Биосфера. Основные структурные характеристики биосферы

1

Биосферой называют совокупность всех живых организмов нашей планеты и те области геологических оболочек Земли, которые заселены живыми существами и подвергались в течение геологической истории их воздействию.

Границы биосферы. Живые организмы неравномерно распространены в геологических оболочках Земли:литосфере, гидросфере и атмосфере (рис. 1). Поэтому биосфера сейчас включает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу и нижнюю часть атмосферы.

Литосфера это верхняя  твердая оболочка Земли. Ее толщина  колеблется в пределах 50–200 км. Распространение  жизни в ней ограниченно и  резко уменьшается с глубиной. Подавляющее количество видов сосредоточено  в верхнем слое, имеющем толщину  в несколько десятков сантиметров. Некоторые виды проникают в глубину  на несколько метров или десятков метров (роющие животные — кроты, черви; бактерии; корни растений). Наибольшая глубина, на которой были обнаружены некоторые виды бактерий, составляет 3–4 км (в подземных водах и  нефтеносных горизонтах). Распространению  жизни в глубь литосферы препятствуют различные факторы. Проникновение растений невозможно из-за отсутствия света. Для всех форм жизни существенными препонами служат и возрастающие с глубиной плотность среды и температура. В среднем температурный прирост составляет около 3 °С на каждые 100 м. Именно поэтому нижней границей распространения жизни в литосфере считают трехкилометровую глубину, (где температура достигает около +100 °С).

Гидросфера — водная оболочка Земли, представляет собой совокупность океанов, морей, озер и рек. В отличие от литосферы и атмосферы она полностью освоена живыми организмами. Даже на дне Мирового океана, на глубинах около 12 км, были обнаружены разнообразные виды живых существ (животные, бактерии). Однако основная масса видов обитает в гидросфере в пределах 150–200 м от поверхности. Это связано с тем, что до такой глубины проникает свет. А следовательно, в более низких горизонтах невозможно существование растений и многих видов, зависящих в питании от растений. Распространение организмов на больших глубинах обеспечивается за счет постоянного «дождя» экскрементов, остатков мертвых организмов, падающих из верхних слоев, а также хищничества. Гидробионты обитают как в пресной, так и в соленой воде и по месту обитания делятся на 3 группы:

1)  планктон — организмы, живущие на поверхности водоемов и пассивно передвигающиеся за счет движения воды;

2)  нектон — активно передвигающиеся в толще воды;

3)  бентос — организмы, обитающие на дне водоемов или зарывающиеся в ил.

Атмосфера — газовая оболочка Земли, имеющая определенный химический состав: около 78 % азота, 21 — кислорода, 1 — аргона и 0,03 % углекислого газа. В биосферу входят лишь самые нижние слои атмосферы. Жизнь в них не может существовать без непосредственной связи с литосферой и гидросферой. Крупные древесные растения достигают нескольких десятков метров в высоту, располагая вверх свои кроны. На сотни метров поднимаются летающие животные — насекомые, птицы, летучие мыши. Некоторые виды хищных птиц поднимаются на 3–5 км над поверхностью Земли, высматривая свою добычу. Наконец, восходящими воздушными потоками пассивно заносятся на десятки километров вверх бактерии, споры растений, грибов, семена. Однако все перечисленные летающие организмы или занесенные бактерии лишь временно находятся в атмосфере. Нет организмов, постоянно живущих в воздухе.

Верхней границей биосферы принято считать озоновый слой, располагающийся  на высоте от 30 до 50 км над поверхностью Земли. Он защищает все живое на нашей планете от мощного ультрафиолетового солнечного излучения, в значительной мере поглощая эти лучи. Выше озонового слоя существование жизни невозможно.

Таким образом, основная часть видов живых организмов сосредоточена на границах атмосферы  и литосферы, атмосферы и гидросферы, образуя относительно «тонкую пленку жизни» на поверхности нашей планеты.

Биосфера — это глобальная экологическая система, состоящая из множества экосистем более низкого ранга, биогеоценозов, взаимодействием которых друг с другом и обусловлена ее целостность. Действительно, биогеоценозы существуют не изолированно — между ними существуют непосредственные связи и отношения. Например, в водные биогеоценозы ветром, дождями, талыми водами выносятся из наземных экосистем минеральные и органические вещества. Может происходить перемещение организмов из одного биогеоценоза в другой (например, сезонные миграции животных). И наконец, всех объединяет атмосфера Земли, служащая общим резервуаром для живых существ. В нее поступают кислород (выделяемый растениями в процессе фотосинтеза) и углекислый газ (образуемый в процессе дыхания аэробных организмов). Из атмосферы же растения всех экосистем черпают углекислый газ, необходимый им в процессе фотосинтеза, а все дышащие организмы получают кислород.

Существование биосферы базируется на непрерывно осуществляющемся круговороте веществ, энергетической основой которого является солнечный  свет (рис. 2).

Круговорот веществ в природе между живой и неживой материей — одна из наиболее характерных особенностей биосферы. Биологический круговорот — это биогенная миграция атомов из окружающей среды в организмы и из организмов в окружающую среду. Биомасса выполняет и другие функции:

1)  газовая — постоянный газообмен с внешней средой за счет дыхания живых организмов и фотосинтеза растений;

2)  концентрационная — постоянная биогенная миграция атомов в живые организмы, а после их отмирания — в неживую природу;

3)  окислительно-восстановительная — обмен веществом и энергией с внешней средой. При диссимиляции окисляются органические вещества, при ассимиляции используется энергия АТФ;

4)  биохимическая — химические превращения веществ, составляющие основу жизнедеятельности организма.

2

экологический кризис — нарушение равновесия между природными условиями и воздействием человека на окружающую природную среду.

Иногда под экологическим  кризисом подразумевается ситуация, возникшая в природных экосистемах  под воздействием стихийных естественных явлений (наводнение, извержение вулканов, засуха, ураган и др.) или в результате антропогенных факторов (загрязнение  окружающей среды, вырубка лесов).

Использование термина «экологический кризис» для обозначения экологических  проблем учитывает тот факт, что  человек является частью экосистемы, которая видоизменяется в результате его деятельности (прежде всего производственной). Природные и общественные явления  представляют собой единое целое, и  их взаимодействие выражается в разрушении экосистемы.

Сейчас уже очевидно для  всех, что экологический кризис —  понятие глобальное и общечеловеческое, касающееся каждого из живущих на Земле людей.

Что конкретно может указывать  на приближающуюся экологическую катастрофу?

Вот далеко не полный список негативных явлений, свидетельствующих  об общем неблагополучии:

• глобальное потепление, парниковый эффект, сдвиг климатических зон;
• озоновые дыры, разрушение озонового экрана;
• сокращение биологического разнообразия на планете;
• глобальное загрязнение окружающей среды;
• неутилизируемые радиоактивные отходы;
• водная и ветровая эрозия и сокращение площадей плодородных почв;
• демографический взрыв, урбанизация;
• истощение невозобновляемых минеральных ресурсов;
• энергетический кризис;
• резкий рост числа ранее неизвестных и зачастую неизлечимых болезней;
• недостаток продуктов питания, перманентное состояние голода большей части населения планеты;
• истощение и загрязнение ресурсов Мирового океана.

Общая экономическая нагрузка на экологические системы

зависит от трех факторов: численности  населения, среднего уровня потребления  и широкого применения различных  технологий. Снизить степень ущерба, наносимого окружающей среде обществом  потребителей, можно, изменив сельскохозяйственные модели, транспортные системы, методы городского планирования, интенсивность  потребления энергоресурсов, пересмотрев  промышленные технологии и т.п. К  тому же при изменении технологий может быть снижен уровень материальных запросов. И это постепенно происходит вследствие удорожания жизни, что напрямую связано с экологическими проблемами.

Суть экологической угрозы заключается в том, что всевозрастающее  давление на биосферу антропогенных  факторов может привести к полному  разрыву естественных циклов воспроизводства  биологических ресурсов, самоочищения почвы, вод, атмосферы. Это вызовет  резкое и стремительное ухудшение  экологической обстановки, что может  повлечь за собой гибель населения  планеты. Уже сейчас экологи предупреждают  о нарастании парникового эффекта, расползании озоновых дыр, выпадении  все большего количества кислотных  осадков и т.д. Перечисленные отрицательные  тенденции в развитии биосферы постепенно приобретают глобальный характер и  представляют угрозу для будущего человечества.