Tutti gli esseri viventi del pianeta La terra entrare in stretto rapporto tra loro e conl'ambiente, formando così ecosistemi. Queste comunità di organismi interagenti non sono isolate l'una dall'altra. Sono interconnessi da varie relazioni, principalmente il cibo. La totalità degli ecosistemi forma un unico ecosistema planetario, chiamato biosfera. Questo articolo prenderà in considerazione la struttura della biosfera, la sua composizione e funzioni principali.
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Questo il concetto è stato introdotto per la prima volta nella scienza di J. B. Lamarck nel distante 1803 e significava la totalità di tutti gli organismi viventi sul pianeta La terra... Alla fine del XIX secolo, il termine "biosfera" Usato J. Süse, che includeva la materia inanimata delle rocce sedimentarie nella struttura della biosfera. La dottrina della biosfera apparve nel 1926, quando V.I.Vernadsky riassunse un'enorme quantità di informazioni scientifiche, Comunque illustrare la relazione tra materia vivente e non vivente. Scienziato è stato in grado di dimostrare che il nostro pianeta non è soloabitato da organismi viventi, ma è anche attivamente trasformato da loro. Inoltre, secondo Vernadsky, l'intervento umano nei processi naturali è così significativo che è possibile parlare della noosfera, una nuova fase nello sviluppo della biosfera. Oggi, la scienza della biosfera combina dati provenienti da diversi campi della conoscenza. Tra questi ci sono biologia, chimica, geologia, climatologia, oceanologia, scienza del suolo e altri.
La struttura della biosfera è tale che gli organismi viventi possono mantenere indipendentemente la composizione richiesta del suolo, dell'atmosfera e dell'idrosfera. Svolgono un ruolo ambientale fondamentale. Basato su questo studiosi ipotizzò che il suolo e l'aria fosserocreato dagli stessi organismi viventi nel corso di centinaia di milioni di anni di evoluzione. Avendo studiato la somiglianza nella struttura delle rocce geologiche, che si trovano più in profondità del Cambriano, con le rocce successive, Vernadsky ha suggerito che la vita sul pianeta esisteva sotto forma degli organismi più semplici quasi dall'inizio. Successivamente, i geologi hanno dimostrato l'errore di questa ipotesi.
Poiché il sole è la base energetica per l'esistenza di tutta la vita sulla Terra, la biosfera può essere considerata come un guscio, la cui struttura e composizione sono formate per Punto attività congiunta degli organismi viventi e sono determinati dall'afflusso di energia solare. Ora familiarizziamo con la struttura della biosfera terrestre.
Vivere e non vivere
Considerando la composizione e la struttura della biosfera, prima di tutto, vale la pena notare che è costituita da materia vivente e non vivente (materia inerte). La maggior parte degli organismi viventi è concentrata in tre gusci geologici della Terra: atmosfera (strato d'aria), idrosfera (oceani, mari e così via) e la litosfera (strato roccioso superiore).Tuttavia, questi gusci sono distribuiti in modo non uniforme nel più grande ecosistema. Pertanto, l'idrosfera è completamente rappresentata nella struttura della biosfera, mentre la litosfera e l'atmosfera sono parzialmente rappresentate (rispettivamente strati superiore e inferiore).
La componente inanimata della biosfera consiste di:
- Una sostanza biogenica, che è un prodotto di scarto degli organismi viventi. Include: carbone, petrolio, torba, calcare naturale, gas e altri.
- Bioinert una sostanza che è un risultato congiunto dell'attività vitale di organismi e processi non biologici. Questo include: suolo, limo, acqua serbatoi eccetera.
- Materia inerte, che entra nel ciclo biologico, ma non è un prodotto dell'attività vitale degli organismi viventi. Questo gruppo comprende: acqua, sali metallici, azoto atmosferico, ecc.
I confini della biosfera
Concetti come composizione, struttura e confini della biosfera sono strettamente correlati tra loro. Nonostante che Si ritiene che batteri e spore siano stati trovati ad altitudini fino a 85 chilometri che il limite superiore della biosfera è 20-25 km. Ad altitudini elevate, la concentrazione di materia vivente è trascurabile a causa del forte effetto della radiazione solare.
La vita è ovunque nell'idrosfera. E anche nella Fossa delle Marianne, profonda 11 km, scienziato dalla Francia J. Picard osservato non solo invertebrati, ma anche pesci. Meno di 400metro spessore Il ghiaccio antartico ospita batteri, alghe, foraminiferi e crostacei. I batteri si trovano sotto uno strato di limo lungo un chilometro e nelle acque sotterranee. tuttavia meno il più grande la concentrazione di esseri viventi è osservata a una profondità di 3 km. Pertanto, i confini e la struttura della biosfera in diverse parti del pianeta possono essere diversi.
Atmosfera, litosfera e idrosfera
atmosfera è costituito principalmente da ossigeno e azoto.Contiene piccole quantità di argon, anidride carbonica e ozono. La vita delle creature terrestri e acquatiche dipende dallo stato dell'atmosfera. L'ossigeno è essenziale per la respirazione degli organismi viventi e la mineralizzazione della materia organica morente. Ebbene, l'anidride carbonica viene utilizzata dalle piante per la fotosintesi.
Litosfera ha uno spessore da 50 a 200 km, tuttavia, si concentra il numero principale di specie di organismi viventi la sua lo strato superiore diverse decine dicentimetri. La diffusione della vita in profondità nella litosfera è limitata a causa di una serie di fattori, i principali dei quali sono: mancanza di luce, alta densità dell'ambiente e alta temperatura. Pertanto, il limite inferiore della distribuzione della vita nella litosfera è una profondità di 3 km, a cui erano sono stati trovati alcuni tipi di batteri. In tutta onestà, va notato che non vivevano nel terreno, ma in acque sotterranee e orizzonti petroliferi. Il valore della litosfera sta nel fatto che esso dà vita alle piante nutrendole tutte le sostanze necessarie.
Idrosfera è una componente essenziale della biosfera. Circa 90 % l'approvvigionamento idrico cade sull'Oceano Mondiale, che ne occupa 70 % superficie del pianeta. Contiene 1,3 miliardi di km3e fiumi e laghi - 0,2 milioni di km3 acqua. Il fattore più importante nella vita del corpo è il contenuto di ossigeno e anidride carbonica nell'acqua.
Numeri affascinanti
La composizione, la struttura e le funzioni della biosfera sono sorprendentila sua scala. Ora conosceremo alcuni fatti interessanti. L'acqua contiene 660 volte più anidride carbonica dell'aria. Una varietà di flora predomina sulla terra e gli animali nel mare. 92 per cento di tutta la biomassa sulla terra rappresenta verde impianti. Nell'oceano 94 % sono microrganismi e animali.
In media, una volta ogni otto anni, la biomassa terrestre si rinnova. Le piante di sushi hanno bisogno di 14 anni per questo, oceano - 33 giorni. Affinché tutta l'acqua del mondo passi attraverso gli organismi viventi, ci vorrà 3000 anni, ossigeno - fino a 5000 anni e anidride carbonica - 6 anni. L'azoto, il carbonio e il fosforo hanno questi cicli più più a lungo. Il ciclo biologico non è chiuso - circa 10 % la materia vivente passa in depositi sedimentari e sepoltura.
La biosfera rappresenta solo 0,05 % dalla massa del nostro pianeta. Ci vogliono circa 0,4 % a partire dal volume Terra. La massa degli esseri viventi è solo 0,01-0,02 % dalla massa di materia inerte, tuttavia, svolgono un ruolo molto significativo nei processi geochimici.
200 miliardi di tonnellate di peso a secco prodotte ogni annomateria organica e nel processo di fotosintesi vengono assorbiti 170 miliardi di tonnellate di anidride carbonica. Nel processo di vita dei microrganismi, 6 miliardi di tonnellate di azoto e 2 miliardi di tonnellate di fosforo, così come un'enorme quantità di ferro, magnesio, zolfo, calcio e altri elementi, sono coinvolti nel ciclo biogenico ogni anno. Durante questo periodo, l'umanità estrae circa 100 miliardi di tonnellate di minerali.
Nel corso della loro vita gli organismi danno un contributo significativo alla circolazione delle sostanze, stabilizzando e trasformando la biosfera, le cui proprietà e struttura fanno pensare alla presenza di forze superiori.
Funzione energetica
Dopo aver familiarizzato con la struttura e la composizione della biosfera, procediamo la sua funzioni. Iniziamo con energia. Come sapete, le piante assorbono la radiazione solare e saturano la biosfera di energia vitale. Circa 10 % I produttori utilizzano la luce catturata per i propri bisogni (principalmente per la respirazione cellulare). Tutto il resto è distribuito attraverso le catene alimentari in tutti gli ecosistemi della biosfera. Parte dell'energia in scatola nelle viscere della terra, saturandole con la loro forza (carbone, petrolio, ecc.).
Anche considerando le funzioni e la struttura della biosferain breve, distinguono sempre la funzione redox come sottospecie di energia. In qualità di produttori, i batteri chemiosintetici possono estrarre energia dalle reazioni di ossidazione e riduzione dei composti inorganici. Nel processo di ossidazione dell'idrogeno solforato, i batteri dello zolfo si nutrono di energia e il ferro (da 2-valenza in 3-valente) - batteri di ferro.Anche i nitrificatori non restano inattivi. Ossidano i composti di ammonio in nitrati e nitriti. Ecco perché gli agricoltori fertilizzano i loro campi con composti di ammonio, che non possono essere assorbiti dalle piante da soli. Quando si concime il terreno direttamente con i nitrati, i tessuti di stoccaggio delle piante sono troppo saturi d'acqua, il che porta al loro deterioramento gusto e un aumento del rischio di malattie dell'apparato digerente in coloro che li mangiano.
Funzione di formazione dell'ambiente
Gli organismi viventi formano il suolo e regolano anche la composizione degli involucri d'aria e d'acqua della terra. Se una voluto la fotosintesi non esisteva sul pianeta, la fornitura di ossigeno atmosferico lo era voluto speso per 2000 anni. Inoltre, letteralmente in un secolo, a causa dell'aumento della concentrazione di anidride carbonica nell'aria, gli organismi comincerebbero a morire. In un giorno, una foresta può ingoiare da uno strato d'aria di 50 metri a 25 % diossido di carbonio. Un albero di medie dimensioni può fornire ossigeno quattro persona. Un ettaro di foresta decidua, situato vicino alla città, intrappola circa 100 tonnellate di polvere all'anno. Lago Baikal, quale famosa per la sua purezza cristallina, è tale grazie ai piccoli crostacei, quale tre volte l'anno "filtralo". E questi sono solo alcuni esempi di come gli organismi viventi regolano la composizione delle sostanze nella biosfera.
Funzione di concentrazione
Gli esseri viventi, e in particolare i microrganismi, sono in grado di concentrare molti elementi chimici presenti nella biosfera. Quasi 90 % l'azoto del suolo è il risultato delle attività blu verde alghe. I batteri possono concentrare il ferro (ad esempio ossidando il bicarbonato, solubile in acqua, in idrossido che si deposita nel loro habitat), il manganese e persino l'argento. Questo incredibile caratteristica permesso scienziati credere che sia grazie ai microrganismi che ci sono tanti depositi di metallo sulla terra.
In alcuni paesi, elementi come germanio e selenio estratto dalle piante. Le alghe Fucus possono accumulare 10mila volte più titanio di quello contenuto nell'ambiente circostante la sua acqua di mare. Ogni tonnellata di alghe brune contiene diversi chilogrammi di iodio. La quercia australiana immagazzina l'alluminio, il pino immagazzina il berillio, Betulla - bario e stronzio, larice - niobio e manganese, e torio concentrato in pioppo tremulo, ciliegia di uccello e abete. Inoltre, alcune piante "raccolgono" anche metalli preziosi. Quindi, 1 tonnellata di cenere di assenzio può contenere fino a 85 grammi d'oro!
Funzione distruttiva
La struttura chimica della biosfera terrestre e la sua ambiente implica non solo creatività,ma anche processi distruttivi. Tuttavia, svolgono anche un ruolo importante nella regolazione delle sostanze sul pianeta. Con la vita attiva degli organismi viventi, si verifica la mineralizzazione dei residui organici e gli agenti atmosferici delle rocce. Batteri, funghi, blu verde alghe e licheni possono distruggere solido razze per Punto rilascio di acidi carbonico, nitroso e solforico. I composti corrosivi secernono anche le radici degli alberi. Ci sono batteri che possono persino distruggere il vetro e l'oro.
Funzione di trasporto
Considerando la struttura e le funzioni della biosfera, non bisogna perdere di vista il trasferimento delle masse di materia. Un albero solleva l'acqua dalla terra nell'atmosfera, una talpa solleva la terra, un pesce galleggia a monte, uno sciame di locuste migra: tutto ciò è una manifestazione della funzione di trasporto della biosfera.
La materia vivente può svolgere un enorme lavoro geologico, plasmando un nuovo aspetto della biosfera e partecipando attivamente a tutto la sua processi.
Il processo di formazione delle rocce sedimentarie dovrebbe essere annotato separatamente. La prima fase di questo processo è l'invecchiamento: la distruzione della tomaia strati litosfera sotto l'influenza di aria, sole, acqua e microrganismi. Introducendo nella razza, le radici delle piante possono distruggere la sua... L'acqua che filtra nelle fessureformato dalle radici, dissolve e porta via la sostanza. Ciò è dovuto ai componenti corrosivi dell'impianto. I licheni sono particolarmente abbondanti negli acidi organici. Pertanto, gli agenti atmosferici fisici si verificano insieme agli agenti atmosferici chimici.
A causa dell'appassimento degli organismi plancton sul fondogli oceani del mondo vengono depositati ogni anno fino a 100 milioni di tonnellate di calcare. Molti di loro sono di origine chimica, ad esempio, nell'area di contatto delle acque sotterranee acide e alcaline. Quando le alghe unicellulari e i radiolari muoiono formato limo siliceo che copre centinaia di migliaia di km2 il fondale marino.
Funzione di formazione del suolo
Le proprietà e la struttura della biosfera sono così complete che tutti la sua le funzioni sono strettamente correlate. Quindi, la formazione del suolo è uno dei rami dello scambio di massa e della formazione dell'ambiente, ma è considerata separatamente a causa di suo importanza.Con la distruzione e l'ulteriore lavorazione delle rocce da parte di microrganismi, si forma un guscio fruttuoso sciolto della terra, chiamato suolo. Le radici delle grandi piante estraggono elementi minerali da orizzonti profondi, arricchendo con essi gli strati superiori del terreno e aumentandone la fertilità. Il suolo riceve composti organici da morto radici e steli di piante, nonché escrementi e carcasse di animali. Questi composti sono cibo per gli organismi del suolo che mineralizzare sostanze organiche che producono anidride carbonica, acidi organici e ammoniaca.
Invertebrati, insetti e lorole larve svolgono il ruolo più importante nella formazione della struttura. Rendono il terreno sciolto e adatto alla vita vegetale. I vertebrati (talpe, toporagni e altri) allentano il terreno, contribuendo alla crescita di successo degli arbusti al suo interno. Penetra nel terreno di notte raffreddato aria compressa, necessaria per la respirazione di radici e microrganismi.
Questa è la straordinaria struttura della biosfera.
