Биосфера, её структура и границы. Биосфера, ее структура и границы Какие оболочки земли заселены живыми организмами

Биосфера — это оболочка Земли, заселённая живыми организма-ми и преобразованная ими.

Понятие «биосфера» (от греч. bios — жизнь и sphaira — шар) впервые появилось в 1875 г. в работе австрийского геолога Э. Зюсса (1831 — 1914), но широкое распространение в науке получило после выхода в свет книги академика В. И. Вернадского (1863—1945), которая так и называлась — «Биосфера» (1926). «Мне суждено сказать новое в уче-нии о живом веществе. Это учение может оказать на науку такое же влияние, как книга Дарвина», — писал Вернадский. До него понятие «биосфера» отождествлялось с «плёнкой жизни», а она ускользала от внимания учёных из-за своей ничтожности по сравнению с воздушной оболочкой (атмосферой), водной оболочкой (Мировым океаном , гидросферой) и земной корой (литосферой). Вер-надский (рис. 106) впервые доказал, что био-сфера — закономерный результат развития геологических оболочек планеты.

Известный русский писатель М. Пришвин восторженно оценил замечательную работу Вернадского: «Я всегда чувствовал смутно вне себя эту ритмику мирового дыхания, и пото-му научная книга Вернадского «Биосфера», где моя догадка передаётся как «эмпириче-ское обобщение», читалась мной, как в дет-стве авантюрный роман. И мне теперь стало гораздо смелее догадываться о творчестве так, что, может быть, эта необходимая для творче-ства «вечность» и есть чувство не своего чело-веческого, а иного, планетного времени, что, может быть, эту способность посредством внутренней ритмики сопри-касаться с иными временами, с иными сроками и следует назвать соб-ственно творчеством».

Биосфера имеет условные границы . Живые организмы населяют всю гидросферу (например, до дна самой глубокой Марианской впади-ны — более 11 км), нижние слои атмосферы (до высоты около 20 км) и верхние слои литосферы (до глубины 1—2 км). Следовательно, тол-щина биосферы совсем небольшая по сравнению с размерами плане-ты — всего около 50 км (рис. 107). Недаром её называют «плёнкой жизни». Верхняя граница биосферы определяется, во-первых, отсут-ствием кислорода, во-вторых, несовместимым с жизнью ультрафиоле-товым излучением и, в-третьих, земным притяжением, которое при-ходится преодолевать. Красноречиво о третьем факторе говорит то, что птицы и насекомые, проводящие большую часть времени в возду-хе, имеют сравнительно небольшие размеры (рис. 108), а вот громад-ные размеры китов (рис. 109) или моржей, живущих в морях и океа-нах, обусловлены выталкивающей силой воды. Но даже морские ги-ганты очень глубоко не опускаются из-за многократно возрастающего давления водной толщи. В глубине морей и океанов живут отдельные виды рыб и других существ, которые приспособились к таким пере-грузкам и постоянной тьме. Ограничивающим фактором нижних пре-делов биосферы является температура: там, где она выше +50 °C и ниже -60 °C, в окружающей среде могут жить только споры, бактерии или сине-зелёные водоросли .

Наибольшая концентрация жизни наблюдается там, где граничат воздух, суша и вода, а также имеется благоприятная температура, — в приливно-отливных зонах и в тропических лесах. Наименьшая — там, где наиболее суровые условия для жизни: в уже упомянутых морских глубинах, в зоне вечной мерзлоты, в пустынях и на высокогор-ных плато (рис. 110, 111).

В. И. Вернадский утверждал, что формирование биосферы явилось результатом сложного процесса эволюции нашей планеты. Биосфера Земли возникла не менее 4,5 миллиарда лет назад. На первых этапах эволюции атмосфера содержала мало кислорода, но в результате появления и развития растений, обладающих уникальной способностью к фотосинтезу, постепенно обогащалась кислородом. В свою очередь, это послужило важнейшим из условий для развития многих групп жи-вотных. Материал с сайта

Взаимодействие живых организмов между собой и окружающей средой (т. е. биосферные процессы) поддерживают на Земле в равно-весном состоянии газовый состав атмосферы, состав морских и пре-сных вод, влияет на климат и плодородие почв. Человечество же всё больше и больше вторгается в жизнь биосферы, изменяя течение про-цессов биологического круговорота веществ, энергии и информации.

На этой странице материал по темам:

• С точки зрения физики, биосфера является:

• Биосфера понятие границы структура

• Многообразие животных в природе доклад

• Верхняя и нижняя граница биосферы,ограничивающие факторы презентация

• Границы биосферы и факторы их лимитирующие

Вопросы по этому материалу:

• Что такое биосфера?

• Какова структура биосферы?

• Почему биосферу называют «плёнкой жизни»?

• Кто из учёных доказал, что биосфера — закономерный итог развития геологических оболочек планеты?

• Как биосфера связана с геологическими оболочками Земли — литосферой, гидросферой и атмосферой?

• Крупнейшим обобщением в комплексе наук о Земле (геология, география, геохимия, биология) стало учение о биосфере, созданное русским ученым В. И. Вернадским. Начав свою научную деятельность (как геолог) с изучения осадочных пород земной коры, В. И. Вернадский выявил огромную роль живых организмов в сложных геохимических процессах нашей планеты. В 1926 г. вышла его книга «Биосфера». В этом произведении глубоко анализируются сложные взаимоотношения живых организмов и неживой природы Земли. Его работа несколько опередила время. Лишь во второй половине ХХ в., на фоне обострения экологических проблем, его учение о биосфере получило широкое распространение.

  Важным элементом учения В. И. Вернадского о биосфере является идея тесной зависимости биосферы от деятельности человека и сохранности ее в результате разумного отношения человека к природе. Ученый писал:

  Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера. 1

  В настоящее время учение о биосфере представляет собой важнейшую часть экологии, непосредственно связанную с проблемами регулирования взаимодействия человека и природы.

  Впервые термин «биосфера» был употреблен Ж. Б. Ламарком в начале XIX в. Позднее он был упомянут в работе австрийского геолога Э. Зюсса в 1875 г. Однако это понятие не было детально разработано названными учеными, а использовано вскользь для обозначения области жизни на Земле. Лишь в работах В. И. Вернадского оно анализируется детально и тщательно и под ним понимается «оболочка жизни» на нашей планете.

  Биосферой называют совокупность всех живых организмов нашей планеты и те области геологических оболочек Земли, которые заселены живыми существами и подвергались в течение геологической истории их воздействию.

  Границы биосферы. Живые организмы неравномерно распространены в геологических оболочках Земли: литосфере, гидросфере и атмосфере (рис. 1). Поэтому биосфера сейчас включает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы.

  Рис. 1. Область распространения организмов в биосфере: 1 - уровень озонового слоя, задерживающего жесткое ультрафиолетовое излучение; 2 - граница снегов; 3 - почва; 4 - животные, обитающие в пещерах; 5 - бактерии в нефтяных скважинах

  Литосфера это верхняя твердая оболочка Земли. Ее толщина колеблется в пределах 50–200 км. Распространение жизни в ней ограниченно и резко уменьшается с глубиной. Подавляющее количество видов сосредоточено в верхнем слое, имеющем толщину в несколько десятков сантиметров. Некоторые виды проникают в глубину на несколько метров или десятков метров (роющие животные - кроты, черви; бактерии; корни растений). Наибольшая глубина, на которой были обнаружены некоторые виды бактерий, составляет 3–4 км (в подземных водах и нефтеносных горизонтах). Распространению жизни в глубь литосферы препятствуют различные факторы. Проникновение растений невозможно из-за отсутствия света. Для всех форм жизни существенными препонами служат и возрастающие с глубиной плотность среды и температура. В среднем температурный прирост составляет около 3 °С на каждые 100 м. Именно поэтому нижней границей распространения жизни в литосфере считают трехкилометровую глубину, (где температура достигает около +100 °С).

  Гидросфера - водная оболочка Земли, представляет собой совокупность океанов, морей, озер и рек. В отличие от литосферы и атмосферы она полностью освоена живыми организмами. Даже на дне Мирового океана, на глубинах около 12 км, были обнаружены разнообразные виды живых существ (животные, бактерии). Однако основная масса видов обитает в гидросфере в пределах 150–200 м от поверхности. Это связано с тем, что до такой глубины проникает свет. А следовательно, в более низких горизонтах невозможно существование растений и многих видов, зависящих в питании от растений. Распространение организмов на больших глубинах обеспечивается за счет постоянного «дождя» экскрементов, остатков мертвых организмов, падающих из верхних слоев, а также хищничества. Гидробионты обитают как в пресной, так и в соленой воде и по месту обитания делятся на 3 группы:

  1) планктон - организмы, живущие на поверхности водоемов и пассивно передвигающиеся за счет движения воды;

  2) нектон - активно передвигающиеся в толще воды;

  3) бентос - организмы, обитающие на дне водоемов или зарывающиеся в ил.

  Атмосфера - газовая оболочка Земли, имеющая определенный химический состав: около 78 % азота, 21 - кислорода, 1 - аргона и 0,03 % углекислого газа. В биосферу входят лишь самые нижние слои атмосферы. Жизнь в них не может существовать без непосредственной связи с литосферой и гидросферой. Крупные древесные растения достигают нескольких десятков метров в высоту, располагая вверх свои кроны. На сотни метров поднимаются летающие животные - насекомые, птицы, летучие мыши. Некоторые виды хищных птиц поднимаются на 3–5 км над поверхностью Земли, высматривая свою добычу. Наконец, восходящими воздушными потоками пассивно заносятся на десятки километров вверх бактерии, споры растений, грибов, семена. Однако все перечисленные летающие организмы или занесенные бактерии лишь временно находятся в атмосфере. Нет организмов, постоянно живущих в воздухе.

  Верхней границей биосферы принято считать озоновый слой, располагающийся на высоте от 30 до 50 км над поверхностью Земли. Он защищает все живое на нашей планете от мощного ультрафиолетового солнечного излучения, в значительной мере поглощая эти лучи. Выше озонового слоя существование жизни невозможно.

  Таким образом, основная часть видов живых организмов сосредоточена на границах атмосферы и литосферы, атмосферы и гидросферы, образуя относительно «тонкую пленку жизни» на поверхности нашей планеты.

  Строение и функционирование биосферы. Биосфера - это глобальная экологическая система , состоящая из множества экосистем более низкого ранга, биогеоценозов, взаимодействием которых друг с другом и обусловлена ее целостность. Действительно, биогеоценозы существуют не изолированно - между ними существуют непосредственные связи и отношения. Например, в водные биогеоценозы ветром, дождями, талыми водами выносятся из наземных экосистем минеральные и органические вещества. Может происходить перемещение организмов из одного биогеоценоза в другой (например, сезонные миграции животных). И наконец, всех объединяет атмосфера Земли, служащая общим резервуаром для живых существ. В нее поступают кислород (выделяемый растениями в процессе фотосинтеза) и углекислый газ (образуемый в процессе дыхания аэробных организмов). Из атмосферы же растения всех экосистем черпают углекислый газ, необходимый им в процессе фотосинтеза, а все дышащие организмы получают кислород.

  Существование биосферы базируется на непрерывно осуществляющемся круговороте веществ, энергетической основой которого является солнечный свет (рис. 2).

  

  Рис. 2. Схема биогеохимической цикличности в биосфере. Справа на схеме разрез дерново-подзолистой почвы под хвойным лесом

  Круговорот веществ в природе между живой и неживой материей - одна из наиболее характерных особенностей биосферы. Биологический круговорот - это биогенная миграция атомов из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Биомасса выполняет и другие функции:

  1) газовая - постоянный газообмен с внешней средой за счет дыхания живых организмов и фотосинтеза растений;

  2) концентрационная - постоянная биогенная миграция атомов в живые организмы, а после их отмирания - в неживую природу;

  3) окислительно-восстановительная - обмен веществом и энергией с внешней средой. При диссимиляции окисляются органические вещества, при ассимиляции используется энергия АТФ;

  4) биохимическая - химические превращения веществ, составляющие основу жизнедеятельности организма.

  «Вопросы про организмы» - Кобра. 1. Речные «инженеры-строители» 2. «Корабль пустыни» 3. Очковая змея. 2. Жаворонки сидят надувшись – к ….. Во сколько раз увеличивает ваш микроскоп? Знаете ли вы, из какого растения образовался каменный уголь? Назовите главные части клетки. Воробей. Квадрат с 36 секторами разных цветов. Сова. Ствол.

  «Развитие организма» - Рекомендации человеку по предотвращению аномалий в развитии будущего потомства: Гарвей исследовал 12 самок оленей, погибших в разные сроки после спаривания. Влажность, температура, давление, радиация, химические в-ва. Вирусы, бактерии, грибы, животные, растения. 2) постэмбриональный – от рождения или выхода из яйца до смерти организма.

  «Классификация организмов» - Например, вид Собака и вид Волк относят к роду Волк. Первую естественную классификацию создал Ч. Дарвин. Прокариоты. http://www.darwin.museum.ru/expos/be_dino/zeml_pro.htm. Изучение биологического разнообразия еще не завершено. В средние века развитие сельского хозяйства. Основоположником систематики стал шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778).

  «Вектором называется» - Начало вектора. Нулевой вектор считается коллинеарным любому вектору. Коллинеарные вектора имеющие противоположное направление, называются противоположно направленными векторами. Коллинеарные вектора. Сонаправленные вектора. Вычитание векторов. Сумма нескольких векторов. Понятие вектора. Сложение векторов Правило треугольника.

  Земля - 3-я планета от Солнца, расположенная между Венерой и Марсом. Она является самой плотной планетой Солнечной системы, крупнейшей из четырех и единственным астрономическим объектом, который, как известно, содержит жизнь. Согласно радиометрическому датированию и другим способам исследований, наша планета образовалась около 4,54 млрд лет назад. Земля гравитационно взаимодействует с другими объектами в космосе, особенно с Солнцем и Луной.

  Земля состоит из четырех основных сфер или оболочек, которые зависят друг от друга и являются биологическими и физическими компонентами нашей планеты. Их научно называют биофизическими элементами, а именно гидросферой («гидро» для воды), биосферой («био» для живых существ), литосферой («лито» для суши или земной поверхности) и атмосферой («атмо» для воздуха). Эти основные сферы нашей планеты далее делятся на различные под-сферы.

  Рассмотрим все четыре оболочки Земли более подробно, чтобы понять их функции и значение.

  Литосфера - твердая оболочка Земли

  По оценкам ученых, на нашей планете есть более 1386 млн. км³ воды.

  В океанах содержится более 97 % запасов воды на Земле. Остальная часть приходится на пресную воду, две трети которой находится в замерзшем состоянии в полярных регионах планеты и на снежных вершинах гор. Интересно отметить, что, хотя вода покрывает большую часть поверхности планеты, она составляет всего 0,023 % общей массы Земли.

  Биосфера - живая оболочка Земли

  

  Биосферу иногда считают одной большой - сложным сообществом живых и неживых компонентов, функционирующих как единое целое. Однако чаще всего биосфера описывается как совокупность множества экологических систем.

  Атмосфера - воздушная оболочка Земли

  

  Атмосфера - это совокупность газов, окружающих нашу планету, удерживаемых на месте земной гравитацией. Большая часть нашей атмосферы находится вблизи земной поверхности, где она наиболее плотная. Воздух Земли на 79 % состоит из азота и чуть менее 21 % - из кислорода, а также аргона, двуокиси углерода и других газов. Водяной пар и пыль также являются частью атмосферы Земли. Другие планеты и Луна обладают очень разными атмосферами, а некоторые вообще не имеют таковой. В космосе нет атмосферы.

  Атмосфера настолько распространена, что она почти незаметна, но ее вес равен слою воды глубиной более 10 метров, которая покрывает всю нашу планету. Нижние 30 километров атмосферы содержат около 98 % всей ее массы.

  Ученые утверждают, что многие из газов в нашей атмосфере были выброшены в воздух ранними вулканами. В то время вокруг Земли было мало или вообще не было свободного кислорода. Свободный кислород состоит из молекул кислорода, не связанных с другим элементом, таким как углерод (с образованием углекислого газа) или водород (с образованием воды).

  Свободный кислород, возможно, был добавлен в атмосферу примитивными организмами, вероятно бактериями, во время . Позднее более сложные формы добавили больше кислорода в атмосферу. Кислороду в сегодняшней атмосфере, вероятно, потребовалось миллионы лет чтобы накопиться.

  Атмосфера действует как гигантский фильтр, поглощая большую часть ультрафиолетового излучения и позволяя проникать солнечным лучам. Ультрафиолетовое излучение вредно для живых существ, и может вызвать ожоги. Тем не менее солнечная энергия необходима для всей жизни на Земле.

  Атмосфера Земли имеет . От поверхности планеты к небу идут следующие слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Другой слой, называемый ионосферой, простирается от мезосферы до экзосферы. Вне экзосферы находится космос. Границы между атмосферными слоями четко не определены и изменяются в зависимости от широты и времени года.

  Взаимосвязь оболочек Земли

  Все четыре сферы могут присутствовать в одном месте. Например, кусок почвы будет содержать минералы из литосферы. Кроме того, будут присутствовать элементы гидросферы, представляющие собой влагу в почве, биосферы как насекомых и растений и даже атмосферы в виде почвенного воздуха.

  Все сферы взаимосвязаны и зависят друг от друга, как единый организм. Изменения в одной сфере приведут к изменениям в другой. Поэтому все, что мы делаем на нашей планете, влияет на другие процессы в ее пределах (даже если мы не можем этого увидеть своими глазами).

  Для людей, занимающихся проблемами , очень важно понимать взаимосвязь всех оболочек Земли.

  Земля - единственная планета в нашей Солнечной системе, на которой зародилась жизнь. Во многом этому способствовало наличие у нее шести различных оболочек: атмосферы, гидросферы, биосферы, литосферы, пиросферы и центросферы. Все они ведут между собой тесное взаимодействие, которое выражается обменом энергии и материи. В данной статье мы рассмотрим их состав, основные характеристики и свойства.

  Внешние оболочки Земли - это атмосфера, гидросфера, литосфера.

  Газовая оболочка Земли - атмосфера, внизу она граничит с гидросферой или литосферой, а вверх простирается на 1000 км. В ней выделяются три слоя: тропосфера, которая является двигающейся; после нее находится стратосфера; за ней - ионосфера (верхний слой).

  Высота тропосферы - примерно 10 км, а масса - 75% от массы атмосферы. В ней происходит перемещение воздуха горизонтальным или вертикальным способом. Выше находится стратосфера, которая простирается на 80 км вверх. Она образует слои, перемещаясь в горизонтальном направлении. За стратосферой существует ионосфера, в которой воздух непрестанно ионизируется.

  Размер гидросферы - водной оболочки Земли, составляет 71% от всей поверхности планеты. Средняя соленость воды - 35 г/л. Океаническая поверхность имеет плотность примерно 1 и температуру 3-32° С. способны проникать не глубже двухсот метров, а ультрафиолетовые - на 800 м.

  Сфера обитания живых организмов - биосфера, она сливается с гидросферой, атмосферой и литосферой. Верхний край биосферы поднимается до верхних шаров тропосферы, а нижний достигает дна впадин в океанах. В ней выделяют сферу животных (более миллиона видов) и сферу растений (более 500 тыс. видов).

  Толщина литосферы - каменной оболочки Земли, может изменяться от 35 до 100 км. В нее входят все материки, острова и океаническое дно. Ниже под ней находится пиросфера, которая является огненной оболочкой нашей планеты. В ней наблюдается повышение температуры приблизительно на 1° С через каждые 33 метра вглубь. Вероятно, на большой глубине под влиянием огромного давления и очень высоких температур породы расплавлены и находятся в состоянии, близком к жидкому.

  Расположение центральной оболочки Земли - ядра - 1800 км в глубину. Большинство ученых поддерживает версию, что оно состоит из никеля и железа. В нем температура компонентов составляет несколько тысяч градусов по Цельсию, а давление - 3000000 атмосфер. Состояние ядра пока достоверно не изучено, но известно, что оно продолжает охлаждаться.

  Геосферные оболочки Земли постоянно изменяются: огненная - сгущается, а твердая - утолщается. Этот процесс в свое время спровоцировал появление каменных твердых глыб - материков. И в наше время огненная сфера не прекращает своего влияния на жизнь на планете. Ее воздействие очень велико. Постоянно меняются контуры материков, климат, океаны,

  Эндогенные и влияют на непрерывное изменение твердой что воздействует на биосферу планеты.

  Все внешние оболочки Земли имеют общее свойство - высокую подвижность, из-за которой малейшее изменение любой из них незамедлительно распространяется на всю ее массу. Это объясняет, почему однородность состава оболочек относительная в разное время, хоть они и подверглись значительным изменениям во время геологического развития. Например, в атмосфере, по мнению многих ученых, изначально не было свободного кислорода, но ее насыщал И позже, в результате жизнедеятельности растений, она приобрела сегодняшнее состояние. Подобным образом изменялся и состав водной оболочки Земли, что доказывают сравнительные показатели солевого состава замкнутых вод и океанических. Так же менялся и весь органический мир, в нем до сих пор происходят изменения.