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

Ukupnost svih biogeocenoza (ekosustava) Zemlje je veliki ekološki sustav - biosfera. Biogeocenoza je elementarna struktura biosfera. Biosfera se sastoji od živih i neživih komponenti. Ukupnost svih živih organizama na našem planetu čini živu tvar biosfere. Glavnina živih organizama koncentrirana je na granici tri geološke ljuske Zemlje: plinovitog (atmosfera), tekućeg (hidrosfera) i krutog (litosfera). Nežive komponente uključuju onaj dio atmosfere, litosfere i hidrosfere, koji je složenim procesima migracije tvari i energije povezan sa živom tvari biosfere. Granice života na planetu ujedno su i granice biosfere. Dakle, biosfera je dio geoloških ljuski Zemlje, nastanjen živim organizmima.

Pojam "biosfera" uveo je 1875. godine geolog E. Suess. Tvorac ove doktrine je domaći prirodoslovac V.I. Vernadski. Pokazao je da se biosfera razlikuje od ostalih sfera Zemlje po tome što se unutar njezinih granica očituje geološka aktivnost svih živih organizama. Živi organizmi, pretvarajući sunčevu energiju, snažna su sila koja utječe na geološke procese. Posebnost biosfere kao posebne ljuske Zemlje je ciklus tvari koji se u njoj kontinuirano odvija, a reguliran je aktivnošću živih organizama. Budući da biosfera dobiva energiju izvana – od Sunca, ona je otvoreni sustav. Prva razina migracija tvari i energije u biosferi – transformacija energije sunčevog zračenja autotrofnim organizmima u procesu fotosinteze. Stoga, prema učenjima V.I. Vernadskog, živi organizmi koji žive na Zemlji su složeni sustav pretvorba sunčeve energije u energiju geokemijskih procesa. Živi organizmi, regulirajući kruženje tvari, služe kao snažan geološki čimbenik koji transformira površinu našeg planeta. Ova definicija biosfere odražava važnu tezu: naš planet Zemlja je takav kakav je danas samo zato što na njemu postoji život.

Dakle, biosfera je dio zemaljskog prostora obuhvaćen životom sa svojom aktivnom kemijskom manifestacijom. U biosferi je moguće postojanje organizama u svim mogućim koncentracijama - 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 uvjete okoliša, 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 tvar u svojoj masi zauzima beznačajan udio u usporedbi s bilo kojom od gornjih ljuski globus. Prema suvremenim probabilističkim procjenama ukupno masa žive tvari u modernom dobu iznosi oko 2420 milijardi tona. Dakle, sva živa tvar našeg planeta čini ~1/10 000 000 mase Zemljine kore. Međutim, u kvalitativnom smislu živa tvar je najorganiziraniji dio Zemljine materije. U pogledu svog aktivnog utjecaja na okoliš, živa tvar zauzima posebno mjesto i kvalitativno se oštro razlikuje od ostalih ljuski zemaljske kugle, kao što se živa tvar razlikuje od mrtve tvari. Procjenu prosječnog kemijskog sastava žive tvari napravio je A.P. Vinogradov. Glavne komponente žive tvari su elementi koji su rasprostranjeni u prirodi: u atmosferi, hidrosferi, litosferi i svemiru. Prosječni elementarni sastav žive tvari razlikuje se od sastava zemljine kore visok sadržaj ugljik. Prema sadržaju ostalih elemenata organizmi ne ponavljaju sastav svoje okoline. Oni selektivno apsorbiraju elemente potrebne za izgradnju svojih tkiva. U procesu života organizmi koriste najpristupačnije atome koji su sposobni formirati stabilne kemijske veze. Atomi ugljika imaju sposobnost stvaranja dugih lanaca spojeva s drugim atomima, što dovodi do izgradnje bezbrojnih polimera i drugih složenih organskih spojeva velike molekularne težine.

Živa tvar biosfere, općenito, zauzima neznatan prostor u mjerilu cijele kugle zemaljske. Raširena uporaba samog izraza "živa tvar" povezana je s radovima V.I. Vernadski. Pokazao je da svi živi organizmi Zemlje čine jedinstvenu cjelinu - živu tvar planeta. Život na Zemlji najistaknutiji je proces na njezinoj površini, prima životvornu energiju Sunca i pokreće gotovo sve kemijske elemente periodnog sustava elemenata.

Vernadsky je dokazao da živi organizmi igraju vrlo važnu ulogu u geološkim procesima koji oblikuju lice Zemlje. Kemijski sastav suvremena atmosfera i hidrosfera zbog vitalne aktivnosti organizama. Velika važnost imaju organizme za nastanak litosfere - većina stijena, i to ne samo sedimentnih, nego i poput granita, nekako je svojim podrijetlom povezana s biosferom.

Mineralna inertna tvar se obrađuje životom, pretvara u novu kvalitetu. Živi organizmi ne samo da se prilagođavaju uvjetima okoliša, već ih i aktivno mijenjaju. Dakle, živa i neživa tvar na Zemlji čine skladnu cjelinu koja se, zapravo, naziva biosfera. Prema slikovitoj izjavi ruskog geologa M. Vassoevicha, "biosfera su i stanovnici, i kuća, i 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, manifestacijom svojih funkcija, neraskidivo povezan s tom "prirodom", čak i ako živi u gradu ili u kući na osami.

V. I. Vernadskog

Biosfera(grč. bios - život, sphere - lopta, kugla) - složeni vanjski omotač Zemlje, nastanjen organizmima koji zajedno čine živu tvar planeta. Ovo je jedna od najvažnijih geosfera Zemlje, koja je glavna komponenta prirodno okruženje okružujući osobu.

Pojam “biosfera” prvi je u znanost uveo austrijski geolog Eduard Suess 1875. Biosferu je shvaćao kao tanki film života na Zemljina površina. Uloga i važnost biosfere za razvoj života na našem planetu pokazala se toliko velikom da je već u prvoj trećini 20.st. pojavio se novi temeljni znanstveni pravac u prirodnoj znanosti - doktrina biosfere , čiji je utemeljitelj veliki ruski znanstvenik V. I. Vernadski.

Zemlja i njezin okoliš nastali su kao rezultat prirodnog razvoja cjeline Sunčev sustav. Prije otprilike 4,7 milijardi godina, planet Zemlja nastao je od plina i prašine raspršenih u protosolarnom sustavu. Kao i drugi planeti, Zemlja prima energiju od Sunca, koja do zemljine površine dolazi u obliku elektromagnetskog zračenja. Sunčeva toplina jedna je od glavnih sastavnica Zemljine klime, osnova za razvoj mnogih geoloških procesa. Iz dubine Zemlje dolazi ogroman toplinski tok.

Prema najnovijim podacima, masa Zemlje je 6x10 21 tona, volumen - 1.083x10 12 km 3, površina - 510,2 milijuna km 2. Dimenzije, a samim tim i sve Prirodni resursi naš planet je ograničen.

Naš planet ima heterogenu strukturu i sastoji se od koncentričnih ljuski (geosfera) – unutarnjih i vanjskih. U unutarnje spadaju jezgra, omotač, a u vanjske litosfera (zemljina kora), hidrosfera, atmosfera i složeni Zemljin omotač – biosfera.

Litosfera(Grčki "lithos" - kamen) - kamena ljuska Zemlje, uključujući zemljina kora debljina (debljina) od b (ispod oceana) do 80 km (planinski sustavi). Zemljina kora se sastoji od stijena. Udio raznih stijena u zemljinoj kori nije isti – više od 70% su bazalti, graniti i druge magmatske stijene, oko 17% su stijene transformirane pritiskom i visokom temperaturom, a tek nešto više od 12% su sedimentne.

Zemljina kora je najvažniji resurs za čovječanstvo. Sadrži zapaljive minerale (ugljen, nafta, uljni škriljevac), rude (željezo, aluminij, bakar, kositar itd.) i nemetalne (fosforiti, apatiti itd.) minerale, prirodne građevne materijale (vapnenac, pijesak, šljunak i itd.).

Hidrosfera(grčki "hydra" - voda) - vodena ljuska Zemlje. Dijeli se na površinski i podzemni.

Površinska hidrosfera- vodena ljuska površine Zemlje. Obuhvaća vode oceana, mora, jezera, rijeka, akumulacija, močvara, ledenjaka, snježnih pokrivača itd. Sve te vode se stalno ili privremeno nalaze na zemljinoj površini i nazivaju se površinske vode.

Površinska hidrosfera ne tvori kontinuirani sloj i diskontinuirano pokriva Zemljinu površinu za 70,8%.

Podzemna hidrosfera- uključuje vode koje se nalaze u gornjem dijelu zemljine kore. Nazivaju se podzemnim. 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 volumen zemaljske kugle, ukupni volumen hidrosfere ne prelazi 0,13%. Glavni dio hidrosfere (96,53%) je Svjetski ocean. Podzemne vode zauzimaju 23,4 milijuna km 2, ili 1,69% ukupnog volumena hidrosfere, ostalo su vode rijeka, jezera i ledenjaka.

Preko 98% svih vodeni resursi Kopne čine slane vode oceana, mora itd. Ukupni volumen svježa voda na Zemlji jednaka je 28,25 milijuna km 3 ili oko 2% ukupnog volumena hidrosfere. Glavnina slatke vode koncentrirana je u ledenjacima, čije se vode još uvijek vrlo malo koriste. Ostatak slatke vode pogodne za opskrbu vodom čini 4,2 milijuna km3 vode ili samo 0,3% volumena hidrosfere.

Hidrosfera igra veliku ulogu u oblikovanju prirodnog okoliša našeg planeta. Također ima vrlo aktivan učinak na atmosferske procese (grijanje i hlađenje zračnih masa, njihovo zasićenje vlagom itd.).

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

Atmosfera fizički, kemijski i mehanički utječe na litosferu, regulirajući raspodjelu topline i vlage. Vrijeme i klima na Zemlji ovise o raspodjeli topline, tlaka i sadržaja vodene pare u atmosferi. Vodena para apsorbira sunčevo zračenje, povećava gustoću zraka i izvor je svih oborina. Atmosfera podržava razne oblike života na Zemlji.

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

U troposferi se događaju globalna vertikalna i horizontalna kretanja zračnih masa koja uvelike određuju kruženje vode, prijenos topline, prekogranični transport čestica prašine i onečišćenje.

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

U atmosferske pojave spadaju: oborine, oblaci, magla, grmljavinska oluja, poledica, prašnjava (pješčana) oluja, nevrijeme, snježna oluja, mraz, rosa, inje, poledica, polarna svjetlost itd.

Atmosfera, hidrosfera i litosfera usko sudjeluju jedna s drugom. Praktično svi površinski egzogeni geološki procesi uzrokovani su ovom interakcijom i odvijaju se u 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 su naseljeni živim organizmima koji čine živu tvar planeta. Međudjelovanje abiotičkog dijela biosfere – zraka, vode i stijena te organske tvari – biote dovelo je do nastanka tla i sedimentnih stijena. Potonji, prema V. I. Vernadskom, nose tragove aktivnosti drevnih biosfera koje su postojale u prošlim geološkim epohama.

§ 44. Što je biosfera i kako funkcionira

Zapamtiti

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

Naš planet je jedini svemirska tijela Sunčev sustav nastanjen je živim organizmima. Područje njihovog naseljavanja čini biosferu (od grčkog "bios" - život i "sfera" - lopta).

Biosfera - vanjska ovojnica Zemlje, naseljena živim organizmima i transformirana od njih.

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

Međutim, granice biosfere nisu uvijek bile takve. S vremenom su se mijenjali. Život na našem planetu nastao je u vodi prije otprilike 3,5 milijardi godina. Prije otprilike 500 milijuna godina proširio se na kopno, a zatim iu atmosferu. Razvojem Zemlje promijenili su se uvjeti za postojanje organizama. Neki su izumrli, drugi su se prilagodili novim uvjetima. Ali ukupan broj vrsta stalno raste. Važna faza u razvoju biosfere povezana je s pojavom i naseljavanjem čovjeka na Zemlji.

U suvremenoj biosferi živi oko 2,5 milijuna vrsta biljaka i životinja, kao i gljiva i bakterija. Svi oni formiraju živa materija planeti. Po masi u njemu prevladavaju mikroskopski organizmi, a među velikim oblicima - biljke.

Riža. 156. Rasprostranjenost organizama u biosferi

Sve što okružuje živi organizam nazivamo njegovim staništem. To su tijela žive i nežive prirode: stijene, voda, zrak i drugi živi organizmi. Organizmi su u interakciji sa svojom okolinom. Odatle uzimaju tvari potrebne za život, prerađuju ih, a nepotrebne izbacuju van. Posljedično, organizmi izmjenjuju tvari s okolinom. Pritom se život i prilagođava okolini i mijenja je, transformira.

Pitanja i zadaci

1. Što je biosfera i po čemu se razlikuje od ostalih ljuski Zemlje?
2. Gdje su povučene gornja i donja granica biosfere?
3. Što je živa tvar i od čega se sastoji?

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

biosfera prirodna zaštita

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 granica na visini od 1000 km. Atmosfera se dijeli na troposferu (pokretni sloj), stratosferu (sloj iznad troposfere) i ionosferu (gornji sloj). Prosječna visina troposfere je 10 km. Njegova masa iznosi 75% ukupne mase atmosfere. Zrak se u troposferi kreće vodoravno i okomito. Stratosfera se uzdiže 80 km iznad troposfere. Njegov zrak, krećući se samo u vodoravnom smjeru, tvori slojeve. Još više se proteže ionosfera, koja je ime dobila po tome što je njezin zrak stalno ioniziran pod utjecajem ultraljubičastih i kozmičkih zraka.

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

Biosfera, odnosno sfera života, stapa se s atmosferom, hidrosferom i litosferom. Njegova gornja granica doseže gornje slojeve troposfere, dok donja prolazi duž dna oceanskih bazena. Biosfera se dalje dijeli na sferu biljaka (preko 500.000 vrsta) i sferu životinja (preko 1.000.000 vrsta).

Litosfera je kameni omotač Zemlje debljine od 40 do 100 km. Uključuje kontinente, otoke i dno oceana. Prosječna visina kontinenata iznad razine oceana: Antarktika - 2200 m, Azija - 960 m, Afrika - 750 m, Sjeverna Amerika-- 720 m, Južna Amerika-- 590 m, Europa -- 340 m, Australija -- 340 m.

Ispod litosfere nalazi se pirosfera – vatreni omotač Zemlje. Njegova temperatura raste za oko 1°C na svakih 33 m dubine. Stijene na znatnim dubinama vjerojatno su u rastaljenom stanju zbog visokih temperatura i visokog tlaka.

Centrosfera ili jezgra Zemlje nalazi se na dubini od manje od 1800 km. Prema većini znanstvenika, sastoji se od željeza i nikla. Tlak ovdje doseže 300000000000 Pa (3 000 000 atmosfera), temperatura je nekoliko tisuća stupnjeva.Stanje jezgre još uvijek nije poznato.

Vatrena sfera Zemlje nastavlja se hladiti. Tvrda ljuska se zgusne, vatrena ljuska se zgusne. Svojedobno je to dovelo do stvaranja čvrstih gromada – kontinenata. Međutim, utjecaj vatrene sfere na život planete Zemlje još uvijek je vrlo velik. Obrisi kontinenata i oceana, klima i sastav atmosfere stalno su se mijenjali.

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

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

Suvremena znanost smatra da je prije otprilike 1 milijardu godina došlo do podjele živih bića na carstva biljaka i životinja. Razlike među njima mogu se podijeliti u tri skupine: 1) prema građi stanica i njihovoj sposobnosti rasta; 2) prema načinu ishrane; 3) sposobnošću kretanja. Životinjske stanice imaju centriole, ali nemaju klorofil i staničnu stijenku koja bi spriječila promjenu oblika. Većina biljaka prima tvari potrebne za život kao rezultat apsorpcije mineralnih spojeva. Životinje jedu spremno organski spojevi koje proizvode biljke tijekom fotosinteze. Klasifikacija biljaka i životinja izgrađena je u skladu s njihovim razlikovnim značajkama. Vrsta je prepoznata kao glavna strukturna jedinica, i više visoke razine sastavljen uzastopno rod, red, klasa.

Na Zemlji postoji 500 000 vrsta biljaka i 1,5 milijuna vrsta životinja, uključujući 70 000 kralješnjaka, oko 16 000 ptica i 12 540 sisavaca. Takva sistematizacija razne formeŽivot je stvorio preduvjete za proučavanje žive tvari u cjelini, što je prvi proveo izvrsni ruski znanstvenik Vladimir Ivanovič Vernadski u svojoj teoriji o biosferi. Glavni zaključci Vernadskyjeve teorije biosfere su sljedeći:

• 1. Načelo cjelovitosti kaže da biosfera, život postoji kao cjelina. Život je nužan i prirodan dio skladnog kozmičkog mehanizma.
• 2. Načelo harmonije biosfere leži u njezinoj organizaciji, harmoniji, neraskidivoj povezanosti živih i neživih komponenti u njoj.
• 3. Načelo o značaju uloge živih bića u evoluciji Zemlje kaže da ne postoji nijedna kemijska sila na zemljinoj površini koja je stalnija i snažnija u svojim konačnim posljedicama od organizama u cjelini. Lice zemlje kao nebesko tijelo zapravo oblikovan životom.
• 4. Glavna uloga biosfere je pretvaranje sunčeve energije u efektivnu energiju Zemlje. Kozmička energija uzrokuje razvoj života, koji se postiže razmnožavanjem.
• 5. Pravilo tromosti je širenje života po zemljinoj površini zbog manifestacije njegove geokemijske energije. Mali organizmi razmnožavaju se puno brže od velikih.
• 6. Zakon štedljivosti u korištenju jednostavnih kemijskih tijela od strane žive tvari kaže da kada element uđe u organizam, prolazi kroz dugi niz stanja i istovremeno organizam ulazi u sebe samo potreban iznos elementi.
• 7. Granice života određene su fizikalno-kemijskim svojstvima spojeva koji grade tijelo, njihovom neuništivošću u određenim uvjetima okoline. Maksimalno polje života određeno je krajnjim granicama opstanka organizama. Gornja granica života određena je energijom zračenja, čija prisutnost isključuje život i od koje štiti ozonski štit. Donja granica povezana je s postizanjem visoke temperature. Na primjer, raspon životne temperature od 430° (od -250°C do +180°C) je granično toplinsko polje.
• 8. Život je postupno, polako se prilagođavajući, zarobio biosferu, a to zarobljavanje nije prestalo. Polje stabilnosti života rezultat je prilagodbe tijekom vremena.

Biosfera, prema V.I. Vernadsky, je organizirana, određena ljuska zemljine kore, povezana sa životom. Granice biosfere ograničene su, prije svega, poljem postojanja života. Biosfera nije samo jedna od postojećih ljuski Zemlje, poput litosfere, hidrosfere ili atmosfere. Glavna razlika biosfere je u tome što je ona organizirana ljuska. Biti živ znači biti organiziran, primijetio je V.I. Vernadskog, a to je i bit koncepta biosfere kao organiziranog omotača Zemlje.

Prema V.I. Vernadsky, tvar biosfere je heterogena u svom fizičkom i kemijskom sastavu, naime:

• - živa tvar - ukupnost živih organizama;
• - biogena tvar - kontinuirani biogeni tok atoma iz žive tvari u neizravnu tvar biosfere i obrnuto;
• - inertna tvar (atmosfera, plinovi, stijene i dr.);
• - bio-inertne tvari, npr. tla, mulj, površinska voda, sama biosfera, tj. složene, pravilne, inertno žive strukture;
• - radioaktivna tvar;
• - raspršeni atomi;
• - tvar kozmičkog podrijetla.

Iako su granice biosfere prilično uske, živi su organizmi unutar njih raspoređeni vrlo neravnomjerno. Na velikim nadmorskim visinama iu dubinama hidrosfere i litosfere organizmi su relativno rijetki. Život je koncentriran uglavnom na površini Zemlje, u tlu iu površinskom sloju oceana. Ukupna masa živih organizama procjenjuje se na 2,43 * 1012 tona. Biomasu organizama koji žive na kopnu čine 99,2% zelene biljke, a 0,8% životinje i mikroorganizmi. Nasuprot tome, u oceanu biljke čine 6,3%, dok životinje i mikroorganizmi čine 93,7% ukupne biomase. Život je koncentriran uglavnom na kopnu. Ukupna biomasa oceana iznosi samo 0,03 1012, odnosno 0,13% biomase svih bića koja žive na Zemlji. U distribuciji živih organizama po sastavu vrsta uočava se važna pravilnost. Iz ukupni broj 21% vrsta su biljke, ali njihov doprinos ukupnoj biomasi je 99%. Među životinjama 96% vrsta su beskralježnjaci, a samo 4% su kralježnjaci, od čega su desetina sisavci. Masa žive tvari čini samo 0,01-0,02% inertne tvari biosfere, ali ima vodeću ulogu u geokemijskim procesima. Tvari i energiju potrebne za metabolizam organizmi crpe okoliš. Ograničene količine žive tvari ponovno se stvaraju, transformiraju i razgrađuju. Svake godine, zahvaljujući vitalnoj aktivnosti biljaka i životinja, reproducira se oko 10% biomase. Osim biljaka i životinja, V.I. Vernadsky u pojam "žive tvari" uključuje i čovječanstvo, čiji se utjecaj na geokemijske procese razlikuje od utjecaja drugih živih bića, prvo, po svom intenzitetu, koji se povećava s tijekom geološkog vremena; drugo, utjecajem koje ljudska aktivnost ima na druga živa bića.

Život na Zemlji sada potpuno ovisi o fotosintezi. Energija popravljanja sunčeva svjetlost u produktima fotosinteze biljke obavljaju kozmičku ulogu žarišta energije na Zemlji. Pod fotosintezom se podrazumijeva transformacija najjednostavnijih spojeva (vode, ugljičnog dioksida i mineralnih elemenata) od strane zelenih biljaka i fotosintetskih mikroorganizama uz sudjelovanje svjetlosne energije i pigmenata koji apsorbiraju svjetlost (klorofil, itd.) u složene organske tvari potrebne za život. svih organizama. Svake godine biljke stvaraju do 100 milijardi tona organske tvari i popravljaju

9 * 1020 J energije solarno zračenje. Pritom biljke apsorbiraju do 170 milijardi tona ugljičnog dioksida iz atmosfere i razgrađuju do 130 milijardi tona vode, oslobađajući do 115 milijardi tona slobodnog kisika.

Dakle, sve biotičke komponente ekosustava podijeljene su u tri glavne skupine: proizvođači (zelene biljke i organizmi koji mogu koristiti kemijska energija, - kemosintetici), konzumenti ili konzumenti (može postojati više trofičkih razina) i dekompozitori ili destruktori (organizmi koji transformiraju, mineraliziraju organsku tvar i time zatvaraju biološki ciklus). Svi živi organizmi, koristeći jedni druge na ovaj ili onaj način, tvore gigantski biološki ciklus biosfere. Ovaj ciklus nije potpuno zatvoren: osim unosa energije (solarna energija), ima i izlaz - dio umirućeg organska tvar nakon razgradnje mikroorganizmima-mineralizatorima može ući vodene otopine i taloži se u obliku sedimentnih stijena, a drugi dio tvori naslage takvih biogenih stijena kao što su ugljen, treset, sapropel itd.

U ovom velikom biogeokemijskom ciklusu tvari i energije oslobađa se niz specifičnijih ciklusa tvari - vode, ugljika, kisika, dušika, sumpora, fosfora itd., tijekom kojih dolazi do izmjene kemijski elementi između živih organizama i anorganskog okoliša. Postojanje ovih biogeokemijskih ciklusa određuje izgled suvremenih ekosustava, stabilnost i samoregulaciju biosfere u cjelini. Stoga, koliko god manifestacije života na Zemlji bile složene i raznolike, svi su oblici života međusobno povezani kruženjem materije i energije.

S tim u vezi mogu se razlikovati tri faze u evoluciji biosfere. Prva faza je nastanak biotskog ciklusa, što je značilo nastanak biosfere. Druga faza je kompliciranje života na planetu, zbog pojave višestaničnih organizama. Treća faza je formiranje ljudsko društvo, koji svojom gospodarskom djelatnošću sve više utječe na razvoj biosfere (noosfere). Pokušaji identificiranja glavnih faza evolucije biosfere zaslužuju pozornost činjenicom da ovaj problem postavljaju kao jedan od važnih zadataka moderne evolucijske teorije.

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

Definicija pojma

Unatoč činjenici da danas gotovo svi znaju što je biosfera, definicija ovog koncepta uvedena je u znanstveni opticaj tek 1875. godine od strane austrijskog geologa Eduarda Suessa (djelo "Lice Zemlje"). Međutim, sljedećih pola stoljeća taj se izraz koristio samo u uskim krugovima.

Godine 1926. poznati ruski znanstvenik V. I. Vernadski objavio je knjigu "Biosfera". U tom je radu potkrijepio ulogu živih organizama u geološkim procesima. Bio je V. I. Vernadsky koji je prvi odredio što je biosfera i kako se razlikuje od ostalih ljuski Zemlje. Prikazao ga je kao dinamičan aktivan sustav nastanjen i kontroliran od strane živih bića.

Danas u znanosti postoji jedina općeprihvaćena definicija pojma "biosfera". Ovo je ljuska planete Zemlje, koja je naseljena živim organizmima. Biosfera zauzima posebno mjesto u odnosu na ostale geosfere. To je zbog činjenice da se geološka aktivnost svih živih bića očituje 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 tvrdi omotač našeg planeta. Obuhvaća cijelu zemljinu koru i dio gornjeg plašta. 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 vodeni omotač planete Zemlje. To je skup svih oceana, mora, rijeka, jezera i drugih vodenih tijela. Ova je ljuska potpuno ovladana i naseljena živim organizmima. Većina ih živi na dubini do 200 m. Međutim, neke vrste žive čak i na dnu oceana (oko 12 km).

Atmosfera je plinoviti omotač našeg planeta. 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 tvar. Njegova količina je približno 0,25% mase biosfere. Ova tvar je ukupnost svih živih organizama na planetu. Kombiniraju se u 4 kraljevstva: bakterije, biljke, gljive i životinje. Živu tvar karakterizira značajna energija, karakterizira je pokretljivost i kontinuirana izmjena generacija, zbog čega se sve njezine komponente stalno ažuriraju.
• biogene tvari. To je sve što nastaje tijekom života organizama, a sastoji se od životinjskih i biljnih ostataka (vapnenac, nafta, atmosferski plinovi, treset itd.). Sve biogene komponente služe kao snažan izvor energije.
• Inertna tvar. To su elementi u čijem nastanku ne sudjeluju živa bića i mikroorganizmi (stijene, lava i dr.).
• Bioaktivna tvar. To su komponente biosfere koje nastaju u zajedničkom djelovanju živih organizama i abiogenih procesa (tlo, glina, sedimentne stijene, trošenje kore, vode itd.).

Značajke i funkcije biosfere

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

• Integritet. Biosfera je centralizirani sustav čiji je glavni element živa tvar. Sve njegove komponente usko su međusobno povezane i neprestano djeluju. Kao rezultat toga, promjena jednog elementa dovodi do restrukturiranja cijelog sustava.
• Samoregulacija. Biosferu karakterizira takav proces kao homeostaza. Omogućuje sustavu da samostalno održava i regulira svoje stanje.
• Održivost. Sposobnost biosfere da pod utjecajem vanjskih čimbenika zadrži svoja svojstva i karakteristike. Ova značajka omogućuje sustavu da održi svoj Trenutna država i vratiti se u prvobitni položaj nakon šokova.

Jedna od glavnih značajki i karakteristika biosfere je raznolikost. Zbog postojanja različitih bioloških vrsta, u sustavu uvijek postoji atmosfera natjecanja koja osigurava zaštitu od vanjskih utjecaja.

Funkcije žive tvari

Danas znanost pouzdano zna što je biosfera. U biologiji je njezina glavna komponenta - živa tvar - najvažnija kategorija. Razmotrimo funkcije ovog temeljnog elementa biosfere.

• Plin. Ova je funkcija usko povezana s procesom metabolizma i disanja. Ove plinske reakcije unose i oslobađaju kisik. ugljični dioksid itd. Zahvaljujući ovoj funkciji formiran je suvremeni sastav zraka.
• energija. Ova se funkcija temelji na procesu fotosinteze - asimilaciji sunčeve energije od strane žive tvari i njezinom prijenosu.
• Redox. Ova funkcija se mijenja kemijska svojstva tvari koje sadrže atome različite razine oksidacija. Takve reakcije temelj su biološkog metabolizma.
• funkcija uništavanja. Ovo je proces razgradnje organizama do minerala nakon njihove smrti.
• koncentracija. To je proces nakupljanja i kretanja atoma.

Smisao žive tvari

• Akumulacija sunčeve energije i njezina transformacija (u kemijsku, mehaničku, toplinsku, električnu itd.).
• Formiranje većine minerala i stijena rezultat je vitalne aktivnosti živih organizama.
• Akumulacija kemijskih elemenata. Živi organizmi akumuliraju važne komponente (željezo, magnezij, bakar, natrij) u svojim tjelesnim tkivima iu okolišu.
• Većina kemijskih elemenata kruži kroz biosferu.
• Ogroman utjecaj na sastav tla, atmosfere, hidrosfere.
• Neke kemijske komponente i spojevi mogu postojati samo u sastavu živih organizama.