Biosfera: granice biosfery. Skład i granice biosfery. Górna granica biosfery

Zamieszkane przez żywe organizmy, które w trakcie swojej aktywności życiowej aktywnie ją przekształcają.

Historia studiów

Pojęcie biosfery jako dziedziny życia wprowadził do nauki Jean-Baptiste de Lamarck w pierwszej połowie XIX wieku. To on był najbliżej jej zrozumienia. Ale sam termin został zaproponowany przez austriackiego naukowca Edwarda Suessa. Pracował w dziedzinie geologii i rozumiał biosferę jako całość wszystkich organizmów. Teraz takie znaczenie jest osadzone w pojęciu „biota”. Suess przedstawił swoje hipotezy i wyniki badań w słynnym dziele naukowym „Oblicze Ziemi”, w którym opisał geologię Alp.

Nowoczesna koncepcja biosfery została sformułowana przez rosyjskiego naukowca geochemika, który ma encyklopedyczną wiedzę z wielu dziedzin nauki - Władimira Iwanowicza Wernadskiego. Jako profesor mineralogii na Uniwersytecie Moskiewskim stał się autorem wielkiego dzieła „Biosfera”, wydanego w 1926 roku. To właśnie w tej pracy po raz pierwszy podał szczegółową definicję tego terminu.

V. M. Vernadsky słusznie uważał, że biosfera jest dużym koncentrycznym regionem Ziemi, który odgrywa rolę głównej siły geochemicznej. Jest to więc przestrzeń, w której obecnie lub kiedykolwiek istniało życie, czyli biosfera charakteryzuje się obecnością organizmów żywych lub produktów ich przemiany materii.

Rodzaje substancji w biosferze

VI Vernadsky wyróżnił kilka rodzajów substancji, które stanowią podstawę biosfery.

1. Właściwie żywa materia, którą tworzy kombinacja organizmów.
2. Substancja biogenna, która powstaje podczas i pozostaje po żywotnej aktywności organizmów. Mówimy o gazach atmosferycznych, węglu, ropie i tak dalej.
3. który powstaje bez ingerencji organizmów.
4. - są to związki, które są wynikiem życiowej aktywności organizmów w połączeniu z procesami abiogennymi.

Granice biosfery wyznaczane są zgodnie z obecnością kombinacji powyższych substancji w powłokach Ziemi.

Żywa materia w biosferze

Oczywiste jest, że główne procesy geochemiczne i energetyczne przebiegają z obowiązkowym udziałem V. I. Vernadsky'ego sformułował w ten sposób jego koncepcję. Żywa materia – to wszystko, co w danej chwili istnieje, stanowiące jeden zbiór, co wyraża się w elementarnym składzie chemicznym, wadze, energii.

Główną właściwością materii żywej jest jej aktywność, ze względu na połączenie ze środowiskiem przez stały przepływ biogeniczny. Przepływ powstaje podczas oddychania, odżywiania, reprodukcji. W tym kontekście żywotną aktywność organizmów można uznać za potężny proces geologiczny o charakterze planetarnym.

Ciągłe migracje pierwiastków chemicznych między organizmem a środowiskiem w obu kierunkach zachodzą w sposób ciągły. Realizacja tego procesu jest możliwa dzięki bliskości pierwiastkowego składu chemicznego organizmów do składu chemicznego skorupy ziemskiej.

Rośliny, przeprowadzając fotosyntezę, tworzą w biosferze złożone cząsteczki organiczne z dużym zapasem energii. W ten sposób żywa materia gromadzi i przekształca związaną energię promieniowania Słońca. Ruch energii staje się możliwy dzięki ciągłemu wzrostowi i rozwojowi organizmu. Szybkość reprodukcji, jak słusznie uważał V. I. Vernadsky, to szybkość, z jaką energia geochemiczna jest przekazywana w biosferze.

Granice

Część biosfery, w której obecnie znajdują się organizmy żywe, nazywana jest potocznie neobiosferą. Innymi słowy, nowoczesny. A przestrzeń, która była siedliskiem dawnych organizmów, to paleobiosfera.

Całkowita masa geosfer planety wynosi około 2420 miliardów ton. Ta wartość jest 200 razy większa od masy atmosfery. Możemy więc stwierdzić, że warstwa żywej materii w całkowitej masie geosfer jest znikoma.

Zakres potencjalnych możliwości i skala zdolności adaptacyjnych organizmów determinują „wszechobecność życia”. Żywe istoty stopniowo osiedlały się w morzach i oceanach, a następnie osiedlały się na lądzie. Według Vernadsky'ego skład i granice biosfery wciąż się zmieniają.

Należy zauważyć, że w przeciwieństwie do innych ziemskich muszli, tylko biosferę można uznać za złożoną. Pełni również funkcję „przykrycia” żywej istoty i jest siedliskiem wielu organizmów, w tym ludzi.

Granice biosfery są określone w następujący sposób. Obejmuje dolną strefę atmosfery, górną strefę litosfery i całą hydrosferę. A wysokości atmosfery charakteryzujące się zimnem, niskim ciśnieniem i głębinami oceanu, w których ciśnienie może osiągnąć 12 000 atmosfer - wszystko to jest biosfera. Granice biosfery są tak szerokie ze względu na bardzo szerokie granice tolerancji temperaturowej organizmów.

Należy zauważyć, że istnieją również bakterie, które mogą istnieć w próżni. Bardzo szerokie są również granice adaptacji do warunków chemicznych. Rzeczywiste jest istnienie np. organizmów pod stałym wpływem promieniowania jonizującego. Badania pokazują, że niektóre żywe istoty są tak odporne, że według pewnych kryteriów ich możliwości znajdują się nawet poza biosferą.

Oprócz głównych wymienionych warunków życie organizmów wynika ze stałości biogennego prądu atomów.

Górna granica biosfery

W różnych częściach planety życie w atmosferze istnieje na różnych wysokościach. W strefach bieguna południowego i północnego wartość ta wynosi 8-10 km, w pobliżu równika - 17-18 km, na wszystkich pozostałych terytoriach - 20-25 km. Tak więc tylko troposfera, dolna część atmosfery, jest wypełniona życiem.

Fizyczna granica rozprzestrzeniania się życia w atmosferze znajduje się na dolnej granicy

Hydrosfera

Hydrosferę tworzą oceany, morza, jeziora, rzeki i pokrywy lodowe. Na każdej głębokości jest życie. Zdecydowana większość organizmów żywych zajęła warstwy powierzchniowe i obszary przybrzeżne. Ale nawet na głębokości 11022 m, w najgłębszym basenie Oceanu Światowego (Maryjski) są mieszkańcy. Neobiosfera obejmuje również osady denne, które niegdyś były siedliskiem starożytnych stworzeń.

Dolna granica biosfery

Jeśli mówimy o litosferze, to gleba jest oczywiście jej najgęściej zaludnioną warstwą, ale istnienie życia zostało zauważone znacznie głębiej - około 6-7 kilometrów pod ziemią. Dotyczy to przede wszystkim głębokich szczelin i jaskiń.

Organizmy zamieszkujące biosferę

Organizmy żywe dzielą się na dwie grupy w zależności od sposobu pozyskiwania energii niezbędnej do życia: autotroficzne i heterotroficzne. Siedliskiem przedstawicieli obu grup jest biosfera. Granice biosfery są określone przez ich rozmieszczenie.

Przedstawiciele w swojej diecie nie są powiązani z żadnymi innymi żywymi istotami. Do tego potrzebują światła słonecznego lub energii wiązań chemicznych związków pochodzenia nieorganicznego. Oba mogą być wykorzystywane jako źródło energii, a odżywiają je minerałami.

Autotrofy dzielą się na dwie podgrupy. Są to fototrofy (zielone) i chemotrofy (bakterie). Pierwsze mogą istnieć tylko w obszarze przenikania światła słonecznego. Ale te ostatnie, ze względu na wykorzystanie związków chemicznych o charakterze organicznym jako źródła energii, są znacznie bardziej rozpowszechnione.

Natomiast heterotrofy wymagają substancji organicznych wytwarzanych przez inne organizmy jako źródła energii i pożywienia. Oznacza to, że bez wstępnej pracy autotrofów ich istnienie byłoby niemożliwe. Zwierzęta i człowiek, jako mieszkaniec biosfery, są organizmami heterotroficznymi.

„Filmy z życia”

Nierównomierne rozmieszczenie życia jest jedną z ważnych cech charakteryzujących biosferę. Granice biosfery mają najmniejszą gęstość życia. Największe obserwuje się na styku siedlisk. Ogólnie rzecz biorąc, rozkład życia w biosferze jest bardzo nierównomierny. V. I. Vernadsky wprowadził termin „Films of Life”, opisując z jego pomocą najgęściej zaludnione regiony biosfery. Granica kontaktu gleba-powietrze jest pierwszą z takich folii, jej grubość wynosi od 2 do 3 cm, drugą reprezentuje strefa kontaktu powietrze-gleba - pas przybrzeżny i strefa upwellingu. Trzeci reprezentuje strefa eufotyczna oceanu (do 200 m), czyli obszar swobodnej penetracji promieni słonecznych.

Tak więc życie, które przekształca „oblicze Ziemi”, jest nierozerwalnie związane z pojęciem „biosfery”. Granice biosfery to granice życia.

Organizacja przestrzenno-funkcjonalna to mechanizm, który zapewnia „geologiczną wieczność wszystkich żywych istot”. Człowiek, jako mieszkaniec biosfery, wraz z innymi organizmami heterotroficznymi, jest bezpośrednim uczestnikiem cyklu energetycznego zapewniającego życie na Ziemi.