Биосфера как единая экосистема Земли

Биосфера как единая экосистема Земли Структура и состав биосферы. Функции живого вещества. Соотношение массы живых организмов и геологических сред биосферы

Биосфера Земли имеет сложную структуру и состав. Структурно она подразделяется на три геологические сферы: атмосферу (воздушную), гидросферу (водную) и литосферу (твердую оболочку – верхнюю часть земной коры). Живое вещество – четвертая компонента биосферы – объединяет три оболочки, «цементируя» и превращая их в единую систему – биосферу – живую оболочку Земли. Биосфера Земли имеет сложную структуру и состав. Структурно она подразделяется на три геологические сферы: атмосферу (воздушную), гидросферу (водную) и литосферу (твердую оболочку – верхнюю часть земной коры). Живое вещество – четвертая компонента биосферы – объединяет три оболочки, «цементируя» и превращая их в единую систему – биосферу – живую оболочку Земли.

В состав биосферы входят различные вещества: Живое вещество – все ныне живущие организмы; Косное вещество – магматические, осадочные, метаморфизированные горные породы – вещества неживой природы; Биогенное вещество – уголь, нефть, сланцы, торф, известняки – в основе образования которого лежит бывшее живое вещество (живые организмы прошлых эпох);

Биокосное вещество – почвы – продукт длительного взаимодействия живого вещества с косным веществом и факторами неживой природы; Космическое вещество – оседающая на поверхность Земли космическая пыль (до 10 тонн ежегодно); Радиоактивное вещество.

Основные функции живого вещества: Энергетическая: все наземные организмы – дети «Солнца», но только зеленые растения способны поглощать световую энергию Солнца и трансформировать ее в энергию химических связей простых сахаров (глюкоза, фруктоза), передавая ее затем по пищевой цепи другим организмам, выстраивая цепочку: растение → травоядное животное → хищное животное → организмы-разрушители мертвой органики (грибы, микроорганизмы).

С энергетической функцией тесно связана газовая функция живого вещества – зеленые растения в результате фотосинтеза образуют кислород, обогащая им атмосферу и гидросферу. Все живые организмы в процессе дыхания поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а в процессе гниения после отмирания – разнообразные газы: аммиак, метан, сероводород и другие. С энергетической функцией тесно связана газовая функция живого вещества – зеленые растения в результате фотосинтеза образуют кислород, обогащая им атмосферу и гидросферу. Все живые организмы в процессе дыхания поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а в процессе гниения после отмирания – разнообразные газы: аммиак, метан, сероводород и другие.

Концентрационная функция: живые организмы в процессе жизни накапливают в своих телах различные элементы. Концентрационная функция: живые организмы в процессе жизни накапливают в своих телах различные элементы. В теле млекопитающих и человека в настоящее время найдено около 80 элементов таблицы Д.И. Менделеева. В первую очередь это углерод, кислород и водород, которые входят в состав всех молекул, строящих живые организмы, кальций (у всех скелетных организмов), кремний (особенно у диатомовых водорослей), железо (у всех организмов), марганец, фософор, сера и некоторые другие макроэлементы (их концентрация в организме не менее 10-2 % от массы тела).

Остальные элементы, такие как цинк, медь, кобальт, йод, бром и многие другие не превышают уровень 10-3 – 10-12 %. Это микроэлементы, их называют «элементами жизни», так как даже в небольших, следовых, исчезающе малых количествах они играют чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности организмов. Они входят в состав не только белков, жиров, углеводов, но и являются важнейшими компонентами витаминов, ферментов, гормонов, пигментов, играют важнейшую роль в процессах роста, размножения, обмена веществ, возбуждения и торможения, и при их отсутствии или недостатке организмы погибают. Остальные элементы, такие как цинк, медь, кобальт, йод, бром и многие другие не превышают уровень 10-3 – 10-12 %. Это микроэлементы, их называют «элементами жизни», так как даже в небольших, следовых, исчезающе малых количествах они играют чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности организмов. Они входят в состав не только белков, жиров, углеводов, но и являются важнейшими компонентами витаминов, ферментов, гормонов, пигментов, играют важнейшую роль в процессах роста, размножения, обмена веществ, возбуждения и торможения, и при их отсутствии или недостатке организмы погибают.

Известны явления специфического концентрирования микроэлементов, так растения табака концентрируют кадмий, диатомовые – кремний, асцидии – ванадий и т. д. В исследованиях на морских водорослях было показано, что некоторые виды концентрируют сразу несколько элементов. Известны явления специфического концентрирования микроэлементов, так растения табака концентрируют кадмий, диатомовые – кремний, асцидии – ванадий и т. д. В исследованиях на морских водорослях было показано, что некоторые виды концентрируют сразу несколько элементов.

Деструктивная функция. В биосфере существуют организмы, которых называют «санитарами Земли». Это деструкторы – организмы, разлагающие мертвую органику и освобождающие поверхность Земли от трупов животных и растений, которые, не будь редуцентов, покрывали бы ее многометровым слоем. Это грибы и бактерии. Роль их, также как и растений, планетарная – одни создают органику, другие ее разрушают, доводя до простых веществ (вода, аммиак, метан, сероводород, углекислый газ) и элементов, которые вовлекаются вновь в круговороты, поглощаясь корнями растений. Деструктивная функция. В биосфере существуют организмы, которых называют «санитарами Земли». Это деструкторы – организмы, разлагающие мертвую органику и освобождающие поверхность Земли от трупов животных и растений, которые, не будь редуцентов, покрывали бы ее многометровым слоем. Это грибы и бактерии. Роль их, также как и растений, планетарная – одни создают органику, другие ее разрушают, доводя до простых веществ (вода, аммиак, метан, сероводород, углекислый газ) и элементов, которые вовлекаются вновь в круговороты, поглощаясь корнями растений.

Транспортная или биохимическая функция выражается в размножении, росте и перемещении живых организмов по поверхности планеты на малые и большие расстояния, благодаря чему живое вещество как бы растекается по Земле, занимая новые территории, заполняя живой массой все уголки планеты. Миграции животных и птиц, передвижение их в почвах и водной толще, с одного континента на другой, стаи перелетных птиц, тучи саранчи – это все примеры транспортной функции живого вещества. При этом надо учитывать постоянное возрастание биомассы в процессе размножения и роста организмов – биохимическая функция. Транспортная или биохимическая функция выражается в размножении, росте и перемещении живых организмов по поверхности планеты на малые и большие расстояния, благодаря чему живое вещество как бы растекается по Земле, занимая новые территории, заполняя живой массой все уголки планеты. Миграции животных и птиц, передвижение их в почвах и водной толще, с одного континента на другой, стаи перелетных птиц, тучи саранчи – это все примеры транспортной функции живого вещества. При этом надо учитывать постоянное возрастание биомассы в процессе размножения и роста организмов – биохимическая функция.

Важнейшая функция живого вещества на Земле – биогеохимическая. Важнейшая функция живого вещества на Земле – биогеохимическая. Только благодаря живым организмам осуществляются круговороты всех химических элементов и веществ, находящихся в биосфере. Так, например, полное обновление кислорода планеты происходит за 5200 – 5800 лет. Вся его масса усваивается животными за 2 тыс. лет, а вся углекислота за 300 – 400 лет.

Таким образом, за время существования биосферы все газы атмосферы, вся вода океанов, все вещества литосферы многократно, хотя и с разной скоростью, прошли через живые организмы и поступили вновь в биосферу в обновленном очищенном виде. Именно поэтому В.И. Вернадский назвал живое вещество «мощной геологической силой». Таким образом, за время существования биосферы все газы атмосферы, вся вода океанов, все вещества литосферы многократно, хотя и с разной скоростью, прошли через живые организмы и поступили вновь в биосферу в обновленном очищенном виде. Именно поэтому В.И. Вернадский назвал живое вещество «мощной геологической силой».

Биомасса организмов Земли

Известно более 2 млн. видов растений, животных, грибов, бактерий, которых разделяют на 5 царств живой природы. Биомасса живых организмов Земли равна 2420 – 2250 млрд. тонн (в сухом весе). Известно более 2 млн. видов растений, животных, грибов, бактерий, которых разделяют на 5 царств живой природы. Биомасса живых организмов Земли равна 2420 – 2250 млрд. тонн (в сухом весе).

эта огромная масса ничтожно мала по сравнению с массой геологических оболочек. Если массу живого вещества условно принять за 1, то масса оболочек биосферы относительно массы живого вещества будет выражаться очень большими величинами. эта огромная масса ничтожно мала по сравнению с массой геологических оболочек. Если массу живого вещества условно принять за 1, то масса оболочек биосферы относительно массы живого вещества будет выражаться очень большими величинами.

Соотношение масс в биосфере

И вся огромная масса вещества оболочек проходит через единичку, то есть через живое вещество, в результате постоянно протекающих на Земле процессов круговорота веществ и элементов. И вся огромная масса вещества оболочек проходит через единичку, то есть через живое вещество, в результате постоянно протекающих на Земле процессов круговорота веществ и элементов.

Распределение живых организмов в биосфере Живые организмы распределяются на поверхности планеты строго определенным образом, в соответствии со своими требованиями к условиям обитания, и, прежде всего, к климату и другим физическим факторам среды.

Основные среды жизни на Земле следующие: Водная; Наземно-воздушная; Почвы как среда обитания; Живые организмы как среда обитания

Жизнь на планете Земля имеет разную густоту. Обогащенные жизнью участки В.И. Вернадский назвал пленками и сгущениями жизни. Жизнь на планете Земля имеет разную густоту. Обогащенные жизнью участки В.И. Вернадский назвал пленками и сгущениями жизни. Самостоятельно рассмотреть «Распределение жизни в биосфере» по: Н.К. Христофорова. Основы экологии, 1999. Стр. 414 – 422.