Biosfera, njezina struktura i granice

Najveća generalizacija u kompleksu znanosti o Zemlji (geologija, geografija, geokemija, biologija) bila je doktrina o biosferi koju je stvorio ruski znanstvenik V. I. Vernadsky. Započevši svoju znanstvenu djelatnost (kao geolog) proučavanjem sedimentnih stijena zemljine kore, V. I. Vernadsky je otkrio ogromnu ulogu živih organizama u složenim geokemijskim procesima našeg planeta. Godine 1926. objavljena mu je knjiga Biosfera. Ovo djelo duboko analizira složen odnos između živih organizama i nežive prirode Zemlje. Njegov rad je bio nešto ispred svog vremena. Tek u drugoj polovici 20. stoljeća, u pozadini pogoršanih ekoloških problema, njegova se teorija o biosferi raširila.

Važan element učenja V. I. Vernadskog o biosferi je ideja o bliskoj ovisnosti biosfere o ljudskoj aktivnosti i njenom očuvanju kao rezultat razumnog odnosa čovjeka prema prirodi. Znanstvenik je napisao:

Čovječanstvo uzeto u cjelini postaje moćna geološka sila. Pred njim, pred njegovom mišlju i radom je pitanje preustroja biosfere u interesu slobodoumnog čovječanstva u cjelini. Ovo novo stanje biosfere, kojemu se približavamo, a da to ne primjećujemo, je noosfera. jedan

Trenutno je doktrina biosfere najvažniji dio ekologije, izravno povezan s problemima regulacije interakcije između čovjeka i prirode.

Prvi put termin "biosfera" upotrijebio je J. B. Lamarck početkom 19. stoljeća. Kasnije se spominje u radu austrijskog geologa E. Suessa 1875. Međutim, ovaj koncept nisu detaljno razradili ovi znanstvenici, već je slučajno korišten za označavanje područja života na Zemlji. Samo u djelima V. I. Vernadskog detaljno je i pažljivo analiziran i shvaćen je kao "ljuska života" na našem planetu.

Biosfera nazivamo ukupnost svih živih organizama našeg planeta i onih područja geoloških ljuski Zemlje koja su nastanjena živim bićima i koja su tijekom geološke povijesti bila izložena njihovom utjecaju.

Granice biosfere.Živi organizmi su neravnomjerno raspoređeni u geološkim ljuskama Zemlje: litosfera, hidrosfera i atmosfera(Sl. 1). Stoga biosfera sada uključuje gornji dio litosfere, cijelu hidrosferu i donji dio atmosfere.

Riža. jedan.Područje distribucije organizama u biosferi:1 - razina ozonskog omotača, teško odgađa ultraljubičasto zračenje; 2 - snježna granica; 3 - tlo; 4 - životinje koje žive u špiljama; 5 - bakterije u ulju bunari

Litosfera je najudaljenija čvrsta ljuska Zemlje. Njegova debljina varira između 50-200 km. Raspodjela života u njemu je ograničena i naglo opada s dubinom. Velika većina vrsta koncentrirana je u gornjem sloju koji je debeo nekoliko desetaka centimetara. Neke vrste prodiru u dubinu od nekoliko metara ili desetaka metara (životinje ukopane - krtice, crvi; bakterije; korijenje biljaka). Najveća dubina na kojoj su pronađene neke vrste bakterija je 3-4 km (u podzemnim vodama i naftonosnim horizontima). Širenje života u dubine litosfere ometaju različiti čimbenici. Prodor u biljke je nemoguć zbog nedostatka svjetlosti. Za sve oblike života, gustoća medija i temperatura, koje rastu s dubinom, također služe kao značajne prepreke. U prosjeku, porast temperature je oko 3 ° C na svakih 100 m. Zato se dubina od tri kilometra smatra donjom granicom distribucije života u litosferi (gdje temperatura doseže oko +100 ° C).

Hidrosfera- vodena ljuska Zemlje, skup je oceana, mora, jezera i rijeka. Za razliku od litosfere i atmosfere, njime u potpunosti ovladavaju živi organizmi. Čak i na dnu Svjetskog oceana, na dubinama od oko 12 km, pronađene su razne vrste živih bića (životinje, bakterije). Međutim, većina vrsta nastanjuje hidrosferu unutar 150-200 m od površine. To je zbog činjenice da svjetlost prodire do takve dubine. I posljedično, u nižim horizontima nemoguće je postojanje biljaka i mnogih vrsta koje u prehrani ovise o biljkama. Širenje organizama na velike dubine osigurava stalna "kiša" izmeta, ostaci mrtvih organizama koji padaju iz gornjih slojeva, kao i grabežljivac. Hidrobionti žive i u slatkoj i u slanoj vodi, a prema staništu se dijele u 3 skupine:

1) plankton - organizmi koji žive na površini vodenih tijela i pasivno se kreću zbog kretanja vode;

2) nekton - aktivno se kreće u vodenom stupcu;

3) bentos - organizmi koji žive na dnu vodenih tijela ili se ukopavaju u mulj.

Atmosfera- plinovita ljuska Zemlje, koja ima određeni kemijski sastav: oko 78% dušika, 21% kisika, 1 - argona i 0,03% ugljičnog dioksida. Biosfera uključuje samo najniže slojeve atmosfere. Život u njima ne može postojati bez izravne veze s litosferom i hidrosferom. Velike drvenaste biljke dosežu nekoliko desetaka metara visine, postavljajući svoje krošnje prema gore. Leteće životinje uzdižu se stotinama metara - kukci, ptice, šišmiši. Neke vrste ptica grabljivica uzdižu se 3-5 km iznad površine Zemlje, tražeći svoj plijen. Konačno, uzlazne zračne struje pasivno nose bakterije, biljne spore, gljive i sjemenke desetke kilometara prema gore. Međutim, svi navedeni leteći organizmi ili unesene bakterije samo su privremeno u atmosferi. Ne postoje organizmi koji trajno žive u zraku.

Gornjom granicom biosfere smatra se ozonski omotač koji se nalazi na nadmorskoj visini od 30 do 50 km iznad površine Zemlje. Štiti sav život na našem planetu od snažnog ultraljubičastog sunčevog zračenja, u velikoj mjeri apsorbirajući te zrake. Iznad ozonskog omotača postojanje života je nemoguće.

Dakle, glavni dio vrsta živih organizama koncentriran je na granicama atmosfere i litosfere, atmosfere i hidrosfere, tvoreći relativno "tanak film života" na površini našeg planeta.

Struktura i funkcioniranje biosfere. Biosfera - to globalni ekološki sustav, koji se sastoji od mnogih ekosustava nižeg ranga, biogeocenoza, čija interakcija međusobno određuje njegovu cjelovitost. Doista, biogeocenoze ne postoje izolirano - među njima postoje izravne veze i odnosi. Na primjer, u vodenim biogeocenozama mineralne i organske tvari iz kopnenih ekosustava donose vjetar, kiša i otopljena voda. Može doći do kretanja organizama iz jedne biogeocenoze u drugu (na primjer, sezonske migracije životinja). I konačno, sve ujedinjuje Zemljina atmosfera, koja služi kao zajednički rezervoar za živa bića. Prima kisik (koji biljke oslobađaju tijekom fotosinteze) i ugljični dioksid (nastaje tijekom disanja aerobnih organizama). Biljke svih ekosustava iz atmosfere crpe ugljični dioksid koji im je potreban u procesu fotosinteze, a kisik dobivaju svi organizmi koji dišu.

Postojanje biosfere temelji se na kontinuiranom kruženju tvari čija je energetska osnova sunčeva svjetlost (slika 2).

Riža. 2.Shema biogeokemijske cikličnosti u biosferi. Desnona dijagramu, presjek buseno-podzolskog tla ispod crnogorice šuma

Kruženje tvari u prirodi između žive i nežive tvari jedna je od najkarakterističnijih značajki biosfere. Biološki ciklus je biogena migracija atoma iz okoliša u organizme i iz organizama u okoliš. Biomasa također obavlja i druge funkcije:

1) plin - stalna izmjena plina s vanjskim okolišem zbog disanja živih organizama i fotosinteze biljaka;

2) koncentracija - stalna biogena migracija atoma u žive organizme, a nakon njihove smrti - u neživu prirodu;

3) redoks - izmjena tvari i energije s vanjskim okruženjem. Tijekom disimilacije organske tvari oksidiraju, tijekom asimilacije koristi se energija ATP-a;

4) biokemijske – kemijske transformacije tvari koje čine osnovu života organizma.