За екології (14) - контрольна робота, сторінка 2

Основні властивості біосфери

Біосфера - глобальна екологічна система з прямими і зворотними зв'язками, що забезпечують механізми її функціонування і стійкості.

1. Біосфера - централізована система. Центральним ланкою біосфери є жива речовина, що підтверджується його властивостями і функціями.

2. Біосфера - відкрита система. Її існування неможливо без надходження енергії ззовні.

3. Біосфера - саморегулююча система, що характеризується гомеостазом. Гомеостаз біосфери, як і екосистеми, підпорядковується принципу ЛеШателье-Брауна: Якщо на систему діють сили, які виведуть її зі стану стійкої рівноваги, то рівновага зміщується в тому напрямку, при якому ефект цього впливу послаблюється.

4. Біосфера - це система, що характеризується великою різноманітністю, що обумовлено:

різними середовищами життя

різноманітністю природних зон

наявність регіонів, сильно відрізняються від більшості інших хімічним складом літосфери

об'єднання в рамках біосфери великої кількості елементарних екосистем з властивим їм видовою різноманітністю.

Для біосфери, як для глобальної екосистеми, застосуємо закон Ешбі.

5. Наявність механізмів, що забезпечують кругообіг речовин і пов'язану з ним невичерпність окремих хімічних елементів і їх з'єднань.

Біосферу, як місцепроживання організмів, можна розділити на три подсфери (які, в свою чергу, мають складові частини):

1) геобіосферу (верхню частину літосфери, населену геобіонтамі):

* Террабіосферу (поверхня суші з наземними організмами - террабіонтамі);

- гіпотеррабіосферу (шар, де можливе життя аеробних організмів, до 1,5 км);

- теллуробіосферу (шар, де можливе життя анаеробних організмів, до 6 км);

* Літобіосферу (товщу земної кори з літобіонтамі);

- фітосфери (простору від 0 до 150 м. тобто до верхівок дерев);

- педосферу (грунтовий покрив до 2 - 3 метрів з педобіонтов);

* Марінобіосферу (океани і моря, населені марінобіонтамі);

* Аквабіосферу (континентальні, в основному прісні води);

* Фотосфери (до 200 м - відповідає евфотіческой зоні);

* Дісфотосферу (до 1,5 - 2 км, проходить до 1% сонячного світла);

* Афотосфера (більше 2 км, сонячне світло не проходить);

* Тропобіосферу (від верхівок дерев до 5 - 6 км, з тропобіонтамі)

* Стратобіосферу (від 6 до 22 - 24 км, де розташовується основна маса озону).

Вище аеробіосфери расплагается парабіосфера (до висоти 60 - 80 км.), Куди життя проникає лише випадково у вигляді спор і мікроорганізмів. Нижче геобіосфери розташовується гіпобіосфера (аналог парабіосфери), а ще нижче до глибини 10 - 15 км простягається метабіосфера - шар порід, перетворений життям, але в якому організми на даний момент не присутні. Вертикальна потужність власне біосфери (еубіосфери) - арени активної сучасного життя - понад 17 км в океанічній області та 12 км в сухопутної області.

Функції живої речовини.

Жива речовина відіграє найважливішу роль в порівнянні з іншими речовинами біосфери, і виконує рад найважливіших функцій.

Енергетична функція виконується, перш за все, рослинами, які в процесі фотосинтезу акумулюють сонячну енергію у вигляді різноманітних органічних сполук. Щоб біосфера могла існувати і розвиватися, їй необхідна енергія. Власних джерел енергії вона не має і може споживати енергію тільки від зовнішніх джерел. Головним джерелом для біосфери є Сонце. У порівнянні з Сонцем, енергетичний внесок інших постачальників (внутрішнє тепло Землі, енергія припливів, випромінювання космосу) в функціонування біосфери мізерно малий (близько 0,5% від всієї енергії, що надходить в біосферу). Сонячне світло для біосфери є розсіяною променистою енергією електромагнітної природи. Майже 99% цієї енергії, що надійшла в біосферу, поглинається атмосферою, гідросферою і літосферою, а також бере участь в викликаних нею фізичних і хімічних процесах (рух повітря і води, вивітрювання та ін.) Тільки близько 1% накопичується на первинній ланці її поглинання і передається споживачам уже в концентрованому вигляді. За словами Вернадського, зелені хлорофільних організми, зелені рослини, є головним механізмом біосфери, який уловлює сонячне проміння і створює фотосинтезом хімічні тіла - своєрідні сонячні консерви, енергія яких надалі стає джерелом дієвої хімічної енергії біосфери, а значною мірою - всієї земної кори. Без цього процесу накопичення і передачі енергії живою речовиною неможливо було б розвиток життя на Землі і утворення сучасної біосфери.

Кожен наступний етап розвитку життя супроводжувався все більш інтенсивним поглинанням біосферою сонячної енергії. Одночасно наростала енергоємність життєдіяльності організмів в змінюється природному середовищу, і завжди накопичення і передачу енергії здійснювало живу речовину. Сучасна біосфера утворилася в результаті тривалої еволюції під впливом сукупності космічних, геофізичних і геохімічних чинників. Початковим джерелом всіх процесів, що протікають на Землі, було Сонце, але головну роль в становленні і подальшому розвитку біосфери зіграв фотосинтез. Біологічна основа генезису біосфери пов'язана з появою організмів, здатних використовувати зовнішнє джерело енергії, в даному випадку енергію Сонця, для освіти з найпростіших сполук органічних речовин, необхідних для життя.

Мінералізація органічних речовин, розкладання відмерлої органіки до простих неорганічних сполук, хімічне розкладання гірських порід, залучення утворилися мінералів у біотичний кругообіг визначає деструктивну (руйнівну) функцію живої речовини. Дану функцію в основному виконують гриби, бактерії. Мертве органічна речовина розкладається до простих неорганічних сполук (вуглекислого газу, води, сірководню, метану, аміаку і т. Д.), Які знову використовуються в початковій ланці кругообігу. Цим займається спеціальна група організмів - редуценти (деструктори).

Особливо слід сказати про хімічний розкладанні гірських порід. Завдяки живій речовині біотичний кругообіг поповнюється мінералами, що вивільняються з літосфери. Наприклад, пліснявий грибок в лабораторних умовах за тиждень звільняв з вулканічної гірської породи 3% міститься в ній кремнію, 11% алюмінію, 59% магнію, 64% заліза. Найсильніший хімічний вплив на гірські породи розчинами цілого комплексу кислот - вугільної, азотної, сірчаної та різноманітних органічних роблять бактерії, синьо-зелені водорості, гриби і лишайники. Розкладаючи з їх допомогою ті чи інші мінерали, організми вибірково витягають і включають в біотичний кругообіг найважливіші поживні елементи - кальцій, калій, натрій, фосфор, кремній, мікроелементи. Загальна маса зольних елементів, що втягуються щорічно в біотичний кругообіг тільки на суші, становить близько восьми мільярдів тонн, що в кілька разів перевищує масу продуктів виверження всіх вулканів світу протягом року. Завдяки життєдіяльності організмів-деструкторів створюється унікальна властивість грунтів - їх родючість.

Концентраційна (накопичувальна) функція - виборче накопичення певних речовин, розсіяних у природі - водню, вуглецю, азоту, кисню, кальцію, магнію, натрію, калію, фосфору і багатьох інших, включаючи важкі метали, в живих істотах. Раковини молюсків, панцири діатомових водоростей, скелети тварин - все це приклади прояву концентраційної функції живої речовини.

Живе речовина перетворює фізико-хімічні параметри середовища в умови, сприятливі для існування організмів. В цьому проявляється ще одна головна функція живої речовини - средообразующая. Наприклад, ліси регулюють поверхневий стік, збільшують вологість повітря, збагачують атмосферу киснем.

Можна сказати, що средообразующая функція - спільний результат всіх розглянутих вище функцій живої речовини: енергетична функція забезпечує енергією всі ланки біологічного кругообігу (в ході фотосинтезу рослини виконують газову функцію: поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень); деструктивна і концентраційна сприяють вилученню з природного середовища і накопичення розсіяних, але життєво важливих для організмів елементів.

Газові функції полягають в участі живих організмів в міграції газів і їх перетвореннях. Залежно від того, про які газах йде мова, виділяється кілька газових функцій.

1. Киснево-діоксідуглеродная - створення основної маси вільного кисню на планеті. Носієм цієї функції є кожен зелений організм. Виділення кисню йде тільки при сонячному світлі, вночі цей фотохімічний процес змінюється виділенням зеленими рослинами вуглекислого газу.

2. Діоксідуглеродная, не залежна від кисневої - освіта біогенної вугільної кислоти як наслідок дихання тварин, грибів і бактерій. Значення функції зростає в галузі підземної тропосфери, яка не має кисню.

3. Озонная і пероксідводородная - утворення озону (і, можливо, пероксиду водню). Біогенний кисень, переходячи в озон, оберігає життя від руйнівної дії радіації Сонця. Виконання цієї функції викликало утворення захисного озонового екрану.

4. Азотна - створення основної маси вільного азоту тропосфери за рахунок виділення його азотовиделяющімі бактеріями при розкладанні органічної речовини. Реакція відбувається в умовах як суші, так і океану.

5. Вуглеводнева - здійснення перетворень багатьох біогенних газів, роль яких в біосфері величезна. До їх числа відносяться, наприклад, природний газ, терпени, що містяться в ефірних маслах, скипидарі і зумовлюють аромат квітів, запах хвойних.

Біохімічні функції пов'язані з життєдіяльністю живих організмів - їх харчуванням, диханням, розмноженням, смертю і подальшим руйнуванням тел. В результаті відбувається хімічне перетворення живої речовини спочатку в биокосное, а потім, після вмирання, у відсталу. Слід розрізняти руйнування тел організмів після їх смерті, що йде повсюдно і викликається мікробами, грибами і деякими комахами, і руйнування, пов'язане з масовим похованням рослинних і тваринних залишків після їх смерті або загибелі. В останньому випадку спільне або послідовне виконання живою речовиною концентраційних і біохімічних функцій призводить до геохімічному перетворенню літосфери.