הביוספרה נחשבת לקליפת כדור הארץ המאוכלסת על ידי אורגניזמים חיים, אשר הופכים אותה באופן פעיל במהלך חייהם.
היסטוריית הלימוד
הציג את מושג הביוספרה כשדה חיים במדעז'אן בפטיסט דה למארק במחצית הראשונה של המאה ה -19. הוא היה זה שהגיע הכי קרוב להבין אותה. אך המונח עצמו הוצע על ידי המדען האוסטרי אדוארד סואס. הוא עבד בתחום הגיאולוגיה והבין על ידי הביוספרה את מכלול האורגניזמים. עכשיו משמעות כזו מוכנסת למונח "ביוטה". סואס הגדיר את השערותיו ותוצאות המחקר שלו בעבודה המדעית המפורסמת "פני האדמה", בה תיאר את הגיאולוגיה של האלפים.
התפיסה המודרנית של הביוספרה גובשהמדען רוסי גיאוכימאי בעל ידע אנציקלופדי בענפי מדע רבים - ולדימיר איבנוביץ 'ורנדסקי. כפרופסור למינרולוגיה באוניברסיטת מוסקבה, חיבר את העבודה הגדולה ביוספרה, שפורסמה בשנת 1926. בעבודה זו הוא נתן לראשונה הגדרה מפורטת של מונח זה.
V. M.ורנדסקי האמין בצדק שהביוספרה היא אזור קונצנטרי גדול של כדור הארץ, שממלא את התפקיד של הכוח הגיאוכימי העיקרי. לפיכך, זהו המרחב שבו החיים קיימים כרגע או התקיימו אי פעם, כלומר הביוספרה מאופיינת בנוכחותם של אורגניזמים חיים או תוצרי הפעילות החיונית שלהם.
סוגי חומרים בביוספרה
וי ורנדסקי זיהה כמה סוגים של חומרים המהווים בסיס לביוספרה.
- למעשה חומר חי, שנוצר על ידי קבוצה של אורגניזמים.
- חומר ביוגני שנוצר במהלך ונשאר לאחר הפעילות החיונית של אורגניזמים. אנחנו מדברים על גזים של האטמוספירה, פחם, נפט ואחרים.
- חומר אינרטי שנוצר ללא התערבות אורגניזמים.
- חומר ביואינרט הוא תרכובת הנובעת מפעילות חיונית של אורגניזמים בשילוב עם תהליכים אביוגניים.
גבולות הביוספרה נקבעים בהתאם לנוכחות שילוב של החומרים הנ"ל בקליפות כדור הארץ.
חומר חי בביוספרה
ברור שהגיאוכימיים העיקריים ותהליכי אנרגיה ממשיכים בהשתתפות חובה של חומר חי. V.I ורנדסקי ניסח את הרעיון שלו בצורה זו. חומר חי - כל האורגניזמים החיים הקיימים כרגע, המהווים אגרגט יחיד, המתבטא בהרכב כימי אלמנטרי, משקל, אנרגיה.
המאפיין העיקרי של חומר חי הוא שלופעילות עקב הקשר עם הסביבה בזרימה ביוגנית מתמדת. הזרם נוצר על ידי נשימה, האכלה, רבייה. בהקשר זה, ניתן לחשב את הפעילות החיונית של אורגניזמים כתהליך גיאולוגי רב עוצמה בעל טבע פלנטרי.
נדידות קבועות של יסודות כימיים ביןאורגניזם וסביבה בשני הכיוונים מתרחשים ברציפות. יישום תהליך זה אפשרי בשל קרבת ההרכב הכימי האלמנטרי של אורגניזמים להרכב הכימי של קרום כדור הארץ.
צמחים, מבצעים פוטוסינתזה, יוצרים בהביוספרה היא מולקולות אורגניות מורכבות עם אספקת אנרגיה גדולה. לפיכך, חומר חי מצטבר והופך את אנרגיית הקרינה הקשורה לשמש. העברת אנרגיה מתאפשרת עקב צמיחה מתמדת והתפתחות האורגניזם. קצב ההתרבות, כפי שצדק ורנדסקי, האמין בצדק, הוא קצב העברת האנרגיה הגיאוכימית בביוספרה.
גבולות
החלק של הביוספרה שמכיל כיוםאורגניזמים חיים מכונים בדרך כלל הניאו-ביוספרה. במילים אחרות, מודרני. והחלל שהיה בית הגידול של אורגניזמים קדומים הוא הפליאו-ביוספרה.
המסה הכוללת של הגאוספירות של כדור הארץ היא כ- 2420מיליארד טון. ערך זה הוא פי 200 ממסת האטמוספירה. לפיכך, אנו יכולים להסיק כי שכבת החומר החי במסה הכוללת של הגיאוספירות זניחה.
טווח פוטנציאלי והיקףיכולת ההסתגלות של אורגניזמים קובעת את "כל מקום החיים". יצורים חיים התיישבו בהדרגה בים ובאוקיאנוסים, ואז התיישבו ביבשה. לדברי ורנדסקי, ההרכב והגבולות של הביוספרה משתנים כעת.
יש לציין כי בניגוד לשאר ארציותקליפות, רק הביוספרה יכולה להיחשב מורכבת. זה גם ממלא את התפקיד של "כיסוי" מישות חיה והוא בית הגידול של אורגניזמים רבים, כולל בני אדם.
גבולות הביוספרה מוגדרים כדלקמן.הוא כולל את האטמוספירה התחתונה, את הליטוספירה העליונה ואת כל ההידרוספרה. וגבהים של האטמוספרה, המאופיינים בקור, בלחץ נמוך ובעומק האוקיאנוס, הלחץ שבו יכול להגיע ל 12,000 אטמוספרות - כל זה הוא הביוספרה. גבולות הביוספרה כל כך רחבים בגלל הגבולות הרחבים מאוד של סובלנות הטמפרטורה של אורגניזמים.
יש לציין שיש גם חיידקים כאלהשיכול להתקיים בחלל ריק. גבולות ההסתגלות לתנאים כימיים הם גם רחבים מאוד. קיומם של אורגניזמים הוא אמיתי, למשל, בהשפעה מתמדת של קרינה מייננת. מחקרים מראים שחלק מהיצורים החיים כל כך קשוחים, שעל פי כמה קריטריונים יכולותיהם אפילו מחוץ לביוספרה.
הגבול העליון של הביוספרה
חיים באטמוספרה בחלקים שונים של כדור הארץקיים בגבהים שונים. באזורי הפולנים הדרומיים והצפוניים ערך זה הוא 8-10 ק"מ, קרוב לקו המשווה - 17-18 ק"מ, על כל שאר השטחים - 20-25 ק"מ. לפיכך, רק הטרופוספירה מלאה בחיים - החלק התחתון של האטמוספירה
הגבול הפיזי של התפשטות החיים באטמוספרה הוא בגבול התחתון של שכבת האוזון.
הידרוספרה
ההידרוספרה נוצרת על ידי אוקיינוסים, ים, אגמים,נהרות וסדיני קרח. יש חיים בכל העומקים. הרוב המכריע של האורגניזמים החיים כבשו את שכבות פני השטח ואת אזור החוף. אבל אפילו בעומק של 11,022 מ ', בשקע העמוק ביותר של האוקיינוס העולמי (מרינסקי), יש תושבים. הניאו-ביוספרה כוללת גם משקעים שהיו בעבר בית גידולם של יצורים קדומים.
הגבול התחתון של הביוספרה
אם אנחנו מדברים על הליטוספירה, הקרקע, כמובן,היא השכבה הצפופה ביותר שלה, אך ניתן להבחין בקיומם של חיים הרבה יותר עמוקים - כ-6-7 קילומטר מתחת לאדמה. זה חל בעיקר על סדקים ומערות עמוקים.
אורגניזמים השוכנים בביוספרה
אורגניזמים חיים מחולקים לשתי קבוצות בתלוי בשיטת השגת האנרגיה הדרושה לחיים: אוטוטרופי והטרוטרופי. בית הגידול של נציגי שתי הקבוצות הוא הביוספרה. גבולות הביוספרה נקבעים על פי תפוצתם.
נציגים של אורגניזמים אוטוטרופיים שלהםאוכל אינו קשור לשום יצור חי אחר. לשם כך הם דורשים אור שמש או אנרגיה של קשרים כימיים של תרכובות שמקורן אורגני. שניהם יכולים לשמש כמקור אנרגיה, בעוד שהם מקבלים תזונה ממינרלים.
אוטוטרופים מתחלקים לשתי קבוצות משנה.אלה פוטוטרופים (ירוקים) וכימוטרופים (חיידקים). הראשונים מסוגלים להתקיים רק באזור חדירת אור השמש. אך האחרונים, בגלל השימוש בתרכובות כימיות בעלות טבע אורגני כמקור אנרגיה, נפוצות הרבה יותר.
הטרוטרופים, לעומת זאת, כמקורותאנרגיה ותזונה דורשים חומר אורגני המיוצר על ידי אורגניזמים אחרים. כלומר, ללא עבודה מקדימה של אוטוטרופים, קיומם יהיה בלתי אפשרי. בעלי חיים ובני אדם, כתושבי הביוספרה, הם אורגניזמים הטרוטרופיים.
"סרטי חיים"
חלוקת החיים הלא אחידה היא אחת מהןתכונות חשובות המאפיינות את הביוספרה. גבולות הביוספרה הם בעלי הכי פחות צפיפות חיים. הגדול ביותר נצפה בצמתים של בתי גידול. בסך הכל, התפלגות החיים בביוספרה היא לא אחידה לחלוטין. וי ורנדסקי הציג את המונח "סרטי חיים", שתיאר בעזרתו את האזורים הצפופים ביותר בביוספרה. גבול מגע הקרקע-אוויר הוא הראשון מבין הסרטים האלה, עוביו נע בין 2 ל -3 ס"מ. השני מיוצג על ידי אזור מגע-קרקע-אוויר - רצועת החוף ואזור הנפילה. השלישי מיוצג על ידי האזור האופוטי של האוקיאנוס (עד 200 מ '), כלומר אזור הכניסה החופשית של קרן השמש.
ארגון פונקציונאלי מרחבי הואמנגנון שמבטיח את "הנצח הגיאולוגי של כל היצורים החיים". האדם, כתושב הביוספרה, יחד עם אורגניזמים הטרוטרופיים אחרים, הוא משתתף ישיר במעגל האנרגיה שמבטיח חיים על פני כדור הארץ.
