Biosphäre: die Grenzen der Biosphäre. Zusammensetzung und Grenzen der Biosphäre. Obergrenze der Biosphäre

Bewohnt von lebenden Organismen, die es im Laufe ihrer Lebenstätigkeit aktiv umwandeln.

Geschichte des Studiums

Das Konzept der Biosphäre als Lebensbereich wurde in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts von Jean-Baptiste de Lamarck in die Wissenschaft eingeführt. Er war es, der sie am ehesten verstand. Der Begriff selbst wurde jedoch vom österreichischen Wissenschaftler Edward Suess vorgeschlagen. Er arbeitete auf dem Gebiet der Geologie und verstand die Biosphäre als Gesamtheit aller Organismen. Nun ist eine solche Bedeutung in den Begriff „Biota“ eingebettet. Suess skizzierte seine Hypothesen und Forschungsergebnisse in dem berühmten wissenschaftlichen Werk „Das Antlitz der Erde“, in dem er die Geologie der Alpen beschrieb.

Das moderne Konzept der Biosphäre wurde vom russischen Wissenschaftler Geochemiker formuliert, der über enzyklopädisches Wissen in vielen Wissenschaftszweigen verfügt - Vladimir Ivanovich Vernadsky. Als Professor für Mineralogie an der Moskauer Universität wurde er Autor des großartigen Werks „Biosphäre“, das 1926 veröffentlicht wurde. In dieser Arbeit gab er erstmals eine detaillierte Definition dieses Begriffs.

V. M. Vernadsky glaubte zu Recht, dass die Biosphäre eine große konzentrische Region der Erde ist, die die Rolle der wichtigsten geochemischen Kraft spielt. Es handelt sich also um einen Raum, in dem Leben existiert oder jemals existiert hat, d. h. die Biosphäre ist durch das Vorhandensein lebender Organismen oder ihrer Stoffwechselprodukte gekennzeichnet.

Stoffarten in der Biosphäre

VI Vernadsky hat mehrere Arten von Substanzen herausgegriffen, die die Grundlage der Biosphäre bilden.

1. Eigentlich lebende Materie, die durch eine Kombination von Organismen gebildet wird.
2. Eine biogene Substanz, die während und nach der lebenswichtigen Aktivität von Organismen gebildet wird. Wir sprechen von atmosphärischen Gasen, Kohle, Öl und so weiter.
3. die ohne das Eingreifen von Organismen gebildet wird.
4. - das sind Verbindungen, die das Ergebnis der Lebenstätigkeit von Organismen in Verbindung mit abiogenen Prozessen sind.

Die Grenzen der Biosphäre werden in Übereinstimmung mit dem Vorhandensein einer Kombination der oben genannten Substanzen in den Erdschalen bestimmt.

Lebende Materie in der Biosphäre

Es ist offensichtlich, dass die wichtigsten geochemischen und energetischen Prozesse unter der obligatorischen Teilnahme von V. I. Vernadsky ablaufen, der das Konzept auf diese Weise formuliert hat. Lebende Materie - alles, was im Moment existiert, bildet einen einzigen Satz, der sich in der elementaren chemischen Zusammensetzung, dem Gewicht und der Energie ausdrückt.

Die Haupteigenschaft lebender Materie ist ihre Aktivität aufgrund der Verbindung mit der Umwelt durch einen konstanten biogenen Fluss. Der Fluss entsteht während der Atmung, Ernährung, Fortpflanzung. In diesem Zusammenhang kann die Lebenstätigkeit von Organismen als ein mächtiger geologischer Prozess planetarischer Natur betrachtet werden.

Ständige Wanderungen chemischer Elemente zwischen dem Organismus und der Umwelt in beide Richtungen finden kontinuierlich statt. Die Durchführung dieses Verfahrens ist aufgrund der Nähe der elementaren chemischen Zusammensetzung von Organismen zur chemischen Zusammensetzung der Erdkruste möglich.

Pflanzen, die Photosynthese betreiben, erzeugen in der Biosphäre komplexe organische Moleküle mit einem großen Energieangebot. So sammelt und transformiert lebende Materie die gebundene Strahlungsenergie der Sonne. Die Bewegung von Energie wird durch das ständige Wachstum und die Entwicklung des Organismus möglich. Die Reproduktionsrate ist, wie V. I. Vernadsky zu Recht glaubte, die Rate, mit der geochemische Energie in der Biosphäre übertragen wird.

Grenzen

Der Teil der Biosphäre, in dem sich derzeit lebende Organismen befinden, wird allgemein als Neobiosphäre bezeichnet. Mit anderen Worten, modern. Und der Lebensraum alter Organismen ist die Paläobiosphäre.

Die Gesamtmasse der Geosphären des Planeten beträgt ungefähr 2420 Milliarden Tonnen. Dieser Wert entspricht dem 200-fachen der Masse der Atmosphäre. Daraus können wir schließen, dass die Schicht lebender Materie in der Gesamtmasse der Geosphäre vernachlässigbar ist.

Die Bandbreite potentieller Möglichkeiten und das Ausmaß der Anpassungsfähigkeit von Organismen bestimmen die "Ubiquität des Lebens". Lebewesen ließen sich allmählich in den Meeren und Ozeanen nieder und ließen sich dann an Land nieder. Laut Vernadsky ändern sich die Zusammensetzung und die Grenzen der Biosphäre immer noch.

Zu beachten ist, dass im Gegensatz zu anderen irdischen Hüllen nur die Biosphäre als komplex angesehen werden kann. Es erfüllt auch die Funktion einer „Abdeckung“ von einem Lebewesen und ist der Lebensraum vieler Organismen, einschließlich des Menschen.

Die Grenzen der Biosphäre sind wie folgt definiert. Sie umfasst die untere Zone der Atmosphäre, die obere Zone der Lithosphäre und die gesamte Hydrosphäre. Und die Höhen der Atmosphäre, die von Kälte und niedrigem Druck geprägt sind, und die Tiefen des Ozeans, in denen der Druck 12.000 Atmosphären erreichen kann - all dies ist die Biosphäre. Die Grenzen der Biosphäre sind wegen der sehr weiten Grenzen der Temperaturtoleranz von Organismen so weit.

Es sollte beachtet werden, dass es auch Bakterien gibt, die im Vakuum existieren können. Auch die Grenzen der Anpassung an chemische Bedingungen sind sehr weit. Real ist beispielsweise die Existenz von Organismen unter dem ständigen Einfluss ionisierender Strahlung. Studien zeigen, dass einige Lebewesen so robust sind, dass ihre Fähigkeiten nach bestimmten Kriterien sogar außerhalb der Biosphäre liegen.

Neben den aufgeführten Hauptbedingungen beruht das Leben von Organismen auf der Konstanz des biogenen Atomstroms.

Obergrenze der Biosphäre

In verschiedenen Teilen des Planeten existiert Leben in der Atmosphäre in unterschiedlichen Höhen. In den Zonen des Süd- und Nordpols beträgt dieser Wert 8-10 km, in Äquatornähe 17-18 km, in allen anderen Gebieten 20-25 km. Somit ist nur die Troposphäre, der untere Teil der Atmosphäre, mit Leben gefüllt.

Die physikalische Grenze der Ausbreitung von Leben in der Atmosphäre liegt an der unteren Grenze

Hydrosphäre

Die Hydrosphäre wird von Ozeanen, Meeren, Seen, Flüssen und Eisschilden gebildet. Es gibt Leben in jeder Tiefe. Die überwiegende Mehrheit der lebenden Organismen besetzte die Oberflächenschichten und Küstengebiete. Aber selbst in einer Tiefe von 11.022 m, im tiefsten Becken des Weltozeans (Mariinsky), gibt es Einwohner. Zur Neobiosphäre gehören auch Bodensedimente, die einst der Lebensraum uralter Lebewesen waren.

Untere Grenze der Biosphäre

Wenn wir über die Lithosphäre sprechen, dann ist der Boden natürlich die am dichtesten besiedelte Schicht, aber die Existenz von Leben wurde viel tiefer entdeckt - etwa 6-7 Kilometer unter der Erde. Dies betrifft vor allem tiefe Risse und Höhlen.

Organismen, die die Biosphäre bewohnen

Lebende Organismen werden je nach Methode zur Gewinnung der für das Leben notwendigen Energie in zwei Gruppen eingeteilt: autotrophe und heterotrophe. Der Lebensraum von Vertretern beider Gruppen ist die Biosphäre. Die Grenzen der Biosphäre werden durch ihre Verbreitung bestimmt.

Vertreter in ihrer Ernährung sind nicht mit anderen Lebewesen verbunden. Dazu benötigen sie Sonnenlicht oder die Energie chemischer Bindungen von Verbindungen anorganischen Ursprungs. Beide können als Energiequelle genutzt werden, während sie Nährstoffe aus Mineralien erhalten.

Autotrophe werden in zwei Untergruppen unterteilt. Dies sind phototrophe (grün) und chemotrophe (Bakterien). Die ersten können nur im Bereich des Eindringens von Sonnenlicht existieren. Letztere sind jedoch aufgrund der Verwendung chemischer Verbindungen organischer Natur als Energiequelle viel weiter verbreitet.

Im Gegensatz dazu benötigen Heterotrophe organische Substanzen, die von anderen Organismen als Energie- und Nahrungsquelle produziert werden. Das heißt, ohne die Vorarbeit der Autotrophen wäre ihre Existenz unmöglich. Tiere und Menschen sind als Bewohner der Biosphäre heterotrophe Organismen.

"Filme des Lebens"

Die ungleichmäßige Verteilung des Lebens ist eines der wichtigen Merkmale, die die Biosphäre charakterisieren. Die Grenzen der Biosphäre haben die geringste Lebensdichte. Das größte wird an den Kreuzungen von Lebensräumen beobachtet. Insgesamt ist die Verteilung des Lebens in der Biosphäre sehr ungleichmäßig. V. I. Vernadsky führte den Begriff "Filme des Lebens" ein und beschrieb mit seiner Hilfe die am dichtesten besiedelten Gebiete der Biosphäre. Die Boden-Luft-Kontaktgrenze ist der erste solcher Filme, seine Dicke beträgt 2 bis 3 cm, der zweite wird durch die Luft-Boden-Kontaktzone dargestellt - den Küstenstreifen und die Auftriebszone. Die dritte wird durch die euphotische Zone des Ozeans (bis zu 200 m) dargestellt, d. H. Der Bereich des freien Eindringens des Sonnenstrahls.

So ist das Leben, das das „Antlitz der Erde“ verändert, untrennbar mit dem Begriff „Biosphäre“ verbunden. Die Grenzen der Biosphäre sind die Grenzen des Lebens.

Räumlich-funktionale Organisation ist ein Mechanismus, der die „geologische Ewigkeit aller Lebewesen“ gewährleistet. Der Mensch ist als Bewohner der Biosphäre zusammen mit anderen heterotrophen Organismen direkter Teilnehmer am Energiekreislauf, der das Leben auf der Erde sichert.