Olemme kaikki osa elävää kuorta – biosfääriä. Tämä ei ole vain planeettamme, vaan koko galaksin ainutlaatuinen ekosysteemi. Tietenkin viimeaikaiset tutkimukset ovat vahvistaneet, että orgaanisia aineita on löydetty Marsista ja useista asteroideista, mutta tällainen monimuotoisuus on ainutlaatuinen maapallolle. Jos olet valmis hieman laajentamaan näköalojasi ja menemään koulun opetussuunnitelman ulkopuolelle, on aika puhua tarkemmin biosfäärin ominaisuuksista, sen rakenteesta ja päätoiminnoista.
Biosfäärin käsite ja sen olemus
Biosfääri on maapallon ehdollinen kuori, jossa elävät organismit. Miksi ehdollinen? Tosiasia on, että muut planeetan kuoret (maan, vesi ja ilma) kehystävät planeetan jatkuvalla kerroksella. Ensin tulee maa ja v altameren kuori (litosfääri), sitten hydrosfääri (se yhdistää kaikki vesimuodot), sen jälkeen - ilmakehä(ilmavaippa kulkee sujuvasti ulkoavaruuteen). Biosfääriä on vaikea kuvitella tietyksi kerrokseksi, koska elävät organismit ovat jakautuneet tasaisesti koko maan pinnalle ja voivat elää kaikissa kolmessa elementissä.
Biosfäärin olennaiset ominaisuudet juontavat juurensa antiikista, mutta silti se on planeettamme "nuorin" kuori. Elämä maapallolla syntyi suhteellisen äskettäin, vain 3,8 miljardia vuotta sitten, mikä planeetan ikään verrattuna on pelkkä pikku juttu. Biosfääristä on kaksi käsitettä:
- Ensimmäinen määrittelee kuoren kaiken planeetan orgaanisen aineen kokonaisuudeksi. Se oli perustana termille, jota käytetään tähän päivään asti.
- Toisen käsitteen ehdotti V. I. Vernadsky, hän uskoi, että biosfääri on elävän ja elottoman luonnon erottamaton yhtenäisyys ja vuorovaikutus näiden määritelmien laajassa merkityksessä.
Biosfäärin pääominaisuudet määräytyvät kuitenkin tarkasti sen orgaanisesta komponentista. Loppujen lopuksi tämä on sen perustavanlaatuinen ero muihin Maan kuoriin.
Oppi biosfääristä ja termin alkuperä
Elävän kuoren käsite esitettiin 1800-luvulla. Jean-Baptiste Lamarck kuvaili lyhyesti biosfääriä, vaikka virallista nimeä ei vielä edes ollut olemassa. Vuonna 1875 itäv altalainen paleontologi ja geologi Eduard Suess loi ensimmäisen kerran termin "biosfääri", jota käytetään edelleenkin.
Neuvostoliiton filosofi ja biogeokemisti V. I. Vernadsky antoi v altavan panoksen kaiken maan elämän tutkimukseen, hänestä tuli kuuluisa biosfääriä koskevan kokonaisv altaisen opin luomisen ansiosta. AThänen kirjoituksissaan elävät organismit toimivat voimakkaana voimana, joka jatkuvasti osallistuu maapallon muutokseen.
Elävien organismien rajat
Yleinen kuvaus biosfääristä alkaa kuvauksella rajoista, joissa elävät organismit voivat elää. Jotkut niistä ovat melko sitkeitä ja kestävät jopa kriittisimmät olosuhteet.
Biosfäärin rajat:
- Yläreuna. Sen määrää ilmakehä ja erityisesti maan otsonikerros, se on noin 15-20 kilometriä. Mitä lähempänä päiväntasaajaa, sitä tehokkaampi planeetan suojaverkko. Otsonikerroksen yläpuolella elämä on yksinkertaisesti mahdotonta, koska ultraviolettisäteily ei ole yhteensopiva organismisolujen elintärkeän toiminnan kanssa. Lisäksi hapen määrä vähenee merkittävästi pituuden kasvaessa, ja tämä on haitallista myös eläville olennoille.
- Aloraja. Litosfäärin mukaan suurin mahdollinen syvyys ei ylitä 3,5 - 7,5 kilometriä. Kaikki riippuu kriittisestä lämpötilan noususta, jossa proteiinirakenteiden denaturoituminen tapahtuu. Suurin osa elävistä organismeista on kuitenkin keskittynyt vain muutaman metrin syvyyteen, tämä on aukoissa elävien kasvien, sienten, mikro-organismien, hyönteisten ja eläinten juuristo.
- Rajat hydrosfäärissä. Eläviä organismeja voi esiintyä täysin missä tahansa v altameren osassa: veden pinnasta (plankton, levät) syvänmeren kaivantojen pohjalle. Tiedemiehet ovat esimerkiksi osoittaneet, että elämää on jopa 11 kilometrin syvyydessä Mariaanan kaivossa.
Elävä kuorirakenne
Biosfäärin tärkeimpiä ominaisuuksia ovat mmsen rakennetta. Vernadsky erotti useita aineita, jotka muodostavat elävän kuoren. Lisäksi niillä voi olla sekä orgaanista että epäorgaanista alkuperää:
- Elävä aine. Tämä sisältää kaiken, jolla on solurakenne. Kuitenkin elävän aineen massa biosfäärin rakenteessa on pieni ja on kirjaimellisesti miljoonasosa koko kuoresta. Biosfäärin elävälle aineelle on ominaista, että se on planeettamme tärkein osa. Loppujen lopuksi elävät organismit vaikuttavat jatkuvasti Maan ulkonäköön ja muuttavat sen pinnan rakennetta.
- Biogeeninen aine. Nämä ovat elävien organismien luomia ja prosessoimia rakenteita. Yllättäen miljoonien vuosien ajan elävät olennot ovat kulkeneet elintensä läpi lähes koko maailman v altameren, v altavan määrän ilmakehän kaasuja ja suuren mineraalimassan. Nämä prosessit tuottavat orgaanista alkuperää olevia mineraaleja, kuten öljyä, karbonaattikiviä ja hiiltä.
- Inertti aine. Nämä ovat elottoman luonnon tuotteita, jotka muodostuivat ilman elävien organismien suoraa osallistumista. Tämä sisältää kivet, mineraalit ja maaperän epäorgaanisen osan.
- Bioinertti aine. Muistamme, että elävät organismit vaikuttavat jatkuvasti planeettaan. Tämän seurauksena muodostuu aineita, jotka ovat inerttien rakenteiden hajoamisen ja tuhoutumisen tuotteita. Tähän ryhmään kuuluvat maaperä, säänkestävä kuori ja orgaanista alkuperää olevat sedimenttikivet.
- Lisäksi biosfäärin rakenne voi sisältää aineita, jotka ovat sisälläradioaktiivisen hajoamisen tila.
- Atomit ovat erillinen ryhmä, joita syntyy jatkuvasti ionisaatioprosessissa kosmisen säteilyn vaikutuksesta.
- Viime aikoina maapallon ulkopuolista (kosmista) alkuperää olevia aineita on sisällytetty biosfäärin rakenteeseen.
Elävää ainetta maan muissa kuorissa
Jos tarkastelemme yksityiskohtaisesti biosfäärin ominaisuuksia ja koostumusta, ei voi olla pohtimatta elävien organismien elintärkeän toiminnan piirteitä planeetan muissa kuorissa:
Aerosfääri. Eläviä organismeja ei voi suspendoida ilmakehän kerroksiin, mikroskooppiset vesipisarat toimivat alustana aerobionttien elämälle, ja auringon aktiivisuus ja aerosolit toimivat ehtymättömän energian lähteenä. Ilmakehässä elävät organismit jaetaan kolmeen ryhmään. Trobobiontit - ovat aktiivisia avaruudessa puiden latvoista kumpupilviin. Altobiontit ovat organismeja, jotka voivat selviytyä ohuessa ilmassa. Parabiontit - putoavat vahingossa ilmakehän korkeimpiin kerroksiin. Tässä korkeudessa ne menettävät lisääntymiskykynsä ja niiden elinkaari lyhenee merkittävästi
Geobiosfääri. Maankuori toimii geobionttien substraattina ja elinympäristönä. Tämä kuori sisältää myös useita tasoja, joilla tietyt elämänmuodot elävät. Terrabiontit ovat organismeja, jotka elävät suoraan maan pinnalla. Terrabiosfääri puolestaan on jaettu useisiin muihin kuoriin: kasvisfääriin (vyöhyke puiden latvoistamaan pinta) ja ipedosfääri (maakerros ja säänkuori). Liparivyöhyke - korkealla sijaitsevia alueita, joille elämä on mahdotonta jopa korkeammille kasveille. Eolobiontit ovat tämän vyöhykkeen tyypillisiä edustajia. Litobiosfääri - maankuoren syvät kerrokset. Tämä vyöhyke on jaettu hypoterrabiosfääriin (paikka, jossa aerobiset (happea vaativat) elämänmuodot voivat elää) ja tellurobiosfääriin (vain anaerobiset (hapettomat) organismit voivat selviytyä täällä). Lisäksi litobiontteja löytyy litobiosfääristä, jotka elävät pohjavedessä ja kivihuokosissa
Hydrobiosfääri. Tämä alue kattaa kaikki planeettamme vesistöt (pohjavettä ja ilmakehän kosteutta lukuun ottamatta), jäätiköt mukaan lukien. Merien ja v altamerten asukkaita kutsutaan hydrobionteiksi, jotka puolestaan jaetaan: Aquabionts - mannervesien asukkaat. Marinobiontit ovat merien ja v altamerien eläviä organismeja. Vesipatsassa erotetaan kolme elämäntasoa sen mukaan, kuinka paljon auringonvaloa tunkeutuu sisään: Fotosfääri on valaistuin vyöhyke. Disfotosfääri on aina v altameren hämärä alue (enintään 1 % säteilystä). Afotosfääri - absoluuttisen pimeyden vyöhyke
Tundrasta trooppisiin metsiin. Planeettojen biomien luokitus
Biosfäärin ominaisuudet liittyvät erottamattomasti biomin käsitteeseen. Tämä termi viittaa suuriin biologisiin järjestelmiin, joissa on tietty vallitseva kasvillisuus tai erityisiä maiseman piirteitä. Niitä on yhteensä yhdeksän. Alla on lyhyt kuvaus tärkeimmistäbiomien biosfääri:
- Tundra. V altava puuton alue, joka sijaitsee Euraasian ja Pohjois-Amerikan pohjoisosissa. Tämän vyöhykkeen kasvillisuus ei ole rikasta, pääasiassa jäkälää, kausiluonteisia ruohoja ja samm altaita. Eläimistö on monimuotoisempaa varsinkin vuoden lämpiminä kuukausina, jolloin monien lintu- ja eläinlajien muuttokausi alkaa.
- Taiga. Tämän alueen pääasiallinen kasvillisuus on havumetsät. Biomi kattaa noin 11 % koko maa-alasta. Ankarista sääolosuhteista huolimatta taigalla on erittäin monipuolinen kasvisto ja eläimistö.
- Päätetyt metsät. sijaitsee lauhkealla vyöhykkeellä. Ilmaston kausiluontoisuus ja riittävä määrä kosteutta mahdollistivat tietyntyyppisen kasvillisuuden kehittymisen tässä biomissa. Nämä ovat pääasiassa lehtipuulajeja. Lisäksi näissä metsissä elää monia nisäkkäitä, lintuja ja sieniä, hyönteisistä ja mikro-organismeista puhumattakaan.
- Arot. Tätä biomia edustavat Aasian arot ja Pohjois-Amerikan klassiset preeriat. Useimmiten nämä ovat puuttomia avoimia tiloja, koska merkittävä kosteusvaje vaikuttaa. Mutta eläinmaailma on silti monipuolinen.
- Välimeren vyöhyke. Samannimisen merta ympäröivälle alueelle on ominaista kuumat ja melko kuivat kesät ja erittäin mukavat viileät talvet. Tyypillistä kasvillisuutta edustavat kovalehtiset metsät, piikikäs pensaat ja heinät.
- Aavikot. Valitettavasti yli 30 % maasta on alueita, jotka eivät ole lainkaan edullisia elävien organismien asumiselle. Aavikkoalueita löytyy pitkinkaikkialla Afrikassa ja Australiassa, Etelä-Amerikassa sekä Etelä-, Lounais- ja Euraasian keskustassa. Näiden alueiden kasvisto ja eläimistö on melko niukkaa.
- Savannat. Tämä biomi on avoin tila, joka on kokonaan ruohon ja yksittäisten puiden peitossa. Huolimatta siitä, että nämä ovat melko köyhiä maaperää, tämän alueen eläimistö on silmiinpistävää monimuotoisuudessaan. Savannat ovat ominaisia Afrikalle, Etelä-Amerikalle ja Australialle.
- Pikkuvat (trooppiset) metsät. Tämä vyöhyke erottuu oudoista oikkaista pensaista ja vuosisatoja vanhoista puista - baobabeista. Epätasaisen sateiden jakautumisen vuoksi tämän biomin kasvillisuus on melko harvaa. Trooppisia metsiä löytyy Lounais-Aasiasta ja Afrikasta.
Trooppiset metsät. Tämä on planeettamme kostein alue. Tämän biomin kasvillisuus on hämmästyttävää laajuudeltaan ja monimuotoisuudeltaan. Leveälehtiset sademetsät sijaitsevat suurten täysvirtaisten jokien, kuten Amazonin, Orinocon, Nigerin, Zambezin ja Kongon, altaissa. Ne kattavat myös Kaakkois-Aasian niemimaat ja saaristot
Elävän kuoren perustoiminnot luonnossa
On aika pohtia biosfäärin päätoimintoja ja niiden ominaisuuksia:
- Energia. Tämän toiminnon suorittavat kasvit, jotka osallistuvat fotosynteesiprosessiin. Keräämällä aurinkoenergiaa ne joko jakavat sen elävän kuoren muiden komponenttien kesken tai keräävät sen kuolleisiin orgaanisiin hiukkasiin. Näin palavat mineraalit (hiili, turve, öljy) ilmestyvät.
- Kaasu. Elävät organismit ovat mukana jatkuvassa kaasunvaihdossa.
- Keskittyminen. Joillakin elämänmuodoilla on kyky kerätä selektiivisesti biogeenisiä elementtejä ulkoisesta ympäristöstä. Myöhemmin ne voivat toimia näiden aineiden lähteinä.
- Tuhoisaa. Elävät organismit vaikuttavat jatkuvasti ympäristöön, hajottavat ja käsittelevät sen pintaa. Näin muodostuu inerttiä ja bioinerttiä ainetta.
- Ympäristöä muodostava. Biosfääri ylläpitää tasapainoa suotuisten ja epäsuotuisten ympäristöolosuhteiden välillä, jotka ovat välttämättömiä organismien täyden elämän kann alta.
Biosfäärin ominaisuudet
Koska elävä kuori on hyvin monimutkainen järjestelmä, biosfäärin ominaisuudet eivät voi tulla toimeen ilman perusominaisuuksia, jotka määrittävät sen spesifisyyden:
- Keskitys. Kaikki elävän kuoren prosessit keskittyvät elävien organismien ympärille, niillä on keskeinen paikka biosfäärin opissa.
- Avoimuus. Biosfääri voi olla olemassa vain ulkopuolelta tulevan energian ansiosta, tässä tapauksessa se on auringon aktiivisuutta.
- Itsesäätö. Biosfääri on "kokonaisv altainen organismi", jolla, kuten elävällä olennolla, on homeostaasin kyky.
- Monilaji. Maapallolla elää v altava määrä eläimiä, kasveja, mikro-organismeja ja sieniä.
- Aineiden kierron varmistaminen. Elävien organismien ansiosta fotosynteesi ja aineiden kierto tapahtuu. Biosfäärin ominaisuuksissa nämä kaksi prosessia ovat yksi tärkeimmistä paikoista.
Evoluutio ja historiaMaan elävän kuoren kehitys
Jos luonnehdimme biosfääriä evoluution näkökulmasta, voimme sanoa, että tämä on ainoa kuori, joka jatkuvasti kehittyy ja paranee. Kyse on elävästä aineesta, se on se, joka kehittyy jatkuvasti. Elävän kuoren epäorgaaninen osa ei kykene kehittymään. Jos puhumme biosfäärin ominaisuuksista tulevaisuudessa, kaikki on hieman monimutkaisempaa. Kuoresta on tulossa yhä epävakaampi, ja jatkokehitystä on erittäin vaikea ennustaa.
Keinotekoinen biosfääri
Ihminen ei voi olla elävän kuoren ulkopuolella, on erittäin vaikeaa toistaa kaikkea, mitä se voi antaa meille. Biosfäärin ominaisuudet ovat niin ainutlaatuisia, että ihmiskunta ei vieläkään pysty täysin luomaan olosuhteitaan keinotekoisessa ympäristössä. Tiede ei kuitenkaan pysähdy paikallaan, ja ehkä tulevaisuudessa tiedemiehet saavuttavat jonkin verran menestystä tähän suuntaan.
