Šta je biosfera i po čemu se razlikuje od ostalih ljuski Zemlje?

Ukupnost svih biogeocenoza (ekosistema) Zemlje je veliki ekološki sistem – biosfera. Biogeocenoza je elementarna struktura biosfera. Biosfera se sastoji od živih i neživih komponenti. Ukupnost svih živih organizama na našoj planeti čini živu supstancu biosfere. Najveći dio živih organizama koncentrisan je na granici tri geološke ljuske Zemlje: plinovitog (atmosfera), tečnog (hidrosfera) i čvrstog (litosfera). U nežive komponente spada onaj dio atmosfere, litosfere i hidrosfere, koji je povezan složenim procesima migracije materije i energije sa živom materijom biosfere. Granice života na planeti su istovremeno i granice biosfere. Dakle, biosfera je dio geoloških ljuski Zemlje, nastanjen živim organizmima.

Termin "biosfera" uveo je 1875. geolog E. Suess. Tvorac ove doktrine je domaći prirodnjak V.I. Vernadsky. Pokazao je da se biosfera razlikuje od ostalih sfera Zemlje po tome što se u njenim granicama ispoljava geološka aktivnost svih živih organizama. Živi organizmi, koji pretvaraju sunčevu energiju, moćna su sila koja utiče na geološke procese. Specifičnost biosfere kao posebne ljuske Zemlje je kruženje supstanci koje se u njoj neprekidno javljaju, regulirano djelovanjem živih organizama. Pošto biosfera prima energiju spolja – od Sunca, ona je otvoren sistem. Prva faza migracija tvari i energije u biosferi - transformacija energije sunčevog zračenja od strane autotrofnih organizama u procesu fotosinteze. Stoga, prema učenju V.I. Vernadsky, živi organizmi koji žive na Zemlji jesu složen sistem pretvaranje sunčeve energije u energiju geohemijskih procesa. Živi organizmi, koji reguliraju cirkulaciju tvari, služe kao moćan geološki faktor koji transformira površinu naše planete. Ova definicija biosfere odražava važnu tezu: naša planeta Zemlja je takva kakva je danas samo zato što na njoj postoji život.

Dakle, biosfera je dio zemaljskog prostora obuhvaćenog životom sa svojom aktivnom kemijskom manifestacijom. U biosferi je moguće postojanje organizama u bilo kojoj mogućoj koncentraciji - od pojedinačnih bakterija i spora u 1 cm3 atmosferskog zraka do moćnih tropskih šuma ekvatorijalne zone i tragova života u dubinama Svjetskog oceana. U skladu sa svojim zahtjevima za okolišnim uvjetima, organizmi se naseljavaju u različitim gornjim horizontima Zemlje: u donjoj atmosferi, u hidrosferi, u tlima, u dubinama litosfere, zasićenim prirodnim vodama i naftnim poljima. Sva živa materija u svojoj masi zauzima beznačajan udio u poređenju sa bilo kojom gornjom ljuskom globus. Prema savremenim procenama verovatnoće ukupno masa žive materije u modernoj eri je oko 2420 milijardi tona. Dakle, sva živa materija naše planete je ~1/10.000.000 mase zemljine kore. Međutim, u kvalitativnom smislu, živa materija je najorganizovaniji deo Zemljine materije. Po svom aktivnom utjecaju na okoliš, živa tvar zauzima posebno mjesto i kvalitativno se oštro razlikuje od ostalih ljuštura zemaljske kugle, kao što se živa tvar razlikuje od mrtve tvari. Procjenu prosječnog hemijskog sastava žive tvari napravio je A.P. Vinogradov. Glavne komponente žive materije su elementi koji su rasprostranjeni u prirodi: u atmosferi, hidrosferi, litosferi i svemiru. Prosječni elementarni sastav žive tvari razlikuje se od sastava zemljine kore visokog sadržaja ugljenik. Prema sadržaju ostalih elemenata, organizmi ne ponavljaju sastav svoje okoline. Oni selektivno apsorbuju elemente potrebne za izgradnju njihovog tkiva. U procesu života organizmi koriste najpristupačnije atome koji su sposobni da formiraju stabilne hemijske veze. Atomi ugljika imaju sposobnost stvaranja dugih lanaca spojeva s drugim atomima, što dovodi do izgradnje nebrojenih polimera i drugih složenih organskih spojeva visoke molekularne težine.

Živa materija biosfere, generalno, zauzima neznatan prostor u razmerama čitave zemaljske kugle. Rasprostranjena upotreba samog pojma "živa materija" povezana je s radovima V.I. Vernadsky. Pokazao je da svi živi organizmi Zemlje čine jedinstvenu cjelinu - živu tvar planete. Život na Zemlji je najistaknutiji proces na njenoj površini, koji prima životvornu energiju Sunca i pokreće gotovo sve hemijske elemente periodnog sistema.

Vernadsky je dokazao da živi organizmi igraju veoma važnu ulogu u geološkim procesima koji oblikuju lice Zemlje. Hemijski sastav moderna atmosfera i hidrosfera zbog vitalne aktivnosti organizama. Velika važnost imaju organizme za formiranje litosfere - većina stijena, i to ne samo sedimentnih, već i poput granita, nekako je povezana svojim porijeklom sa biosferom.

Mineralna inertna tvar se prerađuje životom, pretvara u novi kvalitet. Živi se organizmi ne samo prilagođavaju uvjetima okoline, već ih i aktivno mijenjaju. Dakle, živa i neživa materija na Zemlji čine skladnu cjelinu, koja se, zapravo, naziva biosfera. Prema figurativnoj izjavi ruskog geologa M. Vassoeviča, "biosfera je i stanovnici, i kuća, a mi smo u njoj."

Biosfera je okruženje našeg života, to je priroda koja nas okružuje, o kojoj govorimo govorni jezik. Čovjek je – prije svega – svojim dahom, ispoljavanjem svojih funkcija, neraskidivo povezan sa ovom „prirodom“, čak i ako živi u gradu ili u osamljenoj kući.

V. I. Vernadsky

Biosfera(grčki bios - život, sfera - lopta, sfera) - složena vanjska ljuska Zemlje, naseljena organizmima koji zajedno čine živu tvar planete. Ovo je jedna od najvažnijih geosfera Zemlje, koja je glavna komponenta prirodno okruženje okružuju osobu.

Termin "biosfera" prvi je u nauku uveo austrijski geolog Eduard Suess 1875. On je biosferu shvatio kao tanki film života na zemljine površine. Uloga i značaj biosfere za razvoj života na našoj planeti pokazala se tolikom da je već u prvoj trećini 20. stoljeća. nastao je novi fundamentalni naučni pravac u prirodnim naukama - doktrina biosfere , čiji je osnivač veliki ruski naučnik V. I. Vernadsky.

Zemlja i njeno okruženje nastali su kao rezultat prirodnog razvoja celine Solarni sistem. Prije oko 4,7 milijardi godina, planeta Zemlja nastala je od plina i prašine raspršenih u protosolarnom sistemu. Kao i druge planete, Zemlja prima energiju od Sunca, koja u obliku elektromagnetnog zračenja dopire do površine Zemlje. Sunčeva toplota je jedna od glavnih komponenti Zemljine klime, osnova za razvoj mnogih geoloških procesa. Ogroman toplotni tok dolazi iz dubina Zemlje.

Prema najnovijim podacima, masa Zemlje je 6x10 21 tona, zapremina - 1,083x10 12 km 3, površina - 510,2 miliona km 2. Dimenzije, a samim tim i sve Prirodni resursi naša planeta je ograničena.

Naša planeta ima heterogenu strukturu i sastoji se od koncentričnih školjki (geosfera) - unutrašnjih i vanjskih. Unutrašnje obuhvataju jezgro, plašt, a spoljašnje litosferu (zemljinu koru), hidrosferu, atmosferu i složenu ljusku Zemlje – biosferu.

Litosfera(grčki "lithos" - kamen) - kamena ljuska Zemlje, uključujući zemljine kore debljina (debljina) od b (ispod okeana) do 80 km (planinski sistemi). Zemljina kora je sastavljena od stena. Udio različitih stijena u zemljinoj kori nije isti - više od 70% čine bazalti, graniti i druge magmatske stijene, oko 17% su stijene transformirane pod pritiskom i visokom temperaturom, a tek nešto više od 12% su sedimentne.

Zemljina kora je najvažniji resurs za čovečanstvo. Sadrži zapaljive minerale (ugalj, naftu, uljni škriljci), rude (gvožđe, aluminijum, bakar, kositar itd.) i nemetalne (fosforiti, apatiti itd.) minerale, prirodne građevinske materijale (krečnjak, pesak, šljunak i itd.).

Hidrosfera(grčki "hydra" - voda) - vodena školjka Zemlje. Dijeli se na površinsku i podzemnu.

Površinska hidrosfera- vodena školjka površine Zemlje. Uključuje vode okeana, mora, jezera, rijeka, rezervoara, močvara, glečera, snježnih pokrivača itd. Sve ove vode se trajno ili privremeno nalaze na površini zemlje i nazivaju se površinskim vodama.

Površinska hidrosfera ne formira kontinuirani sloj i diskontinuirano prekriva površinu zemlje za 70,8%.

Podzemna hidrosfera- obuhvata vode koje se nalaze u gornjem dijelu zemljine kore. Zovu se podzemni. Odozgo je podzemna hidrosfera ograničena površinom zemlje, njena donja granica se ne može pratiti, jer hidrosfera prodire vrlo duboko u debljinu zemljine kore.

U odnosu na zapreminu globusa, ukupna zapremina hidrosfere ne prelazi 0,13%. Glavni dio hidrosfere (96,53%) je Svjetski okean. Podzemne vode zauzimaju 23,4 miliona km 2 ili 1,69% ukupne zapremine hidrosfere, a ostatak vode rijeka, jezera i glečera.

Preko 98% svih vodni resursi Zemljišta čine slane vode okeana, mora itd. Ukupna zapremina svježa voda na Zemlji iznosi 28,25 miliona km 3, ili oko 2% ukupne zapremine hidrosfere. Najveći dio slatke vode koncentrisan je u glečerima, čije se vode još uvijek vrlo malo koriste. Ostatak slatke vode pogodne za vodosnabdijevanje čini 4,2 miliona km3 vode, ili samo 0,3% zapremine hidrosfere.

Hidrosfera igra veliku ulogu u oblikovanju prirodnog okruženja naše planete. Također vrlo aktivno djeluje na atmosferske procese (zagrijavanje i hlađenje vazdušnih masa, njihovo zasićenje vlagom itd.).

Atmosfera(grčki "atmos" - para) - plinovita ljuska Zemlje, koja se sastoji od mješavine raznih plinova, vodene pare i prašine. Ukupna masa atmosfere je 5,15-10 15 tona.Na nadmorskoj visini od 10 do 50 km, sa maksimalnom koncentracijom na visini od 20-25 km, nalazi se ozonski omotač koji štiti Zemlju od prekomjernog ultraljubičastog zračenja, koji je poguban za organizme.

Atmosfera fizički, hemijski i mehanički utiče na litosferu, regulišući raspodelu toplote i vlage. Vrijeme i klima na Zemlji zavise od raspodjele topline, pritiska i sadržaja vodene pare u atmosferi. Vodena para apsorbuje sunčevo zračenje, povećava gustinu vazduha i izvor je svih padavina. Atmosfera podržava različite oblike života na Zemlji.

U formiranju prirodnog okruženja Zemlje značajna je uloga troposfere (donji sloj atmosfere do visine od 8-10 km u polarnim, 10-12 km u umerenim i 16-18 km u tropskim geografskim širinama) i, u manjoj mjeri stratosfera, područje hladnog razrijeđenog suvog zraka debljine oko 20 km. Meteoritska prašina kontinuirano pada kroz stratosferu, u nju se izbacuje vulkanska prašina, au prošlosti proizvodi nuklearnih eksplozija u atmosferi.

U troposferi se dešavaju globalna vertikalna i horizontalna kretanja vazdušnih masa, koja u velikoj meri određuju ciklus vode, prenos toplote, prekogranični transport čestica prašine i zagađenja.

Atmosferski procesi su usko povezani s procesima koji se odvijaju u litosferi i vodenoj ljusci.

Atmosferske pojave uključuju: padavine, oblake, maglu, grmljavinu, led, prašinu (pješčanu) oluju, oluju, snježnu oluju, mraz, rosu, inje, poledicu, polarna svjetla itd.

Atmosfera, hidrosfera i litosfera su u bliskoj interakciji jedna s drugom. Praktično svi površinski egzogeni geološki procesi uzrokovani su ovom interakcijom i odvijaju se, po pravilu, u biosferi.

Biosfera- vanjski omotač Zemlje, koji uključuje dio atmosfere do visine od 25-30 km (do ozonskog omotača), gotovo cijelu hidrosferu i gornji dio litosfere do dubine od oko 3 km. Posebnost ovih dijelova je da ih naseljavaju živi organizmi koji čine živu tvar planete. Interakcija abiotskog dijela biosfere - zraka, vode i stijena i organske tvari - biote dovela je do stvaranja tla i sedimentnih stijena. Potonji, prema V. I. Vernadskom, nose tragove aktivnosti drevnih biosfera koje su postojale u prošlim geološkim epohama.

§ 44. Šta je biosfera i kako funkcioniše

Zapamti

• Po čemu se živa bića razlikuju od neživih? Po čemu se biljke razlikuju od životinja? Šta ozonski sloj? Na kojoj je visini?

Naša planeta je jedina svemirska tijela Sunčev sistem je naseljen živim organizmima. Područje njihovog naselja čini biosferu (od grčkog "bios" - život i "sfera" - lopta).

Biosfera - vanjski omotač Zemlje, naseljen živim organizmima i transformiran od njih.

Sada živi organizmi naseljavaju troposferu, kopnenu površinu, gornji dio zemljine kore i hidrosferu (Sl. 156). Stoga je gornja granica biosfere povučena na nivou ozonskog omotača, donja - u zemljinoj kori na dubini od oko 5 km.

Međutim, granice biosfere nisu uvijek bile takve. Vremenom su se menjale. Život na našoj planeti nastao je u vodi prije oko 3,5 milijardi godina. Prije otprilike 500 miliona godina proširio se na kopno, a potom i na atmosferu. Sa razvojem Zemlje, uslovi za postojanje organizama su se promenili. Neki su izumrli, drugi su se prilagodili novim uslovima. Ali ukupan broj vrsta se stalno povećavao. Važna faza u razvoju biosfere povezana je s pojavom i naseljavanjem čovjeka na Zemlji.

U savremenoj biosferi živi oko 2,5 miliona vrsta biljaka i životinja, kao i gljivica i bakterija. Svi se formiraju živa materija planete. Po masi u njemu prevladavaju mikroskopski organizmi, a među velikim oblicima - biljke.

Rice. 156. Rasprostranjenost organizama u biosferi

Sve što okružuje živi organizam naziva se njegovim staništem. To su tijela žive i nežive prirode: stijene, voda, zrak i drugi živi organizmi. Organizmi stupaju u interakciju sa svojom okolinom. Odatle uzimaju tvari neophodne za život, prerađuju ih, a nepotrebne izbacuju van. Posljedično, organizmi razmjenjuju tvari sa okolinom. Istovremeno, život se prilagođava okolini i mijenja je, transformira.

Pitanja i zadaci

1. Šta je biosfera i po čemu se razlikuje od ostalih ljuski Zemlje?
2. Gdje su povučene gornje i donje granice biosfere?
3. Šta je živa materija i od čega se sastoji?

Šta je biosfera i po čemu se razlikuje od ostalih Zemljinih školjki?

prirodna zaštita biosfere

Zemlja ima 6 ljuski: atmosferu, hidrosferu, biosferu, litosferu, pirosferu i centrosferu.

Atmosfera je vanjski plinoviti omotač Zemlje. Njegova donja granica prolazi kroz litosferu i hidrosferu, a gornja na visini od 1000 km. Atmosfera je podijeljena na troposferu (pokretni sloj), stratosferu (sloj iznad troposfere) i jonosferu (gornji sloj). Prosječna visina troposfere je 10 km. Njegova masa iznosi 75% ukupne mase atmosfere. Zrak u troposferi se kreće i horizontalno i vertikalno. Stratosfera se uzdiže 80 km iznad troposfere. Njegov zrak, krećući se samo u horizontalnom smjeru, formira slojeve. Još više se proteže jonosfera, koja je dobila ime po tome što je njen vazduh konstantno jonizovan pod uticajem ultraljubičastih i kosmičkih zraka.

Hidrosfera pokriva 71% Zemljine površine. Njegov prosječni salinitet je 35 g/l. Temperatura površine okeana je od 3 do 32°C, gustina je oko 1. Sunčeva svjetlost prodire do dubine od 200 m, a ultraljubičaste zrake do dubine do 800 m.

Biosfera, ili sfera života, stapa se sa atmosferom, hidrosferom i litosferom. Njegova gornja granica seže do gornjih slojeva troposfere, dok se donja proteže duž dna okeanskih basena. Biosfera se dijeli na sferu biljaka (preko 500.000 vrsta) i sferu životinja (preko 1.000.000 vrsta).

Litosfera je kamena ljuska Zemlje debljine od 40 do 100 km. Uključuje kontinente, ostrva i dno okeana. Prosječna visina kontinenata iznad nivoa okeana: Antarktik - 2200 m, Azija - 960 m, Afrika - 750 m, sjeverna amerika-- 720 m, južna amerika-- 590 m, Evropa -- 340 m, Australija -- 340 m.

Ispod litosfere je pirosfera - vatrena ljuska Zemlje. Njegova temperatura raste za oko 1°C na svakih 33 m dubine. Stene na značajnim dubinama su verovatno u rastopljenom stanju usled visokih temperatura i visokog pritiska.

Centrosfera, odnosno jezgro Zemlje, nalazi se na dubini od ne 1800 km. Prema većini naučnika, sastoji se od gvožđa i nikla. Pritisak ovde dostiže 300000000000 Pa (3,000,000 atmosfera), temperatura je nekoliko hiljada stepeni.Stanje jezgra je još uvek nepoznato.

Vatrena sfera Zemlje nastavlja da se hladi. Tvrda ljuska se zgusne, vatrena se zgusne. Svojevremeno je to dovelo do formiranja čvrstih gromada - kontinenata. Međutim, uticaj vatrene sfere na život planete Zemlje je i dalje veoma velik. Konture kontinenata i okeana, klima i sastav atmosfere su se više puta mijenjali.

Egzogeni i endogeni procesi kontinuirano mijenjaju čvrstu površinu naše planete, što zauzvrat aktivno utječe na biosferu Zemlje.

U biosferi se svi procesi odvijaju pod direktnim uticajem živih organizama. Biosfera se nalazi na spoju litosfere, hidrosfere i atmosfere, u rasponu od 11 km duboko u Zemlji do 33 km iznad Zemlje. Živi organizmi, uključujući sve poznate hemijske elemente, u procesu života vrše transformaciju energije. Sva živa bića podijeljena su u pet carstava: bakterije, alge, gljive, biljke i životinje.

Moderna nauka vjeruje da je prije otprilike milijardu godina postojala podjela živih bića na carstva biljaka i životinja. Razlike između njih mogu se podijeliti u tri grupe: 1) prema strukturi ćelija i njihovoj sposobnosti rasta; 2) prema načinu ishrane; 3) sposobnošću kretanja. Životinjske ćelije imaju centriole, ali nemaju hlorofil i ćelijski zid koji sprečavaju promjenu oblika. Većina biljaka prima tvari neophodne za život kao rezultat apsorpcije mineralnih spojeva. Životinje jedu spremno organska jedinjenja koje proizvode biljke tokom fotosinteze. Klasifikacija biljaka i životinja izgrađena je u skladu sa njihovim karakterističnim karakteristikama. Vrsta je prepoznata kao glavna strukturna jedinica i više visoki nivoi sastavljen sekvencijalno rod, red, klasa.

Na Zemlji postoji 500.000 vrsta biljaka i 1,5 miliona vrsta životinja, uključujući 70.000 kičmenjaka, oko 16.000 ptica i 12.540 sisara. Takva sistematizacija razne formeživot je stvorio preduslove za proučavanje žive materije u celini, što je prvi sproveo istaknuti ruski naučnik Vladimir Ivanovič Vernadski u svojoj teoriji biosfere. Glavni zaključci Vernadskyjeve teorije biosfere su sljedeći:

• 1. Princip integriteta kaže da biosfera, život postoje kao cjelina. Život je neophodan i prirodan dio harmoničnog kosmičkog mehanizma.
• 2. Princip harmonije biosfere leži u njenoj organizaciji, harmoniji, neraskidivoj povezanosti u njoj živih i neživih komponenti.
• 3. Princip značaja uloge živih bića u evoluciji Zemlje kaže da na zemljinoj površini ne postoji hemijska sila koja stalno djeluje i po svojim konačnim posljedicama moćnija od organizama uzetih u cjelini. Lice zemlje kao nebesko telo zapravo oblikovana životom.
• 4. Glavna uloga biosfere je da transformiše sunčevu energiju u efektivnu energiju Zemlje. Kosmička energija izaziva razvoj života, koji se postiže razmnožavanjem.
• 5. Pravilo inercije je širenje života po površini zemlje zbog ispoljavanja njene geohemijske energije. Mali organizmi se razmnožavaju mnogo brže od velikih.
• 6. Zakon štedljivosti u korišćenju jednostavnih hemijskih tela od strane žive materije kaže da kada element jednom uđe u organizam, on prolazi kroz dugi niz stanja i istovremeno organizam ulazi samo u sebe potreban iznos elementi.
• 7. Granice života određuju fizičko-hemijska svojstva jedinjenja koja grade telo, njihova neuništivost u određenim uslovima sredine. Maksimalno polje života određeno je ekstremnim granicama preživljavanja organizama. Gornju granicu života određuje energija zračenja, čije prisustvo isključuje život i od koje štiti ozonski štit. Donja granica je povezana s postizanjem visoke temperature. Na primjer, raspon temperature vijeka trajanja od 430° (od -250°C do +180°C) je ograničavajuće termalno polje.
• 8. Život je postepeno, polako se prilagođavajući, zahvatio biosferu, a ovom hvatanju nije bilo kraja. Polje stabilnosti života rezultat je prilagođavanja tokom vremena.

Biosfera, prema V.I. Vernadsky, je organizovana, određena ljuska zemljine kore, povezana sa životom. Granice biosfere ograničene su, prije svega, poljem postojanja života. Biosfera nije samo jedan od postojećih omotača Zemlje, poput litosfere, hidrosfere ili atmosfere. Glavna razlika biosfere je u tome što je organizovana školjka. Biti živ znači biti organizovan, napomenuo je V.I. Vernadskog, a to je suština koncepta biosfere kao organizovane ljuske Zemlje.

Prema V.I. Vernadskog, supstanca biosfere je heterogena po svom fizičkom i hemijskom sastavu, i to:

• - živa tvar - ukupnost živih organizama;
• - biogena materija - kontinuirani biogeni tok atoma iz žive materije u indirektnu supstancu biosfere i obrnuto;
• - inertne materije (atmosfera, gasovi, stene, itd.);
• - bio-inertne materije, npr. tla, mulj, površinske vode, samu biosferu, odnosno složene, pravilne, inertne žive strukture;
• - radioaktivna supstanca;
• - rasuti atomi;
• - supstanca kosmičkog porekla.

Iako su granice biosfere prilično uske, živi organizmi su u njima vrlo neravnomjerno raspoređeni. Na velikim visinama iu dubinama hidrosfere i litosfere, organizmi su relativno rijetki. Život je koncentrisan uglavnom na površini Zemlje, u tlu i u prizemnom sloju okeana. Ukupna masa živih organizama procjenjuje se na 2,43 * 1012 tona. Biomasa organizama koji žive na kopnu je 99,2% zastupljena u zelenim biljkama i 0,8% u životinjama i mikroorganizmima. Nasuprot tome, u okeanu biljke čine 6,3%, dok životinje i mikroorganizmi čine 93,7% ukupne biomase. Život je koncentrisan uglavnom na kopnu. Ukupna biomasa okeana je samo 0,03 1012, ili 0,13% biomase svih bića koja žive na Zemlji. Važna pravilnost se uočava u distribuciji živih organizama prema sastavu vrsta. Od ukupan broj 21% vrsta su biljke, ali njihov doprinos ukupnoj biomasi iznosi 99%. Među životinjama, 96% vrsta su beskičmenjaci, a samo 4% su kičmenjaci, od kojih su desetina sisari. Masa žive materije je samo 0,01-0,02% inertne materije biosfere, ali igra vodeću ulogu u geohemijskim procesima. Tvari i energiju neophodne za metabolizam, organizmi crpe okruženje. Ograničene količine žive materije se ponovo stvaraju, transformišu i razgrađuju. Svake godine, zahvaljujući vitalnoj aktivnosti biljaka i životinja, reprodukuje se oko 10% biomase. Pored biljaka i životinja, V.I. Vernadsky uključuje u koncept "žive materije" i čovečanstvo, čiji se uticaj na geohemijske procese razlikuje od uticaja drugih živih bića, prvo po svom intenzitetu, koji se povećava tokom geološkog vremena; drugo, uticajem koji ljudska aktivnost ima na druga živa bića.

Život na Zemlji sada u potpunosti zavisi od fotosinteze. Fiksiranje energije sunčeva svetlost u proizvodima fotosinteze, biljke obavljaju kosmičku ulogu energetskog fokusa na Zemlji. Pod fotosintezom se podrazumijeva transformacija zelenih biljaka i fotosintetskih mikroorganizama uz sudjelovanje svjetlosne energije i pigmenata koji apsorbiraju svjetlost (klorofil i dr.) najjednostavnijih spojeva (voda, ugljični dioksid i mineralni elementi) u složene organske tvari neophodne za život. svih organizama. Biljke svake godine formiraju i fiksiraju do 100 milijardi tona organske materije

9 * 1020 J energije sunčevo zračenje. Istovremeno, biljke apsorbuju do 170 milijardi tona ugljen-dioksida iz atmosfere i razgrađuju do 130 milijardi tona vode, oslobađajući do 115 milijardi tona slobodnog kiseonika.

Stoga su sve biotičke komponente ekosistema podijeljene u tri glavne grupe: proizvođači (zelene biljke i organizmi koji mogu koristiti hemijsku energiju, - hemosintetika), konzumenti ili konzumenti (može postojati nekoliko trofičkih nivoa) i razlagači, ili razarači (organizmi koji transformišu, mineralizuju organsku materiju i time zatvaraju biološki ciklus). Svi živi organizmi, koristeći jedni druge na ovaj ili onaj način, formiraju gigantski biološki ciklus biosfere. Ovaj ciklus nije potpuno zatvoren: pored ulazne energije (sunčeve energije), ima i izlaz - dio umiruće organska materija nakon razgradnje mikroorganizmima-mineralizatorima može ući vodeni rastvori i taloženo u obliku sedimentnih stijena, a drugi dio čini naslage biogenih stijena kao što su ugalj, treset, sapropel itd.

U ovom velikom biogeohemijskom ciklusu materije i energije oslobađa se niz konkretnijih ciklusa supstanci - vode, ugljenika, kiseonika, azota, sumpora, fosfora itd., tokom kojih dolazi do razmene. hemijski elementi između živih organizama i neorganske sredine. Postojanje ovih biogeohemijskih ciklusa određuje izgled modernih ekosistema, stabilnost i samoregulaciju biosfere u cjelini. Stoga, bez obzira koliko su složene i raznolike manifestacije života na Zemlji, svi oblici života su međusobno povezani kruženjem materije i energije.

S tim u vezi, mogu se razlikovati tri etape u evoluciji biosfere. Prva faza je nastanak biotičkog ciklusa, što je značilo formiranje biosfere. Druga faza je komplikacija života na planeti, zbog pojave višećelijskih organizama. Treća faza je formiranje ljudsko društvo, koja svojom ekonomskom aktivnošću sve više utiče na evoluciju biosfere (noosfere). Pokušaji izdvajanja glavnih faza u evoluciji biosfere zaslužuju pažnju činjenicom da ovaj problem postavljaju kao jedan od važnih zadataka moderne teorije evolucije.

Planeta Zemlja je neverovatna i jedinstvena. Sastoji se od nekoliko ljuski: atmosfere, hidrosfere, biosfere, litosfere, pirosfere i centrosfere. Za razliku od drugih planeta, Zemlju naseljavaju biljke, životinje, ljudi, mikroorganizmi itd. Svi živi organizmi čine biosferu. Ova ljuska uključuje dio atmosfere i litosfere, kao i cijelu hidrosferu. U ovom članku ćemo razmotriti što je biosfera, koje su njene komponente i funkcije.

Definicija koncepta

Unatoč činjenici da danas gotovo svi znaju što je biosfera, definiciju ovog koncepta uveo je u naučnu cirkulaciju tek 1875. godine austrijski geolog Eduard Suess (djelo „Lice zemlje“). Međutim, sljedećih pola vijeka, termin se koristio samo u uskim krugovima.

Godine 1926. poznati ruski naučnik V. I. Vernadsky objavio je knjigu "Biosfera". U ovom radu je obrazložio ulogu živih organizama u geološkim procesima. V. I. Vernadsky je prvi odredio šta je biosfera i po čemu se razlikuje od drugih školjki Zemlje. Prikazao ga je kao dinamičan aktivan sistem koji naseljavaju i kontrolišu živa bića.

Danas u nauci postoji jedina općeprihvaćena definicija pojma "biosfera". Ovo je ljuska planete Zemlje koju naseljavaju živi organizmi. Biosfera zauzima posebno mjesto u odnosu na druge geosfere. To je zbog činjenice da se geološka aktivnost svih živih bića manifestira samo unutar granica ove ljuske.

Granice biosfere

Biosfera pokriva gornji dio (oko 7,5 km) litosfere, donju granicu atmosfere (15-20 km) i cijelu hidrosferu.

Litosfera je tvrda ljuska naše planete. Pokriva cijelu zemljinu koru i dio gornjeg omotača. Većina živih organizama nalazi se u tlu na dubini do 1 m. Međutim, neke bakterije mogu prodrijeti duboko u litosferu (do 4 km).

Hidrosfera je vodena školjka planete Zemlje. To je skup svih okeana, mora, rijeka, jezera i drugih vodenih tijela. Ova školjka je potpuno ovladana i naseljena živim organizmima. Većina njih živi na dubini do 200 m. Međutim, neke vrste žive čak i na dnu okeana (oko 12 km).

Atmosfera je gasoviti omotač naše planete. Sastoji se od dušika, kisika, ozona i ugljičnog dioksida. Sastav biosfere uključuje samo najniže slojeve atmosfere. To je zbog činjenice da određene vrste insekti i ptice mogu se uzdići na visinu do 5 km iznad tla.

Komponente biosfere

U sastavu biosfere postoje 4 komponente (klasifikaciju je predložio V. I. Vernadsky):

• Živa supstanca. Njegova količina je otprilike 0,25% mase biosfere. Ova supstanca je ukupnost svih živih organizama na planeti. Kombinovani su u 4 carstva: bakterije, biljke, gljive i životinje. Živa tvar se odlikuje značajnom energijom, odlikuje se pokretljivošću i kontinuiranom smjenom generacija, zbog čega se sve njene komponente stalno ažuriraju.
• biogene supstance. To je sve što se formira tokom života organizama i sastoji se od životinjskih i biljnih ostataka (krečnjak, nafta, atmosferski gasovi, treset itd.). Sve biogene komponente služe kao moćan izvor energije.
• Inertna supstanca. To su elementi u čijem stvaranju ne učestvuju živa bića i mikroorganizmi (stene, lava i sl.).
• Bioaktivna supstanca. To su komponente biosfere koje nastaju zajedničkim djelovanjem živih organizama i abiogenim procesima (zemljište, glina, sedimentnih stijena, vremenska kora, voda, itd.).

Osobine i funkcije biosfere

biosfere, kao i druge važne prirodni sistemi, ima niz funkcija. Razmotrimo najvažnije od njih.

• Integritet. Biosfera je centralizovani sistem čiji je glavni element živa materija. Sve njegove komponente su usko povezane i u stalnoj interakciji. Kao rezultat toga, promjena u jednom elementu dovodi do restrukturiranja cijelog sistema.
• Samoregulacija. Biosferu karakterizira takav proces kao što je homeostaza. Omogućava sistemu da samostalno održava i reguliše svoje stanje.
• Održivost. Sposobnost biosfere da pod uticajem spoljašnjih faktora zadrži svoja svojstva i karakteristike. Ova karakteristika omogućava sistemu da održava svoj Trenutna drzava i vratiti se u prvobitni položaj nakon udara.

Jedna od glavnih karakteristika i karakteristika biosfere je raznovrsnost. Zbog postojanja različitih bioloških vrsta, u sistemu uvijek postoji atmosfera konkurencije koja pruža zaštitu od vanjskih utjecaja.

Funkcije žive materije

Danas nauka sa sigurnošću zna šta je biosfera. U biologiji je njena glavna komponenta – živa materija – najvažnija kategorija. Razmotrimo funkcije ovog elementa okosnice biosfere.

• Gas. Ova funkcija je usko povezana s procesom metabolizma i disanja. Ove gasne reakcije uzimaju i oslobađaju kiseonik. ugljen-dioksid itd. Zahvaljujući ovoj funkciji formiran je savremeni sastav vazduha.
• Energija. Ova funkcija se zasniva na procesu fotosinteze - asimilaciji sunčeve energije živom materijom i njenom prijenosu.
• Redox. Ova funkcija je za promjenu hemijska svojstva tvari koje sadrže atome različitim nivoima oksidacija. Takve reakcije su osnova biološkog metabolizma.
• funkcija uništavanja. Ovo je proces razgradnje organizama na minerale nakon što umru.
• koncentracija. Ovo je proces akumulacije i kretanja atoma.

Značenje žive materije

• Akumulacija sunčeve energije i njena transformacija (u hemijsku, mehaničku, toplotnu, električnu itd.).
• Formiranje većine minerala i stijena rezultat je vitalne aktivnosti živih organizama.
• Akumulacija hemijskih elemenata. Živi organizmi akumuliraju važne komponente (gvožđe, magnezijum, bakar, natrijum) u svojim telesnim tkivima i u životnoj sredini.
• Većina hemijskih elemenata kruži kroz biosferu.
• Ogroman uticaj na sastav tla, atmosfere, hidrosfere.
• Neke hemijske komponente i jedinjenja mogu postojati samo u sastavu živih organizama.