Каковы биосферы планетарные функции – Функции биосферы

Содержание

Функции биосферы

Состав и границы биосферы

Земля, возникшая много миллиардов лет назад, в начале своего существования была горячей. Но с течением времени наша планета остыла и на ней образовались оболочки: литосфера, атмосфера, гидросфера, — которые непрерывно влияют друг на друга. Под воздействием воды происходят изменения рельефа суши. Теплые течения согревают атмосферу в тех местах, где они протекают; холодные наоборот — охлаждают. В виде пара и облаков вода постоянно находится в атмосфере. От рельефа местности зависит скорость и направление течения рек. В процессе извержении вулканов в атмосферу выбрасываются различные газы и вулканический пепел. От ветра зависит направление морских течений. Он также влияет на рельеф местности, особенно пустынь, покрытых песками. Количество осадков влияет на полноводность рек. Итак, между оболочками Земли существует постоянная связь. Они объединяются в целостную систему и создают условия, подходящие для живых организмов.

Живые организмы, в свою очередь, также оказывают влияние на оболочки Земли.

Первые живые существа возникли в воде и были гораздо проще по сравнению даже с простейшими существами, которые живут в настоящее время. Водоросли обогатили воду и воздух кислородом. Постепенно выходя на сушу, во влажных местах бактерии, одноклеточные животные и растения принимали участие в создании почвы. Таким образом создавались условия для жизни растений на суше. Растения обогатили воздух кислородом, способствовали созданию озонового экрана; используя солнечные лучи, создавали органические вещества, необходимые для животных. Постепенно живые организмы освоили все оболочки Земли. Они существенно изменили облик планеты: превратили верхнюю часть литосферы, создав почву; способствовали изменению состава атмосферы и гидросферы.

Живые организмы создают особую оболочку, которая проникает в другие сферы Земли и связывает все компоненты в крупнейшую экосистему — биосферу.

Биосфера — это оболочка Земли, которую образуют и на развитие которой влияют все живые организмы.

Верхняя граница биосферы находится в атмосфере, заселенной только до озонового экрана, так как низкие температуры и ультрафиолетовое излучение губительно действует на живых существ. Даже на высоте 20-25 км встречаются споры грибов, бактерии.

Гидросфера заселена полностью, но большее разнообразие организмов наблюдается в толще воды, куда проникает солнечный свет.

Нижняя граница биосферы проходит в литосфере. На глубинах 0,5 — 2 м от поверхности количество живых организмов быстро уменьшается. На глубине свыше 10 м. живые существа не встречаются, поскольку большая плотность среды и повышение температуры ограничивают возможность их существования. Но и здесь бывают исключения. В нефтяных месторождениях на глубине примерно 2-3 км были найдены бактерии.

Наибольшая плотность живых организмов на суше, поверхности воды океана и на его дне до глубины 200 м, куда еще поступают солнечные лучи. Именно на границе атмосферы, гидросферы и литосферы благоприятные условия для жизни.

Основные функции биосферы

Современная наука выделяет пять важнейших функций биосферы:

энергетическую функцию, которая выполняется за счет использования растениями энергии солнца в процессе фотосинтеза. На собственные нужды организма в среднем расходуется 10—12% ассимилированной ими энергии. Остальная ее часть перераспределяется внутри экосистемы: частично распределяется между остальными компонентами биосферы, частично накапливается в отмершей органике, образуя залежи биогенного вещества (торфа, угля, нефти), а частично рассеивается в атмосфере.
газовую функцию, которая обусловливает миграцию газов и их превращения, обеспечивает газовый состав биосферы. Преобладающая масса газов на Земле имеет биогенное происхождение. В процессе функционирования живого вещества создаются основные газы: азот, кислород, углекислый газ, сероводород, метан и др.

концентрационную функцию, которая заключается в избирательном извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды. Благодаря этой функции живые организмы могут служить для человека источником как полезных (витаминов, аминокислот), так и опасных для здоровья веществ (тяжелых металлов, радиоактивных элементов, ядохимикатов).
деструктивную функцию, которая состоит в разложении, минерализации мертвого вещества, в химическом разложении горных пород, вовлечении образовавшихся минералов в биотический круговорот. Специальная группа организмов (редуцентов) деструкторов разлагает мертвое органическое вещество до простых неорганических соединений: углекислого газа, воды, сероводорода, метана, аммиака, которые затем вновь используются в начальном звене круговорота.

средообразующую функцию, которая заключается в преобразовании физикохимических параметров среды (литосферы, гидросферы, атмосферы) в условия, максимально подходящие для существования живыхорганизмов. С известной долей условности можно утверждать, что эта функция является результатом совместного действия всех рассмотренных выше функций биосферы. В результате именно средообразующей функции образовался покров осадочных пород, был преобразован газовый состав атмосферы, изменился химический состав вод первичного океана, возник почвенный покров на поверхности суши.

Человек и биосфера

Появившись на Земле, человек получил от природы все необходимое для жизни: воздух, воду, пищу, почву, пригодную для земледелия, природные материалы для изготовления орудий труда и предметов быта.

За время своего существования на Земле человек очень долго была потребителем природных благ. Ему хватало чистой воды, чистого воздуха, плодородной почвы, рыбы в водоемах, зверей в лесах и степях; природных материалов было вполне достаточно для удовлетворения разнообразных потребностей. В то же время и самих людей на планете было сравнительно немного.

Но уже давно люди начали вмешиваться в жизнь естественных экосистем, разрушая их. Опустошив место жительства, люди кочевали в поисках новых, плодородных земель, богатых животными лесов. Убытки природы от деятельности человека все увеличивались.

Экосистемы сравнительно быстро преодолевали эти проблемы, восстанавливая и возрождая природные комплексы. Со временем численность человеческого населения на Земле росло. Появилась мощная техника, которую человек применял для удовлетворения своих потребностей, увеличилось влияние людей на окружающую среду. В результате деятельности человека изменяется состав атмосферы, гидросферы, литосферы. Любое вмешательство в биосферу меняет среду обитания, сказывается на жизнедеятельности организмов. Сейчас вред, который наносит человечество биосфере, может оказаться необратимым и непоправимым.

Человек давно заметил, что на бережное отношение природа всегда откликается. Примером положительной деятельности человека может быть создание парков, лесопарков, садов, скверов.

Карьеры, образовавшиеся после открытой разработки месторождений полезных ископаемых, существенно влияют на изменения рельефа. Но если засыпать их сначала шлаком, остающейся после сгорания угля на электростанциях, сверху покрыть слоем пустой шахтной породы и засыпать тонким слоем почвы, смешанным с золой из фильтров теплоэлектростанций, то на таком месте можно выращивать различные культурные растения.

Очистка воды в океане от загрязнения нефтью можно проводить с использованием бактерий, уменьшает вредное воздействие.

Для очистки пресных водоемов используются растения-санитары: водяной гиацинт, рогоз, хвощ болотный и другие.

Также важным вопросом на сегодня остается строительство очистных сооружений на производствах с вредными выбросами в атмосферу.

Человек может существовать только при использовании ресурсов биосферы. Мы должны познавать законы природы и использовать эти знания разумно. Человечество уже осознало необходимость научно обоснованного природопользования, когда достижения науки согласовывают деятельность человека и жизни природы. Это необходимые условия сохранения жизни на планете.

Охрана биосферы. Красная книга

Человек и биосфера неотделимы друг от друга. Функции биосферы обеспечивают человека необходимыми для жизни веществами и энергией. Человек заботится о биосфере: проявляет заботу о ее жителях, охраняет среду их обитания. Сейчас вопросы охраны биосферы волнует всех людей на Земле.

Международное сотрудничество по охране биосферы проявляется в создании таких организаций, как Гринпис, Общества по охране природы, Всемирного фонда охраны природы и других. Ученые обнаруживают виды и группировки организмов, которым угрожает опасность, выясняют, сколько их осталось в природе и где, разрабатывают мероприятия по охране окружающей среды. В 1948 при ООН была создана Комиссия по охране видов растений и животных, которые исчезают, а впоследствии — Международная Красная книга, в которую вошли данные о живых существах, которые оказались на грани вымирания.

В России первую Красную книгу выпустили в 1983 г. — это был том «Животные», а в 1988 г. к нему добавился том «Растения». Позже книга была переиздана в 2001 и в 2017 гг., каждый раз дополняясь. В Красную книгу занесено 8 видов земноводных, 21 вид пресмыкающихся, 128 видов птиц и 74 вида млекопитающих, всего вместе с беспозвоночными животными — 434 вида. Красная книга является государственным документом, который содержит сведения об исчезающих видах растений, животных, грибов и советы по приумножению их популяции.

Важный шаг на пути защиты и спасения природы — выделение территорий, где растения и животные сохраняются в неприкосновенности. Это создание заповедников, заказников, национальных парков. Сегодня в мире существует около 350 биосферных заповедников, 37 из которых расположены в России, крупнейшие это: Алтайский государственный природный биосферный заповедник, Кавказский государственный биосферный заповедник, Байкальский заповедник, Баргузинский заповедник, Брянский лес — государственный природный биосферный заповедник.

Заповедники — это территории, на которых запрещена любая хозяйственная деятельность человека; в них охраняются не только живые организмы, но и условия их существования.

Национальные природные парки — территории, которые охраняет государство, но здесь разрешен организованный туризм и учебные экскурсии.

Заказники — территории, на которых охраняются определенные виды животных и растений. Они создаются на определенный срок, пока не исчезнет угроза для организмов, взятых под охрану.

Образование в области окружающей среды рассматривается ныне педагогической общественностью как непрерывный процесс, охватывающий все возрастные, социальные и профессиональные группы населения. Однако ее центральным звеном является школа, так как именно в школьные годы формирования личности происходит наиболее интенсивно.

www.polnaja-jenciklopedija.ru

в чем заключается главная функция биосферы?

Поставка ресурсов для ноосферы.. . Изучите труды господина Вернадского.

Биосфера, по Вернадскому, — это целостная биогеохимическая оболочка нашей планеты, развивающаяся по своим внутренним законам. Главным фактором, основной геологической силой, формирующей биосферу и ее системы, выступает живое вещество, осуществляющее многообразные геохимические и планетарно-космические функции. Сущность нового подхода к построению научной картины мира Вернадский сформулировал в двух фундаментальных обобщениях.

В первом из них (1917) говорится о сосуществовании в науке «двух синтезов Космоса» — физического и «натуралистического» (биосферного, по современной технологии) типов мировоззрения или научных картин мира. В физической картине мира живое практически не принимается во внимание или рассматривается как более сложное проявление физико-химических закономерностей. В биосферной же картине мира живое вещество понимается как основополагающая планетарно-космическая сила, способствующая организованности природных процессов.

Второе обобщение, сформулированное Вернадским в ходе разработки учения о ноосфере, указывает на существование трех раздельных пластов реальности: 1) космических просторов, 2) атомных явлений и 3) жизни человека, природных явлений ноосферы и нашей планеты, взятой как целое. Эти 3 пласта резко отличны по свойствам пространства-времени. Они проникают друг в друга, но вместе с тем отграничиваются друг от друга в содержании и методике изучаемых в них явлений. Вернадский показал, что развиваемые им понятия биосферы и ноосферы являются главным связующим звеном в построении многоплановой, многопластовой картины мира.

Однако в научной картине мира Вернадского отсутствует идея Бога, более того, ученый считал, что наука выше веры. Наивный и близорукий в реальной политике, Вернадский подпал под влияние масонской идеологии и даже вступил в масонскую ложу и кадетскую партию, хотя участия в их деятельности почти не принимал.

otvet.mail.ru

1Биосфера как планетарная организация жизни. Концепция биосферы.

Биосфера-это область жизни, в пространстве на поверхности земного шара, в котором распространены живые существа. Термин был введён в 1875г Зюссом. Развёрнутое учение о биосфере разработано Вернадским («Биосфера»). Он рассматривал биосферу как оболочку земли в которой существует жизнь. В этом плане он различает гидросферу, литосферу, атмосферу(костное вещество) как составляющие биосферу, с другой стороны подчеркивал, что биосфера определяется деятельностью живых организмов(живое вещество), представляет собой результат их совокупной химической активностью в настоящем и в прошлом. Кроме того Вернадский выделяет биокостное вещество-комплекс взаимодействующих живого и костного веществ (нефть, почва). Наконец существует биогенное вещество-геологические породы, созданные деятельностью живого вещества (известняки, каменный уголь). Вернадский считал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер.

В биосфере живое вещество и неживое вещество находятся в единстве. На уровне биосферы в целом можно судить о сложной системе обмена веществ и потока энергии между неживой и живой материей. Биосфера как функциональная система планетарного масштаба в значительной степени есть результат этих процессов.

Важная функция биосферы – устойчивое поддержание жизни – основывается на непрерывном круговороте веществ, связанном с направленными потоками энергии. В реальных условиях биологических обособленных круговоротов нет: на уровне биосферы эти процессы объединяются в единую систему глобальной функции живого вещества. В этой системе не только полностью завершаются отдельные биогенные циклы, но и реализуется тесная взаимосвязь с абиотич-ми процессами формирования и переформи-я горных пород, становление и поддержание гидро и атмосферы, образование почв. Живые орг-мы активно участвуют в форми-ии особенностей климата, типов почв, вариантов ландшафта. В конечном итоге многообразие форм жизни в их глобальной взаимосвязи определяют уникальные свойства биосферы как самоподдержив-ся системы, гомеостаз которой запрагромирован на всех уровнях организ-ии жив.материи.

Биосфера, по Вернадскому, обладает организованностью, механизмами самоподдержания (регуляция газового состава через озоновый экран, солевого состава морей). Основа таких процессов заложена в механизмах биологической природы: фотосинтез, дыхание, регуляция водного и солевого обмена. Эти механизмы основываются на таких основах жизни как ее разнокачественностьи системность. Именно на этих свойствах основывается и глобальная функция жизни в биосфере – поддержание биогенного круговорота веществ.

Существует 3 взгляда в изучении биосферы: географогеологический. Где биосфера делится на аэробиосферу, педосферу, гидробиосферу, в рамках которых существует жизнь. Границы определяют условиями, при которых возможно существование живых организмов. Учение о природных зонах Гумбольда и Докучаева составляют основу этой концепции. Структура биосферы представлена в ней физико-географическими поясами, состоящими в свою очередь из географ-х зон, подзон, областей, различающихся по тепловому балансу. Выделяют 7 поясов: полярный, субполярный, умеренный, субтропический, тропический, субэкваториальный, экваториальный..

В рамках данной концепции рассчитаны радиационный и тепловой балансы Земли, разработаны различные формы районирования поверхности: физико-географическое, климатическое, почвенное, геоботаническое. Соотношение тепла и влаги определяет тип растительности и живот-й мир в каждой географической единице биосферы.

Биогеохимическая концепция Вернадского. Это самый крупный синтез естественнонаучного и гуманитарного знания 20 века, лежащий в основе новой картины мира. Биосфера – это открытая, функционирующая сложная экосистема, которая состоит из живой и костной составляющей. Это существование экосистемы с точки зрения кибернетического хаоса (живое поддерживает себя и биосферу). Жизнь за счет внешнего источника энергии удерживает себя и неорганическое окружение в стационарном состоянии.

Социальные концепции биосферы известны под названием экологических моделей будущего.

В 1970-72гг в Массачусецком институте изучали эту проблему, программа называлась «Предел роста».

2Экологический Императив- форма запретов и ограничений, распространяющихся на любую человеческую деятельность. Имеет безусловным приоритетом сохранение живой природы, видового разнообразия планеты, защиту окружающей среды от чрезмерного загрязнения, несовместимого с жизнью.

studfiles.net

Характеристика биосферы: основы, функции и структура

Все мы являемся частью живой оболочки — биосферы. Это уникальная экосистема не только нашей планеты, но и галактики в целом. Конечно, последние исследования подтвердили, что органика была обнаружена и на Марсе, и на различных астероидах, но такое разнообразие жизненных форм присуще только Земле. Если вы готовы немного расширить свой кругозор и выйти за рамки школьной программы, самое время подробнее поговорить о характеристике биосферы, ее структуре и основных функциях.

Понятие биосферы и ее сущность

Биосфера — это условная оболочка Земли, которую заселяют живые организмы. Почему условная? Дело в том, что другие оболочки планеты (земная, водная и воздушная) обрамляют планету непрерывным слоем. Сначала идет земная и океаническая кора (литосфера), затем гидросфера (она объединяет все водные объекты), после — атмосфера (воздушная оболочка, плавно переходящая в космическое пространство). Биосферу сложно представить в виде конкретного слоя, ведь живые организмы равномерно распределены по всей поверхности Земли и могут обитать во всех трех стихиях.

Сущностные характеристики биосферы уходят в самую древность, но все же это самая «молодая» оболочка нашей планеты. Жизнь на Земле зародилась относительно недавно, всего 3,8 миллиардов лет назад, что, по сравнению с возрастом планеты, сущий пустяк. Существует два понятия биосферы:

Первое определяет оболочку как совокупность всей органики на планете. Именно оно послужило основой термина, который используется по сей день.
Второе понятие было предложено В. И. Вернадским, он считал, что биосфера — это неразрывное единство и взаимодействие живой и неживой природы, в широком смысле этих определений.

Тем не менее, основные характеристики биосферы обусловлены именно ее органической составляющей. Ведь это ее принципиальное отличие от других оболочек Земли.

Учение о биосфере и происхождение термина

Концепция живой оболочки была предложена в 19 веке. Жан Батист Ламарк дал краткую характеристику биосфере, в то время как официального названия еще даже не существовало. В 1875 году австрийский палеонтолог и геолог Эдуард Зюсс впервые предложил термин «биосфера», который используется по сей день.

Огромный вклад в изучение всего живого на Земле внес советский философ и биогеохимик В. И. Вернадский, он прославился благодаря созданию целостного учения о биосфере. В его трудах живые организмы выступают как мощнейшая сила, которая непрерывно участвует в преобразовании планеты Земля.

Границы обитания живых организмов

Общая характеристика биосферы начинается с описания границ, в пределах которых могут обитать живые организмы. Некоторые из них довольно живучие, и могут выдержать даже самые критические условия.

Границы биосферы:

Верхняя граница. Определяется атмосферой, а конкретно озоновым слоем Земли, это примерно 15-20 километров. Чем ближе к экватору, тем мощнее защитный экран планеты. Выше озонового слоя жизнь попросту невозможна, ведь ультрафиолетовое излучение несовместимо с жизнедеятельностью клеток организмов. К тому же, с высотой существенно сокращается количество кислорода, а это также губительно для живых существ.
Нижняя граница. Определяется литосферой, максимально возможная глубина не превышает 3,5 — 7,5 километров. Все зависит от критического повышения температуры, при которой происходит денатурация белковых структур. Однако большая часть живых организмов сосредоточена на глубине всего нескольких метров, это — корневая система растений, грибки, микроорганизмы, насекомые и животные, обитающие в норах.
Границы в гидросфере. Живые организмы могут существовать в абсолютно любых частях океана: от поверхности воды (планктон, водоросли) до дна глубоководных желобов. К примеру, ученые доказали, что жизнь существует даже в Марианской впадине на глубине 11 километров.

Структура живой оболочки

К основным характеристикам биосферы можно отнести ее структуру. Вернадский выделял несколько типов веществ, которые слагают живую оболочку. Причем они могли иметь как органическое, так и неорганическое происхождение:

Живое вещество. Сюда можно отнести все, что имеет клеточную структуру. Однако масса живого вещества в структуре биосферы невелика и составляет буквально одну миллионную часть всей оболочки. Характеристика живого вещества биосферы сводится к тому, что это самая важная часть нашей планеты. Ведь именно живые организмы постоянно воздействуют на облик Земли, меняя структуру ее поверхности.
Биогенное вещество. Это структуры, которые создаются и перерабатываются живыми организмами. Удивительно, но на протяжении миллионов лет, живые существа пропустили через системы своих органов практически весь мировой океан, огромный объем атмосферных газов и большую массу минеральных веществ. В результате этих процессов образуются полезные ископаемые органического происхождения, такие как нефть, карбонатные породы и уголь.
Косное вещество. Это продукты неживой природы, которые образовались без непосредственного участия живых организмов. Сюда можно отнести горные породы, минералы и неорганическую часть почвы.
Биокосное вещество. Мы помним о том, что живые организмы постоянно воздействуют планету. В результате этого образуются вещества, которые являются продуктами распада и разрушения косных структур. К этой группе можно отнести почву, кору выветривания и осадочные породы органического происхождения.
Также в структуру биосферы можно включить вещества, которые находятся в состоянии радиоактивного распада.
Отдельную группу составляют атомы, которые непрерывно создаются в процессе ионизации под влиянием космического излучения.
С недавних пор в структуру биосферы были включены вещества, имеющие внеземное (космическое) происхождение.

Живое вещество в составе других оболочек Земли

Если подробно останавливаться на характеристике и составе биосферы, то нельзя не рассмотреть особенности жизнедеятельности живых организмов в других оболочках планеты:

Аэросфера. Живые организмы не могут находиться в атмосферных слоях во взвешенном состоянии, субстратом для жизни аэробионтов служат микроскопические водяные капли, а солнечная активность и аэрозоли выступают в роли источника неиссякаемой энергии. Организмы, обитающие в атмосфере, делятся на три группы. Тропобионты — ведут активную жизнедеятельность в пространстве от верхушек деревьев до кучевых облаков. Альтобионты — организмы, которые способны выжить в условиях разреженного воздуха. Парабионты — случайно попадают в самые высокие слои атмосферы. На такой высоте они теряют способность к размножению, а их жизненный цикл существенно сокращается.

Геобиосфера. Субстратом и средой обитания для геобионтов служит земная кора. Эта оболочка также включает в себя несколько уровней, на которых обитают специфические формы жизни. Террабионты — организмы которые обитают непосредственно на поверхности суши. В свою очередь, террабиосфера делится еще на несколько оболочек: фитосфера (зона от макушек деревьев до поверхности земли) и ипедосфера (почвенный слой и кора выветривания). Эоловая зона — высокогорные области, к которых невозможна жизнь даже высших растений. Типичными представителями этой зоны являются эолобионты. Литобиосфера — глубинные слои земной коры. Эта зона делится на гипотеррабиосферу (место, где могут обитать аэробные (нуждающиеся в кислороде) формы жизни) и теллуробиосфера (здесь возможно выживание лишь анаэробных (не нуждающихся в кислороде) организмов). Кроме того, в литобиосфере можно встретить литобионтов, которые обитают в подземных водах и порах горных пород.

Гидробиосфера. Эта область охватывает все водные объекты (кроме подземных вод и влаги атмосферы) нашей планеты, включая ледники. Жители морей и океанов именуются гидробионтами, которые в свою очередь делятся на: Аквабионты — обитатели континентальных вод. Маринобионты — живые организмы морей и океанов. В толще воды выделяется три уровня жизни, в зависимости от количества солнечных лучей, которые проникают внутрь: Фотосфера — самая освещенная зона. Дисфотосфера — всегда сумеречная область океана (не более 1% инсоляции). Афотосфера — зона абсолютной темноты.

От тундры до тропических лесов. Классификация биомов планеты

Характеристика биосферы неразрывно связана с понятием биом. Под этим термином понимаются крупные биологические системы, которые имеют некий преобладающий тип растительности или специфические особенности ландшафта. Всего их девять. Ниже представлена краткая характеристика основных биомов биосферы:

Тундра. Обширное безлесное пространство, которое занимает северные части Евразии и Северной Америки. Растительность этой зоны не богата, в основном это лишайники, сезонные травы и мхи. Животный мир более разнообразен, особенно в теплые месяцы года, когда начинается сезон миграции многих видов птиц и и животных.
Тайга. Основной вид растительности этой области — хвойные леса. Биом занимает около 11 % территории всей суши. Несмотря на суровые погодные условия, в тайге чрезвычайно разнообразный растительный и животный мир.

Листопадные леса. Располагаются в умеренной зоне. Сезонность климата и достаточное количество влаги позволили развиться определенному типу растительности этого биома. В основном это широколиственные породы деревьев. Кроме того, эти леса являются домом для множества млекопитающих, птиц и грибов, не говоря о насекомых и микроорганизмах.
Степи. Этот биом представлен азиатскими степями и классическими прериями Северной Америки. Чаще всего это безлесные открытые пространства, так как сказывается существенный дефицит влаги. Но животный мир все так же разнообразен.
Средиземноморская зона. Территория вокруг одноименного моря отличается жарким и довольно засушливым летом и весьма комфортной прохладной зимой. Типичная растительность представлена жестколистными лесами, колючими кустарниками и травами.
Пустыни. К сожалению, более 30 % суши занимают области совсем не благоприятные для обитания живых организмов. Пустынные зоны встречаются по всей Африке и Австралии, в Южной Америке, а также на Юге, Юго-Западе и в Центре Евразии. Растительность и животный мир этих регионов довольно скудные.
Саванны. Этот биом представляет собой открытые пространства, которые полностью покрыты травой и единичными деревьями. Несмотря на то, что это довольно бедные почвы, животный мир этой зоны поражает своим разнообразием. Саванны характерны для Африки, Южной Америки и Австралии.
Колючее (тропическое) редколесье. Эту зону отличают причудливые формы колючих кустарников и многовековые деревья — баобабы. Из-за неравномерного распределения осадков, растительность этого биома довольно редкая. Тропическое редколесье можно встретить на Юго-Западе Азии и в Африке.

Тропические леса. Это самая влажная зона нашей Планеты. Растительность этого биома поражает своей масштабностью и разнообразием. Широколиственные дождевые леса располагаются в бассейнах крупных полноводных рек, таких как Амазонка, Ориноко, Нигер, Замбези, Конго. А также покрывают территории полуостровов и архипелагов Юго-Восточной Азии.

Основные функции живой оболочки в природе

Самое время рассмотреть основные функции биосферы и их характеристику:

Энергетическая. Эту функцию осуществляют растения, которые участвуют в процессе фотосинтеза. Аккумулируя солнечную энергию, они либо распределяют ее между другими компонентами живой оболочки, либо накапливают в отмерших органических частицах. Так появляются горючие полезные ископаемые (уголь, торф, нефть).
Газовая. Живые организмы участвуют в непрекращающемся газовом обмене.
Концентрационная. Некоторые формы жизни имеют способность выборочно накапливать биогенные элементы из внешней среды. В последующем они могут служить источником этих веществ.
Деструктивная. Живые организмы постоянно воздействуют на окружающую среду, разлагая и перерабатывая ее поверхность. Именно так формируется косное и биокосное вещество.
Средообразующая. Биосфера сохраняет баланс благоприятных и неблагоприятных условий среды, которые необходимы для полноценной жизнедеятельности организмов.

Свойства биосферы

Так как живая оболочка представляет собой очень сложную систему, то характеристика биосферы не может обойтись без основных свойств, которые определяют ее специфику:

Централизованность. Все процессы в живой оболочке сосредоточены вокруг живых организмов, они занимают центральное место в учении о биосфере.
Открытость. Биосфера может существовать только за счет поступления энергии извне, в данном случае это солнечная активность.
Саморегулируемость. Биосфера представляет собой «целостный организм», который, подобно живому существу, обладает способностью к гомеостазу.
Разнообразие. На земле обитает огромное количество животных, растений, микроорганизмов и грибов.
Обеспечение круговорота веществ. Именно за счет живых организмов осуществляется фотосинтез и круговорот веществ. В характеристике биосферы эти два процесса занимают одно из главных мест.

Эволюция и история развития живой оболочки Земли

Если дать характеристику биосферы с точки зрения эволюции, то можно сказать о том, что это единственная оболочка, которая непрерывно развивается и совершенствуется. Все дело в живом веществе, именно оно постоянно эволюционирует. Неорганическая часть живой оболочки не имеет способности к развитию. Если говорить о характеристике биосферы в будущем, то здесь все немного сложнее. Оболочка становится все более нестабильной, и очень сложно предугадать дальнейшее развитие событий.

Искусственная биосфера

Человек не может существовать вне живой оболочки, очень трудно воспроизвести все то, что она способна нам дать. Характеристики биосферы настолько уникальны, что человечество до сих пор не может в полной мере воссоздать ее условия в искусственной среде. Однако наука не стоит на месте и, возможно, в будущем ученые добьются определенных успехов в этом направлении.

fb.ru

Планетарная роль биосферы

В.И.Вернадский считал, что термин биосфера в биологии был впервые применен Ж.Б.Ламарком. В 1875 г в геологии его обосновал Э. Зюсс. Основоположником учения о биосфере считается В. И. Вернадский, который его разработал в 1916-1926гг и его книга «Биосфера» вышла в свет в 1926 г.

Согласно его учению биосфера-это верхняя, наружная оболочка земной коры, охваченная жизнью и качественно переработанная ею и космическими излучениями, прежде всего излучениями Солнца.

В состав биосферы по В.И.Вернадскому включается тропосфера-воздушная оболочка Земли, обогащенная биогенными газами и пронизанная световыми и тепловыми излучениями, включая нижнюю часть стратосферы, гидросфера -весь Мировой океан со всеми непосредственно связанными с ним морями и наружная часть литосферы-коры выветривания с твердым состоянием вещества осадочных и отчасти других пород. Важнейшими чертами биосферы В.И.Вернадский считал:

— постоянный материально-энергетический обмен е! с космосом

— существование живого вещества в форме растений, животных и микроорганизмов

— тесную связь живого вещества с окружающей средой

— подвижное динамическое равновесие, организованность и слаженность биосферы.

Одной из характерных особенностей жизни в биосфере является по выражению Вернадского «всюдность» жизни — наличие её во всех геосферах, где возможно распространение жизни, где отсутствует температуры выше 100°С и коротковолновые лучи солнечной радиации: тропосфере до 22 км, гидросфере-до самых максимальных глубин, литосфере в среднем до 10 м, максимально до 5 км. Мощность биосферы, таким образом составляет на континетах около 25 км, а в океанических оластях-26-27, 5 км, а если сюда включить бывшие биосферы прошлых геологических эпох, то эти пределы увеличатся до 38-40 км. Вместе с тем в этих пределах существуют две формы распределения живых существ:

— одиночные или немногочисленные нахождения организмов среди основного субстрата биосферы

— многочисленные сообщества организмов (биоценозы), образующие пленки, или сгущения жизни, где сосредоточена основная масса живых существ. Вернадский выделял следующие слои(пленки)концентрации жизни(или сгущения, области):

А. В Мировом океане

Водная планктонная пленка

Донная пленка

Прибрежные сгущения

Саргассовые сгущения

Б. На суше Наземная пленка Почвенные сгущения Водные сгущения озер и других стоячих водоемов

Мощность таких сгущений и пленок жизни измеряются от нескольких дециметров и метров до десятков метров, редко до одной-полутора сотн метров. Несмотря на это как указывал Вернадский эффект этих пленок и сгущений колоссален.

В.И.Вернадский вкладывал в понятие биосферы в основном биогеохимический смысл. Живое вещество биосферы играет роль как бы посредники между космосом и нашей планетой и одновременно является главным агентом биогеохимической деятельности.

Биосфера представляет собой целостную планетарную структуру состоящую из живого вещества. Биосферные функции живого вещества тесно связаны со свойствами живых организмов, проявляющихся в их геохимической работе, а также с отправлениями и процессами, связанными с переносом химических веществ по пищевым цепям, в ходе которых идет преобразование органических соединений, разложение и отмирание их во внешней среде. Исходя из этого В.И.Вернадский считал, что жизнь это не случайное явление на Земле. Она связана со строением и эволюцией химических элементов в земной коре, входит в её механизм, выполдняя важнейшие планетарные функции.

По В.И.Вернадскому каждый организм обладает своим собственным термодинамическим полем. Находясь в окружении косной среды организмы, хотя и резко от неё обособлены, весьма тесно взаимосвязаны с ней, поддерживая свое внутреннее термодинамическое равновесие. В результате жинедеятельности организмов возникают термодинамические поля других уровней-популяционное, видовое, биоценотическое и наконец биосферное. Возникновение биосферного термодинамического поля -это не простой суммарный эффект. Это сложный процесс, происходящий на основе радиационного баланса земной поверхности, её энергетического баланса, климатических условий, водного баланса, географической зональности, баланса органического вещества икруговорота вещества глобального типа, основанного на устойчивости экологических систем всех уровней и человеческой деятельности.

Деятельность живых организмов на этом термодинамическом поле имеет особое значение. Живые организмы аккумулируют солнечную энергию, преобразуют, трансформируют и транспортируют её по пищевым цепям. На основании этого образуются новые формы и состояния энергии, новые формы круговорота веществ как на поверхности планетыдак и в её недрах. В.И.Вернадский впервые подчеркнул, что деятельность живых организмов в масштабах планеты формируется в могучую геологическую силу по конечным последствиям которой несравнимы никакие другие геологические факторы. Так, например В.И.Вернадский считал, живое вещество определило не только состав атмосферы, гидросферы, углей и диатомитов, но и способствовало образованию глин, всех известняков и других осадочных пород. Даже гранитную оболочку Земли образовавшуюся за счет переплавления осадочных пород В.И.Вернадский относит в «область былых биосфер». В последнее время появилось много сторонников вторичного происхождения гранитов.

Интересную гипотезу выдвинули геологи- проф. В.И.Лебедев и академик Н.В.Белов. Речь идет о гипотезе геохимических аккумуляторов, согласно которой солнечная энергия может аккумулироваться не только в органических соединениях в ходе фотосинтеза, но и в глинистых минералах. Эта аккумулированная энергия при погружении поверхностных глин в геосинклинальных зонах может интенсивно освобождаться и наряду с энергией радиактивного распада может служить одним из источников магматических и других эндогенных процессов, происходящих в глубине Земного шара. Проф. Б.Б.Полынов показал, что глинистые минералы могут возникать в процессе разложения растительных остатков. Так, после смерти растений из углерода, азота, водорода и кислорода образуется гумус, а из кремния,алюминия, железа и других элементов образуются глинистые минералы. Эти представления вполне связываются с механизмами аккумуляции солнечной энергии в глинах.

Весьма важным положением является то, что в ходе геологического времени живое вещество непрерывно и закономерно изменяется и морфологически совершенствуется, постоянно эволюционирует.

Жизнь определяет и подчиняет себе все другие планетарные процессы. Биосфера является областью, где происходит превращение космической энергии в земную.При этом через живые существапроисходит регуляция химических проявлений земной коры с образованием энергетического биосферного поля.

Биосферные функции живого вещества тесно связаны со свойствами живых организмов, проявляющихся в их геохимической работе, с отправлениями и процессами, связанными с переносом химических элементов по пищевым цепям. В.И.Вернадский различает следующие функции живого вещества:

Функция синтеза и разрушения органического вещества. Поверхность Земли ежегодно получает 5×10²⁰ ккал лучистой энергии, из которой на испарение воды тратится половина, а на создание биотического круговорота всего 0,1-0, 2%. Но однако эта небольшая по количеству энергия делает огромную работу. Ежегодно под воздействием этой части энергии продуцируется 42 млрд тонн органического углерода. Образующаяся при этом углекислота имеет массу 170 млрд тонн и она связывает 68 млрд тонн воды, образуя 115 млрд тонн сухого органического в-ва. При этом освобождается 123 млрд тонн кислорода и усваивается 44х10¹⁶ккал ФАР (фотосинтетически активной солнечной радиации). В ходе фотосинтеза в биотический круговорот вовлекается 6 млрд тонн азота, 2 млрд тонн фосфора и других веществ.

Газовая функция. В ходе метаболизма организмов проходит обширная совокупность разнообразных газовых реакций, ведущих к выделению кислорода, углеркислого газа, парообразной воды и т.д. В конечном счете вся атмосфера и гидросфера и все почвы оказываются связаны с газовой функцией организмов. По подсчетам американского ученого Е.Рабиновича весь кислород атмосферы обращаете через организмы за 2000 лет, углекислота-за 300 лет, вся вода планеты за 2 млн лет. Иначе говоря многие биофильные элементы за всю историю органического мира многократно прошли через организмы.Некоторые элементы не одну тысячу раз.

Окислительная функция. Выполняется древними бактериями большей частью автотрофного типа. В ходе это функции образуется развивается почвенный слой, идут процессы выветривания, седиментации (осаждения) и миграции веществ.

Восстановительная функция. Выполняется главным образом грибами и бактериями и ведет к развитию реакций десульфирования и дениторификации с образованием сероводорода, окислов азота, сернистых металлов, метана и водорода.

Функция концентрирования веществ из их рассеянного состояния. В результате избирательного поглощения организмами ряд элементов в резко выраженных концентрациях аккумулируютсяи непрерывно накапливаются в биогенных осадочных породах и гумусовых горизонтах, илах и сапропелях.

По данным В.И.Вернадского масса живого вещества составляет всего лишь О, 25 от массы всей биосферы (10¹² тонн). На 1 кв м поверхности планеты в среднем приходится 2 кг живого вещества. В его составе значительно преобладают растительные организмы, суммарная биомасса которых в 100 тыс раз превышает биомассу животных. В составе зоомассы 99-99, 5% приходится на беспозвоночных организмов.

В настоящее время под «биосферой понимают сложную многокомпонентую общепланетарную термодинамически открытую саморегулирующуюся систему живого вещества и живой материи, аккумулуирующуюи перерабатывающую огромные ресурсы энергии, определяющую состав и динамику земной коры, атмосферы и гидросферы»(В.А.Ковда).

Современные исследования признают организованность биосферы по типу иерархии. Вс её части живые и косные взаимопроникают друг в друга, образуя единое целое взаимодействуют между собой. При этом ни одна из составных частей биосферы не может быть от неё отделена без уничтожения самого «целого» т.е. биосферы. Организованность биосферы -это основное свойство её как системы. Она рассматривается как целостная система, обладающая подвижно-динамическим, все время колеблющимся равновесием, непрерывно стремящимся к устойчивости. В этой системе движущим фактором, играющим ведущую роль в развитии и эволюции биосферы является противоречие, возникающее между живым веществом и неорганическим условиями существования Конкретным выражением этого противоречия является основной для всей биосферы процесс превращения неорганического вещества в органическое, с одной стороны, и разложение органического вещества до минеральных веществ -с другой.

Вместе с тем биосфера как всякое целостное образование обладает определенной автономностью, обособленностью по отношению к внешней среде.

Компонентами т.е. составными частями биосферы в настоящее время принято считать живое вещество, выражаемое его биомассой и биокосные среды, к которым относят атмосферу, почвы, природные воды, и также органогенные горные породы литосферы -биолиты. В последжние годы наблюдаются многие процессы, связанные сдеятельностью человека, нарушающие сложившиеся биосферные равновесные процессы. Поэтому современный этап развитияи непрерывно накапливаются в биогенных осадочных породах и гумусовых горизонтах, илах и сапропелях.

По данным В.И.Вернадского масса живого вещества составляет всего лишь 0,25 от массы всей биосферы (10¹² тонн). На 1 кв м поверхности планеты в среднем приходится 2 кг живого вещества. В его составе значительно преобладают растительные организмы, суммарная биомасса которых в 100 тыс раз превышает биомассу животных. В составе зоомассы 99-99, 5% приходится на беспозвоночных организмов.

biofile.ru

Планетарная роль живого вещества

Планетарная роль живого вещества. Биогенные миграции веществ. Общая характеристика веществ. Влияние деятельности человека на состояние биосферы. Ноосфера

Понятие биосфера предложил австралийский геолог Э. Зюсс. Учение о биосфере как особую часть Земли, населенную живыми организмами, создал выдающийся украинский ученый В. И. Вернадский. Биосфера является частью геологических оболочек земного шара, заселенных живыми организмами, занимает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижний слой атмосферы. Биосфера — это совокупность всех биогеоценозов Земли, единственная глобальная система высшего порядка.

В глубь литосферы организмы проникают на 2-4 км (некоторые группы бактерий), дальнейшее продвижение ограничено высокой температурой (более 100 ° C). В гидросфере жизни случается на любых глубинах (11022 м). В атмосфере максимальная высота, на которой обнаружены споры бактерий — 22 км (высота озонового экрана). Наибольшая концентрация жизни в благоприятных условиях существования — в пределах отдельных внешних оболочек Земли (литосферы, гидросферы и атмосферы). Живое вещество биосферы, под которой В. И. Вернадский понимал всю совокупность организмов на планете, является большой геологической силой. Энергия живого вещества биосферы проявляется в способности организмов к размножению и распространению. На земной поверхности только в кратерах действующих вулканов и в толще ледников нет живых организмов. Одним из свойств живого вещества является ее постоянный обмен с окружающей средой. Вследствие этого через организмы проходит значительное количество химических элементов. Живым организмам для осуществления биохимических процессов необходимые вещества и энергия, которые они получают из окружающей среды, при этом значительно превращая последнее. В результате постоянного и непосредственного обмена с окружающей средой различные химические элементы поступают к живым существам, могут в них накапливаться, исходя из организма через определенное время, или сохраняясь в нем на всю жизнь. Постоянный круговорот веществ и поток энергии обеспечивают функционирование биосферы как целостной системы. В процессе деятельности живое вещество биосферы (продуценты) способны накапливать солнечную световую энергию, превращая ее в энергию химических макроэргических связей. Суммарная первичная продукция автотрофных организмов определяет биомассу биосферы в целом. Живое вещество выполняет разнообразные функции, осуществляет значительную работу по преобразованию оболочек Земли.

Газовая функция живого вещества заключается в воздействии живых организмов в процессе их жизнедеятельности на газовый состав атмосферы планеты. Все аэробные организмы при дыхании поглощают кислород и выделяют углекислый газ, только зеленые растения и цианобактерии в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Некоторые бактерии влияют на концентрацию других газов (сероводорода, метана, азота и т.д.).

Окислительно-восстановительная функция заключается в том, что некоторые организмы (бактерии) способны окислять (железо, серу) или восстанавливать (нитраты, нитриты) некоторые химические соединения в процессе своей жизнедеятельности.

Концентрационная функция заключается в поглощении живыми существами и накоплении в своем организме определенных химических элементов из окружающей среды (соединения кальция и фосфора накапливают фораминиферы, моллюски, позвоночные животные, соединения стронция и кремния — радиолярии, соединения йода — бурые водоросли и т.д.).

Человек в биосфере. В первой половине XX века В.И.Вернадский предсказал, что биосфера разовьется постепенно в ноосферу (от греч. Ноос — разум), т.е. особую «умную» оболочку Земли. Он рассматривал ноосферу как новый этап биосферы, по которой умственная деятельность человека становится определяющим фактором ее развития. Биосфера переходит в новое состояние — ноосферу — под влиянием научной мысли и человеческого труда. Человечество выступает как небывалая новая биогенная сила. К решению проблем человек должен подходить с позиций экологического мышления, т.е. сохранения и улучшения состояния природной среды. Ноосфера — качественно новое состояние биосферы, при котором умственная деятельность человека начинает определять ее развитие.

xn—-7sbfhivhrke5c.xn--p1ai

Функции, состав и строение биосферы

Все живые существа планеты Земля вступают в тесную связь друг с другом и с окружающей средой, образуя тем самым экосистемы. Эти сообщества взаимодействующих организмов не изолированы одно от другого. Они связаны между собой различными взаимоотношениями, прежде всего пищевыми. Совокупность экосистем образует единую планетарную экосистему, которая называется биосферой. В этой статье будет рассмотрено строение биосферы, ее состав и основные функции.

Наука

Данное понятие было впервые введено в науку Ж. Б. Ламарком в далеком 1803 году и означало совокупность всех живых организмов планеты Земля. В конце девятнадцатого века термин «биосфера» использовал Ж. Зюсе, который включил неживую материю осадочных пород в строение биосферы. Учение о биосфере появилось в 1926 году, когда В. И. Вернадский обобщил огромное количество научных сведений, так или иначе иллюстрирующих взаимосвязь между живым и неживым веществом. Ученый смог показать, что наша планета не только заселена живыми организмами, но и активно ими преобразуется. Кроме того, по мнению Вернадского, вмешательство людей в природные процессы настолько существенно, что возможно говорить о ноосфере – новой фазе развития биосферы. На сегодняшний день наука о биосфере объединяет в себя данные из разных областей знания. Среди них можно отметить биологию, химию, геологию, климатологию, океанологию, почвоведение и прочие.

Строение биосферы таково, что живые организмы могут самостоятельно поддерживать необходимый состав почвы, атмосферы и гидросферы. Они играют ключевую средообразующую роль. На основании этого ученые выдвинули гипотезу о том, что почва и воздух были созданы самими живыми организмами на протяжении сотен миллионов лет эволюции. Изучив сходство в строении геологических пород, залегающих глубже кембрийских, с более поздними породами, Вернадский предположил, что в виде простейших организмов жизнь на планете существовала едва ли не изначально. Позже геологи доказали ошибочность этой гипотезы.

Так как солнце является энергетической основой существования всего живого на Земле, биосферу можно рассматривать как оболочку, структура и состав которой формируются за счет совместной деятельности живых организмов и определяются притоком солнечной энергии. Теперь давайте познакомимся со строением биосферы Земли.

Живое и неживое

Рассматривая состав и строение биосферы, прежде всего стоит отметить, что она состоит из живого и неживого вещества (инертной материи). Основная масса живых организмов сосредотачивается в трех геологических оболочках Земли: атмосфере (воздушный слой), гидросфере (океаны, моря и так далее) и литосфере (верхний слой породы). Однако распределяются эти оболочки в самой большой экосистеме неравномерно. Так, гидросфера представлена в строении биосферы полностью, а литосфера и атмосфера – частично (верхний и нижний слои соответственно).

Неживой компонент биосферы состоит из:

Биогенного вещества, которое является продуктом жизнедеятельности живых организмов. К нему относятся: каменный уголь, нефть, торф, природные известняки, газ и прочее.
Биокосного вещества, представляющего собой совместный результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов. Сюда входят: почва, ил, вода водоемов и так далее.
Косного вещества, которое входит в биологический круговорот, но не является продуктом жизнедеятельности живых организмов. К этой группе относятся: вода соли металлов, атмосферный азот и прочее.

Границы биосферы

Такие понятия, как состав, строение и границы биосферы, тесно связаны друг с другом. Несмотря на то что бактерии и споры были обнаружены на высоте до 85 километров, считается, что верхний предел биосферы составляет 20-25 км. На больших высотах концентрация живого вещества ничтожно мала из-за сильного воздействия солнечного излучения.

В гидросфере жизнь присутствует повсюду. И даже в Марианской впадине, глубина которой составляет 11 км, ученый из Франции Ж. Пикар наблюдал не только беспозвоночных, но и рыб. Под более чем 400-метровой толщей антарктического льда живут бактерии, водоросли, фораминиферы и ракообразные. Бактерии встречаются под километровым слоем ила и в подземных водах. Тем не менее наибольшая концентрация живых существ наблюдается на глубине до 3 км. Таким образом, границы и строение биосферы в разных частях планеты могут быть разными.

Атмосфера, литосфера и гидросфера

Атмосфера состоит главным образом из кислорода и азота. В небольших количествах в ней содержатся аргон, углекислый газ и озон. От состояния атмосферы зависит жизнь как сухопутных, так и водных существ. Кислород необходим для дыхания живых организмов и минерализации отмирающих органических веществ. Ну а углекислый газ используется растениями для фотосинтеза.

Литосфера имеет толщину от 50 до 200 км, тем не менее основное количество видов живых организмов сосредотачивается в ее верхнем слое толщиной несколько десятков сантиметров. Распространение жизни вглубь литосферы ограничено в силу ряда факторов, главными из которых являются: отсутствие света, высокая плотность среды и высокая температура. Таким образом, нижней границей распространения жизни в литосфере является глубина в 3 км, на которой были обнаружены некоторые виды бактерий. Справедливости ради стоит отметить, что они жили не в грунте, а в подземных водах и нефтеносных горизонтах. Ценность литосферы состоит в том, что она дает жизнь растениям, питая их всеми необходимыми веществами.

Гидросфера является важнейшим компонентом биосферы. Порядка 90 % запаса воды приходится на Мировой океан, который занимает 70 % поверхности планеты. Он содержит 1,3 млрд км³, а реки и озера – 0,2 млн км³ воды. Важнейшим фактором жизнедеятельности организма является содержание в воде кислорода и углекислого газа.

Увлекательные цифры

И состав, и строение, и функции биосферы удивляют своими масштабами. С некоторыми интересными фактами мы с вами сейчас познакомимся. В воде содержится в 660 раз больше углекислого газа, чем в воздухе. На суше преобладает разнообразие растительного мира, а в море – животного. 92 процента всей биомассы на суше приходится на зеленые растения. В океане же 94 % составляют микроорганизмы и животные.

В среднем раз в восемь лет биомасса Земли обновляется. Растениям суши для этого нужно 14 лет, океана – 33 дня. На то, чтобы вся вода земного шара прошла через живые организмы, понадобится 3000 лет, кислород – до 5000 лет, а углекислый газ – 6 лет. У азота, углерода и фосфора эти циклы еще более длительные. Биологический круговорот не замкнут – порядка 10 % живого вещества переходит в осадочные отложения и захоронения.

На биосферу приходится всего 0,05 % от массы нашей планеты. Она занимает порядка 0,4 % от объема Земли. Масса живых существ составляет всего 0,01-0,02 % от массы косного вещества, тем не менее они играют весьма значительную роль в геохимических процессах.

Ежегодно продуцируется 200 млрд тонн сухого веса органики, а в процессе фотосинтеза поглощается 170 млрд тонн углекислого газа. В процессе жизнедеятельности микроорганизмов в биогенный круговорот каждый год вовлекается 6 млрд тонн азота и 2 млрд тонн фосфора, а также огромное количество железа, магния, серы, кальция и прочих элементов. За это время человечество добывает порядка 100 млрд тонн полезных ископаемых.

В процессе своей жизнедеятельности организмы делают существенный вклад в круговорот веществ, стабилизируя и преображая биосферу, свойства и строение которой заставляют задуматься о наличии высших сил.

Энергетическая функция

Познакомившись со строением и составом биосферы, переходим к ее функциям. Начнем с энергетической. Как известно, растения поглощают солнечное излучение и насыщают биосферу жизненно необходимой энергией. Примерно 10 % улавливаемого света продуценты используют для своих нужд (в основном для клеточного дыхания). Все остальное через пищевые цепи распространяется по всем экосистемам биосферы. Часть энергии консервируется в недрах земли, насыщая их своей силой (уголь, нефть и т. д.).

Даже рассматривая функции и строение биосферы кратко, всегда выделяют окислительно-восстановительную функцию как подвид энергетической. Будучи продуцентами, хемосинтезирующие бактерии могут извлекать энергию из реакций окисления и восстановления неорганических соединений. В процессе окисления сероводорода энергией питаются серобактерии, а железа (из 2-валентного в 3-валентное) – железобактерии. Нитрифицирующие также не сидят без дела. Они окисляют аммонийные соединения до нитратов и нитритов. Именно для этого фермеры удобряют свои поля соединениями аммония, которые сами по себе растениями не усваиваются. При удобрении грунта непосредственно нитратами запасающие ткани растений перенасыщаются водой, что приводит к ухудшению их вкусовых качеств и увеличению опасности возникновения заболеваний пищеварительной системы у тех, кто употребляет их в пищу.

Средообразующая функция

Живые организмы формируют почву, а также регулируют состав воздушной и водной оболочек земли. Если бы на планете не существовало фотосинтеза, запас атмосферного кислорода был бы израсходован за 2000 лет. Кроме того, буквально через один век, из-за увеличения концентрации углекислого газа в воздухе, организмы начали бы гибнуть. За один день лесной массив может поглотить из 50-метрового слоя воздуха до 25 % двуокиси углерода. Дерево среднего размера способно обеспечить кислородом четырех человек. Один гектар лиственного леса, расположенный около города, ежегодно задерживает порядка 100 тонн пыли. Озеро Байкал, которое славится своей кристальной чистотой, является таковым благодаря меленьким рачкам, которые трижды за год «процеживают» его. И это лишь несколько примеров того, как живые организмы регулируют состав веществ в биосфере.

Концентрационная функция

Живые существа, и в особенности микроорганизмы, способны концентрировать множество химических элементов, находящихся в биосфере. Практически 90 % почвенного азота являются результатом деятельности синезеленых водорослей. Бактерии могут концентрировать железо (к примеру, окисляя гидрокарбонат, растворимый в воде, до гидроксида, оседающего в среде их обитания), марганец и даже серебро. Эта удивительная особенность позволила ученым полагать, что именно благодаря микроорганизмам на земле столько месторождений металлов.

В некоторых странах такие элементы, как германий и селен добывают из растений. Водоросль фукус может накапливать в 10 тысяч раз больше титана, чем содержится в окружающей ее морской воде. В каждой тонне бурых водорослей содержится несколько килограмм йода. Австралийский дуб накапливает алюминий, сосна – бериллий, береза – барий и стронций, лиственница – ниобий и марганец, а торий концентрируется в осине, черемухе и пихте. Кроме того, некоторые растения даже «собирают» драгоценные металлы. Так, в 1 тонне золы полыни может быть до 85 граммов золота!

Деструктивная функция

Химическое строение биосферы Земли и ее окружения предполагает не только созидательные, но и разрушающие процессы. Впрочем, они также играют большую роль в регуляции веществ на планете. При активной жизнедеятельности живых организмов происходит минерализация органических остатков и выветривание горных пород. Бактерии, грибы, синезеленые водоросли и лишайники могут разрушать твердые породы за счет выделения угольной, азотистой и серной кислот. Разъедающие соединения также выделяют корни деревьев. Есть такие бактерии, которые даже могут разрушить стекло и золото.

Транспортная функция

Рассматривая строение и функции биосферы, нельзя упустить из виду перенос масс вещества. Дерево поднимает воду из земли в атмосферу, крот выбрасывает землю наверх, рыба плывет против течения, стая саранчи мигрирует – все это является проявлением транспортной функции биосферы.

Живое вещество может проделывать грандиозную геологическую работу, формируя новый облик биосферы и активно участвуя во всех ее процессах.

Отдельно стоит отметить процесс формирования осадочных пород. Первой стадией этого процесса является выветривание – разрушение верхних слоев литосферы под действием воздуха, солнца, воды и микроорганизмов. Внедряясь в породу, корни растений могут разрушать ее. Вода, которая просачивается в трещины, образованные корнями, растворяет и уносит вещество. Это происходит благодаря разъедающим компонентам растения. Особенно обильно органические кислоты выделяют лишайники. Таким образом, физическое выветривание происходит вместе с химическим.

Благодаря отмиранию организмов планктона на дне мирового океана ежегодно отлагается до 100 млн тонн известняков. Многие из них имеют химическое происхождение, находясь, к примеру, в области контакта кислотных и щелочных подземных вод. При отмирании одноклеточных водорослей и радиолярий формируются кремнийсодержащие илы, которые покрывают сотни тысяч км² морского дна.

Почвообразующая функция

Свойства и строение биосферы настолько всеобъемлющи, что все ее функции тесно связаны между собой. Так, почвообразование является одним из ответвлений обмена масс и средообразования, но рассматривается отдельно в силу свое важности. При разрушении и дальнейшей переработки горных пород микроорганизмами образуется рыхлая плодотворная оболочка земли, именуемая почвой. Корни крупных растений извлекают минеральные элементы из глубоких горизонтов, обогащая ими верхние слои грунта и повышая их плодотворность. Почва получает органические соединения из мертвых корней и стеблей растений, а также экскрементов и трупов животных. Эти соединения являются пищей для почвенных организмов, которые минерализуют органику, продуцирую углекислый газ, органические кислоты и аммиак.

Беспозвоночные животные, насекомые, а также их личинки, играют важнейшую структурообразующую роль. Они делают почву рыхлой и пригодной для жизни растений. Позвоночные животные (кроты, землеройки и прочие) разрыхляют землю, способствуя благополучному произрастанию в ней кустарников. Ночью в землю проникает охлажденный сжатый воздух, который необходим для дыхания корней и микроорганизмов.

Такое вот удивительно строение у биосферы.