Склад і будова біосфери
Живі організми збагачують навколишнє середовище киснем, регулюють кількість вуглекислого газу, солей різних металів і цілого ряду інших сполук – словом, підтримують необхідний для життя склад атмосфери, гідросфери та грунту. Багато в чому завдяки живим організмам біосфера має властивість саморегуляції – здатністю до підтримання на планеті умов, створених Творцем.
Величезна средообразующая роль живих організмів дозволила вченим висунути гіпотезу про те, що атмосферне повітря і грунт створені самими живими організмами за сотні мільйонів років передбачуваної еволюції. Академік Вернадський на основі подібності геологічних порід, що лежать глибше кембрійських, з більш пізніми припустив, що життя у вигляді простих організмів була присутня на планеті “практично спочатку”. Помилковість цих наукових побудов стала згодом очевидна геологам.
Безперечною заслугою В. І. Вернадського є тверда переконаність у тому, що життя з’являється тільки від живих організмів, але вчений, відкидаючи біблійне вчення про створення світу, вважав, що “життя вічна, як вічний космос”, і потрапила на Землю з інших планет у вигляді наипростейших організмів. Ідея Вернадського не підтвердилася: гіпотеза еволюційного походження організмів планети від найпростіших форм сьогодні ще більш суперечлива, ніж за часів Вернадського.
Енергетичною основою існування життя на Землі є Сонце, тому біосферу можна визначити як пронизану життям оболонку Землі, склад і структура якої формується спільною діяльністю живих організмів і визначається постійним припливом сонячної енергії.
Вернадський вказував на головну відмінність біосфери від глибинних пластів – прояв в ній геологічної діяльності живих істот. Живі організми вчений розглядав як систему перетворення променевої енергії сонця в енергію геохімічних процесів.
У складі біосфери розрізняють живе і неживе речовина – живі організми і інертну матерію. Основна маса живої речовини зосереджена в зоні перетину трьох геологічних оболонок планети: атмосфери, гідросфери (океани, моря, річки та ін.) І літосфери (поверхневий шар порід, <грец. Lithos камінь). До неживому речовині біосфери відноситься складова частина цих оболонок, пов’язана з живою речовиною циркуляцією речовин і енергії.
У неживому компоненті біосфери розрізняють: биогенное речовина, що є результатом життєдіяльності організмів – нафта, кам’яне вугілля, торф, природний газ, вапняки біогенного походження; биокосное речовина, що формується спільно організмами і небиологическими процесами – грунт, мул, природна вода річок, озер (згадаймо, наприклад, фільтруючих рачків, які роблять її чистою, придатною для життя); відсталу речовину, яка не є продуктом життєдіяльності організмів, але входить в біологічний кругообіг – вода (значна її частина, мине переробку живими організмами), атмосферне азот, солі металів.
Концентрація живої речовини на великих висотах настільки незначна, що біосферу вважають обмеженою на висоті 20-25 км озоновим шаром, що захищає живі істоти від руйнівного впливу жорсткого випромінювання. У гідросфері життя поширена всюди. У Маріанської западини на глибині 11 км при тиску 1100 атм і температурі 2,4 ° С мешкають голотурії, безхребетні і риби. Під товщею антарктичного льоду понад 400 м мешкають бактерії, ціанобак-терии, діатомові водорості і форамініфери, ракоподібні. Глибини 2-3 км вважаються нижньою межею біосфери; загальна її товщина, таким чином, в різних частинах планети змінюється від 12-15 до 30-35 км.
Атмосфера в основному складається з N2 (78%) і О2 (21%). У невеликих кількостях входять Ar (1%), CO2 (0,03%), О3. Від стану атмосфери залежить життєдіяльність як організмів суші, так і водних істот. О2 використовується в основному для дихання і мінералізації (окислення) відмирання органічної речовини. СО2 необхідний для фотосинтезу.
Гідросфера. Вода – один з найнеобхідніших компонентів біосфери. Близько 90% води знаходиться в світовому океані, що займає 70% поверхні планети, тільки 0,014% складають прісні води річок і озер. Важливим параметром для розвитку життя є концентрація у воді біогенних елементів, О2 і СО2 (у воді в сотні разів більше СО2, ніж у повітрі). Тропічні області відкритого океану погано перемішуються, сильно прогріваються і бідні киснем, по малонаселеності їх можна порівняти з континентальною пустелею. У приполярних зонах теплі води як більш легкі піднімаються і виносять до поверхні необхідні планктону біогенні сполуки. Рясне розвиток планктону біля берегів Антарктиди служить кормовою базою для багатьох мешкають там тварин. У морях і океанах розрізняють п’ять типів згущення життя:
1. Шельфові (<англ. Shelf) прибережні при загальній площі дна близько 8% містять 60% біомаси океану. Ця зона добре освітлена, багата киснем (з причини інтенсивного перемішування), різними біогенними сполуками, які надходять із суші (наприклад, з річковою водою). Тут процвітає планктон, що живить численні рухливі організми нектону (риб, головоногих молюсків та ін.). Ці істоти значно більші організмів планктону, але їх загальна біомаса в 20 разів менше маси планктону.
Океанічний планктон складають дві спільноти:
А) фітопланктон – основний продуцент океану (водорості, 70% з яких – мікроскопічні діатомові, бактерії), що населяє поверхневі води до глибини 50-100 м;
Б) зоопланктон – первинні консументи фітопланктону (молюски, рачки, найпростіші, покривники, різні безхребетні і їх личинки), що живуть у всій товщі води.
Життя зоопланктону протікає в постійному русі, він то піднімається, то опускається на глибину до 1 км, уникаючи своїх пожирачів (звідси і назва: <грец. Planktos блукаючий). Зоопланктон – основна їжа вусатих китів. Фітопланктон складає всього 8% від маси зоопланктону, але, швидко розмножуючись, продукує в 10 разів більше біомаси, ніж вся інша океанічна життя. Фітопланктон дає 50% кисню планети (інші 50% виробляють лісу).
Донний напарник планктону бентос (<грец. Benthos глибина) переробляє органічні залишки планктону. Організми бентосу: краби, двостулкові молюски, черв’яки, морські зірки і їжаки, голотурії, форамініфери (морські корненожки), водорості і бактерії – пристосовані до життя майже без світла. Перетворюючи органічні залишки в мінеральні речовини, висхідними потоками доставляти у верхні шари, бентос живить планктон. Чим багатше бентос, тим багатше планктон, і навпаки. За межами шельфу кількість обох падає в 10-100 разів.
Планктон і бентос формують в океані потужний шар карбонатних і кремнеземних мулів, що утворюють осадові породи. Карбонатні опади здатні перетворюватися на камінь всього за кілька десятків років.
2. Апвелінговие (<англ. Up наверх + well хлинути) згущення утворені на місцях виносу до поверхні глибинних вод, що містять продукцію бентосу (внаслідок згону поверхневих вод постійно дмуть уздовж узбережжя вітрами). Відомі Каліфорнійський, Сомалійський, Бенгальська, Канарський і особливо Перуанський апвелінг, що дає близько 20% світового промислу риби.
3. Рифові (<нім. Riff) – відомі всім коралові рифи, багаті ціанобактеріями, водоростями, молюсками, голкошкірими і рибою. Ростуть рифи зазвичай по 1-2 см на рік, (іноді по 20-30 см в рік) не тільки за рахунок коралових поліпів, але і за рахунок життєдіяльності молюсків і голкошкірих, які концентрують кальцій, а також зелених і червоних водоростей з вапняним скелетом.
Основний продуцент рифових екосистем – мікроскопічні фототрофниє водорості, тому рифи знаходяться на глибинах не більше 50 м, їм потрібно прозора тепла вода з певною солоністю. Рифи – одна з найпродуктивніших систем біосфери, що утворює щодня до 2 т / га біомаси.
4. Саргасове згущення – поля плавають на поверхні бурих і багряннікових водоростей з безліччю повітряних бульбашок. Поширені в Саргассовому і Чорному морях.
5. Абісальні рифтові придонні (<грец. Abyssos бездонний, англ. Rift тріщина) згущення формуються на глибині до 3 км навколо гарячих джерел на розломах океанічної кори (Рифт). У цих місцях виноситься із земних надр сірководень, іони заліза і марганцю, сполуки азоту (оксиди, аміак), що живлять хемотрофних бактерії – продуценти, що споживаються більш складними організмами (молюсками, крабами, раками, рибами і величезними сидячими червоподібними тваринами погонофори). Ці організми не потребують сонячному світлі. У рифтових зонах істоти зростають приблизно в 500 разів швидше і досягають значних розмірів. Двостулкові молюски досягають 30 см в діаметрі, бактерії – до 0,11 мм. Відомі галапагосские рифтові згущення, а також у острова Пасхи.
У морі переважає різноманітність тварин, а на суші – рослин. Тільки покритонасінні становлять 50% всіх видів рослин планети, а морські водорості – лише 5%. Загальна біомаса на суші представлена на 92% зеленими рослинами, а в океані 94% становлять тварини і мікроорганізми.
Біомаса планети оновлюється в середньому кожні 8 років, рослини суші – за 14 років, океану – за 33 дні (фітопланктон – щоденно). Вся вода проходить через живі організми за 3 тис. Років, кисень – за 2-5 тис. Років, а вуглекислий газ атмосфери – всього за 6 років. Істотно більш тривалі цикли вуглецю, азоту і фосфору. Біологічний кругообіг не замкнений, близько 10% речовини йде у вигляді осадових відкладень і поховань у літосферу.
Маса біосфери становить всього 0,05% маси Землі, а її обсяг – близько 0,4%. Загальна маса живої речовини складає 0,01-0,02% від відсталої речовини біосфери, але роль живих організмів в геохімічних процесах досить значна. Щорічна продукція живої речовини становить близько 200 млрд т сухої ваги органічних речовин, в процесі фотосинтезу 70 млрд т води реагує з 170 млрд т вуглекислого газу. Щорічно життєдіяльність організмів залучає до біогенний круговорот 6 млрд т азоту, 2 млрд т фосфору, залізо, сірку, магній, кальцій, калій та ін. Елементи. Людство, використовуючи численну техніку, видобуває близько 100 млрд т корисних копалин на рік.
Життєдіяльність організмів вносить істотний внесок в планетарний кругообіг речовин, здійснюючи його регуляцію, життя служить потужним геологічним фактором, що стабілізує біосферу.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)