Биосфера
Биосфе́ра — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «плёнка жизни»; глобальная экосистема Земли.
Термин «биосфера» введен в научную литературу австрийским геологом Э. Зюссом в 1875 г. для обозначения особой оболочки Земли, населенной живыми существами.
Целостное учение о биосфере в дальнейшем было разработано академиком В. И. Вернадским (1863— 1945). Он распространил понятие биосферы не только на живые организмы, но и на среду их обитания. Биосфера, по Вернадскому,— «это область распространения жизни, включающая наряду с организмами и среду их обитания».
Деятельность живых организмов объединяет все геосферы Земли (атмосферу, литосферу и гидросферу) в единую целостную систему, связанную обменом веществ и энергии.
Границы биосферы:
Верхняя граница в атмосфере: 15-20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое УФ-излучение, губительное для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере: 3,5—7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Нижняя граница в гидросфере: 10—11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.
Компоненты биосферы (по Вернадскому):
живое вещество, образованное совокупностью живых организмов;
биогенное вещество, которое создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, нефть, каменный уголь, известняки и др.);
косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты);
биокосное вещество, образующееся в результате совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (почва).
Вся масса живого вещества Земли составляет ее биомассу, которая равна примерно 2423,2 млрд тонн сухого вещества. Биомасса растений суши составляет около 97 %, животных и микроорганизмов — около 3 %. Биомасса на суше увеличивается от полюсов к экватору, в этом же направлении возрастает и количество видов.
Мировой океан занимает свыше 75 % поверхности Земли. Объем воды в нем в 15 раз больше объема суши, возвышающейся над уровнем моря. Однако биомасса Мирового океана в 1000 раз меньше, чем суши. Она сосредоточена главным образом в поверхностном слое до 100 м. Биологическая продуктивность суши и океана примерно одинакова. Это объясняется тем, что обновление живых организмов в океане происходит во много раз быстрее, чем на суше. Так, одноклеточные водоросли океана обновляются несколько раз за год, а на обновление биомассы суши требуется 10—15 лет. Основную часть биомассы океана составляют животные (93,7 %).
Организмы, обитающие в мировом океане, можно разделить на 3 группы:
планктон – взвешенные в поверхностных слоях океана микроскопические организмы, перемещающиеся течениями. Основную массу планктона составляют одноклеточные водоросли, простейшие и некоторые беспозвоночные.
Нектон - активно плавающие животные, находящиеся в толще воды, способные преодолевать большие расстояния. Это рыбы, киты, кальмары и др.
Бентос - организмы, обитающие на грунте и в грунте водоемов. Они представлены придонными растениями, губками, полипами, ракообразными, червями и др.
Живое вещество играет ведущую роль в круговороте веществ в природе и осуществляет важнейшие биогеохимические функции.
Газовая функция заключается в поддержании постоянства газового состава атмосферы (поглощение растениями CO2 и выделение кислорода в процессе фотосинтеза; при дыхании растений и животных, наоборот, поглощение кислорода и выделение CO2; восстановление азота, сероводорода и других газов)
Концентрационная функция заключается в поглощении и накоплении в живых организмах различных химических элементов — углерода, азота водорода, кислорода, фосфора, серы, йода, железа и др. Благодаря этой функции на определенном этапе развития биосферы растения обогатили атмосферу кислородом и значительно снизили концентрацию диоксида углерода; на местах массовой гибели животных и растений мы обнаруживаем отложения мела, известняка, нефти, угля и других полезных ископаемых.
Окислительно-восстановительная функция заключается в восстановлении и окислении веществ в живых организмах, например восстановление диоксида углерода до углеводов в процессе фотосинтеза и окисление их до диоксида углерода при дыхании, окисление неорганических соединений при хемосинтезе и др.