Biosfärens funktioner, sammansättning och struktur

Alla levande saker på planeten Jorden komma i nära relation med varandra och medmiljön och därigenom bilda ekosystem. Dessa samhällen av interagerande organismer är inte isolerade från varandra. De är sammankopplade av olika relationer, främst mat. Hela ekosystemen bildar ett enda planetens ekosystem, som kallas biosfären. Den här artikeln kommer att ta upp biosfärens struktur, dess sammansättning och huvudfunktioner.

vetenskap

Detta konceptet introducerades först i vetenskapen om J. B. Lamarck i avlägsen 1803 och betydde totaliteten av alla levande organismer på planeten Jorden... I slutet av 1800-talet, termen "biosfär" Begagnade J. Suse, som inkluderade den livlösa materien av sedimentära bergarter i biosfärens struktur. Läran om biosfären uppstod 1926, då V.I.Vernadsky sammanfattade en enorm mängd vetenskaplig information, i alla fall illustrerar förhållandet mellan levande och icke-levande materia. Forskare kunde visa att vår planet inte bara ärbebodda av levande organismer, men transformeras också aktivt av dem. Dessutom, enligt Vernadsky, är mänsklig intervention i naturliga processer så viktig att det är möjligt att prata om noosfären - en ny fas i utvecklingen av biosfären. Idag kombinerar biosfärens vetenskap data från olika kunskapsområden. Bland dem är biologi, kemi, geologi, klimatologi, oceanologi, markvetenskap och andra.

Biosfärens struktur är sådan att levande organismer oberoende kan bibehålla den nödvändiga sammansättningen av jorden, atmosfären och hydrosfären. De spelar en viktig miljöroll. Baserat på det här lärda antog att jord och luft varskapats av de levande organismerna själva under hundratals miljoner år av evolution. Efter att ha studerat likheten i strukturen av geologiska stenar, som ligger djupare än Kambrium, med senare stenar, föreslog Vernadsky att livet på planeten fanns i form av de enklaste organismerna nästan från början. Senare bevisade geologer felet i denna hypotes.

Eftersom solen är energibasen för existensen av allt liv på jorden kan biosfären betraktas som ett skal vars struktur och sammansättning bildas för Göra gemensamma aktiviteter av levande organismer och bestäms av tillströmningen av solenergi. Låt oss nu bekanta oss med strukturen i jordens biosfär.

Levande och icke-levande

Med tanke på biosfärens sammansättning och struktur är det först och främst värt att notera att den består av levande och icke-levande materia (inert materia). Huvuddelen av levande organismer koncentreras till tre jordens geologiska skal: atmosfär (luftlager), hydrosfär (hav, hav och så vidare) och litosfären (övre berglagret).Dessa skal fördelas dock ojämnt i det största ekosystemet. Således är hydrosfären representerad helt i biosfärens struktur, och litosfären och atmosfären är delvis representerade (övre respektive nedre skikt).

Den livlösa komponenten i biosfären består av:

1. En biogen substans som är en avfallsprodukt från levande organismer. Den innehåller: kol, olja, torv, naturlig kalksten, gas och andra.
2. Bioinert ett ämne som är ett gemensamt resultat av den vitala aktiviteten hos organismer och icke-biologiska processer. Detta inkluderar: jord, silt, vatten reservoarer etc.
3. Inert materia, som går in i den biologiska cykeln, men inte är en produkt av levande organismers vitala aktivitet. Denna grupp inkluderar: vatten, metallsalter, atmosfäriskt kväve och så vidare.

Biosfärens gränser

Begrepp som sammansättning, struktur och gränser för biosfären är nära besläktade med varandra. Trots att bakterier och sporer har hittats på en höjd av 85 kilometer, tror man att den övre gränsen för biosfären är 20-25 km. Vid höga höjder är koncentrationen av levande materia försumbar på grund av den starka effekten av solstrålning.

Livet finns överallt i hydrosfären. Och även i Mariana Trench, som är 11 km djup, forskare från Frankrike J. Picard observerade inte bara ryggradslösa djur utan också fisk. Under mer än 400meter skikt Antarktisk is är hem för bakterier, alger, foraminifera och kräftdjur. Bakterier finns under ett kilometer långt siltskikt och i grundvatten. i alla fall mindre den största koncentrationen av levande saker observeras på ett djup av upp till 3 km. Således kan gränserna och strukturen för biosfären i olika delar av planeten vara olika.

Atmosfär, litosfär och hydrosfär

atmosfär består huvudsakligen av syre och kväve.Den innehåller små mängder argon, koldioxid och ozon. Livet för både land- och vattenlevande varelser beror på atmosfärens tillstånd. Syre är viktigt för andning av levande organismer och mineralisering av döende organiskt material. Tja, koldioxid används av växter för fotosyntes.

Litosfär har en tjocklek på 50 till 200 km, dock är det största antalet arter av levande organismer koncentrerat till dess toppskikt med en tjocklek av flera tiotalscentimeter. Livsspridningen djupt in i litosfären är begränsad på grund av ett antal faktorer, varav de viktigaste är: brist på ljus, hög densitet i miljön och hög temperatur. Således är den nedre gränsen för livsfördelningen i litosfären ett djup av 3 km, vid vilket var vissa typer av bakterier har hittats. I rättvisans namn bör det noteras att de inte bodde i marken utan i underjordiska vatten och oljebärande horisonter. Värdet av litosfären är att det ger liv till växter genom att ge näring alla nödvändiga ämnen.

Hydrosfär är en viktig del av biosfären. Cirka 90 % vattenförsörjningen faller på världshavet, som upptar 70 % planetens yta. Den innehåller 1,3 miljarder km³och floderna och sjöar - 0,2 miljoner km³ vatten. Den viktigaste faktorn i kroppens liv är innehållet av syre och koldioxid i vatten.

Fascinerande siffror

Biosfärens sammansättning, struktur och funktioner är överraskandedess skala. Vi kommer nu att lära känna några intressanta fakta. Vatten innehåller 660 gånger mer koldioxid än luft. På land råder en mängd olika flora och i havet - djuret. 92 procent av all biomassa på mark står för grön växter. I havet 94 % är mikroorganismer och djur.

I genomsnitt förnyas jordens biomassa en gång vart åtta år. Sushi växter behöver 14 år för detta, havet - 33 dagar. För att allt vatten i världen ska kunna passera genom levande organismer kommer det att ta 3000 år, syre - upp till 5000 år och koldioxid - 6 år. Kväve, kol och fosfor har dessa cykler mer längre. Den biologiska cykeln är inte stängd - cirka 10 % levande materia övergår i sedimentära avlagringar och begravning.

Biosfären står för endast 0,05 % från massan av vår planet. Det tar ungefär 0,4 % från volym Jorden. Massan av levande saker är bara 0,01-0,02 % från massan av inert materia spelar de ändå en mycket viktig roll i geokemiska processer.

200 miljarder ton torrvikt produceras årligenorganiska ämnen och under fotosyntesen absorberas 170 miljarder ton koldioxid. Under mikroorganismernas liv är 6 miljarder ton kväve och 2 miljarder ton fosfor, liksom en enorm mängd järn, magnesium, svavel, kalcium och andra element involverade i den biogena cykeln varje år. Under denna tid har mänskligheten utvunnit cirka 100 miljarder ton mineraler.

Under sin livstid ger organismer ett betydande bidrag till cirkulationen av ämnen, stabiliserar och transformerar biosfären, vars egenskaper och struktur får en att tänka på närvaron av högre krafter.

Energifunktion

Efter att ha blivit bekant med biosfärens struktur och sammansättning fortsätter vi till dess funktioner. Låt oss börja med energi. Som du vet absorberar växter solstrålning och mättar biosfären med vital energi. Cirka 10 % Producenter använder det fångade ljuset för sina egna behov (främst för cellulär andning). Allt annat distribueras genom livsmedelskedjor i alla biosystemets ekosystem. En del av energin konserverad i jordens tarmar, mätta dem med deras styrka (kol, olja, etc.).

Även med tanke på biosfärens funktioner och strukturkort sagt, de skiljer alltid redoxfunktionen som en underart av energi. Som producenter kan kemosyntetiska bakterier extrahera energi från oxidations- och reduceringsreaktioner av oorganiska föreningar. I processen för vätesulfidoxidation matar svavelbakterier energi och järn (från 2-valens i 3-valent) - järnbakterier.Nitrifierare sitter inte heller på tomgång. De oxiderar ammoniumföreningar till nitrater och nitriter. För detta gödslar jordbrukarna sina åkrar med ammoniumföreningar, som inte kan absorberas av växter själva. När du befruktar jorden direkt med nitrater är växternas lagringsvävnader övermättade med vatten, vilket leder till att de försämras. smak och en ökad risk för matsmältningssjukdomar hos dem som äter dem.

Miljöbildande funktion

Levande organismer bildar jorden och reglerar också sammansättningen av jordens luft- och vattenhöljen. Om en skulle fotosyntes existerade inte på planeten, tillförseln av atmosfäriskt syre var skulle spenderat för 2000 år gammal. Dessutom, bokstavligen på ett sekel, på grund av ökningen av koncentrationen av koldioxid i luften, skulle organismer börja dö. På en dag kan en skog sluka från ett 50 meter luftskikt upp till 25 % koldioxid. Ett medelstort träd kan ge syre fyra mänsklig. En hektar lövskog som ligger nära staden fångar upp cirka 100 ton damm årligen. Bajkalsjön, som känd för sin kristallrenhet, den är sådan tack vare små kräftdjur, som tre gånger om året "filtrera" det. Och det här är bara några exempel på hur levande organismer reglerar sammansättningen av ämnen i biosfären.

Koncentrationsfunktion

Levande saker, och särskilt mikroorganismer, kan koncentrera många kemiska element som finns i biosfären. Nästan 90 % markkväve är resultatet av aktiviteter blå grön alger. Bakterier kan koncentrera järn (till exempel genom att oxidera bikarbonat, lösligt i vatten, till hydroxid som sätter sig i deras livsmiljö), mangan och till och med silver. Det här fantastiska funktion tillåten forskare att tro att det är tack vare mikroorganismer som det finns så många avlagringar av metaller på jorden.

I vissa länder finns element som germanium och selen extraheras från växter. Fucusalger kan ackumuleras 10 tusen gånger mer titan än vad som finns i omgivningen dess havsvatten. Varje ton brunalger innehåller flera kilo jod. Australiska ekbutiker aluminium, tallbutiker beryllium, Björk - barium och strontium, lärk - niob och mangan, och thorium koncentrerad i asp, fågel körsbär och gran. Dessutom ”samlar” vissa växter till och med ädla metaller. Så 1 ton malurtaska kan innehålla upp till 85 gram guld!

Förstörande funktion

Den kemiska strukturen i jordens biosfär och dess miljö innebär inte bara kreativ,men också destruktiva processer. Men de spelar också en stor roll i regleringen av ämnen på planeten. Med den aktiva vitala aktiviteten hos levande organismer sker mineralisering av organiska rester och vittring av stenar. Bakterier, svampar, blå grön alger och lavar kan förstöra fast raser för Göra frisättning av kol-, salpeter- och svavelsyror. Frätande föreningar utsöndrar också trädrötter. Det finns bakterier som till och med kan förstöra glas och guld.

Transportfunktion

Med tanke på biosfärens struktur och funktioner får man inte glömma bort överföringen av materiemassor. Trädet höjer vatten från jorden till atmosfären, mullvaden kastar upp jorden, fisken flyter uppströms migrerar en gräshoppa - allt detta är en manifestation av biosfärens transportfunktion.

Levande materia kan göra enormt geologiskt arbete, forma ett nytt utseende av biosfären och delta aktivt i alla dess processer.

Processen för bildning av sedimentära bergarter bör noteras separat. Det första steget i denna process är vittring - förstörelsen av den övre skikten litosfär under påverkan av luft, sol, vatten och mikroorganismer. Genom att introducera i rasen kan växtrötter förstöra dess... Vattnet som sipprar in i sprickornabildas av rötterna, löser upp och bär bort ämnet. Detta beror på anläggningens frätande komponenter. Lichens finns särskilt rikligt med organiska syror. Således inträffar fysiskt vittring tillsammans med kemisk vittring.

På grund av att planktonorganismer försvinner längst nervärldshaven deponeras årligen upp till 100 miljoner ton kalksten. Många av dem är av kemiskt ursprung, till exempel i kontaktområdet för surt och alkaliskt grundvatten. När encelliga alger och radiolarians dör av bildas kiselhaltiga silter som täcker hundratusentals km² havsbotten.

Markbildande funktion

Biosfärens egenskaper och struktur är så omfattande att alla dess funktioner är nära relaterade. Så, jordbildning är en av grenarna för massutbyte och miljöbildning, men det anses separat på grund av hans betydelse.Med förstöring och vidare bearbetning av stenar genom mikroorganismer bildas ett löst fruktbart jordskal, kallat jord. Rötterna till stora växter extraherar mineralelement från djupa horisonter, berikar de övre lagren av jorden med dem och ökar deras fertilitet. Jorden tar emot organiska föreningar från död rötter och stjälkar av växter, liksom avföring och slaktkroppar från djur. Dessa föreningar är mat för jordorganismer som mineralisera organiska ämnen som producerar koldioxid, organiska syror och ammoniak.

Ryggradslösa djur, insekter, liksom deraslarver spelar den viktigaste strukturbildande rollen. De gör jorden lös och lämplig för växtliv. Ryggradslösa djur (mullvad, spetskruvar och andra) lossar marken och bidrar till en framgångsrik tillväxt av buskar i den. Tränger in i marken på natten kyld tryckluft, vilket är nödvändigt för andning av rötter och mikroorganismer.

Sådan är den fantastiska strukturen i biosfären.