Что препятствует распространению живых организмов в тропобиосфере
Распространение организмов в биосфере
При приближении к полюсам количество живых организмов уменьшается. Это зависит от климата. В приэкваториальной зоне суши, с высокими температурами и большим количеством осадков в течение года, развивается пышная растительность. Верхушки деревьев смыкаются, образуя непроницаемый для солнечных лучей зелёный шатёр. Отдельные деревья достигают высоты 60—80 м (это 20–30-этажный дом!). Они обвиты лианами, на стволах и ветках деревьев селятся другие растения, впитывающие влагу из воздуха. Растительность настолько густа, что леса почти непроходимы. Многие животные и птицы маскируются среди цветов и листьев этого вечнозелёного леса, типичными представителями которого являются обезьяны.
К северу и югу от экватора, в зоне тропиков, где температуры высокие, а осадков выпадает мало, климат в основном засушливый. Растительность скудная, животных мало. Некоторые из них зарываются в песок или живут в норах (змеи, ящерицы, мелкие млекопитающие). Остальные могут долгое время обходиться без воды (верблюды) или пробегать большие расстояния в её поисках (антилопы).
В умеренных широтах, где температуры изменяются по сезонам и осадков выпадает достаточно, растут листопадные леса. Материал с сайта http://worldofschool.ru
У полюсов в условиях низких температур растений почти нет. В толще снега и льда живут только бактерии и некоторые одноклеточные водоросли. Среди животных больше всего белых медведей (Арктика) и пингвинов (Антарктида), каких насчитывается несколько видов.
Таким образом, состав биосферы изменяется от экватора к полюсам. Наиболее богат растительный и животный мир в приэкваториальных и умеренных широтах.
Биосфера – глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Живое вещество, его функции. Особенности распределения биомассы на Земле
Содержание:
Биосферу можно также назвать глобальной экосистемой. Важной ее составляющей является, так называемая, сложная система круговорота между организмами и сложными химическими веществами. Одним из основополагающих процессов в глобальной экосистеме можно смело считать фотосинтез. Также, к основным процессам относятся трофические связи организмов, находящихся в одной пищевой цепи.
В живую оболочку Земли, кроме растений, микроорганизмов, животных, входят продукты жизнедеятельности организмов, такие как, уголь, нефть.
Останки живых организмов, осадочные породы также составляют часть биосферы.
Если из данной экосистемы изъять, к примеру, воздух или воду, то вся система рушится. Это, в конечном итоге, может пагубно отразится на всей системе и вывести ее из гармонии. Строение органических веществ соответствует среде обитания, а их разнообразие говорит о многообразии пространств, в которых живут те или иные организмы.
Последние годы человечество только этим и занимается. Люди обедняют и осушают почву, уничтожают леса, истребляют животных, загрязняют воздух и воду. Тем самым нанося непоправимый вред биосфере и самим себе в частности.
Существование экосистем предполагает обмен энергетическими потоками, первым звеном в котором являются автотрофные организмы, продуцирующие органику.
Биосфера – это оболочка Земли, то пространство, где существует жизнь. Термин «биосфера» был введен австрийским ученым Эдуардом Зюссом в 1875 году. Позже учение о «пленке жизни» продолжил естествоиспытатель Владимир Вернадский. По его учению, в биосфере взаимосвязаны все компоненты на геохимическом уровне. Вернадский ввел новый термин – «ноосфера», он доказал, что живые организмы являются определяющими в жизненной силе Земли.
Живая оболочка планеты является саморегулируемой системой, обладающей свойствами саморегуляции.
Разнообразие видов, форм жизни обуславливает стабильность и устойчивость жизненной сферы. Окружающая среда наносит отпечаток на внешний вид, строение организмов, которые проявляются в различных адаптациях, приспособлениях, ответных реакциях.
Жизнь кишит везде, все ее элементы связаны, влияют друг на друга и на природу в целом. В атмосфере живет множество животных и микроорганизмов, которые передвигаются активным или пассивным способом.
Грибные и бактериальные споры были найдены на высоте 20—22 км.
Учение В.И. Вернадского о биосфере
В.И. Вернадский – общепризнанный разработчик учение о биосфере. Он ввел понятие «живого вещества», как формирующего фактора биологической геосферы.
Функции живого вещества по учению Вернадского:
В.И. Вернадский смог выделить несколько основных функций биосферы. А именно:
| Функции | Содержание |
| Газовая функция | В результате фотосинтеза растения выделяют кислород. Данная функция осуществляется также благодаря животным, выделяющим углекислый газ в окружающую среду. |
| Концентрационная функция | Осуществляется в организмах различных животных, которые имеют способность накапливать в своих телах определенные химические элементы, такие как углерод и кальций. |
| Окислительно-восстановительная функция | Основывается на превращении веществ и энергии в процессе жизнедеятельности. В результате химических реакций получаются соли, окислы и разнообразные органические и неорганические соединения. Именно благодаря этой функции образовываются железные и марганцовые руды. |
| Функция образования среды | Подразумевает трансформацию физических и химических характеристик среды обитания организмов, включая атмосферу, грунт, моря и океаны. |
| Функция накопления кальция | Преобразование химического элемента в углекислые, щавелевокислые, фосфорнокислые кальциевые соли. |
Особенностью живого вещества является то, что компоненты, входящие в его состав проявляют устойчивость исключительно в живых организмах.
Структура биосферы
Согласно учению Вернадского биосфера являет собой организованную сферу планеты, которая находится в контакте с живыми организмами.
В.И. Вернадский в составе биосферы выделял такие элементы:
Живое вещество, его функции
В основе концепции глобальной экосистемы заложено понимание термина «живое вещество». Большую часть живого вещества составляет земная растительность (около 90%). Данное вещество является самым мощным энергетическим, а также геохимическим фактором, его можно смело назвать основным фактором развития биосферы.
Как известно, источником биохимической активности живых организмов является солнечная энергия, без которой не сможет произойти такой важный процесс как фотосинтез.
С самого своего появления жизнь не стоит на месте, а постоянно развивается. Тем самым, влияя на окружающую среду и, в определенной мере, изменяя ее.
Исходя из этого, можно с полной уверенностью сказать, что эволюционный процесс экосистемы и всей органической жизни проходит параллельно.
Жизнь на нашей планете появилась около четырех миллиардов лет назад, с этого самого момента на Земле и сформировалась биосфера. Огромный вклад в образование биосферы внесли цианобактерии. Они первыми освоили кислородный фотосинтез. Других претендентов на производство атмосферы не существовало в мире прокариотов.
Живая оболочка Земли — это не только сфера, в которой находится все живое, но и совместный результат деятельности организмов. Вещество и биосфера неразделимы. Биосферный уровень включает в себя все живое вещество планеты.
Геологический круговорот веществ происходит в течение многих тысяч и миллионов лет. В процессе круговорота образуется живое вещество из неорганических соединений, впоследствии органика распадается на неорганические компоненты.
Особенности распределения биомассы на Земле
Состав и распределение биосферы – один из интереснейших вопросов в биологии.
Биосфера включает в себя огромное количество растений, животных и других форм жизни нашей планеты. Термин «ноосфера», предложенный Вернадским в начале 20-го столетия, получил широкое распространение.
В современном мире огромное влияние на биомассу оказывает человек. Сокращаются площади, производящие живую массу.
5.8 Биосфера — глобальная экосистема
Вопрос 1. Расскажите о структуре биосферы.
Биосфера — это та часть Земли, в пределах которой существует жизнь (причем в активной форме, а не в виде спор, пыльцы и т. п.). Также биосферу можно определить как особую оболочку Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью всех живых организмов нашей планеты. Структурно биосфера охватывает часть воздушной оболочки (атмосферы), водную оболочку (гидросферу) и верхнюю часть литосферы. Она состоит из нескольких взаимосвязанных типов вещества: живое вещество — совокупность всех живых организмов (животные, растения, грибы, микроорганизмы);
Вопрос 2. Охарактеризуйте оболочки Земли, в которых обитают живые организмы, — атмосферу, гидросферу и литосферу.
Атмосфера является воздушной оболочкой Земли. Она содержит кислород, необходимый для дыхания организмов, и углекислый газ, используемый автотрофами в ходе фотосинтеза. Будучи частично прозрачной для излучения Солнца, атмосфера позволяет видимой части спектра, а также тепловому (инфракрасному) излучению достигать поверхности Земли. Атмосфера также обладает теплоизолирующими свойствами, замедляя остывание ночной стороны нашей планеты. Осадки, ветра и другие атмосферные явления играют важнейшую роль в существовании экосистем.
Гидросфера — водная оболочка. Для населяющих ее организмов огромное значение имеют освещенность, температура, соленость конкретного водоема. Для биосферы в целом очень важна большая теплоемкость воды и то, что она, замерзая, формирует ледяной покров, под которым сохраняется жизнь. Условия обитания в гидросфере гораздо стабильнее, чем на суше. Это и сделало океан колыбелью жизни (хорошо адаптировавшийся вид может сотни миллионов лет процветать в океане без видимых изменений).
Литосфера — твердая оболочка Земли. Она поставляет для создания почвы косное вещество (горные породы). Это же косное вещество является для живых организмов источником минеральных солей, а бактерии- хемосинтетики (серобактерии, железобактерии) используют энергию, выделяющуюся при окислении неорганических соединений.
Вопрос 3. Чем определяются границы распространения живых организмов в биосфере?
Границы распространения живых организмов в биосфере определяются абиотическими факторами: количеством осадков, температурой, давлением, содержанием кислорода, уровнем ультрафиолетового излучения и др. Там, где эти факторы сильно отклоняются от оптимальных значений, жизнь становится невозможной (высокогорье, полярные зоны, пустыни, вулканы, пещеры).
Признаки жизни в атмосфере обнаруживаются вплоть до высоты 20 км (уровень озонового слоя), где можно встретить споры, бактерий, мельчайших членистоногих. Однако полноценные экосистемы располагаются вблизи поверхности планеты (в горах — до высоты 3-5 км). Водная оболочка Земли заселена практически полностью; живые организмы встречаются даже на дне Марианской впадины (глубина более 11 км). Вместе с тем основная часть биомассы сосредоточена в верхних слоях гидросферы, где возможно существование фотосинтетиков. Жизнь в литосфере почти полностью сосредоточена в почве, толщина которой может достигать нескольких метров. Однако бактерии в месторождениях полезных ископаемых (например, нефти) обнаружены на глубине до 3-4 км.
Вопрос 4. Как формируется биокосное вещество биосферы?
Биокосное вещество образуется в результате взаимодействия живых организмов и неорганической природы. Примерами биокосного вещества являются ил и почва. Первый этап почвообразования — это почти исключительно физико-химические процессы: солнечные лучи вызывают неравномерное нагревание горных пород, происходит их выветривание, вымывание и т. д. Но параллельно с этим начинают действовать и постепенно выходят на первый план биологические факторы: накопление органических остатков и за счет активности редуцентов формирование перегноя и гумуса. Начальные шаги в этом направлении осуществляют «пионеры жизни» — лишайники и цианобактерии, способные существовать практически на голых камнях и ускорять их разрушение. Затем, по мере накопления доступных для высших растений запасов минеральных веществ, к почвообразованию подключаются мхи, травы, кустарники и т. д.
Вопрос 5. Охарактеризуйте распределение биомассы на земном шаре.
Общая масса живых существ на нашей планете составляет около 2,43 * 10 12 т. Биомасса водных организмов составляет лишь немногим более 1/1000 (0,13%) от этой величины; остальные живые существа обитают на суше. Биомасса организмов суши на 99,2% представлена растениями, на 0,8% — животными, грибами и микроорганизмами. Распределение биомассы в Мировом океане имеет обратную закономерность: 93,7% — животные и лишь 6,3% — растения и микроорганизмы. Плотность биомассы увеличивается от полюсов к экватору, что в первую очередь связано с климатическими факторами. Максимальная плотность наблюдается в тех районах, которые в течение всего года обеспечены теплом и влагой (тропические леса, мелководье теплых морей и пр.).
Строение и состав биосферы
Вопрос 2. Охарактеризуйте распределение живых организмов по суше.
Живые организмы в пределах биосферы распределены очень неравномерно. В настоящее время описано около 300 тыс. видов растений и более 1,5 млн. видов животных. Из этого количества 93% представлено сухопутными, а 7% — водными видами животных. Суммарная биомасса организмов сухопутных видов образована на 99,2% зелеными растениями (2,4 • 10 12 т) и на 0,8% животными и микроорганизмами (0,2 • 10 11 т). На большой высоте и в глубинах гидросферы и литосферы организмы встречаются относительно редко. Жизнь сосредоточена главным образом на поверхности Земли, в почве и приповерхностном слое океана. Кроме этого, существует зональное распределение растений и животных. Причем наибольшая плотность населения наблюдается в тропической и субтропической зонах. Жизнь сосредоточена главным образом на суше, причем 99,2% — зеленые растения и 0,8% животные и микроорганизмы. Напротив, в океане на долю растений приходится 6,3%, а на долю животных и микроорганизмов — 93,7% всей биомассы.
Вопрос 3. Что означает понятие «видовой состав» биосферы?
Под видовым составом биосферы подразумевают количество видов живых организмов, относящихся к разным систематическим группам всех царств живой природы. В настоящее время описано около 300 тыс. видов растений и более 1,5 млн. видов животных.
Вопрос 4. Представители каких систематических групп животных преобладают на суше?
Среди животных 96% видов приходится на долю беспозвоночных и только 4% на долю позвоночных, среди которых млекопитающие составляют примерно 10%. Приведенные соотношения иллюстрируют фундаментальную закономерность организации биосферы: в количественном отношении преобладают формы, достигшие в процессе эволюции относительно низких степеней морфофизиологического прогресса.
Вопрос 5. Какой вклад вносят позвоночные животные в биомассу океана?
В океане на долю растений приходится 6,3% (0,2 • 10 9 т), а на долю животных и микроорганизмов 93,7% (0,3 • 10 10 т) совокупной биомассы.
Среди животных — обитателей планеты Земля неизмеримо малая часть видов приходится на позвоночных животных (в основном рыб и млекопитающих), соответственно, неизмеримо малая доля биомассы Мирового Океана приходится на долю позвоночных животных.
Влияние живых организмов на биосферу
Вопрос 1. В чем заключается влияние живых организмов на биосферу?
Живые существа способствуют переносу и круговороту веществ в природе. Благодаря деятельности фотосинтетиков в атмосфере снизилось количество углекислого газа, появился кислород и сформировался защитный озоновый слой. Деятельность живых организмов определяет состав и структуру почвы (переработка редуцентами органических остатков), предохраняет ее от эрозии. В значительной мере животные и растения определяют также содержание различных веществ в гидросфере (особенно в небольших по размеру водоемах). Некоторые организмы способны избирательно поглощать и накапливать определенные химические элементы — кремний, кальций, иод, серу и т.д. Результатом активности живых существ являются отложения известняков, железных и марганцевых руд, запасов нефти, угля, газа.
Вопрос 2. Расскажите о круговороте воды в природе.
Под действием энергии Солнца вода испаряется с поверхности водоемов и воздушными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород и делает составляющие их минералы доступными для растений, микроорганизмов и животных. Она размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими и неорганическими частицами в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей — важнейшее звено в поддержании жизни на Земле.
Растения участвуют в круговороте воды двояким способом: извлекают ее из почвы и испаряют в атмосферу; часть воды в клетках растений расщепляется в процессе фотосинтеза. При этом водород фиксируется в виде органических соединений, а кислород поступает в атмосферу.
Животные потребляют воду для поддержания осмотического и солевого равновесия в организме и выделяют ее во внешнюю среду вместе с продуктами обмена веществ.
Вопрос 3. Какие организмы поглощают диоксид углерода из атмосферы?
Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Кроме того, часть атмосферного углекислого газа растворяется в воде морей и океанов, а затем в форме ионов угольной кислоты может захватываться животными — моллюсками, кораллами, губками, использующими карбонаты для построения раковин и скелетов. Результатом их активности может быть образование осадочных пород (известняков, мела и др.).
Вопрос 4. Опишите путь возвращения связанного углерода в атмосферу.
Углерод поступает в биосферу в результате фиксации его в процессе фотосинтеза, Количество углерода, ежегодно связываемого растениями, оценивается в 46 млрд т. Часть его поступает в тело животных и освобождается в результате дыхания в виде СО2, который вновь поступает в атмосферу. Кроме того, запасы углерода в атмосфере пополняются за счет вулканической деятельности и сжигания человеком горючих ископаемых. Хотя основная часть поступающего в атмосферу диоксида углерода поглощается океаном и откладывается в виде карбонатов, содержание СО2 в воздухе медленно, но неуклонно повышается.
Вопрос 5. Какие факторы, кроме деятельности живых организмов, влияют на состояние нашей планеты?
Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют абиотические факторы: движение литосферных плит, вулканическая активность, реки и морской прибой, климатические явления, засухи, наводнения и другие природные процессы. Некоторые из них действуют очень медленно; другие же способны практически мгновенно изменить состояние большого количества экосистем (масштабное извержение вулкана; сильное землетрясение, сопровождаемое цунами; лесные пожары; падение крупного метеорита).
Вопрос 6. Кто впервые ввел в науку термин «ноосфера»?
Ноосфера (от греч. noos — разум) — это понятие, обозначающее сферу взаимодействия природы и человека; это эволюционно новое состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Впервые термин «ноосфера» в 1927 г. ввели в науку французские ученые Эдуард Леруа (1870—1954) и Пьер Тейяр де Шарден (1881—1955).