Биосфера сфера жизни которая охватывает


Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Биосфера — это то, что отличает нашу планету от остальных. Причина зарождения жизни остается тайной, но вот ее механизмы и окончательная форма для изучения вполне доступны.

Сегодня мы поговорим о том, что такое биосфера, каковые ее границы и структура, как устроен круговорот веществ, кто разработал учение о биосфера и как она эволюционировала с момента зарождения до наших дней.

Биосфера сфера жизни которая охватывает

Ну и, конечно же, мы затронем тему антропогенного воздействия на биосферу, которая стала актуальной последние десятилетия (антибиотики и пластик находят везде — от горных вершин до глубин океана).

Биосфера — это…


Термин состоит из двух древнегреческих слов: «биос» (жизнь) и «сфера» (шар, под которым в данном случае подразумевается наша планета Земля).

Таким образом, получается, что биосфера – это среда обитания живых организмов (людей, животных, насекомых, растений, бактерий и т.д.).

Причём эта среда видоизменяется с течением времени, поскольку находится под влиянием своих обитателей и постоянно наполняется продуктами их жизнедеятельности.

Биосфера сфера жизни которая охватывает

Биосферу можно также охарактеризовать как общность населяющих Землю организмов, число которых трудно себе представить.

Если их сгруппировать по видам, то наберётся более двух миллионов! Все они живут в разных условиях и отличаются друг от друга множеством признаков.

С этой точки зрения, биосфера представляет собой уникальную земную оболочку, отличающуюся от других оболочек (твёрдой, жидкой, газообразной) присутствием живой материи, отсутствием чётких границ, неоднородностью структуры и способностью преобразовывать планету.

Биосфера сфера жизни которая охватывает

Более подробно об этом сказано ниже.

Границы биосферы

Биосфера охватывает три земных оболочки — она занимает верхнюю часть литосферы, нижнюю часть атмосферы (это как?) и всю гидросферу.


  1. Литосфера (точнее та её часть, где возможно существование жизни). Дело в том, что нижняя граница этого слоя может находиться на расстоянии до 3 км от поверхности земли, в зависимости от подстилающих пород. На такой глубине температура достигает + 100 0С, что непереносимо для живых организмов.
    Биосфера сфера жизни которая охватывает

    Хотя современные исследования показывают, что определённая категория бактерий сохраняет живучесть и при более высоких температурах, так что о предельном значении нижней границы говорить не приходится.

  2. Гидросфера, куда входит акватория мирового океана, континентальные реки и озёра, а также подземные воды. Гидросфера буквально кишит живыми организмами, которые встречаются даже на огромных глубинах с чудовищным давлением. Кому интересно, легко найдёт на просторах интернета ролики о монстрах Марианской впадины – очень впечатляет.
    Биосфера сфера жизни которая охватывает
  3. Атмосфера, а именно та её часть, которая распространяется до озонового слоя (на высоту около 25 км). Но и здесь, как и в случае с литосферой, есть неопределённость, поскольку в стратосфере (на высоте порядка 80 км) были обнаружены микроорганизмы, хотя и в спящем (латентном) состоянии.

Структура и круговорот веществ в биосфере

В структуру биосферы, по определению академика В. Вернадского, входят семь типов вещества, основными из которых являются:

  1. живое – главный компонент, включающий в себя совокупность всех видов животных, растений, микроорганизмов и т.д.;
  2. биогенное – мёртвый материал, образованный жизнедеятельностью живых организмов (нефть, каменный уголь, торф, газы и др.);
  3. косное – не связанное с живыми организмами и имеющее неорганическое происхождение (вода, горные породы и т.п.);
  4. биокосное – объединяет живую и неживую материю в различных пропорциях (почва, ил и др.).

Помимо перечисленных компонентов, в состав биосферы входят также радиоактивные элементы (полоний, радий, уран), соединения рассеянных атомов (цезий, рубидий, йод) и вещества космического происхождения (обломки метеоритов).

Живое вещество представлено тремя типами организмов:

  1. Продуценты (производители) – организмы, использующие для своего существования неорганические материалы и параллельно создающие органические вещества за счёт поглощения солнечной энергии (процесс фотосинтеза). К ним относятся зелёные растения (автотрофы), сине-зелёные водоросли и некоторые бактерии;

  2. Консументы (потребители) – организмы, потребляющие уже готовую органику. Сюда относятся травоядные и плотоядные животные, а также паразиты и растения-хищники.
  3. Деструкторы (разрушители) – организмы, разлагающие органические вещества, оставшиеся от жизнедеятельности продуцентов и консументов и превращающие их в неорганические продукты. В качестве примера можно привести бактерии и низшие грибы.

Из вышеизложенного нетрудно понять происходящий в биосфере биологический круговорот, заключающийся в непрерывном обмене веществ между организмами и окружающей средой.

Живые существа рождаются, развиваются, выполняют свою жизненную программу и умирают, формируя биосферу и открывая дорогу более совершенным организмам.

Биосфера сфера жизни которая охватывает

Приходится только удивляться, насколько мудро природа (что это?) сбалансировала сосуществование живой и неживой материи на нашей планете.

Учение о биосфере

Понятие «биосфера» как планетарное явление ввёл в науку французский натуралист Ж. Ламарк в начале XIX столетия. Он первым представил биосферу как поверхностную оболочку Земли.


Современное представление о биосфере обобщил и сформулировал академик В. Вернадский в книгах «Живое вещество» (1922 г.) и «Биосфера» (1926 г.). Благодаря его трудам учение о биосфере сформировалось как новое научное направление.

Учёный считал, что в земной коре энергия космического излучения трансформируется в иные виды энергии – электрическую, механическую, химическую, тепловую и т.п. До этого считалось, что биология и геология – науки совершенно разные и практически не имеют точек соприкосновения.

Вернадский же показал, что жизнь – это явление планетарное, а живое вещество и геологические объекты взаимосвязаны.

Суть учения Вернадского состоит в признании главенствующей роли живых организмов в преобразовании земной оболочки, поскольку они в первую очередь влияют на формирование облика планеты.

Биосфера сфера жизни которая охватывает

В результате их жизнедеятельности происходит последовательное изменение почвенного покрова литосферы, концентрации солей в гидросфере, химического состава атмосферы и иные процессы, определяющие бесконечное многообразие окружающего нас мира.

Эволюция биосферы


Версий о появлении живой оболочки Земли существует великое множество: это и божественное начало, и последствие космических пришельцев, и возникновение живых организмов из неживой материи благодаря редчайшему совпадению химических реакций. Не подвергается сомнению лишь то, что жизнь зародилась в недрах Мирового океана.

Первые простейшие живые организмы – прокариоты – появились примерно 3 миллиарда лет назад в гидросфере. Они не имели клеточного ядра и существовали в бескислородной среде, получая жизненную энергию за счёт хемо- и фотосинтеза. Типичными представителями этой группы являются цианобактерии и спирохеты.

После прокариотов (~1,5-2 миллиарда лет назад) появились более совершенные организмы – эукариоты, клетки которых содержали ядро, а значит, обладали способностью к размножению. Вначале они были одноклеточными, а спустя ещё миллион лет появились многоклеточные особи.

Спустя некоторое время (~ 500 млн. лет назад) живые организмы начали выходить на сушу. Первыми обитателями стали сосудистые растения и насекомые, за ними последовали цветковые растения и млекопитающие животные, которые уверенно заселили материки к концу юрского периода (около 150 млн. лет назад).

Тем, кто хочет поближе познакомиться с древним миром, а заодно получить порцию здорового адреналина, рекомендуется посмотреть фильм «Мир юрского периода» — фантастика часто очень близка к истине.

Расцвет живых организмов наступил в кайнозойскую эру (60-20 млн. лет назад), которая по праву считается эпохой млекопитающих, насекомых и цветковых растений, среди которых появились злаковые виды.

Континенты приобрели современные очертания, а состав кислорода в атмосфере стал почти таким же, как в наши дни. Кайнозой продолжается по сей день.

Антропогенное воздействие на биосферу


Под антропогенными факторами понимается воздействие человека на живую и неживую природу, то есть на биосферу.

К сожалению, это воздействие нередко приносит горькие плоды: уничтожаются леса, загрязняются водоёмы, меняется климат. Растёт число техногенных катастроф (чего стоит один Чернобыль), исчезают отдельные виды животных, птиц, насекомых. Не так давно с лица Земли исчезло Аральское море. Этот печальный список можно продолжить.

Биосфера сфера жизни которая охватывает

Невольно возникает вопрос: разве человечество не обеспокоено данной проблемой? Разве оно не понимает, что уничтожение биосферы означает конец жизни на планете Земля?

Биосфера сфера жизни которая охватывает

Понимает, принимает различные меры (пытается ограничить вредные выбросы в атмосферу, отказаться от пластиковой неразлагающейся посуды и т.д.), и в то же время создаёт и совершенствует ядерное оружие, способное превратить наш общий дом в безжизненную пустыню. Почему же люди с таким упорством движутся к самоуничтожению?

Источник: KtoNaNovenkogo.ru


Живое вещество и его роль в биосфере

В уче­нии о Б. центр. ме­сто при­над­ле­жит по­ня­тию «жи­вое ве­ще­ст­во», под ко­то­рым В. И. Вер­над­ский по­ни­мал со­во­куп­ность всех жи­вых ор­га­низ­мов (жи­вот­ных, рас­те­ний, мик­ро­ор­га­низ­мов), чис­лен­но вы­ра­жен­ную в их эле­мен­тар­ном хи­мич. со­ста­ве, мас­се и энер­гии. Наи­бо­лее важ­ная функ­ция Б. – ре­гу­ляр­ное вос­соз­да­ние жи­во­го ве­ще­ст­ва, на­ка­п­ли­ваю­ще­го­ся и удер­жи­ваю­ще­го энер­гию. Все вме­сте взя­тые жи­вые ор­га­низ­мы поч­ти за 2,5 млрд. лет ис­то­рии Б., ак­ку­му­ли­руя энер­гию Солн­ца и транс­фор­ми­руя её в зем­ную хи­мич. энер­гию (ту сво­бод­ную энер­гию, ко­то­рая спо­соб­на про­из­во­дить ог­ром­ную ра­бо­ту по пе­ре­рас­пре­де­ле­нию ве­ще­ст­ва зем­ной ко­ры и соз­да­нию но­вых хи­мич. со­еди­не­ний), пред­став­ля­ют пла­не­тар­ное яв­ле­ние кос­мич. мас­шта­ба. «На зем­ной по­верх­но­сти, – пи­сал Вер­над­ский, – нет си­лы бо­лее по­сто­ян­но дей­ст­вую­щей, а по­то­му и бо­лее мо­гу­ще­ст­вен­ной по сво­им ко­неч­ным по­след­ст­ви­ям, чем жи­вые ор­га­низ­мы взя­тые в це­лом.


чем бо­лее мы изу­ча­ем хи­мич. яв­ле­ния био­сфе­ры, тем боль­ше убе­ж­да­ем­ся, что на ней нет слу­ча­ев, где бы они бы­ли не­за­ви­си­мы от жиз­ни. И так дли­лось в те­че­ние всей гео­ло­гич. ис­то­рии». Б. ох­ва­ты­ва­ет участ­ки зем­ной ко­ры, ко­то­рые в те­че­ние всей гео­ло­гич. ис­то­рии во все эта­пы эво­лю­ции жиз­ни под­вер­га­лись воз­дей­ст­вию жи­во­го ве­ще­ст­ва. В них на­ря­ду с жи­вым ве­ще­ст­вом и ми­нер. ве­ще­ст­ва­ми, в об­ра­зо­ва­нии ко­то­рых жи­вые ор­га­низ­мы не при­ни­ма­ют уча­стия («кос­ное ве­ще­ст­во»), обя­за­тель­но при­сут­ст­ву­ют био­ген­ные и био­кос­ные ве­ще­ст­ва. К био­ген­ным от­но­сят­ся, напр., из­вест­ня­ки, уг­ли, нефть, ки­сло­род ат­мо­сфе­ры, ко­то­рые соз­да­ва­лись и пе­ре­ра­ба­ты­ва­лись жи­вы­ми ор­га­низ­ма­ми. Био­кос­ные ком­по­нен­ты Б. соз­да­ют­ся при уча­стии и ор­га­низ­мов, и абио­тич. фак­то­ров. Та­ко­вы поч­ва, при­род­ные во­ды, тро­по­сфе­ра. Т. о., Б. пред­став­ля­ет­ся как еди­ная ди­на­мич. сис­те­ма, в ко­то­рой жи­вое ве­щест­во не­от­де­ли­мо от ок­ру­жаю­щей не­жи­вой (кос­ной) сре­ды. Иде­ям Вер­над­ско­го со­звуч­на по­пу­ляр­ная в 1970–90-е гг. кон­цеп­ция «Гайи» (англ. инженер Дж. Лав­ло­к и амер. микробиолог Л. Маргулис, 1975), в со­от­вет­ст­вии с ко­то­рой жизнь на Зем­ле можно представить как сложную са­морегулирующуюся единую систему.


В раз­ных при­род­ных ус­ло­ви­ях Б. сфор­ми­ро­ва­на в ви­де от­но­си­тель­но са­мо­сто­ят. при­род­ных ком­плек­сов – эко­си­стем или био­гео­це­но­зов. Осн. ис­точ­ни­ком энер­гии для всех про­ис­хо­дя­щих в Б. про­цес­сов яв­ля­ет­ся сол­неч­ный свет. По­верх­но­сти Зем­ли дос­ти­га­ет все­го ок. 15% сол­неч­ной ра­диа­ции, по­сту­паю­щей в верх­ние слои ат­мо­сфе­ры, и толь­ко 0,1–1% этой энер­гии ис­поль­зу­ет­ся ав­то­троф­ны­ми ор­га­низ­ма­ми (гл. обр. зе­лё­ны­ми рас­те­ния­ми) для соз­да­ния живого вещества при уча­стии ди­ок­си­да уг­ле­ро­да и во­ды (т. н. чистой первичной продукции) в про­цес­се фо­то­син­те­за. Ве­ли­чи­на этой про­дук­ции оце­ни­ва­ет­ся в пе­ре­счё­те на уг­ле­род при­мерно в 2,26· 1017 г в год, что со­от­вет­ст­ву­ет еже­год­но­му по­гло­ще­нию 1,15·1018 ккал (4,98·1018 кДж). Имен­но эта энер­гия, за­па­сён­ная в фор­ме хи­мич. свя­зей раз­но­об­раз­ных хи­мич. со­еди­не­ний, оп­ре­де­ля­ет жиз­не­дея­тель­ность всех ос­таль­ных ге­те­ро­троф­ных ор­га­низ­мов, обес­пе­чи­вая их пи­щей и энер­ги­ей. Для раз­ру­ше­ния ве­ще­ст­ва пи­щи, рос­та и раз­мно­же­ния жи­вот­ные ис­поль­зу­ют ки­сло­род, выделяемый так­же зе­лё­ны­ми рас­те­ния­ми. От­мер­шие те­ла рас­те­ний и жи­вот­ных слу­жат пи­щей для мик­ро­ор­га­низ­мов (ор­га­низ­мов-де­ст­рук­то­ров), раз­ла­гаю­щих их до ми­не­раль­ных со­лей, диок­си­да уг­ле­ро­да и во­ды. В свою оче­редь, эти про­стые со­еди­не­ния вновь ис­поль­зу­ют­ся рас­те­ния­ми для соз­да­ния ор­га­нич. ве­ще­ст­ва (см. Тро­фи­че­ская цепь). Т. о. в Б. про­ис­хо­дит кру­го­во­рот уг­ле­ро­да. Его осу­ще­ст­в­ле­ние за счёт ис­поль­зо­ва­ния по­сто­ян­но по­сту­паю­щей сол­неч­ной энер­гии яв­ля­ет­ся ус­ло­ви­ем не­пре­рыв­но­го функ­цио­ни­ро­ва­ния Б. как це­ло­ст­ной сис­те­мы. По­сто­ян­ный об­мен ве­ще­ст­вом и энер­ги­ей ме­ж­ду ор­га­низ­ма­ми и ок­ру­жаю­щей сре­дой в хо­де пи­та­ния, ды­ха­ния и раз­мно­же­ния и свя­зан­ных с ни­ми про­цес­сов соз­да­ния, на­ко­п­ле­ния и рас­па­да ор­га­нич. ве­ще­ст­ва обес­пе­чи­ва­ет не­пре­рыв­ный по­ток ато­мов – био­ген­ную ми­гра­цию, ко­то­рая про­яв­ля­ет­ся в фор­ме био­гео­хи­ми­че­ских цик­лов. Цикл уг­ле­ро­да не­от­де­лим от кру­го­во­ро­тов мн. дру­гих хи­мич. эле­мен­тов. Осн. эле­мен­та­ми, вхо­дя­щи­ми в со­став лю­бо­го жи­во­го ор­га­низ­ма (т. н. био­ген­ные эле­мен­ты), яв­ля­ют­ся ки­сло­род (70%), уг­ле­род (18%) и во­до­род (10%). Каль­ций, ка­лий, азот, фос­фор, крем­ний, мар­га­нец, се­ра, хлор, же­ле­зо и на­трий со­став­ля­ют 1,5–4%, а мик­ро­эле­мен­ты (их со­дер­жа­ние оп­ре­деля­ет­ся ты­сяч­ны­ми до­ля­ми про­цен­та и ни­же) – алю­ми­ний, цинк, мо­либ­ден, ко­бальт, иод, бром и др. – все­го лишь 0,4–0,5%, хо­тя их роль для ор­га­низ­мов очень важ­на.

Разл. ор­га­низ­мы спо­соб­ны из­вле­кать из сре­ды оби­та­ния прак­ти­че­ски все эле­мен­ты пе­рио­дич. сис­те­мы и из­би­ра­тель­но на­ка­п­ли­вать не­ко­то­рые из них в ко­ли­че­ст­вах, ино­гда в сот­ни ты­сяч раз пре­вы­шаю­щих их со­дер­жа­ние в ок­ру­жаю­щей сре­де. Напр., же­ле­зо­бак­те­рии ак­ку­му­ли­ру­ют же­ле­зо; фо­ра­ми­ни­фе­ры, мн. мол­лю­ски и ки­шеч­но­по­ло­ст­ные – каль­ций; диа­то­мо­вые во­до­рос­ли, ра­дио­ля­рии и хво­щи – крем­ний; губ­ки – иод; ас­ци­дии – ва­на­дий; фи­ал­ки и гри­бы – цинк, и т. д. Со­дер­жа­ние уг­ле­ро­да в рас­те­ни­ях в 200 раз, а азо­та – в 30 раз пре­вы­ша­ет их от­но­сит. ко­ли­че­ст­во в зем­ной ко­ре. Дея­тель­ность ор­га­низ­мов обу­слов­ли­ва­ет ин­тен­сив­ную ми­гра­цию ато­мов эле­мен­тов с пе­ре­мен­ной ва­лент­но­стью – же­ле­за, мар­ган­ца, се­ры, фос­фо­ра, хро­ма, азо­та. При этом соз­да­ют­ся их но­вые со­еди­не­ния, про­ис­хо­дит от­ло­же­ние суль­фи­дов и ми­не­раль­ной се­ры, об­ра­зо­ва­ние се­ро­во­до­ро­да и др.

Жи­вое ве­ще­ст­во рас­пре­де­ле­но на Зем­ле чрез­вы­чай­но не­рав­но­мер­но. Ок. 99% пред­став­ле­но рас­те­ния­ми на су­ше; жи­вот­ные и др. ор­га­низ­мы со­став­ля­ют ме­нее 1% жи­во­го ве­ще­ст­ва. Мас­са фо­то­син­те­зи­рую­щих ор­га­низ­мов в Ми­ро­вом ок. при­мер­но в 10000 раз мень­ше, чем на кон­ти­нен­тах. При этом ско­рость обо­ро­та био­мас­сы в тол­ще во­ды в 1000–2000 раз вы­ше, чем рас­те­ний – на су­ше. По­это­му био­мас­са ге­те­ро­тро­фов в океа­нах в 10–15 раз боль­ше био­мас­сы фи­то­планк­то­на. Тем не ме­нее, бла­го­да­ря ог­ром­ной раз­ни­це в мас­се рас­тит. ор­га­низ­мов на су­ше и в океа­не, пер­вич­ная био­ло­гич. про­дук­ция на кон­ти­нен­тах, за­ни­маю­щих все­го 1/4 по­верх­но­сти Зем­ли, со­став­ля­ет не ме­нее 50% (по не­ко­то­рым оцен­кам – до 60%) всей пер­вич­ной про­дук­ции Б. Био­мас­са всей Б. оце­ни­ва­ет­ся в 1,8·1018 г (в пе­ре­счё­те на су­хое ве­ще­ст­во).

В. И. Вер­над­ский пред­ло­жил раз­ли­чать два ти­па ско­п­ле­ний жи­во­го ве­ще­ст­ва в био­сфе­ре – плён­ки и сгу­ще­ния жиз­ни. Плён­ки жиз­ни ох­ва­ты­ва­ют боль­шие про­стран­ст­ва, как, напр., планк­тон, осн. мас­са ко­то­ро­го за­ни­ма­ет срав­ни­тель­но тон­кий, но рас­про­стра­няю­щий­ся по всей по­верх­но­сти Ми­ро­во­го ок. слой. Та­кой же плён­кой мож­но счи­тать и бен­тос – со­во­куп­ность ор­га­низ­мов, оби­таю­щих на дне во­до­ёмов. На су­ше од­на плён­ка жиз­ни мо­жет быть пред­став­ле­на, напр., со­во­куп­но­стью ор­га­низ­мов, оби­таю­щих в ус­ло­ви­ях с вы­со­кой сте­пе­нью ос­ве­щён­но­сти. Сгу­ще­ния жиз­ни свя­за­ны с на­зем­ной рас­ти­тель­но­стью (до­ж­де­вые тро­пич. ле­са, пой­мы рек) и мел­ко­во­дья­ми. Так, в при­бреж­ных рай­онах мо­рей, где бла­го­да­ря ма­лым глу­би­нам сол­неч­ный свет дос­ти­га­ет дна, раз­ви­ва­ет­ся мощ­ный по­яс во­до­рос­лей-мак­ро­фи­тов. В этих при­бреж­ных за­рос­лях, на­зы­вае­мых ино­гда мор­ски­ми ле­са­ми, со­че­та­ние вы­со­кой ос­ве­щён­но­сти с вы­со­ким со­дер­жа­ни­ем эле­мен­тов ми­нер. пи­та­ния обес­пе­чи­ва­ет об­ра­зо­ва­ние пер­вич­ной про­дук­ции в ко­ли­че­ст­вах, со­пос­та­ви­мых с наи­бо­лее про­дук­тив­ны­ми эко­си­сте­ма­ми су­ши. Осо­бый слу­чай при­бреж­ных сгу­ще­ний пред­став­ля­ют ко­рал­ло­вые ри­фы. В та­ких сгу­ще­ни­ях дос­ти­га­ют­ся макс. зна­че­ния пер­вич­ной про­дук­ции и, бла­го­да­ря это­му, обес­пе­чи­ва­ет­ся наи­боль­шее ви­до­вое бо­гат­ст­во жи­вот­но­го на­се­ле­ния. Од­ним из са­мых мощ­ных ак­ку­му­ля­то­ров жи­во­го ве­ще­ст­ва яв­ля­ет­ся поч­ва, осо­бен­но её пло­до­род­ный гу­му­со­вый го­ри­зонт. Для неё ха­рак­тер­но оби­лие ор­га­низ­мов, вы­со­кая плот­ность на­се­ле­ния (мас­са жи­вот­ных в поч­ве на­мно­го боль­ше, чем на её по­верх­но­сти).

Наи­бо­лее ин­тен­сив­но био­гео­хи­мич. про­цес­сы идут в сгу­ще­ни­ях жиз­ни. В то же вре­мя в ка­ж­дой кон­крет­ной эко­си­сте­ме био­ло­гич. ак­тив­ность со­во­куп­но­стей ор­га­низ­мов за­ви­сит от са­мых раз­ных фак­то­ров. На су­ше она обу­слов­ле­на в пер­вую оче­редь се­зон­ны­ми ко­ле­ба­ния­ми тем­пе­ра­ту­ры, ко­ли­че­ст­вом осад­ков; в вод­ных эко­си­сте­мах, кро­ме све­та и те­п­ла, важ­ней­шее, час­то ре­шаю­щее зна­че­ние име­ют гид­ро­ло­гич. осо­бен­но­сти во­до­ёма, от ко­то­рых, в ча­ст­но­сти, за­ви­сит обес­пе­чен­ность ав­то­троф­ных ор­га­низ­мов био­ген­ны­ми эле­мен­та­ми. Рас­пре­де­ле­ние жиз­ни на пла­не­те оп­ре­де­ля­ет­ся пре­ж­де все­го ко­ли­че­ст­вом по­сту­паю­щей на по­верх­ность Зем­ли сол­неч­ной энер­гии.

Прак­ти­че­ски весь ки­сло­род и азот ат­мо­сфе­ры, ди­ок­сид уг­ле­ро­да и мно­гие др. при­род­ные га­зы яв­ля­ют­ся про­из­вод­ны­ми жи­во­го ве­ще­ст­ва. Весь ди­ок­сид уг­ле­ро­да ат­мо­сфе­ры про­хо­дит че­рез фо­то­син­тез рас­те­ний при­мер­но за 200 лет; в те­че­ние од­но­го го­да жиз­ни жи­вые ор­га­низ­мы пе­ре­ме­ща­ют (в раз­ной фор­ме) в неск. раз боль­ше га­зов, чем их со­дер­жит­ся в ат­мо­сфе­ре. Бла­го­да­ря дея­тель­но­сти фо­то­син­те­зи­рую­щих ор­га­низ­мов ок. 2 млрд. лет на­зад на­ча­лось на­ко­п­ле­ние в ат­мо­сфе­ре сво­бод­но­го ки­сло­ро­да, за­тем об­ра­зо­вал­ся озо­но­вый эк­ран; фо­то­син­тез зе­лё­ных рас­те­ний и ды­ха­ние аэроб­ных организмов под­дер­жи­ва­ют совр. га­зо­вый со­став ат­мо­сфе­ры.

Человек и биосфера

Че­ло­век как био­ло­гич. вид за­ни­ма­ет до­воль­но скром­ное ме­сто в Б. Сум­мар­ная био­мас­са лю­дей на Зем­ле срав­ни­ма с био­мас­сой до­ж­де­вых чер­вей в поч­вах пла­не­ты, а ко­ли­че­ст­во по­треб­ляе­мой ими рас­тит. пи­щи со­став­ля­ет не бо­лее 1–2% от чис­той пер­вич­ной про­дук­ции Б. Но с то­го вре­ме­ни, ко­гда лю­ди пе­ре­шли от со­би­ра­тель­ст­ва и охо­ты к с. х-ву как осн. спо­со­бу про­из­вод­ст­ва пи­щи, воз­дей­ст­вие че­ло­ве­ка на при­ро­ду при­об­ре­ло гло­баль­ный мас­штаб и при­ве­ло к су­ще­ст­вен­но­му из­ме­не­нию об­ли­ка Б. По не­ко­то­рым рас­чё­там, био­мас­са че­ло­ве­че­ст­ва (соб­ст­вен­но че­ло­ве­ка как ви­да, с куль­ти­ви­руе­мы­ми рас­те­ния­ми и раз­во­ди­мы­ми жи­вот­ны­ми) в сер. 20 в. пре­вы­си­ла на су­ше био­мас­су при­род­ных эко­си­стем. На су­ше поя­вил­ся но­вый тип эко­си­стем – аг­ро­эко­си­сте­мы. Пло­щадь рас­па­хан­ных зе­мель на Зем­ле со­став­ля­ет не ме­нее 10% от всей тер­ри­то­рии су­ши. В ре­зуль­та­те рас­ши­ре­ния с.-х. уго­дий пло­щадь ле­сов уже со­кра­ти­лась бо­лее чем на 50% и про­дол­жа­ет со­кра­щать­ся на 0,3–1% в год. Кро­ме то­го, све­де́­ние ле­сов со­про­во­ж­да­ет­ся сни­же­ни­ем уров­ня под­поч­вен­ных вод, уве­ли­чи­ва­ет ве­ро­ят­ность за­сух. Рас­паш­ка сте­пей при­ве­ла к раз­ру­ше­нию струк­ту­ры почв и к воз­ник­но­ве­нию эро­зии; это по­слу­жи­ло при­чи­ной опус­ты­ни­ва­ния ог­ром­ных тер­ри­то­рий в Сев. Аме­ри­ке, Аф­ри­ке и Азии. Раз­ви­тие пром-сти, транс­пор­та, рост го­ро­дов и др. ви­ды че­ло­ве­че­ской дея­тель­но­сти тре­бу­ют за­трат энер­гии, пре­вы­шаю­щих в 15–20 раз её ко­ли­че­ст­во, по­лу­чае­мое в ви­де пи­щи. По­сколь­ку осн. ис­точ­ни­ком этой до­пол­нит. энер­гии до сих пор ос­та­ёт­ся ис­ко­пае­мое то­п­ли­во, ко­ли­че­ст­во ди­ок­си­да уг­ле­ро­да, вы­бра­сы­вае­мое в ат­мо­сфе­ру при сжи­га­нии неф­ти, уг­ля и при­род­но­го га­за, при­мер­но во столь­ко же раз долж­но быть боль­ше то­го, что вы­де­ля­ет всё че­ло­ве­че­ст­во в про­цес­се ды­ха­ния. Это так­же от­ра­жа­ет­ся на из­ме­не­нии гло­баль­но­го цик­ла уг­ле­ро­да и пре­ж­де все­го на уве­ли­че­нии со­дер­жа­ния ди­ок­си­да уг­ле­ро­да в ат­мо­сфе­ре. Т. к. ди­ок­сид уг­ле­ро­да от­но­сит­ся к чис­лу т. н. пар­ни­ко­вых га­зов, по­вы­ше­ние его кон­цен­тра­ции мо­жет быть при­чи­ной из­ме­не­ния кли­ма­та Зем­ли в ре­зуль­та­те ра­зо­гре­ва ат­мо­сфе­ры.

Ан­тро­по­ген­ные воз­дей­ст­вия на Б., при­няв­шие гло­баль­ный ха­рак­тер, ста­вят под уг­ро­зу воз­мож­ность под­дер­жа­ния го­мео­ста­за при­род­ных сис­тем. В свя­зи с этим уче­ние о Б. как еди­ной, оп­ре­де­лён­ным об­ра­зом ор­га­ни­зо­ван­ной ди­на­мич. сис­те­ме при­об­ре­та­ет ис­клю­чи­тель­но важ­ное зна­че­ние для все­го че­ло­ве­че­ст­ва (см. «Че­ло­век и био­сфе­ра»). Оно ока­зы­ва­ет ог­ром­ное влия­ние на раз­ви­тие мн. на­ук, на ха­рак­тер мыш­ле­ния и под­хо­дов при ре­ше­нии всех слож­ней­ших во­про­сов, свя­зан­ных с взаи­мо­от­но­ше­ни­ем при­ро­ды и об­ще­ст­ва. В. И. Вер­над­ский раз­вил пред­став­ле­ние о пе­ре­хо­де Б. в ноо­сфе­ру, в та­кое со­стоя­ние, при ко­то­ром её раз­ви­тие бу­дет управ­лять­ся че­ло­ве­че­ским ра­зу­мом. См. так­же За­гряз­не­ние ок­ру­жаю­щей сре­ды, Ох­ра­на ок­ру­жаю­щей сре­ды.

В гео­гра­фич. нау­ках по­ня­тие «Б.» тра­ди­ци­он­но ис­поль­зо­ва­лось для обо­зна­че­ния од­ной из гео­сфер, вхо­дя­щих в со­став гео­гра­фи­че­ской обо­лоч­ки.

Источник: bigenc.ru

Что такое биосфера?

Биосфера – это область, в которой находятся все живые организмы на планете Земля. Вода практически полностью наполнена ими, а в земной коре разные существа встречаются даже на глубине до 7 км. Атмосфера заселена до озонового слоя, дальше солнечные лучи и низкая температура убивают все живое.

Где находится, границы

Границы биосферы
Границы биосферы

Верхняя граница биосферы проходит в атмосфере, на высоте в 15-20 км от поверхности. Далее заканчивается озоновый слой, а за его пределами жизнь погибает от солнечной активности.

Нижняя граница находится в земной коре (литосфере), проходит на глубине 3,5-7,5 км. Такой диапазон обусловлен тем, что температура планеты доходит до 100 градусов Цельсия на разных глубинах. При ней начинается свертывание белков, и существование жизни практически невозможно. Однако организмы обычно не распространяются глубже нескольких метров, так как дальше им не хватает питательных веществ, света, а горные породы препятствуют продвижению.

Для обозначения области между верхней и нижней границами, используется понятие “эубиосфера”. Это пространство, в котором проживает большая часть живых существ на планете Земля.

Биомасса биосферы

Растения - основной компонент биомассы
Растения – основной компонент биомассы

Биомасса – это вес всех живых организмов, проживающих в биосфере. Значение этого параметра равно примерно 2,5 x 1012 тонн. На сушу приходится больший процент всех организмов: биомасса океана составляет только 0,003 x 1012 тонн.

Данный параметр у растений в 500-1000 раз больше, чем у животных. Их масса равна 560 млрд тонн, а у зверей – лишь 5 млрд. Биомасса людей составляет 350 млн тонн, муравьи весят 3 млрд, морские рыбы 800-2000 млн., а планктон и водоросли, находящиеся в океане, 7 млрд. тонн.

Небольшое количество организмов живет в суровых условиях на территории пустынь и во льдах. Их биомасса очень мала, что обусловлено недостатком питательных веществ, кислородом.

Основные компоненты

Биосфера обладает определенной структурой, благодаря которой ученым гораздо легче изучать ее:

  1. Живое вещество – все организмы, существующие на Земле. Их масса примерно равна 3,6 трлн тонн. Они не только населяют, но и преобразуют облик планеты, влияя на нее.
  2. Биогенное вещество – результат жизнедеятельности организмов. Они постоянно поглощают и перерабатывают воду, воздух и минеральные вещества. То, что образуется в итоге, может не входить в состав организмов (уголь, торф, нефть).
  3. Косное вещество – все ,что образуется без участия живого (горные породы, вода).
  4. Биокосное вещество – все, что перерабатывают организмы горных и осадочных пород (почва, ил).
  5. Вещество космического происхождения.

В совокупности компоненты представляют собой биосферу. Причем все они взаимосвязаны и непрерывно взаимодействуют друг с другом.

Состав биосферы – оболочки

Биосфера разделена на три уровня, обладающих определенными особенностями. Также их называют оболочками.

Атмосфера

Фото атмосферы из космоса
Фото атмосферы из космоса

Атмосфера – область над поверхностью планеты. Через нее Земля из космоса получает необходимые газы: водород и гелий. Она полностью пронизывается радиацией от Солнца, которое нагревает планету, способствует распаду молекул и ионизации атомов.

Атмосферу можно разделить на различные слои:

  • тропосфера (0-10 км);
  • стратосфера (10-47 км);
  • мезосфера (47-80 км);
  • термосфера (80-1000 км);
  • экзосфера (от 1000 км), газы рассеиваются в космическое пространство.

В состав атмосферы входят: азот 78,8%, кислород 20,9%, аргон 0,93%, углекислый газ 0,03%. Также в ней присутствуют неон, гелий, метан, водород, водяной пар и озон.

Температура, давление и плотность атмосферы постоянно меняются в зависимости от времени года и суток, расположения. Например, масса водяного пара в разных местах будет отличаться: в тропиках 3%, в Антарктиде 0,00002 %.

Гидросфера

Гидросфера составляет большую часть поверхности планеты
Гидросфера составляет большую часть поверхности планеты

Гидросфера – это водная оболочка Земли. Жидкость присутствует повсюду: в виде пара находится в атмосфере, в естественном состоянии просачивается сквозь землю, а также составляет основу Мирового океана.

Морская вода содержит в себе такие элементы, как: кислород, водород, хлор, натрий, магний, кальций, калий, бром и сера. Также в разном количестве в ней присутствуют и другие вещества. Фактически, в некоторых водоемах может находиться большая часть химических элементов, и все они будут влиять на местные организмы. Вода также оказывает воздействие на человека, природу, климат, более того, именно в ней зародилась жизнь.

Мировой океан составляет 94% всех вод на планете. Поэтому большая часть подводных организмов проживает именно в нем. В морской воде много растворенных газов, например углекислого больше, чем в атмосфере, в 100 раз. А кислорода наоборот, в 100 раз меньше.

Вода активно поглощает тепло от Солнца, не давая температуре на Земле подниматься критически высоко. Поверхность океана в районе экватора нагревается, образует теплые течения и уносит жидкость в полярные области. Обратно же она возвращается охлажденной. А за счет испарений образуется круговорот воды в природе, что влияет на климат.

Литосфера

Фото каньона как пример литосферы
Фото каньона как пример литосферы

Литосфера – это земля, почва, полезные ископаемые – всё, что находится в твердом веществе на поверхности планеты. В её химический состав входят алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий.

Организмы проникают в почву на глубину до 3 км, дальше им не хватает ни воздуха, ни питательных веществ для того, чтобы выжить. Камни и горные породы препятствуют проходу животных и растений.

Почва включает в себя твердые, жидкие и газообразные элементы, ей присуща живая и неживая природа. Она – результат выветривания горных пород и взаимодействия климата, растений, животных. Самый плодородный – верхний слой (гумус), содержит продукты перегнивания органики, имеет глубину в 10-15 см.

Выделяют три основных элемента почвы:

  • твердая часть – это органическое вещество, состоящее из растительного, животного и микробного происхождения;
  • жидкая часть – почвенный раствор, в нем находятся элементы питания, необходимые для роста растений: ионы, молекулы, коллоиды;
  • газообразная часть – это воздух, который заполняет поры, в его состав входят азот, озон, углекислый газ и множество других элементов в зависимости от места, окружающих условий.

В верхних слоях живых существ больше, чем в нижних. Почва – это среда обитания микроорганизмов, формирующих ее плодородие. Они способны разрушать все природные и органические соединения, участвуя в процессе почвообразования. Также микроорганизмы очищают окружающую среду от загрязнений.

Круговорот веществ в биосфере

Круговорот веществ в биосфере
Круговорот веществ в биосфере

Химические элементы, атомы – все находится в бесконечном круговороте веществ. Они перегруппировываются и преобразуются постоянно, их запас не исчезает и распределяется между видами.

Большой круговорот элементов длится сотни лет, превращает камни в песок, медленно движутся плиты материков.

Малый круговорот происходит на уровне экосистем. Питательные вещества перемещаются из одной среды в другую: тела животных разлагаются, питая почву, становятся растениями, которые едят другие животные.

Биогеохимический цикл – это круговорот неорганических химических веществ в органическую среду. Например, процесс фотосинтеза.

Очень важными для биосферы являются круговороты таких веществ, как углерод, кислород, азот, фосфор, сера. Они являются компонентами всего живого, участвуют в образовании белка, в процессах фотосинтеза.

История развития

Развитие биосферы можно отследить по живому и биокостному веществам. Земля образовалась примерно 4,5 млрд лет назад. Долгое время она формировалась и приобретала вид, отдаленно напоминающий современный. Жизнь на ней зародилась 3,5 млрд лет назад, в воде. Таков возраст древнейших останков, найденных учеными. Первыми живыми организмами на Земле стали одноклеточные.

С тех пор планета активно менялась, и биосфера также претерпевала соответствующие преобразования, пока не приобрела современный вид. Сейчас она продолжает меняться, причем нередко человек создает условия для этого. Люди пытаются увеличивать количество определенных живых существ с целью сохранения вида. Но иногда их деятельность приводит к резкому сокращению биосферы. Например, при сливе химических отходов в океан.

Искусственная биосфера

С полетами на Луну для человечества открылась эра космонавтики, все фантастические рассказы о жизни на других планетах стали планами. Но чтобы появилась возможность заселить другое небесное тело, требуется создать на нем все условия для образования биосферы. В этом поможет терраформирование. Это процесс создания искусственной биосферы на других планетах. Пока это только теория, не увенчавшаяся успехом в реальных условиях. Сейчас ученые лишь строят теории о том, как воссоздать условия для жизни на целой планете.

Механизмы устойчивости

Грибы - наиболее распространенные представители гетеротрофов
Грибы – наиболее распространенные представители гетеротрофов

Биосфера – саморегулирующаяся система, для нее характерна организованность (гомеостаз). Это значит, что при, слишком большой солнечной активности все живое не погибнет, а выработает механизмы сопротивления, приводящие систему в равновесие.

Живые организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Первые производят органическое вещество, а вторые его потребляют и разрушают. Эти процессы должны быть в равновесии, и важнейшим их элементом является биоразнообразие, которое гарантирует замену одних элементов другими в случаях непредвиденных ситуаций, катаклизмов.

Факторы, определяющие устойчивость

Наличие организмов, обеспечивающих круговорот веществ в системе, это важнейший фактор устойчивости. Без них углерод, который необходим для образования всего живого, быстро бы исчерпал себя. Но круговорот делает процесс непрерывным.

Есть основные факторы, которые определяют устойчивость биосистемы:

  • биоразнообразие – большое количество различных видов животных, растений, микроорганизмов;
  • взаимозаменяемость компонентов: одни виды могут заменить другие в случае их исчезновения или из-за других непредвиденных обстоятельств;
  • дублирование, когда разные организмы выполняют одну и ту же функцию;
  • жизненная активность: организмы довольно быстро размножаются и распространяются при необходимости.

На экваторе наблюдается самое большое разнообразие видов, следовательно здесь экосистема находится в большем равновесии.

Биосфера пребывает в непрерывном движении. Людям необходимо охранять виды, которые вымирают, и не допускать слишком больших изменений, ведь они способны пошатнуть всю систему в целом.

Источник: kipmu.ru

Свойства биосферы необходимые для возникновения и продолжения жизни

Что такое биосфера

  • Наличие CO2 и кислорода;
  • вода – источник жизни на земле, присутствие, как пресных водоемов, так и соленых;
  • регуляция температуры: отсутствие резких перепадов, сверхвысоких и низких показателей;
  • обеспечение всего живого продуктами питания;

До сих пор нет единого определения. Существует три версии, что такое биосфера:

  1. Общая масса всех живых существ, которые обитают в оболочках земли, является биосферой.
  2. Организмы и места их жизнедеятельности вместе составляют биосферу.
  3. Это следствие продолжительной жизни существ, обитавших задолго до наших дней.

Ученые-геологи считают правильной первую точку зрения, так как другие не имеют теоретического подкрепления.

Биосфера простилается по всей поверхности Земли (горы, поля, реки, моря, океаны) и создает условия для жизнедеятельности всех организмов. Человек также является составляющим звеном.

Границы

Где проходят границы биосферы
Границы биосферы в км

Чем определяются границы распространения биосферы?

Поскольку Живое — главная составляющая биосферы, ее границы определяются возможностью выживать отдельных индивидуумов в условиях окружающей среды. В верхних слоях ультрафиолетовое излечение не дает развиваться живым организмам – это определяет верхнюю границу биосферы. Высокие температуры в земных глубинах устанавливают нижнюю черту жизни.

Где проходят границы биосферы?

Атмосфера – воздушный слой земного шара, состоит из азота, кислорода, диоксида углерода и др. Она защищает Землю от перегрева, действия космической радиации, ультрафиолета, метеоритов. В составе атмосферы выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу.

Тропосфера (озоновый слой земли) является верхней границей биосферы, находится на высоте 20 км.

Стратосфера – располагается на высоте 50 км над уровнем моря, воздух разжижается, нагревается, увеличивается концентрация озона, условия становятся непригодными для жизни.

Ионосфера – поверхностный слой атмосферы, поддается воздействию космического излучения, поэтому сильно ионизированный.

Литосфера – земная кора, твердый слой, который уходит на глубину 200км. К биосфере относится верхний шар, населенный живыми организмами. Нижняя граница по литосфере достигает 4км, глубина где были найдены бактерии. Опускаясь ниже, температура возрастает, достигая 100 градусов, что несовместимо с существованием живых организмов, происходит денатурация белка, все живое – гибнет.

Гидросфера – совокупность наземных и подземных вод. Это одна из оболочек нашей планеты, которая окружает материки и острова, составляет 70% поверхности земного шара. Нижняя граница биосферы расположена на глубине около 11 км. (в области Тихого океана).

Схема границ биосферы
Схема границ биосферы

Слои биосферы

Эубиосфера – основная прослойка биосфера. 99,9% живых существ постоянно населяют данный слой. Ширина эубиосферы 12-17км.

Парабиосфера, метабиосфера – соответственно верхний и нижний слои бисоферы, куда жизнь попадет случайно, заносится из эубиосферы.

Апобиосфера и абиосфера — самый верхний и самый нижний слои, куда жизнь не может попасть даже случайно.

В зависимости от среды обитания живых организмов выделяют:

  • Аэробиосферу (жизнь осуществляется за счет атмосферной влаги и солнечной энергии, от верхушек деревьев до стратосферы);
  • геобиосферу (организмы населяют почву, поверхность суши, деревья);
  • гидробиосферу (все водные структуры заселенные гидробионтами, исключая подземные воды).

Структура биосферы и ее состав

Живое вещество Вернадский описывал как общее число всех живых организмов населяющих планету в данный период времени.

Основные свойства:

  • В нем сосредоточено огромное количество энергии;
  • скорость течения реакций в живом организме быстрее, чем в искусственно созданных условиях;
  • составляющие живого вещества стабильны только в жизнеспособном организме;
  • возможность существовать в разных условиях, заполняя все пространство. Это явление Вернадский назвал «всюдностью жизни»;
  • отдельные особи всегда являются частью экосистемы;
  • живое вещество эволюционирует, приобретает новые свойства, адаптируется к изменчивости внешней среды.

Биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живого. В процессе жизни организмы пропускают через себя многократно все составляющие биосферы, так образуются залежи нефти, газа, угля, торфа и др.

Косное вещество – формируется без участия живой материи (небиогенные горные породы, минералы).

Биокосное вещество – создается при взаимодействии живого и неживого (вода, приземная атмосфера, почва).

Структура и состав биосферы
Структура и состав биосферы

Живое вещество распределено не равномерно на просторах земли, ее концентрация увеличивается возле экваториальной плоскости, на полюсах планеты жизни мало.

Скопление живых организмов находятся на границах слоев биосферы: на дне океана – проходит граница между литосферой и гидросферой, в поверхностных водах Мирового океана – рубеж между гидросферой и атмосферой, на границе литосферы и атмосферы находится почва – место обитания микроорганизмов, насекомых, других животных. В этих местах создаются благоприятные условия для существования: высокая концентрация кислорода, доступ к солнечному свету, влага, питательные вещества.

Соотношение видов живых организмов показывает преобладание растительности, она занимает 99% от всего живого, животные – 1%, люди – 0,0002%.

Функции биосферы

Энергетическая – аккумуляция солнечного излучения в процессе фотосинтеза (переход энергии солнечного света с помощью пигментов растений в органические связи) и ее трансформация, с последующим распределением между всеми живыми организмами.

Газообразующая – поддержание стабильного газового состава атмосферы (выделение кислорода, поглощение диоксида углерода).

Концетрационная – сосредотачивают в теле химические вещества, образуя в дальнейшем полезные ископаемые.

Круговорот вещества в биосфере

Растения в процессе роста и развития используют минеральные вещества из почвы, адсорбируют воду с помощью корня, перерабатывают энергию Солнца, образуют органические вещества из неорганических, из атмосферного воздуха листьями поглощается диоксид углерода и выделяется кислород посредством фотосинтеза.

Животные и человек дышат кислородом, используют органические вещества образованные растениями. После смерти, скопление органических веществ растений и животных разлагается под действием микроорганизмов, и переходят в неорганическое состояние.

Процесс преобразования энергии и вещества начинается сначала – это и есть жизненный круговорот.

Источник: animals-world.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.