8

2. Экосистемы и их функционирование

2.1 Биосфера и её границы

Термин «биосфера» введен австрийским ученым Э. Зюсе в 1875г. для обозначения пространства включающего атмо -, гидро- и литосферы, в котором встречаются живые организмы.

Владимир Иванович Вернадский (1863-1945) создал науку под этим названием, расширив понятие биосферы. Биосферой принято называть не только пространство, где существует жизнь, но и те области, где жизнь существовала раньше. В. И. Вернадский показал, что земная кора представляет собой остатки былых биосфер.

Например, известняки, каменный уголь образован благодаря живым организмам.

В. И. Вернадским была впервые показана предьявляющая роль живого вещества формирования всех биосфер земли. Ранее считалось, что эволюция верхних слоев литосферы осуществлялась благодаря физико-химическим процессом выветривания. В последнее время полагают, что верхний слой литосферы образовали живые организмы. (Черви и другие обитатели земли, пропустили (переживали) через себя весь верхний слой литосферы).

Рассмотрим границы современной биосферы (неосферы). В атмосфере биосфера простирается до высоты 25-30км., практически до озонового слоя (экрана) .Вся гидросфера, включая варианскую впадину около 11000км, занята живыми организмами. (Рис.2.1).

В литосфере жизнь ограничивается в основном на почвенном слое, встречается и на глубине не скольких метров, а в трещинах и пещерах может распространяться на несколько метров.

Границы палеобиосферы (прошлой жизни) в атмосфере совпадают снеобиосферой, а в литосфере могут уходить на глубину до 10000м (осадочная порода пережившая вредную стадию функционирования).

Атмосфера - газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси газов N_2,O₂ (азота и кислорода) и других водяных паров и пыли (тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера).

Литосфера - верхняя твердая оболочка земли, включающая верхнюю мантию вещества примерно 30км.

Рис 2.1 . Границы биосферы

Гидросфера- совокупность всех вод Земли материковых (глубинных), почвенных, поверхностных, (океанических, атмосферных).

2.2 Свойства живого вещества

Термин «живое вещество» введен в литературу В. И. Вернадским. Под ним понимается совокупность живых организмов, характеризующая масса энергии, энергетическим составом и взаимосвязью.

Вещество неживой природы относится к косным (например, минералы). В природе имеются и биокосные вещества, например почвы, воды, в которых имеются живое, как и косное вещества.

Живое вещество составляет всего 0,01% от массы всей биосферы (слой приблизительно 2см), оно выполняло и выполняет решающую роль в формировании всей биосферы, благодаря своим невероятным способностям. Например, живые вещества могут фиксировать на своем теле молекулярный азот при обычных температурах и давлениях. В промышленных условиях связывание азота до аммиака (NH₃OH) требовать t=500⁰С и давления 300…500 атм.

Отметим основные уникальные свойства живого вещества.

1. Способность быстро занимать (осваивать) все свободное пространство.

Эта способность связана с интенсивным размножением, и возможностью интенсивно увеличивать поверхность (объем) своего тела или сообщества.

Некоторые простейшие организмы, не будь сдерживающих факторов, могли бы за несколько часов или дней освоить весь земной шар. (!!!-убрать сдерживающий фактор можно случайно).

2. Перемещение не только пассивное (сила притяжения), но и активное (против течения или силы притяжения).

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти (включение в круговороты веществ), сохраняя физико-химическую активность.

4. Адаптация (приспосабливание) к различным условиям и благодаря этому освоение неблагоприятных сред жизни. (Некоторые микроорганизмы встречаются в термальных источниках с температурами до 140⁰С, в водах атомных реакторов, в ледовых панцирях и т.п.).

5. Феноменально высокая скорость протекания реакций, которое на 2…3 порядка выше, чем в неживом веществе, например вес ежедневной пищи гусениц некоторых насекомых превышает их собственный в 100…200 раз.

Дождевые черви за 150…200 лет пропускают через свои организмы весь одно-метровый слой почвы. Вес дождевых червей превышает массу всего человечества в 10 раз.

Все осадочные породы приблизительно 3км на 95-99% переработано живыми организмами. (Углекислота проходит через живые организмы за 6...7 лет, вся вода за 5…6 млн. лет.)

6. Высокая скорость обновления вещества, в среднем 8 лет, для суши – 14 лет, для океана – 33 дня. Общая масса живого вещества прошедшего через биосферу за всю историю биосферы в 12 раз превышает массу Земли.

Перечисленные свойства показывают высокую энергетическую насыщенность живого вещества.