Visos planetos gyvos būtybės Žemė artimai bendrauti tarpusavyje ir suaplinką, taip sudarant ekosistemas. Šios sąveikaujančių organizmų bendruomenės nėra izoliuotos viena nuo kitos. Juos tarpusavyje jungia įvairūs santykiai, pirmiausia maistas. Ekosistemų derinys sudaro vieną planetinę ekosistemą, vadinamą biosfera. Šiame straipsnyje bus nagrinėjama biosferos struktūra, jai sudėtis ir pagrindinės funkcijos.
Mokslas
Tai ši koncepcija pirmą kartą buvo pristatyta J. B. Lamarck į toli 1803 ir reiškė visus planetos gyvus organizmus Žemė. XIX a. Pabaigoje terminas "biosfera" naudojamas G. Zuseį biosferos struktūrą įtraukė negyvąsias nuosėdų akmenis. Biosferos doktrina pasirodė 1926 m., Kai V. I. Vernadskis apibendrino daug mokslinės informacijos. vienaip ar kitaip iliustruoja gyvenimo ir negyvų dalykų ryšį. Mokslininkas galėtų parodyti, kad mūsų planeta yra ne tikgyvi organizmai, tačiau jie aktyviai transformuojami. Be to, pasak Vernadskio, žmonių įsikišimas į natūralius procesus yra toks reikšmingas, kad galima kalbėti apie Noosphere - naują biosferos raidos etapą. Šiandien biosferos mokslas apjungia įvairių žinių sričių duomenis. Tarp jų yra biologija, chemija, geologija, klimatologija, okeanologija, dirvožemio mokslas ir kt.
Biosferos struktūra yra tokia, kad gyvi organizmai gali savarankiškai išlaikyti reikalingą dirvožemio, atmosferos ir hidrosferos sudėtį. Jie atlieka pagrindinį vaidmenį aplinkosaugos srityje. Remiantis tuo mokslininkai hipotezė, kad dirvožemis ir oras buvosukūrė gyvi organizmai per šimtus milijonų metų evoliucijos. Išnagrinėjęs panašius geologinių uolienų struktūros panašumus, esančius giliau nei Kambrijos, su vėlesniais uolienais, Vernadskis pasiūlė, kad gyvenimas planetoje egzistuotų beveik kaip paprasčiausi organizmai. Vėliau geologai įrodė šios hipotezės klaidingumą.
Kadangi saulė yra energijos pagrindas visam gyvenimui Žemėje, biosfera gali būti laikoma apvalkalu, kurio struktūra ir sudėtis yra suformuota paskyra gyvų organizmų bendrą veiklą ir lemia saulės energijos srautas. Dabar susipažinkime su Žemės biosferos struktūra.
Gyvas ir negyvas
Atsižvelgiant į biosferos sudėtį ir struktūrą, visų pirma verta paminėti, kad ji susideda iš gyvosios ir negyvosios medžiagos (inertinės medžiagos). Didžioji dalis gyvųjų organizmų yra sutelkta trys geologiniai Žemės kriauklės: atmosfera (oro sluoksnis), hidrosfera (vandenynai, jūros ir pan.) ir litosfera (viršutinis uolienų sluoksnis).Tačiau šie kriauklės pasiskirsto netolygiai didžiausioje ekosistemoje. Taigi hidrosfera yra visiškai atstovaujama biosferos struktūroje, o litosfera ir atmosfera - iš dalies (atitinkamai viršutiniai ir apatiniai sluoksniai).
Negyvasis biosferos komponentas susideda apie:
- Biogeninė medžiaga, kuri yra gyvų organizmų atliekos. Tai apima: akmens anglį, naftą, durpes, natūralų kalkakmenį, dujas ir kt.
- Bioinertas medžiaga, kuri yra bendras organizmų gyvybinės veiklos ir nebiologinių procesų rezultatas. Tai apima: dirvožemį, dumblą, vandenį rezervuarai ir pan.
- Inertinė medžiaga, kuri patenka į biologinį ciklą, tačiau nėra gyvų organizmų gyvybinės veiklos produktas. Šiai grupei priklauso: vanduo, metalo druskos, atmosferos azotas ir kt.
Biosferos ribos
Tokios sąvokos kaip biosferos sudėtis, struktūra ir ribos yra glaudžiai susijusios. Nepaisant tai manoma, kad bakterijos ir sporos buvo rastos iki 85 kilometrų aukštyje tai viršutinė biosferos riba yra 20-25 km. Dideliame aukštyje gyvosios medžiagos koncentracija yra nereikšminga dėl stipraus saulės spinduliuotės poveikio.
Gyvybė hidrosferoje yra visur. Net Marianos tranšėjoje, kuri yra 11 km gylio, mokslininkas iš Prancūzijos Dž. Pikardas stebėjo ne tik bestuburius, bet ir žuvis. Jaunesni nei 400 mmetras sluoksnis Antarkties lede gyvena bakterijos, dumbliai, foraminiferos ir vėžiagyviai. Bakterijos yra po kilometro ilgio dumblo sluoksniu ir požeminiame vandenyje. Tačiau mažiau didžiausias gyvų būtybių koncentracija stebima iki 3 km gylyje. Taigi biosferos ribos ir struktūra skirtingose planetos dalyse gali būti skirtingos.
Atmosfera, litosfera ir hidrosfera
Atmosfera susideda daugiausia iš deguonies ir azoto.Jame yra nedidelis kiekis argono, anglies dioksido ir ozono. Ir sausumos, ir vandens gyvių gyvenimas priklauso nuo atmosferos būklės. Deguonis yra būtinas gyvų organizmų kvėpavimui ir mirštančių organinių medžiagų mineralizacijai. Na, anglies dioksidą augalai naudoja fotosintezei.
Litosfera storis yra nuo 50 iki 200 km, nepaisant to, pagrindinis gyvųjų organizmų rūšių skaičius yra sutelktas jai viršutinis kelių dešimčių storio sluoksniscentimetrų. Gyvybės plitimas giliai į litosferą yra ribotas dėl daugelio veiksnių, iš kurių pagrindiniai yra: šviesos trūkumas, didelis aplinkos tankis ir aukšta temperatūra. Taigi, apatinė gyvenimo pasiskirstymo litosferoje riba yra 3 km gylis, ties kuriuo buvo rasta kai kurių rūšių bakterijų. Teisybės dėlei reikia pažymėti, kad jie gyveno ne žemėje, o požeminiuose vandenyse ir naftos nešančiuose horizontuose. Litosferos vertė yra ta duoda gyvybę augalams maitinant visų reikalingų medžiagų.
Hidrosfera yra esminis biosferos komponentas. Apie 90 % vandens tiekimas patenka į Pasaulio vandenyną, kuris užima 70 % planetos paviršiaus. Jame yra 1,3 milijardo km3, ir upės bei ežerai - 0,2 milijono km3 vandens. Svarbiausias kūno gyvenimo veiksnys yra deguonies ir anglies dioksido kiekis vandenyje.
Žavingi skaičiai
Stebina biosferos sudėtis, struktūra ir funkcijosjo mastas. Dabar mes susipažinsime su keletu įdomių faktų. Vandenyje yra 660 kartų daugiau anglies dvideginio nei ore. Sausumoje vyrauja floros įvairovė, o jūroje - gyvūnas. 92 proc visos žemės biomasės sudaro žalias augalų. Vandenyne 94 % yra mikroorganizmai ir gyvūnai.
Vidutiniškai kartą per aštuonerius metus Žemės biomasė atnaujinama. Suši augalams tam reikia 14 metų, vandenynui - 33 dienas. Tam, kad visas pasaulio vanduo prasiskverbtų pro gyvus organizmus, jo prireiks 3000 metų, deguonies - iki 5000 metų, o anglies dioksidas - 6 metus. Azotas, anglis ir fosforas turi šiuos ciklus dar ilgiau. Biologinis ciklas nėra uždaras - apie 10 % gyvoji medžiaga pereina į nuosėdų nuosėdas ir laidojimą.
Biosfera sudaro tik 0,05 % nuo mūsų planetos masės. Tai užtrunka apie 0,4 % nuo apimtis Žemė. Gyvųjų masė yra tik 0,01-0,02 % nuo inertinės medžiagos masės, nepaisant to, jie vaidina labai reikšmingą vaidmenį geocheminiuose procesuose.
Per metus pagaminama 200 milijardų tonų sausos masėsorganinių medžiagų, o fotosintezės metu absorbuojama 170 milijardų tonų anglies dioksido. Mikroorganizmų gyvavimo metu į biogeninį ciklą kasmet įtraukiama 6 milijardai tonų azoto ir 2 milijardai tonų fosforo, taip pat didžiulis kiekis geležies, magnio, sieros, kalcio ir kitų elementų. Per šį laiką žmonija išgauna apie 100 milijardų tonų mineralų.
Organizmai per savo gyvenimą reikšmingai prisideda prie medžiagų apykaitos, stabilizuoja ir transformuoja biosferą, kurios savybės ir struktūra priverčia galvoti apie aukštesnių jėgų buvimą.
Energijos funkcija
Susipažinę su biosferos struktūra ir kompozicija, einame toliau jai funkcijos. Pradėkime su energija. Kaip žinote, augalai sugeria saulės spinduliuotę ir prisotina biosferą gyvybine energija. Apie 10 % Gamintojai užfiksuotą šviesą naudoja savo poreikiams (daugiausia ląstelių kvėpavimui). Visa kita pasiskirsto per maisto grandines visose biosferos ekosistemose. Dalis energijos konservuoti žemės viduriuose, prisotindami juos savo jėga (anglimis, nafta ir kt.).
Net atsižvelgiant į biosferos funkcijas ir struktūrątrumpai tariant, jie visada išskiria redokso funkciją kaip energijos porūšį. Kaip gamintojai chemosintetinės bakterijos gali išgauti energiją iš neorganinių junginių oksidacijos ir redukcijos reakcijų. Vandenilio sulfido oksidacijos procese sieros bakterijos minta energija ir geležimi (nuovalentingumas 3-valentėje) - geležies bakterijos.Nitrifikatoriai taip pat nesėdi be darbo. Jie oksiduoja amonio junginius iki nitratų ir nitritų. Tam ūkininkai savo laukus tręšia amonio junginiais, kurių augalai patys negali absorbuoti. Tręšiant dirvą tiesiogiai nitratais, augalų sandėliavimo audiniai persisotina vandeniu, todėl jie blogėja. skonis padidėjusi virškinimo sistemos ligų rizika tiems, kurie jas valgo.
Aplinką formuojanti funkcija
Gyvi organizmai formuoja dirvą, taip pat reguliuoja žemės oro ir vandens apvalkalų sudėtį. Jeigu būtų fotosintezė planetoje neegzistavo, atmosferos deguonies atsargos buvo būtų išleista už 2000 metų. Be to, tiesiogine prasme per vieną šimtmetį dėl padidėjusios anglies dvideginio koncentracijos ore organizmai pradėtų mirti. Per vieną dieną miškas gali nuryti nuo 50 metrų oro sluoksnio iki 25 % anglies dvideginis. Vidutinio dydžio medis geba tiekti deguonį keturi žmogus. Netoli miesto esantis hektaras lapuočių miško kasmet sulaiko apie 100 tonų dulkių. Baikalo ežeras, kuri garsus savo krištolo grynumu, toks yra mažų vėžiagyvių, kuris tris kartus per metus „filtruoja“. Tai tik keli pavyzdžiai, kaip gyvi organizmai reguliuoja medžiagų sudėtį biosferoje.
Koncentracijos funkcija
Gyvieji daiktai, ypač mikroorganizmai, sugeba sutelkti daugelį biosferoje randamų cheminių elementų. Beveik 90 % dirvožemio azotas yra veiklos rezultatas mėlyna Žalia dumbliai. Bakterijos gali koncentruoti geležį (pavyzdžiui, oksiduodamos vandenyje tirpus bikarbonatą iki hidroksido, kuris nusėda jų buveinėse), manganą ir net sidabrą. Tai nuostabu funkcija leidžiama mokslininkai manyti, kad būtent dėl mikroorganizmų žemėje yra tiek daug metalų nuosėdų.
Kai kuriose šalyse tokie elementai kaip germanis ir selenas išgaunamas iš augalų. Fucus dumbliai gali sukaupti 10 tūkstančių kartų daugiau titano, nei jo yra aplinkoje jai jūros vanduo. Kiekvienoje tonoje rudųjų dumblių yra keli kilogramai jodo. Australijos ąžuolo parduotuvėse yra aliuminio, pušies parduotuvėse - berilis, Beržas - baris ir stroncis, maumedis - niobis ir manganas, toris koncentruota drebulėje, paukščių vyšnia ir eglė. Be to, kai kurie augalai netgi „renka“ tauriuosius metalus. Taigi, 1 tonoje pelynų pelenų gali būti iki 85 gramų aukso!
Destrukcinė funkcija
Cheminė Žemės biosferos struktūra ir jai aplinka reiškia ne tik kūrybinę,bet ir destruktyvūs procesai. Tačiau jie taip pat vaidina didelį vaidmenį reguliuojant medžiagų kiekį planetoje. Aktyviai gyviems organizmams gyvenant, vyksta organinių liekanų mineralizacija ir uolienų atmosfera. Bakterijos, grybai, mėlyna Žalia dumbliai ir kerpės gali sunaikinti kietas veislės paskyra anglies, azoto ir sieros rūgščių išsiskyrimas. Koroziniai junginiai taip pat išskiria medžių šaknis. Yra bakterijų, kurios netgi gali sunaikinti stiklą ir auksą.
Transporto funkcija
Atsižvelgiant į biosferos struktūrą ir funkcijas, negalima pamiršti materijos masių perdavimo. Medis iš žemės kelia vandenį į atmosferą, apgamas išmeta žemę, žuvis plūduriuoja prieš srovę migruoja būrys skėrių - visa tai yra biosferos transporto funkcijos apraiška.
Gyvoji medžiaga gali atlikti milžinišką geologinį darbą, formuoti naują biosferos vaizdą ir aktyviai dalyvauti visuose jai procesus.
Atskirai reikia pažymėti nuosėdinių uolienų susidarymo procesą. Pirmasis šio proceso etapas yra atmosferos poveikis - viršutinio sunaikinimas sluoksniai litosfera, veikiama oro, saulės, vandens ir mikroorganizmų. Įvedę veislę, augalų šaknys gali sunaikinti jai... Į plyšius prasiskverbiantis vanduosuformuotas šaknų, ištirpdo ir nuneša medžiagą. Taip yra dėl korozinių augalo komponentų. Kerpių ypač daug organinėse rūgštyse. Taigi fizinis atmosferos poveikis vyksta kartu su cheminiu atmosferos poveikiu.
Dėl planktono organizmų nudžiūvimo dugnepasaulio vandenynuose kasmet nusėda iki 100 milijonų tonų kalkakmenio. Daugelis jų yra cheminės kilmės, pavyzdžiui, rūgštinio ir šarminio požeminio vandens kontakto srityje. Kai vienaląsčiai dumbliai ir radiolarai miršta susiformavo silicio silkės, įveikiančios šimtus tūkstančių kilometrų2 jūros dugnas.
Dirvožemio formavimo funkcija
Biosferos savybės ir struktūra yra tokios išsamios, kad visos jai funkcijos yra glaudžiai susijusios. Taigi dirvožemio susidarymas yra viena iš masinių mainų ir aplinkos formavimosi šakų, tačiau dėl to jis yra laikomas atskirai jos svarba.Mikroorganizmams sunaikinus ir toliau apdorojant uolienas, susidaro laisvas vaisingas žemės apvalkalas, vadinamas dirvožemiu. Stambių augalų šaknys išgauna mineralinius elementus iš gilių horizonto, praturtindamos jais viršutinius dirvožemio sluoksnius ir padidindamos jų derlingumą. Dirvožemyje organiniai junginiai gaunami iš miręs augalų šaknys ir stiebai, taip pat ekskrementai ir gyvūnų skerdenos. Šie junginiai yra maistas dirvožemio organizmams, kurie mineralizuoti organinių medžiagų, gaminančių anglies dioksidą, organines rūgštis ir amoniaką.
Bestuburiai, vabzdžiai, taip pat jųlervos vaidina svarbiausią struktūrą formuojantį vaidmenį. Dėl jų dirvožemis tampa purus ir tinkamas augalų gyvenimui. Stuburiniai gyvūnai (kurmiai, kirčiai ir kiti) atlaisvina žemę, prisidedant prie sėkmingo krūmų augimo joje. Naktį prasiskverbia į žemę atvėsino suslėgtas oras, reikalingas šaknų ir mikroorganizmų kvėpavimui.
Tokia nuostabi biosferos struktūra.
