Связь биосферы с литосферой


Все три составные части биосферы – гидросфера, атмосфера и литосфера тесно взаимосвязаны друг с другом и составляют вместе единую функциональную систему. Так почва связана с гидросферой:

участвуя в формировании речного стока, путем выноса почвенных и грунтовых вод в водоемы;

образуя биопродуктивность водоемов, т.к. вместе с водой переносятся и растворенные в ней органические вещества почвы;

выступая в роли фильтра, защищает водоемы от загрязнений.

Связь почвы с атмосферой прослеживается в регулировании энергетического баланса биосферы – поглощая и отражая солнечную энергию, почва принимает участие в формировании влагооборота атмосферы и ее газового режима. С литосферой почва связана наиболее прямым путем: она возникла из верхних слоев литосферы и своей жизнедеятельностью способствует дальнейшему геохимическому преобразованию этих слоев. И в тоже время почва служит источником вещества для образования минералов, горных пород, полезных ископаемых и способствует переносу аккумулированной солнечной энергии в глубокие части литосферы.


Функциональная взаимосвязь составных частей биосферы включает и процессы, которые происходят в круговорот воды, энергетические связи, атмосфере и гидросфере, осуществляемые через тепловое излучение и процессы фотосинтеза, химические связи: растворение в водах О2 и СО2 , имеющее важное значение в формировании условий жизни гидробионтов. Этот процесс поддерживает систему динамического равновесия в водной среде

В целом функциональная взаимосвязь составных частей биосферы формирует ее как глобальную саморегулирующую экосистему, которая обеспечивает устойчивый глобальный круговорот веществ. В ней особое положение занимают разнообразные живые организмы, названные В.И.Вернадским «живым веществом».

Гумус. Процесс образования

Некоторая доля органических веществ полимеризуется (образуются более сложные соединения), что повышает их устойчивость к воздействию микроорганизмов-разрушителей. Так образуется гумус, который долго накапливается в почве и медленно разлагается. Входящие в состав гумуса фульвокислоты активно разлагают минеральные вещества, способствуя процессу почвообразования. Гуминовые кислоты участвуют в создании пористой структуры почвы, что улучшает водные и воздушные ее свойства и режим питания растений. Как среда жизни почва занимает как бы промежуточное положение между атмосферой и гидросферой: она обладает структурированностью, здесь возможно обитание организмов с различным типом дыхания, имеет место вертикальный градиент проникновения света – все это определяет распространение жизни в почве в основном до глубины 8-10м (корни деревьев, норы и ходы грызунов, микроорганизмы).


итание рыб на глубине 100м и более, бактерий в водах, сопровождающих залежи нефти на глубине до 3 км лишь формально отодвигает границу распространения жизни в литосфере, т.к. в этих случаях можно говорить только о своеобразных участках биосферы.

Биоразнообразие. Функции.

Биоразнообразие Земли. Для биосферы характерно большое разнообразие видов живых организмов, которое обусловлено разными средами жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная), разнообразием природных зон, наличием геохимических провинций и большим количеством элементарных экосистем и биогеоценозов. Биоразнообразие является одним из главных показателей благополучия биосферы, определяющая ее устойчивое динамическое состояние и в то же время она основа жизни на Земле для людей.

В настоящий период под биоразнообразием понимают все виды, внутривидовые формы и популяции всех типов растений, животных, микроорганизмов, а также разноообразие экосистем, как естественных, так и созданных человеком. Биоразнообразие рассматривается на трех уровнях: генетическом, видовом и экосистемном. Генетическое разнообразие представляет собой объем генетической информации, содержащийся в генах организмов, населяющих Землю. Видовое разнообразие — разнообразие видов живых организмов, обитающих на Земле. Разнообразие экосистем касается различных сред обитания, биотических сообществ и экологических процессов в биосфере.


Источник: studopedia.ru

Биосфера — область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, в которой совокупная деятельность живых организмов, в т. ч. человека, проявляется через геохимический фактор планетарного масштаба.[ …]

Литосфера — верхний покров Земли имеет среднюю толщину 30—40 км. В районе Памира и Гималаев толщина литосферы достигает 75 км. Верхнюю часть литосферы составляет почва. Она образовалась, как показал В. В. Докучаев, в результате воздействия живых и мертвых организмов на поверхностные горизонты Земли в различных условиях климата, рельефа местности и других факторов. В почве протекают многочисленные физические, химические и биологические процессы. Она является составной частью биосферы.[ …]

Биосфера — та часть земли, в которой обитают и размножаются живые организмы. В биосферу входит часть твердой оболочки Земли (литосферы), водной оболочки (гидросферы ) и газовой оболочки (атмосферы).[ …]

Биосфера распространена на 10830 м ниже дна океана и представляет из себя литосферу. Верхний слой биосферы служит так называемым защитным озоновым экраном на высоте 20 25 км, выше которого ультрофиолето-вая часть солнечного спектра исключает существование жизни (рис. 13).[ …]


Биосфера по Вернадскому (как было отмечено ранее) — это область распространения жизни, включающая наряду с организмами среду их обитания (нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы, гидросферу), связанная в единое целое обменом веществ и энергии. Биосфера, по Вернадскому, является геологической оболочкой Земного шара. Наиболее благоприятные условия для жизни сконцентрированы у поверхности суши и воды, поэтому здесь максимально сконцентрировано «живое вещество».[ …]

БИОСФЕРА (от греч. bios — жизнь; sphaire — шар) — оболочка Земли, состав, строение и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов. Охватывает часть атмосферы до высоты озонобого экрана (20—25 км), часть литосферы, особенно кору выветривания, и всю гидросферу.[ …]

БИОСФЕРА — нижняя часть атмосферы, вся гидросфера и часть (верхняя) литосферы, населенные живыми организмами, «область существования живого вещества» (В.И. Вернадский); самая крупная экосистема Земли. Толщина биосферы немногим больше 20 км (организмы обитают над поверхностью суши не выше 6 км над уровнем моря, опускаются не ниже 15 км в глубь океана), но основная масса живого вещества сконцентрирована в приповерхностном слое толщиной 50 —100 м.


включает как область распространения живого вещества и живых существ, так и само это вещество. Б. возникла 3,5 —4,5 млрд. лет назад. Б. — это не простое сочетание абиотической области распространения живого вещества и живых существ, а тесное их взаимодействие. Как живое вещество есть «функция биосферы», так биосфера есть результат развития живого вещества как планетарного явления, служащего «могучей биологической силой… связанной с другим веществом биосферы… биогенной миграцией атомов».[ …]

Биосфера — область распространения жизни на Земле. Б. охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу, верхнюю часть литосферы.[ …]

Биосфера — оболочка Земли, обусловленная прошлой или современной деятельностью живых организмов. По определению академика В. И. Вернадского, биосфера — часть Земного шара, в пределах которой существует жизнь. Биосфера охватывает часть атмосферы (примерно до озонового слоя), верхнюю часть литосферы, так называемую кору выветривания (2 — 3 км в глубь Земли) и гидросферу. Биосфера сформировалась на нашей планете около 4 млрд лет назад. Венцом развития биосферы явился человек. В результате эволюции энергии: мускульная — паровая — электрическая — атомная, на Земле появились созданные человеком заводы, фабрики, транспортные системы, объекты ядерной техники. Весь этот искусственно созданный технический мир назвали техносферой.[ …]

Биосфера, будучи открытой системой в геологическом масштабе времени (метеоритное вещество, космические частицы), в практическом смысле представляет собой закрытую систему, которая обменивается только энергии! с космическими, внепланетными источниками.


мен вег ществом с неживыми оболочками Земли — атмосферой, гидросферой и литосферой — происходит за счет поглог-щаемой энергии. Именно достоянный приток солнечной энергии и возможность ее максимального использования з счет совершенствования структуры биосферы, экосистем, видов живых организмов составляет энергетическую баау как эволюции жизни и биосферы, так и современного существования жизни на Земле, включая человека как компонент биосферы.[ …]

Биосфера, таким образом, включает в свой состав живое вещество, все живые организмы, которые обитают в пределах атмосферы, гидросферы и литосферы.[ …]

Биосфера — это область распространения жизни на Земле, охватывающая несколько населенных организмами геосфер: тропосферу, гидросферу и часть литосферы (до 3 км). Биосфера представляет собой устойчиво неравновесную систему, в которой обмен веществ и энергии осуществляются главным образом в процессе жизнедеятельности организмов.[ …]

Литосфера — подразделение биосферы (поверхность Земли).[ …]

Космос лепит лик Земли». В биосфере все главные организмы связаны со средой обитания и их деятельностью самоуправляемыми биологическими и геохимическими процессами.[ …]

Биосфера — внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы до высоты 25—30 км (до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы примерно до глубины 3 км.


обенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами, составляющими живое вещество планеты. Взаимодействие абиотической части биосферы — воздуха, воды и горных пород и органического вещества — биоты обусловило формирование почв и осадочных пород. Последние, по В. И. Вернадскому, несут на хебе следы деятельности древних биосфер, существовавших в прошлые геологические эпохи.[ …]

В пределах биосферы выделяют две категории слоев: собственно биосферу, где живое вещество локализовано постоянно (эубиосферу), а также расположенные выше и ниже ее соответственно парабиосферу и метабиосферу. В эти слои живые организмы могут попадать лишь случайно. Общая протяженность эубиосферы по вертикали — 12-17 км, хотя у разных авторов эти оценки несколько варьируют.[ …]

Биосфера (греч. bios — жизнь, spharia — шар) — оболочка Земли, в которой развивается жизнь разнообразных организмов, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Биосфера возникла 3,5…4,5 млрд лет назад и представляет собой результат взаимодействия живой и неживой материи. При этом как живое вещество является «функцией» биосферы, так и биосфера — результат развития живого вещества. Как пример можно привести тот факт, что 99% всего вещества в верхних слоях литосферы трансформировано живыми организмами. Суммарная масса живых организмов Земли оценивается примерно в 2,4 -1012 т. Биосфера развивается. Человеческое общество является одним из этапов развития жизни на Земле, т.е. одним из этапов биогенеза. Отличительной чертой биогенеза на современном этапе эволюции является влияние разума (разумной деятельности человека). Следовательно, биогенез получил характерный признак ноогенеза. Соответственно происходит постепенное превращение биосферы в ноосферу.[ …]


В биосферу входят: нижняя часть атмосферы, состоящая из тропосферы и нижней части стратосферы, высотой до 15-20 км, гидросфера, где наблюдается жизнь ниже глубины Мирового океана на 1-2 км, и литосфера — верхняя часть оболочки Земли глубиной до 4,5 км (рис. 1). На этой глубине в нефтеносных водах найдены микроорганизмы. Верхней границей служит защитный озоновый экран, который предохраняет живые организмы на Земле от вредных влияний ультрафиолетовых лучей. К биосфере относится и человек.[ …]

В биосферу входит только верхняя часть земной коры, причем нижняя граница биосферы нечеткая, расплывчатая, поскольку распространенность живых организмов от границы литосферы с атмосферой и гидросферой в глубь Земли резко уменьшается. Отчетливая миграция жизни отмечается лишь до нескольких десятков метров, однако с подземными водами микроорганизмы достигают и значительно больших глубин — порядка 2…3 км. Известны единичные случаи обнаружения микроорганизмов в нефтеносных водах и нефти, добытых при бурении с глубин 4…5 км. Положение границы сильно зависит от геологического строения местности, гидрогеологических условий и геотермического градиента.


отермический градиент, характеризующий прирост температуры горных пород земной коры при углублении на каждые 100 м, в различных местах неодинаковый — обычно от 0,5… 1 до 20 °С, в среднем составляет около 3°С. Основным же физическим фактором, определяющим границы деятельности микроорганизмов в земной коре, является температура. Подавляющее большинство организмов не выдерживают длительного пребывания при температуре, близкой к 100°С, поэтому нижней границей биосферы считают ту глубину, где температура близка к 100°С. В действительности же распространение жизни ограничено не только температурными условиями, но и другими факторами и не всегда достигает предела, обусловленного возрастанием температуры. Поэтому реальное положение нижней границы биосферы пока точно не установлено.[ …]

Гидросфера и литосфера. Изменения в гидросфере связаны с потреблением пресных поверхностных и подземных вод и их загрязнением, что приводит к нарушению кругооборота, баланса воды, негативно влияют на живое существо биосферы.[ …]

Верхняя часть литосферы, которая непосредственно выступает как минеральная основа биосферы, в настоящее время подвергается все более возрастающему антропогенному воздействию. В эпоху бурного экономического развития, когда в процесс производства вовлечена практически вся биосфера планеты, человек, по гениальному предвидению В. И. Вернадского, стал «крупнейшей геологической силой», под действием которой меняется лик Земли.[ …]


По мере развития биосферы, увеличения видового разнообразия, усложнения строения организмов, их поведения, расширения жизненного пространства, возрастают интенсивность и степень взаимодействия организмов с окружающей их средой, одним из наиболее важных компонентов которой является литосфера. Следовательно, растет и область планеты, находящаяся во взаимодействии с живыми организмами. С другой стороны, изменения, внесенные жизнью в окружающую среду, развиваются и после снятия непосредственного воздействия, вовлекаясь в геологические процессы более крупного масштаба. В качестве примера достаточно напомнить о процессе постепенного накопления мощных толщ скелетов кораллов, раковин, панцирей и т. п., которые затем могут быть вовлечены в метаморфизм и образовать мраморы, скарны. Так, равнинные области континентов, многие горные сооружения нашей планеты состоят преимущественно из метаморфизованных органогенных пород — преобразованных остатков организмов, живших многие сотни миллионов лет назад.[ …]

Приспособляемость биосферы к изменению внешних условий — это упорядоченный процесс, в котором один вид может замещаться другим, и в то же время это поток сдвигающихся динамических равновесий. Биологическое разнообразие биосферы обеспечивает непрерывный биогеохимический круговорот веществ и потоки энергии, поддерживая связи всех геосфер: атмосферы, литосферы, гидросферы, создавая целостность природной среды.[ …]

Современное учение о биосфере создал выдающийся русский ученый В.И. Вернадский (1863-1945). Он доказал, что все три оболочки Земли — атмосфера, гидросфера и литосфера — воедино связаны живым веществом, которое непрерывно оказывает воздействие на неживую природу, преобразуя и формируя облик планеты. Согласно учению о биосфере к природе надо подходить как к единому целому, как к системе, все части которой тесно связаны друг с другом.[ …]

Как и любой компонент биосферы, человек забирает из литосферы определенные вещества, преобразует их и возвращает в литосферу с измененным составом, концентрацией и местоположением. В соответствии с этим могут быть выделены воздействия на человека со стороны литосферы и воздействия со стороны человека на литосферу. Первые формируют минерально-сырьевую базу человека, условия его жизни и деятельности или инженерно-геологические условия, а также условия развития взаимосвязанных компонентов—атмосферы, гидросферы, биосферы, как составляющих окружающей человека среды, участвующих в формировании и регенерации ее свойств. Сюда следует отнести как благоприятные с точки зрения человека условия, так и неблагоприятные, сложные для того или иного вида освоения либо для жизни человека, включая проявления опасных и катастрофических геологических процессов.[ …]

АФОТОБИОСФЕРА — часть биосферы, куда не проникают солнечные лучи (в пределах гидросферы и литосферы).[ …]

Первые представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли были высказаны в начале XIX в. Ж. Ламарком. В 1875 г. австрийский геолог Э. Зюсс впервые ввел в научную литературу современный термин «биосфера», понимая под ним область взаимодействия основных оболочек Земли: атмо-, гидро- и литосферы, где встречаются живые организмы.[ …]

ЛИТОБИОСФЕРА — I. Ч асть биосферы, занимающая верхние слои литосферы (до 2-3, по некоторым данным — максимально 8,5 км глубиной). 2. Область распространения живых организмов (по трещинам, подземным водоемам) и область биогенных осадочных пород (былых биосфер).[ …]

Атмосфера, гидросфера и литосфера тесно взаимодействуют между собой. Практически все поверхностные экзогенные геологические процессы обусловлены этим взаимодействием и проходят, как правило, в биосфере.[ …]

Солиечно-земные связи и биосфера. Взаимодействие физических полей с биосферой в настоящее время рассматривают, как уже указывалось, под углом зрения солнечно-земных связей. Начальным звеном этой причинно-следственной зависимости являются процессы, протекающие на Солнце. Электромагнитные и корпускулярные излучения Солнца и Космоса активно взаимодействуют с магнитосферой, которая хотя и является определенной защитой околоземного пространства от этих потоков, но с другой стороны, магнитосферные процессы и ее флуктуации влияют вместе с Солнцем на состояние атмосферы, литосферу и гидросферу Земли, на живые организмы. За столетний период выявлены циклические колебания в жизни растительного, животного мира и людей, совпадающие с периодами циклических колебаний активности Солнца и возмущенности магнитосферы Земли [24]. Исследование этих зависимостей имеет большое практическое значение для прогнозирования наводнений, засух, неблагоприятного периода для здоровья людей и т. п. Четкая зависимость от периодичности солнечной активности прослеживается в чередовании толщины годичных колец деревьев.[ …]

Э. И. Колчинский (1988) в эволюции биосферы выделяет следующие тенденции: постепенное увеличение общей ее биомассы и продуктивности; прогрессивное накопление аккумулированной солнечной энергии в поверхностных оболочках Земли; увеличение информационной емкости биосферы, проявляющейся в нарастающем росте органических форм, увеличении числа геохимических барьеров и возрастании дифференцированное™ физико-географической структуры биосферы; усиление некоторых биогеохимических функций живого вещества и появление новых функций; усиление преобразующего воздействия жизни на атмосферу, гвдросферу, литосферу и увеличение роли живого вещества, продуктов его жизнедеятельности в геологических, геохимических и физико-географических процессах; расширение сферы действия биологического (биотического) круговорота и усложнение его структуры. Несомненно, к этому перечню необходимо отнести трансформирующее воздействие на биосферу человеческой деятельности, не исключая нисходящую ветвь эволюции биосферы — все эволюционирующие системы не являются бессмертными, а имеют «начало» и «конец» своего существования. Так, в эволюции живого вещества имеется непрерывный поток генетической информации, а в геноме человека есть гены от всего ряда его предков, то в составе биосферы имеются виды различного географического возраста — «экогеноэлементы», или «биоэлементы» экосистем. Происходит эволюционная замена данных экогеноэлементов (биоэлементов), иногда в региональных рамках полная замена, с исчезновением предшественников.[ …]

В.И. Вернадский. По его определению, биосфера — наружная оболочка (сфера) Земли, область распространения жизни (bios -жизнь). По последним данным, толщина биосферы 40…50 км. Она включает нижнюю часть атмосферы (до высоты 25…30 км, т.е. до озонового слоя), практически всю гидросферу (реки, моря и океаны) и верхнюю часть земной коры — литосферу (до глубины 3 км). Важнейшими компонентами биосферы являются: живое вещество (растения, животные и микроорганизмы); биогенное вещество (органические и органоминеральные продукты, созданные живыми организмами на протяжении геологической истории, -каменный уголь, нефть, торф и др.); косное вещество (горные породы неорганического происхождения и вода); биокосное вещество (продукт синтеза живого и неживого, т.е. осадочные породы, почвы, илы). Вернадский доказал, что все три оболочки Земли связаны с живым веществом, которое оказывает непрерывное воздействие на неживую природу.[ …]

Среди всех сфер Земли особое место занимает биосфера. Это геологическая оболочка Земли вместе с населяющими её живыми организмами: микроорганизмами, растениями и животными. Она включает верхнюю часть литосферы — твёрдую оболочку Земли, всю гидросферу — океаны, моря, озёра и реки и большую часть атмосферы. Границы биосферы определяются верхним пределом жизни, ограниченным губительным влиянием космических ультрафиолетовых лучей, и нижним пределом, ограниченным высокими температурами земных недр. Отличительная и определяющая особенность биосферы состоит в её целостности и населенности жизнью.[ …]

Наряду с атмосферой изменились гидросфера и литосфера. Изменение гидросферы тесно связано с эволюцией атмосферы, так как водный баланс водоемов зависит от режима осадков и испарения. Стала иной и литосфера. Она подверглась мощному физическому выветриванию. На литосферу оказывали влияние организмы, продукты их обмена и распада. В результате сложных процессов, протекающих в литосфере, сформировалась поверхность материков, образовались осадочные породы, почвы. Эволюция биосферы сопровождалась образованием биогенных веществ (каменного угля, горючих газов, торфа и т. д.), биокосных тел, возникших в процессе взаимодействия живой и неживой природы. Типичным биокосным телом является почва — основной объект сельскохозяйственного производства.[ …]

Окисление образующихся при фотосинтезе или поступающих из литосферы в ходе ее дегазации восстановленных соединений осуществляется в биосфере главным образом микроорганизмами-деструкторами или литотрофными бактериями. Лишь относительно небольшая часть этих компонентов окисляется абиотически в атмосфере, гидросфере и почвенном покрове. В частности, в атмосфере происходит окисление основных количеств восстановленных органических и неорганических газов, выделяющихся при дыхательном обмене живых организмов и при вулканических извержениях.[ …]

Без всякого преувеличения можно отметить, что воздействие человека на биосферу в целом и на отдельные ее компоненты (атмосферу, гидросферу, литосферу и биотические сообщества) достигло к настоящему времени беспрецедентных размеров. Современное состояние планеты Земля оценивается как глобальный экологический кризис. Особенно возросли темпы роста ингредиентных и параметрических загрязнителей, причем не только в количественном, но и в качественном отношениях. Негативные тенденции этих воздействий на человека и биоту носят не только выраженный локальный, но и глобальный характер.[ …]

Для предотвращения (снижения) отрицательных последствий воздействия загрязняющих веществ на атмосферу, литосферу и гидросферу необходимо знать их предельные уровни, при которых обеспечивается нормальная жизнедеятельность. Информация, характеризующая состояние природной среды, оценивается по специально разработанным критериям или нормативам. Основная величина экологического нормирования качества природной среды — ПДК ВВ в биосфере — воздухе, воде и почве. В общем случае ПДК — это такое содержание ВВ в окружающей среде, которое при постоянном контакте или воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. ПДК ВВ устанавливают на основе токсикометрических оценок, с раздельным нормированием уровней загрязнения, например, воздуха, в рабочих зонах и в населенных пунктах. Классификация ПДК [4] приведена на рис. 6.2.[ …]

Для того чтобы показать роль гидросферы относительно других оболочек Земли, приведем балансовые оценки их массы (г): литосфера — 5,98-1027, гидросфера — 1,4-1024, атмосфера — 5,2-1021, биосфера —1,5-1017. Различные сферы Земли обладают неодинаковой массой. При этом масса литосферы, включающая в себя вещество горных пород земной коры и верхнюю часть мантии, значительно превосходит массу гидросферы, атмосферы и биосферы.[ …]

Загрязнение Мирового океана. Выше мы отмечали колоссальное экологическое значение Мирового океана в функционировании биосферы Земли. Он представляет собой географический объект со специфическим геологическим и геоморфологическим строением, геохимическими и физико-химическими процессами, которые протекают в толще вод и донных отложений. Отличается особым характером обмена энергии, вещества, информации в процессах взаимодействия с атмосферой и поверхностью литосферы—дном, а также своим растительным и животным миром.[ …]

Основным природоохранным объектом является природный ландшафт как производная экологического взаимодействия четырех геосфер (по В. И. Вернадскому): атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы (рис. 1.3). Обозначив интегральную характеристику элементарного природного ландшафта через еа, а комплексные характеристики регионального состояния атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы соответственно через еА, е0, еь, ев, механизм структурного образования ландшафта можно выразить полным дифференциалом функции £ (0, т. е.[ …]

Атмосферный воздух — один из важнейших жизнеобеспечивающих природных компонентов на Земле — представляет собой смесь газов и аэрозолей приземной части атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции планеты, деятельности человека и находящуюся вне пределов жилых, производственных и иных помещений. Последние полученные обобщения подтвердили чрезвычайную значимость атмосферы в функционировании биосферы и высокую ее чувствительность к различного рода загрязнениям. Именно загрязнения приземного слоя атмосферы—это самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на растения, животных, микроорганизмы; на все трофические цепи и уровни; на качество жизни человека; на устойчивое функционирование экосистем и биосферы в целом. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия компонентов биосферы, гидросферы и литосферы вблизи поверхности Земли (рис. 71).[ …]

Становление ноосферы, по В. И. Вернадскому, — процесс длительный, но ряд ученых полагают, что человечество уже вступило в период ноосферы, хотя многие считают, что пока об этом говорить рано, так как то, что сейчас происходит во взаимодействии человека и природы, трудно увязать с наступлением эпохи разума. Тем не менее прогресс человеческого разума и научной мысли ноосферы налицо: они вышли уже за пределы биосферы Земли, в Космос и глубины литосферы (сверхглубокая Кольская скважина). По мнению многих ученых — ноосфера в будущем станет особой областью Солнечной системы.«Биосфера перейдет так или иначе, рано или поздно в ноосферу… На определенном этапе развития человек вынужден взять на себя ответственность за дальнейшую эволюцию планеты, иначе у него не будет будущего», — утверждал В. И. Вернадский.[ …]

Источник: ru-ecology.info

Круговорот живого вещества

Живое вещество биосферы является самой активной формой материи во Вселенной, формирование которого связано с круговоротом веществ, т. е. развитием биосферных процессов.

Живое вещество биосферы проводит колоссальную геохимическую работу, преобразуя за время своего существования верхние оболочки Земли. Знать круговороты этих веществ в связи с этим особенно важно.

Распространенные в природе элементы являются главными составными частями живого вещества – это, прежде всего, водород, углерод, азот, фосфор, сера и др.

Состав живого вещества на элементарном среднем уровне отличается от состава земной коры тем, что имеет высокое содержание углерода.

Для построения тканей живые организмы избирательно поглощают необходимые для этого элементы и в процессе жизнедеятельности используют наиболее доступные атомы для динамического равновесия и образования устойчивых химических связей.

Все живые организмы принимают участие в создании биогенного вещества, которое является источником потенциальной энергии – это известняк, торф, сланцы, нефть, каменный уголь.

Функции живого вещества заключаются в перераспределении вещества и энергии между компонентами биосферы и включают:

  • самовоспроизводство, создание биологически активных веществ;
  • саморегуляцию и участие в круговороте веществ;
  • поддержание в биосфере динамического равновесия и стабильных условий для существования;
  • формирование регулирующих равновесие механизмов.

Синтез и распад органического вещества связаны с круговоротом живого вещества, химические элементы, при этом, попеременно переходят в биогенное вещество из живого.

При большом круговороте происходит циркуляция и миграция веществ в атмосфере, литосфере, гидросфере.

Большой круговорот. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Рисунок 2. Большой круговорот. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

При малом или биогеохимическом, а по-другому, биотическом круговороте химические элементы обмениваются между живыми организмами и средой обитания.

При биотическом круговороте химические элементы из почвы, воды и атмосферы поступают в живые организмы.

Далее они превращаются в новые сложные соединения и возвращаются обратно.

Поскольку живое вещество превращается или распределяется неравномерно, то из круговорота часть вещества выпадает и накапливается в экосистеме.

Процессы миграции и циркуляции замедляют часть круговорота веществ, например, обновление подземных вод происходит в течение 5000 лет, воды океана обновляются за 3000 лет, а воды атмосферы за 10 суток.

Круговорот веществ способствует процессам самоочищения.

Поддержание стабильных условий для существования, включая жизнь человека, происходит в результате гигантского биологического круговорота веществ – живые организмы в биосфере создают круговороты важнейших биогенных элементов.

Взаимодействие литосферы и биосферы

И литосфера, и биосфера в своем составе имеют особое природное образование – почву.

Этот верхний плодородный слой земли образуется в результате взаимодействия органической и неорганической природы.

Плодородие почвы, что отличает её от горных пород, связано с наличием в ней органического вещества – гумуса.

Образование почвы начинается с процесса выветривания. Разрушенные и размельченные горные породы находятся в её нижних слоях.

На рыхлой массе горных пород, которая хорошо увлажняется и прогревается, поселяются микроорганизмы – водоросли, грибы, бактерии.

Продуктами их жизнедеятельности является тонкая пленка органического вещества. В дальнейшем на этой пленке поселяются мхи и лишайники и вместе с микроорганизмами выделяют кислоты, которые способны растворить твердые горные породы.

Происходит накопление органических веществ и постепенно образуется слой перегноя черного цвета – гумус.

Гуминовые кислоты, содержащиеся в гумусе растворимы в воде и, являясь основным органическим соединением, способствуют обменным реакциям, образуют органический клей, важный для образования структуры почвы.

В формировании почвы главными факторами являются:

климат, влияющий на процесс выветривания;

  • рельеф территории, оказывающий как благоприятное, так и неблагоприятное воздействие на формирование почв (на горных склонах, например, продукты выветривания скатываются вниз);
  • наличие живых организмов, влияющих на состав и структуру почв;
  • материнская горная порода, от которой зависят физические свойства почв.

Выветривание разрушает формы рельефа или создает новые, например, коралловые острова или коралловые рифы.

Источник: spravochnick.ru

Значение биосферы для нашей планеты

Жизнь на нашей планете многочисленна и разнообразна. Своим существованием она обязана биооболочке, в пределах которой сложились уникальные условия для углеродных форм органики. В рамках глобальной экосистемы биология формирует геологическую среду.

Значение биосферы для Земли неоценимо. В этой среде организмы постоянно взаимодействуют с отходами жизнедеятельности, неорганической материей, энергией Солнца. Возникает пищевая цепочка, которая создает ряд условий в пределах оболочки:

  • атмосфера наполняется пригодными для дыхания газами в процессе фотосинтеза (поглощение углекислого газа, выделение кислорода);
  • формируется рельеф планеты (осадочные породы);
  • развивается видовое разнообразие.

Разнообразие видов животных

Основное значение экосистемы для нашей планеты – непрерывное продолжение жизни, где конец одного жизненного цикла формирует питательную среду для следующего поколения. В органических структурах происходит циклическое накопление, а затем преобразование солнечной энергии. Это биологический круговорот, который создает условия, пригодные для развития растений, животных, других биологических видов.

История возникновения понятия

В середине XVIII в. французский врач Ф. Вик-д’Азир выразил мысль о связи жизни со всей окружающей средой. Впервые концепцию существования единой оболочки, в пределах которой существуют живые организмы или продукты их жизнедеятельности, вывел французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк в начале XVIII в. В середине второй половины XIX в (1875 г.) другой ученый, австрийский геолог Э. Зюсс, ввел в обращение термин «биосфера».

Согласно терминологии Э. Зюсса, биосфера – это «тонкая пленка жизни», окутывающая земную поверхность и определяющая ее облик.

Основоположником и создателем учения о преобразовании планеты живыми организмами был В. И. Вернадский. В начале ХХ в (1926 г.) советский ученый определил активное участие биологических видов в формировании геологических структур планеты. При разработке учения академик не исключал концептуальной связи совокупной экосистемы с теорией панспермии (космического переноса биомассы).

 

Границы распространения оболочки

Размеры оболочки ограничены зонами, в пределах которых может развиваться органическая жизнь (биомасса). Высота и глубина обитаемой зоны составляют:

  • верхняя граница проходит в тропосфере, на высоте 15-20 км от уровня земной поверхности (ограничивается озоновым слоем на уровне начала стратосферы);
  • нижняя граница углубляется в литосферу, на глубину от 3,5 до 7,5 км;
  • в пределах между земной поверхностью и атмосферой глубина гидросферы доходит до 10 км.

Слои и оболочки биосферы

Чтобы понять масштабы обитаемой оболочки Земли, нужно знать, из чего состоит биосфера. Оболочка имеет сферическую форму и полностью окружает планету, создавая тесную связь экосистем. Морфологическая структура биосферы представлена следующими слоями:

  • атмосфера;
  • литосфера;
  • гидросфера.

Биосфера

С биосферой соприкасаются внешние слои, в которые живые организмы попадают только лишь случайным образом. Под литосферой расположена метабиосфера, которая сформирована ранее существовавшими в ней живыми формами, но необитаемая в настоящем. Верхняя часть атмосферы – парабиосфера. В этом пространстве организмы могут существовать условно, не размножаясь и не доживая до естественной гибели.

В глобальном понимании, во всех этих слоях земного пространства происходит или когда-то происходило воздействие живой среды на неживую. Общее название всех оболочек – мегабиосфера. С учетом деятельности человека в околоземном пространстве (космической экспансии), конгломерат слоев называют панбиосферой.

Атмосфера (воздушная оболочка)

Газовая прослойка, в состав которой входят кислород, азот, двуокись углерода, является неотъемлемой частью биосферы. Химические соединения отвечают за дыхательные процессы и переход мертвой органики в минералы, формируют биомассу, участвуют в фотосинтезе. Атмосфера защищена озоном, слой которого защищает живые формы от воздействия губительного УФ излучения.

Атмосфера Земли

Литосфера (твердая оболочка)

Один из слоев биосферы – литосфера, которая объединяет земную кору и часть мантии. Жизненные формы распространены только в верхнем слое грунта. Бактерии обнаруживаются на глубине 2-3 м под поверхностью (в отдельных случаях обнаружены микроорганизмы на глубине до 4 км). Почвенный слой сформирован из минеральных и органических останков биомассы. В новом цикле роста жизненные формы получают питание из почвы, затем удобряют ее в течение жизни, а также после гибели.

Гидросфера (водная оболочка)

Гидросфера содержит в себе все водные запасы на планете, включая снеговой и ледяной покровы, водяной пар, донные отложения. Вода, из которой состоит этот слой биосферы – главное условие для существования углеродных форм жизни и растений. Большая часть животной органики поглощает и выделяет энергию именно в воде.Баланс масс

Состав и структурное строение биосферы

Состав биосферы отличается разнообразием веществ. Составные компоненты находятся в состоянии непрерывного движения. В. И. Вернадский классифицировал основные компоненты обитаемой биооболочки, выделив их в 4 группы. Химическая структура глобальной экосистемы включает следующие вещества:

  • Живое вещество. К этой категории относятся флора, фауна, представители микромира, прочие живые организмы. Органика и углеродные формы жизни осуществляют геохимические процессы, формируя облик планеты.
  • Биогенное вещество. Категория включает все продукты переработки, которые изменяются во время циклов рождения, питания, размножения, смерти, разложения, других функциональных процессов биомассы. Масштабы биогенного вещества соответствуют нефтяным и угольным месторождениям, осадочным породам, другим следам былой жизнедеятельности организмов.
  • Косное вещество. К этому классу относят горные породы, лаву, метеоритные глыбы, образовавшиеся без участия переработки биомассой.
  • Биокосное вещество. Класс веществ, образующихся из косной материи при участии органических форм жизни. Основные представители биокосного вещества – почва и донный осадок.

Помимо основных категорий, выделяют радиоактивное вещество, находящееся в процессе деградации и вещество космического происхождения. Учитывая строение биосферы, концентрация веществ неравномерна на разных участках земной поверхности.

Как биосфера связана с другими оболочками планеты?

Биосфера – это обитаемая оболочка на поверхности и частично под поверхностью Земли. Ее связь с другими оболочками заключается во взаимном проникновении и взаимодействии – границы области обитания жизненных форм включают:

  • гидросферу (без подземных вод);
  • верхнюю часть литосферы;
  • нижнюю часть атмосферы.

Вся деятельность организмов сосредоточена в этом небольшом, с космической точки зрения, пространстве.

Основные функции и свойства

Функциями биомассы обусловлены все геологические и биохимические процессы в пределах глобальной экосистемы. Выделяют несколько основных функций биосферы:

  • переработка энергии (впитывание или поглощение, трансформация, передача солнечного тепла и света по пищевой цепи);Пищевая цепь
  • концентрация химических элементов;
  • усвоение и выделение газов;
  • окислительно-восстановительные реакции в пределах среды обитания;
  • разложение;
  • минерализация биокосного вещества.

В течение жизненного цикла и последующего распада органические формы обеспечивают перемещение химических веществ из одной структурной оболочки в другую.

Свойства, необходимые для происхождения и развития жизни

Все свойства биосферы удовлетворяют условиям, при которых возможно возникновение и эволюция живых организмов. К основным факторам, которые поддерживают баланс жизни, относятся:

  • наличие солнечной энергии;
  • присутствие воды;
  • фотосинтез растений;Фотосинтез
  • разложение мертвой органики.

Эти свойства сохраняют видовое разнообразие и обеспечивают биотический круговорот.

Круговорот вещества в биосфере

Непрерывный процесс эволюции жизни и геологических формаций на нашей планете возникает при переходе (трансформации) химических веществ. Такие условия применимы для биомассы, которая обеспечивает круговорот вещества в биосфере. Биогенная цепочка имеет несколько этапов:

  • потребление и усвоение питательные веществ;
  • возвращение их в среду обитания после пищевой переработки или гибели потребителя;
  • разложение и минерализация органики.Разложение органики

В процессе трансформации химические элементы постоянно связываются и высвобождаются, перемещаясь в горизонтальном и вертикальном направлении по всей обитаемой оболочке.

Биотический круговорот происходит при участии следующих представителей биомассы:

  • продуценты – создатели органики (растения, бактерии);
  • консументы – потребители органики (животные);
  • редуценты – разрушители органики (микроорганизмы, грибы).

Продуценты образуют восходящую ветвь, а консументы и редуценты формируют нисходящую ветвь круговорота. Взаимодействие компонентов биомассы направлено на непрерывное производство и разложение веществ.

Периоды развития биосферы

Следы обитаемой оболочки, окружающей Землю, обнаружены в осадочных породах архейского эона (около 3,5 млрд лет назад). Археологические находки той эпохи свидетельствуют о существовании древнейших органических остатков. Зарождение многогранной жизни на Земле началось с первых представителей биомассы, которыми можно считать:

  • одноклеточные водоросли;
  • простейшие прокариоты.Геохранологическая шкала времени

Простейшие органические формы обрели половое размножение только к концу архея, дав начало эволюционным процессам.

Для эволюции биомассы характерна временная дестабилизация в результате масштабных катастроф (вымирание динозавров).

Непрерывное возобновление биомассы сформировало видовое разнообразие. Многочисленные животные и растения способствовали расширению биогенного круговорота и формированию геологического облика планеты. В процессе развития биосферы сложился основной принцип биомассы – в бионическом круговороте задействуются только живое и биокосное вещества.

Современное состояние и прогнозируемое будущее

Появление человека не сказывалось на развитии биосферы на ранних этапах. Деятельность человеческих существ и потребляемые ими ресурсы гармонично вписывались в круговорот веществ. С наступлением периода, когда люди научились менять условия среды обитания, равновесие в биосфере нарушилось. Стремление человека приспосабливать обитаемую оболочку под свои нужды постоянно дестабилизирует экосистему.

Негативными факторами для баланса обитаемой оболочки являются:

  • техногенное влияние на животный и растительный мир (вымирание растений, животных);
  • чрезмерное потребление биокосных и косных веществ.

Биосферные заповедники

Сохранение биосферы – одна из важнейших экологических задач человечества. С этой целью в различных уголках планеты создаются резерваты глобальной экосферы – особо охраняемые природные зоны. Биосферные заповедники призваны решать следующие проблемы:

  • сохранение уникальных растений и животного генофонда при согласованном потреблении ресурсов;
  • мониторинг среды, изучение собранных данных.

Заповедные территории создаются под эгидой ЮНЕСКО. В список всемирного охраняемого наследия внесен 701 заповедник в 124 странах мира.

Обитаемая среда на других планетах

Существование биосферы на других планетах остается в научных сообществах предметом открытых дискуссий. Глобальная экосистема – это уникальный конгломерат, который объединяет следующие параметры:

  • кислородную атмосферу;
  • водную среду;
  • плодородную почву.

С одной стороны, биосфера присуща только Земле и не обнаружена ни на одной планете или объекте изученного космоса. С другой стороны, наши знания о космосе еще не так обширны, чтобы подтверждать или опровергать наличие обитаемой оболочки на других планетах. Третье мнение, которое высказывается за присутствие такого явления, допускает существование обитаемой оболочки. Гипотетическая биосфера должна иметь другие параметры среды и жизненные формы, основанные на других химических элементах.

Источник: cleanbin.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.