Биомасса мирового океана и ее состав, химические функции живого вещества. Биологические ресурсы мирового океана Урок

В настоящее время на Земле известны около 500 тыс. видов растений, более 1,5 миллионов видов животных. 93% их населяют сушу, а 7% являются обитателями водной среды (таблица).

Из данных таблицы видно, что хотя океаны и занимают около 70% земной поверхности, однако они образуют всего 0,13% биомассы Земли.

Образование почвы происходит биогенным путём, она состоит из неорганических и органических веществ. Вне биосферы образование почвы невозможно. Под воздействием микроорганизмов , растений и животных на горных пород ах начинает постепенно формироваться почвенный слой Земли. Накопленные в организмах биогенные элементы после их гибели и разложения опять переходят в почву.

Процессы, происходящие в почве, являются важным компонен-том круговорота веществ в биосфере . Хозяйственная деятельность человека может привести к постепенному изменению состава почвы и гибели живущих в ней микроорганизмов. Вот почему необходима разработка мер разумного использования почвы. Материал с сайта

Гидросфера играет важную роль в распределении тепла и влажности по планете , в круговороте веществ , поэтому она также оказывает мощное влияние на биосферу. Вода является важным компонентом биосферы и одним из наиболее необходимых факторов для жизни организмов. Основная часть воды находится в океанах и морях. В состав океанической и морской воды входят минеральные соли, содержащие около 60 химических элементов. Кислород и углерод, необходимые для жизни организмов, хорошо растворяются в воде. Водные животные в процессе дыхания выделяют углекислый газ, а растения в результате фотосинтеза обогащают воду кислородом.

Планктон

В верхних слоях океанических вод, достигающих в глубину 100 м, широко распространены одноклеточные водоросли и микроор-ганизмы, которые образуют микропланктон (от греч. plankton — блуждающий).

Около 30% фотосинтеза, осуществляющегося на нашей планете , происходит в воде. Водоросли, воспринимая солнечную энергию, превращают её в энергию химических реакций. В питании водных организмов основное значение имеет планктон .

Мировой океан занимает лидирующее позицию в жизни человека, в нем содержится большой запас сырья, топлива, энергии и продовольствия, без которых бы человек испытывал большие затруднения в своей жизни. Океан также является способом сообщения между различными странами.

Минеральные и природные ресурсы

В океане большую часть ресурсов используют нефть и газ, а это составляет 90% добываемых ресурсов из мирового океана. По оценкам ученых, на континентальном шельфе сосредоточено до 50% мировых запасов нефти. Выработка многих запасов нефти и газа на суше, существенное увеличение производственных затрат по добыче на суше этих энергоисточников в результате непрерывного увеличения глубин скважин (4-7 км), перемещение разработок в экстремальные области – привели к тому, что в последнее время активизировалось освоение нефтяных и газовых месторождений на шельфе. Уже сейчас шельфовые зоны дают более 1/3 мировой добычи нефти. Основные шельфовые зоны по добыче нефти и газа находятся в Персидском заливе, Северном море, Мексиканском заливе, в южной части Калифорнии в США, заливе Маракаибо в Венесуэле и др.

На дне Мирового океана сосредоточены и громадные минеральные ресурсы, прежде всего, огромные запасы железо-марганцевых конкреций. Самый обширный ареал их распространения находится на дне Тихого океана (16 млн. км2, что равно площади России). Общие запасы железо-марганцевых конкреций оцениваются в 2-3 трил. т., из которых 0,5 трил. т. доступны для освоения уже сейчас. В этих конкрециях, кроме железа и марганца, содержится также никель, кобальт, медь, титан, молибден и другие металлы. Были уже предприняты первые попытки эксплуатации железо-марганцевых конкреций в США, Японии, Франции и др.

Биологические ресурсы

Еще с древних времен население, проживающее на морском побережье, использовало в качестве питания некоторые морские продукты (рыбу, крабов, моллюсков, морскую капусту). Все эти дары моря, наряду с животными, живущими в океане, составляют еще одну важную группу ресурсов Мирового океана – биологическую. Биологическая масса Мирового океана включает 140 тыс. видов растений и животных и оценивается в 35 млрд. т. Это количество биологических ресурсов океана может удовлетворять потребности в продовольствии население численностью более 30 млрд. чел. (на планете проживает в настоящее время менее 6 млрд. чел.).

Из общего количества биологических ресурсов, на долю рыбы приходится 0,2 – 0,5 млрд. т., то составляет в настоящее время 85% используемых человеком биологических ресурсов. Остальное – это крабы, моллюски, некоторые морские животные и водоросли. Ежегодно из океана добывается 70 – 75 млн. т. рыбы, моллюсков, крабов, водорослей, которые обеспечивают 20% потребления населением Земли белков животного происхождения.

В Мировом океане, так же как и на суше, существуют ареалы или зоны с высокой продуктивностью биологической массы и ареалы с низкой продуктивностью или, совсем лишенные биологических ресурсов.

90% рыбной ловли и сбора водорослей происходит в более освещенной и теплой шельфовой зоне, где сосредоточена основная часть органического мира океана. Около 2/3 поверхности дна Мирового океана заняты «пустынями», где живые организмы распространены в ограниченном количестве. Из-за интенсификации рыболовства и использования самых современных орудий лова, ставится под угрозу возможность воспроизводства многих видов рыб, морских животных, моллюсков и крабов. В результате, сокращается продуктивность многих ареалов Мирового океана, которые еще недавно отличались богатством и разнообразием биологических ресурсов. Это и привело к изменению отношения человека к океану и к регламентации рыболовства в мировом масштабе.

В последние десятилетия, во многих странах мира, широкое распространение получила марикультура (искусственное разведение рыб, моллюсков). В некоторых из них, например, в Японии, этот промысел практиковался еще задолго до нашей эры. В настоящее время плантации устриц и фермы по выращиванию рыбы имеются в Японии, США, Китае, Голландии, Франции, России, Австралии и др.

Морская вода представляет собой большое богатство Мирового океана. Русский ученый А. Е. Ферсман назвал морскую воду самым важным минералом на Земле. Общий объем Мирового океана равен 1370 млн. км3, что составляет 94% объема гидросферы. В соленой морской воде содержится 70 химических элементов. В более отдаленной перспективе морская вода будет служить не только источником получения многих промышленных сырьевых материалов, но и для ирригации и обеспечения населения питьевой водой, в результате строительства сооружений по опреснению воды. Уже сейчас морская вода используется в этих целях, но в скромных масштабах.

Мировой океан располагает и огромными энергетическими ресурсами. Во-первых, речь идёт об энергии приливов и отливов, использование которой достигло определенного успеха уже в двадцатом веке. Общемировой потенциал такой энергии ежегодно оценивается в 26 трил. квт. ч., что превышает в два раза современный уровень производства электроэнергии в мире. Однако, из этого количества можно освоить лишь небольшую часть, исходя из современных технических возможностей. Но и это количество приравнивается к годовой выработке электроэнергии во Франции. Богатый опыт освоения энергии приливов и отливов накоплен в той же Франции, где еще в девятом веке были построены мельницы на полуострове Бретань, работавшие на этом источнике энергии. Во Франции также была построена первая и крупнейшая в мире приливная электростанция в устье реки Ранс на полуострове Бретань, мощностью 240 тыс. квт. Более скромные по мощности приливные электростанции экспериментального характера построены в России на Кольском полуострове, в Китае, Северной Корее, Канаде и др.

Перспективы освоения энергии приливов и отливов весьма велики и во многих странах разрабатываются грандиозные проекты в этой области. Например, во Франции планируется строительство приливной электростанции мощностью 12 млн. квт. Подобные проекты разработаны в Великобритании, Аргентине, Бразилии, США, Индии и др.

Суммарная биомасса Мирового океана – 35– 40 млрд. т. Биомасса Мирового океана значительно меньше биомассы суши. Для нее характерно также другое соотношение фитомассы (растительные организмы) и зоомассы (животные организмы). На суше фитомасса превышает зоомассу примерно в 2000 раз, а в Мировом океане биомасса животных превосходит биомассу растений более чем в 18 раз. В Мировом океане обитает около 180 тыс. видов животных, в том числе 16 тыс. различных видов рыб, 7, 5 тыс. видов ракообразных, около 50 тыс. видов брюхоногих моллюсков, насчитывается 10 тыс. видов растений.

Классы живых организмов Планктон - фитопланктон и зоопланктон. Планктон распространен преимущественно в поверхностных горизонтах океанской толщи (до глубины 100– 150 м), причем фитопланктон – главным образом мельчайшие одноклеточные водоросли – служит кормом для многих видов зоопланктона, который по объему биомассы (20– 25 млрд. т) занимает в Мировом океане первое место. В зависимости от размеров планктонные организмы подразделяют на: - мегалопланктон (гидробионты размером более 1 м длиной); макропланктон (1 -100 см); - мезопланктон (1 -10 мм); - микропланктон (0, 05 -1 мм); - наннопланктон (менее 0, 05 мм). В зависимости от степени привязанности к различным слоям водной среды различают голопланктон (весь жизненный цикл, или почти весь, кроме ранних стадий развития) и меропланктон (это, например, пелагические личинки донных животных или водоросли, ведущие периодически то планктонный, то бентосный образ жизни). Криопланктон - это население тающей под лучами Солнца воды в трещинах льда и пустотах снега. Морской планктон содержит около 2000 видов гидробионтов, из которых около 1200 относятся к ракообразным, 400 - к кишечнополостным. Среди ракообразных наиболее широко представлены веслоногие (750 видов), амфиподы (более 300 видов) и эвфаузиевые (криль) - более 80 видов.

Нектон - включает в себя всех животных, способных самостоятельно передвигаться в водной толще морей и океанов. Это рыбы, киты, дельфины, моржи, тюлени, кальмары, креветки, осьминоги, черепахи и некоторые другие виды. Ориентировочная оценка суммарной биомассы нектона – 1 млрд. т, половина ее приходится на рыб. Бентос - различные виды двустворчатых моллюсков (мидии, устрицы и др.), ракообразных (крабы, омары, лангусты), иглокожих (морские ежи) и других донных животных. Фитобентос представлен, прежде всего, разнообразными водорослями. По размерам биомассы зообентос (10 млрд. т) уступает только зоопланктону. Бентос подразделяют на эпибентос (бентосные организмы, обитающие на поверхности дна) и эндобентос (организмы, обитающие в толще грунта). Бентосные организмы по степени подвижности подразделяют на вагильные (или бродячие) - это, например, крабы, морские звезды и т. п. ; седентарные (не совершающие больших перемещений), например, многие моллюски, морские ежи; и сессильные (прикрепленные), например, кораллы, губки и т. п. По размерам среди бентосных организмов выделяют макробентос (длина тела более 2 мм), мезобентос (0, 1 -2 мм) и микробентос (менее 0, 1 мм). Всего у дна обитают около 185 тыс. видов животных (кроме рыб). Из них около 180 тыс. видов обитают на шельфе, 2 тыс. - на глубинах более 2000 м, 200 -250 видов - на глубинах более 4000 м. В мелководной зоне океана, таким образом, обитает более 98% всех видов морского бентоса.

Фитопланктон Общая продукция фитопланктона в Мировом океане оценивается величиной около 1200 млрд. т в год. По акватории океана фитопланктон распределен неравномерно: больше всего в северной и южной частях океана, к северу от 40 -й параллели северной широты и к югу от 45 -й параллели южной широты, а также в узкой экваториальной полосе. Больше всего фитопланктона в прибрежной неритической зоне. В Тихом и Атлантическом океанах наиболее богатые фитопланктоном участки сосредоточены в их восточной части, на периферии крупномасштабных круговоротов вод, а также в зонах прибрежного апвеллинга (подъема глубинных вод). Обширные центральные части крупномасштабных океанических круговоротов вод, где происходит их опускание, бедны фитопланктоном. По вертикали фитопланктон в океане распределен следующим образом: его можно обнаружить лишь в хорошо освещенном слое от поверхности до глубины 200 м, а наибольшая биомасса фитопланктона - от поверхности до глубины 50 -60 м. В водах Арктики и Антарктики он встречается лишь вблизи поверхности воды.

Зоопланктон Годовая продукция зоопланктона в Мировом океане составляет около 53 млрд. т. , биомасса - 21, 5 млрд. т. 90% видов планктонных животных сосредоточено в тропических, субтропических и умеренных водах океана, 10% - в арктических и антарктических водах. Распределение зоопланктона в Мировом океане и его морях соответствует распределению фитопланктона: его много в субарктических, субантарктических и умеренных водах (в 5 -20 раз больше, чем в тропиках), а также над шельфами у берегов, в зонах смешения водных масс различного происхождения и в узкой экваториальной зоне. Интенсивность выедания фитопланктона зоопланктоном чрезвычайно велика. Например, в Черном море зоопланктон выедает ежесуточно 80% суточной продукции фитопланктона и 90% продукции бактерий; это характерный случай высокой сбалансированности данных звеньев трофической цепи. В слое воды от поверхности океана до глубины 500 м сосредоточено 65% всей биомассы зоопланктона, остальные 35% - в слое 500 -4000 м. На глубинах 4000 -8000 м биомасса зоопланктона в сотни раз меньше, чем в слое от поверхности до 500 м.

Бентос Фитобентос опоясывает всю береговую линию океана. Число входящих в него видов превышает 80 тыс. , биомасса составляет 1, 5 - 1, 8 млрд. т. Распространен фитобентос в основном до глубины 20 м (гораздо реже до 100 м). Зообентос - это прикрепленные, зарывающиеся или малоподвижные животные. Это моллюски, ракообразные, иглокожие, черви, губки и др. Распределение бентоса в океане зависит в основном от нескольких основных факторов: глубины дна, типа грунта, температуры воды, наличия биогенных элементов. В состав зообентоса (без рыб) входит около 185 тыс. видов морских животных, из них 180 тыс. являются типично шельфовыми, 2 тыс. видов обитают на глубинах более 2000 м, 200 -250 видов - глубже 4000 м. Таким образом, 98% видов зообентоса являются мелководными. Общая биомасса бентоса в Мировом океане оценивается в 10 -12 млрд. т, из них около 58% сосредоточено на шельфах, 32% - в слое 200 -3000 м и лишь 10% - глубже 3000 м. Объем ежегодной продукции зообентоса составляет 5 -6 млрд. т. Биомасса бентоса в Мировом океане наиболее высока в умеренных широтах, значительно ниже - в тропических водах. В наиболее продуктивных районах (Баренцево, Северное, Охотское, Берингово моря, Большая Ньюфаундлендская банка, залив Аляска и др.) биомасса бентоса достигает 500 г/м 2. Около 2 млрд. т бентоса ежегодно используется в пищу рыбами.

Нектон, в общих чертах, включает в свой состав всех рыб, крупных пелагических беспозвоночных, в том числе кальмаров и криля, морских черепах, ластоногих и китообразных млекопитающих. Именно нектон является основой промыслового использования гидробионтов Мирового океана и морей. Общая биомасса нектона в Мировом океане оценивается в 4 -4, 5 млрд. т, в том числе 2, 2 млрд. т рыб (из них 1 млрд. т мелких мезопелагических), 1, 5 млрд. т антарктического криля, более 300 млн. т кальмаров.

Рыбы Из 22 тыс. видов рыб, обитающих на Земле, около 20 тыс. обитают в морях и океанах. По привязанности к определенным местам размножения и нагула морских и океанических рыб подразделяют на несколько экологических групп: 1. Шельфовые рыбы - это виды рыб, размножающихся и постоянно живущих в водах шельфа; 2. Шельфоокеанические рыбы размножаются в пределах шельфа или в прилегающих континентальных или островных пресноводных водоемах, но большую часть жизненного цикла проводят в океане вдали от берегов; 3. Собственно океанические рыбы и размножаются, и постоянно живут в открытых районах морей и океанов, в основном над абиссальными глубинами. Биомасса рыб достигает максимума в шельфовых биопродуктивных зонах, то есть там же, где существует изобилие фито-, зоопланктона и бентоса. Именно на шельфах ежегодно добывается 90 -95% мирового вылова рыбы. Особенно богаты рыбой шельфы наших дальневосточных морей, северной части Атлантического океана, атлантический шельф африканского континента, юго-восточная часть Тихого океана, Патагонский шельф. Наибольшая биомасса мелких мезопелагических рыб - в водах так называемого Южного океана, омывающего Антарктиду, Северной Атлантики и в узкой экваториальной зоне, а также на периферии круговоротов вод.

Антарктический криль (сем. эвфаузиевых) Euphausea superba (антарктический криль) обитает в водах Южного океана, образуя скопления в слое воды от поверхности до глубины 500 метров, наиболее плотные - от поверхности до 100 м. Северная граница наиболее массовых концентраций криля проходит примерно по 60 -й параллели южной широты и приблизительно совпадает с границей распространения дрейфующих льдов. Продукция криля в этих районах составляет в среднем 24 -47 г/м 2 и играет важную роль в питании китов, тюленей, птиц, рыб, кальмаров и других водных животных. Биомасса криля в водах Южного океана в среднем оценивается в 1, 5 млрд. т. Криль является объектом промысла, основные добывающие его страны - Россия, в меньшей степени - Япония. Основные районы промысла криля сосредоточены в атлантическом секторе Южного океана. Аналогом антарктического криля в северном полушарии является так называемый “северный криль” - капшак, или черноглазка.

Кальмары Несколько массовых видов кальмаров широко распространены в тропических, субтропических и бореальных районах пелагиали и неритических зон Мирового океана. Биомасса пелагических кальмаров оценивается более чем в 300 млн. т. Кальмары в основном относятся к шельфо-океанической группе гидробионтов (например, аргентинский и североамериканский короткоперый кальмары-иллексы и лолиго). К группе собственно океанических кальмаров относятся кальмары-дозидикусы, привязанные к биопродуктивным зонам апвеллинга, фронтов водных масс, круговоротов вод. Наиболее важными объектами промысла в настоящее время являются кальмар-стрелка и шельфо-океанические короткоперые кальмары, в частности, аргентинский кальмар и кальмар-лолиго. Ежегодно добывается более 530 тыс. т японского кальмара-стрелки, более 210 тыс. т кальмаров-лолиго и около 220 тыс. т короткоперых кальмаров.

Китообразные и ластоногие В настоящее время в Мировом океане обитает лишь около 500 тыс. усатых китов и кашалотов, их промысел пока запрещен ввиду медленного темпа восстановления запасов. Кроме китов в Мировом океане обитает в настоящее время около 250 млн. т ластоногих ушастых и обычных тюленей, а также несколько миллионов дельфинов. Ластоногие обычно питаются зоопланктоном (в частности, крилем), а также рыбами и кальмарами.

Некоторые характеристики основных групп населения Мирового океана Группа населения Биомасса, млрд. т Продукция, млрд. т 1. Продуценты (всего) В том числе: фитопланктон фитобентос микрофлора (бактерии и простейшие) 11, 5 -13, 8 1240 -1250 10 -12 1, 5 -1, 8 - более 1200 0, 7 -0, 9 40 -50 21 -24 5 -6 10 -12 6 70 -80 60 -70 5 -6 4 2, 2 0, 28 1, 0 1, 5 0, 9 0, 8 -0, 9 1, 2 0, 6 2. Консументы (всего) Зоопланктон Зообентос Нектон В том числе: Криль Кальмары Мезопелагические рыбы Прочие рыбы

Промысловые районы в Тихом океане северо-западная часть Тихого океана (47% всего улова в Тихом океане); юго-восточная часть Тихого океана (27%); центрально-западная часть Тихого океана (15%); северо-восточная часть Тихого океана (6%).

Продуктивные районы Тихого океана 1. Район северо-западной части (Берингово, Охотское и Японское моря). Это 2. 3. 4. 5. 6. богатейшие, в основном шельфовые, моря Тихого океана. Курило-Камчатский район со среднегодовой первичной продуктивностью более 250 мг С/м 2 в день и с летней биомассой кормового мезопланктона в слое 0 -100 м 200 -500 мг/м 3 и более. Перуанско-Чилийский район с первичной продукцией, достигающей в зонах апвеллинга нескольких граммов С/м 2 в день и биомассой мезопланктона 100200 мг/м 3 и более, а в зонах апвеллинга - до 500 мг/м 3 и более. Алеутский район, прилегающий с юга к Алеутским островам, с первичной продуктивностью более 150 мг С/м 2 в день и с биомассой кормового зоопланктона 100 -500 мг/м 3 и более. Канадско-Североамериканский район (включая Орегонский апвеллинг), с первичной продуктивностью более 200 мг С/м 2 в день и с биомассой мезопланктона 200 -500 мг/м 3. Центрально-Американский район (Панамский залив и прилегающие воды) с первичной продуктивностью 200 -500 мг С/м 2 в день и с биомассой мезопланктона 100 -500 мг/м 3. В районе имеются богатые рыбные ресурсы, которые промыслом недостаточно освоены. В большинстве других районов Тихого океана биологическая продуктивность несколько меньше; так, по биомассе мезопланктона не превышает 100 -200 мг/м 3. Основные объекты рыболовства в Тихом океане - минтай, сардина-иваси, анчоусы, восточная скумбрия, тунцы, сайра и др. рыбы. В Тихом океане, по оценкам ученых, еще существуют значительные резервы для увеличения вылова гидробионтов.

Биологические ресурсы Атлантического океана Фитопланктон Наиболее богаты фитопланктоном в Атлантическом океане следующие районы: - воды, примыкающие к о. Ньюфаундленд и полуострову Новая Шотландия; - Юкатанская платформа Мексиканского залива; - шельф северной Бразилии; - Патагонский шельф; - шельф Африки; 41 - полоса между 50 и 60 градусами южной широты; - некоторые участки северо-восточной Атлантики. Бедны фитопланктоном: зоны открытого океана в районах 10 -40 градусов северной широты, 20 -70 градусов западной долготы, а также 5 -40 градусов южной широты, 0 -40 градусов западной долготы, расположенные внутри северного и южного крупных океанических круговоротов.

Зоопланктон Общие закономерности распределения биомасс зоопланктона и фитопланктона совпадают, но особенно богаты зоопланктоном районы: - Ньюфаундлендско-Лабрадорская зона; - шельф Африки; - экваториальная зона открытого океана. Бедны зоопланктоном: центральные зоны северных и южных крупных океанических круговоротов.

Нектон Основные промысловые районы: - Северное, Норвежское и Баренцево моря; - Большая Ньюфаундлендская банка; - шельф Новой Шотландии; - Патагонский шельф; - шельфы Африки; - периферия крупномасштабных северного и южного океанических круговоротов; - зоны апвеллинга.

В Атлантическом океане, вместе со Средиземным и Черным морями, ежегодно добывается 29% всего мирового улова гидробионтов, или 24, 1 млн. Т, в том числе 13, 7 млн. т в северной части океана, 6, 5 млн. т - в центральной и 3, 9 млн. т - в южной и приантарктической. Основными объектами мирового (и российского) промысла гидробионтов в Атлантическом океане являются: атлантическая сельдь, атлантическая треска, мойва, песчанка, ставриды, сардина, сардинеллы, скумбриевые, - путассу, мерлузовые (хеки), анчоусы, антарктический криль, аргентинский кальмар и др.

Биоресурсы Индийского океана Основой рыбного промысла в Индийском океане являются скомброидные рыбы (скумбрии, тунцы и др.), которых здесь добывается около 1 млн. т в год, ставридовые (314 тыс. т), сельдевые (сардинелла с годовым выловом около 300 тыс. т), горбылевые (около 300 тыс. т), акулы и скаты (около 170 тыс. т в год). Промысловая статистика ФАО ООН подразделяет Индийский океан на три региона: западную часть (ЗИО), восточную (ВИО) и Антарктическую (АЧИО).

Западная часть Индийского океана включает Аравийское море, Персидский залив, а также восточные шельфы Африки и прилегающие участки открытой части Индийского океана, включая воды Мальдивских, Сейшельских, Коморских, Амирантских и Маскаренских островов, а также Маврикия и Мадагаскара. Восточная часть Индийского океана (ВИО) включает Бенгальский залив, воды Андаманских и Никобарских островов, воды, прилегающие к западному побережью островов Суматра и Ява, шельф северной и западной Австралии, Большой Австралийский залив и прилегающие воды открытой части Индийского океана. Антарктические воды Индийского океана. Ихтиофауна этого района представлена 44 видами рыб, относящихся к 16 семействам. Промысловое значение имеют только нототениевые и белокровные рыбы, а также антарктический криль, которые здесь весьма перспективны для промыслового освоения. В целом же биоресурсы этого района беднее, чем биоресурсы антарктической части Атлантического океана.

Россия обладает очень большими и разнообразными морскими биологическими ресурсами. В первую очередь это относится к морям Дальнего Востока, причем самое большое разнообразие (800 видов) отмечается у берегов южных Курильских островов, где сосуществуют холоднолюбивые и теплолюбивые формы. Из морей Северного Ледовитого океана наиболее богато биоресурсами Баренцево море.

Совокупность всех живых организмов образует биомассу (или, по выражению В. И. Вернадского, живое вещество) планеты.

По массе это составляет около 0,001% массы земной коры. Однако несмотря на незначительную общую биомассу, роль живых организмов в процессах, происходящих на планете, огромна. Именно деятельностью живых организмов обусловлены химический состав атмосферы, концентрация солей в гидросфере, образования одних и разорению других горных пород, формирование почвы в литосфере и т.д..

Биомасса суши. Наибольшая плотность жизни в тропических лесах. Здесь больше видов растений (более 5 тыс.). К северу и к югу от экватора жизнь становится беднее, уменьшаются его плотность и число видов растений и животных: в субтропиках около 3 тыс. видов растений, в степях около 2 тыс., далее идут широколиственные и хвойные леса и, наконец, тундра, в которой растет около 500 видов лишайников и мхов. В зависимости от интенсивности развития жизни в разных географических широтах меняется биологическая продуктивность. Подсчитано, что общая первичная продуктивность суши (биомасса, образована автотрофными организмами за единицу времени на единицу площади) составляет около 150 млрд т, в том числе на долю лесов земного шара приходится 8 млрд т органического вещества в год. Суммарная растительная масса на 1 га в тундре составляет 28,25 т, в тропическом лесу - 524 т. В умеренном поясе 1 га леса за год образует около 6 т древесины и 4 т листьев, составляет 193,2 * 109 Дж (~ 46 * 109 кал). Вторичная производительность (биомасса, образуемая гетеротрофными организмами за единицу времени на единицу площади) в биомассе насекомых, птиц и других в этом лесу составляет от 0,8 до 3% биомассы растений, то есть около 2 * 109 Дж (5 * 108 кал). < /p>

Первичная годовая производительность различных агроценозов значительно различается. Средняя мировая производительность в тоннах сухого вещества на 1 га составляет: пшеницы - 3,44, картофеля - 3,85, риса - 4,97, сахарной свеклы - 7,65. Урожай, который собирает человек, составляет лишь 0,5% общей биологической продуктивности поля. Значительная часть первичной продукции разрушается сапрофитами - жителями почв.

Одним из важных компонентов биогеоценозов поверхности суши являются почвы. Исходным материалом для почвообразования являются поверхностные слои горных пород. Из них под воздействием микроорганизмов, растений и животных формируется почвенный слой. Организмы концентрируют в себе биогенные элементы: после отмирания растений и животных и разложения их остатков эти элементы переходят в состав грунта, благодаря чему

в нем аккумулируются биогенные элементы, а также накапливаются не полностью разложены органические печовины. В почве содержится огромное количество микроорганизмов. Так, в одном грамме чернозема количество их достигает 25 * 108. Таким образом, почва имеет биогенное происхождение, состоит из неорганических, органических веществ и живых организмов (эдафон - совокупность всех живых существ почвы). Вне биосферы возникновения и существования почвы невозможно. Почва - среда для жизни многих организмов (одноклеточных животных, кольчатых и круглых червей, членистоногих и многих других). Почва пронизана корнями растений, из него растения впитывают питательные вещества и воду. С жизнедеятельностью живых организмов, которые есть в почве, связана урожайность сельскохозяйственных культур. Внесения химических веществ в почву часто пагубно влияет на жизнь в нем. Поэтому нужно рационально использовать почвы и оберегать их.

Каждая местность имеет свои почвы, которые отличаются от других по составу и свойствам. Образования отдельных типов почв связано с различными почвообразовательного породами, климатом и особенностями растений. В. В. Докучаев выделил 10 основных типов почв, сейчас их насчитывается более 100. На территории Украины выделяют следующие почвенные зоны: Полесье, Лесостепь, Степь, Сухой степь, а также Карпатскую и Крымскую горные области с присущими для каждой из них типами структуры почвенного покрова. Для Полесья характерны дерновопидзолисти, серые лесные,. Темносири лесные почвы, черноземы оподзоленные т.д.. Зона Лесостепи имеет серые и темносири лесные почвы. Зона Степи в основном представлена черноземами. В Украинских Карпатах преобладают бурые лесные почвы. В Крыму случаются разные почвы (черноземы, каштановые и т.д.), но они, как правило, щебнистыми и каменистые.

Биомасса Мирового океана. Мировой океан занимает более 2/3 площади поверхности планеты. Физические свойства и химический состав вод океана благоприятные для развития и существования жизни. Как и на суше, в океане плотность жизни крупнейшая в экваториальной зоне и снижается по мере виддаляння от нее. В верхнем слое, на глубине до 100 м, живут одноклеточные водоросли, которые составляют планктон, «общая первичная продуктивность фитопланктона Мирового океана составляет 50 млрд т в год (около 1/3 всей первичной продукции биосферы). Почти все цепи питания в океане начинаются с фитопланктона, которым питаются животные зоопланктона (например, рачки). Рачки являются пищей для многих видов рыб и усатых китов. Рыб поедают птицы. Крупные водоросли растут преимущественно в прибрежной части океанов и морей. Наибольшая концентрация жизни - в коралловых рифах. Океан беднее на жизнь, чем сушу, биомасса его продукции в 1000 раз меньше. Большинство образованной биомассы - одноклеточныеводоросли и прочие обитатели океана - отмирают, оседают на дно и их органическое вещество разрушается редуцентами. Лишь около 0,01% первичной продуктивности Мирового океана через длинную цепь трофических уровней доходит до человека в виде пищи и химической энергии.

На дне океана, в результате жизнедеятельности организмов, формируются осадочные породы: мел, известняки, диатомит и др..

Биомасса животных в Мировом океане приблизительно в 20 раз больше, чем биомасса растений, особенно велика она в прибрежной зоне.

Океан - колыбель жизни на Земле. Основой же жизни в самом океане, первичным звеном в сложной пищевой цепи является фитопланктон, одноклеточные зеленые морские растения. Эти микроскопические растения поедаются растительноядным зоопланктоном и многими видами мелкой рыбы, которые в свою очередь служат кормом целого ряда нектонных, активно плавающих хищников. В пищевой цепи океана принимают участие также и организмы морского дна - бентос (фитобентос и зообентос). Суммарная масса живого вещества в океане составляет 29,9∙109 т, при этом на биомассу зоопланктона и зообентоса приходится 90% от общей массы живого вещества океана, на биомассу фитопланктона - около 3 % и на биомассу нектона (главным образом рыба) - 4% (Суетова, 1973; Добродеев, Суетова, 1976). В целом биомасса океана по весу в 200 раз, а на единицу поверхности - в 1000 раз меньше, чем биомасса суши. Однако ежегодная продукция живого вещества океана составляет 4,3∙1011 т. В единицах живого веса она близка к продукции наземной растительной массы - 4,5∙1011 т. Так как морские организмы содержат гораздо больше воды, то в единицах сухого веса это соотношение выглядит как 1:2,25. Еще ниже (как 1:3,4) соотношение продукции чистого органического вещества океана в сравнении с таковым на суше, так как фитопланктон содержит больший процент зольных элементов, чем древесная растительность (Добродеев, Суетова, 1976). Достаточно высокая продуктивность живого вещества в океане объясняется тем, что простейшие организмы фитопланктона имеют короткий срок жизни, они обновляются ежедневно, а общая масса живого вещества океана в среднем примерно через каждые 25 дней. На суше обновление биомассы происходит в среднем за 15 лет. Живое вещество в океане распределяется очень неравномерно. Максимальные концентрации живого вещества в открытом океане - 2 кг/м2 - расположены в районах умеренного пояса северной части Атлантического и северо-западной части Тихого океанов. На суше такую же биомассу имеют зоны лесостепей и степей. Средние величины биомассы в океане (от 1,1 до 1,8 кг/м2) имеют области умеренного и экваториального поясов, на суше им соответствуют биомассы сухих степей умеренного пояса, полупустынь субтропического пояса, альпийских и субальпийских лесов (Добродеев, Суетова, 1976). В океане распределение живого вещества зависит от вертикального перемешивания вод, вызывающего подъем к поверхности питательных веществ из глубинных слоев, где происходит процесс фотосинтеза. Такие зоны подъема глубинных вод получили название зон апвеллинга, они наиболее продуктивны в океане. Зоны слабого вертикального перемешивания вод характеризуются низкими величинами продукции фитопланктона - первого звена в биологической продуктивности океана, бедностью жизни. Другая характерная черта распределения жизни в океане - концентрация ее в мелководной зоне. В районах океана, где глубина не превышает 200 м, сосредоточено 59% биомассы донной фауны; на глубины от 200 до 3000 м приходится 31,1% и на районы с глубиной более 3000 м - менее 10%. Из климатических широтных поясов в Мировом океане наиболее богаты субантарктический и северный умеренный пояс: их биомасса в 10 раз больше, чем в экваториальном поясе. На суше, напротив, наиболее высокие значения живого вещества приходятся на экваториальный и субэкваториальный пояс.

Основу биологического круговорота, обеспечивающего существование жизни, составляет солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. В круговороте веществ и энергии участвует каждый живой организм, поглощая из внешней среды одни вещества и выделяя другие. Биогеоценозы, состоящие из большого числа видов и костных компонентов среды, осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов. Атомы постоянно совершают миграцию через многие живые организмы и костную среду. Без миграции атомов жизнь на Земле не могла бы существовать: растения без животных и бактерий вскоре исчерпали бы запасы углекислого газа и минеральных веществ, а животные баз растений лишились бы источника энергии и кислорода.

Биомасса поверхности суши – соответствует биомассе наземно-воздушной среды. Она увеличивается от полюсов к экватору. Вместе с тем возрастает количество видов растений.

Арктические тундры – 150 видов растений.

Тундры (кустарники и травянистые) – до 500 видов растений.

Зона лесов (хвойные леса + степи (зона)) – 2000 видов.

Субтропики (цитрусовые, пальмы) – 3000 видов.

Широколиственные леса (влажные тропические леса) – 8000 видов. Растения растут в несколько ярусов.

Биомасса животных. В тропическом лесу самая большая биомасса на планете. Такая насыщенность жизни вызывает жесткий естественный отбор и борьбу за существование а =>Приспособленность различных видов к усл-ям совместного сущ-я.

Мировой океан занимает более 2 / 3 поверхности планеты. Физические свойства и химический состав вод океана предоставляет благоприятную среду для жизни. Так же, как на суше, в океане плотность жизни в экваториальной зоне наиболее высока и снижается по мере удаления от нее.

Состав

В верхнем слое, на глубине до 100м, обитают одноклеточные водоросли, составляющие планктон. Общая первичная продуктивность фитопланктона Мирового океана составляет 50 млрд. т. в год (около 1 / 3 всей первичной продуктивности биосферы).

Почти все цепи питания в океане начинаются фитопланктоном, которым питаются животные зоопланктона (например, рачки). Рачки служат пищей многим видам рыб и усатым китам. Рыб поедают птицы. Крупные водоросли растут преимущественно в прибрежной части океанов, и морей. Наиболее высокая концентрация жизни - в коралловых рифах.

Океан гораздо бедней жизнью, чем суша: биомасса мирового океана в 1000 раз меньше. Большинство образовавшейся биомассы - одноклеточные водоросли и другие обитатели океана - отмирают, падают на дно и органическое вещество их разрушается редуцентами. Лишь около 0,01% из первичной продуктивности Мирового океана доходит через длинную цепь трофических уровней до человека в виде пищи и химической энергии.

На дне океана, в результате жизнедеятельности организмов, формируются осадочные породы: мел, известняки, диатомит и другие.

Химические функции живого вещества

Вернадский отмечал, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому и более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом. Живое вещество выполняет следующие химические функции: газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную и биохимическую.

Окислительно-восстановительная

Эта функция выражается в окислении веществ в процессе жизнедеятельности организмов. В почве и гидросфере образуются соли, окислы. С деятельностью бактерий связано формирова­ние известняков, железных, марганцевых и медных руд и т. д.

Газовая функция

Осуществляется зелеными растениями в процессе фо­тосинтеза, пополняющими атмосферу кислородом, а также всеми растениями и животными, выделяющими углекислый газ в процессе дыхания. Круговорот азота связан с деятельностью бактерий.

Концентрационная

Связана с накоплением в живом веществе химических элементов (углерода, водорода, азота, кислорода, кальция, калия, кремния, фосфора, магния, серы, хлора, натрия, алюминия, железа).

Отдельные виды являются специфическими концентраторами некоторых элементов: ряд морских водорослей - йода, лютики - лития, ряска - радия, диатомовые водоросли и злаки - кремния, моллюски и ракообраз­ные - меди, позвоночные - железа, бактерии - марганца.

Биохимическая функция

Эта функция осуществляется в процессе обмена веществ в живых организмах (питание, дыхание, выделение), а также разрушения, деструкции отмерших организмов и продуктов их жизнедеятельности. Эти процессы приводят к круговороту веществ в природе, биогенной миграции атомов.