Студопедия

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

Растения Животные
Водоросли 30000* Лишайники 26000* Мохообразные 22000 - 27000*** Плауновидные 1000*** Псилотовидные 12*** Хвощевидные 25*** Папоротникообразные 10000*** Голосеменные 796*** Покрытосеменные 240000*** Простейшие 30000* Губки 5000* (до 10000**) Кишечнополостные 10000* Плоские черви 12000* (до 25000**) Нематоды 20000*** Кольчатые черви 19000* (до 75000**) Моллюски: 113000* брюхоногие 90000* двустворчатые 20000* Членистоногие: более 1100000* насекомые 1000000*** паукообразные 63000* ракообразные 30000* (до 40000**) многоножки 15000* Иглокожие 6250** Другие беспозвоночные - 11000* Хордовые: 44000* ланцетники 60* круглоротые 50* хрящевые рыбы 730* костные рыбы 20150* земноводные пресмыкающиеся птицы млекопитающие
Всего: 329800- 334800 Всего 1370000- 1444000
Грибы 100000** * Цит по: Жизнь животных. М: Просве­щение, 1983-1989. Т 1-7. ** Цит по: Барнс Р., Кейлоу П., Олив П., Голдинг Д. Беспозвоночные. Но­вый обобщенный подход. М: Мир, 1992. *** Имеются обоснованные прогнозы, что в биосфере обитает не менее 1000000 нематод и несколько миллио­нов видов насекомых, не открыто пока огромное множество пауко-образных.
* Цит. по: Биологический энциклопеди-ческий словарь. М: Советская энциклопедия, 1989 ** Цит по: Мир растений. М: Просвещение, 1991. Т. 2. *** Цит по: А.Г. Еленевский, М.И. Соловьева, В.Н. Тихоми­ров. Ботаника высших, или наземных, растений. М: Изд. Центр "Академия", 2000.

 

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.

 




Поделиться с друзьями:


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



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.022 сек.