Kas yra biosfera ir kuo ji skiriasi nuo kitų Žemės lukštų?

Visų Žemės biogeocenozių (ekosistemų) visuma yra didelė ekologinė sistema – biosfera. Biogeocenozė yra elementari struktūra biosfera. Biosfera susideda iš gyvų ir negyvų komponentų. Visų mūsų planetoje esančių gyvų organizmų visuma sudaro gyvąją biosferos substanciją. Didžioji dalis gyvų organizmų yra susitelkę ant trijų Žemės geologinių apvalkalų: dujinių (atmosfera), skystų (hidrosfera) ir kietųjų (litosfera) ribose. Negyviesiems komponentams priskiriama ta atmosferos dalis, litosfera ir hidrosfera, kurią sudėtingi medžiagų ir energijos migracijos procesai jungia su gyvąja biosferos medžiaga. Gyvybės planetoje ribos kartu yra ir biosferos ribos. Taigi biosfera yra geologinių Žemės apvalkalų dalis, kurioje gyvena gyvi organizmai.

Terminą „biosfera“ 1875 metais įvedė geologas E. Suesas. Šios doktrinos kūrėjas yra vietinis gamtininkas V.I. Vernadskis. Jis parodė, kad biosfera nuo kitų Žemės sferų skiriasi tuo, kad jos ribose pasireiškia visų gyvų organizmų geologinis aktyvumas. Gyvi organizmai, konvertuojantys saulės energiją, yra galinga jėga, daranti įtaką geologiniams procesams. Ypatinga biosferos, kaip ypatingo Žemės apvalkalo, ypatybė – joje nuolat vykstantis medžiagų ciklas, reguliuojamas gyvų organizmų veiklos. Kadangi biosfera energiją gauna iš išorės – iš Saulės, tai yra atvira sistema. Pirmas lygmuo medžiagų ir energijos migracija biosferoje – autotrofinių organizmų saulės spinduliuotės energijos transformacija fotosintezės procese. Todėl, remiantis V.I. Vernadskis, gyvi organizmai, gyvenantys Žemėje sudėtinga sistema saulės energijos pavertimas geocheminių procesų energija. Gyvi organizmai, reguliuojantys medžiagų apykaitą, yra galingas geologinis veiksnys, transformuojantis mūsų planetos paviršių. Šis biosferos apibrėžimas atspindi svarbią tezę: mūsų planeta Žemė yra tokia, kokia yra šiandien, tik todėl, kad joje egzistuoja gyvybė.

Taigi biosfera yra antžeminės erdvės dalis, apimta gyvybės su savo aktyvia chemine apraiška. Biosferoje galimas bet kokios įmanomos koncentracijos organizmų egzistavimas – nuo pavienių bakterijų ir sporų 1 cm3 atmosferos oro iki galingų pusiaujo zonos atogrąžų miškų ir gyvybės pėdsakų Pasaulio vandenyno gelmėse. Pagal savo reikalavimus aplinkos sąlygoms organizmai įsikuria skirtinguose viršutiniuose Žemės horizontuose: žemutiniuose atmosferos sluoksniuose, hidrosferoje, dirvose, litosferos gelmėse, prisotintose natūralių vandenų ir naftos telkinių. Visa gyvoji medžiaga savo masėje užima nereikšmingą dalį, palyginti su bet kuriuo iš viršutinių apvalkalų pasaulis. Pagal šiuolaikinius tikimybinius skaičiavimus viso gyvosios medžiagos masė šiuolaikinėje eroje yra apie 2420 milijardų tonų. Taigi visa mūsų planetos gyvoji medžiaga sudaro ~1/10 000 000 žemės plutos masės. Tačiau kokybine prasme gyvoji medžiaga yra labiausiai organizuota Žemės materijos dalis. Pagal savo aktyvų poveikį aplinkai gyvoji medžiaga užima ypatingą vietą ir kokybiškai smarkiai skiriasi nuo kitų Žemės rutulio apvalkalų, kaip ir gyvoji medžiaga skiriasi nuo negyvos medžiagos. Vidutinės gyvosios medžiagos cheminės sudėties įvertinimą atliko A.P. Vinogradovas. Pagrindiniai gyvosios medžiagos komponentai yra gamtoje plačiai paplitę elementai: atmosferoje, hidrosferoje, litosferoje ir erdvėje. Vidutinė gyvosios medžiagos elementų sudėtis skiriasi nuo žemės plutos sudėties didelis kiekis anglies. Pagal kitų elementų turinį organizmai nekartoja savo aplinkos sudėties. Jie selektyviai sugeria elementus, reikalingus jų audiniams kurti. Gyvybės procese organizmai naudoja labiausiai prieinamus atomus, galinčius susidaryti stabilius cheminiai ryšiai. Anglies atomai turi galimybę sukurti ilgas junginių grandines su kitais atomais, todėl susidaro daugybė polimerų ir kitų sudėtingų organinių didelės molekulinės masės junginių.

Gyvoji biosferos medžiaga apskritai užima nereikšmingą erdvę viso Žemės rutulio mastu. Plačiai paplitęs pats termino „gyva medžiaga“ vartojimas siejamas su V.I. Vernadskis. Jis parodė, kad visi gyvi Žemės organizmai sudaro vieną visumą – gyvąją planetos substanciją. Gyvybė Žemėje yra ryškiausias procesas jos paviršiuje, gaunantis gyvybę teikiančią Saulės energiją ir paleidžiantis beveik visus periodinės lentelės cheminius elementus.

Vernadskis įrodė, kad gyvi organizmai vaidina labai svarbų vaidmenį geologiniuose procesuose, kurie formuoja Žemės veidą. Cheminė sudėtisšiuolaikinė atmosfera ir hidrosfera dėl gyvybinės organizmų veiklos. Didelė svarba turi organizmų litosferai formuotis – dauguma uolienų, ir ne tik nuosėdinės, bet ir tokios kaip granitai, savo kilme kažkaip yra susieti su biosfera.

Mineralinė inertinė medžiaga yra apdorojama gyvybės, virsta nauja kokybe. Gyvi organizmai ne tik prisitaiko prie aplinkos sąlygų, bet ir aktyviai jas keičia. Taigi gyvoji ir negyvoji medžiaga Žemėje sudaro darnią visumą, kuri iš tikrųjų vadinama biosfera. Remiantis vaizdingu rusų geologo M. Vassojevičiaus teiginiu, „biosfera yra ir gyventojai, ir namas, ir mes jame“.

Biosfera yra mūsų gyvenimo aplinka, tai mus supanti gamta, apie kurią mes kalbame šnekamoji kalba. Žmogus – visų pirma – su savo kvėpavimu, savo funkcijų pasireiškimu yra neatsiejamai susijęs su šia „gamta“, net jei jis gyvena mieste ar nuošaliame name.

V. I. Vernadskis

Biosfera(gr. bios – gyvybė, sfera – rutulys, sfera) – sudėtingas išorinis Žemės apvalkalas, kuriame gyvena organizmai, kartu sudarantys gyvąją planetos medžiagą. Tai viena iš svarbiausių Žemės geosferų, kuri yra pagrindinis komponentas natūrali aplinka supančios žmogų.

Terminą „biosfera“ 1875 m. pirmą kartą į mokslą įvedė austrų geologas Eduardas Suesas. Jis biosferą suprato kaip ploną gyvybės plėvelę žemės paviršiaus. Biosferos vaidmuo ir svarba gyvybės vystymuisi mūsų planetoje pasirodė tokia didelė, kad jau pirmajame XX a. atsirado nauja fundamentinė gamtos mokslo kryptis – biosferos doktrina , kurio įkūrėjas yra didysis rusų mokslininkas V. I. Vernadskis.

Žemė ir jos aplinka susiformavo dėl natūralios visumos vystymosi saulės sistema. Maždaug prieš 4,7 milijardo metų Žemės planeta susiformavo iš protosaulės sistemoje pasklidusių dujų ir dulkių. Kaip ir kitos planetos, Žemė energiją gauna iš Saulės, kuri elektromagnetinės spinduliuotės pavidalu pasiekia žemės paviršių. Saulės šiluma yra vienas pagrindinių Žemės klimato komponentų, daugelio geologinių procesų vystymosi pagrindas. Didžiulis šilumos srautas ateina iš Žemės gelmių.

Naujausiais duomenimis, Žemės masė yra 6x10 21 tona, tūris - 1,083x10 12 km 3, paviršiaus plotas - 510,2 milijono km 2. Matmenys, taigi ir viskas Gamtos turtai mūsų planeta yra ribota.

Mūsų planeta yra nevienalytės struktūros ir susideda iš koncentrinių apvalkalų (geosferų) – vidinių ir išorinių. Vidiniams priskiriama šerdis, mantija, o išorinėms – litosfera (žemės pluta), hidrosfera, atmosfera ir sudėtingas Žemės apvalkalas – biosfera.

Litosfera(gr. „lithos“ – akmuo) – Žemės akmeninis apvalkalas, įskaitant žemės pluta storis (storis) nuo b (po vandenynais) iki 80 km (kalnų sistemos). Žemės pluta sudaryta iš uolienų. Įvairių uolienų dalis žemės plutoje nevienoda – daugiau nei 70 % sudaro bazaltai, granitai ir kitos magminės uolienos, apie 17 % yra slėgio ir aukštos temperatūros transformuotų uolienų ir tik kiek daugiau nei 12 % yra nuosėdinės.

Žemės pluta yra svarbiausias žmonijos išteklius. Jame yra degių mineralų (anglies, naftos, skalūnų), rūdos (geležies, aliuminio, vario, alavo ir kt.) ir nemetalinių (fosforitų, apatitų ir kt.) mineralų, natūralių statybinių medžiagų (kalkakmenio, smėlio, žvyro ir kt. ir tt).

Hidrosfera(gr. hidra – vanduo) – Žemės vandens apvalkalas. Jis skirstomas į paviršinį ir požeminį.

Paviršiaus hidrosfera- Žemės paviršiaus vandens apvalkalas. Tai apima vandenynų, jūrų, ežerų, upių, rezervuarų, pelkių, ledynų, sniego dangų vandenis ir kt. Visi šie vandenys yra nuolat arba laikinai išsidėstę žemės paviršiuje ir vadinami paviršiniais vandenimis.

Paviršiaus hidrosfera nesudaro ištisinio sluoksnio ir nepertraukiamai dengia žemės paviršių 70,8%.

Požeminė hidrosfera– apima vandenis, esančius viršutinėje žemės plutos dalyje. Jie vadinami požeminiais. Iš viršaus požeminę hidrosferą riboja žemės paviršius, jos apatinės ribos atsekti negalima, nes hidrosfera labai giliai įsiskverbia į žemės plutos storį.

Žemės rutulio tūrio atžvilgiu bendras hidrosferos tūris neviršija 0,13%. Pagrindinė hidrosferos dalis (96,53%) yra Pasaulio vandenynas. Požeminis vanduo sudaro 23,4 mln. km 2 arba 1,69% viso hidrosferos tūrio, likusi dalis yra upių, ežerų ir ledynų vanduo.

Daugiau nei 98% visų vandens ištekliaiŽemes sudaro sūrūs vandenynų, jūrų ir tt vandenys. Bendras tūris gėlo vandensŽemėje yra lygus 28,25 milijono km 3 arba apie 2% viso hidrosferos tūrio. Didžioji dalis gėlo vandens telkiasi ledynuose, kurių vandenys vis dar naudojami labai mažai. Likusi gėlo vandens, tinkamo vandens tiekimui, dalis sudaro 4,2 mln. km3 vandens arba tik 0,3% hidrosferos tūrio.

Hidrosfera vaidina didžiulį vaidmenį formuojant natūralią mūsų planetos aplinką. Taip pat labai aktyviai veikia atmosferos procesus (oro masių šildymą ir vėsinimą, jų prisotinimą drėgme ir kt.).

Atmosfera(gr. „atmos“ – garai) – dujinis Žemės apvalkalas, susidedantis iš įvairių dujų, vandens garų ir dulkių mišinio. Bendra atmosferos masė 5,15-10 15 tonų.10-50 km aukštyje, didžiausia koncentracija 20-25 km aukštyje, yra ozono sluoksnis, apsaugantis Žemę nuo per didelės ultravioletinės spinduliuotės, kuri yra mirtinas organizmams.

Atmosfera fiziškai, chemiškai ir mechaniškai veikia litosferą, reguliuodama šilumos ir drėgmės pasiskirstymą. Orai ir klimatas Žemėje priklauso nuo šilumos, slėgio ir vandens garų pasiskirstymo atmosferoje. Vandens garai sugeria saulės spinduliuotę, padidina oro tankį ir yra visų kritulių šaltinis. Atmosfera palaiko įvairias gyvybės formas Žemėje.

Formuojantis natūraliai Žemės aplinkai, troposferos (apatinio atmosferos sluoksnio iki 8-10 km aukščio poliarinėse, 10-12 km vidutinio klimato ir 16-18 km tropinėse platumose) vaidmuo ir mažesniu mastu – stratosfera – šalto išretėjusio sauso oro sritis, kurios storis apie 20 km. Pro stratosferą nuolat krenta meteoritinės dulkės, į ją išmetamos vulkaninės dulkės, o anksčiau – branduolinių sprogimų atmosferoje produktai.

Troposferoje vyksta globalūs vertikalūs ir horizontalūs oro masių judėjimai, kurie daugiausia lemia vandens ciklą, šilumos perdavimą, tarpvalstybinį dulkių dalelių pernešimą ir taršą.

Atmosferos procesai yra glaudžiai susiję su procesais, vykstančiais litosferoje ir vandens apvalkale.

Atmosferos reiškiniai yra: krituliai, debesys, rūkas, perkūnija, ledas, dulkių (smėlio) audra, škvalas, sniego audra, šaltukas, rasa, šerkšnas, apledėjimas, poliariniai žibintai ir kt.

Atmosfera, hidrosfera ir litosfera glaudžiai sąveikauja viena su kita. Praktiškai visi paviršiaus egzogeniniai geologiniai procesai atsiranda dėl šios sąveikos ir, kaip taisyklė, vyksta biosferoje.

Biosfera- išorinis Žemės apvalkalas, apimantis dalį atmosferos iki 25-30 km aukščio (iki ozono sluoksnio), beveik visą hidrosferą ir viršutinę litosferos dalį iki maždaug 3 km gylio. Šių dalių ypatumas yra tas, kad jose gyvena gyvi organizmai, sudarantys gyvąją planetos medžiagą. Abiotinės biosferos dalies – oro, vandens ir uolienų bei organinių medžiagų – biotos sąveika lėmė dirvožemių ir nuosėdinių uolienų susidarymą. Pastarieji, anot V. I. Vernadskio, turi senųjų biosferų, egzistavusių praėjusiose geologinėse epochose, veiklos pėdsakus.

§ 44. Kas yra biosfera ir kaip ji veikia

Prisiminti

Kuo gyvi daiktai skiriasi nuo negyvųjų? Kuo augalai skiriasi nuo gyvūnų? Ką ozono sluoksnis? Kokiame aukštyje jis yra?

Mūsų planeta yra vienintelė kosminiai kūnai Saulės sistemoje gyvena gyvi organizmai. Jų gyvenvietės plotas sudaro biosferą (iš graikų "bios" - gyvybė ir "sfera" - rutulys).

Biosfera – išorinis Žemės apvalkalas, apgyvendintas gyvų organizmų ir jų transformuojamas.

Dabar gyvi organizmai gyvena troposferoje, sausumos paviršiuje, viršutinėje žemės plutos dalyje ir hidrosferoje (156 pav.). Todėl viršutinė biosferos riba brėžiama ozono sluoksnio lygyje, apatinė – žemės plutoje apie 5 km gylyje.

Tačiau biosferos ribos ne visada buvo tokios. Laikui bėgant jie pasikeitė. Gyvybė mūsų planetoje atsirado vandenyje maždaug prieš 3,5 milijardo metų. Maždaug prieš 500 milijonų metų jis išplito į žemę, o paskui į atmosferą. Vystantis Žemei, pasikeitė organizmų egzistavimo sąlygos. Vieni išmirė, kiti prisitaikė prie naujų sąlygų. Tačiau bendras rūšių skaičius nuolat didėjo. Svarbus biosferos vystymosi etapas yra susijęs su žmogaus atsiradimu ir apsigyvenimu Žemėje.

Šiuolaikinėje biosferoje gyvena apie 2,5 milijono augalų ir gyvūnų rūšių, taip pat grybų ir bakterijų. Visi jie susiformuoja gyva materija planetos. Pagal masę jame vyrauja mikroskopiniai organizmai, o tarp didelių formų - augalai.

Ryžiai. 156. Organizmų pasiskirstymas biosferoje

Viskas, kas supa gyvą organizmą, vadinama jo buveine. Tai gyvosios ir negyvosios gamtos kūnai: uolos, vanduo, oras ir kiti gyvi organizmai. Organizmai sąveikauja su savo aplinka. Iš ten jie paima gyvybei reikalingas medžiagas, jas apdoroja, o nereikalingas išskiria į lauką. Vadinasi, organizmai keičiasi medžiagomis su aplinka. Kartu gyvenimas ir prisitaiko prie aplinkos, ir ją keičia, transformuoja.

Klausimai ir užduotys

Kas yra biosfera ir kuo ji skiriasi nuo kitų Žemės lukštų?
Kur nubrėžtos viršutinės ir apatinės biosferos ribos?
Kas yra gyvoji medžiaga ir iš ko ji susideda?

Kas yra biosfera ir kuo ji skiriasi nuo kitų žemės lukštų?

biosferos natūrali apsauga

Žemėje yra 6 apvalkalai: atmosfera, hidrosfera, biosfera, litosfera, pirosfera ir centrosfera.

Atmosfera yra išorinis dujinis Žemės apvalkalas. Jo apatinė riba eina per litosferą ir hidrosferą, o viršutinė – 1000 km aukštyje. Atmosfera yra padalinta į troposferą (judantį sluoksnį), stratosferą (sluoksnį virš troposferos) ir jonosferą (viršutinį sluoksnį). Vidutinis troposferos aukštis yra 10 km. Jo masė sudaro 75% visos atmosferos masės. Oras troposferoje juda tiek horizontaliai, tiek vertikaliai. Stratosfera iškilusi 80 km virš troposferos. Jo oras, judantis tik horizontalia kryptimi, sudaro sluoksnius. Dar aukščiau išsiplečia jonosfera, kuri gavo savo pavadinimą dėl to, kad jos oras nuolat jonizuojasi veikiamas ultravioletinių ir kosminių spindulių.

Hidrosfera užima 71% Žemės paviršiaus. Vidutinis jo druskingumas yra 35 g/l. Vandenyno paviršiaus temperatūra nuo 3 iki 32 °C, tankis apie 1. Saulės šviesa prasiskverbia iki 200 m gylio, o ultravioletiniai spinduliai iki 800 m gylio.

Biosfera arba gyvybės sfera susilieja su atmosfera, hidrosfera ir litosfera. Jo viršutinė riba siekia viršutinius troposferos sluoksnius, o apatinė eina palei vandenyno baseinų dugną. Biosfera skirstoma į augalų (daugiau kaip 500 000 rūšių) ir gyvūnų (daugiau nei 1 000 000 rūšių) sferą.

Litosfera yra akmeninis Žemės apvalkalas, kurio storis nuo 40 iki 100 km. Tai apima žemynus, salas ir vandenynų dugną. Vidutinis žemynų aukštis virš vandenyno lygio: Antarktida - 2200 m, Azija - 960 m, Afrika - 750 m, Šiaurės Amerika-- 720 m, Pietų Amerika-- 590 m, Europa -- 340 m, Australija -- 340 m.

Po litosfera yra pirosfera – ugninis Žemės apvalkalas. Jo temperatūra pakyla maždaug 1°C kas 33 m gylio. Dideliame gylyje esančios uolos dėl aukštos temperatūros ir aukšto slėgio tikriausiai yra išlydytos.

Centrosfera, arba Žemės šerdis, yra ne 1800 km gylyje. Daugumos mokslininkų teigimu, jį sudaro geležis ir nikelis. Slėgis čia siekia 300000000000 Pa (3 000 000 atmosferų), temperatūra keli tūkstančiai laipsnių.Šerdies būklė iki šiol nežinoma.

Ugninė Žemės sfera toliau vėsta. Kietas kiautas storėja, ugninis – storėja. Vienu metu tai lėmė kietų riedulių – žemynų – formavimąsi. Tačiau ugnies sferos įtaka Žemės planetos gyvybei vis dar labai didelė. Žemynų ir vandenynų kontūrai, klimatas ir atmosferos sudėtis ne kartą keitėsi.

Egzogeniniai ir endogeniniai procesai nuolat keičia kietą mūsų planetos paviršių, o tai savo ruožtu aktyviai veikia Žemės biosferą.

Biosferoje visi procesai vyksta tiesiogiai veikiami gyvų organizmų. Biosfera yra litosferos, hidrosferos ir atmosferos sandūroje, nuo 11 km giliai į Žemę iki 33 km virš Žemės. Gyvi organizmai, įskaitant visus žinomus cheminius elementus, gyvybės procese vykdo energijos transformaciją. Visa gyva būtybė suskirstyta į penkias karalystes: bakterijas, dumblius, grybus, augalus ir gyvūnus.

Šiuolaikinis mokslas mano, kad maždaug prieš 1 milijardą metų gyvos būtybės buvo suskirstytos į augalų ir gyvūnų karalystes. Skirtumai tarp jų gali būti suskirstyti į tris grupes: 1) pagal ląstelių sandarą ir jų gebėjimą augti; 2) pagal mitybos būdą; 3) pagal gebėjimą judėti. Gyvūnų ląstelės turi centriolius, bet neturi chlorofilo ir ląstelės sienelės, kad būtų išvengta formos pasikeitimo. Dauguma augalų gyvybei reikalingas medžiagas gauna dėl mineralinių junginių įsisavinimo. Gyvūnai valgo pasiruošę organiniai junginiai kurias gamina augalai fotosintezės metu. Augalų ir gyvūnų klasifikacija sudaroma atsižvelgiant į jų išskirtines savybes. Rūšis buvo pripažinta pagrindiniu struktūriniu vienetu ir kt aukštus lygius sudarytas nuosekliai gentis, tvarka, klasė.

Žemėje yra 500 000 augalų rūšių ir 1,5 milijono gyvūnų rūšių, įskaitant 70 000 stuburinių, apie 16 000 paukščių ir 12 540 žinduolių. Toks sisteminimas įvairių formų gyvenimas sukūrė prielaidas visos gyvosios medžiagos tyrimui, kurį pirmasis atliko iškilus rusų mokslininkas Vladimiras Ivanovičius Vernadskis savo biosferos teorijoje. Pagrindinės Vernadskio biosferos teorijos išvados yra šios:

1. Vientisumo principas teigia, kad biosfera, gyvybė egzistuoja kaip visuma. Gyvybė yra būtina ir natūrali harmoningo kosminio mechanizmo dalis.
2. Biosferos harmonijos principas slypi jos organizacijoje, harmonijoje, neatskiriamoje gyvųjų ir negyvųjų komponentų jungtyje.
3. Gyvų vaidmens reikšmės Žemės evoliucijoje principas teigia, kad žemės paviršiuje nėra cheminės jėgos, kuri būtų nuolat veikianti ir galingesnė galutiniais padariniais nei organizmai kaip visuma. Žemės veidas kaip dangaus kūnas iš tikrųjų suformavo gyvenimas.
4. Pagrindinis biosferos vaidmuo – saulės energiją paversti efektyvia Žemės energija. Kosminė energija sukelia gyvybės vystymąsi, kuris pasiekiamas dauginantis.
5. Inercijos taisyklė – gyvybės išplitimas žemės paviršiuje dėl jos geocheminės energijos pasireiškimo. Maži organizmai dauginasi daug greičiau nei dideli.
6. Taupumo dėsnis gyvoms medžiagoms naudojant paprastus cheminius kūnus teigia, kad elementas, patekęs į organizmą, pereina ilgą būsenų seką ir tuo pat metu organizmas įeina tik į save. reikalinga suma elementai.
7. Gyvybės ribas lemia organizmą kuriančių junginių fizikinės ir cheminės savybės, jų nesunaikinamumas tam tikromis aplinkos sąlygomis. Didžiausią gyvybės lauką lemia kraštutinės organizmų išlikimo ribos. Viršutinę gyvybės ribą lemia spinduliavimo energija, kurios buvimas atmeta gyvybę ir nuo kurios apsaugo ozono skydas. Apatinė riba yra susijusi su aukštos temperatūros pasiekimu. Pavyzdžiui, 430° gyvavimo temperatūros diapazonas (nuo -250°C iki +180°C) yra ribojantis šiluminis laukas.
8. Gyvenimas pamažu, lėtai prisitaikydamas, užėmė biosferą, ir šis gaudymas nesibaigė. Gyvenimo stabilumo laukas yra prisitaikymo laikui bėgant rezultatas.

Biosfera, pasak V.I. Vernadskis yra organizuotas, apibrėžtas žemės plutos apvalkalas, susijęs su gyvybe. Biosferos ribas pirmiausia riboja gyvybės egzistavimo laukas. Biosfera nėra tik vienas iš esamų Žemės apvalkalų, kaip litosfera, hidrosfera ar atmosfera. Pagrindinis biosferos skirtumas yra tas, kad ji yra organizuotas apvalkalas. Būti gyvam reiškia būti organizuotam, pažymėjo V.I. Vernadskis, ir tai yra biosferos kaip organizuoto Žemės apvalkalo sampratos esmė.

Pasak V.I. Vernadskio, biosferos medžiaga yra nevienalytė savo fizine ir chemine sudėtimi, būtent:

- gyvoji medžiaga - gyvų organizmų visuma;
- biogeninė medžiaga - nenutrūkstamas biogeninis atomų srautas iš gyvos medžiagos į netiesioginę biosferos medžiagą ir atvirkščiai;
- inertinės medžiagos (atmosfera, dujos, uolienos ir kt.);
- biologiškai inertiškos medžiagos, pvz., dirvožemis, dumblas, paviršiaus vanduo, pati biosfera, t.y. sudėtingos, taisyklingos, inertiškai gyvos struktūros;
- radioaktyvioji medžiaga;
- išsibarstę atomai;
- kosminės kilmės medžiaga.

Nors biosferos ribos gana siauros, gyvi organizmai jose pasiskirstę labai netolygiai. Dideliame aukštyje ir hidrosferos bei litosferos gelmėse organizmai yra gana reti. Gyvybė daugiausia telkiasi Žemės paviršiuje, dirvožemyje ir paviršiniame vandenyno sluoksnyje. Bendra gyvų organizmų masė yra 2,43 * 1012 tonų. Sausumoje gyvenančių organizmų biomasę sudaro 99,2 % žali augalai ir 0,8 % gyvūnai ir mikroorganizmai. Priešingai, vandenyne augalai sudaro 6,3%, o gyvūnai ir mikroorganizmai sudaro 93,7% visos biomasės. Gyvenimas daugiausia telkiasi sausumoje. Bendra vandenyno biomasė yra tik 0,03 1012, arba 0,13% visų Žemėje gyvenančių būtybių biomasės. Svarbus gyvų organizmų pasiskirstymo pagal rūšinę sudėtį dėsningumas. Nuo iš viso 21% rūšių yra augalai, tačiau jų indėlis į bendrą biomasę sudaro 99%. Tarp gyvūnų 96% rūšių yra bestuburiai ir tik 4% yra stuburiniai, iš kurių dešimtadalis yra žinduoliai. Gyvosios medžiagos masė sudaro tik 0,01–0,02% inertinės biosferos medžiagos, tačiau ji atlieka pagrindinį vaidmenį geocheminiuose procesuose. Medžiagų ir energijos, reikalingų medžiagų apykaitai, organizmai semiasi iš aplinką. Ribotas gyvosios medžiagos kiekis atkuriamas, transformuojamas ir suyra. Kasmet gyvybinės augalų ir gyvūnų veiklos dėka atkuriama apie 10% biomasės. Be augalų ir gyvūnų, V.I. Vernadskis į sąvoką „gyvoji medžiaga“ įtraukia ir žmoniją, kurios įtaka geocheminiams procesams skiriasi nuo kitų gyvų būtybių įtakos, pirma, savo intensyvumu, kuris didėja bėgant geologiniam laikui; antra, dėl žmogaus veiklos poveikio kitoms gyvoms būtybėms.

Gyvybė Žemėje dabar visiškai priklauso nuo fotosintezės. Energijos tvirtinimas saulės šviesa fotosintezės produktuose augalai atlieka kosminį energijos židinio Žemėje vaidmenį. Fotosintezė suprantama kaip žalių augalų ir fotosintetinių mikroorganizmų paprasčiausių junginių (vandens, anglies dioksido ir mineralinių elementų) pavertimas sudėtingomis organinėmis medžiagomis, dalyvaujant šviesos energijai ir šviesą sugeriantiems pigmentams (chlorofilui ir kt.). visų organizmų. Kasmet augalai sudaro iki 100 milijardų tonų organinių medžiagų ir fiksuojasi

9 * 1020 J energijos saulės radiacija. Tuo pačiu metu augalai iš atmosferos sugeria iki 170 milijardų tonų anglies dvideginio ir suskaido iki 130 milijardų tonų vandens, išskirdami iki 115 milijardų tonų laisvo deguonies.

Taigi visi biotiniai ekosistemos komponentai skirstomi į tris pagrindines grupes: gamintojus (žaliuosius augalus ir organizmus, kurie gali naudoti cheminė energija, - chemosintetikai), vartotojai arba vartotojai (gali būti keli trofiniai lygiai) ir skaidytojai, arba naikintojai (organizmai, kurie transformuojasi, mineralizuoja organines medžiagas ir taip uždaro biologinį ciklą). Visi gyvi organizmai, vienaip ar kitaip naudodamiesi vieni kitais, sudaro milžinišką biologinį biosferos ciklą. Šis ciklas nėra visiškai uždaras: be energijos įvesties (saulės energijos), jis taip pat turi išvestį - dalį mirštančių organinės medžiagos suskaidžius mikroorganizmams-mineralizatoriams, gali patekti vandeniniai tirpalai ir nusėda nuosėdinių uolienų pavidalu, o kita dalis sudaro tokių biogeninių uolienų, kaip anglis, durpės, sapropelis ir kt., telkinius.

Šiame dideliame biogeocheminiame medžiagos ir energijos cikle išsiskiria daug konkretesnių medžiagų ciklų – vandens, anglies, deguonies, azoto, sieros, fosforo ir kt., kurių metu vyksta mainai. cheminiai elementai tarp gyvų organizmų ir neorganinės aplinkos. Šių biogeocheminių ciklų egzistavimas lemia šiuolaikinių ekosistemų atsiradimą, visos biosferos stabilumą ir savireguliaciją. Todėl, kad ir kokios sudėtingos ir įvairios būtų gyvybės Žemėje apraiškos, visos gyvybės formos yra tarpusavyje susijusios per materijos ir energijos cirkuliaciją.

Šiuo atžvilgiu galima išskirti tris biosferos evoliucijos etapus. Pirmasis etapas yra biotinio ciklo atsiradimas, kuris reiškė biosferos susidarymą. Antrasis etapas yra gyvybės planetoje komplikacija dėl daugialąsčių organizmų atsiradimo. Trečiasis etapas yra formavimas žmonių visuomenė, kuri savo ūkine veikla daro vis didesnę įtaką biosferos (noosferos) raidai. Bandymai išskirti pagrindinius biosferos evoliucijos etapus nusipelno dėmesio tuo, kad jie iškelia šią problemą kaip vieną iš svarbių šiuolaikinės evoliucijos teorijos uždavinių.

Planeta Žemė yra nuostabi ir unikali. Jį sudaro keli apvalkalai: atmosfera, hidrosfera, biosfera, litosfera, pirosfera ir centrosfera. Skirtingai nuo kitų planetų, Žemėje gyvena augalai, gyvūnai, žmonės, mikroorganizmai ir kt. Visi gyvi organizmai sudaro biosferą. Šis apvalkalas apima dalį atmosferos ir litosferos, taip pat visą hidrosferą. Šiame straipsnyje mes apsvarstysime, kas yra biosfera, kokie jos komponentai ir funkcijos.

Sąvokos apibrėžimas

Nepaisant to, kad šiandien beveik visi žino, kas yra biosfera, šios sąvokos apibrėžimą į mokslinę apyvartą įvedė tik 1875 m. austrų geologas Eduardas Suesas (darbas „Žemės veidas“). Tačiau kitą pusę amžiaus šis terminas buvo vartojamas tik siauruose ratuose.

1926 metais garsus rusų mokslininkas V. I. Vernadskis išleido knygą „Biosfera“. Šiame darbe jis pagrindė gyvų organizmų vaidmenį geologiniuose procesuose. Būtent V. I. Vernadskis pirmasis nustatė, kas yra biosfera ir kuo ji skiriasi nuo kitų Žemės apvalkalų. Jis parodė ją kaip dinamišką aktyvią sistemą, kurioje gyvena ir valdo gyvos būtybės.

Šiandien moksle yra vienintelis visuotinai priimtas „biosferos“ sąvokos apibrėžimas. Tai Žemės planetos apvalkalas, kuriame gyvena gyvi organizmai. Biosfera užima ypatingą vietą kitų geosferų atžvilgiu. Taip yra dėl to, kad visų gyvų būtybių geologinis aktyvumas pasireiškia tik šio apvalkalo ribose.

Biosferos ribos

Biosfera apima viršutinę litosferos sritį (apie 7,5 km), apatinę atmosferos ribą (15-20 km) ir visą hidrosferą.

Litosfera yra kietas mūsų planetos apvalkalas. Jis dengia visą žemės plutą ir dalį viršutinės mantijos. Dauguma gyvų organizmų randami dirvožemyje iki 1 m gylyje.Tačiau kai kurios bakterijos gali prasiskverbti giliai į litosferą (iki 4 km).

Hidrosfera yra Žemės planetos vandens apvalkalas. Tai visų vandenynų, jūrų, upių, ežerų ir kitų vandens telkinių rinkinys. Šis apvalkalas yra visiškai įvaldytas ir jame gyvena gyvi organizmai. Dauguma jų gyvena iki 200 m gylyje.Tačiau kai kurios rūšys gyvena net vandenynų dugne (apie 12 km).

Atmosfera yra dujinis mūsų planetos apvalkalas. Jį sudaro azotas, deguonis, ozonas ir anglies dioksidas. Biosferos sudėtis apima tik žemiausius atmosferos sluoksnius. Taip yra dėl to, kad tam tikrų tipų vabzdžiai ir paukščiai gali pakilti iki 5 km virš žemės.

Biosferos komponentai

Biosferos sudėtyje yra 4 komponentai (klasifikaciją pasiūlė V. I. Vernadskis):

Gyva medžiaga. Jo kiekis yra maždaug 0,25% biosferos masės. Ši medžiaga yra visų gyvų organizmų planetoje visuma. Jie yra sujungti į 4 karalystes: bakterijas, augalus, grybus ir gyvūnus. Gyvai medžiaga pasižymi didele energija, jai būdingas judrumas ir nuolatinė kartų kaita, dėl ko nuolat atnaujinami visi jos komponentai.
biogeninė medžiaga. Tai viskas, kas susidaro gyvuojant organizmams ir susideda iš gyvulinių ir augalinių liekanų (kalkakmenio, naftos, atmosferos dujų, durpių ir kt.). Visi biogeniniai komponentai yra galingas energijos šaltinis.
Inertinė medžiaga. Tai elementai, kurių formavime gyvos būtybės ir mikroorganizmai nedalyvauja (uolos, lava ir kt.).
Bioaktyvi medžiaga. Tai biosferos komponentai, susidarantys vykstant bendrai gyvų organizmų veiklai ir abiogeniniams procesams (dirvožemis, molis, nuosėdinės uolienos, atspari oro žievė, vanduo ir kt.).

Biosferos ypatybės ir funkcijos

biosfera, taip pat kiti svarbūs dalykai natūralios sistemos, turi daugybę funkcijų. Panagrinėkime svarbiausius iš jų.

Sąžiningumas. Biosfera yra centralizuota sistema, kurios pagrindinis elementas yra gyvoji medžiaga. Visi jo komponentai yra glaudžiai tarpusavyje susiję ir nuolat sąveikauja. Dėl to vieno elemento pasikeitimas lemia visos sistemos pertvarkymą.
Savireguliacija. Biosferai būdingas toks procesas kaip homeostazė. Tai leidžia sistemai savarankiškai palaikyti ir reguliuoti savo būseną.
Tvarumas. Biosferos gebėjimas, veikiant išoriniams veiksniams, išlaikyti savo savybes ir savybes. Ši funkcija leidžia sistemai išlaikyti savo Dabartinė būsena ir grįžti į pradinę padėtį po smūgių.

Vienas iš pagrindinių biosferos bruožų ir savybių yra įvairovė. Dėl skirtingų biologinių rūšių egzistavimo sistemoje visada tvyro konkurencijos atmosfera, kuri apsaugo nuo pašalinių poveikių.

Gyvosios medžiagos funkcijos

Šiandien mokslas tikrai žino, kas yra biosfera. Biologijoje jos pagrindinis komponentas – gyvoji medžiaga – yra svarbiausia kategorija. Panagrinėkime šio pagrindinio biosferos elemento funkcijas.

Dujos. Ši funkcija glaudžiai susijusi su medžiagų apykaitos ir kvėpavimo procesu. Šios dujų reakcijos pasisavina ir išskiria deguonį. anglies dvideginis tt Šios funkcijos dėka susiformavo moderni oro kompozicija.
Energija. Ši funkcija paremta fotosintezės procesu – saulės energijos įsisavinimu gyvosiomis medžiagomis ir jos perdavimu.
Redoksas. Ši funkcija yra pakeisti cheminės savybės medžiagos, kuriose yra atomų skirtingi lygiai oksidacija. Tokios reakcijos yra biologinio metabolizmo pagrindas.
naikinimo funkcija. Tai organizmų skilimo į mineralus procesas po jų mirties.
koncentracija. Tai yra atomų kaupimosi ir judėjimo procesas.

Gyvosios materijos prasmė

Saulės energijos kaupimas ir pavertimas (į cheminę, mechaninę, šiluminę, elektrinę ir kt.).
Daugumos mineralų ir uolienų susidarymas yra gyvų organizmų gyvybinės veiklos rezultatas.
Cheminių elementų kaupimasis. Gyvi organizmai svarbius komponentus (geležies, magnio, vario, natrio) kaupia savo kūno audiniuose ir aplinkoje.
Dauguma cheminių elementų cirkuliuoja per biosferą.
Didžiulis poveikis dirvožemio, atmosferos, hidrosferos sudėčiai.
Kai kurie cheminiai komponentai ir junginiai gali egzistuoti tik gyvų organizmų sudėtyje.