Живое вещество в литосфере

Содержание
  1. Живое вещество в литосфере
  2. Литосфера как целое
  3. Взаимодействие литосферы с внешней средой
  4. Биосфера
  5. Границы биосферы
  6. Вещество биосферы
  7. Функции живого вещества
  8. Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И
  9. Ноосфера
  10. Круговорот веществ
  11. Живое вещество литосферы (в.И. Вернадский)
  12. Влияние живого вещества на создание минералов (в.И. Вернадский)
  13. Число основных типов растений и животных
  14. Энергетические принципы существования жизни на Земле
  15. Что такое биосфера. Ее границы, структура и функции
  16. Свойства биосферы необходимые для возникновения и продолжения жизни
  17. Границы
  18. Где проходят границы биосферы?
  19. Слои биосферы
  20. Структура биосферы и ее состав
  21. Функции биосферы
  22. Круговорот вещества в биосфере
  23. Что такое биосфера и какое у неё строение
  24. Значение биосферы для нашей планеты
  25. История возникновения понятия
  26. Границы распространения оболочки
  27. Слои и оболочки биосферы
  28. Атмосфера (воздушная оболочка)
  29. Литосфера (твердая оболочка)
  30. Гидросфера (водная оболочка)
  31. Состав и структурное строение биосферы
  32. Как биосфера связана с другими оболочками планеты?
  33. Основные функции и свойства
  34. Свойства, необходимые для происхождения и развития жизни
  35. Периоды развития биосферы
  36. Современное состояние и прогнозируемое будущее
  37. Биосферные заповедники
  38. Обитаемая среда на других планетах

Живое вещество в литосфере

Живое вещество в литосфере

Рисунок 1. Живые организмы в атмосфере. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Живое вещество находится в биосфере, которая является важнейшим компонентом географической оболочки. В живом виде в литосферу проникают только некоторые анаэробные микроорганизмы. В основном живое вещество состоит из воды и газов. Образовано оно кислородом, углеродом, водородом, азотом. Такие элементы, как кальций, калий, сера, магний, натрий, хлор, железо, составляют 1,2% живого вещества.

Фитомасса, большая часть которой располагается на суше, образует основную часть органического вещества.

На долю океана фитомассы приходится только 0,007%.

Живое вещество выполняет основные функции:

  • синтезирует органическое вещество из неорганических элементов;
  • разлагает органическое вещество до простейших неорганических элементов.

Продукты жизнедеятельности организмов и органическое вещество отмерших организмов очень неустойчивы в термодинамических условиях географической оболочки. Их разрушение происходит под влиянием окислительно-восстановительных процессов и воздействия аэробных и анаэробных микроорганизмов.

  • Курсовая работа 490 руб.
  • Реферат 220 руб.
  • Контрольная работа 250 руб.

Частично они поступают в литосферу и преобразуются в вещество осадочных пород, например, торф, уголь, нефть. В среднем за год в осадочную оболочку поступает 1,6-1013 г органического вещества. Основная часть его находится в виде рассеянных включений. Крупные скопления образует меньшая его часть.

Угли и сланцы накапливаются там, где для этого есть наиболее благоприятные условия – прибрежно-лагунные, озерно-болотные, прибрежно-дельтовые районы. Эти территории отличаются большой продуктивностью органического вещества.

Одно из важных органических веществ – нефть, образующаяся в осадочных породах. Она может быть образована в виде рассеянных капель или крупных скоплений. Органическое происхождение нефти подтверждается открытыми в ней соединениями, близкими по структуре к хлорофиллу и гемоглобину.

В XVIII веке разрабатывались теории неорганического происхождения нефти, впервые этой разработкой занимался Д. И. Менделеев. Теория, в общем, подтверждалась тем, что скопления нефти приурочены к разломам в земной коре. Очевидно, что неорганические углеводороды тоже существуют, но их роль в образовании нефтяных залежей не выяснена.

Замечание 1

Теории органического и неорганического происхождения этого ресурса не исключают друг друга.

Органические вещества из осадочных пород встречаются в глинах, сланцах, известняках, песках, песчаниках. По своей массе они превосходят все месторождения угля и нефти в сотни тысяч раз.

Биогенное образование пород и минералов не обходится без участия живого вещества биосферы.

Накопление минеральной части организмов происходит в виде илов, они, опускаясь в зону диагенеза земной коры, преобразуются в горные породы.

Замечание 2

Таким образом, живое вещество оказывает свое воздействие на литосферу через разрушение горных пород и образование особых органогенных пород.

К органогенным относятся бурый уголь, торф, каменный уголь, горючие сланцы, нефть, газ.

Земная кора содержит огромные запасы органического вещества, которые по своему объему во много раз превосходят живое вещество.

Замечание 3

Мощной геохимической силой на Земле являются живые организмы, по мнению Вернадского, если их убрать, то наступит химическое однообразие.

Литосфера как целое

В теоретической геологии и её разделе геотектонике литосфера не была представлена как единое целое, да это и не играло сколь-нибудь существенной роли.

Геологической наукой изучалась только та часть земной коры, которую Ю.А. Косыгин назвал гипергенной оболочкой.

Несмотря на то, что А.А. Пронин и О.А. Вотах аргументируют данные о единстве литосферы, однако её целостность сводят к доказательству идентичности структур материков и океанов.

Новая глобальная тектоника признает некоторое единство литосферы, но понимает его как чисто механистическое, не раскрывающее её целостных свойств.

Внешние и внутренние связи дают возможность познать целостность этой оболочки.

К внутренним связям относятся взаимодействие земной коры и верхней мантии, а также взаимодействие материковых и океанических её частей.

Для литосферы характерны свойства, присущие как ей в целом, так и свойства, характеризующие её отдельные части.

Очень хорошо её целостные свойства просматриваются при взаимодействии с ближним космосом и мантией Земли.

Очень важное целостное свойство литосферы – это её непрерывность в сферическом пространстве Земли, дающее возможность выполнять барьерную роль между космосом и мантией. Этот барьер препятствует быстрому охлаждению внутренних сфер планеты.

Формирование целостных свойств происходит под влиянием общих термодинамических условий – это энергетический потенциал, вещественный состав, некоторые тектонические структуры.

Замечание 4

Свойствами важнейших её частей выступают особенные свойства. Яркими проявлениями особенных свойств литосферы являются свойства материковых выступов и океанических впадин.

Взаимодействие литосферы с внешней средой

Как открытая система, литосфера постоянно обменивается с окружающими её телами веществом и энергией. В ходе этого взаимодействия она выступает как самостоятельное целое и как часть планеты.

В первом случае обмен веществом и энергией происходит непосредственно, во втором случае – опосредованно.

В зависимости от факторов и пространственного охвата взаимодействия бывают планетарные, глобальные и региональные.

Планетарные оказывают воздействие на планету как целое – это энергетическое и вещественное влияние космоса.

К ним относятся электромагнитные поля, космическое вещество (метеориты, космические лучи, пыль и др.), гравитационное взаимодействие тел Солнечной системы и всей Галактики.

Процессы, влияющие на форму, структуру, объем планеты в результате изменения скорости её вращения, перемещения вещества и энергии в теле Земли, тоже относятся к планетарным воздействиям.

Глобальные взаимодействия, по мнению Ю.Г. Леонова и В.Е Хайма, это совокупность взаимодействий, которые можно объяснить как результат процесса, воздействующего на всю планету и необязательно оставляющего одинаковые следы.

Для глобальных геологических взаимодействий существуют свои критерии – это размер площади их проявления, наличие регионов с активным проявлением тектономагматического процесса. Эти регионы могут быть разбросаны по всей планете.

Сравнительно недавно глобальными были события, распространенные на большей части материков. К ним также относятся парагенетические взаимодействия материков и океанических впадин. В результате этих взаимодействий происходит поднятие материков и опускание океанических впадин с учетом инерционности.

С другими сферами региональные взаимодействия могут быть двух типов:

  1. в виде специфического проявления глобальных процессов;
  2. такие, в основе которых лежат региональные и локальные процессы обмена веществом и энергией, не связанные с глобальным проявлением взаимодействий.

Источник: https://spravochnick.ru/geografiya/litosfera/zhivoe_veschestvo_v_litosfere/

Биосфера

Живое вещество в литосфере

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:

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

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

  • Биогенное вещество
  • 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
  • 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:

  • Энергетическая
  • 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.

  • Газовая
  • Деятельность живых организмов обеспечивает постоянных 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.

  • Концентрационная
  • 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).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.

  • Окислительно-восстановительная
  • 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.

  • Деструктивная
  • 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.

Источник: https://studarium.ru/article/135

Живое вещество литосферы (в.И. Вернадский)

Живое вещество в литосфере

Живое веществолитосферы – сплошная живая пленка(почва, флора, фауна).

Мощность не более50 м вверх, 1-5 м вглубь.

Особенностьфункционирования – отсутствуетформирование отложений химическихэлементов.

Огромная геохимическаяработа живого вещества литосферыоставляет после многих миллионов летсуществования ничтожные следы твердыхтел.

Часть органическихсоединений фиксируется в виде минералов,часть водами сносятся в Мировой океан.

После умиранияорганизмов ввонемедленно, без перерыва, захватываетсяновыми организмами или же уходит ватмосферу в виде газообразных продуктов.

Эти биогенные газы О2,СО22О,N2,NH3,..вновь захватываются в живое ввоего газовым обменом.

В литосфереорганические соединения концентрируютсяв почвах (10-30% от общего веса). Водныепресные вместилища гидросферы (озера,болота) формируют соединения углерода(уголь, битум, нефть).

Влияние живого вещества на создание минералов (в.И. Вернадский)

В 18в. установленозначение организмов в формированииизвестковых пород. Участие живоговещества в истории различных химическихэлементов: С, О2,Са, Mg,горючих ископаемых (уголь, торф, нефть).

Живое веществоучаствует в истории формирования всеххимических элементов и минералов напланете Земля. В земной коре присутствуетогромное количество белков, жиров,углеводов, алкалоидов, тесно связанныхс неорганическимисоединениями.Их масса превышает количество свинцовыхи медных руд на планете.

Число основных типов растений и животных

(по укрупненнымпоказателям)

РастенияЖивотные
Тип организмаЧисло видовТип организмаЧисло видов
Зеленые водоросли6000Простейшие30 000
Диатомовые водоросли10 000Черви23 000
Грибы70 000Моллюски108 000
Лишайники30 000Членистоногие70 000
Мхи25 000Насекомые1000 000
Папоротники9 000Позвоночные35 000
Покрытосеменные25 000…………….…………..
……………….…………….…………….…………..
Итого растений:412 000Итого животных:1 289 000>

Энергетические принципы существования жизни на Земле

Существованиеэкосистем зависит от количества энергии,скорости ее передачи через элементысистемы и от интенсивности циркуляцииминеральных веществ.

Энергия — единаямера различных форм движения материи.

Количественныехарактеристики различных форм движенияматерии определяются следующими видамиэнергии: механическая (кинетическая),внутренняя, электромагнитная, ядерная,химическая и т.д.

Живоевещество является уникальным природнымобразованием способным усваиватьнизкопотенциальную энергию солнечногосвета, преобразовывать ее в потенциальнуюэнергию сложного органическогосоединения, передавать друг другу итрансформировать в механическую,электрическую и другие виды энергии.

1-й закон термодинамики (аналог законасохранения энергии): энергия не исчезаети не создается, она только превращаетсяиз одного вида в другой или переходитот одного тела к другому, при этом еезначение сохраняется.

+Апот,

где Q– тепло, А – работа, — изменение внутренней энергии, Апот– потери (диссипация) тепла.

При этом происходятеё потери в виде рассеянного в пространстветепла, т.к. всяработа может быть преобразована в тепло,но не все тепло может быть преобразованов работу– 2-ой закон термодинамики.

Второеначало термодинамики гласит, чтоневозможен самопроизвольный переходтепла от тела, менее нагретого, к телу,более нагретому.

Второеначало термодинамики запрещает такназываемые вечныедвигатели второго рода,показывая что коэффициентполезного действияне может равняться единице, посколькудля кругового процесса температурахолодильника не должна равняться 0.

Второеначало термодинамики является постулатом,не доказываемым в рамках термодинамики.Оно было создано на основе обобщенияопытных фактов и получило многочисленныеэкспериментальные подтверждения.

Другая формулировка2-го начала термодинамики заключаетсяв введении понятия энтропии.

Рассмотрим системуиз двух контактирующих тел с разнымитемпературами. Теплопойдет от тела с большей температуройк телу с меньшей, до тех пор, покатемпературы обоих тел не выровняются.При этом от одного тела к другому будетпередано определенное количество теплаdQ.

Но энтропияпри этом у первого тела уменьшится наменьшую величину, чем она увеличится увторого тела, которое принимает теплоту,так как, по-определению, dS=dQ/T (температурав знаменателе!).

То есть, в результатеэтого самопроизвольногопроцессаэнтропиясистемы из двух тел станет больше суммыэнтропийэтих тел до начала процесса.

Иначеговоря, самопроизвольныйпроцесспередачи тепла от тела с высокой Т ктелу с более низкой Т привел к тому, чтоэнтропиясистемы из этих двух тел увеличилась.

Энтропия — меранеобратимости рассеяния энергии илистепень хаоса.Энтропия Sсвязана с числом равновероятностныхмикроскопических состояний системы,которыми можно реализовать конкретныемакроскопические состояния системы(давление, температура, объем). Для газовБольцман получил формулу энтропии

S=klnW

kконстантаБольцмана k=1,38∙108Дж/°К.Wчисломикростояний, которое реализуют данноемакросостояние. Наименьшую энтропиюимеют правильные кристаллы при абсолютномнуле. С повышением температуры энтропия(степень хаоса) растет, т.к. возрастаетинтенсивность движения частиц и числоспособов их расположения. Пример.

Рассмотрим число сочетаний состояний8 атомов углерода в алмазе и графите. Валмазеэто тетраэдр, в графитеэто слои, отстоящие друг от друга набольшом расстоянии.

Расчет показывает,что число сочетаний расположение каждогоатома в верней вершине кристалла алмазаW=4,а в графите число сочетаний расположения4хатомов в верхнем слое равно 70.

Второй з-нтермодинамики— Энтропия замкнутой системы остаетсяпостоянной при обратимых процессах ивозрастает при необратимых процессах.

.

Любой самопроизвольныйпроцесс является необратимым. В замкнутойсистеме энергия стремится к состояниюназываемым термодинамическим равновесием,что равнозначно максимальной энтропии.

В живом веществев локальных областях 2-й з-н терм-кинарушается: под воздействием солнечнойэнергии процессы в системе могутпроисходить с уменьшением энтропиисистемы (формирование из простыхнеорганических веществ сложныхорганических живых соединений) – этоодно из основных отличий живого веществаот неживого.

Пока происходитэтот процесс – мы живем. Живое веществоорганизованно, характеризуется низкойэнтропией и оно стремится поддержатьэто состояние за счет притока внешнейэнергии. После утраты организмом контроляначинаются необратимые процессыразложения – снижения организованностиматерии, повышении энтропии.

Энтропия – этосистемное понятие, характерное длязакрытых и открытых систем. Биосферапланеты Земля — закрытая система,достаточно изолированная от Космоса(иначе мы бы не смогли существовать).

Как показано выше,2-ой закон термодинамики не применим кживым системам и малым микроскопическимсостояниям: Броуновское движение.Человечеству предстоит определитьстепень энтропии биосферы, чтобы датьответ – обратимы или необратимы процессы,происходящие на планете в настоящеевремя. Либо прийти к выводу о том, чтоБиосфера планеты Земля живая системаи к ней не применимы данные законы…..

Этапы эволюциибиосферы

I-йэтап возникновение и развитие в гидросферепростейший водных монобионтов(гидробионтов).Это одноклеточныепрокариоты (без ядра),которые в ходе эволюции дифференцировалисьпо разным линиям приспособления наодноклеточных и многоклеточных, растенияи животных, особей мужского и женскогопола.

II-йэтап появление у гидробионтов паразитов(временных вредных сожителей) и симбионтов(постоянныхполезных сожителей).Это привелок формированию второй среды жизниорганизма.

Некоторыесожители вошли в столь тесныевзаимоотношения с «хозяином», что сталисвоеобразными «органами» его тела.Например, человек получает витамины В1от кишечной палочки. В ряде случаев,если нет симбионтов, не развиваетсяиммунитет.

III-йэтап выход организмов из водной среды насушу, где под их влиянием сформировалисьновые среды жизни: вода, почва, воздух,организм.

IV-йэтап живорождение у животных:новый тип дибионтных организмов: дорождения развивающиеся в организмематери, а после рождения ведущие свободныйобраз жизни.

V-йэтап появление человека социальный, когда человек из обычногобиологического вида стал биосоциальнымсуществом.

VI-йэтап эволюции связан с ее переходомпод влиянием разумной деятельностиделовека в состояние НООСФЕРЫ (сферыразума).

Развитие жизни(биогенез) пойдет по пути развития разума(ноогенеза).

Источник: https://studfile.net/preview/7428163/page:6/

Что такое биосфера. Ее границы, структура и функции

Живое вещество в литосфере

Биосфера – место обитания живых существ. Зарождение жизни тесно связано с развитием оболочек земли. Она начала свое формирование около 4 миллиардов лет назад, затем появились первые признаки жизни на нашей планете.

Становление биосферы и ее поэтапное формирование обусловлено влиянием ряда факторов: действием на Землю космической энергии, развитием живых организмов и человечества.

Термин биосфера ввел австрийский ученый Зюсс еще в 19 столетии, он выделил все оболочки Земли, но подробное их описание совершил в 20 ст. отечественный ученый В.И. Вернадский (первый президент Украинской Академии Наук). Он описал границы биосферы, разработал единое учение о биосфере.

Свойства биосферы необходимые для возникновения и продолжения жизни

  • Наличие CO2 и кислорода;
  • вода – источник жизни на земле, присутствие, как пресных водоемов, так и соленых;
  • регуляция температуры: отсутствие резких перепадов, сверхвысоких и низких показателей;
  • обеспечение всего живого продуктами питания;

До сих пор нет единого определения. Существует три версии, что такое биосфера:

  1. Общая масса всех живых существ, которые обитают в оболочках земли, является биосферой.
  2. Организмы и места их жизнедеятельности вместе составляют биосферу.
  3. Это следствие продолжительной жизни существ, обитавших задолго до наших дней.

Ученые-геологи считают правильной первую точку зрения, так как другие не имеют теоретического подкрепления.

Биосфера простилается по всей поверхности Земли (горы, поля, реки, моря, океаны) и создает условия для жизнедеятельности всех организмов. Человек также является составляющим звеном.

Границы

Границы биосферы в км

Чем определяются границы распространения биосферы?

Поскольку Живое — главная составляющая биосферы, ее границы определяются возможностью выживать отдельных индивидуумов в условиях окружающей среды. В верхних слоях ультрафиолетовое излечение не дает развиваться живым организмам – это определяет верхнюю границу биосферы. Высокие температуры в земных глубинах устанавливают нижнюю черту жизни.

Где проходят границы биосферы?

Атмосфера – воздушный слой земного шара, состоит из азота, кислорода, диоксида углерода и др. Она защищает Землю от перегрева, действия космической радиации, ультрафиолета, метеоритов. В составе атмосферы выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу.

Тропосфера (озоновый слой земли) является верхней границей биосферы, находится на высоте 20 км.

Стратосфера – располагается на высоте 50 км над уровнем моря, воздух разжижается, нагревается, увеличивается концентрация озона, условия становятся непригодными для жизни.

Ионосфера – поверхностный слой атмосферы, поддается воздействию космического излучения, поэтому сильно ионизированный.

Литосфера – земная кора, твердый слой, который уходит на глубину 200км. К биосфере относится верхний шар, населенный живыми организмами.

Нижняя граница по литосфере достигает 4км, глубина где были найдены бактерии.

Опускаясь ниже, температура возрастает, достигая 100 градусов, что несовместимо с существованием живых организмов, происходит денатурация белка, все живое – гибнет.

Гидросфера – совокупность наземных и подземных вод. Это одна из оболочек нашей планеты, которая окружает материки и острова, составляет 70% поверхности земного шара. Нижняя граница биосферы расположена на глубине около 11 км. (в области Тихого океана).

Схема границ биосферы

Слои биосферы

Эубиосфера – основная прослойка биосфера. 99,9% живых существ постоянно населяют данный слой. Ширина эубиосферы 12-17км.

Парабиосфера, метабиосфера – соответственно верхний и нижний слои бисоферы, куда жизнь попадет случайно, заносится из эубиосферы.

Апобиосфера и абиосфера — самый верхний и самый нижний слои, куда жизнь не может попасть даже случайно.

В зависимости от среды обитания живых организмов выделяют:

  • Аэробиосферу (жизнь осуществляется за счет атмосферной влаги и солнечной энергии, от верхушек деревьев до стратосферы);
  • геобиосферу (организмы населяют почву, поверхность суши, деревья);
  • гидробиосферу (все водные структуры заселенные гидробионтами, исключая подземные воды).

Структура биосферы и ее состав

Живое вещество Вернадский описывал как общее число всех живых организмов населяющих планету в данный период времени.

Основные свойства:

  • В нем сосредоточено огромное количество энергии;
  • скорость течения реакций в живом организме быстрее, чем в искусственно созданных условиях;
  • составляющие живого вещества стабильны только в жизнеспособном организме;
  • возможность существовать в разных условиях, заполняя все пространство. Это явление Вернадский назвал «всюдностью жизни»;
  • отдельные особи всегда являются частью экосистемы;
  • живое вещество эволюционирует, приобретает новые свойства, адаптируется к изменчивости внешней среды.

Биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живого. В процессе жизни организмы пропускают через себя многократно все составляющие биосферы, так образуются залежи нефти, газа, угля, торфа и др.

Косное вещество – формируется без участия живой материи (небиогенные горные породы, минералы).

Биокосное вещество – создается при взаимодействии живого и неживого (вода, приземная атмосфера, почва).

Структура и состав биосферы

Живое вещество распределено не равномерно на просторах земли, ее концентрация увеличивается возле экваториальной плоскости, на полюсах планеты жизни мало.

Скопление живых организмов находятся на границах слоев биосферы: на дне океана – проходит граница между литосферой и гидросферой, в поверхностных водах Мирового океана – рубеж между гидросферой и атмосферой, на границе литосферы и атмосферы находится почва – место обитания микроорганизмов, насекомых, других животных. В этих местах создаются благоприятные условия для существования: высокая концентрация кислорода, доступ к солнечному свету, влага, питательные вещества.

Соотношение видов живых организмов показывает преобладание растительности, она занимает 99% от всего живого, животные – 1%, люди – 0,0002%.

Функции биосферы

Энергетическая – аккумуляция солнечного излучения в процессе фотосинтеза (переход энергии солнечного света с помощью пигментов растений в органические связи) и ее трансформация, с последующим распределением между всеми живыми организмами.

Газообразующая – поддержание стабильного газового состава атмосферы (выделение кислорода, поглощение диоксида углерода).

Концетрационная – сосредотачивают в теле химические вещества, образуя в дальнейшем полезные ископаемые.

Круговорот вещества в биосфере

Растения в процессе роста и развития используют минеральные вещества из почвы, адсорбируют воду с помощью корня, перерабатывают энергию Солнца, образуют органические вещества из неорганических, из атмосферного воздуха листьями поглощается диоксид углерода и выделяется кислород посредством фотосинтеза.

Животные и человек дышат кислородом, используют органические вещества образованные растениями. После смерти, скопление органических веществ растений и животных разлагается под действием микроорганизмов, и переходят в неорганическое состояние.

Процесс преобразования энергии и вещества начинается сначала – это и есть жизненный круговорот.

Оцените, пожалуйста, статью. Мы старались:) (35 4,60 из 5)
Загрузка…

Источник: https://animals-world.ru/biosfera-i-chelovek-biosfera-i-ee-granicy/

Что такое биосфера и какое у неё строение

Живое вещество в литосфере

Биосфера – это оболочка Земли, которая существует более 3,8 млрд лет. В границах этой сферы обитания расположены несколько слоев с разным составом. В их пределах и развиваются все жизненные формы и геологические структуры. Уникальные свойства биосферы создают условия для взаимодействия живых организмов с неорганическими элементами среды их обитания.

Значение биосферы для нашей планеты

Жизнь на нашей планете многочисленна и разнообразна. Своим существованием она обязана биооболочке, в пределах которой сложились уникальные условия для углеродных форм органики. В рамках глобальной экосистемы биология формирует геологическую среду.

Среди представителей биологических видов есть растения, животные, грибы, микроорганизмы и человек.

Значение биосферы для Земли неоценимо. В этой среде организмы постоянно взаимодействуют с отходами жизнедеятельности, неорганической материей, энергией Солнца. Возникает пищевая цепочка, которая создает ряд условий в пределах оболочки:

  • атмосфера наполняется пригодными для дыхания газами в процессе фотосинтеза (поглощение углекислого газа, выделение кислорода);
  • формируется рельеф планеты (осадочные породы);
  • развивается видовое разнообразие.

Основное значение экосистемы для нашей планеты – непрерывное продолжение жизни, где конец одного жизненного цикла формирует питательную среду для следующего поколения.

В органических структурах происходит циклическое накопление, а затем преобразование солнечной энергии.

Это биологический круговорот, который создает условия, пригодные для развития растений, животных, других биологических видов.

История возникновения понятия

В середине XVIII в. французский врач Ф. Вик-д’Азир выразил мысль о связи жизни со всей окружающей средой.

Впервые концепцию существования единой оболочки, в пределах которой существуют живые организмы или продукты их жизнедеятельности, вывел французский естествоиспытатель Ж. Б. Ламарк в начале XVIII в.

В середине второй половины XIX в (1875 г.) другой ученый, австрийский геолог Э. Зюсс, ввел в обращение термин «биосфера».

Согласно терминологии Э. Зюсса, биосфера – это «тонкая пленка жизни», окутывающая земную поверхность и определяющая ее облик.

Панспермия – теория космического переноса биомассы

Основоположником и создателем учения о преобразовании планеты живыми организмами был В. И. Вернадский. В начале ХХ в (1926 г.) советский ученый определил активное участие биологических видов в формировании геологических структур планеты. При разработке учения академик не исключал концептуальной связи совокупной экосистемы с теорией панспермии (космического переноса биомассы).

Границы распространения оболочки

Размеры оболочки ограничены зонами, в пределах которых может развиваться органическая жизнь (биомасса). Высота и глубина обитаемой зоны составляют:

  • верхняя граница проходит в тропосфере, на высоте 15-20 км от уровня земной поверхности (ограничивается озоновым слоем на уровне начала стратосферы);
  • нижняя граница углубляется в литосферу, на глубину от 3,5 до 7,5 км;
  • в пределах между земной поверхностью и атмосферой глубина гидросферы доходит до 10 км.

Наибольшая концентрация биомассы на границе тропосферы и литосферы. Ее средний суммарный объем составляет 550 млрд тонн углерода.

Слои и оболочки биосферы

Чтобы понять масштабы обитаемой оболочки Земли, нужно знать, из чего состоит биосфера. Оболочка имеет сферическую форму и полностью окружает планету, создавая тесную связь экосистем. Морфологическая структура биосферы представлена следующими слоями:

  • атмосфера;
  • литосфера;
  • гидросфера.

С биосферой соприкасаются внешние слои, в которые живые организмы попадают только лишь случайным образом. Под литосферой расположена метабиосфера, которая сформирована ранее существовавшими в ней живыми формами, но необитаемая в настоящем. Верхняя часть атмосферы – парабиосфера. В этом пространстве организмы могут существовать условно, не размножаясь и не доживая до естественной гибели.

В глобальном понимании, во всех этих слоях земного пространства происходит или когда-то происходило воздействие живой среды на неживую. Общее название всех оболочек – мегабиосфера. С учетом деятельности человека в околоземном пространстве (космической экспансии), конгломерат слоев называют панбиосферой.

Атмосфера (воздушная оболочка)

Газовая прослойка, в состав которой входят кислород, азот, двуокись углерода, является неотъемлемой частью биосферы. Химические соединения отвечают за дыхательные процессы и переход мертвой органики в минералы, формируют биомассу, участвуют в фотосинтезе. Атмосфера защищена озоном, слой которого защищает живые формы от воздействия губительного УФ излучения.

Литосфера (твердая оболочка)

Один из слоев биосферы – литосфера, которая объединяет земную кору и часть мантии. Жизненные формы распространены только в верхнем слое грунта.

Бактерии обнаруживаются на глубине 2-3 м под поверхностью (в отдельных случаях обнаружены микроорганизмы на глубине до 4 км). Почвенный слой сформирован из минеральных и органических останков биомассы.

В новом цикле роста жизненные формы получают питание из почвы, затем удобряют ее в течение жизни, а также после гибели.

Гидросфера (водная оболочка)

Гидросфера содержит в себе все водные запасы на планете, включая снеговой и ледяной покровы, водяной пар, донные отложения. Вода, из которой состоит этот слой биосферы – главное условие для существования углеродных форм жизни и растений. Большая часть животной органики поглощает и выделяет энергию именно в воде.

Состав и структурное строение биосферы

Состав биосферы отличается разнообразием веществ. Составные компоненты находятся в состоянии непрерывного движения. В. И. Вернадский классифицировал основные компоненты обитаемой биооболочки, выделив их в 4 группы. Химическая структура глобальной экосистемы включает следующие вещества:

  • Живое вещество. К этой категории относятся флора, фауна, представители микромира, прочие живые организмы. Органика и углеродные формы жизни осуществляют геохимические процессы, формируя облик планеты. Общая масса живого вещества составляет 0,01-0,02 % от совокупной массы неживых веществ.
  • Биогенное вещество. Категория включает все продукты переработки, которые изменяются во время циклов рождения, питания, размножения, смерти, разложения, других функциональных процессов биомассы. Масштабы биогенного вещества соответствуют нефтяным и угольным месторождениям, осадочным породам, другим следам былой жизнедеятельности организмов.
  • Косное вещество. К этому классу относят горные породы, лаву, метеоритные глыбы, образовавшиеся без участия переработки биомассой.

Лава – пример косного вещества

  • Биокосное вещество. Класс веществ, образующихся из косной материи при участии органических форм жизни. Основные представители биокосного вещества – почва и донный осадок.

Помимо основных категорий, выделяют радиоактивное вещество, находящееся в процессе деградации и вещество космического происхождения. Учитывая строение биосферы, концентрация веществ неравномерна на разных участках земной поверхности.

Как биосфера связана с другими оболочками планеты?

Биосфера – это обитаемая оболочка на поверхности и частично под поверхностью Земли. Ее связь с другими оболочками заключается во взаимном проникновении и взаимодействии – границы области обитания жизненных форм включают:

  • гидросферу (без подземных вод);
  • верхнюю часть литосферы;
  • нижнюю часть атмосферы.

Вся деятельность организмов сосредоточена в этом небольшом, с космической точки зрения, пространстве.

Жизненные формы напрямую связаны со всеми оболочками, поскольку именно они формируют в них средовые условия.

Основные функции и свойства

Функциями биомассы обусловлены все геологические и биохимические процессы в пределах глобальной экосистемы. Выделяют несколько основных функций биосферы:

  • переработка энергии (впитывание или поглощение, трансформация, передача солнечного тепла и света по пищевой цепи);
  • концентрация химических элементов;
  • усвоение и выделение газов;
  • окислительно-восстановительные реакции в пределах среды обитания;
  • разложение;
  • минерализация биокосного вещества.

В течение жизненного цикла и последующего распада органические формы обеспечивают перемещение химических веществ из одной структурной оболочки в другую.

Свойства, необходимые для происхождения и развития жизни

Все свойства биосферы удовлетворяют условиям, при которых возможно возникновение и эволюция живых организмов. К основным факторам, которые поддерживают баланс жизни, относятся:

  • наличие солнечной энергии;
  • присутствие воды;
  • фотосинтез растений;
  • разложение мертвой органики.

Эти свойства сохраняют видовое разнообразие и обеспечивают биотический круговорот.

Периоды развития биосферы

Следы обитаемой оболочки, окружающей Землю, обнаружены в осадочных породах архейского эона (около 3,5 млрд лет назад). Археологические находки той эпохи свидетельствуют о существовании древнейших органических остатков. Зарождение многогранной жизни на Земле началось с первых представителей биомассы, которыми можно считать:

  • одноклеточные водоросли;
  • простейшие прокариоты.

Простейшие органические формы обрели половое размножение только к концу архея, дав начало эволюционным процессам.

Мел-палеогеновое вымирание

Для эволюции биомассы характерна временная дестабилизация в результате масштабных катастроф (вымирание динозавров).

Непрерывное возобновление биомассы сформировало видовое разнообразие. Многочисленные животные и растения способствовали расширению биогенного круговорота и формированию геологического облика планеты. В процессе развития биосферы сложился основной принцип биомассы – в бионическом круговороте задействуются только живое и биокосное вещества.

Современное состояние и прогнозируемое будущее

Появление человека не сказывалось на развитии биосферы на ранних этапах. Деятельность человеческих существ и потребляемые ими ресурсы гармонично вписывались в круговорот веществ.

С наступлением периода, когда люди научились менять условия среды обитания, равновесие в биосфере нарушилось.

Стремление человека приспосабливать обитаемую оболочку под свои нужды постоянно дестабилизирует экосистему.

Негативными факторами для баланса обитаемой оболочки являются:

  • техногенное влияние на животный и растительный мир (вымирание растений, животных);
  • чрезмерное потребление биокосных и косных веществ.

Губительный подход человечества к экологии и условиям потребления ресурсов ведет к разрушению среды обитания жизненных форм. Биосфера не успевает восстанавливать компоненты, необходимые для поддержания жизненных процессов. Положение усугубляют загрязнение атмосферы, парниковые газы.

Биосферные заповедники

Группа конгони в саванне заповедника Мореми в Африке, Ботсвана

Сохранение биосферы – одна из важнейших экологических задач человечества. С этой целью в различных уголках планеты создаются резерваты глобальной экосферы – особо охраняемые природные зоны. Биосферные заповедники призваны решать следующие проблемы:

  • сохранение уникальных растений и животного генофонда при согласованном потреблении ресурсов;
  • мониторинг среды, изучение собранных данных.

Заповедные территории создаются под эгидой ЮНЕСКО. В список всемирного охраняемого наследия внесен 701 заповедник в 124 странах мира.

Обитаемая среда на других планетах

Существование биосферы на других планетах остается в научных сообществах предметом открытых дискуссий. Глобальная экосистема – это уникальный конгломерат, который объединяет следующие параметры:

  • кислородную атмосферу;
  • водную среду;
  • плодородную почву.

Эта совокупность создает условия для существования и развития углеродной формы жизни во всем ее многообразии.

С одной стороны, биосфера присуща только Земле и не обнаружена ни на одной планете или объекте изученного космоса.

С другой стороны, наши знания о космосе еще не так обширны, чтобы подтверждать или опровергать наличие обитаемой оболочки на других планетах.

Третье мнение, которое высказывается за присутствие такого явления, допускает существование обитаемой оболочки. Гипотетическая биосфера должна иметь другие параметры среды и жизненные формы, основанные на других химических элементах.

Источник: https://cleanbin.ru/terms/biosphere

Booksm
Добавить комментарий