- Понятие биосфера
- Области существования биосферы
- Состав биосферы
- Живое вещество биосферы и его функции
- Знать определение биосфера
- Знать состав и структуру биосферы
- Уметь различать границы распространения живого вещества
- Уметь различать компоненты биосферы
Рис. 1. Биосфера
Рассмотрите рисунок 1. Предположите, какие существуют компоненты биосферы, и какие границы существуют.
Понятие биосферы
Самая масштабная экосистема, которая существует на нашей планете – это биосфера. Она охватывает все экосистемы на Земле, ведь все они связаны круговоротом веществ и потоком энергии. Биосфера – это итог возникновения и развития жизни, которая динамично развивается и преобразуется.
Рис. 2. В. И. Вернадский
Ж. Б. Ламарк впервые начал развивать представление об «области существования жизни». В 1875 году Э. Зюсс ввел термин «биосфера», которым обозначил тонкую пленку жизни на земной поверхности.
Развитие представлений о биосфере начинается в 1911 г. и связано с именем отечественного ученого Владимира Ивановича Вернадского. Ученый создал учение о том, что живое вещество преобразует солнечную энергию, вовлекает тем самым неорганическое вещество в круговорот веществ и энергии.
Биосфера – это особая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов.
Биосфера – это живая оболочка Земли.
Области существования биосферы
Жизнь на нашей планете существует в определенных границах. Совокупность абиотических факторов определяют возможность заселения живыми организмами участков планеты. Организмы приспособились к жизни во всех средах: почвенная, наземно-воздушная, водная и даже организменная. Поэтому границы биосферы лежат в геологических оболочках Земли (рис. 3).
Рис. 3. Границы биосферы
В атмосфере живые организмы или их следы встречаются в основном в тропосфере, объем которой составляет 7,5 млн . Большинство живых организмов находятся на поверхности почвы. Хищные птицы могут подниматься в воздух до 4 км вверх. Насекомые и летающие млекопитающие летают у поверхности земли. Некоторые бактерии встречаются выше тропосферы, но их распространение ограничивает озоновый слой, выше которого губительная солнечная радиации убивает всё живое. Озоновый слой находится на высоте 20-25 км, у полюсов высота снижается до 8-10 км, а у экватора 17-18 км.
В литосфере организмы населяют почву на глубине, не превышающей несколько десятков метров. Отсутствие света, низкое содержание кислорода и возрастающее с глубиной давление препятствуют дальнейшему заселению. Лишь некоторые виды бактерий были обнаружены на глубине около 4 км. Зато в почве обитают большое количество насекомых, червей, находятся корни растений, встречаются роющие млекопитающие.
Гидросфера, в отличие от предыдущих геологических сфер, полностью заселена живыми организмами. Даже на глубине 11 км в Марианской впадине были обнаружены разнообразные виды животных и бактерий. Однако всё разнообразие видов встречается в пределах 200 м от поверхности воды. Это обусловлено тем, что с повышением глубины солнечный свет исчезает, а это делает невозможным существование автотрофных организмов – водорослей, цианобактерий и др. так что основные трофические сети, и их компоненты находятся у поверхности. Остальные питаются остатками органики, которая падает на глубину. Гидросфера образована морями, океанами, озёрами, реками и пещерными водами.
Рис. 4. Границы биосферы
Состав биосферы
|
Состав биосферы
|
Чем образовано
|
Примеры
|
|
Живое вещество
|
Совокупность всех живых организмов, существующих на нашей планете в данный момент времени.
|
Растения, животные, грибы, бактерии
|
|
Биогенное вещество
|
Соединения и полезные ископаемые, имеющие органическое происхождение.
|
Известняк, нефть, газ, уголь, торф
|
|
Косное вещество
|
Соединения и вещества, имеющие неорганическое происхождение.
|
Минералы, горные породы
|
|
Биокосное вещество
|
Совокупность абиогенного компонента и живых организмов, населяющих его и неразрывно с ним связанных.
|
Почва, грунт водоемов
|
|
Радиоактивное вещество
|
Радиоактивные руды и продукты их распада.
|
Уран
|
|
Космогенное вещество
|
Вещества космического происхождения.
|
Космическая пыль, метеориты, астероиды
|
Кроме того, в биосфере есть рассеянные атомы элементов: C, H, O, N, P, S, Fe, Mn, K, Na и др. Все эти структурные компоненты сливаются воедино в круговороте веществ и потоке энергии.
Живое вещество биосферы и его функции
Самым активным компонентом является живое вещество. Биомасса живого вещества в сухом весе 2,4*1012 тонн. Распределена она неравномерно из-за сдерживающих абиотических факторов. Распределена она неравномерно из-за сдерживающих абиотических факторов.
Живое вещество в биосфере задает ряд очень важных функций:
Рис. 5. Схема фотосинтеза, отражает энергетическую и газовую функции
- Энергетическая функция обеспечивает вовлечение организмов в поток энергии, преобразуя солнечную энергию в энергию химических связей.
- Газовая функция поддерживает постоянство газового состава атмосферы. Живые организмы потребляют и выделяют газообразные вещества в круговороте веществ. Растения выделяют кислород в процессе фотосинтеза. При дыхании организмов образуется углекислый газ. Даже метан – продукт разложения органики, результат жизнедеятельности метанобразующих бактерий.
- Концентрационная функция обеспечивает накопление C, H, O, Si, P в телах организмов, что привело к образованию природных полезных ископаемых.
- Окислительно-восстановительная функция связана с жизнедеятельностью организмов, в результате которой окисляются и восстанавливаются ряд химических соединений из окружающей среды. Например, в результате деятельности железобактерий образуется окись железа (ржавчина). При клеточном дыхании органические вещества окисляются до углекислого газа и воды.
Рис. 6. Плотина бобров способна изменить ландшафт всей экосистемы
- Транспортная функция отражает перемещение живых организмов в пространстве, что приводит к перемещению органического вещества и плотности биомассы. Например, вымывание почвы способствует возвращению неорганических соединений обратно в водную среду.
- Деструктивная функция обеспечивает разложение мертвых тел живых организмов и их остатков редуцентами, при этом органические и неорганические вещества возвращаются обратно в биосферу.
Рис. 7. Антропогенный круговорот веществ
- Средообразующая функция состоит в изменении физико-химических параметров окружающей среды под действием жизнедеятельности живых организмов. Например, осенью редуценты почвы, разлагая опавшую листву выделяют тепло, повышая температуру окружающей среды.
- Биогеохимическая функция принадлежит только человеку как представителю живого вещества. Деятельность человека меняет облик биосферы, формируя антропогенный круговорот.
Контрольные вопросы:
- Перечислите компоненты биосферы.
- Что такое биосфера?
- Где наблюдается самая большая концентрация живого вещества на Земле?
- С какими организмами связана деструктивная функция живого вещества?
- С каким фактором связан антропогенный круговорот веществ?
- Живое вещество, косное вещество, биокосное, биогенное, радиоактивное, космогенное.
- Живая оболочка планеты. Особая оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов.
- На границах раздела основных сред жизни: на поверхности почвы, в пределах 200 м от поверхности воды, на дне водоемов, в почве на небольшой глубине.
- Редуценты: грибы-деструкторы, черви, насекомые, бактерии сапротрофы.
- С деятельностью человека.