Биосфера по вернадскому с картинками

Биосфера

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

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

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

Границы биосферы

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

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

Вещество биосферы

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

Живое вещество

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

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

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

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

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

Функции живого вещества

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

Перечислим важнейшие функции живого вещества:

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.

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

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

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

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

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

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

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

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

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

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

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

Ноосфера

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

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

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

Круговорот веществ

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

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

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

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

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

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023

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

Источник

Что такое биосфера. Ее границы, структура и функции

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.

История создания учения

Весь накопленный человечеством к концу XIX века мыслительный опыт требовал систематизации знаний о “живом слое земли”. Многообразие взаимосвязей живых организмов с окружающей их средой интересовало многих мыслителей еще в средние века, самим термином “биосфера” наука обязана Зюссу, австрийскому геологу, предложившему его в 1875 году.

Но является основоположником учения о биосфере именно Вернадский – Владимир Иванович первым дал определения составляющих ее частей.

Учение Вернадского базируется на глубоких знаниях русского ученого в области биологии, биогеохимии и других наук, без которых невозможно системное понимание происходящих в живой природе процессов. До периода работы над своим фундаментальным учением автор изложил его основы в научных работах в области химии, минералогии, биохимии. Само учение о биосфере как самостоятельный научный труд было создано в 1926 году.

Понятие биосферы и ноосферы

Хотя термин “биосфера” был введен в науку до учения Вернадского, именно его его трактовка стала общеупотребительной. Сам Вернадский определял биосферу как “область существования живого вещества”, включая в нее три оболочки нашей планеты: литосферу, гидросферу и атмосферу. Другими словами, эта сложнейшая система охватывает собой все места существования жизни Земле:

• сушу (на поверхности и в недрах почвы);
• воду и подводное пространство;
• воздушную прослойку Земли.

Далее учение о биосфере развивалось, в современной трактовке появилось новое определение биосферы. В него добавилась та часть планетарной материи, которая находится в непрерывном процессе обмена с живыми организмами.

Понятие ноосферы также открыл для ученой общественности Вернадский. Под этим термином он подразумевал все сферы взаимодействия человека с живой природой и все то влияние, которое это взаимодействие оказывает.

Основные положения учения Вернадского заключаются в постоянстве количества живого вещества на Земле, зависимости живой материи от энергии Солнца и вулканического тепла, признании происхождении живых организмов только от себе подобных (жизнь – из жизни), ведущей роли зеленых растений в усвоении энергии Солнца (фотосинтез). Русский ученый также доказал, что современная жизнь на планете связана генетически с жизнью прошедших эпох.

Живое вещество, его функции

В основе концепции глобальной экосистемы заложено понимание термина «живое вещество». Большую часть живого вещества составляет земная растительность (около 90%). Данное вещество является самым мощным энергетическим, а также геохимическим фактором, его можно смело назвать основным фактором развития биосферы.

Как известно, источником биохимической активности живых организмов является солнечная энергия, без которой не сможет произойти такой важный процесс как фотосинтез.

С самого своего появления жизнь не стоит на месте, а постоянно развивается. Тем самым, влияя на окружающую среду и, в определенной мере, изменяя ее.

Исходя из этого, можно с полной уверенностью сказать, что эволюционный процесс экосистемы и всей органической жизни проходит параллельно.

Жизнь на нашей планете появилась около четырех миллиардов лет назад, с этого самого момента на Земле и сформировалась биосфера. Огромный вклад в образование биосферы внесли цианобактерии. Они первыми освоили кислородный фотосинтез. Других претендентов на производство атмосферы не существовало в мире прокариотов.

Живая оболочка Земли — это не только сфера, в которой находится все живое, но и совместный результат деятельности организмов. Вещество и биосфера неразделимы. Биосферный уровень включает в себя все живое вещество планеты.

Геологический круговорот веществ происходит в течение многих тысяч и миллионов лет. В процессе круговорота образуется живое вещество из неорганических соединений, впоследствии органика распадается на неорганические компоненты.

Важнейшим результатом биогеохимических преобразований органического вещества можно считать кислородную революцию. Огромный вклад в это биогеохимическое изменение внесли древнейшие организмы — цианобактерии. Именно они явились родоначальниками фотосинтеза, в результате которого выделялся кислород, изменивший до неузнаваемости облик нашей планеты.

Границы и слои биосферы

По Вернадскому, принадлежность планетарного вещества к биосфере определяется наличием в нем тех или иных форм жизни.

Воздушная среда в биосфере является верхним слоем. Его границы определяются уровнем проникновения агрессивного ультрафиолетового излучения: наверху тропосферы (надвоздушной оболочки Земли) жесткий ультрафиолет не дает развиваться живым организмам, а значит, границы биосферы заканчиваются. Верхняя граница биосферы находится на высоте 20 км над уровнем моря.

Нижние границы биосферы определяются температурным порогом, при котором может существовать жизнь. В почве Земли этот порог достигает 4 км, а в воде – 11 км. Именно на этих уровнях ученые находят живые микроорганизмы.

От тундры до тропических лесов. Классификация биомов планеты

Характеристика биосферы неразрывно связана с понятием биом. Под этим термином понимаются крупные биологические системы, которые имеют некий преобладающий тип растительности или специфические особенности ландшафта. Всего их девять. Ниже представлена краткая характеристика основных биомов биосферы:

• Тундра. Обширное безлесное пространство, которое занимает северные части Евразии и Северной Америки. Растительность этой зоны не богата, в основном это лишайники, сезонные травы и мхи. Животный мир более разнообразен, особенно в теплые месяцы года, когда начинается сезон миграции многих видов птиц и и животных.
• Тайга. Основной вид растительности этой области — хвойные леса. Биом занимает около 11 % территории всей суши. Несмотря на суровые погодные условия, в тайге чрезвычайно разнообразный растительный и животный мир.

• Листопадные леса. Располагаются в умеренной зоне. Сезонность климата и достаточное количество влаги позволили развиться определенному типу растительности этого биома. В основном это широколиственные породы деревьев. Кроме того, эти леса являются домом для множества млекопитающих, птиц и грибов, не говоря о насекомых и микроорганизмах.
• Степи. Этот биом представлен азиатскими степями и классическими прериями Северной Америки. Чаще всего это безлесные открытые пространства, так как сказывается существенный дефицит влаги. Но животный мир все так же разнообразен.
• Средиземноморская зона. Территория вокруг одноименного моря отличается жарким и довольно засушливым летом и весьма комфортной прохладной зимой. Типичная растительность представлена жестколистными лесами, колючими кустарниками и травами.
• Пустыни. К сожалению, более 30 % суши занимают области совсем не благоприятные для обитания живых организмов. Пустынные зоны встречаются по всей Африке и Австралии, в Южной Америке, а также на Юге, Юго-Западе и в Центре Евразии. Растительность и животный мир этих регионов довольно скудные.
• Саванны. Этот биом представляет собой открытые пространства, которые полностью покрыты травой и единичными деревьями. Несмотря на то, что это довольно бедные почвы, животный мир этой зоны поражает своим разнообразием. Саванны характерны для Африки, Южной Америки и Австралии.
• Колючее (тропическое) редколесье. Эту зону отличают причудливые формы колючих кустарников и многовековые деревья — баобабы. Из-за неравномерного распределения осадков, растительность этого биома довольно редкая. Тропическое редколесье можно встретить на Юго-Западе Азии и в Африке.

• Тропические леса. Это самая влажная зона нашей Планеты. Растительность этого биома поражает своей масштабностью и разнообразием. Широколиственные дождевые леса располагаются в бассейнах крупных полноводных рек, таких как Амазонка, Ориноко, Нигер, Замбези, Конго. А также покрывают территории полуостровов и архипелагов Юго-Восточной Азии.

Структура биосферы

Состав биосферы по Вернадскому представлен следующими структурами:

1. Живое вещество. Ученый определял его как совокупность всех живых существ, населяющих планету в текущее время.

2. Биогенная материя. Это продукты жизнедеятельности живых существ.

3. Косное вещество. По учению Вернадского, это элемент биосферы, который образуется без вклада живой материи. К косному веществу ученый относил горные породы (небиогенные), а также минералы.

4. Биокосное вещество. Этот структурный элемент биосферы образован взаимодействием живого вещества и неживых структур. К биокосному веществу ученый относил воду, почву, атмосферу у поверхности Земли.

Свойства и основные функции

Энергетическая функция. Живые существа накапливают энергию Солнца, потребляя на собственные нужды около 15% ассимилированной энергии. Оставшаяся часть накапливается в биосфере, преобразуется и рассеивается в ней.

Газообразующая функция. Подавляющее большинство основных газов биосферы синтезируется и преобразуется живым веществом. В поддержании постоянства газового состава Земли биосфера играет важнейшую роль.

Концентрационная функция. Живое вещество биосферы способно избирательно концентрировать химические элементы, и далее служить для человека либо источником питательных веществ, либо нести опасность (например, отравления тяжелыми металлами).

Деструктивная функция. Живое вещество бесконечно вовлекает неживые структуры в метаболический круговорот, что порождает перетекание живых структур в неживые и обратно.

Средообразующая функция. Это сумма всех вышеперечисленных функций биосферы, позволяющая преобразовывать окружающую среду в подходящую для развития жизни в ней.

Думай, делай выводы, действуй

Проверь свои знания

1. Что такое биосфера?
2. Какие учёные принимали участие в развитии представления о биосфере?
3. Почему биосферу считают живой оболочкой Земли?
4. Какие виды вещества выделяют в структуре биосферы?
5. Каковы границы биосферы?

Выполни задания

1. Дайте определение понятия «биосфера».
2. Составьте перечень видов вещества биосферы, охарактеризовав каждый из них.
3. Сравните биосферу с другими оболочками Земли.

Обсуди с товарищами

1. Какое влияние на формирование биосферы оказала эволюция органического мира?
2. Как влияет на биосферу хозяйственная деятельность человека?
3. Какова геологическая роль живых организмов?

Выскажи мнение

Как происходило формирование такого биокосного вещества, как ил?

В последние годы были получены сведения, что следы жизни в литосфере прослеживаются глубже — до 7,5 км.

• Биология раскрывающая жизнь
• Глава 1. Введение в Биологию 1. ПРИЗНАКИ ЖИВОГО. БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ. МЕТОДЫ БИОЛОГИИ
• 2. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ. РОЛЬ БИОЛОГИИ В ФОРМИРОВАНИИ КАРТИНЫ МИРА
• 3. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ. ЕДИНСТВО ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

Глава 2. Живые клетки

4. СТРОЕНИЕ КЛЕТКИ

5. МНОГООБРАЗИЕ КЛЕТОК

6. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

7. ДЕЛЕНИЕ КЛЕТКИ — ОСНОВА РАЗМНОЖЕНИЯ, РОСТА И РАЗВИТИЯ ОРГАНИЗМА

8. НАРУШЕНИЯ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИЙ КЛЕТОК — ОСНОВА ЗАБОЛЕВАНИЙ

Глава 3. Организм человека

9. НЕКЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ: вирусы

10. КЛЕТОЧНЫЕ ФОРМЫ ЖИЗНИ

11. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМА

12. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ОРГАНИЗМА: органические вещества

13. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В ОРГАНИЗМЕ: пластический обмен

14. ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В ОРГАНИЗМЕ: энергетический обмен

15. ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМЕ

16. УДАЛЕНИЕ ИЗ ОРГАНИЗМА КОНЕЧНЫХ ПРОДУКТОВ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

17. ОПОРА И ДВИЖЕНИЕ ОРГАНИЗМОВ

18. РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ У РАЗЛИЧНЫХ ОРГАНИЗМОВ

19. Бесполое размножение

20. ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ

21. РОСТ И РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

22. НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ И ИЗМЕНЧИВОСТЬ

23. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЧИВОСТИ

24. НАСЛЕДСТВЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Общая информация об организмах

Глава 4. Виды организмов

25. РАЗВИТИЕ БИОЛОГИИ В ДОДАРВИНОВСКИЙ ПЕРИОД

26. ЧАРЛЗ ДАРВИН — ОСНОВОПОЛОЖНИК УЧЕНИЯ ОБ ЭВОЛЮЦИИ

27. ВИД КАК ОСНОВНАЯ СИСТЕМАТИЧЕСКАЯ КАТЕГОРИЯ ЖИВОГО. ПРИЗНАКИ ВИДА

28. ПОПУЛЯЦИЯ КАК СТРУКТУРНАЯ ЕДИНИЦА ВИДА

29. ПОПУЛЯЦИЯ КАК ЕДИНИЦА эволюции

30. ОСНОВНЫЕ ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ЭВОЛЮЦИИ В ПРИРОДЕ

31. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭВОЛЮЦИИ

32. УСЛОЖНЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ РАСТЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ ЭВОЛЮЦИИ

33. УСЛОЖНЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОТНЫХ В ПРОЦЕССЕ ЭВОЛЮЦИИ

34. ПРИМЕНЕНИЕ ЗНАНИЙ

Эволюционный прогресс

Глава 5. Экосистемы нашего мира

35. ЭКОЛОГИЯ КАК НАУКА

36. ЗАКОНОМЕРНОСТИ влияния ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ОРГАНИЗМЫ

37. АБИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ И ПРИСПОСОБЛЕННОСТЬ К НИМ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

38. БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОПУЛЯЦИЙ РАЗНЫХ ВИДОВ

39. ЭКОСИСТЕМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

40. СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМЫ

41. ПИЩЕВЫЕ СВЯЗИ В ЭКОСИСТЕМЕ

42. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПИРАМИДЫ

43. АГРОЭКОСИСТЕМА (АГРОЦЕНОЗ) КАК ИСКУССТВЕННОЕ СООБЩЕСТВО ОРГАНИЗМОВ

44. БИОСФЕРА — ГЛОБАЛЬНАЯ ЭКОСИСТЕМА

45. РАСПРОСТРАНЕНИЕ И РОЛЬ ЖИВОГО ВЕЩЕСТВА В БИОСФЕРЕ

46. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ БИОСФЕРЫ

47. НООСФЕРА

48. БИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ КАК ОСНОВА УСТОЙЧИВОСТИ БИОСФЕРЫ

49. СОВРЕМЕННЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ, ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЖИЗНЬ КАЖДОГО ИЗ НАС

50. ПУТИ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

Основное в экологии

Источник