Биосфера Географическая оболочка

Понятие о биосфере

Биосфера (от греч. bios — жизнь, sphaira — шар) — термин, введенный в 1875 году австрийским геологом Э. Зюссом, имеет два значения. В широком смысле биосфера — наружная оболочка Земли, в которой существует жизнь во всех ее проявлениях, а также все сферы Земли, более или менее видоизмененные жизнью. В таком значении понимал этот термин В.И.Вернадский, развивший учение о биосфере в 1920-х годах. В узком смысле слова биосфера — совокупность всех организмов, населяющих географическую оболочку. Биосфера в широком значении включает в себя приземную часть атмосферы, гидросферу и часть литосферы. Верхняя граница биосферы простирается до озонового экрана. Выше этой границы организмы жить не могут, так как там на них будут губительно действовать ультрафиолетовые лучи Солнца и низкие температуры. Нижняя граница проходит по дну гидросферы и на глубине 4-5 км в земной коре материков. Наиболее обильна жизнь в биосфере у земной поверхности и до глубины 200 м в гидросфере. Однако жизнь не ограничена исключительно пределами биосферы. Микробы, споры и пыльца растений обнаружены высоко в стратосфере. Не исключено, что они могут уноситься в космическое пространство. Но это не означает расширения биосферы, так как за ее пределами могут существовать только неактивные формы жизни, находящиеся в состоянии скрытой жизнедеятельности.

Биосфера — сравнительно молодая оболочка Земли. Ее образование связано с появлением жизни на нашей планете. Вопрос о происхождении жизни долгое время волнует человечество. В настоящее время ученые пред-’чрют, что жизнь зародилась в воде, так как в то вре-мя на суше были сильные перепады температур, активная вулканическая деятельность и частые землетрясения. Первые организмы были необыкновенно примитивны, значительно проще даже самых примитивных из ныне живущих. Проходили миллионы лет, живые организмы становились все сложнее и разнообразнее. Около 500 млн.лет назад организмы начали приспосабливаться к жизни на суше. Растения и животные осваивали все новые участки суши и вырабатывали приспособления для жизни в них. Постепенно живые организмы расселились во всех сферах Земли, они начали изменять облик нашей планеты. Около 500 тысяч лет назад произошло появление человека, который, по словам академика В.И.Вернадского, воздействовал на природу значительнее, чем многие природные процессы.

Биомасса биосферы

Общая масса живого вещества Биосферы Земли, приходящаяся на единицу поверхности или объема воды, земли или воздуха, называется биомассой Земли (греч. bios — жизнь). Она выражается в г/м², кг/м², кг/га, г/м³. Общая биомасса Земли составляет 1,8-10¹² тонн. На суше биомасса растений значительно больше биомассы животных, а в океане наоборот. Биомасса распределена по поверхности суши крайне неравномерно. Наибольшее количество живого вещества на единицу площади приходится во влажных экваториальных лесах — свыше 125 кг/м², в лесах умеренного пояса — около 100 кг/м², минимальное значение в пустыне — менее 0,6 кг/м². Биомасса океана мала в тропиках (менее 0,01 кг/м²), так как теплая вода содержит недостаточно растворенного воздуха, ио видовой ее состав богаче, чем в других зонах. Повышенная концентрация биомассы в океане (от 0,1 до 0,5 кг/м²) наблюдается вдоль течения Западных ветров вдоль берегов Чили, где проходит холодное течение. Большое количество биомассы (0,5-2,0 кг/м²) наблюдается на севере Тихого океана, в месте смыкания Атлантического и Северного Ледовитого океа-^ц°в, на севере Охотского и Северного морей, у берегов Исландии и Гренландии. Биомасса океана подразделяется на ° ^гРуппы: планктон, нектон и бентос (см. «Жизнь в Мироном океане»).

Биомасса Биосферы имеет замечательную способность обновляться, так как организмы размножаются. Обновляясь, живое вещество планеты производит в течение года около 250 млп. тонн биологической массы в сухом весе. Подобные показатели называются продуктивностью биомассы. В глобальном масштабе эта величина сравнительно невелика, но она способна возобновляться из года в год. За время существования живого вещества общая биомасса, выработанная живым веществом, в десятки и сотни раз превысила бы массу земной коры. Такая активность жизни делает ее могучим геологическим и географическим фактором па планете.

Живые организмы распространены на Земле не беспорядочно, а образуют устойчивые сообщества — биоценозы (от греч. bios — жизнь, koinos — общий). Организмы в биоценозе приспособлены к среде обитания и друг к другу. Биоценоз обладает устойчивостью и саморегуляцией; если это сообщество нарушено, но нарушение не достигло критической величины, он восстанавливается, однако необходимо знать допустимые нагрузки на природную среду, чтобы при хозяйственной деятельности их не превышать. Восстановление биоценоза происходит сложным путем, проходя стадии, которых до нарушения биоценоза в данном месте не было. Например, вырублен еловый лес. Ель не вырастает сразу же на этом месте. Срубленный лес не испаряет влагу и способствует заболачиванию территории. На ней вырастает густой березовый лес, так как здесь для него благоприятен солнечный свет. И уже под подросшими березами начинает расти тенелюбивая ель, которая скоро перерастает березу, в тени елового леса березовый лес станет значительно реже. Если же вырубку, пока она не заросла березняком, прорежет овраг, будет нарушен почвенный покров и водообмен, и еловый лес не восстановится: произошли необратимые изменения биоценоза.

Особенность живых организмов— постоянный обмен веществом и энергией с окружающей средой — биологический круговорот в Биосфере. Сущность его заключается в создании органического вещества и превращении его в минеральное. Происходит этот круговорот в несколько этапов:

• I. В процессе фотосинтеза (греч.photos — свет, synthesis — соединение) в растениях создаются органические вещества из углекислоты и воды под действием света, поглощаемого светочувствительными пигментами, главным образом хлорофиллом. При этом не только происходит создание углеводов, но и выделяется кислород. Органические вещества, образующиеся в растениях, идут не только на питание их, часть их откладывается в запас.

• II. Переработка животными первичной органической продукции во вторичную. Вместе с зеленой массой отложенная часть органических веществ может переходить в организм животных (сначала травоядных, а затем хищных). Там часть поступивших, ранее отложенных органических веществ распадается до простых химических соединений с выделением энергии.

• III. Разрушение первичной и вторичной продукции микроорганизмами. После гибели растений и животных микроорганизмы заканчивают разрушение органического вещества, что создает питательную среду, в том числе почвы (см. «Почвы»), для возрождения и следующего цикла развития биомассы. Возникшие в результате III этапа биологического круговорота неорганические соединения снова могут поступать в растения и там превращаться в органические вещества. Так совершается биологический круг в природе. В ходе него каждый химический элемент может неоднократно оказываться в составе живого вещества. Наиболее активно в круговорот вовлекаются кислород, водород, азот, фосфор, вода. Биомасса пропускает через себя всю воду Земли за 2 млн. лет, весь кислород атмосферы — за 2 тыс. лет, а углекислый газ из атмосферы — всего за 300 лет.

Итак, оболочка, населенная живыми существами, называется биосферой. Она состоит из биомассы, особенностью которой является обмен веществом и энергией с окружающей средой. Биомасса Биосферы распространена по планете крайне неравномерно.

Биосфера Взаимодействие и взаимовлияние живых организмов и других оболочек Земли

Развитие жизни не могло не зависеть от всех компонентов окружающей среды. Вместе с тем за длительный срок своего существования живые существа коренным образом изменили состав литосферы, атмосферы и гидросферы.

Биосфера и атмосфера

Современный состав атмосферы является, по-видимому, продуктом жизйедеятелыюсти организмов на Земле. Считают, что большая часть кислорода в атмосфере — биогенного происхождения, благодаря зеленым растениям Биосферы содержание углекислого газа в пей невелико. Из газов атмосферы наибольшее значение для биологических процессов имеют такие газы, как кислород, необходимый для дыхания и минерализации органических остатков; углекислый газ, использующийся в процессе фотосинтеза, и озон, образующий экран, который задерживает губительные для организма в большом количестве ультрафиолетовые лучи.

Биосфера и литосфера

В состав литосферы входит особое природное образование — почва (см.«Почва»). Она образуется из смеси минеральных веществ, возникших при разрушении горных пород, и органических, которые являются продуктами жизнедеятельности живых организмов. Кроме образования почвы, живые организмы  Биосферы способствуют выветриванию, то есть разрушению горных пород. Иногда живые организмы участвуют в создании некоторых форм рельефа, например, коралловые острова (см. «Острова и полуострова») или коралловые рифы.

Биосфера и гидросфера

Вода — источник жизни на Земле, именно в океане и произошло зарождение жизни. Все процессы Биосферы, происходящие в живых организмах, невозможны без наличия воды. Вместе с тем живые существа также влияют на водную ’дчку Земли. Особенно ярко это проявляется в океане, куда с речными водами поступает много карбонатов, солей кальция. Если бы в океане не обитали существа, использующие кальций для строительства раковин, солевой состав океана был бы совершенно иным.

Итак, биомасса биосферы тесно связана с остальными оболочками пашей Земли. Живые организмы не только взаимодействуют, по и влияют на атмосферу, литосферу и гидросферу пашей планеты.