Біосфера

Биосфера

Биосфера, оболонка Землі, не більше якої існує життя. Біосфера включає нижню частина атмосфери (15−20 км), верхню частина літосфери й усю гідросферу. Нижню межу опускається загалом на 2−3 км суші і 1−2 км нижче дна океану. Термін «біосфера» ввів австрійський геолог Э. Зюсс в 1875, тоді як вчення про біосфері, які актуальні й у сучасної науці, розробили В. И. Вернадским.

Биосфера складається з живого, чи біотичного, і неживого, чи абиотического, компонентів. Биотический компонент — це вся сукупність живих організмів (по Вернадського — «живе речовина»). Абиотический компонент — поєднання енергії, води, певних хімічних елементів та інших неорганічних умов, у яких існують живі організми.

Жизнь в біосфері залежить від потоку енергії і круговороту речовин між биотическим і абиотическим компонентами. Круговороти речовин називаються биогеохимическими циклами. Існування цих циклів забезпечується енергією Сонця. Земля одержує вигоду від Сонця прибл. 1,3ґ1024 калорій у рік. Близько 40% цієї енергії випромінюється знову на космос; 15% поглинається атмосферою, грунтом і води; інша енергія — це видимий світло, первинний генератор для усього життя Землі.

Фотосинтез, хемосинтез, дихання і він бродіння — основні процеси, внаслідок чого потік енергії проходить через організми. Перші дві процесу забезпечують синтез органічних речовин з допомогою енергії світла (фотосинтез) і окислення неорганічних речовин (хемосинтез). У ході подиху і бродіння органічні речовини розщеплюються, а ув’язнена у яких енергія використовується живими організмами, але в результаті перетворюється на тепло. Бродіння, на відміну дихання, не вимагає кисню.

Наглядное уявлення про шляхи проходження енергії дають харчові ланцюга. Кожне їх ланка — певний трофічний рівень. Перший трофічний рівень займають автотрофы, чи продуценти. Організми другого трофічного рівня називаються первинними консументами, третього — вторинними консументами тощо. Продуценти — це рослини, ціанобактерії (синезеленые «водорості») та інших типи бактерій. Частина енергії, пов’язаної продуцентами у процесі фотосинтезу, витрачається при власному диханні, другу частину зберігається у їх клітках і тканинах і проста до консументов. Різниця між швидкістю фотосинтезу і швидкістю дихання фотосинтезирующих організмів називається чистої первинної продукцією. У чисту первинну продукцію переходить всього прибл. 0,1% сонячної енергії, сягаючої Землі. Однак за тих рік абсолютне кількість чистої первинної продукції становить 6ґ1020 калорій, що він відповідає 165 млрд. т органічного речовини.

Организмы, нездатні до фотосинтезу чи хемосинтезу, — це гетеротрофы, чи консументи. До них належать тварини, гриби, більшість бактерій та деякі рослини, втратили спроможність до фотосинтезу. Консументи залежать прямо (травоїдні) чи опосередковано (хижаки) від величини чистої первинної продукції як джерела енергії і речовин. Проходження енергії через живе речовина є шлях від світла до продуцентам, далі до консументам, як від тих і інших — до тепла. Цей шлях — потік, а чи не круговорот, що у вигляді тепла енергія розсіюється в навколишньому середовищі неспроможна знову використовуватися для фотосинтезу. Таким чином, енергетичний потік через живе речовина — це процес втрати накопиченої організмами енергії.

Другой найважливіший аспект існування життя Землі - біогеохімічні цикли, у які втягнуті вода реалізувати основні біогенні хімічні елементи — З, H, O, N, P, P. S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu, Zn, Ca, Na, K та інших. Усі цикли складаються з цих двох фаз: органічної (під час якої речовина чи елемент перебуває у складі живих організмів) і неорганічної. Послідовні переходи речовини з однієї фази до іншої відбуваються незліченну число раз. Приміром, щороку відбувається через органічну фазу й повертається на неорганічну 1/7 частина всього вуглекислого газу та 1/4500 частина кисню атмосфери; підраховано, що все вода обертається за 2 млн. років.

Жизнь неможлива без води. Вода — джерело водню, однієї з найважливіших елементів, що до складу живих організмів. Метаболічні реакції в організмах відбуваються у рідкої фазі, і вода є середовищем, з якою організми споживають біогенні елементи і з якої видаляються кінцеві продукти метаболізму (шлаки). Вода становить від 50 до 95% ваги живих організмів. У колообігу води є процес випаровування в рослинах. Через коріння рослини поглинають води і отримують розчинені у ній солі. Через листя відбувається випаровування води. Протягом вегетаційного періоду зернові культури площею 1 га випаровують прибл. 4 000 000 л води, але 0,4% цієї кількості використовується у процесі фотосинтезу. Для отримання 1 кг зерна потрібно прибл. 500 л води. Вочевидь, що рослинам необхідно величезна кількість води, а оскільки консументи харчуються рослинами, їх сумарні потреби у воді набагато вища тієї кількості, що вони поглинають безпосередньо. Наприклад, людині для фізіологічних потреб потрібно прибл. 2,1 л води щодня, але щоб одержати съедаемого їм протягом дня кількості їжі потрібно ще 10 000 л води.

Поддержание динамічного рівноваги між биотическим і абиотическим компонентами біосфери є необхідною умовою існування всіх форм життя. Вплив особи на одне біосферу, що супроводжується погіршенням якості води, зведенням лісів чи викидом в атмосферу забруднюючих речовин, може створити загрозу життя Землі.

Вернадский В.І. Біосфера. Л., 1926.

Вернадский В.І. Хімічне будова біосфери Землі та її оточення. М., 1965 Біосфера. М., 1972.

Одум Ю. Екологія, тт. 1−2. М., 1986.

Маргалеф Р. Образ біосфери. М., 1992.

Небел Б. Наука про навколишньому середовищі, тт. 1−2. М., 1993.

Ревель П., Ревель Ч. Середовище нашого проживання, тт. 1−4. М., 1994−1995.

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.