Граница биосферы в литосфере находится на глубине


Известный австрийский геолог Эдуард 3юсс под биосферой понимал совокупность всех живых организмов на Земле. Русский ученый Вернадский В.И. расширил понятие биосферы, включив в него не только живые организмы, но геологические оболочки, заселенные ими. В 1926 г. выходит книга Венадского «Биосфера», где он показывает, что деятельность живых организмов изменяет геологические оболочки Земли и создает биосферу.

Биосфера, как было уже сказано ранее, — это открытая система. Солнечный свет является источником энергии для ее существования. Живые организмы используют эту энергию для извлечения различных химических элементов из неживой природы и вовлекают их в круговорот веществ.

В.И. Вернадский, особо подчеркивая роль живого вещества, писал:

«Жизнь захватывает значительную часть атомов, составляющих материю земной поверхности. Под ее влиянием эти атомы находятся в непрерывном интенсивном движении. Из них все время создаются миллионы разнообразнейших соединений. И этот процесс длится без перерыва десятки миллионов лет. На земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом.»


В процессе фотосинтеза энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей образованного органического вещества растений, которое частично используется самими же растениями во время их дыхания. Другая часть этого полученного растениями органического вещества служит строительным материалом, а также источником энергии для многочисленных гетеротрофов. Когда происходит разрушение неживой органики, остатки энергии рассеиваются в виде теплового излучения. Слндовательно, для того, чтобы биосфера существовала, необходим постоянный приток энергии солнечного света, обеспечивающий все жизненные функции биосферы и в конце рассеивающийся в виде тепла.

Биосфера является сложной системой, включающей компоненты и живой, и неживой природы. Верхняя часть литосферы, гидросфера, нижняя часть атмосферы относятся к неживой природе. Круговорот веществ и потоки энергии, протекающие в различных биогеоценозах, связывают эти геологические оболочки между собой. Биогеоценоз — это элементарная структурная единица биосферы, сама же биосфера является глобальной экологической системой — ноосферой.

Все вещества, содержащиеся в биосфере Земли, можно разделить на 4 группы:


  • Живое вещество. Сюда относится совокупность всех живых организмов на планете.
  • Косное вещество. К нему относят вещество неживой природы (гранит, базальт, песок, глина и т.д.).
  • Биокосное вещество. Является результатом взаимодействия живых организмов с неживой природой (т.е. вода, ил, почва и тд.).
  • Биогенное вещество. Это те вещества, которые образуются в результате жизнедеятельности организмов (осадочные породы, полезные ископаемые: нефть, каменный уголь, торф).

В.И. Вернадский в своих работах в неживой природе биосферы (косное вещество биосферы) различал 3 геологические оболочки: литосферу, тропосферу и гидросферу. Эти оболочки в результате воздействия живых организмов стали биокосным веществом.

Литосфера или «каменная оболочка» Земли (чаще ее называют «почва») — это самая верхняя часть земной коры, которая изменилась в результате физического, химического и биологического воздействия. Сверху она состоит из осадочных пород, ниже располагаются гранитный и базальтовые слои. Т.к. проникновение жизни вглубь литосферы ограничено отсутствием воды и высокиими температурами, нижняя граница жизни в литосфере проходит на уровне 4—7 км. Естественно, максимально заселенными является поверхность Земли и верхний слой почвы.


Биомасса различных участков поверхности Земли зависит от многих климатических условий. В первую очередь, это температура и количество выпадающих осадков.  Например, в тундре, где климатические условия можно назвать суровыми (вечная мерзлота, низкие температуры, короткое и холодное лето), сформировались своеобразные растительные сообщества с небольшой биомассой. В тундре растут мхи, лишайники, различные формы стелющихся карликовых деревьев, есть также травянистая растительность. Т.е. растет то, что может выдержать такие экстремальные условия.
Биомасса тайги уже больше, потом идут смешанные и широколиственные леса, где биомасса также постепенно увеличивается. На смену зоны степей приходят зоны с субтропической и тропической растительностью, здесь условия для жизни наиболее благоприятны, следовательно, и биомасса максимальна.

Если рассматривать почву, то наиболее благоприятным для жизнедеятельности (водный, температурный и газовый режим) является верхний слой почвы.
Благодаря Растительному покрову органическим веществом обеспечиваются все обитатели почвы: животные (позвоночные и беспозвоночные), грибы и бесчисленное множество бактерий. Бактерии и грибы являются редуцентами. Они минерализуют органические вещества и очень важны в круговороте веществ биосферы. Л. Пастер назвал бактерии великими могильщиками природы.


Гидросфера или «водная оболочка», образована Мировым океаном и различными водоемами суши: реками, озерами и т.д. Мировой океан занимает около 71 % поверхности Земли, остальные водоемы — около 5%. Большие запасы воды находятся также в ледниках и в подземных водах. Т.к. вода имеет сравнительно высокую плотность, живые организмы могут нормально жить не только на дне, но на поверхности воды и в ее толще. По этой причине гидросфера заселена по всей своей толщине.

Живые организмы гидросферы представлены бентосом, планктоном и нектоном. У бентосных организмов (от греческого слова benthos — глубина) придонный образ жизни. Они живут на грунте и в грунте. Различные растения:  зеленые, бурые, красные водоросли образуют фитобентос. Эти растения произрастают на различных глубинах. Зеленые растения живут на небольшой глубине, затем глубже — бурые, еще глубже — красные водоросли, которые можно встретить на глубине до 200 м. Существует еще зообентос, который представлен животными: червями, моллюсками, членистоногими и т.д. Многие из приспособились и могут проживать даже на глубине более 11 км.

Планктонные организмы (от греческого слова planktos — блуждающий) представлены фитопланктоном и зоопланктоном.


о обитатели толщи воды, самостоятельно передвигаться на большие расстояния они не способны. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли, цианобактерии. Они проживают в морских водоемах до глубины 100 м и являются основным продуцентом органических веществ, т.к. имеют необычайно высокую скорость размножения. К зоопланктону относятся морские простейшие, кишечнополостные, мелкие ракообразные. Для них характерны вертикальные суточные миграции. Зоопланктон — основная пища для крупных животных: рыб и усатых китов.

К нектонным организмам (от греческого слова nektos – плавающий) относятся обитатели водной среды, которые способны активно передвигаться в толще воды, и преодолевать при этом большие расстояния. Это рыбы, китообразные, кальмары, ластоногие и другие животные.

Атмосферу подразделяют на тропосферу, стратосферу и ионосферу. Тропосфера — нижнюю часть атмосферы, ее высота доходит до 20 км, стратосфера находится выше — до 100 км, и еще выше располагается ионосфера. Заселеной является только тропосфера, при этом верхняя граница жизни проходит на высоте около 20 км, сюда потоки восходящего воздуха заносят споры микроорганизмов. На высоте 15-35 км в атмосфере свободный кислород (О2) превращается в озон (О3), отражающий жесткий ультрафиолет (свет, имеющий длину волны менее 290 км), который вызывает мутации в клетках живых организмов.

Примерные экзаменационные вопросы по теме «Биосфера».

Перейти к оглавлению.

Источник: www.studentguru.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

Биосфера (греч. bios — жизнь + sphaira — шар) — наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин «биосфера» предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.

Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части — тропосфере, которую сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).

Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Многокомпонентная сложная система биосферы включает несколько отдельных элементов. Вернадский В.И. создал учение, в соответствии с которым вещество биосферы состоит из:

  • Живое вещество
  • Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ — важнейший фактор геологических изменений планеты.

  • Косное вещество
  • Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

  • Биогенное вещество
  • Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.

  • Биокосное вещество
  • Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

    К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва — уникальный продукт совместной деятельности живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.

Функции живого вещества

Важнейший компонент биосферы — живое вещество, то есть — живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере, они обеспечивают круговорот веществ — главное условие зарождения новой жизни.

Перечислим важнейшие функции живого вещества:

  • Энергетическая
  • Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам — сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.

  • Газовая
  • Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.

  • Концентрационная
  • Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

    Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают кальций, образуют известковый скелет — раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых — известняка (мела).

    В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое — торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.

  • Окислительно-восстановительная
  • Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

  • Деструктивная
  • Без разрушения «старой» жизни, невозможно возникновение «новой». После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда — это главное условие жизни.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка — все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами — великое чудо и немыслимая случайность.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.

Ноосфера

Ноосфера (греч. noos — разум и sphaira — шар) — термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.

Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы — разумное, рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей — карбоната кальция (из которого состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк может надолго исключить углерод из круговорота веществ.

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав. После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается бактериями до атмосферного азота — цикл замыкается.

Источник: studarium.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.