Свойства биосферы

Понятие о биосфере (от греч. Слов биос – жизнь, сфера – шар) появилось в науке еще в XIX в. Биосфера – это часть оболочки Земли населенная живыми организмами. Учение о биосфере разработал русский академик В. И. Вернадский (1863-1945). Он впервые рассмотрел все живые организмы Земли как единый фактор, вовлеченный в круговорот веществ в природе, аккумулирующий солнечную энергию и определяющий геологические процессы Земли. Граница биосферы в атмосфере находится на высоте 15-20 км, совпадая с границей тропосферы. Озоновый экран защищает живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения. Ограничивающими факторами распространения жизни выше этого предела служат излучение, недостаток влаги, кислорода и низкое давление. Наиболее плотно населен нижний слой тропосферы до высоты 50 м. Граница жизни в гидросфере проходит на глубине около 11000 м (11км), т. е. фактически вся водная оболочка пронизана жизнью. Ограничивающими факторами здесь служат отсутствие света и высокое давление. Организмы населяющие верхние слои гидросферы, можно разбить на две большие группы: самостоятельно перемещающиеся – нектон, и микроскопические, переносимые течением,- планктон, а придонные организмы называют бентосом. В литосфере жизнь сосредоточена в основном на глубине до 80 м. Но некоторые следы жизни обнаружены и глубже, около 100 м, в трещинах и пустотах земной коры. Нижняя граница биосферы обусловлена термодинамическими условиями (высокой температурой недр) и отсутствием жидкой воды. Наиболее плотно засемена организмами поверхностная часть зеленой коры, и особенно почвенный слой. Биомасса Земли. Необходимым условием для существования живых организмов является наличие воды, воздуха, света и тепла. Температурный фактор, степень влажности и освещенность определяют и распространение жизни на планете. Хотя живые организмы обитают на Земле повсеместно, однако разнообразие и плотность заселения в значительной степени определяются условиями. В суровой Антарктиде и в пустыне Сахаре её проявления ограничены из-за температурного и водного факторов, но и в этих условиях существует живое. Живые организмы очень выносливы. Некоторые из них обитают даже в термальных источниках, температура которых достигает 100оС и выше. Жизнь на нашей планете многоярусна – в атмосфере, на земле и в воде. Вся совокупность живых организмов планеты, живое вещество, обладающее способностью расти, размножаться и расселяться по планете, составляет биомассу Земли. Она равна 2433.109 т сухой массы, из которой 97% составляют растения, а 3% - животные и микроорганизмы. Плотность жизни неодинакова в различных средах и на поверхности Земли. Хотя 71% всей поверхности земного шара покрыто водой, основная биомасса сосредоточена на суше – 99,8% Биомассу поверхности суши составляют все живые организмы, обитающие в наземно-воздушной среде на поверхности земли. Причем на долю растительных организмов приходится 99%, а животные и микроорганизмы составляют лишь около 1%. Плотность жизни на континентах зональна, хотя и с многочисленными аномалиями, связанными с местными природными условиями (так, в пустынях или в высокогорьях она значительно меньше, а в местах с благоприятными условиями – больше, чем зональная). Самая высокая она на экваторе, а по мере приближения к полюсам уменьшается, что связано с низкими температурами. Наибольшая плотность и многообразие жизни отмечены во влажных тропических лесах. Биомассы почвы – это совокупность живых организмов, обитающих в почве. Они играют важную роль в почвообразовании. В почве живет огромное количество бактерий (90- 500 т на 1га), в её поверхностных слоях распространены зеленые водоросли и цианобактерии (иногда их называют синезвиными водорослями). Толща почвы пронизана корнями растений, грибами. Она является средой обитания для многих животных: инфузорий, насекомых, млекопитающих и др. Биомасса Мирового океана – это совокупность живых организмов гидросферы. Её биомасса значительно меньше биомассы суши, причем отношение растительных и животных организмов прямо противоположное. В Мировом океане на долю растений приходится лишь 6,3%, а животные составляют 93,7%. Это связано с тем, что использование солнечной энергии в воде составляет всего 0,04% тогда как на суше – до 1%. Функции живого организма Живое вещество в биосфере выполняет некоторые специфические функции, в том числе газовую, концентрационную, окислительно-восстановительную и биохимическую. Газовая функция заключается в постоянном газообмене организмов с окружающей средой в процессе дыхания и фотосинтезе. Данная функция осуществляется зелеными растениями, которые в процессе фотосинтеза выделяют кислород, а также с растениями и животными, которые при дыхании выделяют углекислый газ, многими бактериями восстанавливающими азот, сероводород и др. Концентрационная функция проявляется в биогенной миграции атомов, которые сначала концентрируются в живых организмах в процессе синтеза органических веществ, а затем после их отмирания и минерализации переходят вновь в неживую природу. Следствием реализации концентрационной функции живых организмов является появление значительных количеств химических соединений в определенных местах земной коры (накопление полезных ископаемых), например, известняка, торфа, каменного угля. Данная функция проявляется в ''захвате'' живим веществом химических элементов (водорода, углерода, азота, кислорода, натрия, марганца, магния, алюминия, фосфора, кремния, калия, кальция, серы, железа) и накопление отдельными видами йода, радия и др. Окислительно-восстановительная функция лежит в основе обмена веществ и энергии организма с внешней средой. Она выражается в химических превращениях веществ, в процессе жизнедеятельности организмов. Образование веществ в живых организмах есть результат окислительно - восстановительных реакций. В процессе синтеза органических веществ преобладают восстановительные реакции и происходят затраты энергии. А в процессе расщепления и окисления в присутствии кислорода преобладают окислительные реакции и выделяется энергия. Жизнь – это непрекращающийся синтез и распад органических веществ, который объединяет все живые организмы на Земле. Биохимическая функция связана: с питанием, дыханием и размножением; с разрушением и гниением отмерших организмов. Все эти функции проявляются в биогенной миграции атомов. Особое место занимает функция человеческой деятельности и созданный ею круговорот выделяемых и поглощаемых промышленностью химических элементов.