5.3.5. Екологічний баланс

Виникнення життя на Землі і його підтримання — результат перетворення незначної частини сонячної енергії. Живі організми можуть існувати, тільки використовуючи протікаючий через них потік енергії.

Головною групою організмів на Землі, які мають здатність акумулювати сонячну енергію, можна вважати фототрофи —

бактерії і рослини, здатні до фотосинтезу. Вони отримують необхідну енергію прямо з випромінювання Сонця і переводять її у форму, доступну для інших організмів. Для гетеротрофів (багатьох бактерій, грибів і тварин) основна форма отримання речовини та енергії — різноманітні органічні сполуки, які містять як автотрофи, так і гетеротрофи.

Складніші механізми існування хемотрофів. Розглянемо, наприклад, біоценоз «чорного курця» — місця виходу з надр Землі на дні океану гарячої води, що містить сірководень. Там, де вода, що містить сірководень, змішується з океанською водою, що містить кисень, мешкають бактеріїхемотрофи, які отримують енергію завдяки окисленню сірководню. Вони живуть не тільки у воді, а і населяють тіла великих двостулкових молюсків і червоподібних тварин типу погонофор — рифтій. Цими та іншими тваринами живляться ракоподібні та риби. Чи можна прийти до висновку, що така екосистема існує незалежно від потоку сонячної енергії?

Звичайно, ні. Екосистема «чорного курця» використовує розчинений у воді кисень — результат фотосинтезу. Використовуючи сонячну енергію, фототрофи створили різницю окислювально-відновних потенціалів між кисневою атмосферою та надрами, які мають відновний характер. Саме з цієї різниці хімічних потенціалів черпають енергію хемотрофи. Виходить, що якимось чином фототрофи «годують» хемотрофів.

Оскільки автотрофи та гетеротрофи нерозривно пов’язані між собою, цим і забезпечується найважливіша характеристика біосфери: створення та розклад органіки. Це співвідношення називається екологічним балансом.

Фундаментальна властивість біосфери — позитивний підсумок балансу. Киснева (тобто окислювальна), а не відновна атмосфера на Землі — результат зміщення балансу на користь переважання фотосинтезу. Частина кисню, що виділяється під час цього процесу, витрачається на окислення речовинвідновників, що надходять із надр Землі, а також розсіюється в космічному просторі.

Що ж відбувається з еквівалентною цьому кисню органікою? Вона накопичується в екосистемі у вигляді детриту (від латинського deterere — роздробляти) — органічної речовини у процесі розкладання. Компонент детриту — гумус — один із продуктів розпаду органіки. Завдяки тому, що в екологічному балансі фотосинтез переважає над диханням, у земній корі накопичилася значна кількість органіки, що має біогенне походження, а до атмосфери надійшла відповідна кількість кисню. Еквівалентний накопиченій органіці кисень витрачався на окислення різноманітних відновників, що були на земній поверхні, а також розсіявся в космосі. Це означає, що людство принципово не може спалити всі запаси органічних речовин, накопичені в земній корі, — йому просто не вистачить для цього кисню в атмосфері.