Elävän aineen rooli maantieteellisen vaipan kehityksessä. Maan elävien organismien kehitys ja niiden heijastus maantieteellisessä kuoressa

Elävän aineen työ biosfäärissä on varsin monipuolinen. Vernadskyn mukaan elävän aineen työ biosfäärissä voi ilmetä kahdessa päämuodossa:

a) kemiallinen (biokemiallinen) - I-tyyppinen geologinen aktiivisuus; b) mekaaninen - II kuljetustoiminnan tyyppi.

Ensimmäisen tyyppisten atomien biogeeninen vaellus ilmenee jatkuvassa aineenvaihdossa organismien ja ympäristön välillä organismien kehon rakennusprosessissa, ruoansulatuksessa. Toisen tyypin atomien biogeeninen vaellus koostuu aineen liikkumisesta eliöiden toimesta sen elinkaaren aikana (aukkojen, pesien rakentamisen aikana, kun eliöitä haudataan maahan), itse elävän aineen liikkeestä sekä kulkua. epäorgaanisten aineiden läpi mahalaukku jauhetut kovakuoriaiset, siltakuoriaiset, suodatinsyöttölaitteet.

Ymmärtääkseen työn elävää ainetta biosfäärissä kolme päämääräystä ovat erittäin tärkeitä, joita V. I. Vernadsky kutsui biogeokemiallisiksi periaatteiksi:

  1. Kemiallisten alkuaineiden atomien biogeeninen migraatio biosfäärissä pyrkii aina maksimaaliseen ilmenemismuotoonsa.
  2. Geologisen ajan kuluessa tapahtuva lajien evoluutio, joka johtaa biosfäärissä pysyvien elämänmuotojen syntymiseen, etenee suuntaan, joka tehostaa atomien biogeenistä kulkeutumista.
  3. Elävä aine on jatkuvaa kemiallinen vaihto sitä ympäröivän avaruusympäristön kanssa, ja sitä luo ja ylläpitää planeetallamme Auringon säteilyenergia.

Elävän aineen tehtävät:

1. Energiatoiminto

Imeytyminen aurinkoenergia fotosynteesissä ja kemiallisessa energiassa energiarikkaiden aineiden hajoamisen aikana, energian siirtyminen ravintoketjujen kautta.

Tämän seurauksena biosfääri-planetaaristen ilmiöiden yhteys kosminen säteily, pääasiassa kanssa auringonsäteily. Kertyneen aurinkoenergian ansiosta kaikki maapallon elämänilmiöt etenevät. Ei ihme, että Vernadsky kutsui vihreitä klorofylliorganismeja biosfäärin päämekanismiksi.

Imeytynyt energia jakautuu ekosysteemissä elävien organismien kesken ravinnon muodossa. Osa energiasta haihtuu lämmön muodossa ja osa kertyy kuolleeseen orgaaniseen aineeseen ja siirtyy fossiilitilaan. Näin muodostui turpeen, hiilen, öljyn ja muiden palavien mineraalien esiintymiä.

Litosfäärin kivistä vapautuu happea niissä tapahtuvien geokemiallisten prosessien aikana. Se sisältää 2,8 1014 tonnia. Viimeiset 200 miljoonaa vuotta ilman happipitoisuus on pysynyt vakiona kasvien fotosynteesin ansiosta. Hapen ulkonäkö on muuttanut monia maapallon ominaisuuksia. Otsonikerros alkoi pidättää ultraviolettisäteitä, jotka ovat haitallisia eläville organismeille. Kiven rapautumisprosessit ovat voimistuneet, koska happi on vahva hapetin. Koska sitä ei ollut ilmakehässä, maan litosfäärin koostumus oli täysin erilainen. Siten KMA:n rautapitoiset kvartsiitit sekä Siperian rautamalmiesiintymät muodostuivat esikambriassa. Nämä ovat raudan rautamuotoja, jotka muodostuvat pienellä määrällä happea. Tällaisten kertymien myöhemmillä geologisilla aikakausilla rautamalmi ei ollut maan päällä. Ilmakehään ilmestyi happea ja alkoi muodostua raudan oksideja, jotka ovat liikkuvampia eivätkä pysty muodostamaan suuria kerrostumia9.

Ilman typpeä imevät kasvit, ja eläimet saavat sen kasviruoasta. Mutta päärooli typen sitomisessa kuuluu maaperän bakteereille. Sen pitoisuus ilmakehässä on 3,8 1015 t. Typpeä palautuu ilmakehään muiden bakteerien - denitrifioijien - toiminnan seurauksena. Ilman niitä suurin osa ilmakehän typpeä olisi sisällä sidottu tila valtameressä ja sedimentissä kiviä Vai niin.

Hiili. Fotosynteettisten organismien olemassaolon aikana maan päällä niiden ilmakehä siirtyi maankuoreen suuri määrä hiili. Nykyilmakehässä se sisältää 7 1011 tonnia. Hiilen tasapaino liittyy kehon toimintaan, joka sitoo ja vapauttaa hiilidioksidia. Tämä tasapaino kuitenkin häiriintyy paikoin kehon taloudellisen toiminnan ja päästöjen vuoksi ympäristöön suuria määriä hiiltä.

Tällä tavalla, moderni tunnelma on organismien, mukaan lukien ihmisen, elintärkeän toiminnan tuote, joka määrittää, säätelee ja muuttaa sen koostumusta.

2. Tuhoava toiminta

Tämä toiminto koostuu hajoamisesta, kuolleen orgaanisen aineen mineralisaatiosta, kivien kemiallisesta hajoamisesta, muodostuneiden mineraalien osallistumisesta bioottiseen kiertokulkuun, ts. aiheuttaa elävän aineen muuttumisen inertiksi. Tämän seurauksena muodostuu myös biosfäärin biogeeninen ja bioinertti aine.

Erityisesti on syytä mainita kivien kemiallinen hajoaminen. "Meillä ei ole maan päällä voimakkaampaa aineen murskaajaa kuin elävä aine", kirjoitti Vernadsky.

Kivien elämän pioneerit - bakteerit, sinilevät, sienet ja jäkälät - vaikuttavat vahvin kemiallisesti kiviin kokonaisen happokompleksin liuoksilla - hiili-, typpi-, rikki- ja erilaiset orgaaniset. Hajotessaan tiettyjä mineraaleja niiden avulla, organismit valikoivasti uuttavat ja sisällyttävät bioottiseen kiertoon tärkeimmät ravintoaineet - kalsiumia, kaliumia, natriumia, fosforia, piitä, hivenaineita.

3. Keskittymistoiminto

Tämä on nimitys tietyntyyppisten aineiden selektiiviselle kertymiselle elämän aikana organismin kehon rakentamiseen tai siitä poistumiseen aineenvaihdunnan aikana. Keskittymistoiminnon seurauksena elävät organismit uuttavat ja keräävät ympäristön biogeenisiä elementtejä. Elävän aineen koostumusta hallitsevat kevyiden alkuaineiden atomit: vety, hiili, typpi, happi, natrium, magnesium, pii, rikki, kloori, kalium, kalsium. Näiden alkuaineiden pitoisuus elävien organismien kehossa on satoja ja tuhansia kertoja suurempi kuin ulkoisessa ympäristössä. Tämä selittää biosfäärin kemiallisen koostumuksen heterogeenisyyden ja sen merkittävän eron planeetan elottoman aineen koostumukseen. Elävän organismin keskittymistoiminnon ohella vapautuu ainetta, joka on tulosten suhteen vastakkainen - sironta. Se ilmenee organismien troofisten ja kuljetustoimintojen kautta. Esimerkiksi aineen leviäminen organismien erittyessä, organismien kuolema sen aikana erilainen liikkeet avaruudessa, kansien vaihto. Veren hemoglobiinirauta leviää esimerkiksi verta imevien hyönteisten kautta.

4. Ympäristöä muodostava toiminto

Ympäristön fysikaalisten ja kemiallisten parametrien (litosfääri, hydrosfääri, ilmakehä) muuttuminen elintärkeiden prosessien seurauksena organismien olemassaololle suotuisissa olosuhteissa. Tämä toiminto on yhteistulos edellä käsitellyistä elävän aineen toiminnoista: energiafunktio tuottaa energiaa kaikille biologisen kierron lenkeille; tuhoava ja keskittyminen edistävät poistamista luonnollinen ympäristö ja hajallaan olevien, mutta eläville organismeille elintärkeiden alkuaineiden kerääntyminen. On erittäin tärkeää huomata, että ympäristöä muodostavan toiminnon seurauksena maantieteellisessä verhossa tapahtui seuraavat suuret tapahtumat: kaasun koostumus muuttui ensisijainen ilmapiiri, primaarisen valtameren vesien kemiallinen koostumus on muuttunut, litosfääriin on muodostunut sedimenttikivikerros, hedelmällinen maapeite. "Organismi käsittelee ympäristöä, johon se ei ole vain sopeutunut, vaan joka on sopeutunut siihen", näin Vernadsky luonnehtii elävän aineen ympäristöä muodostavaa toimintaa.

Nämä neljä elävän aineen toimintoa ovat tärkeimmät määrittävät toiminnot. Muutamia muita elävän aineen toimintoja voidaan mainita, esimerkiksi10:

Kaasufunktio määrittää kaasujen kulkeutumisen ja niiden muunnokset, tarjoaa kaasun koostumus biosfääri. Valtaosa kaasuista maapallolla on biogeenistä alkuperää. Elävän aineen toimintaprosessissa syntyvät pääkaasut: typpi, happi, hiilidioksidi, rikkivety, metaani jne. On selvästi nähtävissä, että kaasutoiminto on yhdistelmä kahdesta perustoiminnosta - tuhoavasta ja ympäristöä muodostavasta funktiosta. ;

Redox-funktio koostuu pääasiassa niiden aineiden kemiallisesta muuttamisesta, jotka sisältävät atomeja, joilla on vaihteleva hapetusaste (raudan, mangaanin, typen yhdisteet jne.). Samaan aikaan maan pinnalla vallitsevat biogeeniset hapetus- ja pelkistysprosessit. Tavallisesti elävän aineen oksidatiivinen toiminta biosfäärissä ilmenee bakteerien ja joidenkin sienien toimesta maaperän, säänkuoren ja hydrosfäärin suhteellisen happiköyhien yhdisteiden muuttamisessa happirikkaiksi yhdisteiksi. Pelkistystoiminto suoritetaan muodostamalla sulfaatteja suoraan tai erilaisten bakteerien tuottaman biogeenisen rikkivedyn kautta. Ja tässä näemme, että tämä toiminta on yksi elävän aineen ympäristöä muodostavan toiminnan ilmenemismuoto;

Kuljetustoiminto - aineen siirto painovoimaa vastaan ​​ja vaakasuunnassa. Newtonin ajoista lähtien on tiedetty, että aineen liike planeetallamme määräytyy painovoiman vaikutuksesta. Eloton aine itsessään liikkuu kaltevaa tasoa pitkin yksinomaan ylhäältä alas. Joet, jäätiköt, lumivyöryt, tasot liikkuvat vain tähän suuntaan.

Biosfääri on elämän alue, maapallon kuori, jossa elävät organismit asuvat. Elävien organismien levinneisyysalue määrittää biosfäärin rajat. Termiä "biosfääri" ehdotti itävaltalainen geologi Eduard Suess, joka ymmärsi sen ohuena kalvona elämästä maanpinta. Biosfääriopin kehitti erinomainen venäläinen tiedemies V.I. Vernadski.

Per yläraja biosfääri vastaanottaa otsonikerroksen ( otsonin näyttö), joka sijaitsee 20–25 km korkeudessa. Biosfäärin alaraja kulkee litosfäärin läpi. Biosfääri sisältää alempi osa ilmakehä, koko hydrosfääri, ylempi osa maankuoren ja elävän aineen. Planeetan elävää ainetta edustavat kasvit, eläinmikro-organismit ja ihmiset. Uskotaan, että elämän synty maapallolla tapahtui yli 3 miljardia vuotta sitten matalissa vesistöissä lämpimässä ja kosteassa ilmastossa.

Elämä maan päällä geologisesti ennakoitavissa olevana ajanjaksona on aina ollut olemassa monimutkaisesti organisoituneiden eri organismien kompleksien (biokenoosien) muodossa. Samaan aikaan elävät organismit ja niiden elinympäristö liittyvät läheisesti toisiinsa, ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostaen yhtenäisen dynaamiset järjestelmät– biogeosenoosit . Eliöiden ravitsemus, hengitys ja lisääntyminen sekä niihin liittyvät orgaanisen aineen muodostumis-, kertymis- ja hajoamisprosessit tarjoavat jatkuvan aineen ja energian kierron. Tämä sykli liittyy atomien siirtymiseen kemiallisia alkuaineita biogeeniset - niiden biogeokemialliset syklit. Biogeokemiallisten syklien aikana useimpien kemiallisten alkuaineiden atomit kulkivat lukemattomia kertoja elävän aineen läpi. Siten kaikki ilmakehän happi kääntyy elävän aineen kautta 2000 vuodessa, hiilidioksidi - 200 (300) vuodessa ja kaikki biosfäärin vesi - 2 miljoonassa vuodessa.

Elävien organismien laajaa leviämistä maan päällä auttoivat niiden kyky sopeutua mitä erilaisimpiin ympäristöolosuhteisiin, elävän aineen elämän hämmästyttävän laajat fyysiset rajat ja myös korkea lisääntymispotentiaali. Tällä hetkellä biosfäärin koostumusta hallitsevat eläimet yli kasvien, ja ainemassan mukaan kasvit ovat monta kertaa suurempia kuin eläinten massa. Suurin osa biomassasta on keskittynyt maalle: se ylittää valtameren biomassan 1000 kertaa. Elävät organismit ovat jakautuneet erittäin epätasaisesti biosfäärissä. Niiden suurin pitoisuus havaitaan maan pinnalla (mukaan lukien maaperä ja ilmakehän pintakerrokset), Maailman valtameren pintakerroksissa sekä sen pohjassa matalan veden vyöhykkeellä. Elävän aineen massa verrattuna niiden geosfäärien massaan on hyvin merkityksetön (0,01 % koko biosfäärin massasta). Elävän aineen rooli biosfäärissä on kuitenkin valtava.

Ilmakehässä useimmat organismit eivät nouse muutaman sadan metrin yläpuolelle. Bakteereja on löydetty litosfääristä yli 2000 m:n syvyydeltä. Maaperä on erityisen rikasta elämää. Maalla biomassa lisääntyy yleensä navoilta päiväntasaajalle ja kasvi- ja eläinlajien määrä lisääntyy samaan suuntaan.

Elävien organismien toiminnan tulokset vaikuttivat kaikkiin Maan kuoriin. Elävät organismit määrittävät suurelta osin valtamerivesien nykyisen suolakoostumuksen, tuhoavat, muokkaavat ja luovat kiviä sekä joitakin maaperämuotoja (korallisaaret). Lähes kaikki ilmakehän happi on biogeenistä alkuperää, eliöiden ansiosta hiilidioksidin sisään- ja ulosvirtaus ovat tasapainossa.

Kasvit ovat organismeja, jotka fotosynteesin aikana luovat epäorgaanisesta aineesta orgaanista ainetta, jota eläimet käyttävät ravinnoksi. Tällä hetkellä eläimet (1,5 miljoonaa) ylittävät kasvilajit (noin 500 tuhatta) lajikoostumukseltaan biosfäärissä. Kasvien biomassa on kuitenkin 1000 kertaa suurempi kuin eläinten biomassa.

Eläimet muodostavat vain pienen osan planeettamme biosfääristä; niiden massa ei ylitä 2 % kaikista elävistä olennoista. Niiden rooli biosfäärissä ja maapallon maantieteellisessä vaipassa on kuitenkin äärimmäisen suuri: eläimet ruokkivat kasveja ja toisiaan. biologinen kierto aineet ja energian muuntaminen - biosfäärin pääprosessi. Eläinten rooli maaperän muodostumisessa, niiden monipuolinen vaikutus kasvien elämään, ihmisen elämässä on suuri.

Organismeilla on merkittävä rooli maaperän muodostumisessa.

Maaperä - ylin ohut kerros maankuorta hedelmällinen - kyky tarjota kasveille niiden tarvitsemia ravinteita ja kosteutta. Tämä on monimutkainen organomineraalikompleksi, joka muodostuu maaperän muodostustekijöiden vuorovaikutuksen tuloksena: lähtökivet, kohokuvio, ilmasto, vedet, kasvit ja eläimet. Näiden tekijöiden yhdistelmästä riippuen muodostuu erilaisia ​​maaperää.

Yhden tai toisen tyyppisen maaperän muodostuminen riippuu orgaanisen aineen (pääasiassa kasvitähteiden) virtauksesta maaperään ja kosteudesta. Mekaanisen koostumuksen (erikokoisten mineraalihiukkasten suhde) mukaan maaperät jaetaan hiekka-, hiekka-, savi- ja savimaisiin. Maaperän sijainti maapallolla riippuu ensisijaisesti ilmastosta. Tasangoilla maaperä muuttuu navoista päiväntasaajalle:

ihmisen puuttuminen asiaan luonnollisia prosesseja biosfääri johtaa monenlaisiin seurauksiin. Siten ihminen luo uusia kasvi- ja eläinrotulajikkeita, nopeuttaa lajien kehitystä luonnossa, rikastaa luonnollisia yhteisöjä elävien organismien sopeutuessa lisää maaperän hedelmällisyyttä. Luonnonvaroja käytetään intensiivisesti. Tällä hetkellä bioresurssien kulutusnopeus ylittää niiden elpymisnopeuden, mikä johtaa luonnollisen kasvillisuuden ja villieläinten tuhoutumiseen, elävien organismien elinolosuhteiden heikkenemiseen, maaperän tuhoutumiseen jne.

Samaan aikaan Taloudellinen aktiivisuus ihminen vaikuttaa myös eläimiin. Vaikutus voi olla suoraa ja epäsuoraa, positiivista ja negatiivista, aiheuttaa joidenkin lajien määrän kasvun, toisten vähenemisen ja kolmansien lajien täydellisen sukupuuttoon. Kielteinen vaikutus on niin suuri ja kasvava, että se vaatii kiireellisiä toimenpiteitä eläinten suojelemiseksi. Kaikki harvinaiset ja uhanalaiset eläin- ja kasvilajit on lueteltu vuonna 1976 julkaistussa kansainvälisessä punaisessa kirjassa.

Nykymaailmassa Erityistä huomiota sitä maksetaan myös biosfäärin saastumisen vähentämiseksi Rio de Janeirossa vuonna 1992 pidetyn YK:n kestävän kehityksen konferenssin asiakirjojen mukaisesti. Suojelualueet on jaettu tarkoituksesta riippuen suojelualueiksi, villieläinten suojelualueiksi. , luonnon (kansallis)puistot, luonnonmonumentit.

Varanto - lailla erityisesti suojattu luonnollinen paikka, joka on kokonaan suljettu taloudellisen toiminnan ulkopuolelle tyypillisten tai ainutlaatuisten luonnonkompleksien suojelemiseksi ja tutkimiseksi.

Biosfäärialue on tiukasti suojeltu merkittävä luonnonalue, jota ei käytännössä ole antropogeeniset vaikutukset. Tämä on alue, jolla seurataan (seurataan) jatkuvasti kaikkia luonnonsuojelualueen biogeenisten komponenttien muutoksia.

Suojelualueet ovat alueita, joissa tietyntyyppiset ja taloudellisen toiminnan muodot (kyntö, puunkorjuu, heinänteko, metsästys, kalastus, matkailu jne.). Suojelualueilla ei ole suojeltu koko luonnonkompleksia, vaan vain sen yksittäisiä komponentteja (eläinlajit, kasvit).

Kansallispuistot ovat laajoja alueita, joissa viehättävän maiseman suojelu yhdistyy intensiiviseen matkailukäyttöön.

Luonnonmonumentit ovat ainutlaatuisia, harvinaisia ​​ja erinomaisia ​​sekä elävän että eloton luonnon esineitä, mukaan lukien ne, jotka liittyvät mihin tahansa historialliset tapahtumat tai henkilöitä.

Suojelutoimenpiteisiin kuuluu myös menetelmien kehittäminen harvinaisten ja uhanalaisten eläin- ja kasvilajien jalostukseen ja niiden uudelleensijoittamiseen suojelualueille, uusille elinympäristöille sekä eläin- ja kasvitieteellisiin puutarhoihin.

Yleisesti ottaen kasviston ja eläimistön suojelu on monimutkainen kansainvälisten, valtion, alueellisten hallinnollisten ja taloudellisten sekä sosiaaliset tapahtumat tavoitteena on populaation ja lajikoostumuksen säilyttäminen sekä kasvi- ja eläinlajien lukumäärän säilyttäminen niiden olemassaolon takaavalla tasolla.

Turvallisuus ja järkevää käyttöä Venäjän federaation kasvisto ja eläimistö määritellään Venäjän federaation perustuslaissa, liittovaltion lait, määräykset ja muut säädökset, Venäjän federaation ekologinen oppi.

Biosfääri- Maan kuori, jonka sisällä on elämää. Biosfääri sisältää ilmakehän alaosan, litosfäärin yläosan ja koko hydrosfäärin. Termin "biosfääri" esitteli biologiassa J.B. Lamarck sisään alku XIX luvulla, ja geologiassa sitä ehdotti itävaltalainen geologi E. Suess vuonna 1875, kun taas biosfääriopin perusteet, jotka ovat merkityksellisiä myös moderni tiede, kehitti V.I. Vernadsky.

Biosfäärin rajat:

Ilmakehän yläraja: 15 - 20 km. Sen määrää otsonikerros, joka estää lyhytaaltoisen UV-säteilyn, joka on haitallista eläville organismeille;

Litosfäärin alaraja: 3,5 - 7,5 km. Sen määrää veden höyryksi siirtymisen lämpötila ja proteiinien denaturoitumisen lämpötila, mutta yleensä elävien organismien leviäminen rajoittuu useiden metrien syvyyteen;

Hydrosfäärin alaraja: 10 - 11 km. Sen määrää maailman valtameren pohja, mukaan lukien pohjasedimentit.

Biosfääri koostuu elävistä eli bioottisista ja elottomista eli abioottisista komponenteista. Bioottinen komponentti on elävien organismien kokonaisuus (Vernadskyn mukaan "elävä aine"). Abioottinen komponentti on yhdistelmä energiaa, vettä, tiettyjä kemiallisia alkuaineita ja muita epäorgaanisia olosuhteita, joissa eläviä organismeja esiintyy.

Päätekijät biosfäärin muodostumisessa ovat elävät organismit, vesi, tuuli. Biosfäärin yleiset ominaisuudet ovat: elävän aineen läsnäolo, veden läsnäolo sisällä nestemäinen tila, aurinkoenergian kertymistä.

Tärkeä ominaisuus biosfääri on, että se suorittaa jatkuvaa aineen ja energian kiertokulku, jossa aktiivinen rooli organismit leikkivät (tuottajat, kuluttajat, hajottajat). Biosfäärissä elävien lajien tarkkaa lukumäärää ei ole vahvistettu. Joidenkin kirjoittajien mukaan niitä on 10-15 miljoonaa. Noin 2,5 miljoonaa eläinlajia, 400 tuhatta kasvia, 100 tuhatta sientä on tunnistettu ja kuvattu tarkasti.

Biosfäärin dynamiikassa erotetaan pienet (biologiset) ja suuret (geologiset) aineiden kierrot. Samalla aineen kierto liittyy aina energian kiertoon.

Maalla eliöiden ja maaperän välillä tapahtuu pieni biologinen kierto. Hydrosfäärissä merkittävä osa veteen liuenneista suoloista ja kaasuista osallistuu aineiden pieneen kiertoon. Jokainen biologinen kierto maalla ja valtameressä ei ole tasapainossa, eikä se edusta noidankehää. Tämä selittyy sillä, että aineen tulot missään kompleksissa eivät ole yhtä suuria kuin sen kulutus, koska osa aineesta kuljetetaan toiseen luonnolliset kompleksit, kun taas aineen toinen osa kerrostuu ja säilyy tässä kompleksissa jättäen verenkierron pitkäksi aikaa.

Pienet syklit liittyvät läheisesti toisiinsa ja tapahtuvat suuren taustalla geologinen kiertokulku. Työn alla iso sykli materiaali kuljetetaan maasta valtamereen jokien ja ilmamassat, merisedimenttien vapautuminen maalle lisääntyy merenpohja ja maa-alueiden vajoaminen.

Yksi biosfäärin ominaisuuksista on, että se on vain sen rajoissa fotosynteesiprosessi. Tämä on pääprosessi, jolla orgaanisia aineita - hiilihydraatteja - syntetisoidaan epäorgaanisista. Se suoritetaan vain vaaleissa ja vihreissä kasveissa, jotka sisältävät klorofylliä.

Fotosynteesiprosessi on ketju monimutkaiset reaktiot:

6CO 2 + 6H 2 O + 674 000 cal \u003d C 6 H 12 O 6 + 6O 2

Fotosynteesin aikana kasvit imevät aurinkoenergiaa ja pitävät sen biosfäärissä jonkin aikaa. Kuluttajat muuntavat vihreistä kasveista saamansa orgaaniset aineet ja imevät yhdessä näiden aineiden kanssa energiaa. Hajottajien toiminnan aikana kuolleen orgaanisen aineen hajoamisen ja mineralisoitumisen aikana vapautuu energiaa. Siten elävät organismit suorittavat aineen ja energian kiertoa.


Termiä biosfääri ehdotti vuonna 1875 itävaltalainen geologi E. Suess. Ja vuonna 1926 V. I. Vernadsky loi opin biosfääristä Maan aktiivisena kuorena, jossa elävien organismien (mukaan lukien ihmisten) yhteistoiminta ilmenee planeetan mittakaavan ja merkityksen geokemiallisena tekijänä. Ja nyt Vernadskia seuraten, biosfääriä kutsutaan alueella aktiivista elämää, elävien organismien asuttama Maan kuori, joka peittää ilmakehän alaosan, hydrosfäärin ja litosfäärin yläosan.

Kysymys aiheesta pystysuorat reunat biosfääri on ratkaistu epäselvästi. Vain ilmakehän alempi kerros on kylläisin elävillä organismeilla - alle 100 metriä maanpinnan yläpuolella, mutta kondorilintu pystyy nousemaan 7 km:n korkeuteen, ja ilmavirrat kuljettavat mikro-organismeja, bakteereja, sieni-itiöitä jopa 10 km. Ja kun otetaan huomioon elävien olentojen olemassaolon perustavanlaatuinen mahdollisuus, biosfäärin yläraja suoritetaan 20-25 km korkeudessa ( otsonikerros) enintään 30 km; alempi useista sadoista metristä (hypergeneesivyöhyke) useisiin kilometreihin (jossa anaerobisia bakteereja edelleen löytyy) ja Maailmanmerellä - syvimpiin painaumiin. Tämä käsite biosfääristä on lähellä käsitettä maantieteellinen kirjekuori. Tämän termin suppeammalla tulkinnalla biosfääri on kaikkien maantieteellisessä kuoressa eli orgaanisessa maailmassa tai elävässä aineessa asuvien elävien organismien kokonaisuus.

Elävät organismit ja niiden elinympäristö liittyvät orgaanisesti ja ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa muodostaen globaalin, alueellisen ja paikallisen tason dynaamisia järjestelmiä. Tietyllä alueella kasvavien kasvien lajikoostumusta kutsutaan kasvisto; kasvillisuus on tietyn alueen tai koko maapallon kasviyhteisöjä (fytosenoosia). Samoin eläinten lajikoostumusta kutsutaan eläimistö, ja kaikki eläimet, jotka elävät millä tahansa alueella - eläinmaailmassa.

Biosfääri, maan erityinen kuori, muodostui evoluutioprosessissa. Miljardeja vuosia geologinen historia elävien organismien monimuotoisuus lisääntyi, niiden organisaatio muuttui monimutkaisemmaksi, heidän kokonaispaino ja vaikuttaa kaikkiin kuoriin. Kasvit muuttivat ilmakehän koostumusta: ne rikastivat sitä hapella ja vähensivät sen sisältöä hiilidioksidi. Kemiallinen koostumus valtamerten vedet muodostuu ja suurelta osin elävien organismien veden suodatuksen aikana. Suuri vaikutus muutti eläviä organismeja litosfääriin. He hyväksyvät Aktiivinen osallistuminen sääprosesseissa, organogeenisten kivien (kalkkikivien, kivihiiltä, turve, yhden teorian mukaan, öljy, jne.), sekä jotkin maamuodot, kuten korallisaaret (atollit), termiittikumpet. Elävien organismien rooli erityisen luomisessa luonnonkasvatukseen- maaperä.

elämän kehitystä oli epätasainen. Jotkut lajit (esim. sinilevät) ovat säilyneet arkeasta nykypäivään; muut aiheuttivat monimutkaiset muodot elossa, henkilöstä riippuen; monet kuolivat sukupuuttoon eivätkä kyenneet sopeutumaan muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Koko biosfäärin historian aikana on ollut noin 500 miljoonaa lajia ja tällä hetkellä vain noin 2 miljoonaa lajia. Yllättävän suuri on elävien organismien lisääntymispotentiaali ja niiden sopeutumiskyky ympäristöolosuhteisiin. Mikro-organismeja on löydetty islantilaisista geysireista, joiden lämpötila on 93 °C. Joidenkin bakteerien itiöt pysyvät elävinä -253 °C:ssa. Kaapata planeetan koko pinta, kolerabakteeri suotuisat olosuhteet 1,2 päivää riittäisi, hyttynen - 203 päivää ja rotta - 8 vuotta; yhden voikukan jälkeläiset 10-12 vuodessa peittäisivät koko maan.

Elävän aineen suurin tiheys(yli 90 % kokonaisbiomassasta) löytyy maan pinnalta, pääasiassa trooppiset metsät(jopa 500 t/ha); vähintään - ylängöillä, aavikoilla ja napa-alueilla; hydrosfäärissä biomassa on keskittynyt meren matalan vyöhykkeen pintakerrokseen (planktonin). Eläinlajeja (1,5 miljoonaa) on paljon enemmän kuin kasveja (noin 500 000), mutta kasvit ovat massaltaan tuhat kertaa suurempia kuin eläimet. Maalla kasvien biomassa on paljon suurempi kuin eläinten biomassa, kun taas valtamerissä eläimet ovat päinvastoin massaltaan hallitsevia.

Elinolosuhteiden mukaan vuonna orgaaninen maailma valtameri erittää planktonia- kasvit (kasviplankton – 70 % biomassasta) ja eläimet (eläinplankton), jotka kelluvat passiivisesti vedessä ja joilla ei ole moottorilaitetta; nekton- aktiivisesti uivia eläimiä (kalat, uivat nilviäiset, valaat jne.) ja pohjaeliöstö- Pohjassa elävät kasvit ja eläimet. Yleiset kuviot maantieteellinen jakautuminen Maailman valtameren elävä aines on seuraava: tropiikissa biomassa on alhainen (alle 0,01 kg / t 2), koska vuonna lämmintä vettä sisällä riittämätön määrä happea, mutta lajien monimuotoisuus on suuri. Lisääntynyt biotuottavuus ja biomassa (jopa 0,5 kg / m 2 ) ovat ominaisia ​​kylmien syvien vesien nousualueille (nousevat vyöhykkeet) länsirannikot maanosat; eroavaisuuksia pintavirrat(poikkeamavyöhykkeet) sisään itäosat Atlantin, Intian ja Tyyni valtameri lauhkeilla ja subtrooppisilla leveysasteilla. Pohjoisen Tyynenmeren kylmissä vesissä, Atlantin ja Jäämeren risteyksessä biomassa saavuttaa 2 kg/m 2 , mutta lajien monimuotoisuus on vähäistä.

Biomassan jakautuminen maalla, yleensä päinvastoin kuin valtameri, ja tärkeimmät määräävät tekijät tässä ovat saapuvan aurinkoenergian määrä sekä lämmön ja kosteuden suhde. Määrällisesti tämä suhde ilmaistaan erilaisia ​​kertoimia, esimerkiksi, kuivuuden säteilyindeksi(suhde säteilytasapaino vuotuisen sademäärän haihduttamiseen tarvittavaan lämpömäärään). Suurin biomassa ja lajien monimuotoisuus esiintyvät märässä päiväntasaajan metsiä, kun siirrymme kohti napoja, biomassa ja lajien monimuotoisuus vähenevät. Matkan varrella on kuitenkin kaksi muuta biomassahuippua (ikivihreät subtrooppiset metsät sekä seka- ja leveälehtiset metsät). lauhkea vyöhyke), rajoittuu alueille, joissa lämpö ja kosteus ovat tasapainossa, eli kuivuusindeksi on lähellä yhtä.

Maan biomassa on 1,8 x 10 12 tonnia kuiva-ainetta ja se on mittaamattoman pieni verrattuna maan massaan (noin 6 x 10 27 tonnia). kuitenkin elävän aineen rooli valtava. Sen päätehtävät ovat fotosynteettisten organismien aurinkoenergian käyttö sekä aineen ja energian biologinen kiertokulku, joka varmistaa kaikkien elämänprosessien dynamiikan. Syklin ydin tiivistyy kahteen vastakkaisia ​​prosesseja: orgaanisen aineen luominen ja sen muuttaminen yksinkertaiseksi mineraaleja. Nämä prosessit koostuvat kolmesta päävaiheesta: orgaanisen aineen muodostuminen aurinkoenergian avulla tapahtuvan fotosynteesin tuloksena alkutuotanto(tässä tapauksessa happea vapautuu), primaaristen (kasvi)tuotteiden muuttaminen toissijaisiksi (eläin), primaaristen ja sekundaaristen biologisten tuotteiden tuhoaminen. Biologiseen kiertokulkuun osallistumistavan mukaan organismit jaetaan kolmeen suuria ryhmiä: 1) tuottajat- orgaanisen aineen tuottaminen epäorgaanisista, pääasiassa kasveista; 2) kuluttajat- syöminen eloperäinen aine- kaikki eläimet, sienet, osa haulikoista; 3) hajottajat- mikro-organismit ja sienet, jotka muuttavat organismien ja kuolleiden organismien jätetuotteet yksinkertaisiksi epäorgaaniset yhdisteet jotka imeytyvät maaperästä korkeampia kasveja. Rivit kasvi-, eläin-, mikro- ja sienilajeja, sidottu ystävä toisella "ruoka - kuluttaja" -suhdelomakkeella ruokaketjut tai virtapiirejä. Näitä ketjuja pitkin siirtyy aineita ja energiaa, ja joissakin tapauksissa haitallista ja vaarallista kemialliset yhdisteet, jonka keskittyminen kuhunkin seuraava taso lisääntyy. Joskus se synnyttää ympäristöongelmat, ja joskus johtaa ihmisten kuolemaan, jotka kuluttavat organismeja, joihin on kertynyt myrkkyjä.

Ihmisen vaikutus biosfääriin lisää ja vaikuttaa merkittävästi kaikkiin sen komponentteihin. Ihminen on luonut kymmeniä tuhansia uusia kasvi- ja eläinrotulajikkeita, nopeuttaa lajien kehitystä luonnossa, rikastuttaa luonnollisia yhteisöjä sopeutumalla eläviin organismeihin ja lisää maaperän hedelmällisyyttä. 1900-luvun 30-40-luvulla V. I. Vernadsky esitti noosfäärin käsitteen biosfäärin uutena tilana, jossa sen kehityksen päätekijä on järkevää toimintaa henkilö. Tämän toiminnan seuraukset ovat kuitenkin moniselitteisiä, mikä usein johtaa luonnollisen kasvillisuuden, eläinten intensiiviseen tuhoutumiseen, elävien organismien elinolosuhteiden heikkenemiseen, maaperän tuhoutumiseen eroosion vuoksi jne.

Yli 320 nisäkäslajia, noin 500 lintulajia ja noin 200 kalalajia, yli 680 uhanalaisia ​​vaskulaarisia kasveja on sisällytetty Punaiseen kirjaan. Monet lajit on hävitetty kokonaan. Näitä ovat esimerkiksi matkustajakyyhkynen, merilehmä, dodo-lintu. Noin 4,5 miljoonaa km 2 eli 3 % planeetan pinta-alasta on nyt niin kutsuttujen antropogeenisten huono-alueiden miehittämissä - maa-alueita, jotka ovat alttiina eroosiolle, suolaantumiselle, vesistölle ja muille ihmisen toiminnan aiheuttamille negatiivisille prosesseille. Kaikki tämä viime kädessä huonontaa henkilön itsensä elinoloja, mikä tekee niistä joskus yksinkertaisesti sopimattomia. Siksi biosfäärin suojelu, sen varallisuuden järkevä käyttö on yksi niistä kriittisiä kysymyksiä nykyaikaisuus.