Учебники Онлайн


41 Общая характеристика биосферы

Как уже отмечалось, главным компонентом биосферы является ее живое вещество (совокупность организмов, сведена к их веса, химического состава и энергии). Для того, чтобы жизнь поддерживало себя как устойчивое явление, оно в должно быть представлено в различных формах. За время существования жизни на. Земле в биосфере насчитывалось более миллиарда видов. Среди живых существ преобладают насекомые (их около миллиона видов), а среди кома х - жуки. Позвоночные составляют лишь 2% известных видов, и ежегодно ученые открывают в среднем 3 новых вида птиц и 15 видов млекопитающих. Известный нам мир жизни более чем на 70% - это животные, 22% - это р ослиные и грибы, 5% - одноклеточные организмы. Пространственное распределение живого вещества в пределах биосферы очень неравномерным: она образует"сгущение"в пределах стыке литосферы, гидросферы и атмосферы, т.е. у водоемах у поверхности, на дне морей и океанов, на поверхности суши, в приповерхностном слое почвы. На суше преобладают растения, а в океане - животных океані - тварини.

Поскольку биосфера является очень сложной по генезису, историей и строением глобальной системой, ее сущность трудно полностью раскрыть одним коротким определением. Если сравнить все имеющиеся на сегодня определение я биосферы, то можно сделать вывод, что почти во всех них отражено взгляд. ВИ. Вернадского. Итак, биосфера - это особая, охваченная жизнью оболочка. Земли, это поверхность нашей планеты, ее внешняя сфера, которая отделяет ее от космической среды, это область земной коры, занятая трансформаторами, которые превращают космическое излучение в деятельную земную энергию - электрическую, химическую, механическую, то плова и т.д., это верхняя оболочка одной из крупнейших концентрических частей планеты - земной коркори.

Биосфера - это общепланетных оболочка, в состав которой входят нижние слои атмосферы, вся гидросфера и верхние слои литосферы, ее состав и строение обусловлены нынешней и предыдущей жизнедеятельностью всей й совокупности живых организмов (живого вещества). Она сформировалась в результате взаимодействия живых и неживых компонентов, аккумуляции и перераспределения в ней огромного количества энергии, и поэтому является открытой, са моорганизованою, саморегулируемой, динамично уравновешенной, устойчивой, мозаичной глобальной экосистемю.

Известный эколог. Ю. Одум в 1986 г охарактеризовал биосферу как наибольшее и по признакам"самообеспечения"близкую к идеалу экологическую систему, которая охватывает все живые организмы. Земли во взаимодействии с физическими им средой, что обеспечивает ее целостность и единство. Позже. Ю. Одум и. М. Реймерс отождествляли биосферу с экосферы, подчеркивая этим ее современную экологическую сущность и нынешние экологические параметргічні параметри.

ВИ. Вернадский выделял в составе биосферы пласт живого вещества - зону наибольшей концентрации жизни, где преобладают растения как главные накопители энергии на планете. Этот пласт живого вещества охватывает н нижний слой тропосферы (10-ЗО м) над растительным покровом, освещенный слой воды в водоемах, верхние слои почвы с корнями растений, микроорганизмами и почвенными животными. Наибольшая концентрация жизни в би осфери наблюдается в пределах столкновения земных оболочек: атмосферы и литосферы (поверхность суши), атмосферы и гидросферы (поверхность океана), гидросферы и литосферы (дно океана), и особенно на стыке трь х оболочек - атмосферы, литосферы и гидросферы (прибрежные зоны). Эти места наибольшей концентрации жизни. ВИ. Вернадский еще называл"пленками жизни"Вверх и вниз от этих зон концентрация живой материи уменьшается. На сегодня по видовому составу на. Земле животные (более 2 млн видов) преобладают над растениями (0,5 млн), одновременно запасы фитомассы составляют 99% запасов живой биомассы. Земли. Биомасса суши в 1000 раз превышает биомассу океана. На суше биомасса и количество видов организмов в целом увеличивается по направлению от полюсов к экваторуд полюсів до екватора.

Границы биосферы как глобальной экосистемы (верхняя и нижняя) определяются наличием благоприятных для организмов абиотических факторов: температуры, воды, состава газов, элементов минерального питания

Верхний предел биосферы. ВИ. Вернадский назвал лучевой есть верхняя граница жизни в атмосфере ограничена интенсивной концентрацией ультрафиолетовой радиации, а физическим пределом распространения жизни в атмосфере является в озоновый экран, который поглощает большую часть ультрафиолетового излучения. Солнца, хотя основная часть живых существ концентрируется на высоте 1 - 1,5 км. Следовательно, верхний предел биосферы проводят на высоте примерно 20-25 км от поверхности. Земли - именно там свободный кислород под действием солнечной радиации превращается в озон 03, который образует экран и отображает губительны для живых организмов космические випроминюв. Ання и частично ультрафиолетовое излучение. На таких высотах еще наблюдается наличие живых организмов: бактерий, спор грибов, простейших. Во время запусков геофизических ракет в стратосферу на в исоти 85 км в пробах воздуха было обнаружено споры микроорганизмов в латентном (спящем) состоянии из-за слишком неблагоприятных условий существованияування.

Нижняя граница биосферы называют термической, поскольку она обусловлена ??наличием высоких температур ее проводят на суше в среднем на глубине 3-3,5 км от земной поверхности, то есть там, где температура подземных емных вод и горных пород в литосфере превышает 100 °. С. Следует заметить, что некоторые авторы приводят несколько иные данные относительно глубины проведения нижней границы биосферы. В этом учебнике мы пользуемся значения ниями. ВИ. Вернадского. Наибольшая глубина, на которой в земной коре найдены бактерии, составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2-2,5 км бактерии наблюдаются в довольно значительных количествах. Нижняя граница на суше связана с зонами"прошлой биосферы"- так. ВИ. Вернадский называл остатки биосферы прошлых геологических эпох, сохранившиеся до наших дней (накопление осадочных пород, угля, горючих сланцы в и др.)"Прошлая биосфера"служит доказательством эволюции биосферы. Землитривалої еволюції біосфери. Землі.

В гидросфере нижняя граница существования активной жизни ограничивается дном. Мирового океана - более 11 км, где температура составляет около 0 °. С (рис 41). Большее распространение живых организмов (за приведены пределы) в ограничено лимитирующими факторами: проникновению вверх препятствует космическое излучение, а проникновению вглубь - высокая температура земных нададр.

В пределах биосферы нет абсолютно безжизненных пространств. Даже в самых суровых условиях можно найти бактерии и другие микроорганизмы. ВИ. Вернадский высказывал идею"повсеместности жизни"По его мнению, живая реч ществ способна"растекаться"поверхностью планеты и с огромной скоростью захватывать все незанятые участки биосферы, формирует"давление жизни"на неживую природу. Заселенными есть невероятные места:. Термаль ни источника, температура в которых достигает 100 °. С, возрастные снега. Гималаев, где на высоте 8300 м существуют девять видов бактерий, безводные пустыни и надсолони озера, где бушуют цианобактерии и один из видов к реветок. На поверхности. Земли в наше время полностью отсутствует жизнь только на территории крупных оледенений и в кратерах действующих вулканееденінь та у кратерах діючих вулканів.

По вертикали биосфера разделяется на две четко обособленные области: верхнюю, освещенную, - фотобиосферу, в которой происходит фотосинтез, и нижнюю,"темную", - меланобиосферу, в которой фотосинтез невозможен й. На суше граница между ними проходит поверхностью. Земли. На развитие жизни, а, следовательно, и на границе биосферы влияют наличие кислорода, углекислого газа, воды в ее жидкой фазе т.п.. Ограничивают зону распространения жизненно я очень высокие или низкие температуры, наличие элементов минерального питания. Лимитирующим фактором можно считать и чрезмерно соленую среду, например, превышение концентрации солей в морской вод и примерно в 10 раз. Лишенные жизни подземные воды с концентрацией солей свыше 270 г /й понад 270 г/л.

Біосфера та її оточення (за. Назаровим, 1974)

Рис 41. Биосфера и ее окружения (за. Назаровым, 1974)

Наибольшую толщину биосфера имеет в тропических широтах (примерно 22-25 км), наименьшую - в полярных (примерно 12 - 15 км) (табл 41). Приблизительная масса всей биосферы составляет 3 o 10а4 г (0,05% от массы. Земли и), а объем - 10 o 1024 см3 (0,04% от объема. Землилі).

Живу вещество биосферы. ВИ. Вернадский рассматривал не просто как совокупность живых существ, заполняющих пространство среды обитания, а как целостный, очень важный для биосферы компо

таблицы 41. Средняя мощность биосферы в разных широтных полосах. Земли

Широтные пояса

Континентальная область, км

Океаническая область, км

Полярный

12

15

Средние

14

16

Тропический

22

25

нент, который реализует непрерывную связь различных геологических и биологических процессов. Итак, живое вещество - главный, но не единственный компонент биосферы. Также. ВИ. Вернадский выделял в составе биосф эры и другие геологически взаимосвязанных типа веществ:. Биокосное, биогенную и косногоосну.

Биокосное вещество - то, что создается и перерабатывается живыми организмами, то есть продукт синтеза живого и неживого (осадочные породы, известняки, мел, почвы и др.). Биогенная вещество - это органические и органо-минеральные продукты, созданные живыми организмами на протяжении геологической истории (каменный уголь, нефть, торф, горючие сланцы) и, наконец, косного вещества - это вся неживая вещество, которое может быть т. Верди, жидкой и газообразной. Это совокупность планетарных и геологических свойств. Земли, в создании которых живые организмы не участвуют, например, солнечная радиация, атмосферное давление, температура, горные породы неорганического происхождения, водаода).

В завершение общей характеристики биосферы как глобальной экосистемы приведем ее основные характерные черты, которые отличают ее от любых экосистем, территориально входящих в биосферы. Итак, пор уравнений с экосистемами меньших размеров, биосфера имеет следующие специфические черты:

o. Биосфера является уникальной, незаменимой и неповторимой биотические системой мелких экосистем множество, но почти все они взаимозаменяемы

o. Биосфера отличается от других экосистем практически безграничной продолжительностью существования. Время существования меньших экосистем ограничен: он определяется продолжительностью от нескольких месяцев до сотен и нескольких ваться мяч и даже десятков миллионов. Рокив.

o. Биосфера сохраняет бесконечно большой запас генетической информации, который накапливался миллиарды лет, в результате чего эта информация практически неисчерпаемой. Запасы информации подчиненных ей экосистем м, конечно, меньше хотя бы потому, что память биосферы - интегральная память всех экосистем планети.

o. Биосфера является совершенной саморегулируемой системой с полными механизмами самозащиты от разрушительного воздействия внешних космических и внутрипланетной возмущений. В процессе эволюции живого вещества и в ней сформировался не только механизм синтеза органического вещества за счет использования солнечной энергии, но и накопление в атмосфере свободного кислорода, формирование озонового слоя как средства защиты всего в живого. А меньше экосистемы, в отличие от биосферы, существуют в энтропийных абиотической средой, а в организованном биотическом среде биосферы и защищены от внешних воздействий не только своим и внутренними механизмами, но и биосфернымми.

o. В отличие от малых экосистем, биосфера характеризуется огромными запасами свободной энергии, не только той, что накопленная в современных подчиненных ей экосистемах, но и свободной энергии, накоплен й системами прошлых эпо.

o. Биосфера отличается огромным разнообразием жизненных форм, видов, внутривидовых структур, пространственной и функциональной асимметрией, мощными механизмами самосохранения, постоянным ростом организованности, вследствие чего ее можно считать практически неуничтожимо. Предположим, что живое вещество имеет один биологический вид. Но в основе жизни, как известно, лежит обмен веществ, а если есть только один в ид, то через некоторое время он изымет из среды все, что ему нужно, выделите отходы своей деятельности, и на этом все закончится. Можно предположить, что грунт или дно моря будет усеяно трупами ис т этого единственного вида, которые не разлагаются, ибо сделать это никому. Итак, жизнь как устойчивое планетарное явление возможно только в том случае, когда оно разнокачественныхісне.

Можно оценить роль живого вещества в формировании окружающего мира, рассмотрев ее функции