Ce este biosfera și prin ce diferă ea de alte învelișuri ale Pământului?

Totalitatea tuturor biogeocenozelor (ecosistemelor) Pământului este un sistem ecologic mare - biosfera. Biogeocenoza este structura elementară biosferă. Biosfera este formată din componente vii și nevii. Totalitatea tuturor organismelor vii de pe planeta noastră formează substanța vie a biosferei. Cea mai mare parte a organismelor vii este concentrată la granița celor trei învelișuri geologice ale Pământului: gazoasă (atmosferă), lichidă (hidrosferă) și solidă (litosferă). Componentele nevii includ acea parte a atmosferei, litosferei și hidrosferei, care este conectată prin procese complexe de migrare a materiei și energiei cu materia vie a biosferei. Granițele vieții de pe planetă sunt în același timp granițele biosferei. Astfel, biosfera face parte din învelișurile geologice ale Pământului, locuite de organisme vii.

Termenul de „biosferă” a fost introdus în 1875 de către geologul E. Suess. Creatorul acestei doctrine este naturalistul domestic V.I. Vernadsky. El a arătat că biosfera diferă de alte sfere ale Pământului prin faptul că în limitele sale se manifestă activitatea geologică a tuturor organismelor vii. Organismele vii, care convertesc energia solară, sunt o forță puternică care influențează procesele geologice. O caracteristică specifică a biosferei ca înveliș special al Pământului este ciclul de substanțe care apar continuu în ea, reglat de activitatea organismelor vii. Deoarece biosfera primește energie din exterior - de la Soare, este un sistem deschis. Primul stagiu migrarea substanțelor și energiei în biosferă - transformarea energiei radiației solare de către organismele autotrofe în procesul de fotosinteză. Prin urmare, conform învățăturilor lui V.I. Vernadsky, organismele vii care trăiesc pe Pământ sunt sistem complex conversia energiei solare în energie a proceselor geochimice. Organismele vii, care reglează circulația substanțelor, servesc ca un factor geologic puternic care transformă suprafața planetei noastre. Această definiție a biosferei reflectă o teză importantă: planeta noastră Pământ este așa cum este astăzi doar pentru că pe ea există viață.

Astfel, Biosfera este o parte a spațiului terestru îmbrățișat de viață cu manifestarea sa chimică activă. În biosferă, existența organismelor în orice concentrație posibilă este posibilă - de la bacterii unice și spori în 1 cm3 de aer atmosferic până la păduri tropicale puternice din zona ecuatorială și urme de viață în adâncurile Oceanului Mondial. În funcție de cerințele lor pentru condițiile de mediu, organismele se stabilesc în diferite orizonturi superioare ale Pământului: în atmosfera inferioară, în hidrosferă, în soluri, în adâncurile litosferei, saturate cu ape naturale și câmpuri petroliere. Toată materia vie în masa sa ocupă o fracțiune nesemnificativă în comparație cu oricare dintre învelișurile superioare globul. Conform estimărilor probabilistice moderne total masa materiei vii în epoca modernă este de aproximativ 2420 miliarde de tone. Astfel, toată materia vie a planetei noastre reprezintă ~1/10.000.000 din masa scoarței terestre. Cu toate acestea, în termeni calitativi, materia vie este partea cea mai bine organizată a materiei Pământului. În ceea ce privește influența sa activă asupra mediului, materia vie ocupă un loc aparte și se deosebește din punct de vedere calitativ de alte învelișuri ale globului, la fel cum materia vie diferă de materia moartă. O estimare a compoziției chimice medii a materiei vii a fost făcută de A.P. Vinogradov. Componentele principale ale materiei vii sunt elementele care sunt larg răspândite în natură: în atmosferă, hidrosferă, litosferă și spațiu. Compoziția elementară medie a materiei vii diferă de compoziția scoarței terestre continut ridicat carbon. În funcție de conținutul altor elemente, organismele nu repetă compoziția mediului lor. Ei absorb selectiv elementele necesare pentru a-și construi țesuturile. În procesul vieții, organismele folosesc cei mai accesibili atomi capabili să se formeze stabili legături chimice. Atomii de carbon au capacitatea de a crea lanțuri lungi de compuși cu alți atomi, ceea ce duce la construirea a nenumărați polimeri și a altor compuși organici complecși cu greutate moleculară mare.

Materia vie a biosferei, in general, ocupa un spatiu nesemnificativ la scara intregului glob. Utilizarea pe scară largă a termenului „materie vie” în sine este asociată cu lucrările lui V.I. Vernadsky. El a arătat că toate organismele vii ale Pământului formează un singur întreg - substanța vie a planetei. Viața pe Pământ este cel mai remarcabil proces de pe suprafața sa, primind energia dătătoare de viață a Soarelui și punând în mișcare aproape toate elementele chimice ale tabelului periodic.

Vernadsky a demonstrat că organismele vii joacă un rol foarte important în procesele geologice care modelează fața Pământului. Compoziție chimică atmosfera si hidrosfera moderne datorita activitatii vitale a organismelor. Mare importanță au organisme pentru formarea litosferei - majoritatea rocilor, și nu numai sedimentare, ci și precum granitele, sunt cumva legate prin originea lor cu biosfera.

Substanța minerală inertă este procesată de viață, se transformă într-o nouă calitate. Organismele vii nu numai că se adaptează la condițiile de mediu, ci și le schimbă în mod activ. Astfel, materia vie și cea nevie de pe Pământ constituie un întreg armonios, care, de fapt, se numește biosferă. Potrivit declarației figurative a geologului rus M. Vassoevich, „biosfera este atât rezidenți, cât și o casă, iar noi suntem în ea”.

Biosfera este mediul vieții noastre, aceasta este natura care ne înconjoară, despre care vorbim în limba vorbita. Omul – în primul rând – cu respirația sa, manifestarea funcțiilor sale, este indisolubil legat de această „natura”, chiar dacă locuiește într-un oraș sau într-o casă retrasă.

V. I. Vernadsky

Biosferă(bios grecesc - viață, sferă - minge, sferă) - o înveliș exterior complex al Pământului, locuit de organisme care alcătuiesc împreună substanța vie a planetei. Aceasta este una dintre cele mai importante geosfere ale Pământului, care este componenta principală mediul natural inconjura o persoana.

Termenul „biosferă” a fost introdus pentru prima dată în știință de către geologul austriac Eduard Suess în 1875. El a înțeles biosfera ca pe o peliculă subțire de viață pe suprafața pământului. Rolul și importanța biosferei pentru dezvoltarea vieții pe planeta noastră s-au dovedit a fi atât de mari încât deja în prima treime a secolului al XX-lea. a apărut o nouă direcție științifică fundamentală în știința naturii - doctrina biosferei , al cărui fondator este marele om de știință rus V. I. Vernadsky.

Pământul și mediul său s-au format ca urmare a dezvoltării naturale a întregului sistem solar. Cu aproximativ 4,7 miliarde de ani în urmă, planeta Pământ s-a format din gazul și praful dispersate în sistemul protosolar. Ca și alte planete, Pământul primește energie de la Soare, care ajunge la suprafața pământului sub formă de radiație electromagnetică. Căldura solară este una dintre componentele principale ale climei Pământului, baza pentru dezvoltarea multor procese geologice. Un flux imens de căldură vine din adâncurile Pământului.

Conform celor mai recente date, masa Pământului este de 6x10 21 tone, volum - 1,083x10 12 km 3, suprafață - 510,2 milioane km 2. Dimensiuni și, prin urmare, totul Resurse naturale planeta noastră este limitată.

Planeta noastră are o structură eterogenă și este formată din învelișuri concentrice (geosfere) - interne și externe. Cele interne includ miezul, mantaua, iar cele externe includ litosfera (crusta terestră), hidrosfera, atmosfera și învelișul complex al Pământului - biosfera.

Litosferă(„lithos” în limba greacă - piatră) - învelișul de piatră a Pământului, inclusiv scoarta terestra grosime (grosime) de la b (sub oceane) la 80 km (sisteme montane). Scoarța terestră este compusă din roci. Ponderea diferitelor roci în scoarța terestră nu este aceeași - mai mult de 70% sunt bazalt, granit și alte roci magmatice, aproximativ 17% sunt roci transformate de presiune și temperatură ridicată și doar puțin mai mult de 12% sunt sedimentare.

Scoarța terestră este cea mai importantă resursă pentru omenire. Conține minerale combustibile (cărbune, petrol, șisturi bituminoase), minereu (fier, aluminiu, cupru, staniu etc.) și minerale nemetalice (fosforite, apatite etc.), materiale naturale de construcție (calcar, nisip, pietriș și etc.).

Hidrosferă(greacă „hydra” - apă) - învelișul de apă al Pământului. Este împărțit în suprafață și subteran.

Hidrosfera de suprafață- învelișul de apă al suprafeței Pământului. Cuprinde apele oceanelor, mărilor, lacurilor, râurilor, rezervoarelor, mlaștinilor, ghețarilor, straturilor de zăpadă etc. Toate aceste ape sunt situate permanent sau temporar pe suprafața pământului și se numesc ape de suprafață.

Hidrosfera de suprafață nu formează un strat continuu și acoperă discontinuu suprafața pământului cu 70,8%.

Hidrosfera subterană- include apele situate în partea superioară a scoarței terestre. Se numesc subteran. De sus, hidrosfera subterană este limitată de suprafața pământului, limita sa inferioară nu poate fi urmărită, deoarece hidrosfera pătrunde foarte adânc în grosimea scoarței terestre.

În raport cu volumul globului, volumul total al hidrosferei nu depășește 0,13%. Partea principală a hidrosferei (96,53%) este Oceanul Mondial. Apele subterane reprezintă 23,4 milioane km 2, sau 1,69% din volumul total al hidrosferei, restul este apa râurilor, lacurilor și ghețarilor.

Peste 98% din total resurse de apă Terenurile alcătuiesc apele sărate ale oceanelor, mărilor etc. Volumul total apa dulce pe Pământ este egală cu 28,25 milioane km 3, sau aproximativ 2% din volumul total al hidrosferei. Cea mai mare parte a apei proaspete este concentrată în ghețari, ale căror ape sunt încă utilizate foarte puțin. Restul de apă dulce adecvată pentru alimentarea cu apă reprezintă 4,2 milioane km3 de apă, sau doar 0,3% din volumul hidrosferei.

Hidrosfera joacă un rol uriaș în modelarea mediului natural al planetei noastre. De asemenea, are un efect foarte activ asupra proceselor atmosferice (încălzirea și răcirea maselor de aer, saturarea acestora cu umiditate etc.).

Atmosfera(„atmos” grecesc - abur) - învelișul gazos al Pământului, constând dintr-un amestec de diverse gaze, vapori de apă și praf. Masa totală a atmosferei este de 5,15-10 15 tone.La o altitudine de 10 până la 50 km, cu o concentrație maximă la o altitudine de 20-25 km, există un strat de ozon care protejează Pământul de radiațiile ultraviolete excesive, care este fatal pentru organisme.

Atmosfera afectează fizic, chimic și mecanic litosfera, reglând distribuția căldurii și umidității. Vremea și clima de pe Pământ depind de distribuția căldurii, presiunii și conținutului de vapori de apă în atmosferă. Vaporii de apă absoarbe radiația solară, crește densitatea aerului și este sursa tuturor precipitațiilor. Atmosfera susține diverse forme de viață pe Pământ.

În formarea mediului natural al Pământului, rolul troposferei (stratul inferior al atmosferei până la o înălțime de 8-10 km în latitudini polare, 10-12 km în latitudini temperate și 16-18 km în latitudini tropicale) și, într-o măsură mai mică, stratosfera, o regiune de aer uscat rece rarefiat cu o grosime de aproximativ 20 km. Praful meteoritic cade continuu prin stratosferă, praful vulcanic este aruncat în ea, iar în trecut, produse ale exploziilor nucleare din atmosferă.

În troposferă au loc mișcări globale verticale și orizontale ale maselor de aer, care determină în mare măsură ciclul apei, transferul de căldură, transportul transfrontalier al particulelor de praf și poluarea.

Procesele atmosferice sunt strâns legate de procesele care au loc în litosferă și învelișul de apă.

Fenomenele atmosferice includ: precipitații, nori, ceață, furtună, gheață, furtună de praf (nisip), furtună, furtună de zăpadă, îngheț, rouă, brumă, gheață, lumini polare etc.

Atmosfera, hidrosfera și litosfera interacționează strâns între ele. Practic toate procesele geologice exogene de suprafață sunt cauzate de această interacțiune și au loc, de regulă, în biosferă.

Biosferă- învelișul exterior al Pământului, care include o parte din atmosferă până la o înălțime de 25-30 km (până la stratul de ozon), aproape toată hidrosfera și partea superioară a litosferei până la o adâncime de aproximativ 3 km. Particularitatea acestor părți este că sunt locuite de organisme vii care alcătuiesc substanța vie a planetei. Interacțiunea părții abiotice a biosferei - aer, apă și roci și materie organică - biota a dus la formarea solurilor și a rocilor sedimentare. Acestea din urmă, potrivit lui V. I. Vernadsky, poartă urme ale activității biosferelor antice care au existat în epocile geologice trecute.

§ 44. Ce este biosfera și cum funcționează

Tine minte

Prin ce sunt diferite lucrurile vii de cele nevii? Prin ce sunt diferite plantele de animale? Ce strat de ozon? La ce inaltime este?

Planeta noastră este singura corpuri spațiale Sistemul solar este locuit de organisme vii. Zona așezării lor formează biosfera (din grecescul „bios” - viață și „sferă" - o minge).

Biosfera - învelișul exterior al Pământului, locuit de organisme vii și transformat de acestea.

În prezent, organismele vii locuiesc în troposferă, pe suprafața terestră, în partea superioară a scoarței terestre și în hidrosferă (Fig. 156). Prin urmare, limita superioară a biosferei este trasată la nivelul stratului de ozon, cea inferioară - în scoarța terestră la o adâncime de aproximativ 5 km.

Cu toate acestea, limitele biosferei nu au fost întotdeauna așa. S-au schimbat de-a lungul timpului. Viața de pe planeta noastră a apărut în apă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă. Cu aproximativ 500 de milioane de ani în urmă, s-a răspândit în pământ, apoi în atmosferă. Odată cu dezvoltarea Pământului, condițiile de existență a organismelor s-au schimbat. Unii s-au stins, alții s-au adaptat la noile condiții. Dar numărul total de specii a crescut constant. O etapă importantă în dezvoltarea biosferei este asociată cu apariția și așezarea omului pe Pământ.

Aproximativ 2,5 milioane de specii de plante și animale, precum și ciuperci și bacterii, trăiesc în biosfera modernă. Toate se formează materie vie planete. În masă, în ea predomină organisme microscopice, iar printre formele mari - plante.

Orez. 156. Distribuția organismelor în biosferă

Tot ceea ce înconjoară un organism viu se numește habitatul său. Acestea sunt corpuri de natură animată și neînsuflețită: roci, apă, aer și alte organisme vii. Organismele interacționează cu mediul lor. Ei iau de acolo substanțele necesare vieții, le prelucrează și excretă în exterior ceea ce este inutil. În consecință, organismele fac schimb de substanțe cu mediul. În același timp, viața se adaptează atât la mediu, cât și se schimbă, îl transformă.

Întrebări și sarcini

Ce este biosfera și prin ce diferă ea de alte învelișuri ale Pământului?
Unde sunt trasate limitele superioare și inferioare ale biosferei?
Ce este materia vie și în ce constă ea?

Ce este biosfera și prin ce diferă ea de alte învelișuri ale pământului?

protecția naturală a biosferei

Pământul are 6 învelișuri: atmosferă, hidrosferă, biosferă, litosferă, pirosferă și centrosferă.

Atmosfera este învelișul gazos exterior al Pământului. Limita sa inferioară trece prin litosferă și hidrosferă, iar limita sa superioară la o altitudine de 1000 km. Atmosfera este împărțită în troposferă (stratul în mișcare), stratosferă (stratul de deasupra troposferei) și ionosferă (stratul superior). Înălțimea medie a troposferei este de 10 km. Masa sa este de 75% din masa totală a atmosferei. Aerul din troposferă se mișcă atât pe orizontală, cât și pe verticală. Stratosfera se ridică la 80 km deasupra troposferei. Aerul său, mișcându-se doar pe o direcție orizontală, formează straturi. Chiar mai sus se extinde ionosfera, care și-a primit numele datorită faptului că aerul său este ionizat constant sub influența razelor ultraviolete și cosmice.

Hidrosfera acoperă 71% din suprafața Pământului. Salinitatea medie este de 35 g/l. Temperatura suprafeței oceanului este de la 3 la 32 ° C, densitatea este de aproximativ 1. Lumina soarelui pătrunde la o adâncime de 200 m, iar razele ultraviolete la o adâncime de până la 800 m.

Biosfera sau sfera vieții se contopește cu atmosfera, hidrosfera și litosfera. Limita sa superioară atinge straturile superioare ale troposferei, în timp ce cea inferioară trece de-a lungul fundului bazinelor oceanice. Biosfera este subdivizată în sfera plantelor (peste 500.000 de specii) și sfera animalelor (peste 1.000.000 de specii).

Litosfera este o înveliș de piatră a Pământului cu o grosime de 40 până la 100 km. Include continente, insule și fundul oceanelor. Înălțimea medie a continentelor deasupra nivelului oceanului: Antarctica - 2200 m, Asia - 960 m, Africa - 750 m, America de Nord-- 720 m, America de Sud-- 590 m, Europa -- 340 m, Australia -- 340 m.

Sub litosferă se află pirosfera - învelișul de foc a Pământului. Temperatura sa crește cu aproximativ 1°C la fiecare 33 m de adâncime. Rocile la adâncimi considerabile sunt probabil în stare topită din cauza temperaturilor ridicate și a presiunii ridicate.

Centrosfera, sau nucleul Pământului, este situat la o adâncime de nu 1800 km. Potrivit majorității oamenilor de știință, este format din fier și nichel. Presiunea aici ajunge la 300000000000 Pa (3.000.000 de atmosfere), temperatura este de câteva mii de grade.Starea nucleului este încă necunoscută.

Sfera de foc a Pământului continuă să se răcească. Coaja tare se îngroașă, coaja de foc se îngroașă. La un moment dat, acest lucru a dus la formarea de bolovani solizi - continente. Cu toate acestea, influența sferei de foc asupra vieții planetei Pământ este încă foarte mare. Contururile continentelor și oceanelor, clima și compoziția atmosferei s-au schimbat în mod repetat.

Procesele exogene și endogene modifică continuu suprafața solidă a planetei noastre, care, la rândul său, afectează în mod activ biosfera Pământului.

În biosferă, toate procesele au loc sub influența directă a organismelor vii. Biosfera este situată la joncțiunea dintre litosfera, hidrosfera și atmosfera, variind de la 11 km adâncime în Pământ până la 33 km deasupra Pământului. Organismele vii, inclusiv toate elementele chimice cunoscute, în procesul vieții realizează transformarea energiei. Toate ființele vii sunt împărțite în cinci regate: bacterii, alge, ciuperci, plante și animale.

Știința modernă crede că în urmă cu aproximativ 1 miliard de ani a existat o împărțire a ființelor vii în regnurile plantelor și animalelor. Diferențele dintre ele pot fi împărțite în trei grupe: 1) în funcție de structura celulelor și capacitatea lor de a crește; 2) după metoda de alimentaţie; 3) prin capacitatea de a se mișca. Celulele animale au centrioli, dar nici clorofilă și nici perete celular pentru a preveni schimbarea formei. Majoritatea plantelor primesc substanțele necesare vieții ca urmare a absorbției compușilor minerali. Animalele mănâncă gata compusi organici produse de plante în timpul fotosintezei. Clasificarea plantelor și animalelor este construită în conformitate cu caracteristicile lor distinctive. Specia a fost recunoscută ca principală unitate structurală și nu numai niveluri înalte compus secvențial gen, ordine, clasă.

Pe Pământ există 500.000 de specii de plante și 1,5 milioane de specii de animale, inclusiv 70.000 de vertebrate, aproximativ 16.000 de păsări și 12.540 de mamifere. Sistematizare similară diferite forme viața a creat premisele pentru studiul materiei vii în ansamblu, care a fost efectuat pentru prima dată de remarcabilul om de știință rus Vladimir Ivanovici Vernadsky în teoria sa a biosferei. Principalele concluzii ale teoriei lui Vernadsky asupra biosferei sunt următoarele:

1. Principiul integrității afirmă că biosfera, viața există ca un întreg. Viața este o parte necesară și naturală a unui mecanism cosmic armonios.
2. Principiul armoniei biosferei constă în organizarea sa, armonia, legătura inseparabilă în ea a componentelor vii și nevii.
3. Principiul semnificației rolului viețuitoarelor în evoluția Pământului afirmă că nu există nicio forță chimică pe suprafața pământului care să acționeze mai constant și mai puternică în consecințele sale finale decât organismele luate în ansamblu. Fața pământului ca corp ceresc modelată de fapt de viață.
4. Principalul rol al biosferei este de a transforma energia solară în energie efectivă a Pământului. Energia cosmică determină dezvoltarea vieții, care se realizează prin reproducere.
5. Regula inerției este răspândirea vieții pe suprafața pământului datorită manifestării energiei sale geochimice. Organismele mici se reproduc mult mai repede decât cele mari.
6. Legea frugalității în folosirea corpurilor chimice simple de către materia vie prevede că odată ce un element intră într-un organism, acesta trece printr-o serie lungă de stări și în același timp organismul intră doar în sine. suma necesară elemente.
7. Limitele vieții sunt determinate de proprietățile fizico-chimice ale compușilor care construiesc organismul, indestructibilitatea lor în anumite condiții de mediu. Câmpul maxim al vieții este determinat de limitele extreme ale supraviețuirii organismelor. Limita superioară a vieții este determinată de energia radiantă, a cărei prezență exclude viața și de care protejează scutul de ozon. Limita inferioară este asociată cu atingerea unei temperaturi ridicate. De exemplu, intervalul de temperatură de viață de 430° (de la -250°C la +180°C) este câmpul termic limitator.
8. Viața treptat, adaptându-se încet, a capturat biosfera, iar această captură nu s-a încheiat. Domeniul stabilității vieții este rezultatul adaptării în decursul timpului.

Biosfera, conform lui V.I. Vernadsky, este o înveliș organizată, definită a scoarței terestre, asociată cu viața. Limitele biosferei sunt limitate, în primul rând, de domeniul existenței vieții. Biosfera nu este doar una dintre învelișurile existente ale Pământului, cum ar fi litosfera, hidrosfera sau atmosfera. Principala diferență a biosferei este că este o coajă organizată. A fi viu înseamnă a fi organizat, a remarcat V.I. Vernadsky, iar aceasta este esența conceptului de biosferă ca înveliș organizat al Pământului.

Potrivit lui V.I. Vernadsky, substanța biosferei este eterogenă în compoziția sa fizică și chimică, și anume:

- materia vie - totalitatea organismelor vii;
- materie biogenă - un flux biogen continuu de atomi de la materia vie la substanța indirectă a biosferei și invers;
- materie inertă (atmosfera, gaze, roci etc.);
- materie bio-inertă, de exemplu soluri, nămoluri, suprafata apei, biosfera însăși, adică structuri complexe, regulate, vii inerte;
- substanta radioactiva;
- atomi împrăștiați;
- o substanta de origine cosmica.

Deși granițele biosferei sunt destul de înguste, organismele vii sunt distribuite foarte neuniform în interiorul lor. La altitudini mari și în adâncurile hidrosferei și litosferei, organismele sunt relativ rare. Viața este concentrată în principal pe suprafața Pământului, în sol și în stratul apropiat de suprafață al oceanului. Masa totală a organismelor vii este estimată la 2,43 * 1012 tone. Biomasa organismelor care trăiesc pe uscat este reprezentată în proporție de 99,2% de plante verzi și 0,8% de animale și microorganisme. În schimb, în ocean, plantele reprezintă 6,3%, în timp ce animalele și microorganismele reprezintă 93,7% din biomasa totală. Viața este concentrată în principal pe pământ. Biomasa totală a oceanului este de numai 0,03 1012, sau 0,13% din biomasa tuturor creaturilor care trăiesc pe Pământ. O regularitate importantă se observă în distribuția organismelor vii după compoziția speciilor. Din numărul total 21% dintre specii sunt plante, dar contribuția lor la biomasa totală este de 99%. Dintre animale, 96% dintre specii sunt nevertebrate și doar 4% sunt vertebrate, dintre care o zecime sunt mamifere. Masa materiei vii este de numai 0,01-0,02% din materia inertă a biosferei, dar joacă un rol principal în procesele geochimice. Substanțe și energie necesare metabolismului, din care se aduc organismele mediu inconjurator. Cantități limitate de materie vie sunt recreate, transformate și descompuse. În fiecare an, datorită activității vitale a plantelor și animalelor, se reproduce aproximativ 10% din biomasă. Pe lângă plante și animale, V.I. Vernadsky include în conceptul de „materie vie” și umanitatea, a cărei influență asupra proceselor geochimice diferă de influența altor ființe vii, în primul rând, prin intensitatea sa, care crește odată cu cursul timpului geologic; în al doilea rând, prin impactul pe care activitatea umană îl are asupra altor ființe vii.

Viața pe Pământ este acum complet dependentă de fotosinteză. Fixarea energiei lumina soareluiîn produsele fotosintezei, plantele îndeplinesc rolul cosmic de focalizare energetică pe Pământ. Fotosinteza este înțeleasă ca transformarea de către plantele verzi și microorganismele fotosintetice cu participarea energiei luminii și pigmenților absorbanți de lumină (clorofilă etc.) a celor mai simpli compuși (apă, dioxid de carbon și elemente minerale) în substanțe organice complexe necesare vieții. a tuturor organismelor. În fiecare an, plantele formează până la 100 de miliarde de tone de materie organică și se fixează

9 * 1020 J de energie radiatie solara. În același timp, plantele absorb până la 170 de miliarde de tone de dioxid de carbon din atmosferă și descompun până la 130 de miliarde de tone de apă, eliberând până la 115 miliarde de tone de oxigen liber.

Astfel, toate componentele biotice ale ecosistemului sunt împărțite în trei grupe principale: producători (plante verzi și organisme care pot folosi energie chimica, - chimiosintetice), consumatori, sau consumatori (pot fi mai multe niveluri trofice) și descompozitori, sau distrugători (organisme care transformă, mineralizează materia organică și, prin urmare, închid ciclul biologic). Toate organismele vii, folosindu-se unele pe altele într-un fel sau altul, formează un ciclu biologic gigantic al biosferei. Acest ciclu nu este complet închis: pe lângă aportul de energie (energia solară), are și o ieșire - o parte din moarte materie organică dupa descompunerea de catre microorganisme-mineralizanti poate intra solutii apoaseși depuse sub formă de roci sedimentare, iar cealaltă parte formează depozite de roci biogene precum cărbune, turbă, sapropel etc.

În acest mare ciclu biogeochimic al materiei și energiei, sunt eliberate o serie de cicluri mai particulare de substanțe - apă, carbon, oxigen, azot, sulf, fosfor etc., în timpul cărora are loc schimbul. elemente chimiceîntre organismele vii și mediul anorganic. Existența acestor cicluri biogeochimice determină apariția ecosistemelor moderne, stabilitatea și autoreglementarea biosferei în ansamblu. Prin urmare, indiferent cât de complexe și diverse sunt manifestările vieții de pe Pământ, toate formele de viață sunt interconectate prin circulația materiei și a energiei.

În acest sens, se pot distinge trei etape în evoluția biosferei. Prima etapă este apariția ciclului biotic, care a însemnat formarea biosferei. A doua etapă este complicarea vieții de pe planetă, datorită apariției organismelor pluricelulare. A treia etapă este formarea societatea umana, care exercită o influență din ce în ce mai mare asupra evoluției biosferei (noosferei) cu activitatea sa economică. Încercările de a evidenția principalele etape ale evoluției biosferei merită atenție prin faptul că pun această problemă ca una dintre sarcinile importante ale teoriei evoluționiste moderne.

Planeta Pământ este uimitoare și unică. Este format din mai multe cochilii: atmosferă, hidrosferă, biosferă, litosferă, pirosferă și centrosferă. Spre deosebire de alte planete, Pământul este locuit de plante, animale, oameni, microorganisme etc. Toate organismele vii formează biosfera. Acest înveliș include o parte din atmosferă și litosferă, precum și întreaga hidrosferă. În acest articol, vom lua în considerare ce este biosfera, care sunt componentele și funcțiile ei.

Definirea conceptului

În ciuda faptului că astăzi aproape toată lumea știe ce este biosfera, definiția acestui concept a fost introdusă în circulația științifică abia în 1875 de către geologul austriac Eduard Suess (lucrarea „Fața Pământului”). Cu toate acestea, pentru următoarea jumătate de secol, termenul a fost folosit doar în cercuri înguste.

În 1926, celebrul om de știință rus V. I. Vernadsky a publicat cartea „Biosfera”. În această lucrare, el a fundamentat rolul organismelor vii în procesele geologice. V. I. Vernadsky a fost primul care a determinat ce este biosfera și cum diferă ea de alte învelișuri ale Pământului. El l-a arătat ca pe un sistem activ dinamic locuit și controlat de ființe vii.

Astăzi în știință există singura definiție general acceptată a conceptului de „biosferă”. Aceasta este învelișul planetei Pământ, care este locuită de organisme vii. Biosfera ocupă un loc aparte în raport cu alte geosfere. Acest lucru se datorează faptului că activitatea geologică a tuturor ființelor vii se manifestă numai în limitele acestei învelișuri.

Limitele biosferei

Biosfera acoperă regiunea superioară (aproximativ 7,5 km) a litosferei, limita inferioară a atmosferei (15-20 km) și întreaga hidrosferă.

Litosfera este învelișul dur al planetei noastre. Acoperă întreaga scoarță terestră și o parte a mantalei superioare. Majoritatea organismelor vii se găsesc în sol la o adâncime de până la 1 m. Cu toate acestea, unele bacterii pot pătrunde adânc în litosferă (până la 4 km).

Hidrosfera este învelișul de apă al planetei Pământ. Este o colecție de toate oceanele, mările, râurile, lacurile și alte corpuri de apă. Această coajă este complet stăpânită și locuită de organisme vii. Majoritatea trăiesc la o adâncime de până la 200 m. Cu toate acestea, unele specii trăiesc chiar și pe fundul oceanelor (aproximativ 12 km).

Atmosfera este învelișul gazos al planetei noastre. Este format din azot, oxigen, ozon și dioxid de carbon. Compoziția biosferei include doar cele mai joase straturi ale atmosferei. Acest lucru se datorează faptului că anumite tipuri insectele și păsările se pot ridica la o înălțime de până la 5 km deasupra solului.

Componentele biosferei

Există 4 componente în compoziția biosferei (clasificarea a fost propusă de V. I. Vernadsky):

Substanță vie. Cantitatea sa este de aproximativ 0,25% din masa biosferei. Această substanță este totalitatea tuturor organismelor vii de pe planetă. Ele sunt combinate în 4 regate: bacterii, plante, ciuperci și animale. Materia vie se caracterizează printr-o energie semnificativă, se caracterizează prin mobilitate și alternanță continuă a generațiilor, datorită căreia toate componentele sale sunt actualizate în mod constant.
substanta biogena. Acesta este tot ceea ce se formează în timpul vieții organismelor și constă din reziduuri animale și vegetale (calcar, petrol, gaze atmosferice, turbă etc.). Toate componentele biogene servesc ca o sursă puternică de energie.
Substanță inertă. Acestea sunt elemente la formarea cărora nu iau parte ființele vii și microorganismele (roci, lavă etc.).
Substanță bioactivă. Acestea sunt componentele biosferei, care sunt create în cursul activității comune a organismelor vii și a proceselor abiogene (sol, argilă, roci sedimentare, scoarță de intemperii, apă etc.).

Caracteristicile și funcțiile biosferei

biosfera, precum și altele importante sisteme naturale, are o serie de funcții. Să luăm în considerare cele mai importante dintre ele.

Integritate. Biosfera este un sistem centralizat, al cărui element principal este materia vie. Toate componentele sale sunt strâns interconectate și interacționează în mod constant. Ca urmare, o schimbare a unui element duce la o restructurare a întregului sistem.
Auto-reglare. Biosfera este caracterizată de un proces precum homeostazia. Permite sistemului să-și mențină și să-și regleze starea în mod independent.
Durabilitate. Capacitatea biosferei sub influența factorilor externi de a-și menține proprietățile și caracteristicile. Această caracteristică permite sistemului să-și mențină Starea curentași revine la poziția inițială după șocuri.

Una dintre principalele trăsături și caracteristici ale biosferei este diversitatea. Datorită existenței diferitelor specii biologice în sistem, există întotdeauna o atmosferă de competiție, care oferă protecție împotriva influențelor externe.

Funcțiile materiei vii

Astăzi, știința știe cu siguranță ce este biosfera. În biologie, componenta sa principală - materia vie - este cea mai importantă categorie. Să luăm în considerare funcțiile acestui element central al biosferei.

Gaz. Această funcție este strâns legată de procesul de metabolism și respirație. Aceste reacții gazoase preiau și eliberează oxigen. dioxid de carbon etc.Datorită acestei funcţii s-a format compoziţia modernă a aerului.
Energie. Această funcție se bazează pe procesul de fotosinteză - asimilarea energiei solare de către materia vie și transferul acesteia.
Redox. Această funcție trebuie schimbată proprietăți chimice substanțe care conțin atomi diferite niveluri oxidare. Astfel de reacții stau la baza metabolismului biologic.
functia de distrugere. Acesta este procesul de descompunere a organismelor în minerale după ce acestea mor.
concentraţie. Acesta este procesul de acumulare și mișcare a atomilor.

Sensul materiei vii

Acumularea energiei solare și transformarea acesteia (în chimică, mecanică, termică, electrică etc.).
Formarea majorității mineralelor și rocilor este rezultatul activității vitale a organismelor vii.
Acumularea elementelor chimice. Organismele vii acumulează componente importante (fier, magneziu, cupru, sodiu) în țesuturile corpului lor și în mediu.
Majoritatea elementelor chimice sunt ciclate prin biosferă.
Impact imens asupra compoziției solului, atmosferei, hidrosferei.
Unele componente și compuși chimici pot exista numai în compoziția organismelor vii.