Alle lewende wesens van die planeet Aarde kom in noue kontak met mekaar en met die omgewing en vorm sodoende ekosisteme. Hierdie gemeenskappe van interaktiewe organismes is nie van mekaar geïsoleer nie. Hulle is onderling verbind deur verskeie verhoudings, hoofsaaklik voedsel. Die totaliteit van ekosisteme vorm 'n enkele planetêre ekosisteem, wat die biosfeer genoem word. Hierdie artikel sal die struktuur van die biosfeer, sy samestelling en hooffunksies oorweeg.
Wetenskap
Hierdie konsep is die eerste keer in 1803 deur J. B. Lamarck in die wetenskap bekendgestel en het die totaliteit van alle lewende organismes op die planeet Aarde beteken. Aan die einde van die negentiende eeu is die term "biosfeer" deur J. Zuse gebruik, wat die lewelose stof van sedimentêre gesteentes in die struktuur van die biosfeer ingesluit het. Die leerstelling van die biosfeer het in 1926 verskyn, toe V. I. Vernadsky 'n groot hoeveelheid wetenskaplike inligting op een of ander manier opgesom hetillustreer die verhouding tussen lewende en nie-lewende materie. Die wetenskaplike kon wys dat ons planeet nie net deur lewende organismes bewoon word nie, maar ook aktief deur hulle getransformeer word. Boonop is menslike ingryping in natuurlike prosesse volgens Vernadsky so betekenisvol dat daar van die noösfeer gepraat kan word –’n nuwe fase in die ontwikkeling van die biosfeer. Vandag kombineer die wetenskap van die biosfeer data uit verskillende kennisvelde. Onder hulle is biologie, chemie, geologie, klimatologie, oseanologie, grondkunde en ander.
Die struktuur van die biosfeer is sodanig dat lewende organismes onafhanklik die nodige samestelling van die grond, atmosfeer en hidrosfeer kan handhaaf. Hulle speel 'n belangrike omgewingsrol. Op grond hiervan het wetenskaplikes veronderstel dat grond en lug deur lewende organismes self geskep is oor honderde miljoene jare van evolusie. Nadat hy die ooreenkomste in die struktuur van geologiese gesteentes wat dieper as die Kambrium lê, met latere gesteentes bestudeer het, het Vernadsky voorgestel dat lewe op die planeet byna van die begin af in die vorm van die eenvoudigste organismes bestaan het. Later het geoloë die dwaling van hierdie hipotese bewys.
Aangesien die son die energiebasis is vir die bestaan van alle lewe op Aarde, kan die biosfeer as 'n dop beskou word, waarvan die struktuur en samestelling gevorm word as gevolg van die gesamentlike aktiwiteit van lewende organismes en bepaal word deur die invloei van sonenergie. Kom ons maak nou kennis met die struktuur van die Aarde se biosfeer.
Lewend en nie-lewend
In die eerste plek in ag genome die samestelling en struktuur van die biosfeerdit is opmerklik dat dit bestaan uit lewende en nie-lewende materie (inerte materie). Die grootste deel van lewende organismes is gekonsentreer in drie geologiese skulpe van die Aarde: die atmosfeer (luglaag), hidrosfeer (oseane, seë, ensovoorts) en litosfeer (boonste laag rots). Hierdie skulpe is egter oneweredig versprei in die grootste ekosisteem. Die hidrosfeer word dus volledig in die struktuur van die biosfeer voorgestel, terwyl die litosfeer en atmosfeer gedeeltelik verteenwoordig word (onderskeidelik boonste en onderste lae).
Die nie-lewende komponent van die biosfeer bestaan uit:
- Biogene stof, wat 'n produk is van lewensbelangrike aktiwiteit van lewende organismes. Dit sluit in: steenkool, olie, turf, natuurlike kalksteen, gas, ens.
- Bio-inerte stof, wat 'n gesamentlike gevolg is van die lewensbelangrike aktiwiteit van organismes en nie-biologiese prosesse. Dit sluit in: grond, slik, waterreservoirs ensovoorts.
- Inerte stof, wat by die biologiese siklus ingesluit is, maar nie 'n produk van die lewensbelangrike aktiwiteit van lewende organismes is nie. Hierdie groep sluit in: water, metaalsoute, atmosferiese stikstof, ens.
Boundries of the biosfeer
Begrippe soos die samestelling, struktuur en grense van die biosfeer is nou verwant aan mekaar. Ten spyte van die feit dat bakterieë en spore op hoogtes tot 85 kilometer gevind is, word geglo dat die boonste grens van die biosfeer 20-25 km is. Op hoë hoogtes is die konsentrasie lewende materie weglaatbaar weens die sterk invloed van sonstraling.
In die hidrosfeer is lewe oral teenwoordig. En selfs in die Mariana-sloot, waarvan die diepte 11 km is, die wetenskaplikevan Frankryk het J. Picard nie net ongewerwelde diere waargeneem nie, maar ook visse. Bakterieë, alge, foraminifera en skaaldiere leef onder meer as 400 meter Antarktiese ys. Bakterieë word gevind onder 'n kilometer laag slik en in grondwater. Nietemin word die grootste konsentrasie lewende wesens op 'n diepte van tot 3 km waargeneem. Dus kan die grense en struktuur van die biosfeer in verskillende dele van die planeet verskil.
Atmosfeer, litosfeer en hidrosfeer
Die atmosfeer bestaan hoofsaaklik uit suurstof en stikstof. Dit bevat klein hoeveelhede argon, koolstofdioksied en osoon. Die lewe van beide land- en waterwesens hang af van die toestand van die atmosfeer. Suurstof is nodig vir die asemhaling van lewende organismes en die mineralisering van sterwende organiese stowwe. Wel, koolstofdioksied word deur plante vir fotosintese gebruik.
Die litosfeer het 'n dikte van 50 tot 200 km, maar die hoofgetal spesies lewende organismes is in sy boonste laag 'n paar tientalle sentimeters dik gekonsentreer. Die verspreiding van lewe diep in die litosfeer is beperk as gevolg van 'n aantal faktore, waarvan die belangrikste is: gebrek aan lig, hoë digtheid van die medium en hoë temperatuur. Die onderste grens van die verspreiding van lewe in die litosfeer is dus 'n diepte van 3 km, waarop sommige soorte bakterieë gevind is. In regverdigheid moet daarop gelet word dat hulle nie in die grond gewoon het nie, maar in grondwater- en oliehorisonne. Die waarde van die litosfeer lê daarin dat dit lewe gee aan plante, hulle voed met al die nodige stowwe.
Hydrosfeeris 'n noodsaaklike komponent van die biosfeer. Sowat 90% van die watervoorraad val op die Wêreldoseaan, wat 70% van die planeet se oppervlak beslaan. Dit bevat 1,3 miljard km3, en riviere en mere bevat 0,2 miljoen km3 water. Die belangrikste faktor in die lewensbelangrike aktiwiteit van die organisme is die inhoud van suurstof en koolstofdioksied in water.
Fassinerende nommers
Die samestelling, struktuur en funksies van die biosfeer verras met hul skaal. Ons sal nou 'n paar interessante feite leer ken. Water bevat 660 keer meer koolstofdioksied as lug. Op land heers die diversiteit van die plantwêreld, en in die see - die dierewêreld. 92 persent van alle biomassa op land is groen plante. In die see is 94% mikroörganismes en diere.
Die Aarde se biomassa word gemiddeld een keer elke agt jaar hernu. Landplante benodig 14 jaar hiervoor, seeplante - 33 dae. Dit sal 3000 jaar neem vir al die water van die aardbol om deur lewende organismes te gaan, suurstof - tot 5000 jaar, en koolstofdioksied - 6 jaar. Vir stikstof, koolstof en fosfor is hierdie siklusse selfs langer. Die biologiese siklus is nie gesluit nie - ongeveer 10% van lewende materiaal gaan in sedimentêre neerslae en begrafnisse oor.
Die biosfeer is verantwoordelik vir slegs 0,05% van die massa van ons planeet. Dit beslaan ongeveer 0,4% van die volume van die Aarde. Die massa van lewende wesens is slegs 0,01-0,02% van die massa van inerte materie, maar hulle speel 'n baie belangrike rol in geochemiese prosesse.
200 miljard ton organiese droë gewig word jaarliks geproduseer, en inFotosintese absorbeer 170 miljard ton koolstofdioksied. In die proses van lewensbelangrike aktiwiteit van mikroörganismes is 6 miljard ton stikstof en 2 miljard ton fosfor, sowel as 'n groot hoeveelheid yster, magnesium, swael, kalsium en ander elemente elke jaar betrokke by die biogeniese siklus. Gedurende hierdie tyd produseer die mensdom ongeveer 100 miljard ton minerale.
In die loop van hul lewe lewer organismes 'n beduidende bydrae tot die sirkulasie van stowwe, wat die biosfeer stabiliseer en transformeer, waarvan die eienskappe en struktuur 'n mens laat dink aan die teenwoordigheid van hoër magte.
Energiefunksie
Nadat ons met die struktuur en samestelling van die biosfeer kennis gemaak het, gaan ons verder na die funksies daarvan. Kom ons begin met energie. Soos u weet, absorbeer plante sonstraling en versadig die biosfeer met lewensbelangrike energie. Ongeveer 10% van die vasgevang lig word deur produsente gebruik vir hul behoeftes (hoofsaaklik vir sellulêre respirasie). Alles anders word deur voedselkettings deur alle ekosisteme van die biosfeer versprei. 'n Deel van die energie word in die ingewande van die aarde bewaar en versadig hulle met sy krag (steenkool, olie, ens.).
Selfs as die funksies en struktuur van die biosfeer kortliks in ag geneem word, sonder hulle altyd die redoksfunksie uit as 'n subspesie van energie. As produsente kan chemosintetiese bakterieë energie onttrek uit die reaksies van oksidasie en reduksie van anorganiese verbindings. In die proses van waterstofsulfiedoksidasie voed swaelbakterieë op energie, en yster (van 2-valent tot 3-valent) - ysterbakterieë. Nitrifiserende sit ook nie sonder niesake. Hulle oksideer ammoniumverbindings tot nitrate en nitriete. Daarom bemes boere hul lande met ammoniumverbindings, wat nie op hul eie deur plante opgeneem word nie. Wanneer die grond direk met nitrate bemes word, is die opbergweefsels van plante oorversadig met water, wat lei tot 'n verswakking in hul smaak en 'n toename in die risiko van spysverteringsiektes by diegene wat dit eet.
Omgewingvormende funksie
Lewende organismes vorm die grond, en reguleer ook die samestelling van die lug en waterskulpe van die aarde. As fotosintese nie op die planeet bestaan het nie, sou die voorraad van atmosferiese suurstof oor 2000 jaar opgebruik wees. Daarbenewens, letterlik in een eeu, as gevolg van 'n toename in die konsentrasie van koolstofdioksied in die lug, sou organismes begin sterf. In een dag kan 'n woud tot 25% koolstofdioksied uit 'n 50 meter laag lug absorbeer.’n Mediumgrootte boom kan suurstof vir vier mense verskaf. Een hektaar bladwisselende woud, geleë naby die stad, hou jaarliks sowat 100 ton stof terug. Baikalmeer, wat bekend is vir sy kristalhelderheid, is so te danke aan klein skaaldiere wat dit drie keer per jaar "filtreer". En hierdie is net 'n paar voorbeelde van hoe lewende organismes die samestelling van stowwe in die biosfeer reguleer.
Konsentrasiefunksie
Lewende wesens, en veral mikroörganismes, is in staat om baie chemiese elemente wat in die biosfeer voorkom, te konsentreer. Byna 90% grondstikstofis die gevolg van die aktiwiteit van blougroen alge. Bakterieë kan yster konsentreer (byvoorbeeld deur wateroplosbare bikarbonaat te oksideer na hidroksied wat in hul omgewing neergelê word), mangaan en selfs silwer. Hierdie wonderlike kenmerk het wetenskaplikes toegelaat om te glo dat dit te danke is aan mikroörganismes dat daar soveel metaalafsettings op aarde is.
In sommige lande word elemente soos germanium en selenium uit plante onttrek. Fucus-alge kan 10 000 keer meer titanium ophoop as wat in die omliggende seewater voorkom. Elke ton bruin alge bevat etlike kilogram jodium. Australiese eikebome versamel aluminium, denne - berillium, berk - barium en strontium, lariks - niobium en mangaan, en torium is gekonsentreer in esp, voëlkersie en spar. Daarbenewens "versamel" sommige plante selfs edelmetale. Dus, in 1 ton asem-as kan daar tot 85 gram goud wees!
Vernietigende funksie
Die chemiese struktuur van die Aarde se biosfeer en sy omgewing behels nie net kreatiewe nie, maar ook vernietigende prosesse. Hulle speel egter ook 'n groot rol in die regulering van stowwe op die planeet. Met die aktiewe lewe van lewende organismes vind die mineralisering van organiese residue en die verwering van rotse plaas. Bakterieë, swamme, blougroen alge en ligene kan harde gesteentes afbreek deur koolsuur-, salpeterige en swawelsure vry te stel. Korrosiewe verbindings stel ook boomwortels vry. Daar is bakterieë wat selfs glas en goud kan vernietig.
Vervoerfunksie
Met inagneming van die struktuur enfunksies van die biosfeer, kan 'n mens nie die massa-oordrag van materie uit die oog verloor nie. 'n Boom lig water uit die aarde in die atmosfeer op, 'n mol gooi die aarde op, 'n vis swem teen die stroom, 'n swerm sprinkane migreer - dit alles is 'n manifestasie van die vervoerfunksie van die biosfeer.
Lewende materie kan geweldige geologiese werk doen, 'n nuwe beeld van die biosfeer vorm en aktief aan al sy prosesse deelneem.
Afsonderlik is dit die moeite werd om kennis te neem van die proses van vorming van sedimentêre gesteentes. Die eerste fase van hierdie proses is verwering - die vernietiging van die boonste lae van die litosfeer onder die werking van lug, son, water en mikroörganismes. As jy die rots binnedring, kan die wortels van plante dit vernietig. Die water wat in die krake wat deur die wortels gevorm word insypel, los op en dra die stof weg. Dit is as gevolg van die korrosiewe komponente van die plant. Korsmosse is veral volop in organiese sure. Dus vind fisiese verwering saam met chemiese verwering plaas.
Weens die dood van plankton-organismes word tot 100 miljoen ton kalksteen jaarliks op die bodem van die wêreld se oseane neergelê. Baie van hulle is van chemiese oorsprong, en is byvoorbeeld in die kontakgebied tussen suur en alkaliese grondwater. Met die dood van eensellige alge en radiolariërs word silikon-bevattende slik gevorm wat honderdduisende km2 van die seebodem bedek.
Grondvormende funksie
Die eienskappe en struktuur van die biosfeer is so omvattend dat al sy funksies nou verwant is. Grondvorming is dus een van die vertakkings van massa-uitruilingen omgewingsvorming, maar word afsonderlik beskou as gevolg van die belangrikheid daarvan. Tydens die vernietiging en verdere verwerking van rotse deur mikroörganismes word 'n los, vrugbare dop van die aarde gevorm, wat grond genoem word. Die wortels van groot plante onttrek minerale elemente uit diep horisonne, verryk die boonste lae van die grond daarmee en verhoog hul vrugbaarheid. Die grond ontvang organiese verbindings van die dooie wortels en stamme van plante, sowel as die ontlasting en karkasse van diere. Hierdie verbindings is voedsel vir grondorganismes wat organiese materiaal mineraliseer, wat koolstofdioksied, organiese sure en ammoniak produseer.
Invertebrate, insekte, sowel as hul larwes, speel die belangrikste struktuurvormende rol. Hulle maak die grond los en geskik vir plantlewe. Gewerwelde diere (molle, skarniere en ander) maak die aarde los, wat bydra tot die suksesvolle groei van struike daarin. Snags dring verkoelde saamgeperste lug die grond binne, wat nodig is vir die asemhaling van wortels en mikroörganismes.
So 'n wonderlike struktuur van die biosfeer.
