложения гумуса – один из факторов, обусловливающих его

накопления вследствие разложения органических остатков.

Основной функцией процесса разложения считается минерализация органического вещества, что он служит одним из источников снабжения растений биогенными элементами. Кроме того, разложившиеся растительные остатки могут оказывать влияние – ингибирующее и стимулирующее – на рост других организмов экосистемы.

Разложение органических веществ – длительный и сложный процесс, контролирующий некоторые важные функции экосистемы:

• возвращение в круговорот элементов питания, связанных в мертвом органическом веществе;

• образование хелатных комплексов с элементами питания;

• возвращение в экосистему элементов питания и энергии;

• производство пищи для последовательного ряда в детритной пищевой цепи;

• производство вторичных метаболитов ингибирующего, стимулирующего и регуляторного действия;

• преобразование инертных неорганических веществ земной поверхности, что приводит к образованию почвы;

• поддержание состава атмосферы, пригодного для жизни аэробов.

Для биосферы в целом важнейшее значение имеет отставание полной

гетеротрофной утилизации и разложения продуктов автотрофного метаболизма от процессов их создания, что обусловило накопление недрах горючих ископаемых, а в атмосфере – кислорода. В связи с этим серьезную озабоченность должна вызывать деятельность человека, которая значительно ускоряет процессы разложения, а именно:

• сжигание органического вещества, накопленного в горючих ископаемых;

• интенсификация сельскохозяйственного производства, ведущая к ускоренной минерализации органического вещества почвы;

• cведение лесов и сжигание древесины.

В результате в виде углекислого газа высвобождается углерод, ранее закрепленный

в горючих ископаемых, почве и древесине. Образование значительного количества СО2 может привести к непредсказуемым последствиям и резко изменить условия обитания всего живого на Земле.