Биосфера – что это такое?

Биосфера (от греческого bios – жизнь, sphaira – сфера) – оболочка планеты Земля, в которой присутствует жизнь. Развитие термина «биосфера» связано с английским геологом Эдуардом Зюссе и российским ученым В. И. Вернадским. Биосфера, вместе с литосферой, гидросферой и атмосферой формирует четыре основные оболочки Земли.

Термин “биосфера” первым придумал геолог Эдуард Зюсс в 1875 году для обозначения пространства на поверхности Земли, где существует жизнь. Более полное определение понятия “биосфера” было предложено В. И. Вернадским.

Он стал первым, кто отвел жизни главенствующую роль трансформирующей силы нашей планеты, беря во внимание жизнедеятельность организмов как в настоящем, так и прошлом.

Геохимики раскрывают термин «биосфера» как общая сумма живых организмов («биомасса» или «биота», как называют биологи и экологи).

Биосфера - что это такое?

Каждую часть планеты, от полярных льдов до экватора, населяют живые организмы. Последние достижения в области микробиологии показали, что микроорганизмы обитают глубоко под земной поверхностью и возможно их общая биомасса превышает биомассу всего животного и растительного мира на поверхности Земли.

В настоящее время фактические границы биосферы измерить невозможно. Как правило, большинство видов птицы летают на высотах 650 – 1800 метров, а рыбы были обнаружены на глубине – до 8372 метров в океаническом Жёлобе Пуэрто-Рико.

Но также есть более экстремальные примеры жизни на планете.

Африканский сип, или гриф Рюппеля был замечен на высоте более 11000 метров, горные гуси обычно мигрируют на высоте не менее 8300 метров, дикие яки обитают в горных районах Тибета на высоте около 3200 – 5400 метров над уровнем моря, а горные козлы живут на высотах до 3000 метров.

Микроскопические организмы способны жить в более экстремальных условиях и если брать их во внимания, то толщина биосферы намного больше, чем мы себе представляли. Некоторые микроорганизмы были обнаружены в верхних слоях атмосферы Земли на высоте 41 км.

Вряд ли микробы являются активными на таких высотах, где температура и давление воздуха являются чрезвычайно незначительными, а ультрафиолетовое излучение очень интенсивным. Скорее всего, они были доставлены в верхние слои атмосферы ветрами или извержением вулканов.

Также одноклеточные формы жизни были найдены в самой глубокой части Марианской впадины на глубине 11034 метров.

Несмотря на все вышеперечисленные примеры крайностей существования жизни, в общем слой биосферы Земли настолько тонкий, что его можно сравнить с кожурой яблока.

Биосфера - что это такое?

Биосфера организована в иерархическую структуру, в которой отдельные организмы образуют популяции. Несколько взаимодействующих популяции составляют биоценоз.

Общины живых организмов (биоценоз), проживающие в определенных физических средах обитания (биотоп), образует экосистему.

Экосистема – это группа животных, растений и микроорганизмов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой таким образом, чтобы обеспечить свое существование. Поэтому экосистема функциональная единица устойчивости жизни на Земле.

Биосфера - что это такое?

Биосфера существует уже около 3,5-3,7 миллиарда лет. Первыми формами жизни были прокариоты – одноклеточные живые организмы, которые могли жить без кислорода. Некоторые прокариоты разработали уникальный химический процесс, который известен нам как фотосинтез.

Они были в состоянии использовать солнечный свет, чтобы делать простой сахар и кислород из воды и углекислого газа. Эти фотосинтезирующие микроорганизмы были настолько многочисленны, что они кардинально преобразили биосферу.

В течение длительного периода времени, сформировалась атмосфера из смеси кислорода и других газов, которая могла поддерживать новую жизнь.

Добавление кислорода в биосферу позволило стремительно развиваться более сложные формам жизни. Появились миллионы различных растений, животные, которые употребляли в пищу растения и других животных. Бактерии эволюционировали, для того, чтобы разлагать мертвых животных и растения.

Благодаря этой пищевой цепи – биосфера сделала огромный скачок в своем развитии. Разложенные останки отмерших растений и животных высвобождали в почву и океан питательные вещества, которые повторно поглощались растениями. Такой обмен энергией позволил биосфере стать самоподдерживающей и саморегулирующейся системой.

Роль фотосинтеза в развитии жизни

Биосфера - что это такое?

Биосфера является уникальной в своем роде. До сих пор не было никаких научных фактов, подтверждающих существования жизни в других местах Вселенной. Жизнь на Земле существует благодаря Солнцу. При воздействии энергии солнечного света осуществляется процесс под названием фотосинтез.

В результате фотосинтеза растения, некоторыми виды бактерий и простейших под воздействием света перерабатывают двуокись углерода в кислород и органические соединения, такие как сахар.

Подавляющее большинство видов животных, грибов, растений и бактерий непосредственно или косвенно зависят от фотосинтеза.

Биосфера - что это такое?

Существуют множество факторов, влияющих на биосферу и нашу жизнь на Земле. Есть глобальные факторы такие, как расстояние между Землей и Солнцем.

Если бы наша планета находилась ближе или дальше по отношению к Солнцу, то на Земле было слишком жарко или холодно для зарождения жизни. Угол наклона земной оси также важный фактор, влияющий на климат планеты.

Времена года и сезонные климатические изменения являются прямыми результатами наклона Земли.

Локальные факторы также оказывают важное воздействие на биосферу. Если посмотреть на определённый участок Земли, можно увидеть, влияние климата, ежедневной погоды, эрозии и самой жизни.

Эти мелкие факторы постоянно меняют пространство и живые организмы должна реагировать соответствующим образом, адаптируясь к изменению среды обитания.

Несмотря на то, что люди могут контролировать большую часть своего ближайшего окружения, они по-прежнему уязвимы природным катаклизмам.

Наименьший из факторов, влияющих на облик биосферы – это изменения, происходящие на молекулярном уровне. Реакции окисления и восстановления способны менять состав горных пород и органических веществ. Существует также биологическое разрушение. Крошечные организмы, такие как бактерии и грибки, способны перерабатывать, как органические, так и неорганические материалы.

Биосфера - что это такое?

Люди играют важную роль в поддержании энергообмена биосферы. К сожалению, наше воздействие на биосферу часто оказывается негативным.

Например, уровень кислорода в атмосфере уменьшается, а уровень углекислого газа растет из-за того, что люди чрезмерно сжигают ископаемое топливо, а разливы нефти выбросы промышленных отходов в океан наносят огромный ущерб гидросфере.

Будущее биосферы зависит от того, как люди будут взаимодействовать с другими живыми существами.

В начале 1970-х годов, Организация Объединенных Наций учредила проект под названием «Человек и биосфера» (MAB), который способствует устойчивому развитию сбалансированных взаимоотношений между человеком и природой. В настоящее время существует сотни биосферных резерватов по всему миру.

Первый биосферный заповедник был создан в Янгамби, Демократическая Республика Конго. Янгамби расположен, в плодородном бассейне реки Конго и насчитывает около 32000 видов деревьев и животных, среди которых присутствуют такие эндемичные виды, как лесной слон и кистеухая свинья.

Биосферный резерват Янгамби поддерживает такие важные мероприятия, как развитие рационального сельского хозяйства, охоты и добычи.

Биосфера - что это такое?

До сих пор, биосфера не была обнаружена за пределами Земли. Поэтому существование внеземных биосфер остается гипотетическим. С одной стороны, многие ученые считают, что жизнь на других планетах маловероятна, а если где-то она существует, то скорей всего в форме микроорганизмов.

С другой стороны аналогов Земли может быть очень много, даже в нашей галактике – Млечный Путь. Учитывая ограниченные возможности наших технологий, в настоящее время неизвестно, какой процент из этих планет способен иметь биосферу.

Также нельзя исключить вариант, что искусственные биосферы будут созданы человеком в будущем, например, на Марсе.

Биосфера – это очень хрупкая система, в которой каждый живой организм является важным звеном в огромной цепи жизни. Мы должны осознать, что человек, как самое разумное существо на планете несет ответственность за сохранение чуда жизни на нашей планете.

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Что такое биосфера и каковы ее границы

Биосфера: Pixabay

В шотландском городе Глазго 31 октября стартовала масштабная конференция ООН по вопросам изменений климата COP26. Ее цель — подытожить достижения человечества в сокращении выбросов парниковых газов и обсудить нынешнее состояние биосферы. Из чего состоит биосфера и почему так важна для людей?

Биосфера и ее значение

В конференции COP26, которая продлится до 12 ноября, примут участие около 120 мировых лидеров. На повестке дня — существенные климатические изменения, которые пагубно влияют на все живое на планете.

Читайте также:  Цитоплазма и ее органоиды: эндоплазматическая сеть, митохондрии и пластиды, Биология

В ходе конференции лидеры государств обсудят, каких результатов удалось добиться за шесть лет после Парижского климатического соглашения — документа, который определил допустимое повышение средней температуры на Земле и регламентировал сокращение выбросов парниковых газов до 2030 года.

Почему это важно? Выбросы углекислого газа и других вредоносных веществ заводов, промышленных объектов, автомобилей увеличивают парниковый эффект, а он, в свою очередь, повышает среднюю температуру на планете.

В результате разрастаются пустыни, тают ледники, уходят под воду прибрежные зоны. Многие живые организмы лишаются дома и пропитания.

Сегодня биосфера кардинально меняется, и с годами все живое на планете может исчезнуть.

Что такое биосфера? Академик Владимир Вернадский в книге «Биосфера и ноосфера» дал такое определение: биосфера — это оболочка Земли, которая заселена живыми организмами и находится под их воздействием. Проще говоря, люди, животные, растения, микроорганизмы и среда их обитания — это и есть биосфера нашей планеты.

Биосфера проникает в верхнюю часть литосферы, во всю гидросферу, в нижнюю часть атмосферы. Человек, как и другие живые существа, часть биосферы, а его деятельность сегодня превосходит многие естественные природные процессы.

Биосфера - что это такое?Что такое биосфера: Unsplash

Какое значение биосферы? Она включает воду, воздух и земную кору. В этих сферах все живые организмы находят место и средства для жизни. В число наиболее важных для их жизнедеятельности ресурсов входит:

  • Кислород, которым насыщена атмосфера. Это ценный газ, который необходим для дыхания живых организмов.
  • Вода (Мировой океан, подземные воды и пр.) — важнейший элемент, без которого жизнь на Земле невозможна. Ее круговорот формирует климат и погоду.
  • Земная кора, которая служит почвой для растений и домом для многих видов животных.

В биосфере непрерывно происходят процессы, которые влияют на вещество других оболочек планеты.

Живые организмы влияют на важные процессы в природе, в частности, на круговорот кислорода и воды. Например, зеленые растения в процессе фотосинтеза производят оксиген. Животные и люди потребляют кислород и выделяют углекислый газ. Растения потребляют воду и выделяют ее в атмосферу.

Все элементы биосферы тесно связаны между собой. Главная задача человечества — сохранить природный баланс. Если произойдут изменение в одной составляющей, изменятся и все остальные. Глобальные вопросы экологии и сохранения окружающей среды люди решают на таких мероприятиях, как COP26.

Биосфера - что это такое?Что такое биосфера и каковы ее границы: NUR.KZ

Строение и границы биосферы

Биосфера начала формироваться около 3,8 млрд лет назад, когда на планете стала зарождаться жизнь. Тогда она ограничивалась лишь гидросферой: все живые организмы обитали исключительно в воде. Со временем жизнь на планете развивалась, расширялись границы биосферы.

Какие границы биосферы? Как пишет в книге «Учение о биосфере» доктор биологических наук Ольга Еремченко, ученым непросто определить точный рубеж, наука до сих пор исследует, как высоко или глубоко могут обитать живые организмы. Исходя из сведений, которыми биологи располагают сейчас, принято говорить о таких границах биосферы:

  • Верхний рубеж — это озоновый слой. Он защищает Землю от ультрафиолетового излучения, прямое воздействие которого губительно для живых организмов. Поэтому они могут обитать только ниже этой отметки. Считают, что атмосферная граница биосферы находится на высоте 15–20 километров (зависит от географических широт).
  • Нижняя грань находится в литосфере, на глубине 3,5–7,5 километров. На таком уровне температура достигает отметки, при которой вода превращается в пар, а белок распадается. Это значит, что живые организмы обитать здесь не могут.
  • В гидросфере граница пролегает по дну Мирового океана. Его максимальная глубина в Марианской впадине достигает почти 11 километров.

Биосфера - что это такое?Биосфера: Pixabay

Какое строение биосферы? Владимир Вернадский в книге «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения» выделил четыре основные вещества, которые формируют состав биосферы:

  1. Живое вещество — это совокупность всех живых организмов на планете. Несмотря на незначительную массу этого вещества (менее одной миллионной части всей биосферы), Вернадский назвал ее одной из самых могущественных геохимических сил нашей планеты, ведь организмы не просто населяют биосферу, а меняют ее.
  2. Биогенное вещество. Представляет собой продукты жизнедеятельности живых организмов, остатки отмерших существ или линьки живых организмов, например остатки организмов — янтарь, копролиты, известняки.
  3. Косное вещество — это неорганические ресурсы, сформированные без участия живых организмов. Они образуются в результате выветривания горных пород, извержения вулканов, например песок, различные глины, вода.
  4. Биокосное вещество создано благодаря взаимодействию живых организмов и косного вещества. Оно представляющее собой закономерную структуру из косного и живого вещества (почва, ил, битумы).

К менее распространенным составляющим биосферы относятся:

  • радиоактивные вещества (элементы радия, урана);
  • рассеянные атомы;
  • вещество космического происхождения (метеориты, осколки с космической пылью).

Биосфера — это место, где живут живые существа и которое претерпевает от деятельности человека. Сегодня каждый должен проявлять заботу о среде обитания и учиться жить в гармонии с окружающим миром. Тогда живые существа смогут жить и развиваться на планете Земля и расширять существующие пределы биосферы.

Оригинал статьи: https://www.nur.kz/family/school/1584288-chto-takoe-biosfera-kakovy-ee-granicy/

Биосфера – это… Что такое Биосфера?

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд. лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу.

Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил по сути дела концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году[1].

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Существует и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения жизни на космическом теле.

При том, что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы.

Местоположение биосферы

Биосфера включает в себя верхние слои литосферы, в которых ещё живут организмы, гидросферу и нижние слои атмосферы.

Границы биосферы

  • Верхняя граница в атмосфере: 15—20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
  • Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
  • Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Состав биосферы

Структура Биосферы:[2]:

  1. Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
  2. Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
  3. Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.
  4. Биокосное вещество – вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
  5. Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
  6. Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
  7. Вещество космического происхождения.
Читайте также:  Класс сцифоидные и класс коралловые полипы. происхождение кишечнополостных - биология

Слои биосферы[3]

Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой — пространством человекообразной экспансии в околоземном пространстве — панбиосферой.

Аэробиосфера

Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки — атмосферная влага, источником энергии — солнечная энергия и аэрозоли.

Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство — более тонкий слой, чем тропосфера). Выше простирается слой крайне разреженной микробиоты — альтобиосфера (с альтобионтами).

Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются — парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.

Геобиосфера

Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь.

Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши — террабиосфера (с террабионтами), разделяемую на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли — литобиосфера (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы — эоловая зона (с эолобионтами). Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов — гипотеррабиосфера и слой, где возможно лишь обитание анаэробов — теллуробиосфера. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже — в гипобиосферу. Метабиосфера — все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера.

В глубинах литосферы есть 2 теоретических уровня распространения жизни — изотерма 100 °C, ниже которой вода при нормальном атмосферном давлении кипит, и изотерма 460 °C, где при любом давлении вода превращается в пар, т. е. в жидком состоянии быть не может.

Гидробиосфера

Гидробиосфера — весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами — распадается на слой континентальных вод — аквабиосфера (с аквабионтами) и область морей и океанов — маринобиосфера (с маринобионтами). Выделяют 3 слоя — относительно ярко освещённую фотосферу, всегда очень сумеречную дисфотосферу (до 1 % солнечной инсоляции) и слой абсолютной темноты — афотосфера.

Между верхней границей гипобиосферы и нижней парабиосферы лежит собственно биосфера — эубиосфера.

История развития биосферы

Развитие наблюдается лишь в живом веществе и связанным с ним биокосном. В косном веществе нашей планеты эволюционный процесс не проявляется[1].

Зарождение жизни

Жизнь на Земле зародилась ещё в архее — примерно 3,5 млрд. лет назад в гидросфере. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд. лет.

Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты — одноклеточные водоросли и простейшие организмы. Начался процесс почвообразования на суше.

В конце архея появился половой процесс и многоклеточность у животных организмов.

Будущее биосферы

С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества.

Некоторые философы, например, Дэвид Пирс, выступают за модификацию биосферы с целью избавления от страданий всех живых существ и создание в буквальном смысле рая на земле (см. одно из значений слова аболиционизм).

История исследований биосферы

Большой вклад в развитие учения о биосфере внёс В. И. Вернадский.

Искусственная биосфера

Человек не может существовать вне биосферы, однако стремится исследовать космическое пространство. Ещё К. Э. Циолковский связывал освоение космоса с созданием искусственной биосферы[4].

В настоящее время идея её создания вновь становится актуальной в связи с планами освоения Луны и Марса. Однако на данный момент попытка создания полностью автономной искусственной биосферы не увенчалась успехом.

Рассматривается возможность создания (пока в далёком будущем) внеземной биосферы на других планетах при помощи терраформирования.

Примечания

БИОСФЕ́РА

Авторы: В. Н. Максимов

БИОСФЕ́РА (от био… и греч. σφαῖρα – шар), обо­лоч­ка Зем­ли, со­став, струк­ту­ра и энер­ге­ти­ка ко­то­рой оп­ре­де­ля­ют­ся со­во­куп­ной дея­тель­но­стью жи­вых ор­га­низ­мов. Впер­вые пред­став­ле­ние о Б. как «об­лас­ти жиз­ни» сфор­му­ли­ро­вал Ж. Б.

 Ла­марк, ко­то­рый об­ра­тил вни­ма­ние на то, что прак­ти­че­ски все ми­нер. ве­ще­ст­ва в по­верх­но­ст­ных сло­ях Зем­ли яв­ля­ют­ся про­дук­та­ми жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов. В 1875 Э. Зюсс вы­де­лил неск. обо­ло­чек Зем­ли, сре­ди ко­то­рых на­ря­ду с зем­ной ко­рой (ли­то­сфе­рой) и гид­ро­сфе­рой на­звал Б.

 – как обо­лоч­ку, в пре­де­лах ко­то­рой су­ще­ст­ву­ет жизнь. Имен­но так, как тон­кую плён­ку на зем­ной по­верх­но­сти, на­хо­дя­щей­ся в дан­ный мо­мент в сфе­ре жиз­не­дея­тель­но­сти ор­га­низ­мов, по­ни­ма­ют Б. мн. за­ру­беж­ные учё­ные. Наи­бо­лее пол­но пред­став­ле­ния о Б. раз­ра­бо­тал В. И. Вер­над­ский. Осн.

идеи он из­ло­жил в 1926 в кн. «Био­сфе­ра», а за­тем на про­тя­же­нии всей жиз­ни об­ра­щал­ся к ана­ли­зу свя­зан­ных с этим тер­ми­ном по­ня­тий и за­ко­но­мер­но­стей. По мне­нию Вер­над­ско­го и его по­сле­до­ва­те­лей, в со­став Б.

сле­ду­ет вклю­чать не толь­ко те уча­ст­ки зем­ной по­верх­но­сти, в ко­то­рых ак­тив­но раз­ви­ва­ют­ся жи­вые ор­га­низ­мы, но и часть др. обо­ло­чек Зем­ли, в ко­то­рых об­на­ру­жи­ва­ют­ся сле­ды жиз­не­дея­тель­но­сти со­во­куп­но­сти жи­вых су­ществ. Ис­хо­дя из это­го, Б.

ох­ва­ты­ва­ет часть ат­мо­сфе­ры до вы­со­ты озо­но­во­го слоя (20–25 км), часть ли­то­сфе­ры (осо­бен­но ко­ру вы­вет­ри­ва­ния) и всю гид­ро­сфе­ру. Ниж­няя её гра­ни­ца опус­ка­ет­ся в ср. на 2–3 км на су­ше и на 1–2 км ни­же дна океа­на.

Живое вещество и его роль в биосфере

В уче­нии о Б. центр. ме­сто при­над­ле­жит по­ня­тию «жи­вое ве­ще­ст­во», под ко­то­рым В. И. Вер­над­ский по­ни­мал со­во­куп­ность всех жи­вых ор­га­низ­мов (жи­вот­ных, рас­те­ний, мик­ро­ор­га­низ­мов), чис­лен­но вы­ра­жен­ную в их эле­мен­тар­ном хи­мич. со­ста­ве, мас­се и энер­гии. Наи­бо­лее важ­ная функ­ция Б.

 – ре­гу­ляр­ное вос­соз­да­ние жи­во­го ве­ще­ст­ва, на­ка­п­ли­ваю­ще­го­ся и удер­жи­ваю­ще­го энер­гию. Все вме­сте взя­тые жи­вые ор­га­низ­мы поч­ти за 2,5 млрд. лет ис­то­рии Б., ак­ку­му­ли­руя энер­гию Солн­ца и транс­фор­ми­руя её в зем­ную хи­мич.

энер­гию (ту сво­бод­ную энер­гию, ко­то­рая спо­соб­на про­из­во­дить ог­ром­ную ра­бо­ту по пе­ре­рас­пре­де­ле­нию ве­ще­ст­ва зем­ной ко­ры и соз­да­нию но­вых хи­мич. со­еди­не­ний), пред­став­ля­ют пла­не­тар­ное яв­ле­ние кос­мич. мас­шта­ба.

«На зем­ной по­верх­но­сти, – пи­сал Вер­над­ский, – нет си­лы бо­лее по­сто­ян­но дей­ст­вую­щей, а по­то­му и бо­лее мо­гу­ще­ст­вен­ной по сво­им ко­неч­ным по­след­ст­ви­ям, чем жи­вые ор­га­низ­мы взя­тые в це­лом. И чем бо­лее мы изу­ча­ем хи­мич.

яв­ле­ния био­сфе­ры, тем боль­ше убе­ж­да­ем­ся, что на ней нет слу­ча­ев, где бы они бы­ли не­за­ви­си­мы от жиз­ни. И так дли­лось в те­че­ние всей гео­ло­гич. ис­то­рии». Б. ох­ва­ты­ва­ет участ­ки зем­ной ко­ры, ко­то­рые в те­че­ние всей гео­ло­гич.

ис­то­рии во все эта­пы эво­лю­ции жиз­ни под­вер­га­лись воз­дей­ст­вию жи­во­го ве­ще­ст­ва. В них на­ря­ду с жи­вым ве­ще­ст­вом и ми­нер. ве­ще­ст­ва­ми, в об­ра­зо­ва­нии ко­то­рых жи­вые ор­га­низ­мы не при­ни­ма­ют уча­стия («кос­ное ве­ще­ст­во»), обя­за­тель­но при­сут­ст­ву­ют био­ген­ные и био­кос­ные ве­ще­ст­ва.

К био­ген­ным от­но­сят­ся, напр., из­вест­ня­ки, уг­ли, нефть, ки­сло­род ат­мо­сфе­ры, ко­то­рые соз­да­ва­лись и пе­ре­ра­ба­ты­ва­лись жи­вы­ми ор­га­низ­ма­ми. Био­кос­ные ком­по­нен­ты Б. соз­да­ют­ся при уча­стии и ор­га­низ­мов, и абио­тич. фак­то­ров. Та­ко­вы поч­ва, при­род­ные во­ды, тро­по­сфе­ра. Т. о., Б.

пред­став­ля­ет­ся как еди­ная ди­на­мич. сис­те­ма, в ко­то­рой жи­вое ве­щест­во не­от­де­ли­мо от ок­ру­жаю­щей не­жи­вой (кос­ной) сре­ды. Иде­ям Вер­над­ско­го со­звуч­на по­пу­ляр­ная в 1970–90-е гг. кон­цеп­ция «Гайи» (англ. инженер Дж. Лав­ло­к и амер. микробиолог Л. Маргулис, 1975), в со­от­вет­ст­вии с ко­то­рой жизнь на Зем­ле можно представить как сложную са­морегулирующуюся единую систему.

В раз­ных при­род­ных ус­ло­ви­ях Б. сфор­ми­ро­ва­на в ви­де от­но­си­тель­но са­мо­сто­ят. при­род­ных ком­плек­сов – эко­си­стем или био­гео­це­но­зов. Осн. ис­точ­ни­ком энер­гии для всех про­ис­хо­дя­щих в Б. про­цес­сов яв­ля­ет­ся сол­неч­ный свет. По­верх­но­сти Зем­ли дос­ти­га­ет все­го ок.

15% сол­неч­ной ра­диа­ции, по­сту­паю­щей в верх­ние слои ат­мо­сфе­ры, и толь­ко 0,1–1% этой энер­гии ис­поль­зу­ет­ся ав­то­троф­ны­ми ор­га­низ­ма­ми (гл. обр. зе­лё­ны­ми рас­те­ния­ми) для соз­да­ния живого вещества при уча­стии ди­ок­си­да уг­ле­ро­да и во­ды (т. н. чистой первичной продукции) в про­цес­се фо­то­син­те­за.

 Ве­ли­чи­на этой про­дук­ции оце­ни­ва­ет­ся в пе­ре­счё­те на уг­ле­род при­мерно в 2,26· 1017 г в год, что со­от­вет­ст­ву­ет еже­год­но­му по­гло­ще­нию 1,15·1018 ккал (4,98·1018 кДж). Имен­но эта энер­гия, за­па­сён­ная в фор­ме хи­мич. свя­зей раз­но­об­раз­ных хи­мич.

Читайте также:  Видоизменения побега. Размножение растений и грибов

со­еди­не­ний, оп­ре­де­ля­ет жиз­не­дея­тель­ность всех ос­таль­ных ге­те­ро­троф­ных ор­га­низ­мов, обес­пе­чи­вая их пи­щей и энер­ги­ей. Для раз­ру­ше­ния ве­ще­ст­ва пи­щи, рос­та и раз­мно­же­ния жи­вот­ные ис­поль­зу­ют ки­сло­род, выделяемый так­же зе­лё­ны­ми рас­те­ния­ми.

От­мер­шие те­ла рас­те­ний и жи­вот­ных слу­жат пи­щей для мик­ро­ор­га­низ­мов (ор­га­низ­мов-де­ст­рук­то­ров), раз­ла­гаю­щих их до ми­не­раль­ных со­лей, диок­си­да уг­ле­ро­да и во­ды. В свою оче­редь, эти про­стые со­еди­не­ния вновь ис­поль­зу­ют­ся рас­те­ния­ми для соз­да­ния ор­га­нич. ве­ще­ст­ва (см. Тро­фи­че­ская цепь). Т. о. в Б. про­ис­хо­дит кру­го­во­рот уг­ле­ро­да.

Его осу­ще­ст­в­ле­ние за счёт ис­поль­зо­ва­ния по­сто­ян­но по­сту­паю­щей сол­неч­ной энер­гии яв­ля­ет­ся ус­ло­ви­ем не­пре­рыв­но­го функ­цио­ни­ро­ва­ния Б. как це­ло­ст­ной сис­те­мы.

По­сто­ян­ный об­мен ве­ще­ст­вом и энер­ги­ей ме­ж­ду ор­га­низ­ма­ми и ок­ру­жаю­щей сре­дой в хо­де пи­та­ния, ды­ха­ния и раз­мно­же­ния и свя­зан­ных с ни­ми про­цес­сов соз­да­ния, на­ко­п­ле­ния и рас­па­да ор­га­нич. ве­ще­ст­ва обес­пе­чи­ва­ет не­пре­рыв­ный по­ток ато­мов – био­ген­ную ми­гра­цию, ко­то­рая про­яв­ля­ет­ся в фор­ме био­гео­хи­ми­че­ских цик­лов.

Цикл уг­ле­ро­да не­от­де­лим от кру­го­во­ро­тов мн. дру­гих хи­мич. эле­мен­тов. Осн. эле­мен­та­ми, вхо­дя­щи­ми в со­став лю­бо­го жи­во­го ор­га­низ­ма (т. н. био­ген­ные эле­мен­ты), яв­ля­ют­ся ки­сло­род (70%), уг­ле­род (18%) и во­до­род (10%). Каль­ций, ка­лий, азот, фос­фор, крем­ний, мар­га­нец, се­ра, хлор, же­ле­зо и на­трий со­став­ля­ют 1,5–4%, а мик­ро­эле­мен­ты (их со­дер­жа­ние оп­ре­деля­ет­ся ты­сяч­ны­ми до­ля­ми про­цен­та и ни­же) – алю­ми­ний, цинк, мо­либ­ден, ко­бальт, иод, бром и др. – все­го лишь 0,4–0,5%, хо­тя их роль для ор­га­низ­мов очень важ­на.

Разл. ор­га­низ­мы спо­соб­ны из­вле­кать из сре­ды оби­та­ния прак­ти­че­ски все эле­мен­ты пе­рио­дич. сис­те­мы и из­би­ра­тель­но на­ка­п­ли­вать не­ко­то­рые из них в ко­ли­че­ст­вах, ино­гда в сот­ни ты­сяч раз пре­вы­шаю­щих их со­дер­жа­ние в ок­ру­жаю­щей сре­де. Напр.

, же­ле­зо­бак­те­рии ак­ку­му­ли­ру­ют же­ле­зо; фо­ра­ми­ни­фе­ры, мн. мол­лю­ски и ки­шеч­но­по­ло­ст­ные – каль­ций; диа­то­мо­вые во­до­рос­ли, ра­дио­ля­рии и хво­щи – крем­ний; губ­ки – иод; ас­ци­дии – ва­на­дий; фи­ал­ки и гри­бы – цинк, и т. д.

Со­дер­жа­ние уг­ле­ро­да в рас­те­ни­ях в 200 раз, а азо­та – в 30 раз пре­вы­ша­ет их от­но­сит. ко­ли­че­ст­во в зем­ной ко­ре. Дея­тель­ность ор­га­низ­мов обу­слов­ли­ва­ет ин­тен­сив­ную ми­гра­цию ато­мов эле­мен­тов с пе­ре­мен­ной ва­лент­но­стью – же­ле­за, мар­ган­ца, се­ры, фос­фо­ра, хро­ма, азо­та.

При этом соз­да­ют­ся их но­вые со­еди­не­ния, про­ис­хо­дит от­ло­же­ние суль­фи­дов и ми­не­раль­ной се­ры, об­ра­зо­ва­ние се­ро­во­до­ро­да и др.

Жи­вое ве­ще­ст­во рас­пре­де­ле­но на Зем­ле чрез­вы­чай­но не­рав­но­мер­но. Ок. 99% пред­став­ле­но рас­те­ния­ми на су­ше; жи­вот­ные и др. ор­га­низ­мы со­став­ля­ют ме­нее 1% жи­во­го ве­ще­ст­ва. Мас­са фо­то­син­те­зи­рую­щих ор­га­низ­мов в Ми­ро­вом ок.

при­мер­но в 10000 раз мень­ше, чем на кон­ти­нен­тах. При этом ско­рость обо­ро­та био­мас­сы в тол­ще во­ды в 1000–2000 раз вы­ше, чем рас­те­ний – на су­ше. По­это­му био­мас­са ге­те­ро­тро­фов в океа­нах в 10–15 раз боль­ше био­мас­сы фи­то­планк­то­на.

Тем не ме­нее, бла­го­да­ря ог­ром­ной раз­ни­це в мас­се рас­тит. ор­га­низ­мов на су­ше и в океа­не, пер­вич­ная био­ло­гич. про­дук­ция на кон­ти­нен­тах, за­ни­маю­щих все­го 1/4 по­верх­но­сти Зем­ли, со­став­ля­ет не ме­нее 50% (по не­ко­то­рым оцен­кам – до 60%) всей пер­вич­ной про­дук­ции Б.

Био­мас­са всей Б. оце­ни­ва­ет­ся в 1,8·1018 г (в пе­ре­счё­те на су­хое ве­ще­ст­во).

В. И. Вер­над­ский пред­ло­жил раз­ли­чать два ти­па ско­п­ле­ний жи­во­го ве­ще­ст­ва в био­сфе­ре – плён­ки и сгу­ще­ния жиз­ни. Плён­ки жиз­ни ох­ва­ты­ва­ют боль­шие про­стран­ст­ва, как, напр., планк­тон, осн. мас­са ко­то­ро­го за­ни­ма­ет срав­ни­тель­но тон­кий, но рас­про­стра­няю­щий­ся по всей по­верх­но­сти Ми­ро­во­го ок. слой.

Та­кой же плён­кой мож­но счи­тать и бен­тос – со­во­куп­ность ор­га­низ­мов, оби­таю­щих на дне во­до­ёмов. На су­ше од­на плён­ка жиз­ни мо­жет быть пред­став­ле­на, напр., со­во­куп­но­стью ор­га­низ­мов, оби­таю­щих в ус­ло­ви­ях с вы­со­кой сте­пе­нью ос­ве­щён­но­сти. Сгу­ще­ния жиз­ни свя­за­ны с на­зем­ной рас­ти­тель­но­стью (до­ж­де­вые тро­пич.

ле­са, пой­мы рек) и мел­ко­во­дья­ми. Так, в при­бреж­ных рай­онах мо­рей, где бла­го­да­ря ма­лым глу­би­нам сол­неч­ный свет дос­ти­га­ет дна, раз­ви­ва­ет­ся мощ­ный по­яс во­до­рос­лей-мак­ро­фи­тов.

В этих при­бреж­ных за­рос­лях, на­зы­вае­мых ино­гда мор­ски­ми ле­са­ми, со­че­та­ние вы­со­кой ос­ве­щён­но­сти с вы­со­ким со­дер­жа­ни­ем эле­мен­тов ми­нер. пи­та­ния обес­пе­чи­ва­ет об­ра­зо­ва­ние пер­вич­ной про­дук­ции в ко­ли­че­ст­вах, со­пос­та­ви­мых с наи­бо­лее про­дук­тив­ны­ми эко­си­сте­ма­ми су­ши.

Осо­бый слу­чай при­бреж­ных сгу­ще­ний пред­став­ля­ют ко­рал­ло­вые ри­фы. В та­ких сгу­ще­ни­ях дос­ти­га­ют­ся макс. зна­че­ния пер­вич­ной про­дук­ции и, бла­го­да­ря это­му, обес­пе­чи­ва­ет­ся наи­боль­шее ви­до­вое бо­гат­ст­во жи­вот­но­го на­се­ле­ния.

Од­ним из са­мых мощ­ных ак­ку­му­ля­то­ров жи­во­го ве­ще­ст­ва яв­ля­ет­ся поч­ва, осо­бен­но её пло­до­род­ный гу­му­со­вый го­ри­зонт. Для неё ха­рак­тер­но оби­лие ор­га­низ­мов, вы­со­кая плот­ность на­се­ле­ния (мас­са жи­вот­ных в поч­ве на­мно­го боль­ше, чем на её по­верх­но­сти).

Наи­бо­лее ин­тен­сив­но био­гео­хи­мич. про­цес­сы идут в сгу­ще­ни­ях жиз­ни. В то же вре­мя в ка­ж­дой кон­крет­ной эко­си­сте­ме био­ло­гич. ак­тив­ность со­во­куп­но­стей ор­га­низ­мов за­ви­сит от са­мых раз­ных фак­то­ров.

На су­ше она обу­слов­ле­на в пер­вую оче­редь се­зон­ны­ми ко­ле­ба­ния­ми тем­пе­ра­ту­ры, ко­ли­че­ст­вом осад­ков; в вод­ных эко­си­сте­мах, кро­ме све­та и те­п­ла, важ­ней­шее, час­то ре­шаю­щее зна­че­ние име­ют гид­ро­ло­гич. осо­бен­но­сти во­до­ёма, от ко­то­рых, в ча­ст­но­сти, за­ви­сит обес­пе­чен­ность ав­то­троф­ных ор­га­низ­мов био­ген­ны­ми эле­мен­та­ми.

Рас­пре­де­ле­ние жиз­ни на пла­не­те оп­ре­де­ля­ет­ся пре­ж­де все­го ко­ли­че­ст­вом по­сту­паю­щей на по­верх­ность Зем­ли сол­неч­ной энер­гии.

Прак­ти­че­ски весь ки­сло­род и азот ат­мо­сфе­ры, ди­ок­сид уг­ле­ро­да и мно­гие др. при­род­ные га­зы яв­ля­ют­ся про­из­вод­ны­ми жи­во­го ве­ще­ст­ва. Весь ди­ок­сид уг­ле­ро­да ат­мо­сфе­ры про­хо­дит че­рез фо­то­син­тез рас­те­ний при­мер­но за 200 лет; в те­че­ние од­но­го го­да жиз­ни жи­вые ор­га­низ­мы пе­ре­ме­ща­ют (в раз­ной фор­ме) в неск.

раз боль­ше га­зов, чем их со­дер­жит­ся в ат­мо­сфе­ре. Бла­го­да­ря дея­тель­но­сти фо­то­син­те­зи­рую­щих ор­га­низ­мов ок. 2 млрд. лет на­зад на­ча­лось на­ко­п­ле­ние в ат­мо­сфе­ре сво­бод­но­го ки­сло­ро­да, за­тем об­ра­зо­вал­ся озо­но­вый эк­ран; фо­то­син­тез зе­лё­ных рас­те­ний и ды­ха­ние аэроб­ных организмов под­дер­жи­ва­ют совр.

га­зо­вый со­став ат­мо­сфе­ры.

Человек и биосфера

Че­ло­век как био­ло­гич. вид за­ни­ма­ет до­воль­но скром­ное ме­сто в Б. Сум­мар­ная био­мас­са лю­дей на Зем­ле срав­ни­ма с био­мас­сой до­ж­де­вых чер­вей в поч­вах пла­не­ты, а ко­ли­че­ст­во по­треб­ляе­мой ими рас­тит. пи­щи со­став­ля­ет не бо­лее 1–2% от чис­той пер­вич­ной про­дук­ции Б. Но с то­го вре­ме­ни, ко­гда лю­ди пе­ре­шли от со­би­ра­тель­ст­ва и охо­ты к с.

 х-ву как осн. спо­со­бу про­из­вод­ст­ва пи­щи, воз­дей­ст­вие че­ло­ве­ка на при­ро­ду при­об­ре­ло гло­баль­ный мас­штаб и при­ве­ло к су­ще­ст­вен­но­му из­ме­не­нию об­ли­ка Б. По не­ко­то­рым рас­чё­там, био­мас­са че­ло­ве­че­ст­ва (соб­ст­вен­но че­ло­ве­ка как ви­да, с куль­ти­ви­руе­мы­ми рас­те­ния­ми и раз­во­ди­мы­ми жи­вот­ны­ми) в сер. 20 в.

пре­вы­си­ла на су­ше био­мас­су при­род­ных эко­си­стем. На су­ше поя­вил­ся но­вый тип эко­си­стем – аг­ро­эко­си­сте­мы. Пло­щадь рас­па­хан­ных зе­мель на Зем­ле со­став­ля­ет не ме­нее 10% от всей тер­ри­то­рии су­ши. В ре­зуль­та­те рас­ши­ре­ния с.-х. уго­дий пло­щадь ле­сов уже со­кра­ти­лась бо­лее чем на 50% и про­дол­жа­ет со­кра­щать­ся на 0,3–1% в год.

Кро­ме то­го, све­де́­ние ле­сов со­про­во­ж­да­ет­ся сни­же­ни­ем уров­ня под­поч­вен­ных вод, уве­ли­чи­ва­ет ве­ро­ят­ность за­сух. Рас­паш­ка сте­пей при­ве­ла к раз­ру­ше­нию струк­ту­ры почв и к воз­ник­но­ве­нию эро­зии; это по­слу­жи­ло при­чи­ной опус­ты­ни­ва­ния ог­ром­ных тер­ри­то­рий в Сев. Аме­ри­ке, Аф­ри­ке и Азии. Раз­ви­тие пром-сти, транс­пор­та, рост го­ро­дов и др.

ви­ды че­ло­ве­че­ской дея­тель­но­сти тре­бу­ют за­трат энер­гии, пре­вы­шаю­щих в 15–20 раз её ко­ли­че­ст­во, по­лу­чае­мое в ви­де пи­щи. По­сколь­ку осн. ис­точ­ни­ком этой до­пол­нит.

энер­гии до сих пор ос­та­ёт­ся ис­ко­пае­мое то­п­ли­во, ко­ли­че­ст­во ди­ок­си­да уг­ле­ро­да, вы­бра­сы­вае­мое в ат­мо­сфе­ру при сжи­га­нии неф­ти, уг­ля и при­род­но­го га­за, при­мер­но во столь­ко же раз долж­но быть боль­ше то­го, что вы­де­ля­ет всё че­ло­ве­че­ст­во в про­цес­се ды­ха­ния.

Это так­же от­ра­жа­ет­ся на из­ме­не­нии гло­баль­но­го цик­ла уг­ле­ро­да и пре­ж­де все­го на уве­ли­че­нии со­дер­жа­ния ди­ок­си­да уг­ле­ро­да в ат­мо­сфе­ре. Т. к. ди­ок­сид уг­ле­ро­да от­но­сит­ся к чис­лу т. н. пар­ни­ко­вых га­зов, по­вы­ше­ние его кон­цен­тра­ции мо­жет быть при­чи­ной из­ме­не­ния кли­ма­та Зем­ли в ре­зуль­та­те ра­зо­гре­ва ат­мо­сфе­ры.

Ан­тро­по­ген­ные воз­дей­ст­вия на Б., при­няв­шие гло­баль­ный ха­рак­тер, ста­вят под уг­ро­зу воз­мож­ность под­дер­жа­ния го­мео­ста­за при­род­ных сис­тем. В свя­зи с этим уче­ние о Б. как еди­ной, оп­ре­де­лён­ным об­ра­зом ор­га­ни­зо­ван­ной ди­на­мич.

сис­те­ме при­об­ре­та­ет ис­клю­чи­тель­но важ­ное зна­че­ние для все­го че­ло­ве­че­ст­ва (см. «Че­ло­век и био­сфе­ра»). Оно ока­зы­ва­ет ог­ром­ное влия­ние на раз­ви­тие мн.

на­ук, на ха­рак­тер мыш­ле­ния и под­хо­дов при ре­ше­нии всех слож­ней­ших во­про­сов, свя­зан­ных с взаи­мо­от­но­ше­ни­ем при­ро­ды и об­ще­ст­ва. В. И. Вер­над­ский раз­вил пред­став­ле­ние о пе­ре­хо­де Б.

в ноо­сфе­ру, в та­кое со­стоя­ние, при ко­то­ром её раз­ви­тие бу­дет управ­лять­ся че­ло­ве­че­ским ра­зу­мом. См. так­же За­гряз­не­ние ок­ру­жаю­щей сре­ды, Ох­ра­на ок­ру­жаю­щей сре­ды.

В гео­гра­фич. нау­ках по­ня­тие «Б.» тра­ди­ци­он­но ис­поль­зо­ва­лось для обо­зна­че­ния од­ной из гео­сфер, вхо­дя­щих в со­став гео­гра­фи­че­ской обо­лоч­ки.

Ссылка на основную публикацию