- •БИОСФЕРА
- ••Идея о влиянии жизни на природные процессы на огромных пространствах Земли была впервые
- ••В 20-х годах прошедшего века в трудах
- ••Биосферой В. И. Вернадский назвал ту область нашей планеты, в которой существует или
- ••Значение организмов обусловлено:
- ••Всю совокупность организмов на
- ••Косное вещество,
- ••Биогенное вещество создается и перерабатывается жизнью, совокупностями живых организмов.
- ••Особой категорией является биокосное
- •• Биосфера – это та область Земли, которая охвачена влиянием живого вещества.
- ••С современных позиций биосферу рассматривают как наиболее крупную экосистему планеты, поддерживающую глобальный круговорот
- ••Современная жизнь распространена в
- ••В глубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние.
- ••Однако, по В. И. Вернадскому, нижнюю границу биосферы следует проводить еще глубже. Постепенно
- •Органогенные илы дна океана (но С. А. Зернову, 1949): 1– глобигерииоиый и 2
- •3 – диатомовый ил с места вблизи края антарктического льда
- ••Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации. На высоте
- •Распределение жизни в биосфере
- ••Крайние пределы температур, которые выносят некоторые формы жизни (в латентном состоянии), – от
- ••Уксусные угрицы (нематоды) обитают в чанах с бродящим уксусом. Ряд микроорганизмов живет в
- ••Некоторые особо устойчивые формы могут существовать даже при действии ионизирующей радиации. Например, ряд
- ••Жизнь, таким образом, обладает значительным «запасом прочности»,
- ••Наряду с этим распределение жизни в биосфере отличается крайней неравномерностью.
- •Живое вещество
- ••Заслуживает внимания то
- •Участие различных химических элементов в построении живого вещества, атмосферы, гидросферы и литосферы (относительные
- ••В. И. Вернадский подчеркивал, что живое вещество – самая активная форма материи во
- •Геохимическая работа живого вещества
- ••На Земле существует один- единственный процесс, при котором энергия солнечного излучения не
- ••Основная планетарная функция живого
- ••В биосфере в результате жизнедеятельности микроорганизмов в больших масштабах
- ••За счет жизнедеятельности огромного числа гетеротрофов, в основном грибов, животных и микроорганизмов, происходит
- ••Природные воды, обогащенные продуктами минерализации, становятся химически высокоактивными и разрушают горные породы.
- ••Кислород атмосферы накоплен за счет фотосинтеза. Единственный источник абиогенного поступления свободного кислорода –
- ••Углекислый газ поступает в атмосферу за счет дыхания всех организмов.
- ••Азот атмосферы химически инертен, но и он участвует в процессах синтеза и распада
- ••К газам органического происхождения относятся также сероводород, метан и множество других летучих соединений,
- ••Продуцируя и потребляя газообразные вещества, организмы биосферы поддерживают постоянство состава воздушной оболочки Земли.
- ••Живое вещество перераспределяет атомы в биосфере.
- ••Живое вещество активно участвует также в грандиозных процессах
- •Стабильность биосферы
- ••Все доступные для живых организмов химические соединения в биосфере имеют предел.
- ••По выражению академика В. Р Вильямса, единственный способ придать конечному свойства бесконечного –
- •Глобальный биогеохимический круговорот
- •Сопряжения циклов элементов в биосфере
- ••Круговороты планетарного масштаба создаются из бесчисленных локальных циклических перемещений атомов, движимых жизнедеятельностью организмов
- ••Различают поэтому малые и большие круговороты в соответствии с объемом рассматриваемых экосистем:
- ••Вместе с тем отличительная черта биологических круговоротов – их неполная замкнутость.
- ••Запасы биогенных веществ, мало доступные для живых организмов и медленно вовлекающиеся поэтому в
- ••Углерод. Углерод как химический элемент является основой жизни. Он может соединяться разными способами
- •Круговорот азота в биосфере
- ••Азот. В атмосфере и живом веществе содержится менее 2 % всего азота на
- ••В круговороте азота принимают большое участие также аммонифицирующие микроорганизмы. Они разлагают белки и
- ••Фосфор. Этот элемент, необходимый для синтеза многих органических веществ, включая АТФ, ДНК, РНК,
- ••Сера. Круговорот серы, необходимой для построения ряда аминокислот, ответственных за трехмерную структуру белков,
•Некоторые особо устойчивые формы могут существовать даже при действии ионизирующей радиации. Например, ряд инфузорий выдерживает излучение, по дозе в 3 млн раз превышающее естественный радиоактивный фон на поверхности Земли, а некоторые бактерии обнаружены даже в котлах ядерных реакторов.
•Жизнь, таким образом, обладает значительным «запасом прочности»,
устойчивости к воздействию среды и
потенциальной способностью к еще большему распространению.
•Наряду с этим распределение жизни в биосфере отличается крайней неравномерностью.
•Она слабо развита в пустынях, тундрах, глубинах океана, высоко в горах, тогда как в других участках биосферы чрезвычайно обильна и разнообразна.
•Наиболее высока концентрация живого вещества на границах раздела основных сред – в почве, т. е. пограничном слое между литосферой и атмосферой, в поверхностных слоях океана, на дне водоемов и особенно на литорали, в лиманах и эстуариях рек,
где все три среды – почва, вода и воздух – близко соседствуют друг с другом. Места наибольшей
концентрации организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал «пленками жизни».
Живое вещество
•Суммарный химический состав живых организмов во многом отличается от состава атмосферы и литосферы.
•Он ближе к химическому составу гидросферы по абсолютному преобладанию атомов водорода и кислорода, но, в отличие от гидросферы, в организмах относительно велика доля углерода, кальция и азота. Живое вещество в основном состоит из элементов, являющихся водными и воздушными мигрантами, т. е. образующих газообразные и растворимые соединения.
•Заслуживает внимания то
обстоятельство, что 99,9 % массы живых организмов приходится на те 14 элементов, которые преобладают и в земной коре, составляя в ней 98,9 %, хотя и в других соотношениях
•Таким образом, жизнь – это химическое производное земной коры.
•В организмах обнаружены почти все элементы таблицы Менделеева, т. е. они характеризуются той же химией, что и неживая природа.
Участие различных химических элементов в построении живого вещества, атмосферы, гидросферы и литосферы (относительные числа атомов)
Выделены самые распространенные элементы
•В. И. Вернадский подчеркивал, что живое вещество – самая активная форма материи во Вселенной.
•Оно производит гигантскую геохимическую работу в биосфере, полностью преобразовав верхние оболочки Земли за время своего существования.
Геохимическая работа живого вещества
•Более 99 % энергии, поступающей на поверхность Земли, составляет излучение Солнца.
•Эта энергия растрачивается в громадном большинстве физических и химических процессов в гидросфере, атмосфере и литосфере: перемешивании воздушных и водных масс, выветривании, испарении, перераспределении веществ, растворении минералов, поглощении и выделении газов и т. п.
•На Земле существует один- единственный процесс, при котором энергия солнечного излучения не
только тратится и перераспределяется, но и связывается, запасается на
очень длительное время.
•Этот процесс – создание органического вещества в ходе фотосинтеза.
•Сжигая в топках каменный уголь, мы освобождаем и используем солнечную энергию, запасенную растительностью сотни миллионов лет назад.
•Основная планетарная функция живого
вещества на Земле заключается, таким образом, в связывании и запасании солнечной энергии, которая затем идет на поддержание множества других геохимических процессов в биосфере.
•За время существования жизни на Земле живое вещество превратило в химическую работу огромное количество солнечной энергии. Значительная часть ее в ходе геологической истории накопилась в связанном виде. Для современной биосферы характерны залежи угля и других органических веществ, образовавшихся в палеозое, мезозое и кайнозое.