Сферы Земли. Биосфера, учение В.И.Вернадского о биосфере. Состав, структура и свойства биосферы. Функции живого вещества.

Верхний предел жизни можно провести в стратосфере, на уровне озонового экрана, поглощающего космическое коротковолновое излучение. Фактически организмы распространяются ниже его границы. До 5 км, в редких случаях до 10 км, с потоками воздуха, с пылью могут подниматься в атмосферу споры и микроорганизмы. На 7 км в высоту из птиц поднимается кондор. В горах на 8-километровой высоте наблюдались тли, на 6-километровой высоте встречались бабочки, цветковые растения - на высоте 6,5 км.

Нижняя граница жизни определяется температурными условиями (1000C - температура кипения воды) Глубже 3 км от земной поверхности живые существа не могут существовать в современном виде. В океане жизнь возможна на всю глубину. В почвах граница жизни определяется глубиной проникновения свободного кислорода - несколько глубже 10 м (на болотах только 30 см).

Если принять эти границы распространения живого по В.И. Вернадскому, то тогда границы биосферы близки к границам географической оболочки.

Основные свойства биосферы

Биосфера - глобальная экологическая система с прямыми и обратными связями, обеспечивающими механизмы ее функционирования и устойчивости.

1. Биосфера - централизованная система. Центральным звеном биосферы является живое вещество, что подтверждается его свойствами и функциями.

2. Биосфера - открытая система. Ее существование невозможно без поступления энергии извне.

3. Биосфера - саморегулирующаяся система, характеризующаяся гомеостазом. Гомеостаз биосферы, как и экосистемы, подчиняется принципу ЛеШателье-Брауна: Если на систему действуют силы, выводящие ее из состояния устойчивого равновесия, то равновесие смещается в том направлении, при котором эффект этого воздействия ослабляется.

4. Биосфера - это система, характеризующаяся большим разнообразием, которое обусловлено:

разными средами жизни

разнообразием природных зон

наличие регионов, сильно отличающихся от большинства других химическим составом литосферы

объединение в рамках биосферы большого количества элементарных экосистем со свойственным им видовым разнообразием.

Для биосферы, как для глобальной экосистемы, применим закон Эшби.

5. Наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ и связанную с ним неисчерпаемость отдельных химических элементов и их соединений.

Структура

.

Биосферу, как местообитание организмов, можно разделить на три подсферы (которые, в свою очередь, имеют составные части):

1) геобиосферу (верхнюю часть литосферы, населенную геобионтами):

* террабиосферу (поверхность суши с наземными организмами – террабионтами);

- гипотеррабиосферу (слой, где возможна жизнь аэробных организмов, до 1,5 км);

- теллуробиосферу (слой, где возможна жизнь анаэробных организмов, до 6 км);

* литобиосферу (толщу земной коры с литобионтами);

- фитосферу (пространства от 0 до 150 м., т.е. до верхушек деревьев);

- педосферу (почвенный покров до 2 – 3 метров с педобионтами);

2) гидробиосферу:

* маринобиосферу (океаны и моря, населенные маринобионтами);

* аквабиосферу (континентальные, в основном пресные воды);

* фотосферу (до 200 м – соответствует эвфотической зоне);

* дисфотосферу (до 1,5 – 2 км, проходит до 1 % солнечного света);

* афотосфера (более 2 км, солнечный свет не проходит);

3) аэробиосферу:

* тропобиосферу (от верхушек деревьев до 5 – 6 км, с тропобионтами)

* стратобиосферу (от 6 до 22 – 24 км, где располагается основная масса озона).

Выше аэробиосферы расплагается парабиосфера (до высоты 60 – 80 км.), куда жизнь проникает лишь случайно в виде спор и микроорганизмов. Ниже геобиосферы располагается гипобиосфера (аналог парабиосферы), а еще ниже до глубины 10 – 15 км простирается метабиосфера – слой пород, преобразованный жизнью, но в котором организмы на данный момент не присутствуют. Вертикальная мощь собственно биосферы (эубиосферы) – арены активной современной жизни – более 17 км в океанической области и 12 км в сухопутной области.

Функции живого вещества.

Живое вещество играет наиболее важную роль по сравнению с другими веществами биосферы, и выполняет рад важнейших функций.

Энергетическая функция

Энергетическая функция выполняется, прежде всего, растениями, которые в процессе фотосинтеза аккумулируют солнечную энергию в виде разнообразных органических соединений. Чтобы биосфера могла существовать и развиваться, ей необходима энергия. Собственных источников энергии она не имеет и может потреблять энергию только от внешних источников. Главным источником для биосферы является Солнце. По сравнению с Солнцем, энергетический вклад других поставщиков (внутреннее тепло Земли, энергия приливов, излучение космоса) в функционирование биосферы ничтожно мал (около 0,5% от всей энергии, поступающей в биосферу). Солнечный свет для биосферы является рассеянной лучистой энергией электромагнитной природы. Почти 99% этой энергии, поступившей в биосферу, поглощается атмосферой, гидросферой и литосферой, а также участвует в вызванных ею физических и химических процессах (движение воздуха и воды, выветривание и др.) Только около 1% накапливается на первичном звене ее поглощения и передается потребителям уже в концентрированном виде. По словам Вернадского, зеленые хлорофилльные организмы, зеленые растения, являются главным механизмом биосферы, который улавливает солнечный луч и создает фотосинтезом химические тела - своеобразные солнечные консервы, энергия которых в дальнейшем становится источником действенной химической энергии биосферы, а в значительной мере - всей земной коры. Без этого процесса накопления и передачи энергии живым веществом невозможно было бы развитие жизни на Земле и образование современной биосферы.

Интересное из раздела

Циркуляция глубинных вод
Основные факторы, определяющие циркуляцию глубинных вод , - температура и соленость. В приполярных районах Мирового океана вода на поверхности охлаждается. При образовании льда из него выделяютс ...

Экологическое состояние основной водной артерии города Донецка реки Кальмиус
В данной работе основное внимание направлено на изучение экологического состояния реки Кальмиус, в особенности, будет рассмотрена проблема содержания тяжелых металлов в реке и влияние данны ...

Экологическая обстановка Нижнего Новгорода
Проблема взаимодействия человека с природой – проблема вечная и одновременно современная. Ведь человечество связано с природным окружением своим происхождением, существованием и будущим. Ч ...