§ 28. Биосфера – глобальная экосистема земли

Вопрос. Рассмотрите рисунок 154. Где находятся и чем определены области распространения живых существ на нашей планете?

Ответ. Биосфера – это оболочка Земли, заселенная живыми организмами и преобразованная ими. Она включает почти всю гидросферу, нижнюю часть атмосферы и верхнюю часть земной коры. Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов.

Верхняя граница биосферы простирается от поверхности Земли до озонового экрана. Выше этой границы организмы жить не могут, так как там на них будут губительно действовать ультрафиолетовые лучи Солнца и низкая температура. Нижняя граница проходит по дну гидросферы и на глубине 4-5 км в земной коре материков (это зависит от того, на какой глубине температура горных пород достигает +100°С). Наиболее обильна жизнью часть биосферы у земной поверхности и до глубины 200 м в гидросфере.

Вопрос 1. Что такое биосфера? С именами каких ученых связано развитие представлений о биосфере?

Ответ. Биосфера (от греч. bios – жизнь и sphaire – шар) – геологическая оболочка, состав, структура и энергетика которой связаны с деятельностью организмов. С экологической точки зрения биосфера – глобальная экосистема, объединяющая все гидроценозы, биогеоценозы и антропогенные экосистемы нашей планеты.

Первые представления о биосфере как «области жизни» связаны с именем Ж.Б. Ламарка. Сам термин «биосфера» ввел в науку в 1875 г. австрийский ученый Э. Зюсс, определявший ее как «тонкую пленку жизни» на земной поверхности. Однако ни Ламарк, ни Зюсс не развили представлений о биосфере и не дали ее научного толкования. В начале XX в. отечественный ученый В.И. Вернадский (рис. 153) дал научное определение биосферы и создал учение о ней. Согласно ему, биосфера «...представляет собой определенную геологическую оболочку, резко отличную от всех других оболочек нашей планеты».

Вопрос 2. Из каких компонентов состоит биосфера?

Ответ. Как земная оболочка, населенная организмами и несущая следы их жизнедеятельности, биосфера распределена в атмосфере, гидросфере и литосфере. Среди компонентов биосферы выделяют следующие вещества: живое, биогенное, косное, биокосное, радиоактивное, космогенное, а также рассеянные атомы элементов.

Вопрос 3. Каковы функции живого вещества биосферы? Почему среди них отдельно выделяют биогеохимическую деятельность человека?

Ответ. Живое вещество – совокупность всех организмов, существующих в данный момент на нашей планете. Живое вещество – самый активный компонент биосферы. Количество его для современного нам геологического периода (антропогенового) составляет в сухой массе 2,4 • 1012 т. Живое вещество выполняет в биосфере ряд функций:

Энергетическая функция живого вещества состоит в связи биосферных процессов с космическими.

Газовая функция живого вещества проявляется в том, что потребляя и выделяя газообразные соединения, организмы поддерживают постоянство газового состава атмосферы.

Концентрационная функция живого вещества обусловлена накоплением в телах организмов ряда химических элементов.

Окислительно-восстановительная функция живого вещества заключается в окислении и восстановлении организмами ряда химических соединений.

Биогеохимическая деятельность человека. Она проявляется в использовании для нужд промышленности и сельского хозяйства веществ из земной коры. Благодаря биогеохимической деятельности человека в биосфере создан антропогенный круговорот. В нем скорость миграции атомов в два раза превышает темпы их перемещения при естественных процессах.

Вопрос 4. Докажите, что биосфера – глобальная экосистема Земли.

Ответ. Во-первых, она является открытой системой, в которой на входе имеется солнечная энергия, а на выходе – вещества, образовавшиеся в процессе жизнедеятельности организмов и вынесенные из круговорота. Во-вторых, биосфера – динамическая система. Энергетические потоки и круговорот элементов создают в биосфере неравномерность, зависящую от притока солнечной энергии и распределении живого вещества по планете. Динамическое равновесие биосферы проявляется в том, что изменение любого компонента вызывает дисбаланс, за которым следует изменение других компонентов. Эти изменения действуют по принципу отрицательной или положительной обратной связи. В-третьих, биосфера неразрывно связана с космосом и Вселенной. В настоящее время имеются геологические доказательства образования ряда структур земной коры от живого вещества биосферы. Не только известняк, уголь и нефть, но и сама атмосфера планеты – результаты жизнедеятельности организмов. Это позволяет называть жизнь не столько планетарным, сколько космическим явлением.

Задание. Охарактеризуйте функции живого вещества биосферы. С какими группами организмов они связаны и в чем проявляются? Заполните таблицу (в тетради).

Ответ. Живое вещество биосферы и его функции