3. Биосфера и человек. Структура биосферы: состав, её границы.

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь И σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера сформировалась 500 млн лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3.000.000 видов растений, животных, грибов, бактерий и насекомых. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский-«человек становится могучей геологической силой».

Термин «биосфера» был введён в биологии Жаном-Батистом Ламарком в начале XIX в., а в геологии предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

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.

Состав биосферы

Биосферу слагают следующие типы веществ:

Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4-3,6×1012 т (в сухом весе) и составляет менее 10−6 массы других оболочек Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живое вещество не просто населяет биосферу, а преобразует облик Земли. Живое вещество распределено в пределах биосферы очень неравномерно.

Биогенное вещество — вещество, создаваемое и перерабатываемое живым веществом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь всю атмосферу, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.

Косное вещество — продукты, образующиеся без участия живых организмов.

Биокосное вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.

Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.; Вещество космического происхождения.

4. Биосфера. Геологический и биологический круговорот веществ и энергии.

Биосфера – это область распространения жизни на Земле, включающая населенную организмами верхнюю часть земной коры (литосферу), воды рек, озер, морей (гидросферу) и нижнюю часть атмосферы (тропосферу). В тропосфере на высоте 18 км были обнаружены бактерии, а в литосфере на глубине 12 км – нефтеобразующие микроорганизмы. Таким образом, “толщина” этой “пленки жизни” около 30 км, что на поверхности планеты с радиусом 6400 км действительно выглядит пленкой. Биосфера представляет собой равновесную систему, в которой процессы обмена веществ и энергии происходят главным образом за счет жизнедеятельности организмов.

Солнечная энергия обеспечивает на Земле два круговорота веществ: большой или геологический и малый, или биологический.

В основе большого геологического круговорота лежит процесс переноса веществ, в основном минеральных соединений, из одного места в другое в масштабе планеты.

Около 30% падающей на Землю лучистой энергии расходуется на перемещение воздуха, испарения воды, выветривание горных пород, растворение минералов и т. п. В течение длительного времени образующиеся в море напластования могут возвращаться на поверхность суши, и процессы возобновляются. К этим циклам подключается вулканическая деятельность, землетрясения, движение океанических плит в земной коре.

Круговорот воды, включающий ее переход из жидкого в газообразное и твердое состояние и обратно, - один из главных компонентов абиотической циркуляции веществ. В процессе гидрологического цикла происходит перераспределение и очистка планетарного запаса воды. Вода испаряется(за счет солнечной энергии), выпадает в виде осадков, излишки воды с суши стекают в озера и реки, а оттуда снова в океан. ,br> На базе большого геологического круговорота возникает круговорот органических веществ, или малый, биологический.

В основе малого круговорота веществ лежат процессы синтеза и разрушении органических соединений. Эти два процесса обеспечивают жизнь и составляют одну из главных ее особенностей. Малый круговорот характеризуется ничтожным количеством энергии. На создание органических веществ затрачивается всего около 1% падающей на Землю лучистой энергии. Однако совершается огромная работа по созиданию живого (органического) вещества. Чтобы жизнь продолжала существовать, химические элементы должны постоянно циркулировать из внешней среды в живые организмы и обратно. Все химические элементы участвуют и в большом, и в малом круговороте. В малом они взаимодействуют с органическими (живыми) веществами. Например, рассмотрим круговорот между живыми и косными (неорганическими) веществами – круговорот углерода. Это основной строительный материал молекул, важных для жизни органических соединений. Растения получают его, поглощая СО2 из атмосферы в процессе фотосинтеза. Поступление углекислого газа в атмосферу происходит в результате дыхания всех организмов, минерализации органических веществ (разложение, гниение), сжигания древесины и топлива.