Біосфера: межі біосфери. Склад і межі біосфери. Верхня межа біосфери
Біосферою прийнято вважати оболонку Землі, населену живими організмами, які в процесі своєї життєдіяльності активно її перетворять.
Зміст
Історія вивчення
Поняття біосфери як галузі життя ввів у науку Жан Батіст де Ламарк в першій половині XIX століття. Саме він найближче підійшов до її розуміння. Але сам термін був запропонований австрійським ученим Едвардом Зюсом. Він трудився в галузі геології і розумів під біосферою сукупність всіх організмів. Зараз же такої сенс вкладається в термін «біота». Зюсс виклав свої гіпотези і результати досліджень в знаменитому науковій праці «Лик Землі», в якому описував геологію Альп.
Сучасне поняття біосфери сформулював російський вчений геохімік, що володіє енциклопедичними знаннями в багатьох галузях науки – Володимир Іванович Вернадський. Будучи професором мінералогії в Московському університеті, він став автором великої праці «Біосфера», виданого в 1926 році. Саме в цій роботі він уперше дав розгорнуте визначення даного терміну.
В. М. Вернадський справедливо вважав, що біосфера – це велика концентрична область Землі, яка грає роль головної геохімічної сили. Таким чином, вона є простором, в якому життя існує на даний момент або існувала коли-небудь, тобто для біосфери характерна наявність живих організмів або продуктів їхньої життєдіяльності.
Типи речовин в біосфері
В. І. Вернадський виділяв кілька типів речовин, що складають основу біосфери.
- Власне жива речовина, яке утворене сукупністю організмів.
- Біогенну речовину, що утворюється в ході і залишається після життєдіяльності організмів. Мова йде про газах атмосфери, кам'яному вугіллі, нафті та інше.
- Відсталу речовину, яке утворюється без втручання організмів.
- Біокосна речовина – це з'єднання, що є результатом життєдіяльності організмів в сукупності з абіогенним процесами.
Межі біосфери визначаються відповідно до наявністю сукупності перелічених вище речовин у оболонках Землі.
Жива речовина в біосфері
Очевидно, що основні геохімічні і енергетичні процеси протікають за обов'язкової участі живої речовини. В. І. Вернадський так сформулював поняття про нього. Жива речовина – всі живі організми, що існують на даний момент, що становлять єдину сукупність, яка виражається в елементарному хімічному складі, вазі, енергії.
Головною властивістю живої речовини є його активність, обумовлена зв'язком з навколишнім середовищем постійним біогенним потоком. Потік формується при диханні, харчуванні, розмноженні. У цьому контексті можна розглядати життєдіяльність організмів в якості потужного геологічного процесу планетарного характеру.
Постійні міграції хімічних елементів між організмом і навколишнім середовищем в обох напрямках відбуваються безперервно. Здійснення цього процесу можливе завдяки близькості елементарного хімічного складу організмів до хімічного складу земної кори.
Рослини, здійснюючи фотосинтез, створюють в біосфері складні органічні молекули, що мають великий запас енергії. Таким чином, жива речовина акумулює і трансформує пов'язану променисту енергію Сонця. Переміщення енергії стає можливим унаслідок постійного росту і розвитку організму. Швидкістю розмноження, як справедливо вважав В. І. Вернадський, це швидкість, при якій в біосфері передається геохімічна енергія.
Межі
Частина біосфери, в якій в даний час є живі організми, прийнято називати необіосферой. Інакше кажучи, сучасною. А той простір, який було місцем проживання стародавніх організмів, це палеобіосфери.
Загальна маса геосфер планети дорівнює приблизно 2 420 мільярдам тонн. Ця величина в 200 разів більше маси атмосфери. Таким чином, можна зробити висновок, що шар живого речовина в загальній масі геосфер мізерно малий.
Діапазон потенційних можливостей і масштаб пристосовності організмів обумовлюють «всюдность життя». Живі істоти поступово влаштувалися в морях і океанах, потім освоїлися на суші. На думку Вернадського, склад і межі біосфери змінюються і зараз.
Слід зазначити, що, на відміну від інших земних оболонок, тільки біосферу можна вважати комплексною. Вона виконує і функцію «покриву» з живої суті і є середовищем існування безлічі організмів, до числа яких входить і людина.
Межі біосфери визначаються наступним чином. Вона включає в себе нижню зону атмосфери, верхню зону літосфери і всю гідросферу. І висоти атмосфери, що характеризуються холодом, низьким тиском, і глибини океану, тиск в яких може досягати 12 000 атмосфер, – все це біосфера. Межі біосфери настільки широкі через дуже широких меж температурної толерантності організмів.
Слід зазначити, що є й такі бактерії, які можуть існувати у вакуумі. Межі адаптації до хімічних умов також дуже широкі. Реальним є існування організмів, наприклад, під постійним впливом іонізуючої радіації. Дослідження показують, що деякі живі істоти настільки витривалі, що за окремими критеріями їх можливості знаходяться навіть за межами біосфери.
Крім основних перерахованих умов, життя організмів обумовлена постійністю біогенного струму атомів.
Верхня межа біосфери
У різних частинах планети життя в атмосфері існує на різній висоті. У зонах Південного і Північного полюсів ця величина складає 8-10 км, поблизу екватора – 17-18 км, над усіма іншими територіями – 20-25 км. Таким чином, життям наповнена тільки тропосфера – нижня частина атмосфери
Фізичний межа поширення життя в атмосфері знаходиться на нижній межі озонового шару.
Гідросфера
Гідросфера утворена океанами, морями, озерами, річками і крижаними покривами. На всіх глибинах є життя. Переважна більшість живих організмів зайняли поверхневі шари і прибережжя. Але навіть на глибині 11 022 м, в найглибшій западині Світового океану (Маріїнської), є мешканці. Необіосфера також включає в себе донні відкладення, які колись були місцем проживання стародавніх істот.
Нижня межа біосфери
Якщо говорити про літосфері, то грунт, безумовно, є самим густонаселеним її шаром, але існування життя помічено набагато глибше – приблизно 6-7 кілометрів під землею. Це стосується, насамперед, глибоких тріщин і печер.
Організми, що населяють біосферу
Живі організми діляться на дві групи в залежності від способу отримання енергії, необхідної для життєдіяльності: автотрофні і гетеротрофні. Місцем проживання представників обох груп є біосфера. Межі біосфери визначаються їх розповсюдженням.
Представники автотрофніорганізмів у своєму харчуванні не пов'язані ні з якими іншими живими істотами. Їм для цього потрібно сонячне світло або енергія хімічних зв'язків з'єднань неорганічного походження. І те, і інше може використовуватися як джерело енергії, тоді як харчування вони отримують з мінеральних речовин.
Автотрофи діляться на дві підгрупи. Це фототрофи (зелені) і хемотрофи (бактерії). Перші здатні існувати тільки в області проникнення сонячних променів. А ось другі, за рахунок використання хімічних сполук органічної природи як джерело енергії, поширені набагато ширше.
Гетеротрофам, навпаки, в якості джерел енергії та харчування потрібні органічні речовини, вироблені іншими організмами. Тобто без попередньої роботи автотрофов їх існування було б неможливим. Тварини і людина, як житель біосфери, відносяться до гетеротрофних організмам.
«Плівки життя»
Нерівномірність розподілу життя – це один з важливих ознак, яким характеризується біосфера. Межі біосфери мають найменшу щільність життя. Найбільша ж спостерігається на стиках середовищ існування. В цілому ж розподіл життя в біосфері носить різко нерівномірний характер. В. І. Вернадський ввів термін «Плівки життя», описуючи з його допомогою найбільш щільно населені області біосфери. Кордон контакту «грунт-повітря» – це перша з таких плівок, її товщина становить від 2 до 3 см. Друга представлена зоною контакту «повітря-грунт» -прібрежная смуга і зона апвелінг. Третя представлена еуфотіческой зоною океану (до 200 м), т. Е. Областю вільного проникнення сонячного променя.
Таким чином, життя, перетворююча «лик Землі», нерозривно пов'язана з поняттям «біосфера». Межі біосфери – це межі життя.
Просторово-функціональна організація – це механізм, що забезпечує «геологічну вічність всього живого». Людина, як житель біосфери, поряд з іншими гетеротрофних організмами є безпосереднім учасником енергетичного кругообігу, що забезпечує життя на Землі.