Биосфера считается самой глобальной экосистемой нашей планеты. Она состоит из нескольких сфер. К ней относится гидросфера, то есть все водные ресурсы и водоемы Земли. Это Мировой океан, подземные и поверхностные воды. Вода – это и жизненное пространство многих живых существ, и необходимое вещество для жизни. Она обеспечивает протекание многих процессов.

В составе биосферы есть атмосфера. В ней существуют различные организмы, а сама она насыщенна различными газами. Особую ценность представляет кислород, необходимый для жизни всем организмам. Также атмосфера играет важнейшую роль в круговороте воды в природе, влияет на погоду и климат.

Литосфера, а именно верхний слой земной коры, входит в биосферу. Он населен живыми организмами. Так, в толще Земли обитают насекомые, грызуны и другие животные, произрастают растения, а на поверхности живут люди.

Мир флоры и фауны – это важнейшие обитатели биосферы. Они занимают огромное пространство не только на земле, но и неглубоко в недрах, населяют водоемы и встречаются в атмосфере. Формы растений различны: от мхов, лишайников и трав до кустарников и деревьев. Что касается животных, то наименьшие представители – одноклеточные микробы и бактерии, а наибольшие – наземные и морские существа (слоны, медведи, носороги, киты). Все они отличаются широким разнообразием, и каждый вид важен для нашей планеты.


Биосферу изучали разные ученые во все исторические эпохи. Этой оболочке много внимания уделял В.И. Вернадский. Он считал, что биосфера определяется границами, в которых обитает живое вещество. Стоит отметить, что все ее компоненты связаны между собой, и изменения в одной сфере приведет к изменениям во всех оболочках. Биосфера играет важнейшую роль в распределении энергетических потоков планеты.

Таким образом, биосфера – это жизненное пространство людей, животных и растений. В ней содержатся важнейшие вещества и природные ресурсы, такие как вода, кислород, земля и другие. На нее значительное влияние оказывают люди. В биосфере происходит круговорот элементов природе, кипит жизнь и осуществляются важнейшие процессы.

Влияние человека на биосферу является неоднозначным. С каждым столетием антропогенная деятельность становится более интенсивной, разрушительной и масштабной, поэтому люди способствуют возникновению не только локальных экологических проблем, но и глобальных.


Одним из результатов влияния человека на биосферу является сокращение численности флоры и фауны на планете, а также исчезновение многих видов с лица земли. Например, ареалы растений уменьшаются в связи с земледельческой деятельностью и вырубкой лесов. Множество деревьев, кустарников, трав являются вторичными, то есть вместо первичного растительного покрова были посажены новые виды. В свою очередь, популяции животных уничтожаются охотниками не только ради добычи пропитания, но и с целью продажи ценных шкур, костей, плавников акул, бивней слонов, рогов носорогов, различных частей тела на черном рынке.

Довольно сильно антропогенная деятельность влияет на процесс почвообразования. Так, вырубка деревьев и распашка полей приводит к ветровой и водной эрозии. Изменение состава растительного покрова приводит к тому, что другие виды участвуют в процессе образования почв, а, значит, образуется иной тип грунта. Из-за использования в земледелии различных удобрений, сброса в землю твердых и жидких отходов, изменяется физико-химический состав почвы.

Демографические процессы оказывают негативное влияние на биосферу:

  • возрастает численность населения планеты, которое все больше потребляет природных ресурсов;
  • увеличиваются масштабы промышленного производства;
  • появляется больше отходов;
  • увеличиваются площади сельскохозяйственных угодий.

Стоит отметить, что люди способствуют загрязнению всех слоев биосферы. Источников загрязнения на сегодняшний день существует огромное многообразие:


  • выхлопные газы автотранспорта;
  • частицы, выделяющиеся при сгорании топлива;
  • радиоактивные вещества;
  • нефтепродукты;
  • выбросы химических соединений в воздушную среду;
  • твердые бытовые отходы;
  • пестициды, минеральные удобрения и агрохимия;
  • грязные стоки как промышленных, так и коммунальных предприятий;
  • электромагнитные приборы;
  • ядерное топливо;
  • вирусы, бактерии и чужеродные микроорганизмы.

Все это приводит не только к изменению экосистем и сокращению биоразнообразия на земле, но и к климатическим изменениям. Из-за влияния человеческого рода на биосферу происходит парниковый эффект и образование озоновых дыр, таяние ледников и глобальное потепление, изменение уровня океанов и морей, выпадение кислотных осадков и т.п.

Со временем биосфера становится все более неустойчивой, что приводит к разрушению многих экосистем планеты. Многие ученые и общественные деятели выступают за то, чтобы снизить влияние человеческого сообщества на природу, с целью сохранить биосферу Земли от уничтожения.

Состав биосферы можно рассматривать с различных точек зрения. Если говорить о вещественном составе, то в нее входит семь различных частей:

  • Живое вещество – совокупность живых существ, населяющих нашу планету. У них элементарный состав, а в сравнении с остальными оболочками они имеют малую массу, питаются солнечной энергией, распределяя ее в среде обитания. Все организмы составляют мощную геохимическую силу, распространившись по земной поверхности неравномерно.
  • iv>
  • Биогенное вещество. Это те минерально-органические и чисто органические компоненты, которые были созданы живыми существами, а именно горючие полезные ископаемые.
  • Косное вещество. Это неорганические ресурсы, которые образовываются без участи живых существ, сами по себе, то есть кварцевый песок, различные глины, а также водные ресурсы.
  • Биокосное вещество, получаемое благодаря взаимодействию живых и косных компонентов. Это почва и породы осадочного происхождения, атмосфера, реки, озера и другие поверхностные акватории.
  • Радиоактивные вещества, такие как элементы урана, радия, тория.
  • Рассеянные атомы. Они образуются из веществ земного происхождения, когда на них влияет космическое излучение.
  • Космическое вещество. На землю попадает тела и вещества, образованные в космическом пространстве. Это могут быть как метеориты, так и осколки с космической пылью

Стоит отметить, что все оболочки биосферы находятся в постоянном взаимодействии, поэтому порой бывает трудно выделить границы того или иного слоя. Одной из важнейших оболочек является аэросфера. Она достигает уровня примерно 22 км над землей, где еще есть живые существа. В целом это воздушное пространство, где обитают все живые организмы. В составе этой оболочки есть влага, энергия Солнца и атмосферные газы:

  • кислород;
  • озон;
  • СО2;
  • аргон;
  • азот;
  • водяной пар.

Численность атмосферных газов и их состав зависит от влияния живых существ.

Геосфера – это составляющая часть биосферы, к ней относится совокупность живых существ, которые населяют земную твердь. Эта сфера включает литосферу, мир флоры и фауны, грунтовые воды и газовую оболочку земли.

Значительным слоем биосферы является гидросфера, то есть все водоемы без подземных вод. В эту оболочку входит Мировой океан, поверхностные воды, атмосферная влага и ледники. Вся водная сфера населена живыми существами – от микроорганизмов до водорослей, рыб и животных.

Если детальнее говорить о твердой оболочке Земли, то она состоит из почвы, горных пород и минералов. В зависимости от среды расположения, бывают различные типы грунта, которые отличаются по химическому и органическому составу, зависят от факторов окружающей среды (растительности, водоемов, животного мира, антропогенного влияния). Литосфера состоит из огромного количества минералов и пород, которые в неодинаковом количестве представлены на земле. В данный момент открыто более 6 тысяч минералов, но лишь 100-150 видов больше всего распространены по планете:

  • кварц;
  • полевой шпат;
  • оливин;
  • апатиты;
  • гипс;
  • карналлит;
  • кальцит;
  • фосфориты;
  • сильвинит и др.
>

В зависимости от количества горных пород и их хозяйственного использования, некоторые из них являются ценными, особенно топливные ископаемые, руды металлов и драгоценные камни.

Что касается мира флоры и фауны – то это оболочка, которая включает в себя по различным источникам от 7 до 10 миллионов видов. Предположительно около 2,2 млн. видов обитает в водах Мирового океана, а около 6,5 млн. – на суше. Представителей животного мира на планете обитает приблизительно 7,8 млн., а растений – около 1 млн. Из всех известных видов живых существ описано не более 15%, поэтому человечеству потребуются сотни лет, чтобы исследовать и описать все существующие виды на планете.

Все составляющие части биосферы находятся в тесной взаимосвязи с другими оболочками Земли. Это проявление можно увидеть в биологическом круговороте, когда животные и люди выделяют углекислый газ, он поглощается растениями, которые во время фотосинтеза выделяют кислород. Таким образом, эти два газа постоянно регулируются в атмосфере благодаря взаимосвязям различных сфер.

Одним из примеров является почва – результат взаимодействия биосферы с другими оболочками. В этом процессе принимают участие живые существа (насекомые, грызуны, пресмыкающиеся, микроорганизмы), растения, вода (подземные воды, атмосферные осадки, водоемы), воздушная масса (ветер), почвообразующие породы, солнечная энергия, климат. Все эти компоненты медленно взаимодействуют между собой, что способствует образованию почвы в среднем со скоростью 2 миллиметра в год.


Когда компоненты биосферы взаимодействуют с живыми оболочками, образуются горные породы. В результате влияния живых существ на литосферу образовываются залежи каменного угля, мел, торф и известняки. В ходе взаимовлияния живых существ, гидросферы, солей и минералов, определенной температуры образуются кораллы, а из них, в свою очередь, появляются коралловые рифы и острова. Также это позволяет регулировать солевой состав вод Мирового океана.

Различные виды рельефа являются прямым результатом связи биосферы с другими оболочками земли: атмосферой, гидросферой и литосферой. На ту или иную форму рельефа влияет водный режим местности и осадки, характер воздушных масс, солнечное излучение, температура воздуха, какие виды флоры здесь произрастают, какие животные населяют эту территорию.

Значение биосферы как глобальной экосистемы планеты трудно переоценить. Исходя из функций оболочки всего живого, можно осознать ее значимость:

  • Энергетическая. Растения являются посредниками между Солнцем и Землей, и, получая энергию, часть ее распространяется между всеми элементами биосферы, а часть используется для образования биогенного вещества.
  • Газовая. Регулирует количество разных газов в биосфере, их распределение, превращение и миграцию.

  • Концентрационная. Все существа выборочно извлекают биогенные компоненты, поэтому они могут быть как полезными, так и опасными.
  • Деструктивная. Это разрушение минералов и горных пород, органических веществ, что способствует новому обороту элементов в природе, в ходе чего появляются новые живые и неживые вещества.
  • Средообразующая. Влияет на условия окружающей среды, состав атмосферных газов, пород осадочного происхождения и земельного слоя, качество водной среды, а также на баланс веществ на планете.

Долгое время роль биосферы была недооцененной, так как в сравнении с иными сферами масса живого вещества на планете очень мала. Несмотря на это, живые существа являются могучей силой природы, без которой были бы невозможны многие процессы, а также сама жизнь. В процессе деятельности живых существ, их взаимосвязей между собой, влияния на неживую материю, формируется сам мир природы и облик планеты.

Впервые учение о биосфере разработал Владимир Иванович Вернадский. Он обособил эту оболочку от других земных сфер, актуализировал ее значение и представил, что это весьма активная сфера, которая изменяет и влияет на все экосистемы. Ученый стал основоположником новой дисциплины – биогеохимии, на основе которой и было обосновано учение о биосфере.

Изучая живое вещество, Вернадский сделал выводы, что все формы рельефа, климат, атмосфера, породы осадочного происхождения – это результат деятельности всех живых организмов. Одна из ключевых ролей в этом отводится людям, которые имеют огромное влияние на протекание многих земных процессов, являясь определенной стихией, владеющей некой силой, способной изменить лик планеты.


Теорию обо всем живом Владимир Иванович представил в труде «Биосфера» (1926), что способствовало зарождению новой научной отрасли. Академик в своей работе представил биосферу как целостную систему, показал ее компоненты и их взаимосвязи, а также роль человека. Когда живое вещество взаимодействует с косным, оказывается влияние на протекание ряда процессов:

  • геохимических;
  • биологических;
  • биогенных;
  • геологических;
  • миграции атомов.

Вернадский обозначил, что границы биосферы – это поле существования жизни. На ее развитие влияет кислород и температура воздуха, вода и минеральные элементы, грунт и энергия Солнца. Также ученый выделил основные компоненты биосферы, рассмотренные выше, и выделил основной из них – живое вещество. Еще он сформулировал все функции биосферы.

Среди основных положений учения Вернадского о живой среде можно выделить следующие тезисы:

  • биосфера охватывает всю водную среду до океанических глубин, включает поверхностный слой земли до 3 километров и воздушное пространство до границы тропосферы;
  • показал отличие биосферы от других оболочек ее динамичностью и постоянной деятельностью всех живых организмов;
  • специфика этой оболочки заключается в непрерывном обороте элементов живой и неживой природы;
  • деятельность живого вещества привела к существенным изменениям на всей планете;
  • существование биосферы обусловлено астрономическим положением Земли (дистанция от Солнца, наклон оси планеты), что определяет климат, протекание жизненных циклов на планете;
  • солнечная энергия является источником жизни всех существ биосферы.

Пожалуй, это ключевые понятия о живой среде, которые заложил Вернадский в своем учении, хотя его труды глобальны и нуждаются в дальнейшем осмыслении, актуальны и по сей день. Они стали основой для исследований других ученых.

Подводя итоги, стоит отметить, что жизнь в биосфере размещается по-разному и неравномерно. Большое количество живых организмов обитает на земной поверхности, будь то водная среда или суша. Все существа соприкасаются с водой, минералами и атмосферой, находясь с ними в непрерывной связи. Именно это обеспечивает оптимальные условия для жизни (кислород, вода, свет, тепло, питательные вещества). Чем глубже в толщу воды океана или под землю, тем жизнь более однообразна. Живое вещество также распространяется и по площади, и стоит отметить разнообразие форм жизни по всей земной поверхности. Чтобы понять эту жизнь, нам понадобиться еще не один десяток лет, а то и сотен, но ценить биосферу и уберечь ее от нашего вредного, человеческого, влияния нужно уже сегодня.

Источник: ECOportal.info

Биогеохимия

В состав живых организмов входят не менее 60 химических элементов, главные из которых (биогенные элементы) — это C, O, H, N, S, P, K, Fe, Ca и некоторые другие. Живые организмы приспосабливаются к жизни при экстремальных условиях. Споры некоторых низших растений выдерживают температуры до −100 — −200 °C. Бактерии встречаются в термальных источниках при Т°=100 °C и даже в океанских гидротермах при Т° = 200-250°С. К удивлению акванавтов, опускавшихся на глубины океанских впадин, они встретили живые организмы, приспособившиеся к жизни при огромных давлениях

Живая масса биосферы в пересчёте на сухое вещество составляет около 1015 т. В целом на растения приходится 99 % биомассы, а на животных и микроорганизмы — всего 1 %. Таким образом, живая масса биосферы планеты преимущественно растительная.

Биосфера — это самый мощный аккумулятор солнечной энергии благодаря фотосинтезу растений. Подсчитано, что только фитопланктон океана поглощает 0,04 % солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли. За геологическую историю Земли биосфера накопила в недрах колоссальное количество энергии — в толщах углей, нефти, скоплениях горючего газа и горючих сланцев, которыми сейчас человечество широко пользуется. Организмы — важные породообразователи земной коры.
Основной источник биохимической активности организмов — солнечная энергия, используемая в процессе фотосинтеза зелёными растениями и некоторыми микроорганизмами для создания органического вещества, обеспечивающего пищей и энергией все остальные организмы. Благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов около 2 млрд. лет назад началось накопление в атмосфере свободного кислорода, затем образовался озоновый слой, защищающий от жесткого космического излучения. Фотосинтез и дыхание зеленых растений поддерживают современный газовый состав атмосферы. Появление кислорода в первичной бескислородной атмосфере Земли рассматривается как важнейший этап эволюции биосферы.

Жизнь на Земле в геологически обозримый период всегда существовала в форме сложно организованных комплексов разнообразных организмов (биоценозов). Вместе с тем живые организмы и среда их обитания тесно связаны, взаимодействуют друг с другом, образуя целостные системы — биогеоценозы. Питание, дыхание и размножение организмов и связанные с ними процессы создания, накопления и распада органического вещества обеспечивают постоянный круговорот вещества и энергии. С этим круговоротом связана миграция атомов химических элементов — их биогеохимические циклы, в ходе которых атомы большинства химических элементов проходят бесчисленное число раз через живое вещество. Так, например, весь кислород атмосферы оборачивается через живое вещество за 2000 лет, углекислый газ — за 200–300 лет, а вся вода биосферы за 2 млн. лет. Разные организмы в разной степени способны аккумулировать из среды обитания различные элементы: содержание углерода в растениях в 200 раз, а азота — в 30 раз превышает их уровень в земной коре. Под влиянием живых организмов происходит интенсивная миграция атомов элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, Cr, S, P, N, W), создаются их новые соединения, происходит отложение сульфидов и минеральной серы, образование сероводорода и т.п. Большим разнообразием органических соединений характеризуется состав самих организмов. Благодаря живому веществу на планете образовались почвы и органоминеральное топливо.

Биосфера, её биохимическая деятельность обеспечивает планетарное равновесие на Земле — равновесное состояние газов, состава природных вод, круговорот вещества. Образование живого вещества и аккумуляция им энергии сопровождается одновременно и диаметрально противоположными процессами — распадом органических соединений и превращением их в простые минеральные соединения — CO2, воду, аммиак (NH3) с освобождением энергии; в этом и состоит сущность биологического круговорота вещества.

История биосферы

Зарождение жизни

Жизнь на Земле зародилась ещё в архее — примерно 3,5 млрд. лет назад. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд. лет. Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты.
Это были одноклеточные синезеленые и многоклеточные водоросли. Свойства этих древнейших организмов определялись условиями внешней среды, в частности составом земной атмосферы. Усваивая из атмосферы углекислый газ, они обогащали ее кислородом. В конце архея началось размножение видов живых организмов и фотосинтез. Фотосинтез радикально изменил атмосферу Земли, наполнив ее кислородом, и положил начало разделению единого ствола жизни на две ветви — растения и животные. В конце мезозойской эры, примерно 200 млн. лет назад, произошло очень важное событие — появление млекопитающих.

Источник: wiki.web.ru

Биосфера Биосфе́ра — геологическая оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни» ; глобальная экосистема Земли. Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в. , а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году [1]. Целостное учение о биосфере создал русский биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом. Биосфера располагается на пересечении верхней части литосферы, нижней части атмосферы и занимает всю гидросферу. [править] Границы биосферы Верхняя граница в атмосфере: 15÷20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое УФ-излучение, губительное для живых организмов. Нижняя граница в литосфере: 3,5÷7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами. Нижняя граница в гидросфере: 10÷11 км. Она определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения. Биосферу слагают следующие типы веществ [2]: Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее 10-6 массы других оболочек Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты» , поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д. Косное вещество — в образовании которого жизнь не участвует; твердое, жидкое и газообразное. Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений. Вещество космического происхождения.

Источник: touch.otvet.mail.ru

Местоположение биосферы

Биосфера включает в себя верхние слои литосферы, в которых ещё живут организмы, гидросферу и нижние слои атмосферы.

Границы биосферы

  • Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
  • Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
  • Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Состав биосферы

Структура биосферы:

  • Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
  • Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
  • Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.
  • Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
  • Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
  • Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
  • Вещество космического происхождения.

Слои биосферы

Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой — пространством человекообразной экспансии в околоземном пространстве — панбиосферой.

Аэробиосфера

Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки — атмосферная влага, источником энергии — солнечная энергия и аэрозоли. Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство — более тонкий слой, чем тропосфера). Выше простирается слой крайне разреженной микробиоты — альтобиосфера (с альтобионтами). Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются — парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.

Геобиосфера

Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь. Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши — террабиосфера (с террабионтами), разделяемую на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли — литобиосфера (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы — эоловая зона (с эолобионтами). Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов — гипотеррабиосфера и слой, где возможно лишь обитание анаэробов — теллуробиосфера. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже — в гипобиосферу. Метабиосфера — все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера.

В глубинах литосферы есть 2 теоретических уровня распространения жизни — изотерма 100 °C, ниже которой вода при нормальном атмосферном давлении кипит, и изотерма 460 °C, где при любом давлении вода превращается в пар, то есть в жидком состоянии быть не может.

Гидробиосфера

Гидробиосфера — весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами — распадается на слой континентальных вод — аквабиосфера (с аквабионтами) и область морей и океанов — маринобиосфера (с маринобионтами). Выделяют 3 слоя — относительно ярко освещённую фотосферу, всегда очень сумеречную дисфотосферу (до 1 % солнечной инсоляции) и слой абсолютной темноты — афотосфера.

Между верхней границей гипобиосферы и нижней парабиосферы лежит собственно биосфера — эубиосфера.

История развития биосферы

Развитие наблюдается лишь в живом веществе и связанным с ним биокосном. В косном веществе нашей планеты эволюционный процесс не проявляется.Биосфера это геологическая оболочка которая

Зарождение жизни

Жизнь на Земле зародилась ещё в архее — примерно 3,5 млрд лет назад в гидросфере. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд лет. Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты — одноклеточные водоросли и простейшие организмы. Начался процесс почвообразования на суше. В конце архея появился половой процесс и многоклеточность у животных организмов.

Будущее биосферы

С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества.

Некоторые философы, например, Дэвид Пирс, выступают за модификацию биосферы с целью избавления от страданий всех живых существ и создание в буквальном смысле рая на земле (см. одно из значений слова аболиционизм).

Искусственная биосфера

Человек не может существовать вне биосферы, однако стремится исследовать космическое пространство. Ещё К. Э. Циолковский связывал освоение космоса с созданием искусственной биосферы.Биосфера это геологическая оболочка которая

В настоящее время идея её создания вновь становится актуальной в связи с планами освоения Луны и Марса. Однако на данный момент попытка создания полностью автономной искусственной биосферы не увенчалась успехом.

Рассматривается возможность создания (пока в далёком будущем) внеземной биосферы на других планетах при помощи терраформирования.

Источник: xn—-7sbiajdngd3akr1a1d5j.xn--p1ai

Биосфера — это особый объем географической оболочки, своеобразная надсфера, объединяющая практически все геосферы, где существует или существовала жизнь. В широком смысле к биосфере относят не только наружную область Земли, в которой существует жизнь, но и все сферы, в разной мере измененные жизнью. Такой смысл вкладывал в это понятие В. И. Вернадский, относивший к биосфере и верхнюю часть земной коры, включая гранитный слой. Чаще биосферой в широком смысле называют область активной современной жизни организмов, которая охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. Иногда этот слой называют биостром (термин, используемый Ф.Н. Мильковым). В узком смысле, под биосферой понимают совокупность живых организмов, населяющих земную поверхность. Это совпадает с понятием «биота» (П.Дювиньо и М.Танг).

Первые представления о биосфере как «области жизни» и наружной оболочке Земли восходят к Ж. Ламарку. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э.Зюсс в 1875 г., понимавший ее как тонкую пленку жизни на земной поверхности. Создание целостного учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому, в представлении которого биосфера не просто зона распространения жизни, а одна из геологических оболочек Земли.

Биосфера — самая крупная (глобальная) экосистема Земли, область взаимодействия живого и косного вещества на планете. Признавая существование географической оболочки как системы геосфер, биосфера как область современной и былой жизни является дополнительной объединяющей их характеристикой.

Распространение биосферы.Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы Земли (рис. 5.16), населенные и в значительной степени преобразованные живыми организмами.

Биосфера это геологическая оболочка которая

Рис. 5.16. Строение биосферы (по Н. Ф. Реймерсу, с изменениями)

Достижения современной науки подводят к мысли о том, что всю историю Земли должна была сопровождать жизнь в ее различных проявлениях, начало которой следует искать в исходном космическом материале. Но «кирпичики» жизни могли превратиться в организмы земного облика только в определенных условиях, появившихся в какое-то время на нашей планете. Возможно, что жизнь была реализована и в других частях Вселенной, но где и в каких формах, неизвестно.

Поскольку основным фактором распространения жизни является солнечная энергия и жидкая вода, то все живые организмы распределены главным образом в верхних слоях литосферы и гидросферы, а также во всей тропосфере. Чем лучше та или иная земная оболочка пропускает солнечные лучи, тем на большую глубину она заселена живыми организмами. Однако биосфера не кончается там, куда доходит свет. Поток энергии распространяется еще дальше: из освещенных слоев в глубину моря непрестанно попадают мертвые и живые организмы, продукты их жизнедеятельности. Что-то похожее отмечается в литосфере, а в атмосфере частички живого вещества поднимаются на большие высоты.

Жидкая вода является, вероятно, более важным лимитирующим фактором в расселении организмов, чем свет. Так, самые жаркие участки пустыни формально находятся вне биосферы. Однако. фактически они могут считаться парабиосферными (околобиосферными), так как живые организмы там все же есть. Например, в пустынях Намиб и Калахари под слоем сухого песка встречаются насекомые, существующие за счет приносимых ветром сухих пылевидных остатков растений, питаясь которыми, насекомые получают метаболическую воду.

Пространственная локализация жизни обычно связывается с; особенностями функционирования живых организмов. «Пределы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни», — писал В. И. Вернадский в 1926 г. Это поле особенно активной жизни асимметрично по планете и ограничено мощностью биосферы, которая в океанической области Земли составляет чуть более 17 км, а на суше уменьшается до 12 км.

В литобиосфере живые организмы проникают на ничтожную глубину. Основная их масса сосредоточена в верхнем слое почвы мощностью в несколько десятков сантиметров, и редко кто проникает на несколько метров или десятков метров вглубь (корни растений, дождевые черви). Проникновение зеленых растений в глубь литосферы невозможно из-за отсутствия света. Механические свойства горных пород, слагающих литосферу, также препятствуют распространению в них жизни. Наконец, с продвижением в недра Земли возрастает температура. Однако глубокое бурение показало наличие живых микроорганизмов на глубинах более 3 км, в том числе ниже дна океанов.

С поверхности литосферы живые организмы проникают в нижние слои атмосферы — аэробиосферу на высоту от нескольких сантиметров до нескольких метров. Растения возносят свои кроны иногда на несколько десятков метров. На несколько сотен метров в атмосферу проникают насекомые, летучие мыши и птицы. Восходящие потоки воздуха могут поднимать на несколько километров покоящиеся стадии (споры, пыльцу, цисты, семена) животных и растений. Однако организмы, проводящие всю свою жизнь в воздухе, т.е. связанные с ним как с основной средой обитания, не известны (за исключением, возможно, микроорганизмов). Протяженность биосферы ввысь ограничена в основном недостатком жидкой воды и низким парциальным давлением углекислого газа. В горах хлорофиллсодержащие растения живут и даже цветут (лютик бахромчатый) на высоте 6400 м (Гималаи). На еще больших высотах встречаются мхи и лишайники, а также некоторые животные (например, пауки, клещи). Они питаются ногохвостками, а те, в свою очередь, довольствуются зернами пыльцы, спорами растений и микроорганизмами, заносимыми туда ветром. Высокогорную область биосферы называют эоловой зоной. Еще выше живые организмы попадают лишь случайно.

Гидробиосфера в отличие от атмосферы и литосферы заполнена жизнью по всей толще.

Значительная асимметрия характерна для метабиосферы, охватывающей осадочные породы. Но и здесь граница на материках не опускается глубже отметок самых больших глубин океана, т.е. 11 км (температура достигает 200°С). Следовательно, ее максимальная мощность достигает 30 км. Теоретически пределы биосферы намного шире, поскольку в гидротермах дна океана на глубинах около 3000 м обнаружены организмы при температуре 250°С. При давлении 300 атм вода здесь не кипит (пределы жизни ограничены точками превращения воды в пар и сворачивания белков). Перегретая жидкая вода обнаружена в литосфере до глубин 10,5 км. Глубже 25 км, по оценкам исследователей, должна существовать критическая температура 460°С, когда при любом давлении вода превращается в пар и жизнь принципиально невозможна.

Таким образом, укоренившееся мнение о том, что жизнь существует в сравнительно узком интервале физических и химических условий и сосредоточена преимущественно в приповерхностном слое Земли мощностью от нескольких десятков до первых сотен метров, требует кардинального пересмотра. Установлено, что живые организмы обитают практически в любой среде, в том числе в атомных реакторах и на дне глубочайших океанических понижений в бескислородных условиях и среди химических соединений типа сероводорода, углеводородов и др. В рассеянной форме жизнь проникает в глубь Земли: по трещинам земной коры, искусственным выработкам и шахтам животные, растения и бактерии могут опускаться на глубину до 2,5—3 км и более. Нефть, залегающая глубоко от поверхности, также имеет своеобразную бактериальную флору. Установлено, что жизнь существует, даже если света ничтожно мало, давление составляет сотни атмосфер, а температура — сотни градусов Цельсия. Микроорганизмы сохраняются в космическом пространстве на стенках автоматических аппаратов.

В 1985 г. в Атлантическом океане были обнаружены красные водоросли на глубине 270 м, где освещенность не превышает сотой или даже тысячной доли процента (до этого считалось, что фотосинтез не может происходить при освещенности менее 1%, и жизнь фотосинтезирующих организмов глубже 180—200 м невозможна). Тогда же на дне Тихого океана был найден сверхгорячий источник с температурой воды 400—430°С, в котором среди горячих рассолов («металлизированной воды») обитали бактерии, крупные раковины-моллюски, некоторые виды червей. Ранее бактерии были обнаружены на глубинах более 2500 м в «черных курильщиках» — термальных источниках на дне Тихого и Атлантического океанов, где температура была 300°С. Живое существо было найдено также в толще антарктических льдов, где в условиях холода и отсутствия кислорода невозможен фотосинтез. Заслуживает внимания и заявление исследователей о том, что местами в океанических глубинах обстановка для жизни более благоприятная, чем в приповерхностных слоях. Так, анализы проб воды с глубины около 1500 м показали наличие в 1 см3 воды от 200 до 400 тыс. бактерий, что значительно превышало их количество на поверхности океана.

Жизнеспособность некоторых видов организмов невероятна. Энтомологи Бристольского университета в Англии высушили личинки современных комаров при температуре 100°С, погрузили их в жидкий гелий с температурой космического пространства (-269°С), облучили и вернули в привычную обстановку. После всего этого личинки продолжили свой биологический цикл, воспроизведя «здоровых» комаров.

Подобные факты свидетельствуют о том, что жизнь могла существовать на протяжении всей истории Земли. Из чего же она возникла? Предположения и опыты по синтезу органических coединений из минеральных веществ и элементов в свое время окры лили ученых. Но за истекшие с тех пор почти полвека ни одно искусственно полученное органическое вещество, включая белки, аминокислоты и другие полициклические соединения, не обладало жизнеспособностью. Известно, что главной чертой живых организмов является способность к самовоспроизводству, а главной особенностью строения вещества — его несимметричность и связанная с ней оптическая активность (хиральность). Эти свойства существовали, вероятно, изначально (они обнаружены в остатках живого вещества, возраст которых 4 млрд лет) и были заложены при формировании планеты. Это лишь одно из возможных предположений, сходное с гипотезой о внеземном источнике жизненного начала. Интерес представляет гипотеза А.Л.Яншина (1986) о возможном механизме появления жизнетворных веществ, имеющих «асимметричное» строение. Наличие магнитного поля, обусловленного, вероятно, разноскоростными движениями ядерного и мантийного вещества Земли, могло в определенный момент положить начало его сильной асимметричности, которая привела к перестройке атомарной структуры веществ. Это объясняет явление хиральности, которое может осуществляться и сейчас.

Организация биосферы.В современных классификациях органический мир Земли на высшем таксономическом уровне делится на два надцарства: прокариоты (безъядерные) и эукариоты (ядерные). Первые включают два царства: архебактерии и бактерии (в том числе цианобактерии, или синезеленые водоросли), вторые — три царства: животные, грибы и растения. Это деление основано на закономерностях эволюционного развития и клеточного строения организмов.

Живые организмы можно также классифицировать, исходя из функций, выполняемых ими в обмене веществом и энергией. Различают автотрофные и гетеротрофные организмы. К автотрофным относятся зеленые растения и некоторые прокариоты (пурпурные фотосинтезирующие бактерии, синезеленые водоросли и хемобактерии). Они создают органическое вещество из неорганического, используя в качестве источника энергии чаще всего солнечную радиацию — фотосинтез. Некоторые бактерии создают органическое вещество за счет энергии химических реакций — хемосинтез. Гетеротрофные организмы (животные, грибы, большинство бактерий) питаются готовым органическим веществом, при этом грибы и бактерии используют органические остатки и продукты жизнедеятельности других организмов.

Все организмы обладают подвижностью: семена, споры, насекомые переносятся ветрами на большие расстояния, миграции птиц оцениваются в тысячи километров, миграции черепах, угрей, лососевых рыб — в тысячи морских миль.

По приблизительным подсчетам А.Г.Воронова (1987), на суше обитает от 350 до 500 тыс. видов растений, в том числе 60 тыс. низших и 250 тыс. покрытосеменных. Животных насчитывается 1,5—1,7 млн видов, из них насекомых — около 1 млн. Количество грибов превышает 100 тыс. По сравнению с сушей видовое разнообразие фауны и флоры в океане беднее. В его водах обитает около 10 тыс. видов растений и более 160 тыс. видов животных, в том числе 16 тыс. видов рыб, 80 тыс. видов моллюсков, более 20 тыс. видов ракообразных.

На суше важные функции выполняют растения: в ходе фотосинтеза они продуцируют органическое вещество и свободный кислород атмосферы. Животные, грибы и бактерии на суше имеют гораздо меньшую массу, однако их роль в функционировании биоценозов также значительна. Каждый из видов выполняет специфическую функцию, которую не в состоянии выполнять другие. Активнейшим стимулятором биохимических процессов являются микроорганизмы, без которых невозможна полная минерализация органического вещества. Например, они совершают доступную только им фиксацию свободного азота атмосферы, обогащая этим почву.

Основная жизнь в океане сосредоточена в приповерхностном; слое глубиной до 200 м, который обычно называют верхним деятельным слоем. Такое распределение связано, главным образом, с распространением света и количеством пищи в толще вод. Среди растительных организмов преобладают водоросли, представленные как микроскопическими формами (фитопланктон), так и крупными экземплярами, длиной до нескольких десятков метров. Животные распространены во всех слоях океана. Среди них преобладают простейшие, моллюски, ракообразные, рыбы. Ниже глубины проникновения света растений нет, следовательно, не создается первичная органическая продукция и животные питаются остатками, поступающими сверху.

Океан предоставляет большие преимущества для своих обитателей — гидробионтов. Во-первых, морские организмы живут в более постоянных условиях, благодаря чему им не требуются особые покровы и приспособления, которые необходимы обитателям суши для защиты от резких изменений окружающих условий. Во-вторых, жизнь в океане возможна в толще воды, вплоть до самых больших глубин. Многие морские организмы весь жизненный цикл проводят, не соприкасаясь с дном. На суше лишь немногие существа способны летать и парить в воздухе, но и они для питания и размножения вынуждены опускаться на землю. В-третьих, воды океана, особенно прибрежные, характеризуются высоким плодородием, огромными запасами взвешенных и растворенных питательных веществ. Многие донные организмы (особенно беспозвоночные животные и водоросли) ведут «сидячий» образ жизни, поглощая все необходимое прямо из морской воды. В-четвертых, плотность морской воды обеспечивает физическую поддержку обитающим в ней организмам, благодаря чему многие гидробионты не нуждаются в скелетных тканях и имеют мягкую консистенцию. Вынутые из воды, они становятся вялыми и бесформенными (например, медуза). Морская вода нейтрализует действие силы тяжести, благодаря чему в ней сохраняют плавучесть организмы с большой массой тела: гигантские кальмары достигают 30 м в длину, вес синего кита — до 150 т. На суше такие крупные организмы не могут существовать, они будут просто раздавлены весом собственного тела. По условиям существования в океане различают две среды обитания: пелагиалъ — толща воды и бенталь — дно. Пелагиаль в горизонтальном направлении делят на неритическую (прибрежную) и океаническую области. По вертикали пелагическую зону подразделяют на эпипелагиаль (до глубины 200 м), мезопелагиалъ (переходная область до глубины 750— 1000 м), абиссаль (глубоководная область до глубины 6000 м) и ультраабиссаль (с глубинами свыше 6000 м).

По образу жизни среди обитателей океана выделяют три группы: 1) планктон — пассивно перемещающиеся скопления одноклеточных водорослей (фитопланктон) и некоторых видов животных (зоопланктон), которые связывают цепи питания поверхностных и глубинных слоев; 2) нектон — активно передвигающиеся животные (рыбы, головоногие моллюски); 3) бентос (фито- и зообентос) — обитатели моря, живущие на дне.

Внутренняя организация биотического сообщества.На любом участке земной поверхности всегда обитает комплекс видов, находящийся с природой в определенных взаимоотношениях. Каждый организм испытывает воздействие экологических факторов — абиотических (факторов среды) и биотических (внутривидовых). Какими бы разными не были экологические факторы, результаты их действия сравнимы, поскольку они всегда выражаются в изменении жизнедеятельности организмов. Эту зависимость часто изображают в виде графика толерантности (терпимости) организмов к диапазону изменчивости абиотических условий (рис. 5.17).

Отклик биотического сообщества определяется не только разнообразием видов, но и другими показателями, которые отражают связи между видами, входящими в состав биотического сообщества. Функционирование сообщества и его стабильность зависят также от популяционных связей, распределения организмов в пространстве и характера взаимодействия с внешней средой. Все это составляет внутреннюю организацию сообщества. Важная особенность живых организмов заключается в том, что они могут адаптироваться к разнообразным и меняющимся условиям, обеспечивая тем самым эволюцию и биоразнообразие.

За минимальную единицу биосферы как экосистемы первого порядка обычно принимают биогеоценоз, который на низшем уровне иерархии представляет единство биоценоза (живой части) и биотопа (среды), приуроченного к определенному участку земной поверхности.

Биосфера это геологическая оболочка которая

Рис. 5.17. Купол толерантности

В разных биогеографических областях сообщества сильно различаются по видовому составу. Каждый вид образуется в определенном месте земного шара, формируя ареал, а затем расселяется, останавливаясь перед естественными преградами. Всюду, где независимо от географического положения физическая среда одинакова, развиваются сходные экосистемы. В случае отсутствия «свободных мест» происходит конкурентная борьба.

Биомасса и биопродуктивность.Биомассой называют совокупность организмов (живых и отмерших) в экосистеме. Она может быть выражена числом особей, а также в весовых (масса) или энергетических (калориях) характеристиках.

Биопродуктивность — это скорость продуцирования биомассы. В производстве биомассы участвуют продуценты — организмы, которые посредством фото- или хемосинтеза накапливают потенциальную энергию в виде органических веществ, созданных из минеральных веществ, поставляемых абиотической средой, и консументы — организмы, которые питаются этими созданными сложными органическими веществами. Первичной продуктивностью называется скорость, с которой продуценты (в большинстве своем зеленые растения) в процессе фотосинтеза связывают энергию и запасают ее в форме органических веществ. Эти вещества могут быть использованы растительноядными организмами — консументами первого порядка. Вторичной продуктивностью называют скорость продуцирования биомассы консументами второго порядка или редуцентами — потребителями мертвого органического вещества.

Несмотря на недостаточную изученность распределения биомассы в географической оболочке (особенно это касается биомассы микроорганизмов и обитателей океаносферы), основные закономерности на сегодняшний день установлены. Одной из них является неоднородное распределение биомассы по вертикали и горизонтали. Другая закономерность проявляется в концентрации биомассы на контакте контрастных сред, что теоретически было предсказано В. И. Вернадским еще в 30-е годы XX в.

Главной контактной зоной географической оболочки является граница суши и океана с атмосферой. Мощность слоя, в котором сосредоточена основная масса живых организмов, составляет здесь от нескольких метров до нескольких десятков метров. Существуют и другие локальные контактные зоны (льды и акватория, берега рек и морей, гидрологические фронты), также обогащенные биомассой и видовым составом организмов.

Если сравнивать величины сухого органического вещества, то оказывается, что по этому показателю материки значительно превосходят океаны. Представленная в табл. 5.5 оценка биомассы в размере 1,8×1012 т относится к собственно живому веществу (массе организмов) суши и океана. Масса биосферы (включающая все органическое вещество) оценивается в (2,5—3,0)1018 т, где масса тропосферы — 0,004×1018 т, гидросферы — 1,4×1018 т, литосферы — 1,6×1018 т.

Таблица 5.5 Биомасса (сухой вес) Земли (по Н.Ф. Реймерсу, 1990, с сокращениями)

Экосистема Площадь, 106км2 Биомасса, 109 т
растений животных
Влажные тропические леса 17,0
Тропические сезонно-зеленые леса 7,5
Вечнозеленые леса умеренного пояса 5,0
Листопадные леса умеренного пояса 7,0
Тайга 12,0
Лесо-кустарниковые сообщества 8,5
Саванна 15,0
Лугостепь 9,0
Тундра и высокогорье 8,0
Пустыни и полупустыни 18,0
Сухие пустыни, скалы, ледники и др. 24,0 0,5 0,02
Культивируемые земли 14,0
Болота и марши 2,0
Озера и водотоки 2,0 0,05
Материковые экосистемы в целом 149,0
Открытый океан 332,0 1,0
Зоны апвеллинга 0,4 0,008
Континентальный шельф 26,6 0,27
Заросли водорослей и рифы 0,6 1,2
Эстуарии 1,4 1,4
Морские экосистемы в целом 361,0 3,9
Общая биомасса Земли 510,0

На суше величина биомассы обнаруживает тесную связь с водно-тепловыми условиями. Максимальные показатели характерны для лесных сообществ, особенно для влажных тропических лесов (свыше 125 кг/м2), где много теплоты и обильное увлажнение. От этого максимума биомасса убывает в трех направлениях: в сторону тропических пустынь (где рост живых организмов ограничивается дефицитом влаги), в сторону полярных районов и в сторону высокогорий (где недостаточно тепла). Биомасса центральных районов Антарктиды и Гренландии практически равна нулю.

В океане, где фитопланктон занимает центральное место в составе продуцентов, для распределения биомассы характерны циркумконтинентальная и горизонтальная зональности.

Циркумконтинентальная зональность проявляется в уменьшении биомассы от прибрежных зон (где она достигает 1—2 кг/м2 и более) к центральным частям океанов, что объясняется снижением количества питательных веществ в воде. Это отчетливо наблюдается в изменении цвета морской воды от буро-зеленого, характеризующего «плодородие» у берегов, к ярко-синему, характеризующему малое количество питательных элементов в открытой части морских бассейнов. Таким образом, в Мировом океане имеются свои «пустыни» и «черноземы».

Горизонтальная зональность связана с закономерностями распределения и характером циркуляции вод. Низкие значения (0,01—0,03 кг/м2) биомассы типичны для тропических морей и центральной части Северного Ледовитого океана. В областях циклонических круговоротов субарктического и умеренного поясов биомасса возрастает до 0,02—0,2 кг/м2. Высокие показатели (0,5—2,0 кг/м2) биомассы свойственны районам умеренного пояса в северной части Атлантического и северо-западной части Тихого океанов.

Таким образом, продуктивность океанов гораздо ниже продуктивности материков. Это объясняется многими причинами. Главная из них состоит в том, что микроскопические продуценты погружены в воду и удалены друг от друга. Кроме того, солнечное излучение в большей мере поглощается водой, чем поверхностью суши.

Эволюция биосферы.Своеобразие эволюции биосферы состоит в том, что она происходит в рамках уже сложившихся уровней организации живого вещества. При этом, характеризуя эволюцию, обычно не рассматривают проблему возникновения жизни. С точки зрения биологии, жизнь возникла в «доактуалистическую эпоху», т. е. в условиях, не воспроизводимых в настоящее время.

Основными вехами эволюции биосферы являются:

— быстрое (в геологическом масштабе времени) освоение жизнью земного пространства;

— постепенное преобразование геологических и геохимических круговоротов вещества в биогеологические и биогеохимические;

— преобразование первичной атмосферы и стабилизация ее газового состава;

— замена восстановительного (бескислородного) фона геохимической среды окислительным;

— возникновение почвообразовательного процесса и создание вследствие этого почвенной структуры;

— детерминация химической активности природных вод (создание зональной структуры гидросферы и вод зоны гипергенеза).

Центральным событием эволюции было возникновение окислительной среды, что повлекло за собой ряд изменений: уменьшение кислотности вод и превращение среды Мирового океана в щелочную, изменение подвижности химических элементов (в том числе в связи с почвообразованием), обогащение кислородом всех оболочек, примыкающих к земной поверхности (по мнению В. И. Вернадского, даже гранитная оболочка образовалась как таковая благодаря окислительной среде биосферы).

Показателем эволюции биосферы служит изменение способности живого вещества концентрировать химические элементы, соединения и энергию (концентрационная функция живого вещества).

Тенденциями эволюции являются: увеличение разнообразия жизненно необходимых химических элементов, изменение соотношений между ними (например, образование рудных месторождений в определенные эпохи — железорудных в протерозое, марганцевых в неогене, эвапоритовых в девоне и перми и др.), усложнение строения и функциональных свойств живых организмов, что привело к биоразнообразию.

Эволюция энергетики биосферы состояла в прогрессивном накоплении запасов ассимилируемой солнечной энергии, т. е. уменьшении энтропии. Источниками органического вещества являются водяной пар и СО2. В результате образования органического вещества и кислорода происходит своего рода «поляризация» изначально нейтрального химического вещества. Органическое вещество и кислород антагонистичны, их соединение приводит к выделению значительной энергии. Следовательно, сколько в биосфере органического вещества и кислорода, столько же в ней запасено и потенциально активной (превратимой) энергии.

Одной из основных тенденций развития биосферы на биогеоценотическом (экосистемном) уровне является стремление дольше сохранить вещества, созданные продуцентами, в биохимическом круговороте (например, за счет увеличения трофических уровней в пищевой цепи) и повысить его интенсивность. При этом важнейшими событиями были возникновение и эволюция основных способов питания (хемотрофного, автотрофного и гетеротрофного), типов экологических взаимодействий (хищничество, паразитизм, конкуренция, кооперация) и становление биотического круговорота, осуществляемого продуцентами, консументами и редуцентами (при выраженной тенденции «притирания» и «встраивания» все новых элементов в систему). Графически пищевые связи чаще всего выражаются в форме различных экологических пирамид и круговоротов: численности, биомассы, энергии.

Вся история существования и развития географической оболочки была неразрывно связана с жизнедеятельностью организмов. Животворность части вещества была, скорее всего, изначальной, а активное воплощение этого свойства в конкретных формах происходило, вероятно, в присутствии воды, о чем свидетельствует ее количество в живых организмах (от 50 до 99 % общей массы). Однако это могла быть капельная концентрация водяного пара в порах и пустотах первичных горных пород, с температурой выще 100°С, в условиях значительных давлений, которые могли быть следствием возрастания угловой скорости вращения планеты. Подобные условия обнаружены на Венере. Вероятность такой обстановки подтверждают результаты исследования самых древних западноавстралийских горных пород. Об этом же свидетельствует обилие органического вещества в черносланцевых формациях, возраст которых оценивается в 3,5 млрд лет, а возможно, и древнее, Каковы были условия обитания организмов в то время, что это были за формы, почему с ними сосуществуют неокисленные руды — на все эти вопросы пока нет ответа.

Источник: studopedia.org