Биосфера-оболочка Земли

Термин «биосфера» предложен в 1875г. австрийским геологом Э. Зюссом. В начале XX в. В.И. Вернадский разработал учение о биосфере. Согласно Вернадскому, биосфера - оболочка Земли, населенная живыми организмами, активно ими преобразуемая. Жизнедеятельность организмов - это мощнейший фактор планетарного масштаба, обеспечивающий постоянный биогенный поток атомов из организмов в среду и обратно, который не прекращается ни на секунду. Эта миграция была бы невозможна, если бы элементарный химический состав организмов не был близок химическому составу земной коры.

Биосфера состоит из трех компонентов: литосферы, гидросферы и атмосферы. Верхняя граница находится на высоте 20 километров на поверхностью Земли и отграничена слоем озона, который задерживает ультрафиолетовую часть спектра солнечного излучения. нижняя граница составляет 10-11 километров глубины Мирового океана.

Атмосфера состоит из трех слоев. Тропосфера распространена на 15 км от поверхности планеты, включает в себя взвешенные в воздухе водяные пары. Стратосфера – средний слой лежащий до высоты 40 км; в верхней части свободный кислород превращается в озон. Ионосфера – верхний слой, где преобладают разреженные газы.

Литосфера – каменная оболочка Земли. Под материками ее мощность достигает 70 км, по океаном – 40-45 км. Верхняя часть состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовый слои. на поверхности находится почва. Остатки живых организмов разлагаются в почве редуцентами, а образовавшиеся химические элементы используются растениями.

Гидросфера- это водная оболочка Земли. Средняя глубина Мирового океана составляет 3,8 км. В нем растворены почти 100 химических элементов, включая О2 и СО2. Организмы подразделяются на планктон, нектон и бентос. Планктон – это организмы, населяющие верхний слой океана, нектон – организмы, обитающие в толще воды, бентос – организмы, прикрепленные ко дну или обитающие на самом дне (водоросли, донные беспозвоночные и рыбы). Живые организмы распределены в пределах биосферы неравномерно. Жизнь сосредоточена главным образом на границе соприкосновения литосферы, гидросферы и атмосферы, т. е. на поверхности суши и океана. Биомасса океана составляет примерно 0,13% биомассы суши. Это связано с меньшей эффективностью фотосинтеза в растениях Мирового океана. Использование лучистой энергии Солнца на площади Мирового океана равно 0,04%, на суше - 0,1%.

Живое вещество

Биосфера включает: живое вещество, образованное совокупностью организмов; биогенное вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов(газы атмосферы, каменный уголь, нефть, известняк и др.); косное вещество, которое формируется без участия живых организмов; биокосное вещество, представляющее собой совместимый результат жизнедеятельности организмов и небиологических процессов (например почвы). Все компоненты биосферы тесно взаимодействуют между собой, составляя целостную, сложноорганизованную систему.

Главную роль в биосфере играет живое вещество или биомасса живых существ. Живое вещество планеты составляет ничтожную часть планеты, но оно является мощным геохимическим и энергетическим фактором. Функции живого вещества:
1. газовая - поддержание постоянного газового состава атмосферы (кислород пополняется за счет фотосинтеза в растениях, углекислый газ - за счет дыхания организмов);
2. концентрационная - способность живого вещества активно поглощать из внешней среды и накапливать определенные элементы, приводящая к образованию полезных ископаемых (уголь - концентрированный углерод, мел - кальций и др.);
3. окислительно-восстановительная функция – обмен веществ и энергии с внешней средой. При диссимиляции окисляются органические вещества, а выделяемая энергия аккумулируется в АТФ. При ассимиляции энергия АТФ и органические вещества используются для образования необходимых организму веществ.
4. Биохимическая функция – химические превращения веществ и энергии, составляющие основу жизнедеятельности организмов.

В целом живое вещество обеспечивает главную функцию биосферы – круговорот веществ в природе. Биологическим круговоротом называют биогенную миграцию атомов. Она включает в себя аккумуляцию элементов в живых организмах и минерализацию веществ в результате разложения мертвых организмов. В результате одно и то же вещество многократно используется для построения живой материи. В активный круговорот живыми организмами включено около 40 химических элементов, которые называются биогенными или циклическими.

Круговороты веществ