Cos'è la biosfera e in che cosa differisce dagli altri gusci della Terra?

La totalità di tutte le biogeocenosi (ecosistemi) della Terra è un grande sistema ecologico: la biosfera. La biogeocenosi lo è struttura elementare biosfera. La biosfera è composta da componenti viventi e non viventi. La totalità di tutti gli organismi viventi sul nostro pianeta costituisce la sostanza vivente della biosfera. La maggior parte degli organismi viventi è concentrata al confine dei tre gusci geologici della Terra: gassoso (atmosfera), liquido (idrosfera) e solido (litosfera). I componenti non viventi includono quella parte dell'atmosfera, litosfera e idrosfera, che è collegata da complessi processi di migrazione della materia e dell'energia con la materia vivente della biosfera. I confini della vita sul pianeta sono allo stesso tempo i confini della biosfera. Pertanto, la biosfera è una parte dei gusci geologici della Terra, abitata da organismi viventi.

Il termine "biosfera" fu introdotto nel 1875 dal geologo E. Suess. Il creatore di questa dottrina è il naturalista domestico V.I. Vernadsky. Ha mostrato che la biosfera differisce dalle altre sfere della Terra in quanto entro i suoi limiti si manifesta l'attività geologica di tutti gli organismi viventi. Gli organismi viventi, che convertono l'energia solare, sono una potente forza che influenza i processi geologici. Una caratteristica specifica della biosfera come guscio speciale della Terra è il ciclo delle sostanze che si verificano continuamente in essa, regolate dall'attività degli organismi viventi. Poiché la biosfera riceve energia dall'esterno, dal Sole, è un sistema aperto. Primo stadio migrazione di sostanze ed energia nella biosfera - la trasformazione dell'energia della radiazione solare da parte di organismi autotrofi nel processo di fotosintesi. Pertanto, secondo gli insegnamenti di V.I. Vernadsky, gli organismi viventi che vivono sulla Terra lo sono sistema complesso conversione dell'energia solare in energia di processi geochimici. Gli organismi viventi, regolando la circolazione delle sostanze, fungono da potente fattore geologico che trasforma la superficie del nostro pianeta. Questa definizione di biosfera riflette una tesi importante: il nostro pianeta Terra è così com'è oggi solo perché su di esso esiste la vita.

Pertanto, la Biosfera è una parte dello spazio terrestre abbracciato dalla vita con la sua manifestazione chimica attiva. Nella biosfera è possibile l'esistenza di organismi in ogni possibile concentrazione: da singoli batteri e spore in 1 cm3 di aria atmosferica alle potenti foreste tropicali della zona equatoriale e tracce di vita nelle profondità dell'Oceano Mondiale. A seconda delle loro esigenze di condizioni ambientali, gli organismi si insediano in diversi orizzonti superiori della Terra: nell'atmosfera inferiore, nell'idrosfera, nei suoli, nelle profondità della litosfera, saturi di acque naturali e giacimenti petroliferi. Tutta la materia vivente nella sua massa occupa una frazione insignificante rispetto a uno qualsiasi dei gusci superiori il globo. Secondo moderne stime probabilistiche totale la massa di materia vivente nell'era moderna è di circa 2420 miliardi di tonnellate. Pertanto, tutta la materia vivente del nostro pianeta è circa 1/10.000.000 della massa della crosta terrestre. Tuttavia, in termini qualitativi, la materia vivente è la parte più altamente organizzata della materia terrestre. In termini di influenza attiva sull'ambiente, la materia vivente occupa un posto speciale e qualitativamente differisce nettamente dagli altri gusci del globo, proprio come la materia vivente differisce dalla materia morta. Una stima della composizione chimica media della materia vivente è stata fatta da A.P. Vinogradov. I componenti principali della materia vivente sono elementi diffusi in natura: nell'atmosfera, nell'idrosfera, nella litosfera e nello spazio. La composizione elementare media della materia vivente differisce dalla composizione della crosta terrestre alto contenuto carbonio. Secondo il contenuto di altri elementi, gli organismi non ripetono la composizione del loro ambiente. Assorbono selettivamente gli elementi necessari per costruire i loro tessuti. Nel processo della vita, gli organismi utilizzano gli atomi più accessibili in grado di formare stabili legami chimici. Gli atomi di carbonio hanno la capacità di creare lunghe catene di composti con altri atomi, il che porta alla costruzione di innumerevoli polimeri e altri composti organici complessi ad alto peso molecolare.

La materia vivente della biosfera, in generale, occupa uno spazio insignificante sulla scala dell'intero globo. L'uso diffuso del termine stesso “materia vivente” è associato alle opere di V.I. Vernadsky. Ha mostrato che tutti gli organismi viventi della Terra formano un tutto unico: la sostanza vivente del pianeta. La vita sulla Terra è il processo più straordinario sulla sua superficie, riceve l'energia vitale del Sole e mette in moto quasi tutti gli elementi chimici della tavola periodica.

Vernadsky ha dimostrato che gli organismi viventi svolgono un ruolo molto importante nei processi geologici che modellano la faccia della Terra. Composizione chimica atmosfera e idrosfera moderne dovute all'attività vitale degli organismi. Grande importanza hanno organismi per la formazione della litosfera - la maggior parte delle rocce, e non solo sedimentarie, ma anche come i graniti, sono in qualche modo collegate dalla loro origine con la biosfera.

La sostanza minerale inerte viene elaborata dalla vita, si trasforma in una nuova qualità. Gli organismi viventi non solo si adattano alle condizioni ambientali, ma le cambiano anche attivamente. Pertanto, la materia vivente e non vivente sulla Terra costituisce un insieme armonioso, che, di fatto, è chiamato biosfera. Secondo l'affermazione figurativa del geologo russo M. Vassoevich, "la biosfera è sia residenti, sia una casa, e noi ci siamo".

La biosfera è l'ambiente della nostra vita, questa è la natura che ci circonda, di cui stiamo parlando lingua parlata. L'uomo - in primis - con il suo respiro, manifestazione delle sue funzioni, è indissolubilmente legato a questa "natura", anche se vive in una città o in una casa appartata.

V. I. Vernadsky

Biosfera(bios greco - vita, sfera - palla, sfera) - un complesso guscio esterno della Terra, abitato da organismi che insieme costituiscono la sostanza vivente del pianeta. Questa è una delle geosfere più importanti della Terra, che è il componente principale ambiente naturale che circonda una persona.

Il termine "biosfera" fu introdotto per la prima volta nella scienza dal geologo austriaco Eduard Suess nel 1875. Egli concepì la biosfera come un sottile film di vita su superficie terrestre. Il ruolo e l'importanza della biosfera per lo sviluppo della vita sul nostro pianeta si sono rivelati così grandi che già nel primo terzo del XX secolo. è sorta una nuova direzione scientifica fondamentale nelle scienze naturali - la dottrina della biosfera , il cui fondatore è il grande scienziato russo V. I. Vernadsky.

La terra e il suo ambiente si sono formati come risultato del naturale sviluppo dell'insieme sistema solare. Circa 4,7 miliardi di anni fa, il pianeta Terra si è formato dal gas e dalla polvere dispersi nel sistema protosolare. Come altri pianeti, la Terra riceve energia dal Sole, che raggiunge la superficie terrestre sotto forma di radiazione elettromagnetica. Il calore solare è una delle componenti principali del clima terrestre, la base per lo sviluppo di molti processi geologici. Un enorme flusso di calore proviene dalle profondità della Terra.

Secondo gli ultimi dati, la massa della Terra è 6x10 21 tonnellate, volume - 1.083x10 12 km 3, superficie - 510,2 milioni di km 2. Dimensioni, e quindi tutto Risorse naturali il nostro pianeta è limitato.

Il nostro pianeta ha una struttura eterogenea ed è costituito da gusci concentrici (geosfere) - interni ed esterni. Quelli interni includono il nucleo, il mantello e quelli esterni includono la litosfera (la crosta terrestre), l'idrosfera, l'atmosfera e il complesso guscio della Terra - la biosfera.

Litosfera(Greco "lithos" - pietra) - il guscio di pietra della Terra, incluso la crosta terrestre spessore (spessore) da b (sotto gli oceani) a 80 km (sistemi montuosi). La crosta terrestre è composta da rocce. La proporzione di varie rocce nella crosta terrestre non è la stessa: oltre il 70% sono basalti, graniti e altre rocce ignee, circa il 17% sono rocce trasformate dalla pressione e dall'alta temperatura e solo poco più del 12% sono sedimentarie.

La crosta terrestre è la risorsa più importante per l'umanità. Contiene minerali combustibili (carbone, petrolio, scisto bituminoso), minerali (ferro, alluminio, rame, stagno, ecc.) e minerali non metallici (fosforiti, apatiti, ecc.), materiali naturali da costruzione (calcare, sabbia, ghiaia e eccetera.).

Idrosfera(Greco "idra" - acqua) - il guscio d'acqua della Terra. Si divide in superficie e sotterraneo.

Idrosfera superficiale- il guscio d'acqua della superficie terrestre. Comprende le acque degli oceani, dei mari, dei laghi, dei fiumi, dei bacini idrici, delle paludi, dei ghiacciai, dei manti nevosi, ecc. Tutte queste acque si trovano permanentemente o temporaneamente sulla superficie terrestre e sono chiamate acque superficiali.

L'idrosfera superficiale non forma uno strato continuo e copre in modo discontinuo la superficie terrestre del 70,8%.

Idrosfera sotterranea- comprende le acque situate nella parte superiore della crosta terrestre. Si chiamano sotterranei. Dall'alto, l'idrosfera sotterranea è limitata dalla superficie terrestre, il suo limite inferiore non può essere tracciato, poiché l'idrosfera penetra molto profondamente nello spessore della crosta terrestre.

In relazione al volume del globo, il volume totale dell'idrosfera non supera lo 0,13%. La parte principale dell'idrosfera (96,53%) è l'Oceano Mondiale. Le acque sotterranee rappresentano 23,4 milioni di km 2, ovvero l'1,69% del volume totale dell'idrosfera, il resto è l'acqua di fiumi, laghi e ghiacciai.

Oltre il 98% di tutti risorse idriche Le terre costituiscono le acque salate degli oceani, dei mari, ecc. Il volume totale acqua dolce sulla Terra è pari a 28,25 milioni di km 3, ovvero circa il 2% del volume totale dell'idrosfera. La maggior parte dell'acqua dolce è concentrata nei ghiacciai, le cui acque sono ancora poco utilizzate. Il resto dell'acqua dolce adatta all'approvvigionamento idrico rappresenta 4,2 milioni di km3 d'acqua, ovvero solo lo 0,3% del volume dell'idrosfera.

L'idrosfera gioca un ruolo enorme nel plasmare l'ambiente naturale del nostro pianeta. Ha anche un effetto molto attivo sui processi atmosferici (riscaldamento e raffreddamento delle masse d'aria, loro saturazione con l'umidità, ecc.).

Atmosfera(Greco "atmos" - vapore) - il guscio gassoso della Terra, costituito da una miscela di vari gas, vapore acqueo e polvere. La massa totale dell'atmosfera è di 5,15-10 15 tonnellate Ad un'altitudine compresa tra 10 e 50 km, con una concentrazione massima ad un'altitudine di 20-25 km, c'è uno strato di ozono che protegge la Terra dall'eccessiva radiazione ultravioletta, che è fatale per gli organismi.

L'atmosfera influisce fisicamente, chimicamente e meccanicamente sulla litosfera, regolando la distribuzione del calore e dell'umidità. Il tempo e il clima sulla Terra dipendono dalla distribuzione del calore, dalla pressione e dal contenuto di vapore acqueo nell'atmosfera. Il vapore acqueo assorbe la radiazione solare, aumenta la densità dell'aria ed è la fonte di tutte le precipitazioni. L'atmosfera supporta varie forme di vita sulla Terra.

Nella formazione dell'ambiente naturale terrestre, il ruolo della troposfera (lo strato inferiore dell'atmosfera fino a un'altezza di 8-10 km in polare, 10-12 km in temperato e 16-18 km in latitudini tropicali) e, in misura minore, la stratosfera, una regione di aria fredda e secca rarefatta con uno spessore di circa 20 km. La polvere meteoritica cade continuamente attraverso la stratosfera, la polvere vulcanica viene espulsa al suo interno e, in passato, i prodotti di esplosioni nucleari nell'atmosfera.

Nella troposfera si verificano movimenti globali verticali e orizzontali delle masse d'aria, che determinano in gran parte il ciclo dell'acqua, il trasferimento di calore, il trasporto transfrontaliero di particelle di polvere e l'inquinamento.

I processi atmosferici sono strettamente correlati ai processi che si verificano nella litosfera e nel guscio d'acqua.

I fenomeni atmosferici includono: precipitazioni, nuvole, nebbia, temporale, ghiaccio, tempesta di polvere (sabbia), burrasca, tempesta di neve, gelo, rugiada, brina, ghiaccio, luci polari, ecc.

L'atmosfera, l'idrosfera e la litosfera interagiscono strettamente tra loro. Praticamente tutti i processi geologici esogeni di superficie sono causati da questa interazione e hanno luogo, di regola, nella biosfera.

Biosfera- il guscio esterno della Terra, che comprende parte dell'atmosfera fino a un'altezza di 25-30 km (fino allo strato di ozono), quasi l'intera idrosfera e la parte superiore della litosfera fino a una profondità di circa 3 km. La particolarità di queste parti è che sono abitate da organismi viventi che costituiscono la sostanza vivente del pianeta. L'interazione della parte abiotica della biosfera - aria, acqua e rocce e materia organica - biota ha portato alla formazione di suoli e rocce sedimentarie. Questi ultimi, secondo V. I. Vernadsky, portano tracce dell'attività di antiche biosfere che esistevano in epoche geologiche passate.

§ 44. Cos'è la biosfera e come funziona

Ricorda

• In che modo gli esseri viventi sono diversi da quelli non viventi? In che modo le piante sono diverse dagli animali? Che cosa strato di ozono? A che altezza è?

Il nostro pianeta è l'unico corpi spaziali Il sistema solare è abitato da organismi viventi. L'area del loro insediamento forma la biosfera (dal greco "bios" - vita e "sfera" - una palla).

Biosfera - il guscio esterno della Terra, abitato da organismi viventi e trasformato da loro.

Ora gli organismi viventi abitano la troposfera, la superficie terrestre, la parte superiore della crosta terrestre e l'idrosfera (Fig. 156). Pertanto, il limite superiore della biosfera è disegnato a livello dello strato di ozono, quello inferiore - nella crosta terrestre a una profondità di circa 5 km.

Tuttavia, i confini della biosfera non erano sempre così. Sono cambiati nel tempo. La vita sul nostro pianeta ha avuto origine nell'acqua circa 3,5 miliardi di anni fa. Circa 500 milioni di anni fa, si diffuse nella terraferma e poi nell'atmosfera. Con lo sviluppo della Terra, le condizioni per l'esistenza degli organismi sono cambiate. Alcuni si estinsero, altri si adattarono a nuove condizioni. Ma il numero totale di specie è costantemente aumentato. Una fase importante nello sviluppo della biosfera è associata all'aspetto e all'insediamento dell'uomo sulla Terra.

Nella moderna biosfera vivono circa 2,5 milioni di specie di piante e animali, oltre a funghi e batteri. Tutti si formano materia vivente pianeti. In massa, in esso predominano organismi microscopici e, tra le grandi forme, le piante.

Riso. 156. Distribuzione degli organismi nella biosfera

Tutto ciò che circonda un organismo vivente è chiamato habitat. Questi sono corpi di natura animata e inanimata: rocce, acqua, aria e altri organismi viventi. Gli organismi interagiscono con il loro ambiente. Prendono da lì le sostanze necessarie alla vita, le elaborano ed espellono l'inutile all'esterno. Di conseguenza, gli organismi scambiano sostanze con l'ambiente. Allo stesso tempo, la vita si adatta all'ambiente e lo cambia, lo trasforma.

Domande e compiti

1. Cos'è la biosfera e in che cosa differisce dagli altri gusci della Terra?
2. Dove sono tracciati i confini superiore e inferiore della biosfera?
3. Cos'è la materia vivente e in cosa consiste?

Cos'è la biosfera e in che cosa differisce dagli altri gusci della terra?

protezione naturale della biosfera

La Terra ha 6 gusci: atmosfera, idrosfera, biosfera, litosfera, pirosfera e centrosfera.

L'atmosfera è il guscio gassoso esterno della Terra. Il suo confine inferiore passa attraverso la litosfera e l'idrosfera e il suo confine superiore a un'altitudine di 1000 km. L'atmosfera è suddivisa in troposfera (lo strato mobile), la stratosfera (lo strato sopra la troposfera) e la ionosfera (lo strato superiore). L'altezza media della troposfera è di 10 km. La sua massa è il 75% della massa totale dell'atmosfera. L'aria nella troposfera si muove sia orizzontalmente che verticalmente. La stratosfera sorge a 80 km sopra la troposfera. La sua aria, muovendosi solo in direzione orizzontale, forma strati. Ancora più in alto si estende la ionosfera, che ha preso il nome dal fatto che la sua aria è costantemente ionizzata sotto l'influenza dei raggi ultravioletti e cosmici.

L'idrosfera copre il 71% della superficie terrestre. La sua salinità media è di 35 g/l. La temperatura della superficie dell'oceano va da 3 a 32 ° C, la densità è di circa 1. La luce solare penetra fino a una profondità di 200 me i raggi ultravioletti fino a una profondità di 800 m.

La biosfera, o sfera della vita, si fonde con l'atmosfera, l'idrosfera e la litosfera. Il suo confine superiore raggiunge gli strati superiori della troposfera, mentre quello inferiore corre lungo il fondo dei bacini oceanici. La biosfera è suddivisa nella sfera delle piante (oltre 500.000 specie) e nella sfera degli animali (oltre 1.000.000 di specie).

La litosfera è un guscio di pietra della Terra con uno spessore da 40 a 100 km. Comprende continenti, isole e il fondo degli oceani. L'altezza media dei continenti sopra il livello degli oceani: Antartide - 2200 m, Asia - 960 m, Africa - 750 m, Nord America-- 720 m, Sud America-- 590 m, Europa -- 340 m, Australia -- 340 m.

Sotto la litosfera c'è la pirosfera, il guscio infuocato della Terra. La sua temperatura aumenta di circa 1°C ogni 33 m di profondità. Le rocce a profondità considerevoli sono probabilmente allo stato fuso a causa delle alte temperature e dell'alta pressione.

La centrosfera, o nucleo della Terra, si trova a una profondità non di 1800 km. Secondo la maggior parte degli scienziati, è costituito da ferro e nichel. La pressione qui raggiunge 300000000000 Pa (3.000.000 di atmosfere), la temperatura è di diverse migliaia di gradi.Lo stato del nucleo è ancora sconosciuto.

La sfera infuocata della Terra continua a raffreddarsi. Il guscio duro si addensa, il guscio infuocato si addensa. Un tempo, ciò ha portato alla formazione di massi solidi: i continenti. Tuttavia, l'influenza della sfera di fuoco sulla vita del pianeta Terra è ancora molto grande. I contorni dei continenti e degli oceani, il clima e la composizione dell'atmosfera sono cambiati ripetutamente.

I processi esogeni ed endogeni cambiano continuamente la superficie solida del nostro pianeta, che, a sua volta, influenza attivamente la biosfera terrestre.

Nella biosfera, tutti i processi procedono sotto l'influenza diretta degli organismi viventi. La biosfera si trova all'incrocio tra litosfera, idrosfera e atmosfera, da 11 km di profondità nella Terra a 33 km sopra la Terra. Gli organismi viventi, compresi tutti gli elementi chimici conosciuti, nel processo della vita effettuano la trasformazione dell'energia. Tutti gli esseri viventi sono divisi in cinque regni: batteri, alghe, funghi, piante e animali.

La scienza moderna ritiene che circa 1 miliardo di anni fa ci fosse una divisione degli esseri viventi nei regni delle piante e degli animali. Le differenze tra loro possono essere suddivise in tre gruppi: 1) in base alla struttura delle cellule e alla loro capacità di crescere; 2) secondo il metodo di nutrizione; 3) dalla capacità di movimento. Le cellule animali hanno centrioli, ma nessuna clorofilla e nessuna parete cellulare per prevenire il cambiamento di forma. La maggior parte delle piante riceve le sostanze necessarie alla vita come risultato dell'assorbimento di composti minerali. Gli animali mangiano pronti composti organici prodotto dalle piante durante la fotosintesi. La classificazione delle piante e degli animali è costruita in base alle loro caratteristiche distintive. La specie è stata riconosciuta come l'unità strutturale principale, e altro ancora livelli alti composto in sequenza genere, ordine, classe.

Ci sono 500.000 specie di piante e 1,5 milioni di specie di animali sulla Terra, inclusi 70.000 vertebrati, circa 16.000 uccelli e 12.540 mammiferi. Tale sistematizzazione varie forme la vita ha creato i prerequisiti per lo studio della materia vivente nel suo insieme, che è stato condotto per la prima volta dall'eccezionale scienziato russo Vladimir Ivanovich Vernadsky nella sua teoria della biosfera. Le principali conclusioni della teoria della biosfera di Vernadsky sono le seguenti:

• 1. Il principio di integrità afferma che la biosfera, la vita esiste nel suo insieme. La vita è una parte necessaria e naturale di un meccanismo cosmico armonioso.
• 2. Il principio di armonia della biosfera risiede nella sua organizzazione, armonia, connessione inseparabile in essa di componenti viventi e non viventi.
• 3. Il principio del significato del ruolo degli esseri viventi nell'evoluzione della Terra afferma che non c'è forza chimica sulla superficie terrestre che agisce più costantemente e più potente nelle sue conseguenze finali degli organismi presi nel loro insieme. La faccia della terra come corpo celestiale effettivamente plasmato dalla vita.
• 4. Il ruolo principale della biosfera è trasformare l'energia solare in energia effettiva della Terra. L'energia cosmica provoca lo sviluppo della vita, che si ottiene con la riproduzione.
• 5. La regola dell'inerzia è la diffusione della vita sulla superficie terrestre a causa della manifestazione della sua energia geochimica. I piccoli organismi si riproducono molto più velocemente di quelli grandi.
• 6. La legge della frugalità nell'uso dei corpi chimici semplici da parte della materia vivente afferma che una volta che un elemento entra in un organismo, passa attraverso una lunga serie di stati e allo stesso tempo l'organismo entra solo in se stesso importo richiesto elementi.
• 7. I limiti della vita sono determinati dalle proprietà fisico-chimiche dei composti che compongono il corpo, dalla loro indistruttibilità in determinate condizioni ambientali. Il campo massimo della vita è determinato dai limiti estremi della sopravvivenza degli organismi. Il limite superiore della vita è determinato dall'energia radiante, la cui presenza esclude la vita e dalla quale lo scudo di ozono protegge. Il limite inferiore è associato al raggiungimento di una temperatura elevata. Ad esempio, l'intervallo di temperatura di vita di 430° (da -250°C a +180°C) è il campo termico limite.
• 8. La vita gradualmente, adattandosi lentamente, ha catturato la biosfera e questa cattura non è finita. Il campo della stabilità della vita è il risultato dell'adattamento nel corso del tempo.

Biosfera, secondo V.I. Vernadsky, è un guscio organizzato e definito della crosta terrestre, associato alla vita. I limiti della biosfera sono limitati, in primo luogo, dal campo dell'esistenza della vita. La biosfera non è solo uno dei gusci esistenti della Terra, come la litosfera, l'idrosfera o l'atmosfera. La principale differenza della biosfera è che è un guscio organizzato. Essere vivi significa essere organizzati, ha osservato V.I. Vernadsky, e questa è l'essenza del concetto di biosfera come guscio organizzato della Terra.

Secondo V.I. Vernadsky, la sostanza della biosfera è eterogenea nella sua composizione fisica e chimica, ovvero:

• - materia vivente - la totalità degli organismi viventi;
• - materia biogenica - un flusso biogenico continuo di atomi dalla materia vivente alla sostanza indiretta della biosfera e viceversa;
• - materia inerte (atmosfera, gas, rocce, ecc.);
• - materiale bioinerte, ad esempio suoli, limi, acque superficiali, la biosfera stessa, cioè strutture complesse, regolari, inerti;
• - sostanza radioattiva;
• - atomi sparsi;
• - una sostanza di origine cosmica.

Sebbene i confini della biosfera siano piuttosto stretti, gli organismi viventi sono distribuiti in modo molto diseguale al loro interno. Ad alta quota e nelle profondità dell'idrosfera e della litosfera, gli organismi sono relativamente rari. La vita si concentra principalmente sulla superficie della Terra, nel suolo e nello strato superficiale dell'oceano. La massa totale degli organismi viventi è stimata in 2,43 * 1012 tonnellate. La biomassa degli organismi che vivono sulla terraferma è rappresentata per il 99,2% da piante verdi e per lo 0,8% da animali e microrganismi. Al contrario, nell'oceano, le piante rappresentano il 6,3%, mentre gli animali e i microrganismi rappresentano il 93,7% della biomassa totale. La vita si concentra principalmente sulla terraferma. La biomassa totale dell'oceano è solo 0,03 1012, ovvero lo 0,13% della biomassa di tutte le creature che vivono sulla Terra. Si osserva un'importante regolarità nella distribuzione degli organismi viventi per composizione delle specie. Da numero totale Il 21% delle specie sono piante, ma il loro contributo alla biomassa totale è del 99%. Tra gli animali, il 96% delle specie sono invertebrati e solo il 4% sono vertebrati, di cui un decimo sono mammiferi. La massa della materia vivente è solo lo 0,01-0,02% della materia inerte della biosfera, ma svolge un ruolo di primo piano nei processi geochimici. Sostanze ed energia necessarie per il metabolismo, da cui gli organismi attingono ambiente. Quantità limitate di materia vivente vengono ricreate, trasformate e decomposte. Ogni anno, grazie all'attività vitale di piante e animali, viene riprodotto circa il 10% della biomassa. Oltre alle piante e agli animali, V.I. Vernadsky include nel concetto di "materia vivente" e l'umanità, la cui influenza sui processi geochimici differisce dall'influenza di altri esseri viventi, in primo luogo, per la sua intensità, che aumenta con il corso del tempo geologico; in secondo luogo, dall'impatto che l'attività umana ha sugli altri esseri viventi.

La vita sulla Terra ora dipende completamente dalla fotosintesi. Energia riparatrice luce del sole nei prodotti della fotosintesi, le piante svolgono il ruolo cosmico di un focus energetico sulla Terra. La fotosintesi è intesa come la trasformazione da parte di piante verdi e microrganismi fotosintetici con la partecipazione dell'energia luminosa e dei pigmenti che assorbono la luce (clorofilla, ecc.) dei composti più semplici (acqua, anidride carbonica ed elementi minerali) in sostanze organiche complesse necessarie per la vita di tutti gli organismi. Ogni anno, le piante formano fino a 100 miliardi di tonnellate di materia organica e si riparano

9 * 1020 J di energia radiazione solare. Allo stesso tempo, le piante assorbono fino a 170 miliardi di tonnellate di anidride carbonica dall'atmosfera e decompongono fino a 130 miliardi di tonnellate di acqua, rilasciando fino a 115 miliardi di tonnellate di ossigeno libero.

Pertanto, tutte le componenti biotiche dell'ecosistema sono divise in tre gruppi principali: produttori (piante verdi e organismi che possono utilizzare energia chimica, - chemiosintetici), consumatori o consumatori (possono esserci diversi livelli trofici) e decompositori o distruttori (organismi che trasformano, mineralizzano la materia organica e quindi chiudono il ciclo biologico). Tutti gli organismi viventi, usando l'un l'altro in un modo o nell'altro, formano un gigantesco ciclo biologico della biosfera. Questo ciclo non è completamente chiuso: oltre all'energia immessa (energia solare), ha anche un'uscita - parte della morte materia organica dopo la decomposizione da parte di microrganismi-mineralizzatori, può entrare soluzione acquosa e depositato sotto forma di rocce sedimentarie, e l'altra parte forma depositi di rocce biogene come carbone, torba, sapropel, ecc.

In questo grande ciclo biogeochimico di materia ed energia, vengono rilasciati numerosi cicli più particolari di sostanze: acqua, carbonio, ossigeno, azoto, zolfo, fosforo, ecc., durante i quali avviene lo scambio elementi chimici tra gli organismi viventi e l'ambiente inorganico. L'esistenza di questi cicli biogeochimici determina la comparsa degli ecosistemi moderni, la stabilità e l'autoregolazione della biosfera nel suo insieme. Pertanto, non importa quanto complesse e diverse siano le manifestazioni della vita sulla Terra, tutte le forme di vita sono interconnesse attraverso la circolazione di materia ed energia.

A questo proposito si possono distinguere tre fasi dell'evoluzione della biosfera. Il primo stadio è l'emergere del ciclo biotico, che significava la formazione della biosfera. Il secondo stadio è la complicazione della vita sul pianeta, dovuta alla comparsa di organismi multicellulari. La terza fase è la formazione società umana, che esercita un'influenza crescente sull'evoluzione della biosfera (noosfera) con la sua attività economica. I tentativi di identificare le fasi principali dell'evoluzione della biosfera meritano attenzione per il fatto che pongono questo problema come uno dei compiti importanti della moderna teoria dell'evoluzione.

Il pianeta Terra è incredibile e unico. È costituito da diversi gusci: atmosfera, idrosfera, biosfera, litosfera, pirosfera e centrosfera. A differenza di altri pianeti, la Terra è abitata da piante, animali, persone, microrganismi, ecc. Tutti gli organismi viventi formano la biosfera. Questo guscio include parte dell'atmosfera e della litosfera, nonché l'intera idrosfera. In questo articolo considereremo cos'è la biosfera, quali sono i suoi componenti e le sue funzioni.

Definizione del concetto

Nonostante oggi quasi tutti sappiano cos'è la biosfera, la definizione di questo concetto è stata introdotta nella circolazione scientifica solo nel 1875 dal geologo austriaco Eduard Suess (opera "The Face of the Earth"). Tuttavia, per il mezzo secolo successivo, il termine fu usato solo in circoli ristretti.

Nel 1926, il famoso scienziato russo V. I. Vernadsky pubblicò il libro "Biosphere". In questo lavoro, ha sostanziato il ruolo degli organismi viventi nei processi geologici. È stato V. I. Vernadsky a determinare per primo cos'è la biosfera e in che modo differisce dagli altri gusci della Terra. Lo mostrò come un sistema dinamico attivo abitato e controllato da esseri viventi.

Oggi nella scienza esiste l'unica definizione generalmente accettata del concetto di "biosfera". Questo è il guscio del pianeta Terra, che è abitato da organismi viventi. La biosfera occupa un posto speciale rispetto alle altre geosfere. Ciò è dovuto al fatto che l'attività geologica di tutti gli esseri viventi si manifesta solo entro i confini di questo guscio.

I confini della biosfera

La biosfera copre la regione superiore (circa 7,5 km) della litosfera, il limite inferiore dell'atmosfera (15-20 km) e l'intera idrosfera.

La litosfera è il guscio duro del nostro pianeta. Copre l'intera crosta terrestre e parte del mantello superiore. La maggior parte degli organismi viventi si trova nel terreno a una profondità fino a 1 m, tuttavia alcuni batteri possono penetrare in profondità nella litosfera (fino a 4 km).

L'idrosfera è il guscio d'acqua del pianeta Terra. È una raccolta di tutti gli oceani, mari, fiumi, laghi e altri corpi idrici. Questo guscio è completamente dominato e abitato da organismi viventi. La maggior parte di loro vive a una profondità fino a 200 m, tuttavia alcune specie vivono anche sul fondo degli oceani (circa 12 km).

L'atmosfera è l'involucro gassoso del nostro pianeta. È costituito da azoto, ossigeno, ozono e anidride carbonica. La composizione della biosfera comprende solo gli strati più bassi dell'atmosfera. Ciò è dovuto al fatto che alcuni tipi insetti e uccelli possono raggiungere un'altezza massima di 5 km dal suolo.

Componenti della biosfera

Ci sono 4 componenti nella composizione della biosfera (la classificazione è stata proposta da V. I. Vernadsky):

• Sostanza vivente. La sua quantità è circa lo 0,25% della massa della biosfera. Questa sostanza è la totalità di tutti gli organismi viventi sul pianeta. Sono combinati in 4 regni: batteri, piante, funghi e animali. La materia vivente è caratterizzata da un'energia significativa, è caratterizzata dalla mobilità e dal continuo alternarsi di generazioni, per cui tutte le sue componenti sono costantemente aggiornate.
• sostanza biogena. Questo è tutto ciò che si forma durante la vita degli organismi ed è costituito da residui animali e vegetali (calcare, petrolio, gas atmosferici, torba, ecc.). Tutti i componenti biogenici fungono da potente fonte di energia.
• Sostanza inerte. Questi sono elementi alla cui formazione non prendono parte esseri viventi e microrganismi (rocce, lava, ecc.).
• Sostanza bioattiva. Questi sono i componenti della biosfera, che si creano nel corso dell'attività congiunta degli organismi viventi e dei processi abiogenici (terreno, argilla, rocce sedimentarie, corteccia alterata, acqua, ecc.).

Caratteristiche e funzioni della biosfera

la biosfera, così come altri importanti sistemi naturali, ha una serie di funzioni. Consideriamo il più importante di loro.

• Integrità. La biosfera è un sistema centralizzato, il cui elemento principale è la materia vivente. Tutti i suoi componenti sono strettamente interconnessi e interagiscono costantemente. Di conseguenza, la modifica di un elemento porta a una ristrutturazione dell'intero sistema.
• Autoregolazione. La biosfera è caratterizzata da un processo come l'omeostasi. Consente al sistema di mantenere e regolare il proprio stato in modo indipendente.
• Sostenibilità. La capacità della biosfera sotto l'influenza di fattori esterni di mantenere le sue proprietà e caratteristiche. Questa caratteristica consente al sistema di mantenere la sua Stato attuale e tornare alla sua posizione originale dopo gli shock.

Una delle principali caratteristiche e caratteristiche della biosfera è la diversità. A causa dell'esistenza di varie specie biologiche, c'è sempre un'atmosfera di competizione nel sistema, che fornisce protezione dalle influenze esterne.

Funzioni della materia vivente

Oggi la scienza sa per certo cos'è la biosfera. In biologia, la sua componente principale - la materia vivente - è la categoria più importante. Consideriamo le funzioni di questo elemento portante della biosfera.

• Gas. Questa funzione è strettamente correlata al processo del metabolismo e della respirazione. Queste reazioni gassose assorbono e rilasciano ossigeno. diossido di carbonio ecc. Grazie a questa funzione si è formata la moderna composizione dell'aria.
• Energia. Questa funzione si basa sul processo di fotosintesi: l'assimilazione dell'energia solare da parte della materia vivente e il suo trasferimento.
• Redox. Questa funzione è quella di cambiare proprietà chimiche sostanze che contengono atomi diversi livelli ossidazione. Tali reazioni sono alla base del metabolismo biologico.
• funzione di distruzione. Questo è il processo di decomposizione degli organismi in minerali dopo la loro morte.
• concentrazione. Questo è il processo di accumulazione e movimento degli atomi.

Il significato della materia vivente

• Accumulo di energia solare e sua trasformazione (in chimica, meccanica, termica, elettrica, ecc.).
• La formazione della maggior parte dei minerali e delle rocce è il risultato dell'attività vitale degli organismi viventi.
• Accumulo di elementi chimici. Gli organismi viventi accumulano componenti importanti (ferro, magnesio, rame, sodio) nei loro tessuti corporei e nell'ambiente.
• La maggior parte degli elementi chimici viene ciclata attraverso la biosfera.
• Impatto enorme sulla composizione del suolo, atmosfera, idrosfera.
• Alcuni componenti e composti chimici possono esistere solo nella composizione degli organismi viventi.