Биосфера — это сложная система, действующая благодаря энергии Солнца и жизнедеятельности живых организмов, запасающих и перераспределяющих вещество и энергию. В постоянно протекают разнообразные процессы, влияющие на вещество других .
Биологический круговорот
Каждая группа организмов играет в биосфере определённую роль. Зелёные растения, используя энергию Солнца, вырабатывают из неорганических веществ органические, используемые другими организмами. Через корни растения получают из почвы необходимую для фотосинтеза воду с растворёнными в ней минеральными веществами. Углекислый газ поступает в листья из атмосферы. В процессе фотосинтеза выделяется кислород.
Все животные потребляют созданные растениями органические вещества и кислород. Запасённые растениями и животными органические вещества после смерти живых организмов разлагаются микроорганизмами (грибами и бактериями) и превращаются в неорганические. Их вновь потребляют из почвы растения вместе с водой. Таким образом, связанные друг с другом живые организмы переносят в биосфере вещества и энергию, то есть осуществляют их биологический круговорот .
Взаимодействие биосферы с другими оболочками Земли
Живые организмы в ходе биологического круговорота активно взаимодействуют с веществом других оболочек Земли и изменяют его. Растения сформировали современный газовый состав атмосферы и пополняют её кислородом и . Леса очищают от вредных газов.
Живые организмы преобразуют и земную кору. При их участии сформировались почти все осадочные горные породы. Часть из них представляет собой остатки некогда живших организмов. Другие горные породы возникли в результате выветривания, которое протекает при участии живого вещества. Живые организмы очищают воды суши и Мирового океана. Кроме того, они поддерживают солевой состав океанической воды, сохраняя его постоянство.
У этого термина существуют и другие значения, см. Биосфера (значения). Биосфера (от др. греч. βιος жизнь и σφαῖρα сфера, шар) оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Биосфера (значения). Координаты: 32°34′43″ с. ш. 110°51′02″ з. д. / 32.578611° с. ш. 110.850556° з. д. … Википедия
Академику В. И. Вернадскому принадлежит большая заслуга разработки учения о биосфере. Сам термин был введен в науку немецким геологом Э. 3юссомв 1875 г., однако понятие это не было им разработано и не было нужным образом воспринято в… … Биологическая энциклопедия
- (от био... и сфера) область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя… … Большой Энциклопедический словарь
- (от греч. bios жизнь и сфера) область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом,… … Политология. Словарь.
Ы; ж. [от греч. bios жизнь и sphaira шар] 1. Область распространения жизни на Земле, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Загрязнение биосферы. 2. Совокупность всего живого на Земле. Лес как компонент… … Энциклопедический словарь
биосфера - ы, только ед., ж. Область распространения жизни на Земле, состав, структура и энергетика которой определяются главным образом прошлой или современной деятельностью живых организмов. Родственные слова: биосфе/рный Этимология: От био... и сфера.… … Популярный словарь русского языка
Биосфера - область существования и распространения жизни на Земле. Включает нижнюю часть атмосферы (в этом смысле называемую аэробиосферой), гидросферу (гидробиосферу), поверхность суши (террабиосферу) и литосферу (литобиосферу), населенные живыми… … Начала современного естествознания
- (от био... и сфера), область активной жизни, охватывающая ниж. часть атмосферы, гидросферу и верх, часть литосферы. В Б. живые организмы (живое в во) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную… … Естествознание. Энциклопедический словарь
I Земля (от общеславянского зем пол, низ) третья по порядку от Солнца планета Солнечной системы, астрономический знак ⊕ или, ♀. I. Введение З. занимает пятое место по размеру и массе среди больших планет, но из планет т … Большая советская энциклопедия
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
биосфера экологический биогеохимический загрязнение
Введение
1. Понятие, состав и структура биосферы
2. Основные функции биосферы
3. Биогеохимические круговороты веществ в биосфере
4. Пределы устойчивости биосферы
Заключение
Список используемой литературы
В ведение
Та часть литосферы, гидросферы и атмосферы Земли, в которой существуют и развиваются растительные и живые организмы, называется биосферой. В ее состав входят не только растительный покров и животное население планеты, все реки и озера, водная масса океанов, но и почвенный слой, значительная часть тропосферы и самый верхний слой земной коры - зоны выветривания. На земной поверхности практически нет площадей, где отсутствует жизнь. Даже в жарких и безводных тропических пустынях или на поверхности высокогорных ледников и полярных льдов обнаружены микробы и другие микроорганизмы.
Знания о биосфере сегодня как никогда актуальны и необходимы. Человек вышел за пределы возможностей биосферы и активно преобразовывает ее. В большинстве случае подобные преобразования крайне негативно сказываются на самой биосфере.
Сегодня необходимо создание концепции сохранения биосферы, ее охраны. Только направляя усилия на сохранение природной среды хотя бы в том виде, какая она есть сейчас, мы сможем сохранить на планете условия для существования человечества.
В данной работе мы рассмотрим понятие биосферы, ее структуру, особенности эволюции, ресурсы и пределы устойчивости.
1. Понятие, состав и структура биосферы
Биосфера - глобальная экологическая система планеты, включающая в себя все живые организмы вместе со средой их обитания.
Биосфера представляет собой совокупность частей земных оболочек (лито-, гидро- и атмосферы), которая заселена живыми организмами, находится под их влиянием и занята продуктами их жизнедеятельности.
В 20-е годы XX - го столетия учение о биосфере было развито и преобразовано выдающимся естествоиспытателем академиком В.И. Вернадским. Он впервые подчеркнул исключительную роль живых организмов в образовании биосферы. По его определению, биосфера - структурная оболочка Земли, созданная самой жизнью, где не только живут, но которая преобразована живыми организмами и связана с их жизнедеятельностью. Таким образом, биосфера - это и среда жизни, и результат жизнедеятельности организмов.
Размеры биосферы. По учению В.И. Вернадского, биосфера - это область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается воздействию живых организмов. Поэтому биосфера представляет собой область существования не только современных экосистем, но и включает области, где находятся вещества, возникшие в результате жизнедеятельности живых организмов. Такие вещества называют биогенными. Почти весь кислород атмосферы имеет биогенное происхождение. Биогенными являются также многие полезные ископаемые (нефть, уголь, газ и др.).
Благодаря такому подходу В.И. Вернадский существенно расширил границы биосферы, включив в нее всю гидросферу (глубиной до 11 км), нижние слои атмосферы (до озонового слоя, высотой 25 - 35 км), где сосредоточен практически весь кислород, и часть литосферы до глубины залегания полезных ископаемых биогенного происхождения (8 - 10 м, реже 3 км).
Структура биосферы. Биосфера имеет иерархическую структуру. Традиционно в структуре биосферы выделяют атмосферу, гидросферу и литосферу. Атмосфера делится на слои в зависимости от температуры воздуха: ниже 0°С - альтобиосфера, выше 0 "С - тропобиосфера. Гидросфера включает в себя океанобиосферу и аквабиосферу, т.е. солено- и пресноводную среду, и также делится на слои в зависимости от освещенности: фото-, дисфото- и афотосферы. Гео(био)сфера состоит из террабиосферы (твердо-водной среды) и литобиосферы (твердо-воздушной среды). Выделенные подсферы включают экосистемы различного иерархического уровня.
Состав биосферы включает 7 глубоко разнородных частей:
живое вещество;
биогенное вещество:
косное вещество:
биокосное вещество;
вещество в радиоактивном распаде:
вещество рассеянных атомов, не связанных химическими реакциями;
вещество космического происхождения.
Живое вещество - совокупность организмов на планете (растительный и животный мир, микроорганизмы).
Биогенное вещество - совокупность веществ, возникших в результате жизнедеятельности организмов (торф, нефть, мел, природный газ и др.).
Косное вещество - совокупность веществ, в образовании которых живые организмы не участвуют, т.е. горные породы магматического, неорганического происхождения, вода,
Биокосное вещество - продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами (почва, природные воды).
2. Основные функции биосферы
Благодаря способности трансформировать солнечную энергию в энергию химических связей, растения и другие организмы выполняют ряд фундаментальных биологических функций планетарного масштаба.
Газовая функция. Живые существа постоянно обмениваются кислородом и углекислым газом с окружающей средой в процессах фотосинтеза и дыхания. Растения сыграли решающую роль в формировании состава современной атмосферы. Они строго контролируют концентрации кислорода и углекислого газа, оптимальные для современной биоты.
Концентрационная функция. В процессе эволюции организмы научились извлекать из разбавленного водного раствора и других компонентов природной среды необходимые для них вещества, многократно увеличивая их концентрацию в своем теле.
Таким образом, пропуская через свое тело большие объемы воздуха и природных растворов, живые организмы осуществляют биогенную миграцию и концентрирование химических элементов и их соединений.
Окислительно-восстановительная функция. Многие вещества в природе крайне устойчивы и не подвергаются окислению при обычных условиях. Живые клетки обладают настолько эффективным катализатором - ферментами, что способны осуществлять многие окислительно-восстановительные реакции в миллионы раз быстрее, чем это может происходить в абиотической среде. Благодаря этому живые организмы существенно ускоряют процессы миграции химических элементов в биосфере.
Информационная функция. С появлением первых живых существ на планете появилась и активная ("живая") информация, отличающаяся от той "мертвой" информации, которая является простым отражением структуры. Организмы оказались способными к получению информации путем соединения потока энергии с активной молекулярной структурой, играющей роль программы. Способность воспринимать, хранить и передавать молекулярную информацию совершила опережающую эволюцию в природе и стала важнейшим экологическим системообразующим фактором.
Перечисленные функции живого вещества образуют мощную средообразующую функцию биосферы. Деятельность живых организмов обусловила современный состав атмосферы. Растительный покров существенно определяет водный баланс, распределение влаги и климатические особенности больших пространств. Живые организмы играют ведущую роль в самоочищении воздушной и водной сред. Благодаря растениям, животным и микроорганизмам создается почва и поддерживается ее плодородие. Таким образом, биота биосферы формирует и контролирует состояние окружающей среды.
Следует четко представлять, что окружающая нас среда - это не возникшая когда-то фиксированная и непреходящая физическая должность, а живое дыхание природы, каждое мгновение создаваемое работой множества живых существ.
3. Биогеохимические круговороты веществ в биосфере
Круговорот веществ - закономерный процесс многократного участия веществ в явлениях, протекающих в биосфере планеты. Вещество, вовлеченное в круговорот, не только перемещается, но и испытывает трансформацию и нередко меняет свое физическое и химическое состояния. Особенно активную роль в ускорении круговорота и трансформации играют живые организмы.
Солнечная энергия на Земле вызывает два вида круговоротов веществ:
большой (биогеохимический) - в пределах биосферы;
малый (биотический) - в пределах элементарных экологических систем.
Большой круговорот веществ - это безостановочный планетарный процесс закономерного циклического, неравномерного во времени и пространстве перераспределения вещества, энергии и информации, многократно входящих в непрерывно обновляющиеся экологические системы биосферы.
Малый круговорот веществ развивается на основе большого и заключается в круговой циркуляции веществ между почвой, растениями, микроорганизмами и животными.
Оба круговорота взаимосвязаны и представляют собой единый процесс, который обеспечивает воспроизводство живого вещества и оказывает активное влияние на облик биосферы.
На нашей планете всегда существовал геохимический круговорот веществ, но с появлением жизни на Земле геохимические связи стали биогеохимическими - более сложными и разнообразными. Поэтому говорят о биогеохимическом круговороте веществ или биогеохимическом цикле.
Различают три основных типа биогеохимических круговоротов:
1) круговорот воды;
круговорот элементов преимущественно в газовой фазе (кислорода, углерода, азота и др.);
круговорот элементов преимущественно в твердой и жидкой фазах (фосфора и др.).
Круговорот углерода на суше начинается с фиксации углекислого газа растениями в процессе фотосинтеза.
Из СО2 и НзО образуются углеводы и высвобождается кислород, Фиксированный в растениях углерод в некоторой степени потребляется животными. Отжившие животные и растения разлагаются микроорганизмами, в результате чего углерод мертвого органического вещества окисляется до углекислого газа и снова попадает в атмосферу. Кроме того, углерод частично выделяется на всех стадиях круговорота в составе CO 2 во время дыхания растений и животных. Подобный круговорот углерода совершается и в океане.
Круговорот азота (рис.). Азот, которого очень много в атмосфере, усваивается растениями лишь после соединения его с водородом или кислородом. Это, как правило, происходит в результате различных физических явлений, протекающих в атмосфере (атмосферная фиксация) и производстве (промышленная фиксация), а также в результате действия азотфиксирующих бактерий или водорослей (биофиксация). Соединения азота используются растениями и через них по пищевым цепям попадают к животным. Растительные и животные отходы, мертвые организмы разлагаются, и с помощью денитрифицирующих бактерий происходит восстановление азота и возвращение его в атмосферу.
Рис. 1 - Круговорот азота
В настоящее время сельское хозяйство и промышленность дают почти на 60% больше фиксированного азота, чем естественные наземные экосистемы, что приводит к накоплению нитратов в почве и далее в трофических цепях.
Биогеохимические круговороты веществ и связанные с ними превращения энергии являются основой динамического равновесия и устойчивости биосферы. Нормальные, ненарушенные биогеохимические циклы имеют почти круговой, почти замкнутый характер. Этим поддерживается известное постоянство и равновесие состава, количества и концентрации компонентов в биосфере, например состава атмосферного воздуха, концентрации солей в воде океанов и т.п. В свою очередь, подобное постоянство обусловливает генетическую и физиологическую приспособленность живых организмов к существованию на Земле,
4. Пределы устойчивости биосферы
Биосфера выступает как огромная, чрезвычайно сложная экосистема, работающая в стационарном режиме на основе тонкой регуляции всех составляющих ее частей и процессов.
Стабильность биосферы основывается на высоком разнообразии живых организмов, отдельные группы которых выполняют различные функции в поддержании общего потока вещества и распределении энергии, на теснейшем переплетении и взаимосвязи биогенных и абиогенных процессов, на согласовывании циклов отдельных элементов и уравновешивании емкости отдельных резервуаров. В биосфере действуют сложные системы обратных связей и зависимостей.
Однако стабильность атмосферы имеет определенные пределы, и нарушение ее регуляторных возможностей чревато серьезными последствиями.
Выступая как важнейший агент связывания и перераспределения на поверхности Земли космической энергии, живое вещество выполняет тем самым функцию космического значения.
Однако в настоящее время на Земле появилась новая сила, по мощности воздействия не уступающая суммарному действию живых организмов - человечество с его социальными законами развития и мощной техникой, позволяющей влиять на вековой ход биосферных процессов. Современное человечество использует не только огромные энергетические ресурсы биосферы, но и не биосферные источники энергии (например, атомной), ускоряя геохимические преобразования природы. Некоторые процессы, вызванные технической деятельностью человека, направлены противоположно по отношению к естественному ходу их в биосфере (рассеивание металлов, руд, углерода и др. биогенных элементов, торможение минерализации и гумификации, освобождение законсервированного углерода и его окисление, нарушение крупномасштабных процессов в атмосфере, влияющих на климат и т.п.)
Вернадский считал возможным говорить даже об автотрофной роли человека, понимая под этим возрастающие масштабы искусственного синтеза органических веществ, часто даже не имеющих аналогов в живой природе.
За последние 100 лет человечество увеличилось в 4 раза, потребление энергии в 10 раз, совокупный продукт в 17,6 раза, минерального сырья - в 29 раз. 85 % всех добытых за всю историю человечества полезных ископаемых приходится на XX век. Общее количество используемой энергии в конце века всего на 3-4 порядка величин меньше суммарной солнечной энергии поступающую на верхнюю границу атмосферы Земли. К настоящему времени 1/4 суши занята агроценозами и пастбищами и 3/4 непокрытой вековыми льдами территории оказывается в зоне прямого хозяйственного воздействия. Мировой улов рыбы достиг своего теоретического предела. На глазах происходит изменение глобального климата Земли, в результате которого могут усилиться стихийные бедствия, возрасти материальные потери, вымереть значительное число видов. В XXI веке человечество должно удвоиться. Сможет ли биосфера выдержать такую нагрузку?
Комплексное воздействие человечества на биосферу увеличивается значительно интенсивнее прироста самого человечества. Поэтому при последующем удвоении народонаселения мира нагрузка на биосферу возрастет многократно.
Почти весь XX век может быть описан динамикой экстенсивного развития: увеличением производства электроэнергии, стали, алюминия, удобрений, пестицидов, автомобилей, протяженности транспортных магистралей и много другого.
Лишь в последней четверти XX века произошли революционные изменения в стратегии экономического развития Повышение странами ОПЕК В 1973 г цен на нефть заставил главных ее покупателей - США, Японию и страны Западной Европы - срочно развивать новые технологии энергосбережения.
В течение почти десяти лет мир продолжал успешное развитие без увеличения энергозатрат. Этот пример впервые поколебал казавшийся незыблемым постулат об опережающем развитии энергетики для устойчивости экономики. С тех пор перспективы развития человечества связывают со скоростью научно-технического прогресса, направленного на получение более совершенного конечного результата с использованием все меньшего количества ресурсов.
Но, как только цена на нефть стала понижаться на мировом рынке в течение 1980-х годов, так снова наметился рост потребления энергии человечеством, а прогрессивные способы энергосбережения снова стали нерентабельными. Видимо в условиях рыночной экономики повышение цен на сырье способствует технологическому прогрессу и рациональному хозяйствованию на ограниченной Земле, хотя при этом страдают бедные страны, не обладающие собственными запасами ценных природных ресурсов.
Оборотной стороной экстенсивного развития стало загрязнение окружающей среды. Человечество никогда ранее не задумывалось о судьбе отходов жизнедеятельности, а потому и не планировало замкнутых циклов производства. Природа сама утилизировала солому, дерево, трупы животных, а то, что не подвергалось химическим превращениям, просто захоранивалось под слоем земли или ила. По сравнению с круговоротом веществ в биосфере человеческие отходы долгое время оставались незначительными. Однако многократное увеличение в течение XX века промышленного и сельского производства привело к столь же масштабному загрязнению воды, воздуха, почвы. При ограниченных размерах почти полностью заселенной планеты люди должны теперь сами обеспечивать переработку своих отходов так, чтобы не навредить биосфере.
Заключение
Биосфера - важнейшая система, значимость которой невозможно переоценить, т.к. именно биосфера является той средой, в которой человечество может существовать.
Современная структура биосферы - продукт длительной эволюции многих систем разной сложности, последовательно стремящихся к состоянию динамического равновесия. Практическое значение учения о биосфере огромно. Особенно заинтересованы в развитии этого учения здравоохранение, сельское и промысловое хозяйство и другие отрасли человеческой практики, чаще других сталкивающиеся с "ответными ударами" со стороны биосферы, вызванными неразумным или неосторожным преобразованием природы человеком.
Современная деятельность человека во многом нанесла непредвиденный ущерб окружающей среде, что в конечном итоге угрожает дальнейшему развитию самого человечества. Эти изменения на данном этапе еще не являются непоправимыми. Поэтому одна из задач современной экологии - это изучение регуляторных процессов в биосфере, создание научного фундамента ее рационального использования. Основные законы функционирования биосферы уже вырисовываются, но предстоит еще многое сделать объединенными усилиями экологов всех стран мира.
Список используемой литературы
1. Шимова, О.С. Основы экологии и экономика природопользования: Учебник / О.С. Шимова, Н.К. Соколовский. - Мн.: БГЭУ, 2001 -367 с.
2. Акимова, Т.А. Экология: Учебник для вузов / Т.А. Акимова, ВЛЗ. Хаскин. - М: ЮНИТИ, 1998, - 445 с.
3. Маврищев, В.В. Основы общей экологии: Учеб. пособие / В.В. Маврищев. - Мн.: Выш. шк., 2000, - 317 с.
4. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Л.А. Муравья. - М. ЮНИТИ-ДАНА, 2000. - 447 с.
5. Кормилицин, В.И. Основы экологии: Учеб, пособие / В.Ц. Кормилидин. - М.: Интерстиль. 1997. - 368 с.
6. Реймерс, Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды: Словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс. - М: Просвещение, 1992. - 320 с.
7. Охрана окружающей среды: Учеб, для техн. спец, вузов / Под ред. С.З. Белова. - М.: Высшая школа, 1991. - 319 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сущность понятия "самоорганизация биосферы". Экологические функции гидросферы в формировании климата и развитии жизни на Земле. Особенности биогеохимического круговорота воды в природе. Последствия загрязнения гидросферы. Способы самоочищения водоемов.
реферат , добавлен 24.12.2013
Понятие, состав и структура биосферы. Основные функции биосферы: газовая; концентрационная; окислительно-восстановительная; информационная. Биогеохимические круговороты веществ в биосфере. Основные фазы эволюции биосферы. Закон ноосферы Вернадского.
контрольная работа , добавлен 03.05.2009
Изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности человека. Темпы материального производства. Природное и антропогенное загрязнения биосферы. Химическое загрязнение биосферы. Складирование и хранение радиоактивных отходов военной промышленности.
реферат , добавлен 28.01.2011
Экология, наука, изучающая отношение организмов с окружающей средой. Сущность и структура биосферы. Характеристика главных типов веществ биосферы. Процесс развития биосферы. Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли. Гидросфера – водная оболочка Земли.
реферат , добавлен 15.01.2009
Понятие экологической ниши организмов и межвидовой конкуренции. Причины выпадения кислотных осадков. Мероприятия природоохранной деятельности в России. Воздействие человека на животных и причины их вымирания. Структура биосферы и факторы ее загрязнения.
контрольная работа , добавлен 01.02.2011
Промышленные источники загрязнения биосферы. Классификация вредных веществ по степени воздействия на человека. Санитарно-эпидемическая ситуация в городах. Недостатки в организации обезвреживания и утилизации твердых, жидких бытовых и промышленных отходов.
контрольная работа , добавлен 07.10.2009
Понятие биосферы, принципы ее естественного устройства. Сущность живого вещества и экологического равновесия. Особенности перехода из биосферы в ноосферу. Анализ современного состояния почвы, растений и животных. Зоны экологических бедствий в Казахстане.
реферат , добавлен 02.10.2013
Общая характеристика естественных факторов и этапов развития природы Земли. Строение, свойства, функционирование биосферы как гигантской экологической системы. Понятие, сущность, трофические уровни, основные свойства и составные элементы экосистемы.
реферат , добавлен 15.05.2010
Понятие, состав биосферы. Биологический круговорот веществ. Классификация живых организмов по типу питания. Механизмы адаптации к температурному фактору организмов наземно-воздушной среды. Экология как научная основа рационального природопользования.
реферат , добавлен 25.02.2009
Характеристика биосферы как системы с прямыми и обратными связями, которые обеспечивают механизмы ее функционирования и устойчивости. Характеристика свойств атмосферы как защитного экрана. Классификация экологических факторов: абиотические и биотические.
Если отвлечься от повседневной суеты и задуматься, понимаешь - наша планета уникальна. Только представьте, в отличие от других планет, где нет жизни, на Земле столько разнообразных живых существ, которые живут, как единый организм. Это биосфера, и сегодня я расскажу о важном значении этой оболочки.
Что такое биосфера
Здесь подразумевается одна из оболочек планеты, которая содержит живые организмы и вещество, которое непрерывно передается межу ними. Кроме того, это еще и среда обитания, поэтому ее границы распространяются на:
- гидросферу;
- верхний участок земной коры;
- нижние слои воздушной оболочки.
Она зародилась в тот момент, когда в океане появились простейшие одноклеточные существа.
Среди ключевых признаков биосферы выделяют способность существ, ее составляющих, в значительной мере влиять на внешний облик Земли. Естественно, воздействие человека, который также входит в ее состав, ощущается многим больше, по сравнению с другими составляющими. Кроме того, процессы жизнедеятельности определяют химический состав атмосферы, состояние почв, характеристики водной оболочки и многое другое. Именно живые существа преобразуют энергию Солнца, чем и обусловлено богатое разнообразие жизни.
Еще один важный признак - иерархическая структура, организующая отдельные организмы в популяции. В целом, несколько таких групп формируют биоценозы, те в свою очередь - экосистемы со сложными внутренними связями.
Значение биосферы для человека и природы
Оболочка, являясь средой обитания, выполняет важные функции:
- биохимическую - распределение живого вещества;
- газовую - жизненно важные газы - кислород и азот, имеют биологическое происхождение;
- окислительно-восстановительную - заключается в химических реакциях, осуществляемых организмами;
- концентрационную - каждый живой организм накапливает в своем теле определенный набор элементов.
Фотосинтез - фактически единственный процесс на Земле, который не расходует энергию, а именно аккумулирует ее, создавая запасы. Собственно, в этом и заключается самая главная функция биосферы.
Жизнь зародилась около 3,5 миллиардов лет назад в мировом океане и сильно отличалась от того, что мы видим сегодня. Ранние формы были очень простыми одноклеточными организмами, чем-то похожими на современные бактерии, которые каким-то образом получили способность к самовоспроизводству. В течение миллионов лет развивались более сложные существа, и в конечном итоге разнообразие видов смогло населить сухие земли, небеса, а также океаны. Все они живы исключительно благодаря небольшой области строения планеты, называемой биосферой.
Основное определение
Растительный и животный мир вместе образуют зону жизни - узкий участок, где земля, вода и воздух взаимодействуют друг с другом, чтобы совместно поддерживать существование биологических организмов.
Биосфера - это слой, представляющий собой часть нашей планеты, где благодаря подходящим условиям появилось и продолжает существовать все многообразие этого мира.
Одно из главных свойств сферы заключается в том, что она непосредственно взаимодействует, а также включает в себя некоторые части слоев Земли, о которых мы поговорим чуть ниже.
Область биосферы имеет общую протяженность примерно 40 км, тянется, начиная с водных глубин (23 км ниже уровня моря) и поднимается, достигая высоты около 20-25 км.
До сих пор нет данных о существовании жизни на других планетах Вселенной, кроме нашей. Этот слой уникален и включает в себя совокупность всех экосистем Земли.
Каждое место на Земле способно поддерживать какую-то жизнь, даже если это всего лишь микробы.
Жизнь хрупка. Поскольку сфера состоит из живых созданий, то ее, несмотря на всю сложность и многообразие, очень легко нарушить или даже уничтожить. Люди оказывают огромное влияние - как хорошее, так и плохое, на этот слой. Рост человеческой популяции означает, что остается все меньше места для других видов. Из-за этого многие растения и животные были частично или полностью уничтожены, что привело к нарушению баланса. Биосфера важна для людей, и мы можем оказать на нее глубокое влияние.
Учение Вернадского
Первым, кто ввел понятие о слое, был австрийский геолог Эдуард Зюсс. Советский ученый В. И. Вернадский переосмыслил этот термин и создал на его основе собственное учение. Четкую классификацию зон в среде обитания живых существ придумал именно он, а также смог объяснить и доказать, что все химические процессы, поддержание жизни и ее эволюция непременно зависят от исключительных особенностей и свойств биосферы.
В. И. Вернадский разработал представление об этой зоне как о глобальной единой системе планеты, где основные процессы и преобразования, происходящие при формировании ее поверхности, связаны с живыми существами. Он считал, что в этом уголке Земли сосредоточена вся жизнь и ее производные непосредственно влияют на химический состав оболочки.
Геологические породы и другие материалы, вступающие во взаимодействие с организмами, меняют свой состав и структуру, превращаясь при этом в биокосное вещество. Советский ученый первым определил это понятие.
Все существа, живущие на Земле, где бы они ни обитали, на месте проживания непременно меняют ареал своего обитания, поэтому, если обобщить все сведения, получится, что биосферу можно назвать масштабной единой экосистемой планеты.
Также академик выделил шесть основных пунктов, составляющих вещества биосферы. Перечислим их ниже.
- Живое вещество — то есть все организмы, населяющие нашу планету, включая растения, животных, птиц и рыб.
- Биогенное вещество — органические субстанции, которые со временем образуются в результате химических процессов, связанных со всеми живыми существами. Также появляются после их слияния с окружающей средой (например, окаменелые останки, уголь или нефть).
- Косное вещество — к нему относятся неживые образования, вроде геологических пород, воды, осадков, то есть материалы природного происхождения, в образовании которых не участвовали живые организмы биосферы.
- Биокосное вещество — возникает путем преобразования минералов и осадочных пород в результате жизнедеятельности видов.
- Радиоактивное вещество — частицы химических элементов, идущих после свинца в таблице Менделеева, присутствующие в зоне обитания живых существ.
- Вещества космического происхождения — согласно своему названию, те, что попадают к нам из глубин Вселенной.
Помимо этого, биосфера включает в себя несколько оболочек, а именно: часть литосферы, гидросферу и частично атмосферу.
Литосфера
Иногда еще называется геосферой и относится ко всем породам земли. Она состоит из двух верхних слоев планеты: коры и мантии.
Она включает горные породы, минералы и покрыта тонким слоем почвы. Это создает неровную поверхность с различными формами рельефа, такими как горы, плоскогорья, равнины, долины и т. д.
Литосфера - область, которая предоставляет нам леса, пастбища для выпаса скота, земли для сельского хозяйства и населенных пунктов. Это также источник минеральных богатств. Гималаи, песок на пляжах и лава, извергающаяся из вулканов, являются компонентами литосферы.
Толщина слоя значительно варьируется и может составлять от примерно 40 до 280 км. Области его заканчиваются в том месте, где земная кора из твердой превращается в вязкую и жидкую массу. Оболочка биосферы разделена на 15 тектонических плит, похожих на разные кусочки одного паззла.
Эти части суши не зафиксированы и медленно двигаются, а трение, возникающее при их соприкосновении, вызывает землетрясения, извержения вулканов, образование горных массивов и океанических впадин.
Гидросфера
Состоит из всей воды около или на поверхности планеты. Сюда входят океаны, реки и озера, а также подземные водоносные горизонты и влага из атмосферы.
Практически весь объем воды, существующей на планете, находится на ее поверхности. Остальные запасы сосредоточены на полюсах и на пиках горных вершин. Однако, несмотря на то, что вода покрывает большую часть планеты, она составляет 0,0023 % от ее общей массы. Вода не существует в статическом виде и постоянно меняет форму по мере прохождения гидрологического цикла (круговорот в биосфере). Она выпадает на землю в виде дождя, просачивается в подземные водоемы, поднимается на поверхность из источников и пористых пород, течет из небольших ручьев в более крупные реки, которые впадают в озера, моря и океаны, где испаряется в атмосферу, чтобы заново пройти весь цикл.
Атмосфера
Также включена в состав биосферы. Это тонкий слой воздуха, который окружает Землю, а гравитация планеты удерживает его вокруг себя. Он защищает нас от вредных лучей, иссушающей солнечной жары и состоит из нескольких газов, пыли и пара. Изменения в атмосфере вызывают перемены погоды и климата.
Воздух нашей планеты на 79 % состоит из азота и 21 % кислорода. Оставшееся небольшое количество включает в себя аргон, углекислый и другие газы.
Сама атмосфера поднимается на высоту около 10 000 км и делится на четыре зоны. Тропосфера, где находится около 3/4 всей атмосферной массы, простирается от 6 до 20 км над поверхностью Земли.
Затем, примерно на 85 км над поверхностью, идет мезосфера. Термосфера поднимается примерно на 690 км, и наконец, экзосфера, за которой находится космическое пространство.
Существование внеземных живых биосфер является лишь гипотезой, поскольку нет доказательств того, что они существуют где-то за пределами нашей планеты.
Многие факторы крайне важны для существования биосферы, в том числе расстояние Земли до Солнца, наклон оси и смену времен года.
Более незначительные явления, которые оказывают влияние на слой, включают химическую и биологическую эрозию, окисление, ежедневные метеоусловия, а также изменение климата.
Трудно точно определить внешнюю границу сферы, так как некоторые птицы, такие как стервятники Рюппеля, способны летать на высоте до 11 300 метров.
Глубину слоя также трудно точно определить, поскольку найдены рыбы, живущие на глубине 8 372 метров в океаническом желобе Пуэрто-Рико.
Если вы смотрели на фотографии Земли со спутника, то знаете, что она содержит больше воды, чем грунтовых участков. Установлено, что более 71 % ее поверхности составляет вода. Однако биосфера — это в основном земля, покрытая небольшим количеством воды.
Микробы также входят в состав слоя как живые организмы. Их можно найти под твердой поверхностью планеты.
Есть искусственные сферы - «Биосфера-2», и «Биосфера-3». Слой Земли называется «Биосфера 1».
Искусственные сферы
«Биосфера-2» является научно-исследовательским центром в Аризоне. Это искусственная закрытая экологическая система - самая крупная из когда-либо созданных. Изначально ее целью было показать возможность такой зоны поддерживать жизнь в космическом пространстве.
«Биосфера-3» - закрытая экосистема, созданная в России. Подземная стальная конструкция могла вместить три человека, а самый длительный эксперимент длился 180 дней.
Ученые надеются, что им удастся создать искусственную модель, которая сможет поддерживать жизнь на планете, такой как Марс.
Создание искусственной оболочки, способной имитировать биосферу Земли, называется терраформированием.
Важные связи и среда обитания
Изучение биосферы - это основа экологии (науке о жизни и ее взаимодействиях с физической средой).
Слой визуально определяется по местам расположения зеленых растений и водорослей.
Поскольку они находятся в самом начале пищевой цепочки, то являются хорошими индикаторами нахождения других форм жизни. Экологи отслеживают эти данные, чтобы прогнозировать то, что может произойти с окружающей средой. Информация, которую они получают, может помочь подготовиться к таким событиям, как засуха или сильные штормы.
Люди взаимодействуют с окружающей средой и изменяют ее в соответствии со своими потребностями. Ранние цивилизации адаптировались к природе и вели простую жизнь, выполняя все ее условия. Со временем потребности росли и становились разнообразнее. Человечество узнало новые способы использования и изменения мест обитания.
Мы научились выращивать урожай, приручать животных и вести оседлый образ жизни. Изобрели колесо, стали производить излишки пищи, отчего появилась бартерная система, началась торговля и развилась коммерция. Промышленный переворот включил крупносерийное производство. Транспорт стал намного быстрее, а информационная революция сделала более легким и быстрым общение со всем миром.
Однако, несмотря на все открытия и изобретения, очень важен идеальный баланс между природой и всеми искусственными творениями человека. Роль биосферы в нашей жизни сложно недооценить, поэтому люди должны научиться жить и гармонично использовать окружающую среду.
