Visas planētas dzīvās būtnes Zeme ciešas attiecības ar otru un arveidojot ekosistēmas. Šīs mijiedarbīgo organismu kopienas nav izolētas viena no otras. Tos savstarpēji savieno dažādas attiecības, galvenokārt pārtika. Ekosistēmu kombinācija veido vienu planētu ekosistēmu, ko sauc par biosfēru. Šajā rakstā tiks aplūkota biosfēras struktūra, viņas sastāvs un galvenās funkcijas.
Tas koncepcija pirmo reizi tika ieviesta J. B. zinātnē. Lamarck in tālu 1803 un nozīmēja visu planētas dzīvo organismu kopumu Zeme. 19. gadsimta beigās šis termins "biosfērā" izmanto G. Zusekas biosfēras struktūrā iekļāva nogulumiežu nedzīvo vielu. Biosfēras doktrīna parādījās 1926. gadā, kad V. I. Vernadskis apkopoja lielu zinātniskās informācijas apjomu. vienā vai otrā veidā ilustrējot saikni starp dzīvo un nedzīvo lietu. Zinātnieks varētu parādīt, ka mūsu planēta ir ne tikaidzīvo organismu apdzīvotība, bet tie tiek aktīvi pārveidoti. Turklāt, pēc Vernadskis domām, cilvēku iejaukšanās dabiskajos procesos ir tik nozīmīga, ka ir iespējams runāt par noosfēru - jaunu posmu biosfēras attīstībā. Šodien biosfēras zinātne apvieno datus no dažādām zināšanām. To vidū ir bioloģija, ķīmija, ģeoloģija, klimatoloģija, okeāna zinātne, augsnes zinātne un citi.
Biosfēras struktūra ir tāda, ka dzīvi organismi var patstāvīgi uzturēt nepieciešamo augsnes, atmosfēras un hidrosfēras sastāvu. Viņiem ir galvenā loma vides jomā. Pamatojoties uz to zinātnieki hipotēzi, ka augsne un gaiss bijadzīvo organismu radīti simtiem miljonu gadu attīstības laikā. Izpētot līdzības ģeoloģisko iežu struktūrā, kas atrodas dziļāk nekā Kambrijas, ar vēlākiem klintīm, Vernadskis ierosināja, ka dzīve uz planētas pastāvēja gandrīz kā vienkāršākie organismi. Vēlāk ģeologi pierādīja šīs hipotēzes maldīgumu.
Tā kā saule ir enerģijas pamats visas dzīves pastāvēšanai uz Zemes, biosfēru var uzskatīt par apvalku, kura struktūra un sastāvs veidojas rēķins dzīvo organismu kopīgā aktivitāte, ko nosaka saules enerģijas pieplūdums. Tagad iepazīsimies ar Zemes biosfēras struktūru.
Ņemot vērā biosfēras sastāvu un struktūru, vispirms ir vērts atzīmēt, ka tas sastāv no dzīvām un nedzīvām vielām (inertām vielām). Lielākā daļa dzīvo organismu ir koncentrēti trīs Zemes ģeoloģiskie apvalki: atmosfēra (gaisa slānis), hidrosfēra (okeāni, jūras utt.) и литосфере (верхний слой породы).Tomēr šīs čaumalas ir sadalītas nevienmērīgi lielākajā ekosistēmā. Tādējādi hidrosfēra ir pilnībā attēlota biosfēras struktūrā, un litosfēra un atmosfēra ir daļēji (attiecīgi augšējie un apakšējie slāņi).
Biosfēras nedzīvo komponentu veido no:
Jēdzieni, piemēram, biosfēras sastāvs, struktūra un robežas ir cieši saistīti viens ar otru. Neskatoties uz to ka baktērijas un sporas tika konstatētas augstumā līdz 85 kilometriem, domājams ka biosfēras augšējā robeža ir 20-25 km. Lielā augstumā dzīvo vielu koncentrācija ir niecīga spēcīgas saules starojuma iedarbības dēļ.
Hidrosfērā dzīvība ir visur. Un pat Marianas tranšejā, kas ir 11 km dziļa, zinātnieks no Francijas Dž. Pikards novēroja ne tikai bezmugurkaulniekus, bet arī zivis. Zem vairāk nekā 400 gadiemskaitītājs slāņi Antarktīdas ledū dzīvo baktērijas, aļģes, foraminifera un vēžveidīgie. Baktērijas ir sastopamas zem kilometru gara dūņu slāņa un gruntsūdeņos. Tomēr mazāk lielākais dzīvo būtņu koncentrācija tiek novērota līdz 3 km dziļumā. Tādējādi biosfēras robežas un struktūra dažādās planētas daļās var būt atšķirīga.
Atmosfēra sastāv galvenokārt no skābekļa un slāpekļa.Tas satur nelielu daudzumu argona, oglekļa dioksīda un ozona. Gan sauszemes, gan ūdens radību dzīve ir atkarīga no atmosfēras stāvokļa. Skābeklis ir būtisks dzīvo organismu elpošanai un mirstošo organisko vielu mineralizācijai. Nu, augi fotosintēzei izmanto oglekļa dioksīdu.
Litosfēra biezums ir no 50 līdz 200 km, tomēr galvenais dzīvo organismu sugu skaits ir koncentrēts viņas virsējais slānis ar vairāku desmitu biezumucentimetri. Dzīves izplatīšanās dziļi litosfērā ir ierobežota vairāku faktoru dēļ, no kuriem galvenie ir: gaismas trūkums, augsts vides blīvums un augsta temperatūra. Tādējādi dzīves izplatības apakšējā robeža litosfērā ir 3 km dziļums, pie kura bija ir atrasti daži baktēriju veidi. Taisnības labad jāatzīmē, ka viņi nedzīvoja zemē, bet gan pazemes ūdeņos un naftu saturošos apvāršņos. Litosfēras vērtība ir tā dod dzīve augiem, barojot visas nepieciešamās vielas.
Hidrosfēra ir būtiska biosfēras sastāvdaļa. Apmēram 90 % ūdens piegāde krīt uz pasaules okeānu, kas aizņem 70 % planētas virsma. Tas satur 1,3 miljardus km3, un upes un ezeri - 0,2 miljoni km3 ūdens. Svarīgākais faktors ķermeņa dzīvē ir skābekļa un oglekļa dioksīda saturs ūdenī.
Pārsteidz biosfēras sastāvs, struktūra un funkcijastā mērogs. Tagad mēs uzzināsim dažus interesantus faktus. Ūdenī ir 660 reizes vairāk oglekļa dioksīda nekā gaisā. Uz sauszemes dominē daudzveidīga flora, bet jūrā - dzīvnieks. 92 procenti no visas zemes biomasas veido zaļš augi. Okeānā 94 % ir mikroorganismi un dzīvnieki.
Vidēji reizi astoņos gados Zemes biomasa tiek atjaunota. Suši augiem tam nepieciešami 14 gadi, okeānam - 33 dienas. Lai viss pasaules ūdens izietu caur dzīviem organismiem, tas būs vajadzīgs 3000 gadi, skābeklis - līdz 5000 gadi, un oglekļa dioksīds - 6 gadi. Slāpeklim, ogleklim un fosforam ir šie cikli joprojām ilgāk. Bioloģiskais cikls nav slēgts - apmēram 10 % dzīvās vielas nonāk nogulumu nogulsnēs un apbedīšanā.
Biosfēra veido tikai 0,05 % no mūsu planētas masas. Tas aizņem apmēram 0,4 % no apjoma Zeme. Dzīvo būtņu masa ir tikai 0,01-0,02 % no inertās vielas masas tomēr tiem ir ļoti nozīmīga loma ģeoķīmiskajos procesos.
Gadā saražo 200 miljardus tonnu sausnasorganisko vielu, un fotosintēzes procesā tiek absorbēti 170 miljardi tonnu oglekļa dioksīda. Mikroorganismu dzīves laikā katru gadu biogēnā ciklā tiek iesaistīti 6 miljardi tonnu slāpekļa un 2 miljardi tonnu fosfora, kā arī milzīgs daudzums dzelzs, magnija, sēra, kalcija un citu elementu. Šajā laikā cilvēce ir ieguvusi apmēram 100 miljardus tonnu minerālu.
Dzīves laikā organismi būtiski veicina vielu apriti, stabilizējot un pārveidojot biosfēru, kuras īpašības un uzbūve liek domāt par augstāku spēku klātbūtni.
Iepazīstoties ar biosfēras struktūru un sastāvu, mēs turpinām viņas funkcijas. Sāksim ar enerģiju. Kā jūs zināt, augi absorbē saules starojumu un piesātina biosfēru ar vitālo enerģiju. Apmēram 10 % Ražotāji izmanto uztverto gaismu savām vajadzībām (galvenokārt šūnu elpošanai). Viss pārējais caur pārtikas ķēdēm tiek izplatīts visās biosfēras ekosistēmās. Daļa enerģijas konservēti zemes iekšienē, piesātinot tos ar savu spēku (ogles, eļļu utt.).
Pat ņemot vērā biosfēras funkcijas un struktūruīsi sakot, viņi vienmēr atšķir redoks funkciju kā enerģijas pasugu. Kā ražotāji ķīmijsintētiskās baktērijas var iegūt enerģiju no neorganisko savienojumu oksidēšanās un reducēšanās reakcijām. Sērūdeņraža oksidēšanās procesā sēra baktērijas barojas ar enerģiju un dzelzi (no 2-valence 3-valentā) - dzelzs baktērijas.Nitrifikatori arī nesēž dīkstāvē. Viņi oksidē amonija savienojumus līdz nitrātiem un nitrītiem. Tam lauksaimnieki apaugļo savus laukus ar amonija savienojumiem, kurus augi paši nevar absorbēt. Mēslojot augsni tieši ar nitrātiem, augu uzglabāšanas audi ir pārsātināti ar ūdeni, kas noved pie to pasliktināšanās. garša un paaugstināts gremošanas sistēmas slimību risks tiem, kas tās ēd.
Dzīvie organismi veido augsni, kā arī regulē zemes gaisa un ūdens apvalku sastāvu. Ja būtu fotosintēze uz planētas nepastāvēja, atmosfēras skābekļa padeve bija būtu iztērēti par 2000 gadiem. Turklāt burtiski vienā gadsimtā, palielinoties oglekļa dioksīda koncentrācijai gaisā, organismi sāktu mirt. Vienā dienā mežs var norij no 50 metru gaisa slāņa līdz 25 % oglekļa dioksīds. Vidēja lieluma koks var nodrošināt skābekli četri persona. Viens hektārs lapkoku meža, kas atrodas netālu no pilsētas, katru gadu notver apmēram 100 tonnas putekļu. Baikāla ezers, kas slavens ar kristāla tīrību, tas ir tāds, pateicoties maziem vēžveidīgajiem, kas trīs reizes gadā to "filtrē". Un šie ir tikai daži piemēri tam, kā dzīvie organismi regulē vielu sastāvu biosfērā.
Dzīvās būtnes, īpaši mikroorganismi, spēj koncentrēt daudzus biosfērā sastopamus ķīmiskos elementus. Gandrīz 90 % augsnes slāpeklis ir darbību rezultāts zils zaļš aļģes. Baktērijas var koncentrēt dzelzi (piemēram, oksidējot ūdenī šķīstošo bikarbonātu līdz hidroksīdam, kas nosēžas to dzīvotnē), mangānu un pat sudrabu. Tas ir pārsteidzoši iezīme atļauts zinātnieki uzskatīt, ka pateicoties mikroorganismiem, uz zemes ir tik daudz metālu nogulumu.
Dažās valstīs tādi elementi kā germānijs un selēns iegūst no augiem. Fucus aļģes var uzkrāt 10 tūkstoš reižu vairāk titāna, nekā tas atrodas apkārtējā vidē viņas jūras ūdens. Katrā tonnā brūno aļģu ir vairāki kilogrami joda. Austrālijas ozolkoka veikali alumīnijs, priedes veikali berilijs, Bērzs - bārijs un stroncijs, lapegle - niobijs un mangāns, un torijs koncentrēta apsē, putnu ķirsis un egle. Turklāt daži augi pat “savāc” dārgmetālus. Tātad, vienā tonnā vērmeles pelnos var būt līdz 85 gramiem zelta!
Zemes biosfēras ķīmiskā struktūra un viņas vide nozīmē ne tikai radošu,bet arī destruktīvi procesi. Tomēr viņiem ir arī liela loma vielu regulēšanā uz planētas. Ar dzīvo organismu aktīvo vitālo aktivitāti notiek organisko atlieku mineralizācija un iežu laika apstākļi. Baktērijas, sēnītes, zils zaļš aļģes un ķērpji var iznīcināt ciets šķirnes rēķins ogļskābes, slāpekļa un sērskābes izdalīšanās. Kodīgi savienojumi izdala arī koku saknes. Ir baktērijas, kas pat var iznīcināt stiklu un zeltu.
Ņemot vērā biosfēras uzbūvi un funkcijas, nedrīkst aizmirst par vielas masu pārvietošanos. Koks paceļ ūdeni no zemes atmosfērā, kurmis met zemi uz augšu, zivs peld augštecē migrē siseņu bars - tas viss ir biosfēras transporta funkcijas izpausme.
Dzīvā viela var paveikt milzīgu ģeoloģisko darbu, veidojot jaunu biosfēras izskatu un aktīvi piedaloties visos viņas procesi.
Atsevišķi jāatzīmē nogulumu iežu veidošanās process. Pirmais šī procesa posms ir atmosfēras iedarbība - augšdaļas iznīcināšana slāņi litosfēra gaisa, saules, ūdens un mikroorganismu ietekmē. Ieviešot šķirnē, augu saknes var iznīcināt viņas... Ūdens, kas iesūcas plaisāsko veido saknes, izšķīdina un aiznes vielu. Tas ir saistīts ar augu kodīgajām sastāvdaļām. Ķērpju ir īpaši daudz organiskajās skābēs. Tādējādi fiziskā atmosfēras iedarbība notiek vienlaikus ar ķīmisko atmosfēras iedarbību.
Sakarā ar planktona organismu nokalšanu apakšāpasaules okeāni katru gadu tiek noglabāti līdz 100 miljoniem tonnu kaļķakmens. Daudzi no tiem ir ķīmiskas izcelsmes, piemēram, skāba un sārmaina gruntsūdeņu saskares zonā. Kad vienšūnu aļģes un radiolārijas iet bojā veidojas silīcija silts, kas pārvar simtiem tūkstošu km2 jūras dibens.
Biosfēras īpašības un struktūra ir tik visaptveroša, ka visas viņas funkcijas ir cieši saistītas. Tātad augsnes veidošanās ir viena no masu apmaiņas un vides veidošanās nozarēm, taču tā tiek uzskatīta atsevišķi viņa nozīme.Mikroorganismiem iznīcinot un turpinot apstrādāt akmeņus, veidojas vaļīgs un auglīgs zemes apvalks, ko sauc par augsni. Lielu augu saknes iegūst minerālelementus no dziļiem horizontiem, bagātinot ar tiem augsnes augšējos slāņus un palielinot to auglību. Augsne organiskos savienojumus saņem no miris augu saknes un kāti, kā arī ekskrementi un dzīvnieku līķi. Šie savienojumi ir pārtika augsnes organismiem, kas mineralizēt organiskās vielas, iegūstot oglekļa dioksīdu, organiskās skābes un amonjaku.
Bezmugurkaulnieki, kukaiņi, kā arī viņukāpuriem ir vissvarīgākā struktūru veidojošā loma. Tie padara augsni brīvu un piemērotu augu dzīvībai. Mugurkaulnieki (kurmji, meldri un citi) atbrīvo zemi, veicinot veiksmīgu krūmu augšanu tajā. Naktīs iekļūst zemē atdzesēts saspiests gaiss, kas nepieciešams sakņu un mikroorganismu elpošanai.
Tāda ir pārsteidzošā biosfēras struktūra.
