Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow Экология

ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ НАУКИ

БИОСФЕРА КАК СПЕЦИФИЧЕСКАЯ ГЕОСФЕРА

В.И. Вернадский утверждал, что биосфера представляет собой одну из геологических оболочек земного шара, глобальную систему Земли, в которой геохимические и энергетические превращения определяются суммарной активностью всех живых организмов — живого вещества. «Человечество как живое вещество непрерывно связано с материально-энергетическими процессами определенной геологической оболочки Земли — с ее биосферой. Оно не может физически быть от нее независимым ни на одну минуту» (В. И. Вернадский, 1944).

Биосфера — «область жизни», пространство на земном шаре, в котором распространены живые существа. Этот термин ввел в 1875 г. Э. Зюсс, хотя отмечены и более ранние использования этого понятия, например в работах Ж.-Б. Ламарка.

Границы биосферы определяются в атмосфере примерно на высоте 15—20 км, т. е. на границах озонового слоя, выше известные нам формы живых организмов без специальных средств защиты существовать не могут. Граница жизни в гидросфере ограничивается глубиной чуть более 11 км (глубиной самой глубоководной впадины в океане — Марианской). В литосфере следы жизни обнаружены на глубине чуть более 100 м, хотя трещины, пустоты и каверны, в которых могут существовать живые организмы, залегают и глубже, но нижняя граница в целом обусловлена термодинамическими условиями земной коры. Однако следует сказать, что человек при своей хозяйственной деятельности прошел весьма глубокие шахты (более 1000 м) и пробурил скважины, например «Кольскую сверхглубокую», более чем на 12 км. Это позволяет живым организмам распространиться и на указанные глубины.

В целом же биосфера занимает даже при самых максимальных значениях распространения слой примерно 30 км, что в сравнении с размерами земного шара величина весьма скромная (рис. 36).

Географическая оболочка Земли (или природная среда) — это область сложного взаимопроникновения атмосферы, гидросферы, литосферы и биосферы, сложного взаимодействия, проявляющихся в них земных и космических сил. Она продолжает развиваться и усложняться в результате совместного действия живой и неживой природы.

Верхняя граница природной среды соответствует тропопаузе — переходному слою между тропосферой и стратосферой. На разных широтах Земли она различна: на экваторе до 18 км, над полюсами до 10 км. На этих высотах процессы взаимодействия геосфер затухают и жизнь становится невозможной.

В гидросфере нижняя граница находится на глубине около ] 1 км, а в подстилающей ее и находящейся на суше литосфере на глубине примерно в 5 км, где также процессы взаимодействия всех геосфер не обнаруживаются (рис. 37).

Географическая оболочка Земли представляет собой целостную материальную систему, определяющуюся непрерывным на протяжении существования планеты и жизни на ней взаимодействием и взаимозависимостью твердых, жидких, газообразных и «живых» веществ. Все составляющие географической оболочки взаимодействуют, используя солнечную энергию, поступающую на Землю, и энергию внутренних слоев Земли. Все компоненты природной среды настолько взаимосвязаны, что изменение одного из них неминуемо влечет изменение других (рис. 38). Большинство процессов в географической оболочке носит круговоротный характер.

Изменения в природной среде происходят непрерывно с определенной ритмичностью; выделяют суточные, связанные с вращением Земли вокруг своей оси; годовые — с движением Земли по орбите вокруг Солнца и многолетние, которые во многом обусловлены активностью Солнца и внутренними (эндогенными) процессами в недрах Земли. Суточные и годовые ритмы оказывают влияние на жизнедеятельность организмов, аналогичное влияние оказывают ритмы, связанные, например, с фазами Луны и т. п. В целом географическая оболочка развивается поступательно, от простого к сложному, от низшего к высшему.

Важнейшая структурная особенность географической оболочки (природной среды) — это ее зональность. Закон зональности был впервые обоснован В.В. Докучаевым. Самые крупные подразделения в природной среде — географические пояса: экваториальный, субэкваториальные (северный и южный), умеренные (северный и южный), субполярные (субарктический и субантарктический), полярные (арктический и антарктический). Пояса не имеют правильной

  • 26 -
  • 24 -

Озоновый экран

  • (максимальная концентрация озона)
  • • ••••?••••••••••а
  • 22 -
  • 20 -
  • 20 4-

г. Джомолунгма 8,882 ?

8 -

Тропосфера

Средняя высота суши Уровень Мирового океана

Эвфотическая зона

Дисфотическая зона

Вероятная нижняя глубина проникновения микроорганизмов ' ~на~дне~6кёана~ ~

200 300 400 500 570

Площадь, млн км

Рис. 36. Вертикальная размерность биосферы и гипсографическая кривая Земли

  • -10 ^
  • -11,022 Марианский 0 желоб

Стратосфера

(озоносфера)

Нижняя граница стратосферы

Верхняя граница проникновения животных Верхняя граница распространения цветковь/х

Верхняя граница обитания человека Верхняя граница леса

Средний уровень поверхности 'земной коры Средняя_глубина океана

0,25

Границы биосферы

Рис. 37. Границы биосферы

кольцевой формы: они имеют сложную форму в зависимости от конфигурации материков, морских течений, горных систем и т. п. В целом же выделение географических поясов проводится по балансу солнечной радиации и характеру общей циркуляции атмосферы. Мощность географических поясов прослеживается в океанах до глубин 2000 м (рис. 39).

Распространение организмов в биосфере

Рис. 38. Распространение организмов в биосфере:

I — уровень озонового слоя; 2 — граница слоев; 3 — почва; 4 — пещерные животные;

5 — бактерии в нефтяных залежах

Значительное влияние на географическую зональность оказывают земные океаны, которые на материках образуют долготные секторы (в поясах умеренных, субтропических и тропических), приокеанические и континентальные.

На континентах в их равнинной части внутри географических поясов выделяют природные зоны. Например, в пределах Восточноевропейской равнины — это зоны лесов, лесостепей, степей, полупустынь, пустынь.

Природными зонами называют подразделения земной поверхности, характеризующиеся сходными почвенно-растительными и кли-

7

Основныебиомы Земли

Рис. 39. Основныебиомы Земли:

дождевые тропические леса; 2— хвои мыс леса; 3— степи; 4 — саванны; 5— пустыни; б—тундры; 7

Снежная

вершина

Широта

Рис. 40. Изменение растительности в зависимости от широты и высоты местности

матическими условиями. Основной фактор формирования почвенно-растительного покрова — соотношение температур и увлажнения (рис. 40). В вертикальном направлении природные компоненты изменяются несколько в ином виде, чем в горизонтальном. При подъеме в горы изменяются световой режим и количество атмосферных осадков. Важное значение имеет ориентация горных склонов — экспозиция в отношении падения на них солнечных лучей. Практически каждая горная система имеет свои особенности в отношении зональности.

Высотная зональность рассматривается снизу вверх, начиная с подошвы и вплоть до вершины. Важнейшим фактором в распределении высоты поясов является степень увлажнения.

Некоторые особенности жизнедеятельности организмов

Все живые организмы на Земле обладают рядом признаков и свойств, которые отличают их от тел неживой природы. К их числу относят:

  • • высокоулорядоченное строение в виде определенной схемы — клеточная или неклеточная; в химическом отношении слагающие живые организмы вещества имеют высокий уровень организации;
  • • обмен веществ и энергии — сложноорганизованная совокупность процессов дыхания, питания, выделения; эти процессы постав-

ляюг в организмы все необходимые для жизнедеятельности вещества и энергию, преобразуют их, накапливают («строят организм») и выводят из него отходы жизнедеятельности;

  • • раздражимость — способность организмов на ответную реакцию в отношении воздействий среды обитания; раздражимость является основной адаптацией;
  • • развитие, в том числе рост (увеличение объема или размеров); живые организмы развиваются за счет поступления пищи;
  • • размножение — это способность к самовоспроизведению, являющаяся одним из постулатов эволюции живых организмов; размножение связано с возможностью передачи наследственной информации; многие специалисты считают, что способность к размножению является самым характерным признаком живого. Жизнь любого организма ограничена во времени, но в результате размножения живая материя «бессмертна»;
  • • движение является одним из самых ярких признаков жизни; речь идет не столько о перемещениях организмов или их частей, сколько о движении, которое происходит как внутри организма, так и на уровне клетки;
  • • саморегуляция осуществляется как на уровне всего организма, так и на уровне клетки. С помощью саморегуляции обеспечивается постоянство внутренней среды организма при непрерывно изменяющихся факторах внешней среды; внутри живого организма регулируются температура, давление, насыщенность газами, концентрация веществ и т. п. Благодаря деятельности живых организмов саморегуляция проявляется в биосфере в целом;
  • • наследственность — это способность передавать признаки и свойства организма из поколения в поколение в процессе размножения;
  • • изменчивость — это способность организма изменять свои признаки под воздействием факторов внешней среды.

Одним из результатов проявления наследственности и изменчивости является способность живых организмов к эволюции, которая выражается в их адаптациях (приспосабливаемости) к изменяющимся факторам среды, что позволяет выживать наиболее приспособленным организмам и давать полноценное потомство.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы