Что такое биосфера и чем она отличается от других оболочек земли?

биосфера природный охрана

Земля имеет 6 оболочек: атмосферу, гидросферу, биосферу, литосферу, пиросферу и центросферу.

Атмосфера -- внешняя газовая оболочка Земли. Ее нижняя граница проходит по литосфере и гидросфере, а верхняя -- на высоте 1000 км. В атмосфере различают тропосферу (двигающийся слой), стратосферу (слой над тропосферой) и ионосферу (верхний слой). Средняя высота тропосферы -- 10 км. Ее масса составляет 75% всей массы атмосферы. Воздух тропосферы перемещается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Над тропосферой на 80 км поднимается стратосфера. Ее воздух, перемещающийся лишь в горизонтальном направлении, образует слои. Еще выше простирается ионосфера, получившая свое название в связи с тем, что ее воздух постоянно ионизируется под воздействием ультрафиолетовых и космических лучей.

Гидросфера занимает 71% поверхности Земли. Ее средняя соленость составляет 35 г/л. Температура океанической поверхности -- от 3 до 32 °С, плотность -- около 1. Солнечный свет проникает на глубину 200 м, а ультрафиолетовые лучи -- на глубину до 800 м.

Биосфера, или сфера жизни, сливается с атмосферой, гидросферой и литосферой. Ее верхняя граница достигает верхних слоев тропосферы, нижняя -- проходит по дну океанских впадин. Биосфера подразделяется на сферу растений (свыше 500 000 видов) и сферу животных (свыше 1 000 000 видов).

Литосфера -- каменная оболочка Земли толщиной от 40 до 100 км. Она включает материки, острова и дно океанов. Средняя высота материков над уровнем океана: Антарктиды -- 2200 м, Азии -- 960 м, Африки -- 750 м, Северной Америки -- 720 м, Южной Америки -- 590 м, Европы -- 340 м, Австралии -- 340 м.

Под литосферой расположена пиросфера -- огненная оболочка Земли. Ее температура повышается примерно на 1°С на каждые 33 м глубины. Породы на значительных глубинах вследствие высоких температур и большого давления, вероятно, находятся в расплавленном состоянии.

Центросфера, или ядро Земли, расположена на глуби не 1800 км. По мнению большинства ученых, она состоит из железа и никеля. Давление здесь достигает 300000000000 Па (3000000 атмосфер), температура-- нескольких тысяч градусов, В каком состоянии находится ядро, пока неизвестно.

Огненная сфера Земли продолжает охлаждаться. Твердая оболочкой утолщается, огненная -- сгущается. В свое время это привело к формированию твердых каменных глыб -- материков. Однако влияние огненной сферы на жизнь планеты Земля все еще очень велико. Неоднократно менялись очертания материков и океанов, климат, состав атмосферы.

Экзогенные и эндогенные процессы беспрерывно изменяют твердую поверхность нашей планеты, что, в свою очередь, активно влияет на биосферу Земли.

В биосфере все процессы протекают под прямым воздействием живых организмов. Биосфера находится на стыке литосферы, гидросферы и атмосферы, располагаясь в диапазоне от 11 км вглубь Земли, до 33 км над Землей. Живые организмы, включающие в себя все известные химические элементы, в процессе жизнедеятельности осуществляют превращение энергии. Все живое разделено на пять царств: бактерии, водоросли, грибы, растения и животные.

Современная наука считает, что примерно 1 млрд. лет назад произошло разделение живых существ на царства растений и животных. Различия между ними можно разделить на три группы: 1) по структуре клеток и их способности к росту; 2) по способу питания; 3) по способности к движению. У животных клеток есть центриоли, но нет хлорофилла и клеточной стенки, мешающей изменению формы. Большинство растений необходимые для жизни вещества получают в результате поглощения минеральных соединений. Животные питаются готовыми органическими соединениями, которые создают растения в процессе фотосинтеза. Классификация растений и животных построена в соответствии с их отличительными признаками. Основной структурной единицей был признан вид, а более высокие уровни составили последовательно род, отряд, класс.

На Земле существует 500 тыс. видов растений и 1,5 млн. видов животных, в том числе позвоночных -- 70 тыс., около 16 тыс. птиц, млекопитающих -- 12 540 видов. Подобная систематизация различных форм жизни создала предпосылки для изучения живого вещества как целого, что впервые осуществил выдающийся русский ученый Владимир Иванович Вернадский в своем учении о биосфере. Основные выводы учения Вернадского о биосфере сводятся к следующему:

• 1. Принцип целостности утверждает, что биосфера, жизнь существуют как единое целое. Жизнь является необходимой и закономерной частью стройного космического механизма.
• 2. Принцип гармонии биосферы заключается в ее организованности, стройности, неразрывной связи в ней живых и неживых компонентов.
• 3. Принцип значительности роли живого в эволюции Земли утверждает, что на земной поверхности нет химической силы, более постоянно действующей и более могущественной по своим конечным последствиям, чем организмы, взятые в целом. Облик Земли как небесного тела фактически сформирован жизнью.
• 4. Основная роль биосферы состоит в трансформации солнечной энергии в действенную энергию Земли. Космическая энергия вызывает развитие жизни, которое достигается размножением.
• 5. Правило инерции заключается в распространении жизни по земной поверхности из-за проявления ее геохимической энергии. Мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные.
• 6. Закон бережливости в использовании живым веществом простых химических тел утверждает, что раз вошедший в организм элемент проходит длинный ряд состояний и при этом организм вводит в себя только необходимое количество элементов.
• 7. Пределы жизни определяются физико-химическими свойствами соединений, строящих организм, их неразрушимостью в определенных условиях среды. Максимальное поле жизни определяется крайними пределами выживания организмов. Верхний предел жизни обусловливается лучистой энергией, присутствие которой исключает жизнь и от которой предохраняет озоновый щит. Нижний предел связан с достижением высокой температуры. Например, интервал температуры жизни в 430° (от -250 °С до +180 °С) является предельным тепловым полем.
• 8. Жизнь постепенно, медленно приспосабливаясь, захватила биосферу, и захват этот не закончился. Поле устойчивости жизни есть результат приспособленности в ходе времени.

Биосфера, по В.И. Вернадскому, -- это организованная, определенная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью. Пределы биосферы ограничены, прежде всего, полем существования жизни. Биосфера -- не просто одна из существующих оболочек Земли, подобно литосфере, гидросфере или атмосфере. Основное отличие биосферы состоит в том, что она -- организованная оболочка. Быть живым -- значит быть организованным, отмечал В.И. Вернадский, и в этом состоит суть понятия биосферы как организованной оболочки Земли.

По В.И. Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу, а именно:

• - живое вещество -- совокупность живых организмов;
• - биогенное вещество -- непрерывный биогенный поток атомов из живого вещества в косвенное вещество биосферы и обратно;
• - косное вещество (атмосфера, газы, горные породы и пр.);
• - биокосное вещество, например, почвы, илы, поверхностные воды, сама биосфера, т. е. сложные закономерные косно-живые структуры;
• - радиоактивное вещество;
• - рассеянные атомы;
• - вещество космического происхождения.

Хотя границы биосферы довольно узки, живые организмы в их пределах распределены очень неравномерно. На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и в приповерхностном слое океана. Общую массу живых организмов оценивают в 2,43 * 1012т. Биомасса организмов, обитающих на суше, на 99,2% представлена зелеными растениями и на 0,8% -- животными и микроорганизмами. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов -- 93,7% всей биомассы. Жизнь сосредоточена главным образом на суше. Суммарная биомасса океана составляет всего 0,03 1012, или 0,13% биомассы всех существ, обитающих на Земле. В распределении живых организмов по видовому составу наблюдается важная закономерность. Из общего числа видов 21% приходится на растения, но их вклад в общую биомассу составляет 99%. Среди животных 96% видов -- беспозвоночные и только 4% -- позвоночные, из которых десятая часть -- млекопитающие. Масса живого вещества составляет всего 0,01-0,02% от косного вещества биосферы, однако она играет ведущую роль в геохимических процессах. Вещества и энергию, необходимую для обмена веществ, организмы черпают из окружающей среды. Ограниченные количества живой материи воссоздаются, преобразуются и разлагаются. Ежегодно, благодаря жизнедеятельности растений и животных, воспроизводится около 10% биомассы. Кроме растений и животных В.И. Вернадский включает в понятие "живое вещество" и человечество, влияние которого на геохимические процессы отличается от воздействия остальных живых существ, во-первых, своей интенсивностью, увеличивающейся с ходом геологического времени; во-вторых, тем воздействием, какое деятельность людей оказывает на остальные живые существа.

Жизнь на Земле ныне полностью зависит от фотосинтеза. Фиксируя энергию солнечного света в продуктах фотосинтеза, растения выполняют космическую роль энергетического очага на Земле. Под фотосинтезом понимается превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами при участии энергии света и поглощающих свет пигментов (хлорофилл и др.) простейших соединений (воды, углекислого газа и минеральных элементов) в сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности всех организмов. Ежегодно растения образуют до 100 млрд. т органических веществ и фиксируют

9 * 1020 Дж энергии солнечной радиации. При этом растения усваивают из атмосферы до 170 млрд. т углекислого газа и разлагают до 130 млрд. т воды, выделяя до 115 млрд. т свободного кислорода.

Таким образом, все биотические компоненты экосистемы разделены на три основные группы: продуценты (зеленые растения и организмы, могущие использовать химическую энергию, -- хемосинтетики), консументы, или потребители (могут быть нескольких трофических уровней), и редуценты, или разрушители (организмы, преобразующие, минерализующие органику и тем самым замыкающие биологический круговорот). Все живые организмы, так или иначе используя друг друга, образуют гигантский биологический круговорот биосферы. Этот круговорот не полностью замкнут: кроме энергетического входа (солнечная энергия) он имеет и выход -- часть отмирающего органического вещества после разложения микроорганизмами-минерализаторами может попадать в водные растворы и откладываться в виде осадочных пород, а другая часть образует отложения таких биогенных пород, как каменный уголь, торф, сапропель и т. п.

В этом большом биогеохимическом круговороте вещества и энергии выделяется целый ряд более частных круговоротов веществ -- воды, углерода, кислорода, азота, серы, фосфора и др., в ходе которых происходит обмен химических элементов между живыми организмами и неорганической средой. Существование этих биогеохимических круговоротов определяет облик современных экосистем, устойчивость и саморегуляцию биосферы в целом. Поэтому как бы сложны и многообразны ни были проявления жизни на Земле, все формы жизни связаны между собой через круговорот вещества и энергии.

В этой связи можно выделить три этапа эволюции биосферы. Первый этап -- возникновение биотического круговорота, означавшего формирование биосферы. Второй этап -- усложнение жизни на планете, обусловленное появлением многоклеточных организмов. Третий этап -- формирование человеческого общества, оказывающего своей хозяйственно-экономической деятельностью все большее влияние на эволюцию биосферы (ноосфера). Попытки выделить основные этапы эволюции биосферы заслуживают внимания уже тем, что ставят эту проблему в качестве одной из важных задач современной эволюционной теории.

Вопросы сына иногда застают меня врасплох… Вот вчера он вдруг спросил о том, что такое биосфера. Я даже растерялся, не зная как ответить. Это тот случай, когда ты вроде бы понимаешь, о чём речь, но внятно рассказать не можешь. Пришлось засесть за компьютер и выяснить всё об этой оболочке Земли.

Какие оболочки есть у Земли

Наша планета устроена сложно, хотя об этом в повседневной жизни как-то забывается. Мы, не задумываясь, дышим, пьем, едим и делаем свои ежедневные дела. То есть мы постоянно взаимодействуем с планетой и её оболочками:

• газообразной (атмосферой);
• твёрдой (литосферой);
• жидкой (гидросферой).

Что такое биосфера

Четвёртая оболочка Земли называется биосфера, или «живая оболочка». Она состоит из двух компонентов: живого и неживого. Все живые организмы на планете составляют живое вещество биосферы, которое захватывает части трёх других оболочек. Ведь живые организмы распространены в воздухе, воде, почве и осадочных породах. Можно сказать, что там, где заканчивается жизнь, там заканчивается и биосфера.

Отличие биосферы от других оболочек

Главное отличие - это живое вещество, его огромное разнообразие, способность к саморегуляции, размножению и восстановлению.

Происходит это благодаря таким особенностям:

• непрестанному круговороту веществ, который регулируется живыми организмами;
• открытости этой сферы космическим энергиям и энергии Солнца;
• способности живых существ преобразовывать солнечную энергию в другие виды энергии;
• поддержание равновесия в биосфере через видовое многообразие живых организмов и их взаимосвязи.

Проще говоря, живые существа сами заботятся о создании условий для своей жизни на планете. Именно их заслуга в том, что у воды и воздуха такой состав, который нужен для жизни; они формируют почву и полезные ископаемые через взаимодействие друг с другом и неживым веществом.

Человек тоже является частью биосферы. Он активно вмешивается во все процессы, происходящие в ней, и использует результат «работы» живых организмов для своих нужд, часто нанося вред природе, а значит, и биосфере.

Планета Земля удивительна и уникальна. Она состоит из нескольких оболочек: атмосферы, гидросферы, биосферы, литосферы, пиросферы и центросферы. В отличие от других планет, Земля населена растениями, животными, людьми, микроорганизмами и т. д. Все живые организмы образуют биосферу. Эта оболочка включает в себя часть атмосферы и литосферы, а также всю гидросферу. В данной статье рассмотрим, что такое биосфера, каковы ее составные части и функции.

Определение понятия

Несмотря на то что сегодня почти каждый знает, что такое биосфера, определение этого понятия было введено в научный оборот только в 1875 году австрийским геологом Эдуардом Зюссом (труд «Лик Земли»). Однако следующие полвека этот термин использовался только в узких кругах.

В 1926 году знаменитый русский ученый В. И. Вернадский издал книгу «Биосфера». В этом труде он обосновал роль живых организмов в геологических процессах. Именно В. И. Вернадский впервые определил, что такое биосфера и чем она отличается от других оболочек Земли. Он показал ее динамической активной системой, населенной и управляемой живыми существами.

Сегодня в науке существует единственное общепринятое определение понятия «биосфера». Это оболочка планеты Земля, которая населена живыми организмами. Биосфера занимает особенное место по отношению к другим геосферам. Это связано с тем, что только в границах этой оболочки проявляется геологическая деятельность всех живых существ.

Границы биосферы

Биосфера охватывает собой верхнюю область (около 7,5 км) литосферы, нижнюю границу атмосферы (15-20 км) и всю гидросферу.

Литосфера - твердая оболочка нашей планеты. Она охватывает собой всю земную кору и часть верхней мантии. Большинство живых организмов находится в почве на глубине до 1 м. Однако некоторые бактерии могут проникать вглубь литосферы (до 4 км).

Гидросфера - водная оболочка планеты Земля. Она представляет собой совокупность всех океанов, морей, рек, озер и других водоемов. Эта оболочка полностью освоена и заселена живыми организмами. Большинство из них обитает на глубине до 200 м. Однако некоторые виды проживают даже на дне Мирового океана (около 12 км).

Атмосфера - газовая оболочка нашей планеты. Она состоит из азота, кислорода, озона и углекислого газа. В состав биосферы входят только самые нижние слои атмосферы. Это связано с тем, что отдельные виды насекомых и птиц могут подниматься на высоту до 5 км над поверхностью земли.

Компоненты биосферы

В составе биосферы выделяют 4 компонента (классификация предложена В. И. Вернадским):

• Живое вещество. Его количество составляет примерно 0,25 % массы биосферы. Это вещество представляет собой совокупность всех живых организмов на планете. Они объединяются в 4 царства: бактерии, растения, грибы и животные. Живое вещество характеризуется значительной энергией, ему свойственна подвижность и беспрерывное чередование поколений, благодаря чему все его компоненты постоянно обновляются.
• Биогенное вещество. Это все, что образуется в процессе жизнедеятельности организмов и состоит из животных и растительных остатков (известняки, нефть, газы атмосферы, торф и т. д.). Все биогенные компоненты служат мощным источником энергии.
• Косное вещество. Это элементы, в образовании которых живые существа и микроорганизмы не принимают участия (горные породы, лава и т. д.).
• Биокосное вещество. Это компоненты биосферы, которые созданы в ходе совместной деятельности живых организмов и абиогенных процессов (почва, глина, осадочные породы, кора выветривания, вода и т. д.).

Особенности и функции биосферы

Биосфере, как и другим важнейшим природным системам, присущ ряд функций. Рассмотрим важнейшие из них.

• Целостность. Биосфера - это централизованная система, главным элементом которой выступает живое вещество. Все ее компоненты тесно связаны между собой и постоянно взаимодействуют. Вследствие этого изменение одного элемента ведет к перестройке всей системы.
• Саморегуляция. Для биосферы характерен такой процесс, как гомеостаз. Он позволяет системе самостоятельно поддерживать и регулировать свое состояние.
• Устойчивость. Способность биосферы под воздействием внешних факторов сохранять свои свойства и характеристики. Эта функция позволяет системе поддерживать свое текущее состояние и возвращаться в исходное положение после потрясений.

Одной из главных особенностей и характеристик биосферы является разнообразие. Благодаря существованию различных биологических видов в системе всегда существует атмосфера конкуренции, которая обеспечивает защиту от влияний извне.

Функции живого вещества

Сегодня науке достоверно известно, что такое биосфера. В биологии ее главный компонент - живое вещество - является важнейшей категорией. Рассмотрим функции этого системообразующего элемента биосферы.

• Газовая. Эта функция тесно связана с процессом метаболизма и дыхания. В ходе этих газовых реакций поглощается и выделяется кислород, углекислый газ и т. д. Благодаря этой функции сформировался современный состав воздуха.
• Энергетическая. В основе этой функции лежит процесс фотосинтеза - усвоение живым веществом солнечной энергии и ее передача.
• Окислительно-восстановительная. Эта функция заключается в изменении химических свойств веществ, которые содержат атомы с разным уровнем окисления. Такие реакции являются основой биологического метаболизма.
• Функция деструкции. Это процесс разложения организмов до минеральных веществ после их отмирания.
• Концентрационная. Это процесс накопления и перемещения атомов.

Значение живого вещества

• Накопление солнечной энергии и ее трансформация (в химическую, механическую, тепловую, электрическую и т. д.).
• Образование большинства минералов и горных пород - результат жизнедеятельности живых организмов.
• Накопление химических элементов. Живые организмы аккумулируют важные компоненты (железо, магний, медь, натрий) в тканях своего тела и в окружающей среде.
• Через биосферу происходит круговорот большинства химических элементов.
• Огромное влияние на состав почвы, атмосферы, гидросферы.
• Некоторые химические компоненты и соединения могут существовать только в составе живых организмов.

§ 44. Что такое биосфера и как она устроена

Вспомните

• Чем живые тела отличаются от неживых? Чем растения отличаются от животных? Что такое озоновый слой? На какой высоте он находится?

Наша планета - единственная из всех космических тел Солнечной системы - заселена живыми организмами. Область их расселения образует биосферу (от греч. «биос» - жизнь и «сфера» - шар).

Биосфера - внешняя оболочка Земли, населенная живыми организмами и преобразованная ими.

Сейчас живые организмы заселяют тропосферу, поверхность суши, верхнюю часть земной коры и гидросферу (рис. 156). Поэтому верхняя граница биосферы проводится на уровне озонового слоя, нижняя - в земной коре на глубине около 5 км.

Однако границы биосферы не всегда были такими. Они менялись с течением времени. Жизнь на нашей планете зародилась в воде около 3,5 млрд лет назад. Примерно 500 млн лет назад она распространилась на сушу, а затем и в атмосферу. С развитием Земли менялись условия существования организмов. Одни вымирали, другие приспосабливались к новым условиям. Но общее число видов постоянно возрастало. Важный этап в развитии биосферы связан с появлением и расселением по Земле человека.

В современной биосфере обитает около 2,5 млн видов растений и животных, а также грибы и бактерии. Все они образуют живое вещество планеты. По массе в нем преобладают микроскопические организмы, а среди крупных форм - растения.

Рис. 156. Распределение организмов в биосфере

Все, что окружает живой организм, называется средой его обитания. Это тела живой и неживой природы: горные породы, вода, воздух и другие живые организмы. Организмы взаимодействуют со средой обитания. Они берут оттуда необходимые для жизни вещества, перерабатывают их, а ненужные выделяют наружу. Следовательно, организмы обмениваются веществами со средой обитания. При этом жизнь как приспосабливается к среде, так и изменяет, преобразует ее.

Вопросы и задания

1. Что такое биосфера и чем она отличается от других оболочек Земли?
2. Где проводят верхнюю и нижнюю границы биосферы?
3. Что такое живое вещество и из чего оно состоит?

Под биосферой понимают совокупность всех живых организмов на планете. Они населяют любые уголки Земли: от глубин океанов, недр планеты до воздушного пространства, поэтому многие ученые называют эту оболочку сферой жизни. В ней же обитает и сам человеческий род.

Состав биосферы

Биосфера считается самой глобальной экосистемой нашей планеты. Она состоит из нескольких сфер. К ней относится , то есть все водные ресурсы и водоемы Земли. Это Мировой океан, подземные и поверхностные воды. Вода – это и жизненное пространство многих живых существ, и необходимое вещество для жизни. Она обеспечивает протекание многих процессов.

В составе биосферы есть атмосфера. В ней существуют различные организмы, а сама она насыщенна различными газами. Особую ценность представляет кислород, необходимый для жизни всем организмам. Также атмосфера играет важнейшую роль в в природе, влияет на погоду и климат.

Литосфера, а именно верхний слой земной коры, входит в биосферу. Он населен живыми организмами. Так, в толще Земли обитают насекомые, грызуны и другие животные, произрастают растения, а на поверхности живут люди.

Мир и – это важнейшие обитатели биосферы. Они занимают огромное пространство не только на земле, но и неглубоко в недрах, населяют водоемы и встречаются в атмосфере. Формы растений различны: от мхов, лишайников и трав до кустарников и деревьев. Что касается животных, то наименьшие представители – одноклеточные микробы и бактерии, а наибольшие – наземные и морские существа (слоны, медведи, носороги, киты). Все они отличаются широким разнообразием, и каждый вид важен для нашей планеты.

Значение биосферы

Биосферу изучали разные ученые во все исторические эпохи. Этой оболочке много внимания уделял В.И. Вернадский. Он считал, что биосфера определяется границами, в которых обитает живое вещество. Стоит отметить, что все ее компоненты связаны между собой, и изменения в одной сфере приведет к изменениям во всех оболочках. Биосфера играет важнейшую роль в распределении энергетических потоков планеты.

Таким образом, биосфера – это жизненное пространство людей, животных и растений. В ней содержатся важнейшие вещества и природные ресурсы, такие как вода, кислород, земля и другие. На нее значительное влияние оказывают люди. В биосфере происходит круговорот элементов природе, кипит жизнь и осуществляются важнейшие процессы.

Влияние человека на биосферу

Влияние человека на биосферу является неоднозначным. С каждым столетием антропогенная деятельность становится более интенсивной, разрушительной и масштабной, поэтому люди способствуют возникновению не только локальных экологических проблем, но и глобальных.

Одним из результатов влияния человека на биосферу является сокращение численности флоры и фауны на планете, а также исчезновение многих видов с лица земли. Например, ареалы растений уменьшаются в связи с земледельческой деятельностью и вырубкой лесов. Множество деревьев, кустарников, трав являются вторичными, то есть вместо первичного растительного покрова были посажены новые виды. В свою очередь, популяции животных уничтожаются охотниками не только ради добычи пропитания, но и с целью продажи ценных шкур, костей, плавников акул, бивней слонов, рогов носорогов, различных частей тела на черном рынке.

Довольно сильно антропогенная деятельность влияет на процесс почвообразования. Так, и распашка полей приводит к ветровой и водной эрозии. Изменение состава растительного покрова приводит к тому, что другие виды участвуют в процессе образования почв, а, значит, образуется иной тип грунта. Из-за использования в земледелии различных удобрений, сброса в землю твердых и жидких отходов, изменяется физико-химический состав почвы.

Демографические процессы оказывают негативное влияние на биосферу:

• возрастает численность населения планеты, которое все больше потребляет природных ресурсов;
• увеличиваются масштабы промышленного производства;
• появляется больше отходов;
• увеличиваются площади сельскохозяйственных угодий.

Стоит отметить, что люди способствуют загрязнению всех слоев биосферы. Источников загрязнения на сегодняшний день существует огромное многообразие:

• выхлопные газы автотранспорта;
• частицы, выделяющиеся при сгорании топлива;
• радиоактивные вещества;
• нефтепродукты;
• выбросы химических соединений в воздушную среду;
• твердые бытовые отходы;
• пестициды, минеральные удобрения и агрохимия;
• грязные стоки как промышленных, так и коммунальных предприятий;
• электромагнитные приборы;
• ядерное топливо;
• вирусы, бактерии и чужеродные микроорганизмы.

Все это приводит не только к изменению экосистем и сокращению биоразнообразия на земле, но и к климатическим изменениям. Из-за влияния человеческого рода на биосферу происходит и , таяние ледников и , изменение уровня океанов и морей, выпадение кислотных осадков и т.п.

Со временем биосфера становится все более неустойчивой, что приводит к разрушению многих экосистем планеты. Многие ученые и общественные деятели выступают за то, чтобы снизить влияние человеческого сообщества на природу, с целью сохранить биосферу Земли от уничтожения.

Вещественный состав биосферы

Состав биосферы можно рассматривать с различных точек зрения. Если говорить о вещественном составе, то в нее входит семь различных частей:

• Живое вещество – совокупность живых существ, населяющих нашу планету. У них элементарный состав, а в сравнении с остальными оболочками они имеют малую массу, питаются солнечной энергией, распределяя ее в среде обитания. Все организмы составляют мощную геохимическую силу, распространившись по земной поверхности неравномерно.
• Биогенное вещество. Это те минерально-органические и чисто органические компоненты, которые были созданы живыми существами, а именно горючие полезные ископаемые.
• Косное вещество. Это неорганические ресурсы, которые образовываются без участи живых существ, сами по себе, то есть кварцевый песок, различные глины, а также водные ресурсы.
• Биокосное вещество, получаемое благодаря взаимодействию живых и косных компонентов. Это почва и породы осадочного происхождения, атмосфера, реки, озера и другие поверхностные акватории.
• Радиоактивные вещества, такие как элементы урана, радия, тория.
• Рассеянные атомы. Они образуются из веществ земного происхождения, когда на них влияет космическое излучение.
• Космическое вещество. На землю попадает тела и вещества, образованные в космическом пространстве. Это могут быть как метеориты, так и осколки с космической пылью

Слои биосферы

Стоит отметить, что все оболочки биосферы находятся в постоянном взаимодействии, поэтому порой бывает трудно выделить границы того или иного слоя. Одной из важнейших оболочек является аэросфера. Она достигает уровня примерно 22 км над землей, где еще есть живые существа. В целом это воздушное пространство, где обитают все живые организмы. В составе этой оболочки есть влага, энергия Солнца и атмосферные газы:

• кислород;
• озон;
• аргон;
• азот;
• водяной пар.

Численность атмосферных газов и их состав зависит от влияния живых существ.

Геосфера – это составляющая часть биосферы, к ней относится совокупность живых существ, которые населяют земную твердь. Эта сфера включает литосферу, мир флоры и фауны, грунтовые воды и газовую оболочку земли.

Значительным слоем биосферы является гидросфера, то есть все водоемы без подземных вод. В эту оболочку входит Мировой океан, поверхностные воды, атмосферная влага и ледники. Вся водная сфера населена живыми существами – от микроорганизмов до водорослей, рыб и животных.

Если детальнее говорить о твердой оболочке Земли, то она состоит из почвы, горных пород и минералов. В зависимости от среды расположения, бывают различные типы грунта, которые отличаются по химическому и органическому составу, зависят от факторов окружающей среды (растительности, водоемов, животного мира, антропогенного влияния). Литосфера состоит из огромного количества минералов и пород, которые в неодинаковом количестве представлены на земле. В данный момент открыто более 6 тысяч минералов, но лишь 100-150 видов больше всего распространены по планете:

• кварц;
• полевой шпат;
• оливин;
• апатиты;
• гипс;
• карналлит;
• кальцит;
• фосфориты;
• сильвинит и др.

В зависимости от количества горных пород и их хозяйственного использования, некоторые из них являются ценными, особенно топливные ископаемые, руды металлов и драгоценные камни.

Что касается мира флоры и фауны – то это оболочка, которая включает в себя по различным источникам от 7 до 10 миллионов видов. Предположительно около 2,2 млн. видов обитает в водах Мирового океана, а около 6,5 млн. – на суше. Представителей животного мира на планете обитает приблизительно 7,8 млн., а растений – около 1 млн. Из всех известных видов живых существ описано не более 15%, поэтому человечеству потребуются сотни лет, чтобы исследовать и описать все существующие виды на планете.

Связь биосферы с другими оболочками Земли

Все составляющие части биосферы находятся в тесной взаимосвязи с другими оболочками Земли. Это проявление можно увидеть в биологическом круговороте, когда животные и люди выделяют углекислый газ, он поглощается растениями, которые во время фотосинтеза выделяют кислород. Таким образом, эти два газа постоянно регулируются в атмосфере благодаря взаимосвязям различных сфер.

Одним из примеров является почва – результат взаимодействия биосферы с другими оболочками. В этом процессе принимают участие живые существа (насекомые, грызуны, пресмыкающиеся, микроорганизмы), растения, вода (подземные воды, атмосферные осадки, водоемы), воздушная масса (ветер), почвообразующие породы, солнечная энергия, климат. Все эти компоненты медленно взаимодействуют между собой, что способствует образованию почвы в среднем со скоростью 2 миллиметра в год.

Когда компоненты биосферы взаимодействуют с живыми оболочками, образуются горные породы. В результате влияния живых существ на литосферу образовываются залежи каменного угля, мел, торф и известняки. В ходе взаимовлияния живых существ, гидросферы, солей и минералов, определенной температуры образуются кораллы, а из них, в свою очередь, появляются коралловые рифы и острова. Также это позволяет регулировать солевой состав вод Мирового океана.

Различные виды рельефа являются прямым результатом связи биосферы с другими оболочками земли: атмосферой, гидросферой и литосферой. На ту или иную форму рельефа влияет водный режим местности и осадки, характер воздушных масс, солнечное излучение, температура воздуха, какие виды флоры здесь произрастают, какие животные населяют эту территорию.

Значение биосферы в природе

Значение биосферы как глобальной экосистемы планеты трудно переоценить. Исходя из функций оболочки всего живого, можно осознать ее значимость:

• Энергетическая. Растения являются посредниками между Солнцем и Землей, и, получая энергию, часть ее распространяется между всеми элементами биосферы, а часть используется для образования биогенного вещества.
• Газовая. Регулирует количество разных газов в биосфере, их распределение, превращение и миграцию.
• Концентрационная. Все существа выборочно извлекают биогенные компоненты, поэтому они могут быть как полезными, так и опасными.
• Деструктивная. Это разрушение минералов и горных пород, органических веществ, что способствует новому обороту элементов в природе, в ходе чего появляются новые живые и неживые вещества.
• Средообразующая. Влияет на условия окружающей среды, состав атмосферных газов, пород осадочного происхождения и земельного слоя, качество водной среды, а также на баланс веществ на планете.

Долгое время роль биосферы была недооцененной, так как в сравнении с иными сферами масса живого вещества на планете очень мала. Несмотря на это, живые существа являются могучей силой природы, без которой были бы невозможны многие процессы, а также сама жизнь. В процессе деятельности живых существ, их взаимосвязей между собой, влияния на неживую материю, формируется сам мир природы и облик планеты.

Роль Вернадского в изучении биосферы

Впервые учение о биосфере разработал Владимир Иванович Вернадский. Он обособил эту оболочку от других земных сфер, актуализировал ее значение и представил, что это весьма активная сфера, которая изменяет и влияет на все экосистемы. Ученый стал основоположником новой дисциплины – биогеохимии, на основе которой и было обосновано учение о биосфере.

Изучая живое вещество, Вернадский сделал выводы, что все формы рельефа, климат, атмосфера, породы осадочного происхождения – это результат деятельности всех живых организмов. Одна из ключевых ролей в этом отводится людям, которые имеют огромное влияние на протекание многих земных процессов, являясь определенной стихией, владеющей некой силой, способной изменить лик планеты.

Теорию обо всем живом Владимир Иванович представил в труде «Биосфера» (1926), что способствовало зарождению новой научной отрасли. Академик в своей работе представил биосферу как целостную систему, показал ее компоненты и их взаимосвязи, а также роль человека. Когда живое вещество взаимодействует с косным, оказывается влияние на протекание ряда процессов:

• геохимических;
• биологических;
• биогенных;
• геологических;
• миграции атомов.

Вернадский обозначил, что границы биосферы – это поле существования жизни. На ее развитие влияет кислород и температура воздуха, вода и минеральные элементы, грунт и энергия Солнца. Также ученый выделил основные компоненты биосферы, рассмотренные выше, и выделил основной из них – живое вещество. Еще он сформулировал все функции биосферы.

Среди основных положений учения Вернадского о живой среде можно выделить следующие тезисы:

• биосфера охватывает всю водную среду до океанических глубин, включает поверхностный слой земли до 3 километров и воздушное пространство до границы тропосферы;
• показал отличие биосферы от других оболочек ее динамичностью и постоянной деятельностью всех живых организмов;
• специфика этой оболочки заключается в непрерывном обороте элементов живой и неживой природы;
• деятельность живого вещества привела к существенным изменениям на всей планете;
• существование биосферы обусловлено астрономическим положением Земли (дистанция от Солнца, наклон оси планеты), что определяет климат, протекание жизненных циклов на планете;
• солнечная энергия является источником жизни всех существ биосферы.

Пожалуй, это ключевые понятия о живой среде, которые заложил Вернадский в своем учении, хотя его труды глобальны и нуждаются в дальнейшем осмыслении, актуальны и по сей день. Они стали основой для исследований других ученых.

Вывод

Подводя итоги, стоит отметить, что жизнь в биосфере размещается по-разному и неравномерно. Большое количество живых организмов обитает на земной поверхности, будь то водная среда или суша. Все существа соприкасаются с водой, минералами и атмосферой, находясь с ними в непрерывной связи. Именно это обеспечивает оптимальные условия для жизни (кислород, вода, свет, тепло, питательные вещества). Чем глубже в толщу воды океана или под землю, тем жизнь более однообразна. Живое вещество также распространяется и по площади, и стоит отметить разнообразие форм жизни по всей земной поверхности. Чтобы понять эту жизнь, нам понадобиться еще не один десяток лет, а то и сотен, но ценить биосферу и уберечь ее от нашего вредного, человеческого, влияния нужно уже сегодня.