КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Структура биосферы
Под структурой чего-либо в самом общем смысле принято понимать пространственное строение, внутреннее устройство и совокупность связей между частями объекта. Биосфера представляет собой сложную многокомпонентную систему, представляет собой совокупность газообразной, жидкой, твердой и биологической организаций. Главными её компонентами как особой оболочки планеты являются: - потоки космической энергии, космическое вещество, поступающие на Землю; - биомасса живой растительности, способная за счет фотосинтеза преобразовывать энергию солнца в химическую потенциальную энергию и хранить ее в виде органических соединений; - почвенный покров, который обеспечивает существование растительности; - биомасса живущих животных, простейших, микроорганизмов, потребляющих фитомассу и доводящих ее до полной минерализации; - водная оболочка (гидросфера); - газовая оболочка атмосфера; - литосфера (оболочка биогенных осадочных пород). Если говорить о пространственной структуре, то она определяется распределением живых организмов (растения, животные, микроорганизмы) в пространстве, т.е. определяется нижним слоем атмосферы (тропосферой), гидросферой Земли (океаны, моря, реки и т.д.) и верхней частью земной коры (литосферой). Внутреннее устройство биосферы характеризуется строгой организованностью, биологическим равновесием численности и взаимной адаптированностью составляющих ее организмов. Основные параметры характеризующего современную биосферу напрямую связаны с характеристикой живого вещества – это биомасса, видовое многообразие, биологический круговорот. Биомасса. Характерной особенностью является низкая биомасса океана - всего 13 % от суммарной биомассы организмов планеты, хотя океан занимает 70,2 %всей поверхности земли. Суммарная биомасса суши составляет 2,42*•1012 т сухого вещества, в то время как суммарная биомасса суши - всего 0,0032•1012 т. Весовые характеристики живого вещества биосферы представлены на рис.4.2 и 4.3.
Рис. 4.3. Биомасса организмов континентов (сухое вещество)
Рис. 4.4. Биомасса организмов океана (сухое вещество)
Как видим из диаграмм, на континентах по массе преобладают растения, а в океане - животные. Живое вещество планеты сосредоточено в основном в зеленых растениях суши, а организмы, не способные к фотосинтезу, составляют менее 1 %, при этом количество видов растений в 4 раза меньше, чем животных. Следовательно, можно констатировать, что более высокий уровень дифференциации живого вещества сосредоточен в меньшем объеме, чем уровень, менее дифференцированный. Видовое многообразие или численность видов. Называют общее количество видов прокариот около 3000 (Курс низших растений / Под ред. М.В.Горленко. 1981). В отношении видового многообразия эукариот существует большая определенность: животное население более разнообразно, чем растительное, табл.4.1. Ведущее положение среди животных занимают членистоногие, в частности насекомые, на долю которых приходится 80 % общего количества видов. За членистоногими идут моллюски. Таблица 4.1 -Количество видов эукариот
Позвоночные занимают 3-е место (около 3%). Млекопитающие составляют лишь десятую часть позвоночных животных. Почти 50 % общего количества видов позвоночных приходится на долю рыб. Известно около 30 тыс. видов простейших и около 40000 видов многоклеточных беспозвоночных. Более 70% всех видов растений (240 тыс.) приходится на долю покрытосеменных - наиболее поздно сформировавшейся группы сухопутных растений. По 8-9% от общего количества видов растений приходится на водоросли, мхи и лишайники. Затем следуют папоротникообразные, которым заметно уступают плауновидные и голосеменные. Всего 10% видов растений (преимущественно водоросли) обитают в морских и пресных водах. Грибы составляют около 8% видов эукариот. Биологический круговорот биосферы. Биологический круговорот, основанный на взаимодействии синтеза и деструкции органического вещества, - одна из самых существенных форм организации жизни в планетарном масштабе. Только он обеспечивает непрерывность жизни. Осуществляется при участии всех живых организмов населяющих биосферу и лежит в основе её функционирования. Заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Поскольку Земля конечное физическое тело, то естественно, что запасы элементов питания, доступных для функционирования жизни, также ограничены. Поэтому для того чтобы обеспечивать бесконечно долгое существование жизни на планете они должны циркулировать.
Именно благодаря наличию глобального биологического круговорота возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов. При этом каждый вид организмов представляет собой определенное звено в этом процессе. Любой существующий на планете организм должен отдавать в среду то, что могут использовать другие организмы, используя при этом в качестве средств существования их тела или продукты распада. Так, используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии Солнца создают органическое вещество. Около 10 % биомассы растений ежегодно возобновляется. Приход органического вещества должен компенсироваться расходом потребления для того, чтобы сохранялась относительная стабильность биологического круговорота. Следовательно, синтезированное органическое вещество должно разрушаться другими живыми существами (гетеротрофами — потребителями и деструкторами) с тем, чтобы продукты этого разрушения могли быть использованы растениями для новых органических синтезов. Именно благодаря деятельности деструкторов (преимущественно микроорганизмов) любая форма жизни будет неизбежно включаться в круговорот. С их помощью осуществляется естественная саморегуляция биосферы. Наземные организмы (животные, грибы, микроорганизмы) должны ежегодно разрушать массу органического вещества почти в 10 раз превосходящую их собственный вес. Биологический круговорот веществ является главным фактором эволюции биокосных систем планеты. Живые организмы и неорганическая (косная) материя на Земле тесно связаны между собой и в совокупности образуют различные сложные природные системы, которые В.И.Вернадский назвал биокосными: «Биокосные естественные тела характерны для биосферы. Это закономерные структуры, состоящие из косных и живых тел одновременно (например, почвы), причем все их физико-химические свойства требуют - иногда чрезвычайно больших - поправок, если при их исследовании не учтено проявление находящегося в них живого вещества». Первой биокосной системой была названа почва. Однако биокосными телами ученый также считал и большинство земных вод: «Все воды океанов и морей, рек и озер, все их илы представляют биокосные тела. Газовый режим, химический состав и иловые осадки всех этих вод - их химия - в основном определяются живым веществом». Кроме того, процесс выветривания горных пород, по мнению Вернадского, также является биокосным процессом. Биокосные системы этого рода играют большую роль в организованности биосферы - самой крупной из биокосных систем.
На современном этапе биокосными системам считаются коры выветривания, илы, водоносные горизонты, ландшафты (экосистемы, биогеоценозы), речные бассейны, моря, океаны и др. Во всех перечисленных системах развивается биологический круговорот атомов, на начальной стадии которого атомы входят в состав живых организмов и «заряжаются энергией», а на заключительной - идет разложение органических веществ и переход атомов снова в состав минеральных соединений. При этом аккумулированная солнечная энергия выделяется в тепловой и работоспособной химической форме, а за счет которой происходит почвообразование, выветривание горных пород, изменение водоносных горизонтов и другие процессы. По В.И. Вернадскому, «захватывая энергию Солнца, живое вещество создает химические соединения, при распаде которых эта энергия освобождается в форме, могущей производить химическую работу». Для всех биокосных систем характерным является сквозной процесс - процесс разложения органических веществ, поставляющий в систему свободную энергию, делающую систему неравновесной. Постоянное поглощение солнечной энергии, перевод ее в химическую, работоспособную форму определяют эволюцию биокосных систем, их усложнение и дифференциацию, самоорганизацию и рост в них разнообразия. На создание органического вещества расходуется всего 0,1—0,2% солнечной энергии, достигающей поверхности планеты. Этого количества энергии оказалось достаточно для того, чтобы осуществлялся значительный объем работы по перемещению химических элементов. Важная роль в глобальном биологическом круговороте веществ принадлежит циркуляции воды между океаном, атмосферой и верхними слоями литосферы, рис.4.4.
Рис. 4.4. Круговорот воды в биосфере
Испаряясь, вода воздушными течениями переносится на многие километры и выпадает на поверхность суши в виде осадков. При этом она способствует разрушению горных пород, делая их доступными для растений и микроорганизмов, размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими частицами в океаны и моря. Примерно за 1 минуту с поверхности Земли испаряется около 1 млрд. т воды. Именно циркуляция воды между Мировым океаном и сушей представляет собой важнейшее звено в поддержании жизни на Земле и основное условие взаимодействия растений и животных с неживой природой.
Дата добавления: 2014-10-31; Просмотров: 2925; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |