Учение В. И. Вернадского о биосфере
Наша планета имеет неоднородное строение и состоит из концентрических оболочек (геосфер) — внутренних и внешних . К внутренним относятся ядро и мантия, а к внешним — литосфера, гидросфера, атмосфера и сложная оболочка Земли — биосфера.
Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфера) — внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы (до высоты 25…30 км, т. е. до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы (примерно до глубины 3 км). Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами.
Основоположником учения о биосфере по общему признанию является В. И. Вернадский . Сам термин «биосфера» был предложен австрийским геологом Э. Зюссом еще в ХIX в., однако не был достаточно тщательно разработан.
Согласно В. И. Вернадскому, биосфера — это область распространения жизни, включающая наряду с организмами среду их обитания (нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы, гидросферу) и связанная в единое целое обменом веществ и энергии. Биосфера является геологической оболочкой Земного шара. Наиболее благоприятные условия для жизни сконцентрированы у поверхности суши и воды, поэтому здесь максимально сконцентрировано живое вещество.
Под живым веществом В. И. Вернадский понимал все количество живых организмов планеты как единое целое. Оно образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли. По подсчетам ученых, общая живая масса планеты составляет 2420 млрд т, что более чем в две тысячи раз меньше самой легкой оболочки Земли — атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду (в настоящее время живые существа не обнаружены лишь в области обширных оледенений и кратерах действующих вулканов.)
Таким образом, биосфера, в соответствии с концепцией В. И. Вернадского, включает в себя:
- живое вещество планеты;
- биогенное вещество, к которому относятся газы атмосферы, каменный
- уголь, нефть, известняки и др., т. е. то, что создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности живого вещества;
- косное вещество, которое образуется без участия живого вещества (продукты тектонической деятельности, метеориты);
- биокосное вещество, образующееся в результате совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (почва).
К функциям биосферы относятся:
- окислительно-восстановительная, заключающаяся в восстановлении и окислении различных веществ в живых организмах (например, восстановление двуокиси углерода до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление углеводов до СО₂ при дыхании);
- круговорот веществ в природе, который осуществляется при участии всех организмов биосферы и заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами.
Являясь глобальной экосистемой, биосфера, как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической частей.
Абиотическая часть биосферы представлена:
- почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой;
- атмосферным воздухом до высот, на которых еще возможны проявления жизни;
- водной средой океанов, рек, озер и т. д.
Биотическая часть биосферы состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь, — биогенный ток атомов, т. е. обмен веществом между всеми частями биосферы, который обеспечивается благодаря дыханию, питанию и размножению живых организмов.
В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:
- стремление к максимальному проявлению, «всюдности» жизни;
- обеспечение выживания организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.
Состав биосферы как глобальной экосистемы
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической частей.
Абиотическая часть представлена:
1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства;
2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни;
3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.
Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Взаимосвязи живых организмов с компонентами биосферы
В основе биогенной миграции в биосфере лежат два биохимических принципа:
¨ стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни;
¨ обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную миграцию.
Эти закономерности проявляются прежде всего в стремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавая экосистему или ее часть.
Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера.
Один из вариантов границ биосферы приведен на рис. 6.5.
При общем рассмотрении биосферы, как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе, как о некой общей живой массе планеты.
Под живым веществом В. И. Вернадский понимает все количество живых организмов планеты как единое целое.
Его химический состав подтверждает единство природы ¾ он состоит из тех же элементов, что и неживая природа (рис. 6.3), только соотношение этих элементов различное и строение молекул иное (рис. 6.4).
Рис. 6.3. Участие различных химических элементов атмосферы, гидросферы и литосферы в построении живого вещества (относительные числа атомов) (по В. Лархеру, 1978).
Выделены самые распространенные элементы
Рис. 6.4. Структурные формулы некоторых органических соединений живой клетки
Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли.
По подсчетам ученых его масса составляет 2420 млрд т, что более чем в две тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли ¾ атмосферы.
Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду ¾ в настоящее время живые существа отсутствуют лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов.
«Всюдность жизни» в биосфере обязана потенциальным возможностям и масштабу приспособляемости организмов, которые постепенно, захватив моря и океаны, вышли на сушу и захватили ее. В. И. Вернадский считает, что этот захват продолжается.
На рис. 6.5 наглядно показаны границы биосферы ¾ от высот атмосферы, где царят холод и низкое давление, до глубин океана, где давление достигает до 12 тыс. атм.
Это стало возможным потому, что пределы толерантности температур у различных организмов практически от абсолютного нуля до плюс 180 °С, а некоторые бактерии могут существовать в вакууме.
Широк диапазон химических условий среды для ряда организмов ¾ от жизни в уксусе до жизни под действием ионизирующей радиации (бактерии в котлах ядерных реакторов).
Более того, выносливость некоторых живых существ по отношению к отдельным факторам выходит даже за пределы биосферы, т. е. у них есть еще определенный «запас прочности» и потенциальные возможности к распространению.
Рис. 6.5. Распределение живых организмов в биосфере:
1 ¾ озоновый слой; 2 ¾ граница снегов; 3 ¾ почва; 4 ¾ животные, обитающие в пещерах; 5 ¾ бактерии в нефтяных водах (высота и глубина даны в метрах)
Однако все организмы выживают еще и потому, что везде, где бы ни было их местообитание, существует биогенный ток атомов.
Этот ток не смог бы иметь место, во всяком случае в наземных условиях, если бы не было почв.
Почвы¾ важнейший компонент биосферы, оказывающий, наряду с Мировым океаном, решающее влияние на всю глобальную экосистему в целом.
Именно почвы обеспечивают питание биогенными веществами растения, которые кормят весь мир гетеротрофов.
Почвы на Земле разнообразные и их плодородие тоже разное.
Плодородие зависит от количества гумуса в почве, а его накопление, как и мощность почвенных горизонтов, зависит от климатических условий и рельефа местности.
Наиболее богаты гумусом степные почвы, где гумификация идет быстро, а минерализация идет медленно.
Наименее богаты гумусом лесные почвы, где минерализация по скорости опережает гумификацию.
Выделяют по различным признакам множество типов почв.
Под типом почв понимается большая группа почв, формирующаяся и в однородных условиях, характеризующаяся определенным почвенным профилем и направленностью почвообразования.
Поскольку важнейшим почвообразующим фактором является климат, то, в значительной мере, генетические типы почв совпадают с географической зональностью:
арктические и тундровые почвы,
и сероземы, красноземы и желтоземы.
Распространение основных типов почв на земном шаре показано на рис. 6.6.
Рис. 6.6. Схематическая карта зональных типов почв мира:
1 ¾ тундра; 2 ¾ подзолы; 3 ¾ серо-бурые подзолистые почвы, бурые лесные почвы и т. д.;4 ¾ латеритные почвы; 5 ¾ почвы прерий и деградированные черноземы; 6 ¾ черноземы; 7 ¾ каштановые и бурые почвы; 8 ¾ сероземы и пустынные почвы; 9 ¾ почвы гор и горных долин (комплекс); 10 ¾ ледяной покров
Время формирования почв зависит от интенсивности гумификации.
Скорость накопления гумуса в почвах можно определить в единицах, измеряющих мощность (толщину) гумусового слоя по отношению к времени их формирования, например, в мм/год.
Такие цифры приводятся в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Из чего состоят абиотическая и биотическая части биосфер как глобальной экосистемы( экосферы)?
Что такое биосфера и чем она отличается от других оболочек Земли?
Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».
Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году [1] .
Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.
Существует и другое, более широкое определение: Биосфера — область распространения жизни на космическом теле. При том, что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах.
· Биосфера-это живая оболочка земли.она отличается тем что включает в себя всё живое (флора и фауна) на земле.
А живое есть и в земле, и в воде, и на земле, и в воздухе.
· ГЕОГРАФ˜ИЧЕСКАЯ ОБОЛ˜ОЧКА Земли (ландшафтная оболочка) , сфера взаимопроникновения и взаимодействия литосферы, атмосферы, гидросферы и биосферы. Обладает сложной пространственной дифференциацией. Вертикальная мощность географической оболочки десятки километров. Целостность географической оболочки определяется непрерывным энерго- и массообменом между сушей и атмосферой, Мировым океаном и организмами. Природные процессы в географической оболочке осуществляются за счет лучистой энергии Солнца и внутренней энергии Земли. В пределах географической оболочки возникло и развивается человечество, черпающее из оболочки ресурсы для своего существования и воздействующее на нее.
Из чего состоят абиотическая и биотическая части биосфер как глобальной экосистемы( экосферы)?
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической частей.
Абиотическая часть представлена:
1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой порового пространства;
2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни;
3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.
Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь:биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы.