П.1. Продуцирование и разложение в природе

Фотосинтезирующие организмы, и лишь отчасти хемосинтезирующие, создают органические вещества на Земле – продукцию – в количестве 100 млрд. т/г и примерно такое же количество веществ должно превращаться в результате дыхания растений в углекислый газ и воду. Однако этот баланс неточен, так как известно, что в прошлые геологические эпохи создавался избыток органического вещества, в особенности 300 млн. лет тому назад, что выразилось в накоплении в осадочных породах угля. Человечество использует это энергетическое сырье.

Этот избыток образовался вследствие того, что в соотношении О₂/СО₂ баланс сдвинулся в сторону СО₂ и заметная часть продуцированного вещества, хотя и очень небольшая, не расходовалась на дыханиe и не разлагалась, а фоссилизировалась (окаменевала) и сохраня­ясь в осадках. Сдвиг баланса в сторону повышения содержания кислорода около 100 млн. лет назад сделало возможным эволюцию существование высших форм жизни.

4 млрд. лет назад атмосфера Земли не содержала свободного О₂, он находился только в составе оксидов. Насыщение атмосферы Земли кислородом началось, когда начала вымирать группа метанообразующих бактерий. Это произошло 2,7 млрд. лет назад. Толчком к этому событию стало снижение содержания никеля на Земле, необходимого для жизнедеятельности метанообразующих бактерий.

Без процессов дыхания и разложения, также, как и без фотосинтеза, жизнь на Земле была бы невозможна.

Дыхание – это процесс окисления, который еще в древности справедливо сравнивали с горением. Благодаря дыханию как бы «сгорает» накопленное при фотосинтезе органическое вещество.

Итак – дыхание процесс гетеротрофный, приблизительно уравновешивающий автотрофное накопление органического вещества, различают аэробное, анаэробное дыхание и брожение.

Аэробное дыхание – процесс, обратный фотосинтезу, где окислитель, газообразный кислород, присоединяет водород.

Анаэробное дыхание происходит обычно в бескислородной среде и в качестве окислителя служат другие неорганические вещества, например, сера, наконец, брожение – такой анаэробный процесс, где окислителем становится само органическое вещество.

Посредством процесса аэробного дыхания организмы получают энергию для поддержания жизнедеятельности и построения клеток. Бескислородное дыхание – это основа жизнедеятельности сапрофагов (бактерии, дрожжи, плесневые грибы, простейшие). Аэробное дыхание превосходит и значительно анаэробное в скорости.

Если поступление детрита (частичек отмершей органики) в почву или в донный осадок происходит в больших количествах, то бактерии, грибы, простейшие быстро расходуют кислород на его разложение, которое резко замедляется, но не останавливается вследствие «работы» организмов с анаэробным метаболизмом.

Итак, в целом, можно утверждать, что происходит некоторое отставание гетеротрофного разложения от продуцирования во времени. И как было подчеркнуто выше, такое соотношение наблюдается на уровне биосферы. «Отставание гетеротрофной утилизации продуктов автотрофного метаболизма есть, следовательно, одно из важнейших свойств экосистемы». Однако в результате деятельности человека это свойство находится под угрозой и прежде всего из-за непомерного потребления кислорода огромными двигателями и другими аппаратами, которое может привести к снижению продукции.

Разложение детрита путем его физического размельчения и биологического воздействия и доведение его сапрофагами до образования гумуса, гумификация, идет относительно быстро. Однако последний этап – минерализация гумуса – процесс медленный и именно он обуславливает запаздывание разложения по сравнению с продуцированием.

Кроме биотических факторов в разложении принимают участие и абиотические (пожары, которые можно считать «агентами разложения»). Но если бы мертвые организмы не разлагались бы гетеротрофными микроорганизмами и сапрофагами, для которых они служат пищей, все питательные вещества оказались бы в мертвых телах и никакая новая жизнь не могла бы возникать.