Είμαστε όλοι μέρος ενός ζωντανού κελύφους - της βιόσφαιρας. Αυτό είναι ένα μοναδικό οικοσύστημα όχι μόνο του πλανήτη μας, αλλά και του γαλαξία συνολικά. Φυσικά, πρόσφατες μελέτες έχουν επιβεβαιώσει ότι οργανικές ουσίες έχουν βρεθεί στον Άρη και σε διάφορους αστεροειδείς, αλλά μια τέτοια ποικιλία μορφών ζωής είναι μοναδική στη Γη. Εάν είστε έτοιμοι να διευρύνετε λίγο τους ορίζοντές σας και να ξεπεράσετε το σχολικό πρόγραμμα, ήρθε η ώρα να μιλήσετε πιο αναλυτικά για τα χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας, τη δομή και τις κύριες λειτουργίες της.
Η έννοια της βιόσφαιρας και η ουσία της
Η βιόσφαιρα είναι ένα υπό όρους κέλυφος της Γης που κατοικείται από ζωντανούς οργανισμούς. Γιατί υπό όρους; Γεγονός είναι ότι άλλα κοχύλια του πλανήτη (εδάφη, νερό και αέρας) πλαισιώνουν τον πλανήτη με ένα συνεχές στρώμα. Πρώτα έρχεται η γη και ο ωκεάνιος φλοιός (λιθόσφαιρα), μετά η υδρόσφαιρα (ενώνει όλα τα υδάτινα σώματα), μετά - η ατμόσφαιρα(ο φάκελος αέρα περνά ομαλά στο διάστημα). Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τη βιόσφαιρα ως ένα συγκεκριμένο στρώμα, επειδή οι ζωντανοί οργανισμοί είναι ομοιόμορφα κατανεμημένοι σε ολόκληρη την επιφάνεια της Γης και μπορούν να ζουν και στα τρία στοιχεία.
Τα βασικά χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας ανάγονται στην αρχαιότητα, αλλά εξακολουθεί να είναι το "νεότερο" κέλυφος του πλανήτη μας. Η ζωή στη Γη ξεκίνησε σχετικά πρόσφατα, μόλις πριν από 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια, κάτι που, σε σύγκριση με την ηλικία του πλανήτη, είναι ένα απλό ασήμαντο. Υπάρχουν δύο έννοιες της βιόσφαιρας:
- Το πρώτο ορίζει το κέλυφος ως το σύνολο όλης της οργανικής ύλης στον πλανήτη. Ήταν αυτό που χρησίμευσε ως βάση για τον όρο, ο οποίος χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα.
- Η δεύτερη έννοια προτάθηκε από τον V. I. Vernadsky, πίστευε ότι η βιόσφαιρα είναι μια αχώριστη ενότητα και αλληλεπίδραση έμψυχου και άψυχου φύσης, με την ευρεία έννοια αυτών των ορισμών.
Ωστόσο, τα κύρια χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας καθορίζονται ακριβώς από το οργανικό της συστατικό. Άλλωστε, αυτή είναι η θεμελιώδης διαφορά του από άλλα κελύφη της Γης.
Το δόγμα της βιόσφαιρας και η προέλευση του όρου
Η έννοια του ζωντανού κελύφους προτάθηκε τον 19ο αιώνα. Ο Jean-Baptiste Lamarck έδωσε μια σύντομη περιγραφή της βιόσφαιρας, ενώ το επίσημο όνομα δεν υπήρχε καν ακόμη. Το 1875, ο Αυστριακός παλαιοντολόγος και γεωλόγος Eduard Suess επινόησε για πρώτη φορά τον όρο "βιόσφαιρα", ο οποίος χρησιμοποιείται ακόμα και σήμερα.
Ο Σοβιετικός φιλόσοφος και βιογεωχημικός V. I. Vernadsky συνέβαλε τεράστια στη μελέτη όλης της ζωής στη Γη, έγινε διάσημος χάρη στη δημιουργία ενός ολιστικού δόγματος της βιόσφαιρας. ΣΤΟστα γραπτά του, οι ζωντανοί οργανισμοί λειτουργούν ως μια ισχυρή δύναμη που συμμετέχει συνεχώς στον μετασχηματισμό του πλανήτη Γη.
Όρια ζωντανών οργανισμών
Γενική περιγραφή της βιόσφαιρας ξεκινά με μια περιγραφή των ορίων εντός των οποίων μπορούν να ζήσουν οι ζωντανοί οργανισμοί. Μερικά από αυτά είναι αρκετά ανθεκτικά και μπορούν να αντέξουν ακόμη και τις πιο κρίσιμες συνθήκες.
Όρια της βιόσφαιρας:
- Επάνω περίγραμμα. Καθορίζεται από την ατμόσφαιρα, και συγκεκριμένα το στρώμα του όζοντος της Γης, είναι περίπου 15-20 χιλιόμετρα. Όσο πιο κοντά στον ισημερινό, τόσο πιο ισχυρή είναι η προστατευτική οθόνη του πλανήτη. Πάνω από το στρώμα του όζοντος, η ζωή είναι απλά αδύνατη, επειδή η υπεριώδης ακτινοβολία δεν είναι συμβατή με τη ζωτική δραστηριότητα των κυττάρων του οργανισμού. Επιπλέον, η ποσότητα του οξυγόνου μειώνεται σημαντικά με το ύψος, και αυτό είναι επίσης επιζήμιο για τα ζωντανά όντα.
- Κάτω όριο. Καθορισμένο από τη λιθόσφαιρα, το μέγιστο δυνατό βάθος δεν ξεπερνά τα 3,5 - 7,5 χιλιόμετρα. Όλα εξαρτώνται από την κρίσιμη αύξηση της θερμοκρασίας στην οποία συμβαίνει η μετουσίωση των πρωτεϊνικών δομών. Ωστόσο, οι περισσότεροι από τους ζωντανούς οργανισμούς είναι συγκεντρωμένοι σε βάθος μόλις λίγων μέτρων, αυτό είναι το ριζικό σύστημα των φυτών, των μυκήτων, των μικροοργανισμών, των εντόμων και των ζώων που ζουν σε τρύπες.
- Όρια στην υδρόσφαιρα. Οι ζωντανοί οργανισμοί μπορούν να υπάρχουν σε απολύτως οποιοδήποτε μέρος του ωκεανού: από την επιφάνεια του νερού (πλαγκτόν, φύκια) μέχρι τον πυθμένα των χαρακωμάτων βαθιάς θάλασσας. Για παράδειγμα, οι επιστήμονες έχουν αποδείξει ότι υπάρχει ζωή ακόμη και στην τάφρο των Μαριανών σε βάθος 11 χιλιομέτρων.
Δομή ζωντανού κελύφους
Τα κύρια χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας περιλαμβάνουντη δομή του. Ο Vernadsky ξεχώρισε διάφορους τύπους ουσιών που αποτελούν το ζωντανό κέλυφος. Επιπλέον, θα μπορούσαν να έχουν οργανική και ανόργανη προέλευση:
- Ζωντανή ουσία. Αυτό περιλαμβάνει οτιδήποτε έχει κυτταρική δομή. Ωστόσο, η μάζα της ζωντανής ύλης στη δομή της βιόσφαιρας είναι μικρή και ανέρχεται κυριολεκτικά στο ένα εκατομμυριοστό του συνόλου του κελύφους. Το χαρακτηριστικό της ζωντανής ύλης της βιόσφαιρας είναι ότι είναι το πιο σημαντικό μέρος του πλανήτη μας. Άλλωστε, είναι ζωντανοί οργανισμοί που επηρεάζουν συνεχώς την εμφάνιση της Γης, αλλάζοντας τη δομή της επιφάνειάς της.
- Βιογενής ουσία. Πρόκειται για δομές που δημιουργούνται και επεξεργάζονται από ζωντανούς οργανισμούς. Παραδόξως, για εκατομμύρια χρόνια, τα έμβια όντα έχουν περάσει από τα συστήματα των οργάνων τους σχεδόν ολόκληρο τον παγκόσμιο ωκεανό, μια τεράστια ποσότητα ατμοσφαιρικών αερίων και μια μεγάλη μάζα ορυκτών. Αυτές οι διαδικασίες παράγουν ορυκτά οργανικής προέλευσης, όπως πετρέλαιο, ανθρακικά πετρώματα και άνθρακα.
- Αδρανή ουσία. Πρόκειται για προϊόντα άψυχης φύσης, τα οποία σχηματίστηκαν χωρίς την άμεση συμμετοχή ζωντανών οργανισμών. Αυτό περιλαμβάνει πετρώματα, ορυκτά και το ανόργανο μέρος του εδάφους.
- Βιο-αδρανής ουσία. Θυμόμαστε ότι οι ζωντανοί οργανισμοί επηρεάζουν συνεχώς τον πλανήτη. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται ουσίες που είναι προϊόντα της αποσύνθεσης και της καταστροφής αδρανών δομών. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει το έδαφος, τον φλοιό των καιρικών συνθηκών και τα ιζηματογενή πετρώματα οργανικής προέλευσης.
- Επίσης, η δομή της βιόσφαιρας μπορεί να περιλαμβάνει ουσίες που βρίσκονται μέσακατάσταση ραδιενεργής αποσύνθεσης.
- Τα άτομα είναι μια ξεχωριστή ομάδα, τα οποία δημιουργούνται συνεχώς κατά τη διαδικασία ιονισμού υπό την επίδραση της κοσμικής ακτινοβολίας.
- Πρόσφατα, ουσίες εξωγήινης (κοσμικής) προέλευσης έχουν συμπεριληφθεί στη δομή της βιόσφαιρας.
Ζωντανή ύλη σε άλλα κοχύλια της Γης
Αν σταθούμε λεπτομερώς στα χαρακτηριστικά και τη σύνθεση της βιόσφαιρας, τότε δεν μπορούμε παρά να εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά της ζωτικής δραστηριότητας των ζωντανών οργανισμών σε άλλα κελύφη του πλανήτη:
Αερόσφαιρα. Οι ζωντανοί οργανισμοί δεν μπορούν να αιωρούνται στα ατμοσφαιρικά στρώματα, οι μικροσκοπικές σταγόνες νερού χρησιμεύουν ως υπόστρωμα για τη ζωή των αεροβίων και η ηλιακή δραστηριότητα και τα αερολύματα λειτουργούν ως πηγή ανεξάντλητης ενέργειας. Οι οργανισμοί που ζουν στην ατμόσφαιρα χωρίζονται σε τρεις ομάδες. Τα Trobobionts - είναι ενεργά στο διάστημα από τις κορυφές των δέντρων έως τα σωρευτικά σύννεφα. Τα Altobionts είναι οργανισμοί που μπορούν να επιβιώσουν στον λεπτό αέρα. Parabionts - πέφτουν κατά λάθος στα υψηλότερα στρώματα της ατμόσφαιρας. Σε αυτό το υψόμετρο, χάνουν την ικανότητά τους να αναπαράγονται και ο κύκλος ζωής τους μειώνεται σημαντικά
Γεωβιόσφαιρα. Ο φλοιός της Γης χρησιμεύει ως υπόστρωμα και ενδιαίτημα για τα γεωϊόνια. Αυτό το κέλυφος περιλαμβάνει επίσης πολλά επίπεδα στα οποία ζουν συγκεκριμένες μορφές ζωής. Τα Terrabionts είναι οργανισμοί που ζουν απευθείας στην επιφάνεια της γης. Με τη σειρά της, η τεραβιόσφαιρα χωρίζεται σε πολλά ακόμη κελύφη: τη φυτόσφαιρα (η ζώνη από τις κορυφές των δέντρων έωςεπιφάνεια της γης) και την ιπεδόσφαιρα (εδαφική στιβάδα και φλοιός που ξεπερνά τις καιρικές συνθήκες). Αιολική ζώνη - περιοχές μεγάλου υψομέτρου, στις οποίες η ζωή είναι αδύνατη ακόμη και για τα υψηλότερα φυτά. Οι Eolobionts είναι τυπικοί εκπρόσωποι αυτής της ζώνης. Λιθοβιόσφαιρα - βαθιά στρώματα του φλοιού της γης. Αυτή η ζώνη χωρίζεται στην υποτερραβιόσφαιρα (ένα μέρος όπου μπορούν να ζήσουν αερόβιες (που απαιτούν οξυγόνο) μορφές ζωής) και στην τελλουροβιόσφαιρα (μόνο αναερόβιοι (χωρίς οξυγόνο) οργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν εδώ). Επιπλέον, λιθοβιόντες μπορούν να βρεθούν στη λιθοβιόσφαιρα, που ζουν σε υπόγεια ύδατα και πόρους βράχου
Υδροβιόσφαιρα. Αυτή η περιοχή καλύπτει όλα τα υδάτινα σώματα (εκτός από τα υπόγεια ύδατα και την ατμοσφαιρική υγρασία) του πλανήτη μας, συμπεριλαμβανομένων των παγετώνων. Οι κάτοικοι των θαλασσών και των ωκεανών ονομάζονται υδροβιόντιοι, οι οποίοι με τη σειρά τους χωρίζονται σε: Aquabionts - κάτοικοι ηπειρωτικών υδάτων. Τα Marinobionts είναι ζωντανοί οργανισμοί των θαλασσών και των ωκεανών. Στη στήλη του νερού διακρίνονται τρία επίπεδα ζωής, ανάλογα με την ποσότητα του ηλιακού φωτός που διεισδύει στο εσωτερικό: Η φωτόσφαιρα είναι η πιο φωτισμένη ζώνη. Η διφωτόσφαιρα είναι πάντα η περιοχή του λυκόφωτος του ωκεανού (όχι περισσότερο από το 1% της ηλιοφάνειας). Αφωτόσφαιρα - μια ζώνη απόλυτου σκότους
Από την τούνδρα στα τροπικά δάση. Ταξινόμηση βιοσωματίων πλανητών
Τα χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας είναι άρρηκτα συνδεδεμένα με την έννοια του βιώματος. Αυτός ο όρος αναφέρεται σε μεγάλα βιολογικά συστήματα που έχουν έναν ορισμένο κυρίαρχο τύπο βλάστησης ή συγκεκριμένα χαρακτηριστικά τοπίου. Είναι εννέα συνολικά. Παρακάτω είναι μια σύντομη περιγραφή του κύριουβιώματα βιόσφαιρα:
- Τούντρα. Μια τεράστια άδενδρη έκταση που καταλαμβάνει τα βόρεια μέρη της Ευρασίας και της Βόρειας Αμερικής. Η βλάστηση αυτής της ζώνης δεν είναι πλούσια, κυρίως λειχήνες, εποχιακά χόρτα και βρύα. Η πανίδα είναι πιο ποικιλόμορφη, ειδικά κατά τους ζεστούς μήνες του χρόνου, όταν ξεκινά η περίοδος μετανάστευσης πολλών ειδών πτηνών και ζώων.
- Τάιγκα. Ο κύριος τύπος βλάστησης στην περιοχή αυτή είναι τα δάση κωνοφόρων. Το βίωμα καταλαμβάνει περίπου το 11% της συνολικής χερσαίας έκτασης. Παρά τις δύσκολες καιρικές συνθήκες, η τάιγκα έχει εξαιρετικά ποικιλόμορφη χλωρίδα και πανίδα.
- Αποφασισμένα δάση. βρίσκεται στην εύκρατη ζώνη. Η εποχικότητα του κλίματος και η επαρκής ποσότητα υγρασίας επέτρεψαν την ανάπτυξη ενός συγκεκριμένου τύπου βλάστησης σε αυτό το βίωμα. Πρόκειται κυρίως για πλατύφυλλα είδη δέντρων. Επιπλέον, αυτά τα δάση φιλοξενούν πολλά θηλαστικά, πουλιά και μύκητες, για να μην αναφέρουμε έντομα και μικροοργανισμούς.
- Στέπες. Αυτό το βίωμα αντιπροσωπεύεται από τις ασιατικές στέπες και τα κλασικά λιβάδια της Βόρειας Αμερικής. Τις περισσότερες φορές, πρόκειται για ανοιχτούς χώρους χωρίς δέντρα, καθώς επηρεάζει ένα σημαντικό έλλειμμα υγρασίας. Αλλά ο κόσμος των ζώων εξακολουθεί να είναι διαφορετικός.
- Μεσογειακή ζώνη. Η περιοχή γύρω από την ομώνυμη θάλασσα χαρακτηρίζεται από ζεστά και σχετικά ξηρά καλοκαίρια και πολύ άνετους δροσερούς χειμώνες. Η τυπική βλάστηση αντιπροσωπεύεται από σκληρόφυλλα δάση, αγκαθωτούς θάμνους και χόρτα.
- Έρημοι. Δυστυχώς, περισσότερο από το 30% της γης καταλαμβάνεται από περιοχές που δεν είναι καθόλου ευνοϊκές για την κατοίκηση ζωντανών οργανισμών. Κατά μήκος βρίσκονται ερημικές ζώνεςσε όλη την Αφρική και την Αυστραλία, στη Νότια Αμερική, καθώς και στη Νότια, Νοτιοδυτική και στο κέντρο της Ευρασίας. Η χλωρίδα και η πανίδα αυτών των περιοχών είναι μάλλον σπάνια.
- Σαβάνες. Αυτό το biome είναι ένας ανοιχτός χώρος που καλύπτεται πλήρως με γρασίδι και μεμονωμένα δέντρα. Παρά το γεγονός ότι πρόκειται για μάλλον φτωχά εδάφη, η πανίδα αυτής της ζώνης είναι εντυπωσιακή στην ποικιλομορφία της. Οι σαβάνες είναι χαρακτηριστικές της Αφρικής, της Νότιας Αμερικής και της Αυστραλίας.
- Φραγκουδιά (τροπικά) δάση. Αυτή η ζώνη διακρίνεται από περίεργες μορφές αγκαθωτών θάμνων και αιωνόβιων δέντρων - μπαομπάμπ. Λόγω της ανομοιόμορφης κατανομής των βροχοπτώσεων, η βλάστηση αυτού του βιώματος είναι αρκετά αραιή. Τροπικά δάση βρίσκονται στη Νοτιοδυτική Ασία και την Αφρική.
Τροπικά δάση. Αυτή είναι η πιο υγρή περιοχή του πλανήτη μας. Η βλάστηση αυτού του βιώματος είναι εντυπωσιακή ως προς την κλίμακα και την ποικιλομορφία της. Τα πλατύφυλλα τροπικά δάση βρίσκονται στις λεκάνες μεγάλων ποταμών με πλήρη ροή, όπως ο Αμαζόνιος, ο Ορινόκο, ο Νίγηρας, το Ζαμβέζι, το Κονγκό. Καλύπτουν επίσης τις χερσονήσους και τα αρχιπελάγη της Νοτιοανατολικής Ασίας
Βασικές λειτουργίες ενός ζωντανού κελύφους στη φύση
Ήρθε η ώρα να εξετάσουμε τις κύριες λειτουργίες της βιόσφαιρας και τα χαρακτηριστικά τους:
- Ενέργεια. Αυτή η λειτουργία πραγματοποιείται από φυτά που συμμετέχουν στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Συσσωρεύοντας ηλιακή ενέργεια, είτε την κατανέμουν μεταξύ άλλων συστατικών του ζωντανού κελύφους, είτε τη συσσωρεύουν σε νεκρά οργανικά σωματίδια. Έτσι εμφανίζονται τα εύφλεκτα ορυκτά (άνθρακας, τύρφη, λάδι).
- Αέριο. Οι ζωντανοί οργανισμοί εμπλέκονται στη συνεχιζόμενη ανταλλαγή αερίων.
- Συγκέντρωση. Ορισμένες μορφές ζωής έχουν την ικανότητα να συσσωρεύουν επιλεκτικά βιογενή στοιχεία από το εξωτερικό περιβάλλον. Στη συνέχεια, μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή αυτών των ουσιών.
- Καταστροφικό. Οι ζωντανοί οργανισμοί επηρεάζουν συνεχώς το περιβάλλον, αποσυντίθενται και επεξεργάζονται την επιφάνειά του. Έτσι σχηματίζεται η αδρανής και βιοαδρανής ύλη.
- Διαμόρφωση περιβάλλοντος. Η βιόσφαιρα διατηρεί μια ισορροπία ευνοϊκών και δυσμενών περιβαλλοντικών συνθηκών, οι οποίες είναι απαραίτητες για την πλήρη ζωή των οργανισμών.
Ιδιότητες της βιόσφαιρας
Δεδομένου ότι το ζωντανό κέλυφος είναι ένα πολύ περίπλοκο σύστημα, τα χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας δεν μπορούν να κάνουν χωρίς τις βασικές ιδιότητες που καθορίζουν την ειδικότητά του:
- Centralization. Όλες οι διαδικασίες στο ζωντανό κέλυφος συγκεντρώνονται γύρω από ζωντανούς οργανισμούς, κατέχουν κεντρική θέση στο δόγμα της βιόσφαιρας.
- Άνοιγμα. Η βιόσφαιρα μπορεί να υπάρχει μόνο λόγω ενέργειας από το εξωτερικό, σε αυτήν την περίπτωση είναι ηλιακή δραστηριότητα.
- Αυτοπροσαρμογή. Η βιόσφαιρα είναι ένας «ολιστικός οργανισμός», ο οποίος, όπως ένα ζωντανό ον, έχει την ικανότητα να ομοιόσταση.
- Ποικιλία. Ένας τεράστιος αριθμός ζώων, φυτών, μικροοργανισμών και μυκήτων ζει στη γη.
- Διασφάλιση της κυκλοφορίας των ουσιών. Στους ζωντανούς οργανισμούς πραγματοποιείται η φωτοσύνθεση και η κυκλοφορία των ουσιών. Στα χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας, αυτές οι δύο διαδικασίες καταλαμβάνουν μία από τις κύριες θέσεις.
Εξέλιξη και ιστορίαανάπτυξη του ζωντανού κελύφους της Γης
Αν χαρακτηρίσουμε τη βιόσφαιρα από την άποψη της εξέλιξης, μπορούμε να πούμε ότι αυτό είναι το μόνο κέλυφος που αναπτύσσεται και βελτιώνεται συνεχώς. Είναι όλα σχετικά με τη ζωντανή ύλη, είναι αυτή που εξελίσσεται συνεχώς. Το ανόργανο τμήμα του ζωντανού κελύφους δεν έχει την ικανότητα να αναπτυχθεί. Αν μιλάμε για τα χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας στο μέλλον, τότε όλα είναι λίγο πιο περίπλοκα. Το κέλυφος γίνεται όλο και πιο ασταθές και είναι πολύ δύσκολο να προβλεφθούν περαιτέρω εξελίξεις.
Τεχνητή βιόσφαιρα
Ένας άνθρωπος δεν μπορεί να υπάρξει έξω από ένα ζωντανό κέλυφος, είναι πολύ δύσκολο να αναπαράγουμε όλα όσα μπορεί να μας δώσει. Τα χαρακτηριστικά της βιόσφαιρας είναι τόσο μοναδικά που η ανθρωπότητα δεν μπορεί ακόμα να αναδημιουργήσει πλήρως τις συνθήκες της σε ένα τεχνητό περιβάλλον. Ωστόσο, η επιστήμη δεν μένει ακίνητη και, ίσως, στο μέλλον, οι επιστήμονες θα επιτύχουν κάποια επιτυχία προς αυτή την κατεύθυνση.
