Mi a bioszféra, és miben különbözik a Föld többi héjától?

A Föld összes biogeocenózisának (ökoszisztémájának) összessége egy nagy ökológiai rendszer - a bioszféra. A biogeocenosis az elemi szerkezet bioszféra. A bioszféra élő és élettelen összetevőkből áll. A bolygónkon élő összes élőlény összessége alkotja a bioszféra élő anyagát. Az élő szervezetek nagy része a Föld három geológiai héjának határán koncentrálódik: gáznemű (légkör), folyékony (hidroszféra) és szilárd halmazállapotú (litoszféra). Az élettelen komponensek közé tartozik a légkör, a litoszféra és a hidroszféra azon része, amelyet összetett anyag- és energiavándorlási folyamatok kötnek össze a bioszféra élőanyagával. A bolygó életének határai egyben a bioszféra határai is. Így a bioszféra a Föld geológiai héjának része, élő szervezetek lakják.

A „bioszféra” kifejezést 1875-ben E. Suess geológus vezette be. Ennek a doktrínának a megalkotója a hazai természettudós V.I. Vernadszkij. Megmutatta, hogy a bioszféra abban különbözik a Föld más szféráitól, hogy határain belül minden élő szervezet geológiai aktivitása megnyilvánul. A napenergiát átalakító élő szervezetek a geológiai folyamatokat erősen befolyásoló erők. A bioszféra, mint a Föld sajátos héjának sajátos jellemzője a benne folyamatosan előforduló anyagok körforgása, amelyet az élő szervezetek tevékenysége szabályoz. Mivel a bioszféra kívülről – a Napból – kap energiát, ez egy nyitott rendszer. Első fázis anyagok és energia migrációja a bioszférában - a napsugárzás energiájának átalakítása autotróf organizmusok által a fotoszintézis folyamatában. Ezért V.I. tanításai szerint Vernadsky, a Földön élő élőlények összetett rendszer a napenergia átalakítása geokémiai folyamatok energiájává. Az élő szervezetek, amelyek szabályozzák az anyagok keringését, erőteljes geológiai tényezőként szolgálnak, amely átalakítja bolygónk felszínét. A bioszférának ez a definíciója egy fontos tézist tükröz: Föld bolygónk csak azért olyan, amilyen ma, mert élet van rajta.

Így a bioszféra a földi tér része, amelyet az élet aktív kémiai megnyilvánulásaival átölel. A bioszférában az élőlények bármilyen lehetséges koncentrációban létezhetnek - az 1 cm3 légköri levegőben lévő egyedi baktériumoktól és spóráktól az egyenlítői zóna erőteljes trópusi erdőiig és az élet nyomaiig a Világóceán mélyén. Az élőlények a környezeti feltételekkel szemben támasztott követelményeiknek megfelelően a Föld különböző felső horizontjain telepednek meg: az alsó légkörben, a hidroszférában, a talajokban, a litoszféra természetes vizekkel és olajmezőkkel telített mélyén. A tömegében lévő összes élő anyag jelentéktelen részt foglal el a felső héjak bármelyikéhez képest a földgömb. A modern valószínűségi becslések szerint teljes az élőanyag tömege a modern korban körülbelül 2420 milliárd tonna. Így bolygónk összes élő anyaga a földkéreg tömegének ~1/10 000 000 része. Mindazonáltal minőségi szempontból az élő anyag a Föld anyagának leginkább szervezett része. A környezetre gyakorolt ​​aktív hatását tekintve az élő anyag különleges helyet foglal el, és minőségileg élesen eltér a földgömb többi héjától, ahogy az élő anyag a holt anyagtól. Az élő anyag átlagos kémiai összetételére vonatkozó becslést A.P. Vinogradov. Az élőanyag fő összetevői a természetben elterjedt elemek: a légkörben, a hidroszférában, a litoszférában és az űrben. Az élő anyag átlagos elemi összetétele eltér a földkéreg összetételétől magas tartalom szén. Más elemek tartalma szerint az élőlények nem ismétlik meg környezetük összetételét. Szelektíven szívják fel a szöveteik felépítéséhez szükséges elemeket. Az életfolyamat során az élőlények a leginkább hozzáférhető atomokat használják, amelyek stabilak kialakítására képesek kémiai kötések. A szénatomok képesek hosszú vegyületláncokat létrehozni más atomokkal, ami számtalan polimer és más összetett, nagy molekulatömegű szerves vegyület felépítéséhez vezet.

A bioszféra élőanyaga általában jelentéktelen helyet foglal el az egész földgömb skáláján. Maga az „élő anyag” kifejezés széles körben elterjedt használata V. I. munkáihoz kapcsolódik. Vernadszkij. Megmutatta, hogy a Föld minden élő szervezete egyetlen egészet alkot - a bolygó élő anyagát. A földi élet a legkiemelkedőbb folyamat a felszínén, amely megkapja a Nap éltető energiáját, és mozgásba hozza a periódusos rendszer szinte összes kémiai elemét.

Vernadsky bebizonyította, hogy az élő szervezetek nagyon fontos szerepet játszanak a Föld arculatát formáló geológiai folyamatokban. Kémiai összetétel modern légkör és hidroszféra az élőlények létfontosságú tevékenysége miatt. Nagyon fontos rendelkeznek a litoszféra kialakulásához szükséges organizmusokkal - a legtöbb kőzet, és nemcsak az üledékes, hanem a gránit is, eredetük alapján valamilyen módon kapcsolódik a bioszférához.

Az ásványi inert anyagot az élet feldolgozza, új minőséggé válik. Az élő szervezetek nemcsak alkalmazkodnak a környezeti feltételekhez, hanem aktívan megváltoztatják azokat. Így a Földön élő és élettelen anyag egy harmonikus egészet alkot, amelyet valójában bioszférának neveznek. M. Vassoevich orosz geológus képletes kijelentése szerint "a bioszféra egyszerre lakos, egy ház, és mi benne vagyunk".

A bioszféra életünk környezete, ez a minket körülvevő természet, amiről beszélünk beszélt nyelv. Az ember - elsősorban - leheletével, funkcióinak megnyilvánulásával elválaszthatatlanul kapcsolódik ehhez a "természethez", még akkor is, ha városban vagy egy félreeső házban él.

V. I. Vernadszkij

Bioszféra(görögül biosz - élet, gömb - labda, gömb) - a Föld összetett külső héja, amelyet olyan organizmusok laknak, amelyek együtt alkotják a bolygó élő anyagát. Ez a Föld egyik legfontosabb geoszférája, amely a fő alkotóeleme természetes környezet körülvevő embert.

A „bioszféra” kifejezést először Eduard Suess osztrák geológus vezette be a tudományba 1875-ben. A bioszférát úgy értelmezte, mint egy vékony életréteget. a Föld felszíne. A bioszféra szerepe és jelentősége bolygónk életének kialakulásában olyan nagynak bizonyult, hogy már a 20. század első harmadában. a természettudományban új alapvető tudományos irány alakult ki - a bioszféra tana , amelynek alapítója a nagy orosz tudós V. I. Vernadsky.

A Föld és környezete az egész természetes fejlődésének eredményeként jött létre Naprendszer. Körülbelül 4,7 milliárd évvel ezelőtt a Föld bolygó a protoszoláris rendszerben szétszórt gázból és porból jött létre. Más bolygókhoz hasonlóan a Föld is energiát kap a Naptól, amely elektromágneses sugárzás formájában éri el a Föld felszínét. A naphő a Föld éghajlatának egyik fő összetevője, számos geológiai folyamat kialakulásának alapja. Hatalmas hőáramlás érkezik a Föld mélyéről.

A legfrissebb adatok szerint a Föld tömege 6x10 21 tonna, térfogata - 1,083x10 12 km 3, felszíne - 510,2 millió km 2. Méretek, tehát minden Természetes erőforrások bolygónk korlátozott.

Bolygónk heterogén szerkezetű, és koncentrikus héjakból (geoszférákból) áll - belső és külső. A belsők közé tartozik a mag, a köpeny, a külsőbe pedig a litoszféra (a földkéreg), a hidroszféra, a légkör és a Föld összetett héja - a bioszféra.

Litoszféra(görög "lithos" - kő) - a Föld kőhéja, beleértve a földkéreg vastagság (vastagság) b-től (óceánok alatt) 80 km-ig (hegyi rendszerek). A földkéreg kőzetekből áll. A különböző kőzetek aránya a földkéregben nem azonos – több mint 70%-a bazalt, gránit és egyéb magmás kőzet, mintegy 17%-a nyomás és magas hőmérséklet hatására átalakult kőzet, és csak alig több mint 12%-a üledékes.

A földkéreg az emberiség legfontosabb erőforrása. Éghető ásványokat (szén, olaj, olajpala), ércet (vas, alumínium, réz, ón stb.) és nemfémes (foszforitok, apatitok stb.) ásványokat, természetes építőanyagokat (mészkő, homok, kavics ill. stb.).

Hidroszféra(görögül "hidra" - víz) - a Föld vízhéja. Felszínre és földalattira oszlik.

Felszíni hidroszféra- a Föld felszínének vízhéja. Ide tartoznak az óceánok, tengerek, tavak, folyók, tározók, mocsarak, gleccserek, hótakarók stb. vizei. Mindezek a vizek állandóan vagy ideiglenesen a földfelszínen találhatók, és felszíni vizeknek nevezik.

A felszíni hidroszféra nem alkot folytonos réteget, és 70,8%-ban megszakítás nélkül lefedi a Föld felszínét.

Földalatti hidroszféra- magában foglalja a földkéreg felső részén található vizeket. Undergroundnak hívják. A földalatti hidroszférát felülről a földfelszín korlátozza, alsó határa nem követhető, mivel a hidroszféra nagyon mélyen behatol a földkéreg vastagságába.

A földgömb térfogatához viszonyítva a hidroszféra teljes térfogata nem haladja meg a 0,13%-ot. A hidroszféra legnagyobb része (96,53%) a Világóceán. A felszín alatti vizek 23,4 millió km 2 -t, a hidroszféra teljes térfogatának 1,69%-át teszik ki, a többi folyók, tavak és gleccserek vize.

Az összesnek több mint 98%-a vízkészlet A szárazföldek az óceánok, tengerek stb. sós vizeit alkotják. A teljes térfogat friss víz A Földön 28,25 millió km 3, vagyis a hidroszféra teljes térfogatának körülbelül 2%-a. Az édesvíz nagy része a gleccserekben koncentrálódik, amelyek vizét még mindig nagyon kevéssé használják fel. A vízellátásra alkalmas édesvíz fennmaradó része 4,2 millió km3 víz, vagyis a hidroszféra térfogatának mindössze 0,3%-át teszi ki.

A hidroszféra óriási szerepet játszik bolygónk természetes környezetének kialakításában. Nagyon aktív hatással van a légköri folyamatokra is (légtömegek felmelegedése és hűtése, nedvességgel való telítettségük stb.).

Légkör(görögül "atmosz" - gőz) - a Föld gáznemű héja, amely különféle gázok, vízgőz és por keverékéből áll. A légkör össztömege 5,15-10 15 tonna.10-50 km magasságban, 20-25 km magasságban maximális koncentrációval ózonréteg van, amely megvédi a Földet a túlzott ultraibolya sugárzástól, amely végzetes az élőlényekre nézve.

A légkör fizikailag, kémiailag és mechanikailag hat a litoszférára, szabályozza a hő és a nedvesség eloszlását. A Föld időjárása és éghajlata a légkör hő-, nyomás- és vízgőztartalmának eloszlásától függ. A vízgőz elnyeli a napsugárzást, növeli a levegő sűrűségét, és minden csapadék forrása. A légkör támogatja az élet különféle formáit a Földön.

A Föld természetes környezetének kialakításában a troposzféra (a légkör alsó rétege a sarki szélességeken 8-10 km, a mérsékelt öviben 10-12 km, a trópusi szélességeken 16-18 km magasságig) szerepe, ill. kisebb mértékben a sztratoszféra, a hideg ritkított száraz levegő régiója, amelynek vastagsága körülbelül 20 km. A meteoritpor folyamatosan hullik át a sztratoszférán, vulkáni por lökdösődik bele, régebben pedig atomrobbanások termékei a légkörben.

A troposzférában a légtömegek globális vertikális és vízszintes mozgása zajlik, amelyek nagymértékben meghatározzák a víz körforgását, a hőátadást, a porrészecskék határokon átnyúló szállítását és a szennyezést.

A légköri folyamatok szorosan összefüggenek a litoszférában és a vízhéjban lezajló folyamatokkal.

A légköri jelenségek a következők: csapadék, felhők, köd, zivatar, jég, por (homok) vihar, zivatar, hóvihar, fagy, harmat, dér, jegesedés, sarki fények stb.

A légkör, a hidroszféra és a litoszféra szoros kölcsönhatásban van egymással. Gyakorlatilag minden felszíni exogén geológiai folyamat ez a kölcsönhatás okozza, és általában a bioszférában zajlik.

Bioszféra- a Föld külső héja, amely magában foglalja a légkör egy részét 25-30 km magasságig (az ózonrétegig), szinte a teljes hidroszférát és a litoszféra felső részét körülbelül 3 km mélységig. Ezen részek sajátossága, hogy a bolygó élő anyagát alkotó élő szervezetek lakják őket. A bioszféra abiotikus részének - levegő, víz és kőzetek és szerves anyagok - élővilág kölcsönhatása talajok és üledékes kőzetek kialakulásához vezetett. Az utóbbiak V. I. Vernadsky szerint a múlt geológiai korszakaiban létező ősi bioszférák tevékenységének nyomait viselik.

44. § Mi a bioszféra és hogyan működik

Emlékezik

• Miben különböznek az élőlények az élettelenektől? Miben különböznek a növények az állatoktól? Mit ózon réteg? Milyen magasságban van?

Bolygónk az egyetlen tértestek A Naprendszert élő szervezetek lakják. Településük területe a bioszférát alkotja (a görög "biosz" szóból - élet és "gömb" - labda).

Bioszféra - a Föld külső héja, amelyet élő szervezetek laknak és alakítanak át.

Jelenleg élő szervezetek lakják a troposzférát, a földfelszínt, a földkéreg felső részét és a hidroszférát (156. ábra). Ezért a bioszféra felső határa az ózonréteg szintjén, az alsó - a földkéregben körülbelül 5 km mélységben rajzolódik ki.

A bioszféra határai azonban nem mindig voltak ilyenek. Az idők során változtak. Az élet bolygónkon körülbelül 3,5 milliárd évvel ezelőtt a vízben keletkezett. Körülbelül 500 millió évvel ezelőtt terjedt el a szárazföldre, majd a légkörbe. A Föld fejlődésével az élőlények létezésének feltételei megváltoztak. Néhányan kihaltak, mások alkalmazkodtak az új körülményekhez. De a fajok összlétszáma folyamatosan nőtt. A bioszféra fejlődésének fontos állomása az ember megjelenése és letelepedése a Földön.

Körülbelül 2,5 millió növény- és állatfaj, valamint gombák és baktériumok élnek a modern bioszférában. Mindegyik formálódik élő anyag bolygók. Tömeg szerint a mikroszkopikus szervezetek dominálnak benne, a nagy formák között pedig a növények.

Rizs. 156. Az élőlények eloszlása ​​a bioszférában

Mindent, ami egy élő szervezetet körülvesz, élőhelyének nevezünk. Ezek élő és élettelen természetű testek: sziklák, víz, levegő és más élő szervezetek. Az élőlények kölcsönhatásba lépnek környezetükkel. Onnan veszik az élethez szükséges anyagokat, feldolgozzák, a feleslegeseket pedig kiürítik kívülről. Következésképpen az élőlények anyagokat cserélnek a környezettel. Ugyanakkor az élet egyszerre alkalmazkodik a környezethez és megváltoztatja, átalakítja azt.

Kérdések és feladatok

1. Mi a bioszféra, és miben különbözik a Föld többi héjától?
2. Hol van meghúzva a bioszféra felső és alsó határa?
3. Mi az élő anyag és miből áll?

Mi a bioszféra, és miben különbözik a Föld többi héjától?

bioszféra természetes védelme

A Földnek 6 héja van: légkör, hidroszféra, bioszféra, litoszféra, piroszféra és centroszféra.

A légkör a Föld külső gáznemű héja. Alsó határa a litoszférán és a hidroszférán, a felső határa pedig 1000 km-es magasságban halad át. A légkör a troposzférára (a mozgó réteg), a sztratoszférára (a troposzféra feletti réteg) és az ionoszférára (a felső réteg) oszlik. A troposzféra átlagos magassága 10 km. Tömege a légkör teljes tömegének 75%-a. A troposzférában lévő levegő vízszintesen és függőlegesen is mozog. A sztratoszféra 80 km-rel a troposzféra fölé emelkedik. Csak vízszintes irányban mozgó levegője rétegeket alkot. Még feljebb nyúlik az ionoszféra, amely arról kapta a nevét, hogy levegője folyamatosan ionizálódik ultraibolya és kozmikus sugárzás hatására.

A hidroszféra a Föld felszínének 71%-át borítja. Átlagos sótartalma 35 g/l. Az óceán felszínének hőmérséklete 3-32 °C, sűrűsége körülbelül 1. A napfény 200 m mélységig, az ultraibolya sugarak pedig 800 m mélységig hatolnak be.

A bioszféra vagy életszféra egyesül a légkörrel, a hidroszférával és a litoszférával. Felső határa a troposzféra felső rétegeit éri el, míg az alsó az óceáni medencék fenekén húzódik. A bioszféra a növények szférájára (több mint 500 000 faj) és az állatok szférájára (több mint 1 000 000 faj) oszlik.

A litoszféra a Föld 40-100 km vastagságú kőhéja. Magában foglalja a kontinenseket, a szigeteket és az óceánok fenekét. A kontinensek átlagos magassága az óceánszint felett: Antarktisz - 2200 m, Ázsia - 960 m, Afrika - 750 m, Észak Amerika-- 720 m, Dél Amerika-- 590 m, Európa -- 340 m, Ausztrália -- 340 m.

A litoszféra alatt van a piroszféra - a Föld tüzes héja. Hőmérséklete 1°C-kal emelkedik minden 33 méteres mélységben. A jelentős mélységben lévő kőzetek valószínűleg olvadt állapotban vannak a magas hőmérséklet és a nagy nyomás miatt.

A centroszféra vagy a Föld magja nem 1800 km mélységben található. A legtöbb tudós szerint vasból és nikkelből áll. A nyomás itt eléri a 300000000000 Pa-t (3 000 000 atmoszférát), a hőmérséklet több ezer fok, a mag állapota még nem ismert.

A Föld tüzes gömbje tovább hűl. A kemény héj sűrűsödik, a tüzes héj sűrűsödik. Ez egy időben szilárd sziklák - kontinensek - kialakulásához vezetett. A tüzes szféra befolyása azonban a Föld bolygó életére még mindig nagyon nagy. A kontinensek és az óceánok körvonalai, az éghajlat és a légkör összetétele többször változott.

Az exogén és endogén folyamatok folyamatosan változtatják bolygónk szilárd felszínét, ami viszont aktívan befolyásolja a Föld bioszféráját.

A bioszférában minden folyamat az élő szervezetek közvetlen befolyása alatt megy végbe. A bioszféra a litoszféra, a hidroszféra és az atmoszféra találkozásánál helyezkedik el, 11 km mélységtől a Földbe és 33 km-re a Föld felett. Az élő szervezetek, beleértve az összes ismert kémiai elemet, az élet folyamatában az energia átalakítását végzik. Minden élőlény öt birodalomra oszlik: baktériumok, algák, gombák, növények és állatok.

A modern tudomány úgy véli, hogy körülbelül 1 milliárd évvel ezelőtt az élőlények felosztották a növények és állatok birodalmát. A köztük lévő különbségek három csoportra oszthatók: 1) a sejtek szerkezete és növekedési képessége szerint; 2) a táplálkozás módja szerint; 3) a mozgás képességével. Az állati sejtekben centriolák vannak, de nincs klorofill és sejtfal, ami megakadályozza az alakváltozást. A legtöbb növény az élethez szükséges anyagokat az ásványi vegyületek felszívódása következtében kapja meg. Az állatok készen esznek szerves vegyületek a növények a fotoszintézis során termelik. A növények és állatok osztályozása sajátosságaiknak megfelelően épül fel. A fajt a fő szerkezeti egységként ismerték el, és így tovább magas szintek szekvenciálisan összeállított nemzetség, rend, osztály.

500 000 növényfaj és 1,5 millió állatfaj él a Földön, köztük 70 000 gerinces, körülbelül 16 000 madár és 12 540 emlős. Ilyen rendszerezés különféle formák Az élet megteremtette az előfeltételeket az élő anyag egészének vizsgálatához, amelyet először a kiváló orosz tudós, Vlagyimir Ivanovics Vernadszkij hajtott végre a bioszféra elméletében. Vernadsky bioszféra-elméletének fő következtetései a következők:

• 1. Az integritás elve kimondja, hogy a bioszféra, az élet mint egész létezik. Az élet egy harmonikus kozmikus mechanizmus szükséges és természetes része.
• 2. A bioszféra harmóniájának elve szervezettségében, harmóniájában, benne élő és élettelen alkotóelemek elválaszthatatlan kapcsolatában rejlik.
• 3. Az élőlények Föld evolúciójában betöltött szerepének jelentőségének elve kimondja, hogy a Föld felszínén nincs olyan kémiai erő, amely állandóan ható és végső következményeiben erősebb, mint az élőlények összességében. A föld arca mint égitest valójában az élet formálta.
• 4. A bioszféra fő feladata, hogy a napenergiát a Föld hatékony energiájává alakítsa. A kozmikus energia az élet kialakulását idézi elő, ami a szaporodás útján valósul meg.
• 5. A tehetetlenség szabálya az élet elterjedése a földfelszínen annak geokémiai energiájának megnyilvánulása következtében. A kis szervezetek sokkal gyorsabban szaporodnak, mint a nagyok.
• 6. A takarékosság törvénye az egyszerű kémiai testek élőanyag általi használatában kimondja, hogy ha egyszer egy elem belép egy szervezetbe, akkor hosszú állapotok sorozatán megy keresztül, és ezzel egyidejűleg a szervezet csak önmagába lép. szükséges mennyiség elemeket.
• 7. Az élet határait a szervezetet felépítő vegyületek fizikai-kémiai tulajdonságai, bizonyos környezeti feltételek mellett elpusztíthatatlanságuk határozzák meg. A maximális életteret az élőlények túlélési határai határozzák meg. Az élet felső határát a sugárzási energia határozza meg, amelynek jelenléte kizárja az életet, és amelytől az ózonpajzs véd. Az alsó határ a magas hőmérséklet eléréséhez kapcsolódik. Például a 430°-os élettartam-hőmérséklet-tartomány (-250°C és +180°C között) a korlátozó hőmező.
• 8. Az élet fokozatosan, lassan alkalmazkodva elfoglalta a bioszférát, és ez a befogás nem ért véget. Az élet stabilitásának mezeje az idők folyamán történő alkalmazkodás eredménye.

A bioszféra V.I. Vernadsky, a földkéreg szervezett, határozott héja, amely az élethez kapcsolódik. A bioszféra határait mindenekelőtt az élet létezésének mezeje korlátozza. A bioszféra nem csak a Föld egyik meglévő héja, mint a litoszféra, a hidroszféra vagy a légkör. A bioszféra fő különbsége, hogy szervezett héj. Élni azt jelenti, hogy szervezettnek lenni – jegyezte meg V.I. Vernadsky, és ez a bioszféra mint a Föld szervezett héja koncepciójának lényege.

V.I. Vernadsky szerint a bioszféra anyaga fizikai és kémiai összetételében heterogén, nevezetesen:

• - élő anyag - élő szervezetek összessége;
• - biogén anyag - az atomok folyamatos biogén áramlása az élő anyagból a bioszféra közvetett anyagába és fordítva;
• - inert anyagok (légkör, gázok, kőzetek stb.);
• - bioinert anyagok, például talajok, iszapok, felszíni víz, maga a bioszféra, azaz összetett, szabályos, közömbös életű struktúrák;
• - radioaktív anyag;
• - szórt atomok;
• - kozmikus eredetű anyag.

Bár a bioszféra határai meglehetősen szűkek, az élő szervezetek nagyon egyenetlenül oszlanak el bennük. Nagy magasságban és a hidroszféra és a litoszféra mélyén az élőlények viszonylag ritkák. Az élet főként a Föld felszínén, a talajban és az óceán felszínhez közeli rétegében koncentrálódik. Az élő szervezetek teljes tömegét 2,43 * 1012 tonnára becsülik. A szárazföldön élő szervezetek biomasszáját 99,2%-ban zöld növények, 0,8%-ban állatok és mikroorganizmusok teszik ki. Ezzel szemben az óceánban a növények a teljes biomassza 6,3%-át, míg az állatok és a mikroorganizmusok 93,7%-át teszik ki. Az élet elsősorban a szárazföldön összpontosul. Az óceán teljes biomasszája mindössze 0,03 1012, vagyis a Földön élő összes élőlény biomasszájának 0,13%-a. Fontos szabályszerűség figyelhető meg az élő szervezetek fajösszetétel szerinti megoszlásában. Tól től teljes szám A fajok 21%-a növény, de a teljes biomasszához való hozzájárulásuk 99%. Az állatok között a fajok 96%-a gerinctelen, és csak 4%-a gerinces, ennek egytizede emlős. Az élőanyag tömege a bioszféra inert anyagának mindössze 0,01-0,02%-a, de a geokémiai folyamatokban vezető szerepet tölt be. Az anyagcseréhez szükséges anyagokat és energiát az élőlények nyerik környezet. Korlátozott mennyiségű élő anyag újjáteremtődik, átalakul és lebomlik. Évente a növények és állatok létfontosságú tevékenységének köszönhetően a biomassza mintegy 10%-a újratermelődik. A növények és állatok mellett V.I. Vernadsky az "élőanyag" és az emberiség fogalmába beletartozik, amelynek a geokémiai folyamatokra gyakorolt ​​hatása eltér a többi élőlény hatásától, egyrészt a geológiai idő előrehaladtával növekszik intenzitásában; másodszor az emberi tevékenység más élőlényekre gyakorolt ​​hatásával.

A földi élet ma már teljes mértékben a fotoszintézistől függ. Rögzítő energia napfény a fotoszintézis termékeiben a növények a Földön lévő energiafókusz kozmikus szerepét töltik be. A fotoszintézis alatt a legegyszerűbb vegyületek (víz, szén-dioxid és ásványi elemek) fényenergia és fényelnyelő pigmentek (klorofill stb.) részvételével a zöld növények és fotoszintetikus mikroorganizmusok az élethez szükséges összetett szerves anyagokká történő átalakulását értjük. az összes szervezet közül. A növények évente akár 100 milliárd tonna szerves anyagot képeznek és rögzítenek

9 * 1020 J energia napsugárzás. Ugyanakkor a növények akár 170 milliárd tonna szén-dioxidot is felszívnak a légkörből, és akár 130 milliárd tonna vizet bontanak le, és akár 115 milliárd tonna szabad oxigént szabadítanak fel.

Így az ökoszisztéma összes biotikus összetevője három fő csoportra osztható: termelők (zöld növények és élőlények kémiai energia, - kemoszintetikus anyagok), fogyasztók, vagy fogyasztók (több trofikus szint is lehet), és lebontók, vagy rombolók (szervezetek, amelyek átalakítják, mineralizálják a szerves anyagokat és ezzel lezárják a biológiai körforgást). Minden élő szervezet, így vagy úgy, egymást használva a bioszféra gigantikus biológiai körforgását alkotja. Ez a ciklus nem teljesen lezárt: az energiabevitelen (napenergia) kívül kimenete is van - a haldoklás része. szerves anyag mikroorganizmusok-mineralizátorok általi lebontás után bejuthat vizes oldatokés üledékes kőzetek formájában rakódnak le, a másik része pedig olyan biogén kőzetek lerakódásait képezi, mint a szén, tőzeg, szapropel stb.

Ebben az anyag és energia nagy biogeokémiai körforgásában számos speciális anyagciklus szabadul fel - víz, szén, oxigén, nitrogén, kén, foszfor stb., amelyek során a csere megtörténik. kémiai elemek az élő szervezetek és a szervetlen környezet között. Ezen biogeokémiai ciklusok megléte meghatározza a modern ökoszisztémák megjelenését, a bioszféra egészének stabilitását és önszabályozását. Ezért bármennyire is összetettek és sokrétűek a földi élet megnyilvánulásai, az élet minden formája összekapcsolódik az anyag és az energia körforgása révén.

Ebből a szempontból a bioszféra fejlődésének három szakasza különböztethető meg. Az első szakasz a biotikus ciklus kialakulása, ami a bioszféra kialakulását jelentette. A második szakasz a bolygó életének szövődménye a többsejtű szervezetek megjelenése miatt. A harmadik szakasz a kialakulás emberi társadalom, amely gazdasági tevékenységével egyre nagyobb befolyást gyakorol a bioszféra (nooszféra) evolúciójára. A bioszféra evolúciójának főbb állomásainak azonosítására tett kísérletek azzal érdemelnek figyelmet, hogy ezt a problémát a modern evolúcióelmélet egyik fontos feladatává teszik.

A Föld bolygó csodálatos és egyedülálló. Több héjból áll: légkör, hidroszféra, bioszféra, litoszféra, piroszféra és centroszféra. Más bolygókkal ellentétben a Földet növények, állatok, emberek, mikroorganizmusok stb. lakják. Minden élő szervezet alkotja a bioszférát. Ez a héj magában foglalja a légkör és a litoszféra egy részét, valamint az egész hidroszférát. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, mi a bioszféra, mik az összetevői és funkciói.

Fogalom meghatározása

Annak ellenére, hogy ma szinte mindenki tudja, mi az a bioszféra, ennek a fogalomnak a meghatározását csak 1875-ben vezette be a tudományos forgalomba az osztrák geológus, Eduard Suess („A Föld arca”). A következő fél évszázadban azonban a kifejezést csak szűk körök használták.

1926-ban a híres orosz tudós, V. I. Vernadsky kiadta a "Bioszféra" című könyvet. Ebben a munkájában az élő szervezetek geológiai folyamatokban betöltött szerepét támasztotta alá. V. I. Vernadsky volt az, aki először meghatározta, mi a bioszféra, és miben különbözik a Föld többi héjától. Úgy mutatta be, mint egy dinamikus, aktív rendszert, amelyben élőlények laknak és irányítanak.

Ma a tudományban létezik a „bioszféra” fogalmának egyetlen általánosan elfogadott meghatározása. Ez a Föld bolygó héja, amelyet élő szervezetek laknak. A bioszféra különleges helyet foglal el a többi geoszférához képest. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy minden élőlény geológiai tevékenysége csak ennek a héjnak a határain belül nyilvánul meg.

A bioszféra határai

A bioszféra lefedi a litoszféra felső régióját (kb. 7,5 km), a légkör alsó határát (15-20 km) és a teljes hidroszférát.

A litoszféra bolygónk kemény héja. Lefedi a teljes földkérget és a felső köpeny egy részét. A legtöbb élő szervezet legfeljebb 1 m mélységben található a talajban, de egyes baktériumok mélyen behatolnak a litoszférába (akár 4 km-re).

A hidroszféra a Föld bolygó vízhéja. Ez az összes óceán, tenger, folyó, tava és egyéb víztestek gyűjteménye. Ezt a héjat teljesen uralják és élő szervezetek lakják. Legtöbbjük 200 m mélységben él, de néhány faj még az óceánok fenekén is él (kb. 12 km).

A légkör bolygónk gáznemű burka. Nitrogénből, oxigénből, ózonból és szén-dioxidból áll. A bioszféra összetétele csak a légkör legalsó rétegeit tartalmazza. Ez annak köszönhető, hogy bizonyos fajták rovarok és madarak akár 5 km-re is felemelkedhetnek a talaj felett.

A bioszféra összetevői

A bioszféra összetételében 4 komponens található (az osztályozást V. I. Vernadsky javasolta):

• Élő anyag. Mennyisége a bioszféra tömegének körülbelül 0,25%-a. Ez az anyag a bolygó összes élő szervezetének összessége. Négy birodalmat alkotnak: baktériumok, növények, gombák és állatok. Az élőanyagot jelentős energia jellemzi, mobilitás és folyamatos generációváltás jellemzi, melynek köszönhetően minden összetevője folyamatosan frissül.
• biogén anyag. Ez mindaz, ami az élőlények élete során keletkezik, és állati és növényi maradványokból áll (mészkő, olaj, légköri gázok, tőzeg stb.). Minden biogén komponens hatékony energiaforrásként szolgál.
• Inert anyag. Ezek olyan elemek, amelyek kialakulásában élőlények és mikroorganizmusok nem vesznek részt (sziklák, láva stb.).
• Bioaktív anyag. Ezek a bioszféra azon összetevői, amelyek élő szervezetek együttes tevékenysége és abiogén folyamatok (talaj, agyag, üledékes kőzetek, időjárásálló kéreg, víz stb.).

A bioszféra jellemzői és funkciói

a bioszféra, valamint más fontos természetes rendszerek, számos funkcióval rendelkezik. Nézzük ezek közül a legfontosabbakat.

• Sértetlenség. A bioszféra egy központosított rendszer, amelynek fő eleme az élő anyag. Minden alkotóeleme szorosan összefügg egymással és folyamatosan kölcsönhatásban van. Ennek eredményeként egy elem változása az egész rendszer átstrukturálásához vezet.
• Önszabályozás. A bioszférát olyan folyamat jellemzi, mint a homeosztázis. Lehetővé teszi a rendszer számára, hogy önállóan karbantartsa és szabályozza állapotát.
• Fenntarthatóság. A bioszféra azon képessége, hogy külső tényezők hatására megőrizze tulajdonságait és jellemzőit. Ez a funkció lehetővé teszi a rendszer számára, hogy fenntartsa Jelen állapotés az ütések után térjen vissza eredeti helyzetébe.

A bioszféra egyik fő jellemzője és jellemzője a sokféleség. A különféle biológiai fajok megléte miatt mindig versenyhangulat uralkodik a rendszerben, amely védelmet nyújt a külső hatásokkal szemben.

Az élő anyag funkciói

Ma a tudomány biztosan tudja, mi a bioszféra. A biológiában fő összetevője - az élő anyag - a legfontosabb kategória. Tekintsük a bioszféra ezen gerincelemének funkcióit.

• Gáz. Ez a funkció szorosan összefügg az anyagcsere és a légzés folyamatával. Ezek a gázreakciók oxigént vesznek fel és bocsátanak ki. szén-dioxid stb. Ennek a funkciónak köszönhetően alakult ki a levegő modern összetétele.
• Energia. Ez a funkció a fotoszintézis folyamatán alapul - a napenergia élő anyag általi asszimilációján és átvitelén.
• Redox. Ez a funkció a változtatásra szolgál kémiai tulajdonságok atomokat tartalmazó anyagok különböző szinteken oxidáció. Az ilyen reakciók a biológiai anyagcsere alapját képezik.
• pusztító funkció. Ez az élőlények ásványi anyagokká bomlásának folyamata, miután meghaltak.
• koncentráció. Ez az atomok felhalmozódásának és mozgásának folyamata.

Az élő anyag értelme

• A napenergia felhalmozódása és átalakítása (kémiai, mechanikai, termikus, elektromos stb.).
• A legtöbb ásvány és kőzet képződése az élő szervezetek létfontosságú tevékenységének eredménye.
• A kémiai elemek felhalmozódása. Az élő szervezetek fontos összetevőket (vas, magnézium, réz, nátrium) halmoznak fel testszöveteikben és a környezetben.
• A legtöbb kémiai elem a bioszférán keresztül kering.
• Hatalmas hatással van a talaj, a légkör, a hidroszféra összetételére.
• Egyes kémiai összetevők és vegyületek csak az élő szervezetek összetételében létezhetnek.