Біосфера і властивості біомаси планети земля - електронний підручник з біології
Науково-технічний прогрес, розвиток сільського господарства, збільшення народонаселення на Землі в даний час мають величезний вплив на природу. Це складна, глобальна проблема, хвилююча все людство. Освоєння космосу створює можливості для дослідження природних багатств Землі і впливу на неї діяльності людини. Шкідливі відходи промисловості, транспорту негативно позначаються на живих організмах і забруднюють повітря, воду і грунт. Все це, в свою чергу, діє на круговорот речовин і енергії в природі. Для того щоб всебічно, з наукової точки зору, вивчити всі шкідливі зміни в природі, необхідно знати закономірності життя на всій планеті. При вивченні біології в попередніх класах ви познайомилися з живими організмами на всіх рівнях їх розвитку. Тепер ви познайомитеся з вищим рівнем організації життя на Землі - біосферним.
Біосфера та її межі. В даний час вчені в складі планети розрізняють наступні геологічні оболонки: літосферу, гідросферу, атмосферу і біосферу. Біосфера охоплює оболонку, населену живими організмами. Живі організми і їх навколишнє середовище в біосфері тісно взаємопов'язані і залежні один від одного. В цілому біосфера-це безперервно змінюється, розвивається єдина відкрита система.
Останнім часом згідно з науковими даними існує думка, що біосфера виникла з часів появи планети Земля. Вчені прийшли до висновку, що життя на Землі з'явилося 3,8 млрд. Років тому. Цю думку вперше підтримав відомий вчений, засновник вчення про біосферу В. І. Вернадський (1863-1945).
Головну роль у виникненні біосфери на планеті грають живі організми, і все закономірності в природі здійснюються завдяки їх діяльності. Сукупність усіх живих організмів на Землі становить біомасу планети.
Життєдіяльність живих організмів змінила і змінює земну кору (літосферу), гідросферу, атмосферу. Нинішній стан біосфери безпосередньо пов'язано з діяльністю живих організмів. Наприклад, процентне співвідношення газового складу атмосфери формувалося поступово в результаті життєдіяльності організмів. Зелені рослини за мільярди років очистили атмосферу від вуглекислого газу, збагатили її киснем і сприяли відкладенню торфу, кам'яного вугілля. В процесі еволюції на Землі утворилася особлива оболонка, або сфера життя - біосфера (грец. Bios - "життя", spharia - "куля"). Вперше цей термін був введений в науку французьким вченим Ж. Б. Ламарком в 1802 р
У міру накопичення наукових даних про біосферу вони стали широко використовуватися в різних науках природознавства. Австрійський вчений Е. Зюсс в 1875 р широко застосував термін "біосфера" в геології. Перші наукові уявлення про біосферу зустрічаються і в працях відомого українського вченого В. В. Докучаєва.
Основу вчення про біосферу створив відомий український вчений В. І. Вернадський - основоположник нової науки біохімії, що зв'язує хімію Землі з хімією життя, встановив роль живих організмів (або живої речовини) в перетворенні земної поверхні. В даний час вчені всього світу повністю визнають вчення В. І. Вернадського про біосферу.
Володимир Іванович. Вернадський (1863-1945) Видається український вчений. Основоположник біохімії, кристалографії, мінералогії та інших наук. Заклав основу вчення про біосферу. Заснував теорію про головну роль живих організмів в біохімічних процесах. Засновник вчення про ноосферу.
Геосфери планети Земля. Літосфера (грец. Lithos - "камінь") - зовнішня тверда оболонка суші земної кулі. Вона складається з верхнього шару - осадових порід з гранітом і нижнього - базальту. Шари розташовані нерівномірно. У деяких областях верхній шар літосфери перетворився в грунтовий, що утворився в результаті діяльності живих організмів і їх залишків. Цей шар в науковій літературі називається педосфера (грец. Pedon - "грунт"). В шарі літосфери живі організми зустрічаються на глибині 3500-7000 м в нафтових водних шарах.
Океани і моря становлять 70,1% земної кулі. У сукупності їх називають Світовим океаном, вони і складають гідросферу. Глибина океану в середньому - 3,8 км, а найглибші місця досягають 10 960 м (Маріанська западина). Живі організми у всіх шарах гідросфери розподілені нерівномірно. Найбільш сприятливою середовищем для живих організмів вважається водна поверхня глибиною до 200 м.
Атмосфера - повітряна оболонка Землі. Вгору до 100 км над Землею простягається атмосфера. Нижній шар атмосфери, ближче до Землі, називається тропосферою (грец. Tropos - "зміна"), висота - 15 км. Над тропосферою шар до 100 км називаетсястратосферой (лат. Stratum - "шар"). На висоті 20-50 км атмосфери знаходиться озоновий шар, що захищає живі організми від шкідливого впливу ультрафіолетових променів (схема 10).
Географічні оболонки Землі
Озоновий шар має найважливіше значення для життя на Землі. Останнім часом багато говорять про те, що під дією різних залишків хімічних речовин утворилися діри в озоновому шарі. Озоновий шар захищає всі живі організми від космічних випромінювань і ультрафіолетових променів Сонця. Біосфера складається з декількох шарів живих організмів, поширених на планеті Земля. Мікроорганізми, гриби, рослини, тварини (людина) в біосфері називаються живими організмами.
Межі біосфери визначаються наявністю умов, необхідних для життя різних організмів (рис. 83).
Мал. 83. Межі життя в біосфері
Верхня межа життя біосфери обмежується інтенсивної концентрацією ультрафіолетових променів, а нижній - високою температурою надр (понад 100 ° С). У верхній межі біосфери поширені тільки нижчі організми - бактерії і гриби.
Маса живих організмів (популяцій, видів, природних спільнот), що виражається співвідношенням одиниці ваги на одиницю площі або об'єму, називається біомасою.
Хімічний склад всіх живих організмів значно відрізняється від хімічного складу атмосфери і літосфери. Хімічний склад живих організмів відповідає хімічним складом гідросфери. У складі гідросфери частіше зустрічаються атоми водню і кисню. У складі живих організмів обсяг водню, кисню, вуглецю, кальцію і азоту значно вище. У складі живих організмів зустрічається близько 70 елементів таблиці Менделєєва. За словами В. І. Вернадського, живі організми становлять найактивнішу частину світової матерії. Живі організми здійснюють складні геохімічні процеси в біосфері, піддають різним змінам шар земної кулі.
Основною властивістю живих організмів є здатність до відтворення - розмноження і зростання, поширення та освіту своєї біомаси. Головна планетарна функція організмів - накопичення сонячної енергії та використання її в геохімічних процесах біосфери.
В. І. Вернадський високо оцінив роль живих організмів в природі. "Жива речовина - сукупність організмів - поширюється по земній поверхні і надає певний тиск в навколишньому середовищі. Це рух здійснюється шляхом розмноження організмів." Уже К. Лінней ясно бачив, що це властивість має вважатися основним для живого, тієї непрохідною межею, яка відділяє його від неживої матерії.
Основну біомасу тварин на суші складають комахи в результаті їх інтенсивного розмноження.
У водному середовищі мікроорганізми розмножуються і поширюються дуже швидко. Чисельність деяких бактерій подвоюється кожні 22 хв. В результаті життєдіяльності мікроорганізмів біосфери проходять процеси окислення і відновлення хімічних елементів. Наприклад, можна назвати бактерії, накопичують азот, сірку, залізо, марганець і ін.
В результаті діяльності мікроорганізмів, грибів і інших тварин розкладаються органічні залишки. Велику роль в досягненні сучасного рівня кисню в складі атмосфери грали зелені рослини. Озоновий шар у верхній частині тропосфери також виник в результаті діяльності живих організмів.
Живі організми зіграли значну роль в переміщенні атомів з одного місця на інше завдяки великому і малому кругообігу в біосфері. Завдяки круговороту речовин і енергії живих організмів біосфера здатна до саморегуляції. За даними В. І. Вернадського, загальна біомаса живих організмів визначається в 2,4232 • • 1012 т (у вигляді сухої речовини). З них 2,42 • 1012 т зустрічається на суші, а 0,0032 • 1012 - в Світовому океані. Основну частину біомаси на суші складають рослини, т. Е. 99,2%, а 0,8% - тварини (табл. 10).
Біомаса організмів Землі
У Світовому океані на частку тварин доводиться 93,7% біомаси, а решта 6,3% біомаси - на частку рослин. Загальна біомаса всіх живих організмів суші в 800 разів більше, ніж біомаса організмів океану, близько 90% біомаси суші становлять лісові масиви. За цими даними можна уявити, наскільки важливі тропічні ліси планети для людства. В даний час інтенсивність вирубки лісу становить 11 млн. Га в рік. Головне завдання, що стоїть перед людством, - це захист і збереження тропічних лісів для забезпечення стійкої рівноваги кількості кисню на нашій планеті.
Біосфера. Літосфера. Педосфера. Гідросфера. Атмосфера. Біомаса. Тропосфера. Стратосфера. Озоновий шар.
1. Область поширення життя на Землі - біосфера. До її складу входять оболонки: літосфера, гідросфера, атмосфера.
2.Основоположніком вчення про біосферу є український вчений В. І. Вернадський.
3.Жізнь в біосфері пов'язана безпосередньо з кругообігом речовин і енергії в живих організмах.
4.У атмосфері на висоті 20-50 км є озоновий шар, що захищає живих організмів від згубного впливу ультрафіолетових променів Сонця.
1. Що означає поняття біосфера1
2.Із яких сфер складається земну кулю?
3.В яких місцях біосфери найбільше зосереджені живі організми?
1.Дайте характеристику літосфери як геологічного шару.
2. Які шари розрізняють в атмосфері?
3. На якій висоті розташований озоновий шар і яке його значення для життя?
1. Що означає поняття біомаса?
2.Дайте характеристику гідросфери як геологічного шару.
3. Дайте характеристику біомаси суші і Світового океану.
Складіть характеристику оболонок біосфери і їх особливостей у вигляді таблиці.