Биосфера (греч. bios — жизнь, sphaira — шар, сфера) — внешняя оболочка Земли, в которую входят часть атмосферы (до высоты 25…30 км, т. е. до озонового слоя), практически вся гидросфера и верхняя часть литосферы (примерно до глубины 3 км). Особенностью этих частей является то, что они населены живыми организмами.
Согласно В. И. Вернадскому, биосфера — это область распространения жизни, включающая наряду с организмами среду их обитания (нижнюю часть атмосферы, верхнюю часть литосферы, гидросферу) и связанная в единое целое обменом веществ и энергии. Биосфера является геологической оболочкой Земного шара. Наиболее благоприятные условия для жизни сконцентрированы у поверхности суши и воды, поэтому здесь максимально сконцентрировано живое вещество.
Под живым веществом В. И. Вернадский понимал все количество живых организмов планеты как единое целое. Оно образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер Земли. По подсчетам ученых, общая живая масса планеты составляет 2420 млрд т, что более чем в две тысячи раз меньше самой легкой оболочки Земли — атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду (в настоящее время живые существа не обнаружены лишь в области обширных оледенений и кратерах действующих вулканов.)
Таким образом, биосфера, в соответствии с концепцией В. И. Вернадского, включает в себя:
К функциям биосферы относятся:
Являясь глобальной экосистемой, биосфера, как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической частей.
Абиотическая часть биосферы представлена:
Биотическая часть биосферы состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь, — биогенный ток атомов, т. е. обмен веществом между всеми частями биосферы, который обеспечивается благодаря дыханию, питанию и размножению живых организмов.
В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:
Согласно учению вернадского о биосфере известняки каменный уголь образовались в результате
Установите соответствие между природным образованием и веществом биосферы согласно классификации В. И. Вернадского.
ПРИРОДНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ВЕЩЕСТВО БИОСФЕРЫ
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Биогенное: известняк, нефть, каменный уголь. Косное: базальт, глина. Обращаем внимание на глину. Они могут быть как косным (метаморфные горные породы, например, цементные глины), так и биокосными («молодые» глины). Если в вариантах ответа предлагают и косное и биокосное, выбираем биокосное (по опыту решения заданий).
1) Живое вещество — вся сумма живых организмов, находящихся на планете в данный исторический период.
2) Биогенное вещество — органическое или органо-минеральное вещество, созданное организмами далекого прошлого и представленное в виде каменного угля, горючих сланцев, горючих газов, торфа, сапропеля, нефти. К биогенным веществам относятся остатки отмерших организмов, продукты линьки живых организмов и опада. Своеобразными биогенными веществами являются почечные и желчные камни, скорлупа яиц, жемчуг, живица, нектар, молоко, мед, воск, натуральный шелк, паутина и т. п.
3) Косное вещество — все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Примеры косного вещества – гранит, кварц и тому подобные.
4) Биокосное вещество — неорганические вещества, преобразованные деятельностью организмов (почва, горные породы, вода солёная и пресная, содержащаяся в естественных природных водоёмах, глинистые минералы, воздух, железная и марганцевая руды).
Большие достижения в естественных науках совершил В.И. Вернадский. У него есть множество работ, и он стал основателем биогеохимии – нового научного направления. В его основе лежит учение о биосфере, которое основывается на роли живого вещества в геологических процессах.
Сущность биосферы
На сегодняшний день существует несколько понятий биосферы, основным среди которых считается следующее: биосфера – это среда существования всех живых организмов. Область охватывает большую часть атмосферы и заканчивается в начале озонового слоя. Также в биосферу входит вся гидросфера и некоторая часть литосферы. В переводе с греческого слово означает «шар» и именно в пределах этого пространства обитают все живые организмы.
Ученый Вернадский считал, что биосфера – это организованная сфера планеты, которая находится в контакте с жизнью. Он первый создал целостное учение и раскрыл понятие «биосферы». Работа российского ученого началась в 1919 году, а уже в 1926 гений презентовал миру свою книгу «Биосфера».
Согласно Вернадскому биосфера – это пространство, область, место, которое состоит из живых организмов и среды их обитания. Кроме того, ученый считал биосферу производным. Он утверждал, что она является планетарным явлением, имеющим космический характер. Особенностью данного пространства является «живое вещество», которое населяет пространство, а также придает уникальный облик нашей планете. Под живым веществом ученый понимал все живые организмы планеты Земля. Вернадский считал, что на границы и развитие биосферы влияют различные факторы:
Эту среду, в которой сосредоточена жизнь, могут ограничивать высокие и низкие температуры воздуха, минеральные вещества и чрезмерно соленая вода.
Состав биосферы по Вернадскому
Изначально Вернадский считал, что биосфера состоит из семи разных веществ, связанных между собой геологически. К ним относятся:
Чуть позже ученый пришел к выводу, что в основе биосферы лежит живое вещество, под которым понимается совокупность живых существ, взаимодействующих с неживым костным веществом. Также в биосфере есть биогенное вещество, которое создается с помощью живых организмов, а это преимущественно горные породы и минералы. Помимо этого, в биосферу входит биокосное вещество, произошедшее вследствие взаимосвязи живых существ и косных процессов.
Свойства биосферы
Вернадский тщательно изучал свойства биосферы и пришел к выводу, что основой функционирования системы является бесконечный круговорот веществ и энергии. Данные процессы возможны только в результате деятельности живого организма. Живые существа (автотрофы и гетеротрофы) создают необходимые химические элементы в процессе своего существования. Так, с помощью автотрофов происходит преобразование энергии солнечного света в химические соединения. Гетеротрофы, в свою очередь, потребляют созданную энергию и приводят к разрушению органических веществ до минеральных соединений. Последние являются фундаментом для создания новых органических веществ автотрофами. Таким образом, происходит цикличный круговорот веществ.
Именно благодаря биологическому круговороту биосфера представляет собой самоподдерживающуюся систему. Циркуляция химических элементов является основополагающей для живых организмов и существования их в атмосфере, гидросфере и почве.
Основные положения учения о биосфере
Ключевые положения учения Вернадский изложил в работах «Биосфера», «Область жизни», «Биосфера и космос». Ученый обозначил границы биосферы, включив в нее всю гидросферу вместе с океаническими глубинами, земную поверхность (верхний слой литосферы) и часть атмосферы до уровня тропосферы. Биосфера является целостной системой. Если один из ее элементов погибнет, то биосферная оболочка разрушится.
Вернадский первый из ученых, кто стал употреблять понятие «живое вещество». Жизнь он определял как фазу развития материи. Именно живые организмы подчиняют себе другие процессы, которые происходят на планете.
Характеризируя биосферу, Вернадский утверждал следующие положения:
Таким образом, Вернадский заложил основы биогеохимии и учений о биосфере. Многие его утверждения актуальны на сегодняшний день. Современные ученые продолжают изучать биосферу, но они также уверенно опираются на учение Вернадского. Жизнь в биосфере распространена везде и всюду обитают живые организмы, которые за пределами биосферы существовать не могут.
Вывод
Работы известного российского ученого распространены по всему миру и используются в наше время. Широкое применение учений Вернадского можно увидеть не только в экологии, но и в географии. Благодаря работам ученого охрана и забота о человечестве стала одной из самых актуальных задач на сегодняшний день. К сожалению, с каждым годом проблем с окружающей средой становится всё больше, что ставит под угрозу полноценное существование биосферы в будущем. В связи с этим, необходимо обеспечить устойчивое развитие системы и минимизировать развитие негативных воздействий на окружающую среду.
3. Граница биосферы в атмосфере находится на высоте:
а) 77 км; б) 12,5 км, в) 10 км; г) 2 км.
4. Пленка жизни на поверхности Мирового океана называется:
а) планктон; б) нектон; в) бентос; г) нейстон.
5. В Мертвом море фактором, ограничивающим распространение жизни, является:
а) отсутствие воды в жидкой фазе; б) концентрация соли свыше 270 г/л; в) отсутствие элементов минерального питания; г) все перечисленные условия.
6. Живое вещество – это:
а) совокупность всех растений биосферы; б) совокупность всех животных биосферы; в) совокупность всех живых организмов биосферы; г) нет правильного ответа.
7. К косному веществу биосферы относятся:
8. Концентрационная функция живого вещества состоит в способности:
а) живых организмов накапливать и передавать по пищевой цепи энергию; б) зеленых растений использовать СО 2 и выделять в атмосферу О 2 ; в) хемоавтотрофов окислять химические элементы; г) живых организмов накапливать различные химические элементы.
9. Биосфера – это глобальная саморегулирующаяся система со своим входом и выходом: а) да; б) нет.
8. Газовая функция живого вещества состоит в способности:
а) живых организмов накапливать и передавать по пищевой цепи энергию; б) зеленых растений использовать СО2 и выделять в атмосферу О2; в) хемоавтотрофов окислять химические элементы; г) живых организмов накапливать различные химические элементы.
9. Биосфера – это глобальная нерегулирующаяся система, имеющая вход, но не имеющая выхода: а) да; б)нет.
10. Эжен Леруа: а) создал учение о биосфере; б) предложил термин «биосфера»; в) предложил термин «ноосфера»; г) был другом В.И. Вернадского.
Задание Б. Кратко ответьте на поставленные вопросы.
Приведите несколько определений биосферы.
Какое значение оказало возникновение городов на биосферу Земли?
Задание Б. Кратко ответьте на поставленные вопросы.
Биогенное – созданное живыми организмами: нефть, каменный уголь, известняк и др.)
Атомы азота входят в состав многих органических молекул. В отсутствие этого вещества невозможны нормальный рост и накопление фитомассы стеблей и листьев растения.)
Задание Б. Кратко ответьте на поставленные вопросы.
(Биосфера – это живая оболочка Земли. Биосфера – это оболочка Земли, населенная живыми организмами. Биосфера – это открытая, глобальная, саморегулирующаяся система со своим входом и выходом.)
(Негативное влияние – концентрация населения и связанное с ней загрязнение среды бытовыми и промышленными отходами, исчезновение видов растений и животных и др.)
Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).
Границы биосферы
Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.
Вещество биосферы
Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.
Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.
Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.
Функции живого вещества
Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.
Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?
Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.
Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.
При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.
Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.
Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.
Ноосфера
К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.
Круговорот веществ
Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.
Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.
Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
