Funkcije, sastav i struktura biosfere

Sva živa stvorenja planeta zemlja

znanost

ovo koncept je prvi put uveden u znanost Zh.B Lamarck u udaljen 1803 i značilo je ukupnost svih živih organizama na planetu zemlja. U kasnom devetnaestom stoljeću pojam "biosfera" koristi J. Zyuse, koji je uključivao neživu materiju sedimentnih stijena u strukturi biosfere. Doktrina biosfere pojavila se 1926. kada je VI Vernadsky saživio veliku količinu znanstvenih informacija, na jedan ili drugi način ilustrirajući odnos između živih i neživih tvari. naučnik moglo bi pokazati da naši planeti ne samo da naseljavaju živi organizmi nego i da ih aktivno transformiraju. Osim toga, prema Vernadskyju, uplitanje ljudi u prirodne procese je tako značajno da je moguće govoriti o noosferi - novoj fazi razvoja biosfere. Do danas, znanost biosfere kombinira podatke iz različitih područja znanja. Među njima možemo spomenuti biologiju, kemiju, geologiju, klimatologiju, oceanologiju, znanost o tlu i drugima.

Struktura biosfere je takva da živi organizmi mogu samostalno održavati potrebni sastav tla, atmosfere i hidrosfera. Oni igraju ključnu ulogu u zaštiti okoliša. Na temelju toga znanstvenici iznijeli su hipotezu da su sami živi organizmi stvorili tlo i zrak za stotine milijuna godina evolucije. Uvidom sličnosti u strukturi geoloških stijene koje leže dublje kambrijska, s više nedavnih stijena, Vernadski sugerirao da je jednostavan organizmi koji žive na planeti, ako nije bilo u početku jedva. Kasnije su geolozi dokazali zabludu ove hipoteze.

Budući da je sunce energetska osnova za postojanje cijelog života na Zemlji, biosfera se može smatrati ljuskom čija struktura i sastav nastaju u trošak zajedničke aktivnosti živih organizama i određuju se priljevom sunčeve energije. Sada se upoznajemo s strukturom Zemljine biosfere.

Živjeti i neživjeti

S obzirom na sastav i strukturu biosfere, prvo je vrijedno napomenuti da se sastoji od živih i neživih tvari (inertne materije). Uglavnom se koncentrira većina živih organizama tri geološke ljuske Zemlje: atmosfera (zračni sloj), hidrosfera (oceani, more i tako dalje) i litosferu (gornji sloj stijene). Međutim, ove ljuske se distribuiraju neravnomjerno u najvećem ekosustavu. Dakle, hidrosfera je potpuno zastupljena u biosferskoj strukturi, a litosfera i atmosfera djelomično (gornji i donji slojevi).

Neživi dio biosfere sastoji se od od:

1. Biogena tvar, koja je proizvod života živih organizama. To uključuje: ugljen, ulje, treset, prirodni vapnenac, plin i tako dalje.
2. bioinert tvari koja je zajednički rezultat života organizama i nebioloških procesa. To uključuje: tlo, mulj, vodu rezervoari i tako dalje.
3. Hranjiva materija koja je uključena u biološki ciklus, ali nije proizvod vitalne aktivnosti živih organizama. Ova skupina uključuje: vodene soli metala, atmosferski dušik i ostale.

Granice biosfere

Takvi pojmovi poput sastava, strukture i granica biosfere usko su povezani jedni s drugima. Unatoč tome koji bakterije i spore na nadmorskoj visini do 85 kilometara, koji gornja granica biosfere je 20-25 km. Na visokim nadmorskim visinama koncentracija žive tvari je zanemariva zbog jakog utjecaja sunčevog zračenja.

U hidrosferi život je posvuda. I čak iu Marijanskoj jami, čija je dubina 11 km, naučnik iz Francuske J. Picard promatraju ne samo beskralješnjaci, već i ribu. Pod više od 400 godina,metar debljina Antarktička leda žive bakterije, alge, foraminifere i rakovi. Bakterije se nalaze ispod sloja blata u kilometru i podzemnim vodama. koji manje od koncentracija živih bića promatra se na dubini od 3 km. Dakle, granice i struktura biosfere u različitim dijelovima planeta mogu biti različite.

Atmosfera, litosfera i hidrosfera

atmosfera sastoji se uglavnom od kisika i dušika. U malim količinama sadrži argon, ugljični dioksid i ozon. Iz stanja atmosfere ovisi život zemljišta i stvorenja vode. Kisik je neophodan za disanje živih organizama i mineralizaciju umirujućih organskih tvari. Pa, ugljični dioksid koriste biljke za fotosintezu.

Litosfera ima debljinu od 50 do 200 km, ipak se koncentrira glavni broj vrsta živih organizama svoj gornji sloj je deblji desetak centimetara. Širenje života duboko u litosferu ograničeno je zbog brojnih čimbenika, od kojih su glavni: nedostatak svjetlosti, visoka gustoća medija i visoka temperatura. Dakle, donja granica širenja života u litosferi je dubina od 3 km, na kojoj to je bio pronađene su neke vrste bakterija. Bilo bi lijepo reći da nisu živjeli na zemlji, već u podzemnim vodama i podmorju. Vrijednost litosfere je ta to daje život biljkama, hranjenje njihove sve potrebne tvari.

hidrosfera je važna komponenta biosfere. Oko 90 % Rezervacije vode nalaze se u World Oceanu, koji zauzima 70 % površina planeta. Sadrži 1,3 milijarde kilometara³, ali rijeke i jezero - 0,2 milijuna km³ voda. Najvažniji čimbenik vitalne aktivnosti tijela je sadržaj kisika i ugljičnog dioksida u vodi.

Fascinantne figure

A sastav, struktura i funkcije biosfere iznenađuju po svojoj veličini. Upoznat ćemo neke zanimljive činjenice. Voda sadrži 660 puta više ugljičnog dioksida nego u zraku. Na kopnu prevladava raznolikost biljnog svijeta, au moru - životinju. 92 posto Ukupna biomasa na kopnu je zelena bilje. Međutim, u oceanu, 94 % su mikroorganizmi i životinje.

U prosjeku, jednom svake osam godina, obnavlja se biomasa Zemlje. Biljke zemljišta za ovu potrebu 14 godina, ocean - 33 dana. Kako bi se osiguralo da sva voda svijeta prođe kroz žive organizme, to će potrajati 3000 godine, kisik do 5000 godina i ugljični dioksid - 6 godina. U dušiku, ugljiku i fosforu, ovi ciklusi više duže. Biološki ciklus nije zatvoren - oko 10 % Živa tvar prelazi u sedimentne naslage i pokopove.

Biosfera ima samo 0,05 % od mase našeg planeta. Zauzima redoslijed od 0,4 % od obujam Zemlje. Masa živih bića je samo 0,01-0,02 % od mase inertne tvari, ipak imaju vrlo značajnu ulogu u geokemijskim procesima.

Godišnje se proizvede 200 milijardi tona suhe težine organske tvari, a u procesu fotosinteze apsorbiraju se 170 milijardi tona ugljičnog dioksida. Tijekom djelovanja mikroorganizama u kruženju hranjivih tvari uključene svake godine 6 milijardi tona dušika i 2 milijarde tona fosfora, a također i veliku količinu željeza, magnezija, sumpora, kalcija i drugih elemenata. Tijekom tog vremena čovječanstvo proizvodi oko 100 milijardi tona minerala.

Tijekom svoje vitalne aktivnosti, organizmi daju značajan doprinos cirkulaciji tvari, stabilizirajući i transformirajući biosferu, čija svojstva i struktura razmišljaju o postojanju viših sila.

Energetska funkcija

Nakon što smo upoznali strukturu i sastav biosfere, okrećemo se svoj funkcije. Počnimo s energijom. Kao što je poznato, biljke apsorbiraju sunčevo zračenje i zasiću biosferu vitalnom energijom. Oko 10 % zarobljeni svjetlosni proizvođači koriste se za vlastite potrebe (uglavnom za stanično disanje). Sve ostalo kroz lance hrane proteže se preko svih ekosustava biosfere. Dio energije očuvan u crijevima zemlje, zasićući ih snagom (ugljen, ulje, itd.).

Čak i kratko razmatrajući funkcije i strukturu biosfere uvijek razlikuju funkciju smanjenja oksidacije kao podvrstu energije. Budući da su proizvođači, kemosintetske bakterije mogu izdvojiti energiju iz oksidacijskih i redukcijskih reakcija anorganskih spojeva. Tijekom oksidacije sumporovodika, energija je dobivena od sumpornih bakterija i željeza (od 2-valentan u 3-valentu) - željezne bakterije. Nitrifiranje također ne miruje. Oni oksidiraju amonijeve spojeve u nitrate i nitrite. U tu svrhu poljoprivrednici oplođuju svoje polje amonijevih spojeva, koji se po sebi ne asimiliraju biljkama. Kada se tlo gnijezdi izravno s nitratima, biljni tkiva pohranjeni su pretjerano zasićeni vodom, što dovodi do njihovog propadanja kvalitete okusa i povećati rizik od bolesti probavnog sustava kod onih koji ih konzumiraju za hranom.

Funkcija posredovanja

Živi organizmi oblikuju tlo, a također reguliraju sastav zraka i vode ljuske zemlje. Ako je bi na planetu nije postojala fotosinteza, rezerva atmosferskog kisika bi potrošeno 2000 godine. Osim toga, doslovno u jednom stoljeću, zbog povećanja koncentracije ugljičnog dioksida u zraku, organizmi bi počeli umrijeti. Jednog dana šuma može progutati od 50 metara sloj zraka do 25 % ugljični dioksid. Srednje stablo je sposobno osigurati kisik četiri ljudi. Jedan hektar bjelogorične šume, smješten u blizini grada, godišnje zadržava oko 100 tona prašine. Jezero Baikal, koji poznata je po kristalno čistoj boji, takva je zbog malih rakova, koji tri puta godišnje "filtriraj". A to su samo nekoliko primjera kako živi organizmi reguliraju sastav tvari u biosferi.

Funkcija koncentracije

Živa bića, a posebno mikroorganizmi, mogu koncentrirati mnoge kemijske elemente u biosferi. Praktično 90 % dušikov tlak rezultat su plavo-zelena alge. Bakterije mogu koncentrirati željezo (na primjer, oksidirajući hidrokarbonat, topljiv u vodi, hidroksidno naseljavanje u njihovom staništu), mangan, pa čak i srebro. Ovo je nevjerojatno svojstvo dopušteno znanstvenici vjerovati da je to zbog mikroorganizama na terenu da postoji toliko mnogo metalnih naslaga.

U nekim zemljama, kao što su germanium i selen izvađen iz biljaka. Morska trava Fucus može akumulirati 10.000 puta više titana nego što je sadržano u okolini svoj morska voda. Svaka tona smeđe alge sadrži nekoliko kilograma joda. Australska hrast akumulira aluminij, bor - berilij, breza - barij i stroncij, ariš - niobium i mangan, i torijum koncentrira se u šupljini, ptica trešnja i zajebavati. Osim toga, neke biljke čak i "skupljaju" plemenite metale. Dakle, u 1 tone pepela pelina može biti do 85 grama zlata!

Destruktivna funkcija

Kemijska struktura Zemljine biosfere i svoj okoliš podrazumijeva ne samo kreativne, nego destruktivne procese. Međutim, oni također igraju veliku ulogu u regulaciji tvari na planeti. S aktivnim životom živih organizama dolazi do mineralizacije organskih ostataka i vremenskih utjecaja stijena. Bakterije, gljivice, plavo-zelena Alge i lišajevi mogu uništiti solidan pasmine za trošak odvajanje ugljika, dušičnih i sumpornih kiselina. Korodiranje spojeva također luči korijenje stabala. Postoje bakterije koje čak mogu uništiti staklo i zlato.

Transportna funkcija

S obzirom na strukturu i funkcije biosfere ne može se zanemariti prijenos mase materije. Stablo podiže vodu iz zemlje u atmosferu, krtica baca zemlju, ribu pluta protiv trenutnog, selo skakavaca migrira - sve to je manifestacija transportne funkcije biosfere.

Živa bića mogu učiniti golemo geološko djelo, stvarajući novu sliku biosfere i aktivno sudjelovati u svima svoj procesi.

Zasebno je vrijedno spomenuti proces stvaranja sedimentnih stijena. Prva faza ovog procesa je vremenska prognoza - uništavanje gornje slojevi Litosfera pod utjecajem zraka, sunca, vode i mikroorganizama. Ulaskom u stijenu, korijenje biljaka može uništiti svoj. Voda koja se ispušta u pukotine formirane korijenima, otapa i nosi materiju. To je zbog korozivnih komponenti biljke. Posebno bogate organske kiseline izlučuju lišune. Tako se fizička atmosfera događa zajedno s kemijskim vremenom.

Zbog umiranja planktonskih organizama svake godine se na dnu svjetskog oceana pohranjuju do 100 milijuna tona vapnenca. Mnogi od njih su kemijskog podrijetla, na primjer, u dodiru s kiselom i alkalnom podzemnom vodom. Uz smrt jednostaničnih algi i radiolaringi su formirane silikatne mulja koja prekrivaju stotine tisuća kilometara² morsko dno.

Funkcija oblikovanja tla

Svojstva i struktura biosfere tako su sveobuhvatni da svi svoj funkcije su usko povezane. Dakle, tvorba tla je jedna od grana razmjene mase i stvaranja okoliša, ali se smatra odvojeno na temelju njegov Važnost. Razaranjem i daljnjom preradom stijena mikroorganizmima nastaje labava, plodna ljuska zemlje, nazvana tla. Korijenje velikih biljaka ekstrahira mineralne elemente iz dubokih horizonta, obogaćujući im gornje slojeve tla i povećavajući njihovu plodnost. Tlo prima organske spojeve iz mrtav korijenje i stabljike biljaka, kao i izmet i leš životinja. Ovi spojevi su hrana za organizme tla koja mineralizirati organskih tvari, ugljičnog dioksida, organskih kiselina i amonijaka.

Beskralježnjaci, kukci, a također i njihove ličinke igraju važnu ulogu u stvaranju strukture. Oni čine tlo labavim i življivim. Životinje od kralješnjaka (mola, šipke i drugi) otpuštaju tlo, doprinoseći glatkom rastu grmova u njemu. Noću, zemlja prodire ohlađen komprimiranog zraka koji je nužan za disanje korijena i mikroorganizama.

Takva je iznenađujuća struktura biosfere.