Funkcije, sestava in struktura biosfere

Vsa živa bitja na planetu Zemlja

Znanost

To koncept je bil prvič uveden v znanost Ž.B Lamarck v oddaljena 1803 in pomenil celote vseh živih organizmov planeta Zemlja. V poznem devetnajstem stoletju je bil izraz "biosfera" uporabljajo G. Suse, ki je vključeval neživo snov sedimentnih kamnin v strukturo biosfere. Doktrina o biosferi se je pojavila leta 1926, ko je VI Vernadsky povzel veliko število znanstvenih informacij, tako ali drugače ki ponazarja razmerje med živimi in neživimi snovmi. Znanstvenik lahko kažejo, da naš planet ni le naseljen z živimi organizmi, temveč jih aktivno preoblikuje. Poleg tega je po mnenju Vernadskega vmešavanje ljudi v naravne procese tako pomembno, da je mogoče govoriti o noosferi - novi stopnji razvoja biosfere. Do danes znanost o biosferi združuje podatke iz različnih področij znanja. Med njimi lahko omenimo biologijo, kemijo, geologijo, klimatologijo, oceanologijo, znanost o tleh in druge.

Struktura biosfere je takšna, da lahko živi organizmi neodvisno vzdržujejo potrebno sestavo tal, atmosfere in hidrosfere. Imajo ključno okoljsko vlogo. Na podlagi tega znanstveniki postavili hipotezo, da so tla in zrak ustvarili živi organizmi sami za več sto milijonov let evolucije. Po pregledu podobnosti v strukturi geoloških kamnin, ki ležijo globlje Kambrij, z novejšimi skalami, Vernadsky predlagal, da preprost organizmi, ki živijo na tem planetu, če ni bilo na začetku komaj. Kasneje so geologi dokazali zamegljenost te hipoteze.

Ker je sonce energijska osnova za obstoj vsega življenja na Zemlji, biosfero lahko štejemo za lupino, katere struktura in sestava sta oblikovana v račun skupna aktivnost živih organizmov in se določi z dotokom sončne energije. Zdaj se spoznavamo s strukturo Zemljine biosfere.

Življenje in neživi

Glede na sestavo in strukturo biosfere je najprej treba opozoriti, da je sestavljena iz žive in nežive snovi (inertna snov). Večji del živih organizmov je koncentriran v tri geološke lupine Zemlje: atmosfera (plasti zraka), hidrosfera (oceani, morja in tako naprej) in litosfera (zgornja plast kamnine). Vendar pa se te lupine neenakomerno porazdelijo v največji ekosistem. Torej je hidrosfera v celoti strukturirana v biosferi, litosfera in atmosfera sta deloma (zgornji in spodnji sloj).

Nežna komponenta biosfere sestavlja od:

1. Biogenska snov, ki je produkt življenja živih organizmov. Vključuje: premog, olje, šoto, naravni apnenec, plin in tako naprej.
2. Biološko hranilo snov, ki je skupni rezultat življenja organizmov in nebioloških procesov. To vključuje: tla, mulj, vodo rezervoarji in tako naprej.
3. Hranilna snov, ki je vključena v biološki cikel, vendar ni produkt vitalne aktivnosti živih organizmov. Ta skupina zajema: vodne soli kovin, atmosferskega dušika in druge.

Meje biosfere

Takšni koncepti, kot so sestava, struktura in meje biosfere, so med seboj tesno povezani. Kljub dejstvu, da to bakterije in spore na nadmorski višini do 85 kilometrov, to zgornja meja biosfere je 20-25 km. Na velikih nadmorskih višinah je koncentracija živih snovi zanemarljiva zaradi močnega učinka sončnega sevanja.

V hidrosferi je življenje povsod. In tudi v Marianskem jarku, katere globina je 11 km, znanstvenik iz Francije J. Picard opazili niso le nevretenčarje, temveč tudi ribe. Pod več kot 400-meter debelina Antarktićne ledene bakterije, alge, foraminifera in raki. Bakterije najdemo pod kilometrsko plast blata in v podtalnici. Vendar, manj kot koncentracija živih bitij je opazna na globini 3 km. Tako so lahko meje in struktura biosfere v različnih delih sveta različni.

Atmosfera, litosfera in hidrosfera

Atmosfera sestoji predvsem iz kisika in dušika. V majhnih količinah vsebuje argon, ogljikov dioksid in ozon. Od stanja atmosfere je odvisno življenje tako kopenskih kot vodnih bitij. Kisik je potreben za dihanje živih organizmov in mineralizacijo umirajočih organskih snovi. No, ogljikov dioksid uporabljajo rastline za fotosintezo.

Litosfera ima debelino od 50 do 200 km, kljub temu pa je koncentrirano največje število živih organizmov njo zgornja plast je debela več deset centimetrov. Širjenje življenja globoko v litosfero je omejeno zaradi številnih dejavnikov, od katerih je glavni: pomanjkanje svetlobe, visoka gostota medija in visoka temperatura. Tako je spodnja meja širjenja življenja v litosferi globina 3 km, na kateri bili nekatere vrste bakterij najdemo. Pravično je reči, da niso živeli v tleh, temveč v podzemnih vodah in v olju. Vrednost litosfere je, da je to daje življenje rastlin, hranjenje svoje vse potrebne snovi.

Hidrosfera je pomembna sestavina biosfere. Približno 90 % Vodni rezervati so v svetovnem oceanu, ki zaseda 70 % površina planeta. Vsebuje 1,3 milijarde kilometrov³, ampak reke in jezera - 0,2 milijona km³ voda. Najpomembnejši dejavnik vitalne aktivnosti telesa je vsebnost kisika in ogljikovega dioksida v vodi.

Očarljive številke

In sestava, struktura in funkcije biosfere so presenetljivi po svoji lestvici. Spoznali bomo nekaj zanimivih dejstev. Voda vsebuje 660-krat več ogljikovega dioksida kot v zraku. Na kopnem prevladuje raznolikost rastlinskega sveta in v morju - živali. 92 odstotkov Celotna biomasa na kopnem je zelena Rastline. Vendar v oceanu 94 % so mikroorganizmi in živali.

V povprečju enkrat na osem let obnovimo biomaso Zemlje. Rastline za to potrebujejo 14 let, ocean - 33 dni. Da bi zagotovili, da vsa voda na svetu prehaja skozi žive organizme, bo trajala 3000 let, kisik v 5000 let, ogljikov dioksid pa 6 let. V dušikih, ogljiku in fosforju ti cikli še vedno dlje. Biološki cikel ni zaprt - približno 10 % Živa snov prehaja v sedimentne depope in pokopi.

Biosfera znaša samo 0,05 % iz mase našega planeta. Obsega okrog 0,4 % iz prostornina Zemlje. Masa živih bitij je samo 0,01-0,02 % mase inertne snovi, kljub temu igrajo zelo pomembno vlogo v geokemijskih procesih.

Vsako leto se proizvede 200 milijard ton suhe mase organskih snovi, v procesu fotosinteze absorbira 170 milijard ton ogljikovega dioksida. V procesu življenja mikroorganizmov vsako leto v biogeni kroženju sodeluje 6 milijard ton dušika in 2 milijardi ton fosforja, pa tudi ogromna količina železa, magnezija, žvepla, kalcija in drugih elementov. V tem času človeštvo proizvede okoli 100 milijard ton mineralov.

V svoji življenjski aktivnosti organizmi pomembno prispevajo k kroženju snovi, stabilizirajo in preoblikujejo biosfero, katere lastnosti in struktura nam pomislijo na obstoj višjih sil.

Energijska funkcija

Ko smo se spoznali s strukturo in sestavo biosfere, se obrnemo na njo funkcije. Začnimo z energijo. Kot je znano, rastline absorbirajo sončno sevanje in nasičijo biosfero z vitalno energijo. Približno 10 % ujetniki svetlobe uporabljajo za lastne potrebe (predvsem za celično dihanje). Vse ostalo skozi prehranjevalne verige se razteza po vseh ekosistemih biosfere. Del energije konzervirano v črevesju zemlje, nasičene z njihovo močjo (premog, olje, itd.).

Tudi ob upoštevanju funkcij in strukture biosfere na kratko vedno ločimo oksidacijsko-redukcijsko funkcijo kot podvrsto energije. Kot proizvajalci, kemosintetične bakterije lahko ekstrahira energijo iz reakcij oksidacije in redukcije anorganskih spojin. Med oksidacijo vodikovega sulfida energijo dobimo z žveplovimi bakterijami in železom (od 2-valenca v 3-valentnem) - železnih bakterij. Nitrifying tudi ne sedi v prostem teku. Oksidirajo amonijeve spojine v nitrate in nitrite. V ta namen kmetje gojijo svoja polja z amonijevimi spojinami, ki jih same same ne izenačijo rastline. Ko se tla neposredno gnojijo z nitrati, rastlinska tkiva, ki so shranjena, so prenasičena z vodo, kar vodi do njihovega poslabšanja okusne lastnosti in povečati tveganje za bolezni prebavil pri tistih, ki jih uživajo za hrano.

Funkcija posredovanja

Živi organizmi tvorijo tla in uravnavajo tudi sestavo zraka in vodne lupine na zemlji. Če je bi na planetu ni bilo fotosinteze, rezerva atmosferskega kisika je bila bi porabili za 2000 let. Poleg tega bi v dobesednem času, zaradi povečanja koncentracije ogljikovega dioksida v zraku, organizmi začeli umreti. Za en dan lahko gozda absorbira od 50-metrske plasti zraka do 25 % ogljikov dioksid. Srednje veliko drevo je sposobno zagotoviti kisik štiri ljudje. En hektar listnatega gozda, ki se nahaja v bližini mesta, letno zadrži približno 100 ton prahu. Jezero Baikal, ki je znan po svoji kristalni čistosti, je tako zaradi majhnih rakov, ki trikrat na leto ga "filtrira". In to je le nekaj primerov, kako živi organizmi uravnavajo sestavo snovi v biosferi.

Koncentracijska funkcija

Živa bitja in zlasti mikroorganizmi lahko koncentrirajo veliko kemijskih elementov v biosferi. Praktično 90 % rezultat dušika dušika v tleh modro-zelena morske alge. Bakterije lahko koncentrirajo železo (npr. Oksidacijski hidrokarbonat, topen v vodi, do poravnavanja hidroksidov v njihovem življenjskem prostoru), mangan in celo srebro. To neverjetno funkcija dovoljeno znanstveniki da je zaradi mikroorganizmov na tleh toliko kovinskih nanosov.

V nekaterih državah, kot so germanij in selen pridobljeni iz rastlin. Morski pes Fucus lahko kopičijo 10.000-krat več titana kot je v okolici njo morsko vodo. Vsaka tona rjavih alg vsebuje nekaj kilogramov joda. Avstralski hrast nabira aluminij, bor - berilij, breza - barij in stroncij, macesen - niobij in mangan, in torij koncentrati v aspen, ptičja češnja in kurba. Poleg tega nekatere rastline celo "zbirajo" plemenite kovine. Torej, v 1 tonah pepela je lahko do 85 gramov zlata!

Uničujoča funkcija

Kemijska zgradba zemeljske biosfere in njo okolje ne pomeni samo ustvarjalnih, temveč tudi destruktivnih procesov. Vendar pa igrajo tudi veliko vlogo pri urejanju snovi na planetu. Z aktivnim življenjem živih organizmov se pojavi mineralizacija organskih ostankov in vremenskih pojavov kamnin. Bakterije, glive, modro-zelena Alge in lišaji lahko uničijo trdna pasme za račun ločevanje ogljikovih, dušikovih in žveplovih kislin. Corroding spojine tudi loči korenine drevesa. Obstajajo bakterije, ki lahko celo uničijo steklo in zlato.

Transportna funkcija

Ob upoštevanju strukture in funkcij biosfere ne moremo spregledati prenosa mase snovi. Drevo dvigne vodo iz zemlje v ozračje, krta vrže zemlja navzgor, ribe floats proti toku se migrira jata kobilic - vse to je manifestacija transportne funkcije biosfere.

Živa snov lahko naredi neizmerno geološko delo, ki ustvarja novo podobo biosfere in aktivno sodeluje pri vseh njo procesov.

Ločeno je treba omeniti proces nastanka sedimentnih kamnin. Prva faza tega procesa je preperevanje - uničenje zgornjega strata Litosfera pod vplivom zraka, sonca, vode in mikroorganizmov. Vdor v skalo, lahko korenine rastlin uničijo njo. Voda, ki se vpije v razpoke, ki jih tvorijo korenine, se raztopi in odstrani materijo. To je posledica jedkih sestavin rastline. Posebno bogate organske kisline izločajo lišaje. Tako se fizično preperevanje pojavlja skupaj s kemičnimi vremenskimi vplivi.

Zaradi umikanja planktonskih organizmov vsako leto na dnu svetovnega oceana deponirajo do 100 milijonov ton apnenca. Mnogi od njih so kemičnega izvora, na primer v kontaktnem območju kisle in alkalne podzemne vode. S smrtjo enoceličnih alg in radiolarjev se oblikujejo silikatnih silov, ki pokrivajo več sto tisoč kilometrov² morsko dno.

Funkcija tvorjenja tal

Lastnosti in struktura biosfere so tako obsežne, da vse njo funkcije so tesno povezane. Tako je tvorjenje tal ena od vej množične izmenjave in oblikovanja okolja, vendar se obravnava ločeno na podlagi njegov pomembnost. Z uničenjem in nadaljnjo obdelavo kamnin z mikroorganizmov se oblikuje ohlapna, plodna lupina zemlje, imenovana tla. Korenine velikih rastlin pridobivajo mineralne elemente iz globokih obzorij, jih obogatijo z zgornjimi sloji prsti in povečujejo njihovo plodnost. Tla prejmejo organske spojine iz mrtev korenine in stebla rastlin, pa tudi iztrebki in trupla živali. Te spojine so hrana za organizme v tleh mineralizirati organskih snovi, ki proizvajajo ogljikov dioksid, organske kisline in amoniak.

Nevretenčne živali, žuželke in tudi njihove ličinke imajo pomembno vlogo pri oblikovanju strukture. Tla prenašajo in živijo. Vretenčarji (moli, rezanci in drugi) oslabijo tla, kar prispeva k gladki rasti grmovja v njem. Ponoči zemlja prodre ohlajeno stisnjen zrak, ki je potreben za dihanje korenin in mikroorganizmov.

Takšna presenetljiva struktura biosfere.