Биосфера как часть вселенной

Что такое биосфера — ее границы, состав, структура и эволюция

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru. Биосфера — это то, что отличает нашу планету от остальных. Причина зарождения жизни остается тайной, но вот ее механизмы и окончательная форма для изучения вполне доступны.

Сегодня мы поговорим о том, что такое биосфера, каковые ее границы и структура, как устроен круговорот веществ, кто разработал учение о биосфера и как она эволюционировала с момента зарождения до наших дней.

Ну и, конечно же, мы затронем тему антропогенного воздействия на биосферу, которая стала актуальной последние десятилетия (антибиотики и пластик находят везде — от горных вершин до глубин океана).

Биосфера — это.

Термин состоит из двух древнегреческих слов: «биос» (жизнь) и «сфера» (шар, под которым в данном случае подразумевается наша планета Земля).

Таким образом, получается, что биосфера – это среда обитания живых организмов (людей, животных, насекомых, растений, бактерий и т.д.).

Причём эта среда видоизменяется с течением времени, поскольку находится под влиянием своих обитателей и постоянно наполняется продуктами их жизнедеятельности.

Биосферу можно также охарактеризовать как общность населяющих Землю организмов, число которых трудно себе представить.

Если их сгруппировать по видам, то наберётся более двух миллионов! Все они живут в разных условиях и отличаются друг от друга множеством признаков.

С этой точки зрения, биосфера представляет собой уникальную земную оболочку, отличающуюся от других оболочек (твёрдой, жидкой, газообразной) присутствием живой материи, отсутствием чётких границ, неоднородностью структуры и способностью преобразовывать планету.

Более подробно об этом сказано ниже.

Границы биосферы

Биосфера охватывает три земных оболочки — она занимает верхнюю часть литосферы, нижнюю часть атмосферы (это как?) и всю гидросферу.

Литосфера

Структура и круговорот веществ в биосфере

В структуру биосферы, по определению академика В. Вернадского, входят семь типов вещества, основными из которых являются:

живое – главный компонент, включающий в себя совокупность всех видов животных, растений, микроорганизмов и т.д.;
биогенное – мёртвый материал, образованный жизнедеятельностью живых организмов (нефть, каменный уголь, торф, газы и др.);
косное – не связанное с живыми организмами и имеющее неорганическое происхождение (вода, горные породы и т.п.);
биокосное – объединяет живую и неживую материю в различных пропорциях (почва, ил и др.).

Помимо перечисленных компонентов, в состав биосферы входят также радиоактивные элементы (полоний, радий, уран), соединения рассеянных атомов (цезий, рубидий, йод) и вещества космического происхождения (обломки метеоритов).

Живое вещество представлено тремя типами организмов:

Продуценты (производители) – организмы, использующие для своего существования неорганические материалы и параллельно создающие органические вещества за счёт поглощения солнечной энергии (процесс фотосинтеза). К ним относятся зелёные растения (автотрофы), сине-зелёные водоросли и некоторые бактерии;
Консументы (потребители) – организмы, потребляющие уже готовую органику. Сюда относятся травоядные и плотоядные животные, а также паразиты и растения-хищники.
Деструкторы (разрушители) – организмы, разлагающие органические вещества, оставшиеся от жизнедеятельности продуцентов и консументов и превращающие их в неорганические продукты. В качестве примера можно привести бактерии и низшие грибы.

Из вышеизложенного нетрудно понять происходящий в биосфере биологический круговорот, заключающийся в непрерывном обмене веществ между организмами и окружающей средой.

Живые существа рождаются, развиваются, выполняют свою жизненную программу и умирают, формируя биосферу и открывая дорогу более совершенным организмам.

Приходится только удивляться, насколько мудро природа (что это?) сбалансировала сосуществование живой и неживой материи на нашей планете.

Учение о биосфере

Понятие «биосфера» как планетарное явление ввёл в науку французский натуралист Ж. Ламарк в начале XIX столетия. Он первым представил биосферу как поверхностную оболочку Земли.

Современное представление о биосфере обобщил и сформулировал академик В. Вернадский в книгах «Живое вещество» (1922 г.) и «Биосфера» (1926 г.). Благодаря его трудам учение о биосфере сформировалось как новое научное направление.

Учёный считал, что в земной коре энергия космического излучения трансформируется в иные виды энергии – электрическую, механическую, химическую, тепловую и т.п. До этого считалось, что биология и геология – науки совершенно разные и практически не имеют точек соприкосновения.

Вернадский же показал, что жизнь – это явление планетарное, а живое вещество и геологические объекты взаимосвязаны.

Суть учения Вернадского состоит в признании главенствующей роли живых организмов в преобразовании земной оболочки, поскольку они в первую очередь влияют на формирование облика планеты.

В результате их жизнедеятельности происходит последовательное изменение почвенного покрова литосферы, концентрации солей в гидросфере, химического состава атмосферы и иные процессы, определяющие бесконечное многообразие окружающего нас мира.

Эволюция биосферы

Версий о появлении живой оболочки Земли существует великое множество: это и божественное начало, и последствие космических пришельцев, и возникновение живых организмов из неживой материи благодаря редчайшему совпадению химических реакций. Не подвергается сомнению лишь то, что жизнь зародилась в недрах Мирового океана.

Первые простейшие живые организмы – прокариоты – появились примерно 3 миллиарда лет назад в гидросфере. Они не имели клеточного ядра и существовали в бескислородной среде, получая жизненную энергию за счёт хемо- и фотосинтеза. Типичными представителями этой группы являются цианобактерии и спирохеты.

1,5-2 миллиарда лет назад) появились более совершенные организмы – эукариоты, клетки которых содержали ядро, а значит, обладали способностью к размножению. Вначале они были одноклеточными, а спустя ещё миллион лет появились многоклеточные особи.

Спустя некоторое время (

500 млн. лет назад) живые организмы начали выходить на сушу. Первыми обитателями стали сосудистые растения и насекомые, за ними последовали цветковые растения и млекопитающие животные, которые уверенно заселили материки к концу юрского периода (около 150 млн. лет назад).

Тем, кто хочет поближе познакомиться с древним миром, а заодно получить порцию здорового адреналина, рекомендуется посмотреть фильм «Мир юрского периода» — фантастика часто очень близка к истине.

Расцвет живых организмов наступил в кайнозойскую эру (60-20 млн. лет назад), которая по праву считается эпохой млекопитающих, насекомых и цветковых растений, среди которых появились злаковые виды.

Континенты приобрели современные очертания, а состав кислорода в атмосфере стал почти таким же, как в наши дни. Кайнозой продолжается по сей день.

Антропогенное воздействие на биосферу

Под антропогенными факторами понимается воздействие человека на живую и неживую природу, то есть на биосферу.

К сожалению, это воздействие нередко приносит горькие плоды: уничтожаются леса, загрязняются водоёмы, меняется климат. Растёт число техногенных катастроф (чего стоит один Чернобыль), исчезают отдельные виды животных, птиц, насекомых. Не так давно с лица Земли исчезло Аральское море. Этот печальный список можно продолжить.

Невольно возникает вопрос: разве человечество не обеспокоено данной проблемой? Разве оно не понимает, что уничтожение биосферы означает конец жизни на планете Земля?

Понимает, принимает различные меры (пытается ограничить вредные выбросы в атмосферу, отказаться от пластиковой неразлагающейся посуды и т.д.), и в то же время создаёт и совершенствует ядерное оружие, способное превратить наш общий дом в безжизненную пустыню. Почему же люди с таким упорством движутся к самоуничтожению?

Итого

Есть над чем задуматься… Но именно ядерное сдерживание привело к отсутствию крупных вооруженных конфликтов, которые можно было бы назвать мировыми войнами. Наш мир, как и природа ищет баланс, и иногда нужен страх полного уничтожения, чтобы предотвратить массовое истребление.

Биосфера же — это чудо, вероятность появления которого на планетах нашей вселенной исчезающе мала. Но нам повезло и мы с вами существуем, благодаря цепи случайностей, а нашим общим предком является первый живой организм, появившийся на нашей планете несколько миллиардов лет назад.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Комментарии и отзывы (2)

Существует теория, что у биосферы Земли есть собственное самоосознание. Этим многие ученые объясняют наличие разумной жизни на нашей планете, а также некоторую упорядоченность и цельность существования. На мой взгляд, эта гипотеза заслуживает большего внимания, чем та, которая утверждает, будто бы жизнь на планете появилась в результате случайности.

Биосфера — это саморегулируемая система, если бы было иначе, то ее не существовало бы. Есть эксперименты по выращиванию овощей в пустыне, разумеется, растения находятся внутри теплиц, в которых поддерживается необходимый микроклимат, но это искусственная система, она регулируется человеком.

Вообще, наши предки вышли из воды благодаря Луне, именно за счет приливов и отливов микроорганизмы стали оказываться в зоне разделения двух сред, затем они начали приспосабливаться к атмосфере, продвигаться вглубь суши, производя кислород, тем самым создавая условия для жизни более сложных организмов.

Источник

Биосфера

Биосфера (греч. bios — жизнь + sphaira — шар) — наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин «биосфера» предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.

Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части — тропосфере, которую сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).

Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Многокомпонентная сложная система биосферы включает несколько отдельных элементов. Вернадский В.И. создал учение, в соответствии с которым вещество биосферы состоит из:

Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ — важнейший фактор геологических изменений планеты.

Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.

Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва — уникальный продукт совместной деятельности живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.

Функции живого вещества

Важнейший компонент биосферы — живое вещество, то есть — живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере, они обеспечивают круговорот веществ — главное условие зарождения новой жизни.

Перечислим важнейшие функции живого вещества:

Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам — сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.

Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.

Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают кальций, образуют известковый скелет — раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых — известняка (мела).

Читайте также: Бога нет есть вселенная

В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое — торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.

Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

Без разрушения «старой» жизни, невозможно возникновение «новой». После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда — это главное условие жизни.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка — все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами — великое чудо и немыслимая случайность.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.

Ноосфера

Ноосфера (греч. noos — разум и sphaira — шар) — термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.

Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы — разумное, рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей — карбоната кальция (из которого состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк может надолго исключить углерод из круговорота веществ.

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав. После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается бактериями до атмосферного азота — цикл замыкается.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник