Окисно-відновна функція. За допомогою організмів у ґрунті, воді та атмосферному повітрі окиснюються чи відновлюються певні сполуки. Так, залізобактерії здатні окиснювати сполуки Феруму, сіркобактерії - Сульфуру, а денітрифікуючі - відновлювати нітрати та нітрити до молекулярного азоту або оксидів Нітрогену.

Концентраційна функція. Живі істоти можуть вбирати певні хімічні елементи з навколишнього середовища і накопичувати їх у своїх організмах. Так, молюски, форамініфери, десятиногі раки, хребетні тварини можуть накопичувати у своїх організмах, передусім у скелетах, панцирах, черепашках, неорганічні сполуки Кальцію та Фосфору, радіолярії - Стронцію та Силіцію, бурі водорості - Йоду тощо.

Біогеохімічні цикли. Здійснення функцій живої речовини пов’язано з міграцією атомів молекул у процесі колообігу речовин, тобто біогеохімічних циклів. У біосфері постійно триває колообіг води і всіх хімічних елементів, які входять до складу живих організмів.

Біогеохімічний цикл води (мал. 291). Вода є найпоширенішою хімічною сполукою в біосфері. Її сукупні запаси на Землі становлять 1,5 млрд км3. Водяна пара надходить в атмосферу під час випаровування з поверхні водойм, транспірації рослин, дихання тощо; у складі повітря її переміщує вітер. З атмосфери вода випадає у вигляді дощу або снігу. У морях та океанах її запас поповнюється завдяки стокам річок та опадів. Морські течії переносять воду різної температури на значні відстані, впливаючи на клімат певних ділянок земної поверхні. Вода спричинює геологічні явища вимивання, перенесення та відкладання речовин. Воду поглинають істоти, і вона включається у їхній обмін речовин. Організми виділяють воду з відходами життєдіяльності, під час дихання, випаровування тощо.

Біогеохімічний цикл Оксигену. Поглинаючи молекулярний кисень (О2) під час дихання, живі істоти забезпечують свої енергетичні потреби. Атмосферний та розчинений у воді кисень здатні окиснювати органічні рештки, а також неорганічні сполуки оболонок Землі. Частина атмосферного кисню під дією ультрафіолетових сонячних променів і електричних розрядів перетворюється на озон (О3). Вміст кисню в нижніх шарах атмосфери становить близько 21 % і знижується зі збільшенням висоти.

Біогеохімічний цикл Карбону (мал. 292). Карбон входить до всіх органічних сполук - основи складу та біохімічних процесів живих організмів. Автотрофи здатні фіксувати вуглекислий газ (СО2) і синтезувати різноманітні органічні сполуки, використовуючи для цього світлову енергію (фототрофи) або енергію хімічних реакцій (хемотрофи). Ці речовини в подальшому ланцюгами живлення потрапляють до гетеротрофів. Карбон у живих організмах існує у вигляді органічних сполук і карбонатів, а поза ними - в органічних речовинах ґрунту, вуглекислому газі та різноманітних осадових породах (мармурі, вапняку, крейді тощо). На певний час Карбон, який міститься в цих сполуках, вилучається з біохімічних циклів, але згодом, унаслідок життєдіяльності живих організмів та хімічних перетворень осадових порід (вивітрювання, розчинення), він знову залучається до біогеохімічних процесів.

Мал. 291. Колообіг води в природі: 1 - вода атмосфери: 2 - вода льодовиків; 3 - вода океану; 4 - підґрунтові води; 5 - вода річок

Мал. 292. Колообіг Карбону в природі. Завдання. Використовуючи текст підручника, охарактеризуйте ці процеси

Біогеохімічний цикл Нітрогену. Вміст вільного газоподібного азоту (N2) в атмосфері становить близько 79 %. З атмосфери деяка його кількість надходить у воду та ґрунт переважно у вигляді нітроген(ІІ) оксиду (NO2) та амоніаку (NH3), які утворюються під впливом космічних променів, грозових розрядів та ін. Основна частина сполук Нітрогену потрапляє у ґрунт та воду завдяки фіксації атмосферного азоту прокаріотами (азотфіксуючі бактерії, деякі ціанобактерії тощо). Нітроген у складі хімічних речовин, які можуть бути засвоєні живими організмами, має назву фіксований. Він може засвоюватись безпосередньо з ґрунту зеленими рослинами або завдяки мутуалістичному співіснуванню з бульбочковими азотфіксуючими бактеріями. Зі сполук Нітрогену рослини синтезують амінокислоти, з яких складаються білки, нуклеїнові кислоти та ін. Далі нітрогеновмісні органічні сполуки передаються ланцюгами живлення. У результаті дисиміляції складні сполуки Нітрогену в організмах розкладаються до простіших (амоніак, сечовина, сечова кислота, гуанін тощо) та потрапляють назовні під час видиху, із потом, сечею, екскрементами та ін. Білки та інші органічні сполуки Нітрогену надходять у довкілля з рештками організмів. Їх розкладають редуценти.

Яка роль організмів у перетворенні оболонок Землі? Живі організми беруть участь в утворенні осадових порід, ґрунту, формуванні атмосфери, змінюючи оболонки Землі.

Осадові породи виникають на дні водойм унаслідок нашарування різних нерозчинних речовин, значна частина яких має біогенне походження. З решток істот, які накопичують у своїх скелетах, черепашках, панцирах карбонати, фосфати, силіцій(ІІ) оксид, утворюються різноманітні осадові породи (вапняк, крейда, кремнезем, радіолярити, діатоміти), які часто сягають значної товщини. У накопиченні кремнеземних осадових порід (SiO2) беруть участь одноклітинні еукаріоти - радіолярії та діатомові водорості. Так, радіолярити (осадові породи, утворені переважно зі скелетів радіолярій) представлені кременистими глинами, родовищами напівкоштовних каменів (яшми, халцедону). Поклади фосфоритів та апатитів (солі ортофосфатної кислоти, що їх застосовують як мінеральні добрива та сировину для промисловості) утворені залишками особливих вимерлих груп морських тварин, які мали черепашки із кальцій ортофосфату.

Кам’яне (викопні вищі спорові) та буре (викопні голонасінні) вугілля і торф (мохи) утворилися за особливих умов з відмерлих решток рослин. Поклади залізної руди - це здебільшого наслідки діяльності хемотрофних залізобактерій. Є гіпотези біогенного походження нафти, природного газу, горючих сланців тощо.

Організми беруть участь і у вивітрюванні (руйнуванні) гірських порід. Наприклад, лишайники, оселяючись на скелях, виділяють органічні кислоти, які руйнують гірські породи. Цим процесам сприяють і гіфи грибів, що проникають у тріщини скельних порід.

Організми забезпечують основні ґрунтоутворювальні процеси: розкладання органічної речовини до мінеральних сполук, утворення гумусу та його розпад тощо. Унаслідок цього мінеральні елементи літосфери включаються в біогенну частину колообігу речовин.

Завдяки життєдіяльності організмів підтримується газовий склад атмосфери. Так, атмосферний кисень має фотосинтетичне походження. Рослинність Землі щорічно поглинає близько 1,7-108 тонн вуглекислого газу і виділяє близько 1,2-108 тонн кисню, який використовують у процесі дихання всі аеробні організми.

Коротко про головне