Биосфера – место обитания живых существ. Зарождение жизни тесно связано с развитием оболочек земли. Она начала свое формирование около 4 миллиардов лет назад, затем появились первые признаки жизни на нашей планете.

Становление биосферы и ее поэтапное формирование обусловлено влиянием ряда факторов: действием на Землю космической энергии, развитием живых организмов и человечества.

Термин биосфера ввел австрийский ученый Зюсс еще в 19 столетии, он выделил все оболочки Земли, но подробное их описание совершил в 20 ст. отечественный ученый В.И. Вернадский (первый президент Украинской Академии Наук). Он описал границы биосферы, разработал единое учение о биосфере.

Свойства биосферы необходимые для возникновения и продолжения жизни

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

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

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

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

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

Границы

Чем определяются границы распространения биосферы?

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

Где проходят границы биосферы?

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

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

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

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

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

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

Слои биосферы

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

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

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

В зависимости от среды обитания живых организмов выделяют:

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

Структура биосферы и ее состав

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

Основные свойства:

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

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

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

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

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

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

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

Функции биосферы

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

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

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

Круговорот вещества в биосфере

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

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

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

Источник: animals-world.ru

Выяснив для себя невозможность человечеству обойтись без биосферы, вспомним, даже в космическом корабле он вынужден ее создавать. А теперь посмотрим на обратную сторону медали, на то может ли биосфера существовать без человека, выживет ли она без него? Общеизвестно, что появление жизни на планете сильно предшествовало появлению на ней человека. Стало быть, биосфера тех времен вполне обходилась без человека. Как это было?

Земля начала формироваться около 4,5 млрд. лет назад, но уже 3,8 млрд. лет назад она, видимо, обладала мощной биосферой и громадной массой живого вещества. По утверждению В.И. Вернадского эта масса с тех пор остается примерно постоянной.* То есть на протяжении всей истории планеты, ее биосфера обладает практически постоянной биомассой.
Простейшее объяснение этого содержится в структуре биосферы. Развиваясь, она создает все более сложные конструкции живого вещества, но по массе они оказываются ничтожны в сравнении с простыми организмами. Вот пример соотношения простого и сложного. Как известно, суммарная биомасса только на суше составляет около 1013 тонн, а биомасса почвенных микроорганизмов при этом оказывается примерно 109 тонн. Это уже три четверти биомассы суши, а еще громадная масса простейших, одноклеточных водорослей, червей. Так что даже самое грубое рассмотрение соотношений уровней организации живого в биосфере планеты дает по массе тот же результат – биосфера нынешняя, в основном, тоже состоит из простых организмов.
________
* Делает более понятным этот парадокс закон экологической пирамиды. Она строится в соответствии с «правилом 10%».
нему на следующий трофический (пищевой) уровень переходит только 10% от энергии предыдущего уровня. Основная масса биосферы, таким образом, всегда находится на уровне: продуцентов, а также сосредоточена в детритных цепях питания.
Отчего так хорошо сохраняется планетарная масса живого? Оттого, что существует «давление жизни». Каждая популяция стремится полностью занять свое местообитание и по возможности его расширить. Вид, в свою очередь, заполняет весь свой ареал и тоже стремится его расширить. Для этого у живого есть мощный потенциал – способность размножаться в геометрической прогрессии. В первичной биосфере потенциал размножения большинства жизненных форм реализовался с небольшим числом помех. Планета была свободна, и поэтому биомасса нарастала очень быстро. Можно предположить, что произошел своеобразный «взрыв» появившейся жизни. Если это было так, то формирование первичной биосферы в исторические времена проследить невозможно. Оно случилось на очень небольшом отрезке времени. В дальнейшем же этот планетарный объем был заполнен жизнью, – сформировалась биосфера. Далее и до нашего времени происходят изменения только в ее структуре. Развиваются все более сложные по строению живые объекты. Их суммарная масса сравнительно мала, так что суммарные изменения биомассы живого на планете мало заметны. Ведь ее основу по-прежнему составляют те же объекты, что и у первичной биосферы.
Насколько устойчива биосфера к внешним .
осы:
останется ли на планете биосфера хоть в каком-либо виде после очень сильного антропогенного воздействия на нее?
сможет ли этот «остаток» функционировать и саморазвиваться?
Отвечая на первый вопрос, напомним, какие условия может выдержать человек и высшие формы жизни, сравнимы ли они с возможностями выживания у микроорганизмов? Комфортная температура для человека колеблется между 18 и 22 градусами тепла
Он может летать в космосе, где температура ниже – 1000 С, но в камере пилота должны поддерживаться все те же комфортные условия. Когда же речь заходит о вариантах атомной войны, то почему-то говорят о гибели биосферы, считая, что экран из пыли, поднятой с поверхности планеты, может погрузить Землю в «постядерную» зиму на долгое время. На такое долгое, что все живое погибнет. Однако в такой зиме биосфера не погибнет, а просто лишится высших форм жизни. Микроорганизмы, их споры, споры грибов могут достаточно продолжительно выдерживать не только холод «ядерной» зимы, но и космический холод. Жизнедеятельность многих из них не нуждается в кислороде. Не погибают они и при температурах много ниже 1000 С.
Если мы станем рассчитывать предельно допустимые концентрации (ПДК) для микроорганизмов практически на любые вредные вещества, то легко убедимся, что устойчивость их к этим веществам гораздо больше, чем у высших организмов. Кроме того, эти крошки, обладая гигантской скоростью размножения, легко изменяются, приспосабливаясь к новым условиям, образуют штаммы невосприимчивые к воздействию вредных веществ. Таким образом, они сохраняют свои популяции и даже обучаются использовать все новые вещества для своей жизнедеятельности.
Из сказанного не трудно вывести, что после катастрофы основная масса биосферы чрезмерно не пострадает. У этих мелких существ наступит пауза в жизнедеятельности, и они переживут «атомную зиму» в виде хорошо защищенных зачатков. В историческом масштабе эта пауза будет ровна мгновенью. Далее из спор и цист выйдут уцелевшие организмы. Быстро освоив свободное пространство и свободные ресурсы, они восстановят обычные биосферные круговороты вещества. Все это произойдет потому, что при экстремальных условиях на поверхности планеты легче сохраниться микроорганизмам, нежели высшим формам живого. Они в отличие от сложных форм, могут переждать значительный по времени период неблагоприятных воздействий и восстановить свою жизнедеятельность и численность.
Теперь обсудим второй вопрос  о возможности функционирования биосферы, состоящей только из микроорганизмов. В настоящее время микроскопические организмы (бактерии, водоросли, грибы, простейшие) составляют ту массу организмов-редуцентов, которая и справляется со всей производимой на планете органикой. Казалось бы, для такой гигантской работы необходимо, чтобы микроорганизмы по массе на Земле превосходили все прочие формы жизни. Учет их численности и массы до сих пор остается одной из сложнейших проблем экологии, и до сих пор не существует достоверных данных. Однако некоторые сведения все-таки собраны. Бактерий в почвенном слое может быть до 500 кг на гектар, грибов  до 200 кг. Другие, более обобщенные данные для наземных экосистем: численность микроорганизмов достигает 1015 на квадратный метр, а биомасса  до 100 г (сухого веса) на квадратный метр. Даже эти цифры говорят о том, что масса микроорганизмов на планете весьма велика, однако, мало вероятно, чтобы они превосходили по суммарной массе все прочие формы жизни. Последнее парадоксально, потому что не ясно, как в этом случае им удается расщепить до минерального состояния всю органику, созданную продуцентами. Конечно, заметную помощь здесь оказывают консументы, уменьшая эту огромную массу, на каждом следующем трофическом уровне. И все-таки конечный остаток органики перед минерализацией оказывается очень значительным.
Можно дополнительно обратиться еще к одному экологическому правилу, которое объясняет относительно малые размеры суммарной массы микроорганизмов. Его можно сформулировать так  чем меньше организм, тем выше его удельный обмен веществ. Это правило распространяется и на высших животных,  скажем, у личинок относительный обмен веществ интенсивнее, чем у взрослых форм, у яиц – соответственно выше, чем у личинок. Именно поэтому у водорослей, бактерий, простейших  удельный метаболизм (на грамм массы тела) много выше, чем у крупных форм, а стало быть, и работа их значительно интенсивнее. Все это убеждает нас в том, что ни численность, ни биомасса не могут служить точным показателем (или вообще показателем) того, что делают мелкие организмы, и какова скорость их деятельности. Хорошей иллюстрацией к сказанному является «перевернутая пирамида масс» в водных сообществах. Ее рассматривают в любом учебнике экологии.
Как известно, для поддержания кругооборота вещества в биосфере необходимо три группы организмов  продуценты, консументы и редуценты. Нарушение их соотношения также может негативно сказаться на функционировании биосферы при упрощении ее структуры. Увы, и здесь она оказывается хорошо защищена. В составе нашего живого вещества значительное место занимают такие древние формы жизни как цианобактерии, и даже архебактерии. Эти организмы играли определяющую роль в древней биосфере, ибо они могут совершать все три вида работ: продуцировать органическое вещество, потреблять его и разлагать остатки до минерального состояния. При катастрофе унесшей все высшие формы жизни на планете останутся цианобактерии, и это позволит биосфере функционировать без особых сбоев.
На основании сказанного можно сделать вывод о том, что интенсивность деятельности даст возможность биосфере, состоящей из микроорганизмов, поддерживать огромные обороты вещества и потоки энергии на планете. Во всяком случае, не меньшие, чем они были в первичной биосфере 3 – 4 млрд. лет назад. Естественно, что сохранится способность живых существ к эволюции, то есть к постепенному усложнению организации жизненных форм. Неуклонно будут совершенствоваться колониальные одноклеточные, и появятся первые в этом цикле преобразований многоклеточные существа. Они станут специализироваться, накапливать наследственные задатки, увеличивать число форм. Опять на каком-то этапе сформируется нервная система, и начнет развиваться мозг. Всего каких-то 300 – 400 млн. лет может понадобиться для появления нового интеллекта. Он, по-видимому, будет устроен не так, как нынешний. Эволюция необратима, она не повторит в точности предыдущий путь. Однако интеллект разовьется, осознает себя, и дай ему Бог уцелеть на планете, сохранившись вместе с ней.

Обобщение

Попытки человечества стать независимыми от природы не могут увенчаться успехом. Он не освоил превращение неорганического вещества в продукты питания, да и нет смысла в таком освоении. Гораздо более необходимо человечеству для снятия угрозы голода научиться превращать в продукты питания органическое вещество, создаваемое продуцентами. Это не только избавит его от голода, но и сделает планетарный кругооборот вещества более сбалансированным.
Человек не может жить в изоляции от сообщества, потому что он очень зависим от окружающих видов организмов. Они дают ему воду, воздух и пищу. Он включен во множество межвидовых взаимодействий, и они ему жизненно необходимы. Даже при наличие современнейших аппаратов жизнеобеспечения – космический корабль, для жизни пилота нужно окружение живыми организмами  биоценоз.
Каждое действие людей неминуемо отзывается на биоценозе. Любое преобразование сопровождается биоценотическими перестройками, и их результат чаще всего не отвечает первоначальным намерениям преобразователя. Очень разрушительными бывают не только преобразования ландшафтов, но намеренные или даже случайные переносы видов организмов.
Природа планеты, биосфера вполне может обойтись без человека. Ее основные круговороты вещества и энергии зависят от организмов, суммарная масса которых не изменяется вот уже несколько миллиардов лет. Они обладают гораздо большей устойчивостью и при катаклизмах, устроенных человеком сохранятся на планете в отличие от высших форм жизни. Последнее биосфере легко потерять и легко построить заново. К сожалению, к этим сложным и неустойчивым формам жизни относится и человечество.

Источник: green-dom.info

Биосфера является специфической оболочкой земного пространства, населенной живыми организмами. Биосфера распространяется на гидросферу, нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы. Несмотря на то, что в количественном соотношении живое вещество составляет всего одну десятимиллионную долю массы земной коры, в качественном отношении живое вещество является наиболее высокоорганизованной материей нашей планеты. Составные компоненты живых организмов – это элементы, которые широко распространены в природе. Живые существа избирательно поглощают их для построения собственных тканей. Согласно данным разных источников биосфера появилась 3,5-4,5 млрд. лет назад. Большая доля утверждений и заключений относительно эволюции биосферы на Земле носят гипотетический характер. Первые научные теории по поводу зарождения жизни на нашей планете были созданы Опариным и Холдейном. По их мнению на начальных этапах геологической истории произошел абиогенный синтез, когда в первичном земном океане, богатом разнообразными простыми химическими соединениями, под действием различных факторов среды синтезировались более сложные органические вещества и биополимеры. Так появились первоначальные белки, из которых строились микроскопические живые организмы. У данной теории есть основной недостаток: нет доказательств, подтверждающих возможность абиогенного синтеза на Земле. Эта гипотеза противоречит многим законам физики и математики, а также геологическим данным. Поэтому большинство ученых придерживаются мнения, что живое может происходить только от живого. Однако не исключается версия, что абиогенный синтез произошел именно в условиях зарождающейся планеты при определенных воздействиях факторов окружающей среды, что сложно воспроизвести в лабораторных условиях. По мнению Вернадского, жизнь – это вечная основа космоса, как энергия и материя. С учетом представлений о биосфере как о земном и космическом механизмах одновременно, Вернадский прослеживал связь эволюции биосферы с эволюцией космоса. Поэтому академик считал, что жизнь вечна, потому что космос вечный. Отмечается тесная связь биосферы с гидросферой. На это указывает то, что большей частью любого живого организма является вода. К примеру, человек состоит из воды на 70%, а медуза – на 98%. Можно считать, что жизнь на нашей планете появилась с того момента, как на ней образовалась гидросфера, что произошло по геологическим данным практически с начала существования Земли. Многие свойства живых существ обусловлены именно наличием в их составе воды, которая сама по себе является феноменальным веществом, способным переходить из одного состояния в другое. Возможно, понятие о биосфере, предложенное некоторыми учеными, как о сверхорганизме, связано с основными свойствами воды. Многие ученые и писателей-фантастов предполагают, что в космическом пространстве существуют не только белково-нуклеиново-водные формы жизни, но и другие варианты: плазмоиды, лавобы, радиобы, термофаги, водоробы. В настоящее время большинством ученых признана теория, что жизнь на нашей планете возникла на самом раннем этапе ее существования от общегалактической земной системы. Похожие материалы:

 

Источник: geografya.ru

Вспомните!

Какие уровни организации живой природы вам известны?

Что такое биосфера?

Каковы её границы?

Многочисленные экосистемы нашей планеты не изолированы друг от друга. Даже между очень разными сообществами происходит постоянный обмен живыми организмами, органическими и неорганическими веществами. Одни и те же виды растений, животных, грибов и микроорганизмов можно встретить в разных экосистемах, а некоторые виды, например перелётные птицы, в зависимости от сезона мигрируют между ними. Процессы, происходящие в одной экосистеме, неизбежно затрагивают события в другой экосистеме. Частицы почвы смываются с поверхности суши и попадают в водоёмы; головастик, живущий в пруду, превращается в лягушку, которая становится добычей лесного ежа; бурый медведь во время нереста лосося полностью переходит на рыбную диету и большую часть времени проводит среди бурных речных потоков.

Все экосистемы взаимосвязаны и взаимозависимы. Постоянный обмен веществом и энергией, происходящий между ними, позволяет нам рассматривать все живые организмы Земли и среду их обитания как единую глобальную экосистему – биосферу.

Первые представления о биосфере как «области жизни» принадлежат ещё Ж. Б. Ламарку. Термин «биосфера» в 1875 г. предложил австрийский учёный Эдуард Зюсс. Он определял биосферу как тонкую плёнку жизни на земной поверхности, которая в значительной степени определяет облик всей планеты. Однако широкое распространение этот термин получил в первой трети XX в., когда российский академик В. И. Вернадский создал учение о биосфере. Он распространил понятие биосферы не только на живые организмы, но и на среду их обитания, с которой они составляют неразрывное единство. Вернадский впервые указал на роль живой природы в преобразовании планеты.

Состав биосферы. Биосфера – это особая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью всех живых организмов.

Биосфера Земли состоит из нескольких взаимосвязанных типов вещества:

– живое вещество – совокупность всех живых организмов (животных, растений, грибов, микроорганизмов);

– биогенное вещество – органоминеральные продукты, созданные в результате жизнедеятельности организмов (нефть, каменный уголь, газ, торф, известняки и др.);

– косное вещество – вещество, которое образуется без участия живых организмов (горные породы, сформированные в результате извержения вулканов);

– биокосное вещество – создаётся одновременно живыми организмами и процессами неорганической природы (почва, ил).

Границы биосферы. Границы распространения живого на планете определяются абиотическими факторами (рис. 82). Отсутствие кислорода, высокая или низкая температура, высокое давление и многие другие условия делают невозможным существование жизни.

Рис. 82. Границы биосферы

Верхняя граница биосферы проходит на высоте около 20 км от поверхности Земли и определяется озоновым слоем, который задерживает ультрафиолетовое излучение. На высоте 16–20 км в атмосфере встречаются споры, пыльца, бактерии, мельчайшие насекомые, которые поднимаются с поверхности воздушными потоками. В гидросфере жизнь существует на всех глубинах, проникая даже, несмотря на чудовищное давление, в 10–11-километровые впадины. В литосфере жизнь встречается до глубины 3,5 км на суше (бактерии в нефтяных месторождениях) и на 1–2 км ниже дна океана, хотя результаты жизнедеятельности организмов в виде осадочных пород прослеживаются гораздо глубже. В основном в литосфере жизнь сосредоточена в верхнем плодородном слое – почве, толщина которой не превышает нескольких метров и которая является биокосным веществом биосферы.

Живое вещество биосферы. В пределах биосферы живое вещество распределено очень неравномерно. В верхних слоях атмосферы, в глубинах океана, в многокилометровой толще литосферы живые организмы встречаются редко. Основная жизнь сосредоточена на поверхности земли, в верхних слоях морей и океанов, в почве.

Биомасса на земном шаре увеличивается от полюсов к экватору, что связано в первую очередь с климатическими факторами. Наиболее продуктивны те экосистемы, которые максимально обеспечены теплом и влагой. Места наибольшей концентрации жизни на планете – это тропические леса, дельты рек в районах с жарким климатом, мелководные зоны морей, коралловые рифы. Здесь наблюдается также и максимальное видовое разнообразие.

В настоящее время общую массу живых организмов оценивают в 2,43?10¹² т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2 % представлена растениями, на 0,8 % – животными, грибами и микроорганизмами. В Мировом океане существует обратная закономерность: 93,7 % биомассы приходится на долю животных и 6,3 % – на долю растений и микроорганизмов. В видовом разнообразии биосферы существует интересная закономерность: 96 % видов животных – беспозвоночные, 4 % – позвоночные, из которых лишь десятая часть – млекопитающие, т. е. преобладают формы, стоящие на более низком уровне развития. Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет более 230 млрд т сухого органического вещества.

Масса живого вещества составляет всего 0,01–0,02 % от косного вещества биосферы, однако в геохимических процессах Земли живые существа играют ведущую роль.

Следующая глава >

Источник: bio.wikireading.ru