Mindannyian részei vagyunk egy élő héjnak – a bioszférának. Ez nemcsak bolygónk, hanem a galaxis egészének egyedülálló ökoszisztémája. Természetesen a legújabb tanulmányok megerősítették, hogy szerves anyagokat találtak a Marson és különféle aszteroidákon, de ez a sokféle életforma egyedülálló a Földön. Ha készen áll egy kicsit bővíteni látókörét, és túllépni az iskolai tananyagon, itt az ideje, hogy részletesebben beszéljen a bioszféra jellemzőiről, szerkezetéről és fő funkcióiról.
A bioszféra fogalma és lényege
A bioszféra a Föld feltételes héja, amelyben élő szervezetek élnek. Miért feltételes? A helyzet az, hogy a bolygó többi héja (földi, vízi és levegő) egy folytonos réteggel keretezi a bolygót. Először jön a föld és az óceáni kéreg (litoszféra), majd a hidroszféra (ez egyesíti az összes víztestet), majd - a légkör(a légburok simán átjut a világűrbe). Nehéz elképzelni a bioszférát egy meghatározott rétegként, mert az élő szervezetek egyenletesen oszlanak el a Föld teljes felületén, és mindhárom elemben élhetnek.
A bioszféra alapvető jellemzői az ókorig nyúlnak vissza, de még mindig bolygónk "legfiatalabb" héja. Az élet a Földön viszonylag nemrég, mindössze 3,8 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, ami a bolygó korához képest puszta apróság. A bioszférának két fogalma van:
- Az első a héjat a bolygó összes szerves anyagának összességeként határozza meg. Ez szolgált a mai napig használatos kifejezés alapjául.
- A második koncepciót V. I. Vernadsky javasolta, úgy vélte, hogy a bioszféra az élő és élettelen természet elválaszthatatlan egysége és kölcsönhatása, e meghatározások tág értelmében.
A bioszféra fő jellemzőit azonban pontosan annak szerves összetevője határozza meg. Végül is ez az alapvető különbsége a Föld többi héjától.
A bioszféra tana és a kifejezés eredete
Az élő kagyló fogalmát a 19. században javasolták. Jean-Baptiste Lamarck röviden ismertette a bioszférát, miközben a hivatalos név még nem is létezett. 1875-ben Eduard Suess osztrák paleontológus és geológus alkotta meg először a „bioszféra” kifejezést, amelyet ma is használnak.
A szovjet filozófus és biogeokémikus V. I. Vernadsky hatalmas hozzájárulást nyújtott a Föld összes életének tanulmányozásához, a bioszféra holisztikus tanának megalkotásának köszönhetően vált híressé. NÁL NÉLírásaiban az élő szervezetek hatalmas erőként működnek, amely folyamatosan részt vesz a Föld bolygó átalakulásában.
Az élő szervezetek határai
A bioszféra általános leírása azon határok leírásával kezdődik, amelyeken belül az élő szervezetek élhetnek. Némelyikük meglehetősen szívós, és még a legkritikusabb körülményeknek is ellenáll.
A bioszféra határai:
- Felső szegély. A légkör, konkrétan a Föld ózonrétege határozza meg, körülbelül 15-20 kilométer. Minél közelebb van az Egyenlítőhöz, annál erősebb a bolygó védőernyője. Az ózonréteg felett az élet egyszerűen lehetetlen, mert az ultraibolya sugárzás összeegyeztethetetlen a szervezet sejtjeinek létfontosságú tevékenységével. Ráadásul a magassággal jelentősen csökken az oxigén mennyisége, és ez az élőlényekre is káros.
- Alsó korlát. A litoszféra által meghatározott maximális mélység nem haladja meg a 3,5-7,5 kilométert. Minden a hőmérséklet kritikus növekedésétől függ, amelynél a fehérjeszerkezetek denaturálódnak. Az élő szervezetek többsége azonban mindössze néhány méteres mélységben koncentrálódik, ez a lyukakban élő növények, gombák, mikroorganizmusok, rovarok és állatok gyökérrendszere.
- Határok a hidroszférában. Élő szervezetek az óceán abszolút bármely részén létezhetnek: a víz felszínétől (plankton, algák) a mélytengeri árkok fenekéig. Például a tudósok bebizonyították, hogy még a 11 kilométeres mélységben lévő Mariana-árokban is létezik élet.
Élő shell-struktúra
A bioszféra fő jellemzői közé tartozika szerkezete. Vernadsky számos olyan anyagot különített el, amelyek az élő héjat alkotják. Ezenkívül lehetnek szerves és szervetlen eredetűek is:
- Élő anyag. Ide tartozik minden, ami sejtszerkezettel rendelkezik. A bioszféra szerkezetében lévő élőanyag tömege azonban kicsi, és szó szerint a teljes héj egymilliomod részét teszi ki. A bioszféra élőanyagának jellemzője, hogy bolygónk legfontosabb része. Hiszen az élő szervezetek folyamatosan befolyásolják a Föld megjelenését, megváltoztatva felszínének szerkezetét.
- Biogén anyag. Ezek olyan struktúrák, amelyeket élő szervezetek hoznak létre és dolgoznak fel. Meglepő módon az élőlények évmilliók óta szinte az egész világóceánon áthaladtak szerveik rendszerein, hatalmas mennyiségű légköri gázon és nagy tömegű ásványi anyagon. Ezek a folyamatok szerves eredetű ásványokat, például olajat, karbonátos kőzeteket és szenet állítanak elő.
- Inert anyag. Ezek az élettelen természet termékei, amelyek élő szervezetek közvetlen részvétele nélkül jöttek létre. Ide tartoznak a kőzetek, ásványok és a talaj szervetlen része is.
- Bioinert anyag. Emlékezzünk arra, hogy az élő szervezetek folyamatosan hatnak a bolygóra. Ennek eredményeként olyan anyagok képződnek, amelyek az inert szerkezetek bomlásának és megsemmisülésének termékei. Ebbe a csoportba tartozik a talaj, a mállási kéreg és a szerves eredetű üledékes kőzetek.
- A bioszféra szerkezete tartalmazhat olyan anyagokat is, amelyek benne vannakradioaktív bomlás állapota.
- Az atomok külön csoportot alkotnak, amelyek a kozmikus sugárzás hatására folyamatosan keletkeznek az ionizációs folyamat során.
- A közelmúltban földönkívüli (kozmikus) eredetű anyagok is bekerültek a bioszféra szerkezetébe.
Élő anyag a Föld más héjain
Ha részletesen foglalkozunk a bioszféra jellemzőivel és összetételével, akkor nem lehet mást, mint a bolygó más héjain élő szervezetek létfontosságú tevékenységének jellemzőit:
Aeroszféra. Az élő szervezetek nem szuszpendálhatnak a légköri rétegekben, a mikroszkopikus vízcseppek az aerobionták életének szubsztrátjaként szolgálnak, a naptevékenység és az aeroszolok pedig kimeríthetetlen energiaforrásként szolgálnak. A légkörben élő szervezeteket három csoportra osztják. Trobobionták – a fák tetejétől a gomolyfelhőkig aktívak az űrben. Az altobionták olyan élőlények, amelyek a levegőben is túlélnek. Parabiontok - véletlenül a légkör legmagasabb rétegeibe esnek. Ezen a magasságon elveszítik szaporodási képességüket, és életciklusuk jelentősen lecsökken
Geobioszféra. A földkéreg szubsztrátként és élőhelyként szolgál a geobionták számára. Ez a héj több szintet is tartalmaz, amelyeken meghatározott életformák élnek. A terrabionták olyan élőlények, amelyek közvetlenül a föld felszínén élnek. A terrabioszféra viszont több további héjra oszlik: a fitoszférára (a fák tetejétől aa föld felszíne) és az ipedoszféra (talajréteg és mállási kéreg). Lipari zóna - magas tengerszint feletti magasságú területek, ahol még a magasabb növények számára sem lehetséges az élet. Az eolobiontok tipikus képviselői ennek a zónának. Litobioszféra - a földkéreg mély rétegei. Ez a zóna a hypoterrabioszférára (az aerob (oxigénigényes) életformák életének helyére) és a tellurobioszférára (itt csak anaerob (oxigénmentes) élőlények maradhatnak fenn) oszlik. Emellett a litobiontok is megtalálhatók a litobioszférában, amelyek a talajvízben és a kőzetpórusokban élnek
Hidrobioszféra. Ez a terület lefedi bolygónk összes víztestét (a talajvíz és a légköri nedvesség kivételével), beleértve a gleccsereket is. A tengerek és óceánok lakóit hidrobiontoknak nevezik, amelyek viszont a következőkre oszlanak: Aquabionták - a kontinentális vizek lakói. A marinobionták a tengerek és óceánok élő szervezetei. A vízoszlopban az élet három szintjét különböztetjük meg, attól függően, hogy mennyi napfény hatol be: A fotoszféra a leginkább megvilágított zóna. A diszfotoszféra mindig az óceán szürkületi területe (a napsugárzás legfeljebb 1%-a). Afotoszféra – az abszolút sötétség zónája
A tundrától a trópusi erdőkig. Bolygóbiomák osztályozása
A bioszféra jellemzői elválaszthatatlanul összefüggenek a biom fogalmával. Ez a kifejezés azokra a nagy biológiai rendszerekre vonatkozik, amelyek egy bizonyos domináns növényzettel vagy sajátos tájjellemzőkkel rendelkeznek. Összesen kilenc van. Az alábbiakban a fő rövid leírása találhatóbiom bioszféra:
- Tundra. Hatalmas, fák nélküli terület, amely Eurázsia és Észak-Amerika északi részeit foglalja el. A zóna növényzete nem dús, főleg zuzmók, szezonális füvek és mohák. Az állatvilág változatosabb, különösen az év meleg hónapjaiban, amikor számos madár- és állatfaj vonulási szezonja kezdődik.
- Taiga. Ezen a területen a fő növényzet a tűlevelű erdők. A biom a teljes szárazföldi terület körülbelül 11%-át foglalja el. A zord időjárás ellenére a tajgának rendkívül változatos növény- és állatvilága van.
- Elhatározott erdők. mérsékelt égövben található. Az éghajlat szezonalitása és a megfelelő mennyiségű nedvesség lehetővé tette egy bizonyos típusú növényzet kialakulását ebben az életközösségben. Ezek főként széles levelű fafajták. Ezenkívül ezek az erdők számos emlősnek, madárnak és gombának adnak otthont, nem is beszélve a rovarokról és mikroorganizmusokról.
- sztyeppek. Ezt a biomát az ázsiai sztyeppék és Észak-Amerika klasszikus prériei képviselik. Leggyakrabban ezek fák nélküli nyílt terek, mivel jelentős nedvességhiány befolyásolja. De az állatvilág még mindig változatos.
- Mediterrán övezet. Az azonos nevű tenger környékét forró és meglehetősen száraz nyarak és nagyon kényelmes hűvös telek jellemzik. A tipikus növényzetet keménylevelű erdők, tüskés bokrok és füvek képviselik.
- Sivatagok. Sajnos a földterületek több mint 30%-át olyan területek foglalják el, amelyek egyáltalán nem kedveznek az élő szervezetek megtelepedésének. A sivatagi zónák mentén találhatókAfrikában és Ausztráliában, Dél-Amerikában, valamint Eurázsia déli, délnyugati és középső részén. Ezeknek a régióknak a növény- és állatvilága meglehetősen szűkös.
- Szavannák. Ez az életközösség egy nyílt tér, amelyet teljesen fű és fák borítanak. Annak ellenére, hogy ezek meglehetősen szegényes talajok, ennek az övezetnek az állatvilága szembetűnő a sokszínűségében. A szavanna Afrikára, Dél-Amerikára és Ausztráliára jellemző.
- Tüskés (trópusi) erdők. Ezt a zónát a tüskés bokrok és az évszázados fák - baobabok - bizarr formái különböztetik meg. A csapadék egyenetlen eloszlása miatt ennek a biomnak a növényzete meglehetősen ritka. Trópusi erdők Délnyugat-Ázsiában és Afrikában találhatók.
Trópusi erdők. Ez bolygónk legcsapadékosabb területe. Ennek az életközösségnek a növényzete lenyűgöző léptékében és sokféleségében. A széles levelű esőerdők a nagy ömlesztett folyók medencéiben találhatók, mint például az Amazonas, Orinoco, Niger, Zambezi, Kongó. Lefedik Délkelet-Ázsia félszigeteit és szigetcsoportjait is
Az élő héj alapvető funkciói a természetben
Itt az ideje, hogy megvizsgáljuk a bioszféra fő funkcióit és azok jellemzőit:
- Energia. Ezt a funkciót a fotoszintézis folyamatában részt vevő növények végzik. A napenergia felhalmozásával vagy elosztják az élő héj többi alkotóeleme között, vagy halott szerves részecskékben halmozzák fel. Így jelennek meg az éghető ásványok (szén, tőzeg, olaj).
- Gáz. Az élő szervezetek részt vesznek a folyamatban lévő gázcserében.
- Koncentráció. Egyes életformák képesek szelektíven felhalmozni a biogén elemeket a külső környezetből. Ezt követően ezeknek az anyagoknak a forrásaként szolgálhatnak.
- Romboló. Az élő szervezetek folyamatosan hatnak a környezetre, lebontják és feldolgozzák annak felületét. Így keletkezik inert és bioinert anyag.
- Környezetformáló. A bioszféra fenntartja a kedvező és a kedvezőtlen környezeti feltételek egyensúlyát, amelyek szükségesek az élőlények teljes életéhez.
A bioszféra tulajdonságai
Mivel az élő héj egy nagyon összetett rendszer, a bioszféra jellemzői nem nélkülözhetik a sajátosságát meghatározó alapvető tulajdonságokat:
- Centralizáció. Az élő héjban minden folyamat az élő szervezetek körül összpontosul, központi helyet foglalnak el a bioszféra doktrínájában.
- Nyitottság. A bioszféra csak a kívülről érkező energia hatására létezhet, jelen esetben ez a naptevékenység.
- Önbeállítás. A bioszféra egy „holisztikus organizmus”, amely az élőlényekhez hasonlóan képes a homeosztázisra.
- Változatos. Rengeteg állat, növény, mikroorganizmus és gomba él a Földön.
- Az anyagok keringésének biztosítása. Az élő szervezeteknek köszönhető a fotoszintézis és az anyagok keringése. A bioszféra jellemzőiben ez a két folyamat foglalja el az egyik fő helyet.
Evolúció és történelema Föld élő héjának fejlődése
Ha az evolúció szempontjából jellemezzük a bioszférát, akkor azt mondhatjuk, hogy ez az egyetlen folyamatosan fejlődő és javuló héj. Minden az élő anyagról szól, ez az, ami folyamatosan fejlődik. Az élő héj szervetlen része nem képes fejlődni. Ha a jövőben a bioszféra jellemzőiről beszélünk, akkor minden kicsit bonyolultabb. A héj egyre instabilabb, és nagyon nehéz megjósolni a további fejleményeket.
Mesterséges bioszféra
Egy ember nem létezhet az élő héjon kívül, nagyon nehéz reprodukálni mindazt, amit az adhat nekünk. A bioszféra jellemzői annyira egyediek, hogy az emberiség még mindig nem tudja teljesen újrateremteni a körülményeit mesterséges környezetben. A tudomány azonban nem áll meg, és talán a jövőben a tudósok sikereket érnek el ebben az irányban.
