Понятие о биосфере

Жизнь возникла на Земле около 3,5 млрд лет назад и долгое время существовала лишь в воде, где были для этого более благоприятные условия. Шло время. Постепенно живые организмы вышли на сушу и стали осваивать планету. В настоящее время они заселяют все земные оболочки: воздушную (атмосферу), водную (гидросферу) и каменную (литосферу), образуя биосферу (от греческих слов «биос» — жизнь, «сфера» — шар), т. е. живую оболочку.

Жизнь на Земле

Границы биосферы определяются условиями, необходимыми для существования живых организмов: освещённостью, составом воздуха, наличием питательных веществ и воды, её составом и температурой. Нижнюю границу биосферы проводят в земной коре на глубине около 5 км, а верхнюю границу — на уровне озонового слоя (20—25 км).

Учение о биосфере разработал русский учёный Владимир Иванович Вернадский (1863— 1945). В своих научных трудах В. И. Вернадский писал о почве, минералах, растениях, животных, человеке, Вселенной.

Живые организмы (или «живое вещество», как их называл В. И. Вернадский) составляют основу биосферы. Они не только живут на планете, но и активно её изменяют. Продуктами их жизнедеятельности являются торф, уголь, нефть, осадочные породы — это остатки древних организмов.

В настоящее время в биосфере обитает несколько миллионов видов живых организмов. И они совершенно не защищены от воздействия на них человека, его деятельности. Вырубка лесов, распашка земель, осушение болот, загрязнение воздуха, воды, почвы приводит к изменению условий жизни живых организмов, а порой к их исчезновению. Поэтому люди должны очень бережно относиться к природе и рационально вести свою деятельность.

1. Что такое биосфера и чем она отличается от других оболочек?
2. Где проводят верхнюю и нижнюю границы биосферы?
3. Какова роль В. И. Вернадского в изучении нашей планеты?
4. Почему границы биосферы не совпадают с границами внешних оболочек Земли?
5. Какие растения и животные есть в вашей местности?

Живые организмы заселяют все земные оболочки: воздушную (атмосферу), водную (гидросферу) и каменную (литосферу), образуя живую оболочку — биосферу. Границы биосферы определяются условиями, необходимыми для существования живых организмов: освещённостью, составом воздуха, наличием питательных веществ, составом и температурой воды.

Учение о биосфере разработал В. И. Вернадский. Живые организмы не только живут на планете, но и активно её изменяют. Хозяйственная деятельность людей приводит к изменению условий жизни организмов, а порой к их исчезновению. Люди должны бережно относиться к природе и разумно вести свою деятельность.

Буду благодарен, если Вы поделитесь этой статьей в социальных сетях:


Поиск по сайту:

Источник: geography-ege.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.

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.

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

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

Введение в экологию Л -1

Экология (от греч.: «oicos» — дом, жилище, родина, местообитание; «logos» — слово, понятие, мысль, учение) в буквальном смысле – наука о местообитании организмов.

Аут-экология – раздел экологии, изучающий взаимодействие отдельного организма (особи) с окружающей средой, например, с температурой, влажностью, химическими веществами и пр., точнее исследуется отдельный организм или группа особей одного вида, взаимоотношения с условиями среды, жизненные циклы и поведение, индивидуальная адаптация и механизмы, обеспечивающие устойчивость функционирования особи.

Дем-экология или популяционная экология – раздел экологии, изучающий взаимодействие индивидуумов одного вида между собой и с окружающей средой на их общей территории, о структурах и динамике популяций отдельных видов, что необходимо для решения важнейших проблем – механизмов популяции численности организмов, оптимальной плотности, допустимых норм изъятия из популяций при различных антропогенных нагрузках на территорию.

Эйд-экология или экология видов, новое подразделение, наименее разработанное.

Син-экология или экология сообществ анализирует отношения различных видов животных, растений и микроорганизмов между собой и с неорганической средой обитания определенного сообщества. Она переросла в науку об экосистемах.

Объекты исследования– организмы и их системные совокупности, экосистемы, предмет изучения – комплекс взаимоотношений или структура связей между организмами и окружающей средой во времени на различных уровнях организации живого.

Важнейшая цель экологии – выявить закономерности взаимодействий между растениями, животными организмами и средой их обитания и на этой базе наметить пути, с помощью которых можно сохранить все существующие на планете виды в постоянно меняющихся условиях среды, а также определить пути рационального использования природных ресурсов и обеспечить нормальную жизнедеятельность человека.

Для осуществления таких целей общей экологии в жизни следует решить следующие основные задачи:

— изучение особенностей организации жизни, преимущественно в связи с антропогенными воздействиями на природные системы и биосферу в целом;

— установление механизмов адаптации организмов к среде;

— изучение гомеостатичности организмов, видов, популяций, экосистем, их продуктивности в зависимости от условий среды;

— регулирование численности популяции;

— исследование энергетических связей в экосистемах;

— создание научной основы эксплуатации биологических ресурсов, прогнозирование изменений природной среды, ландшафтов в результате деятельности человека, управление продукционными процессами и сохранение благоприятной среды для жизни человека;

— совершенствование классификации состава, структуры и функционирования экосистем, дальнейшее развитие всех методов исследования, главным образом моделирования систем;

— экологическая индикация при определении свойств различных компонентов ландшафтов, в особенности индикация загрязнения окружающей среды;

— восстановление нарушенных экосистем, оздоровление ландшафтов и разработка принципов оптимального природопользования;

сохранение эталонных участков биосферы.

Впервые понятие «биосфера» введено Ж.-Б. Ламарком в начале XIX столетия (1803 г.). В 1875 г. австрийский геолог Зюсс «воскресил» термин «биосфера», а в 1914 г. термин использовал В.И. Вернадский, разработавший учение о биосфере- оболочке Земли, в формировании которой живые организмы играли и играют основную роль.

Биосфера — исторически сложившаяся, многокомпонентная, планетарная, саморегулирующаяся система живого вещества.

Факторами устойчивости биосферы являются: видовое разнообразие, круговорот веществ, эволюция видов, передача энергии, стабильная численность популяции.

Верхней границей биосферы является озоновый экран, расположенный на расстоянии около 16 км от поверхности Земли на полюсах и до 25 км — над экватором.

Нижняя граница жизни в литосфере теоретически определяется температурой 100⁰С. Живые организмы в трещинах нефтеносных скважин могут встречаться на глубине до 3 км от земной поверхности. В морях предельная для жизни температура встречается на глубине 11 км (Мариинская впадина в Тихом океане- 11020 м).

Подразделяют на три геосферы в зависимости от их фазового состояния: газовую оболочку — атмосферу; водную — гидросферу; твердую — литосферу.

Атмосфера – газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли. Через атмосферу осуществляется обмен вещества Земли с Космосом.

Атмосфера земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, определяющей тепловой режим поверхности планеты, вызывающей диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов.

Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ. Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон — О_{3 .}

Гидросфера — совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных.

Гидросфера находится в тесной зависимости с литосферой (подземные воды), атмосферой (парообразная влага) и живым веществом биосферы.

Литосфера — верхняя «твердая» оболочка Земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества.

Химический состав земной коры определяют немногие элементы, всего восемь – это: кислород, кремний, алюминий, железо, кальций, магний, натрий, калий, которые слагают основную ее массу.

Земная кора сложена горными породами различного типа и различного происхождения (осадочные, метаморфические, магматические).

В состав биосферы входят:

• Живое вещество — это совокупность существующих (или существовавших в определенный отрезок времени) живых организмов, являющихся мощным геологическим фактором (растения, микроорганизмы, человеческое общество). Живое вещество отличается от неживого такими свойствами, как обмен веществ, подвижность, раздражаемость, рост, размножение, приспособляемость.

• Косное вещество — совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют (твердые, жидкие и газообразные соединения).

• Биогенное вещество создается и перерабатывается жизнью, совокупностями живых организмов (каменный уголь, известняки, нефть, О₂).

• Биокосное вещество – это почва, кора выветривания, все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества.

• Радиоактивные вещества.

• Рассеянные атомы (создающиеся из живого вещества в результате воздействия космических частиц).

• Вещества космического происхождения.

Биосфере присущи биохимические функции:

• газовая – биогенная миграция газов в результате фотосинтеза и азотфиксация;

• концентрационная – аккумуляция и сосредоточение в определенных местах рассеянных элементов во внешней среде;

• окислительно – восстановительная – превращение химических соединений с элементами перемешанной валентностью (Al,Fe,Mg) — бывают в закисной и окисной формах;

• биохимические процессы – протекают в живых организмах.

Источник: StudFiles.net