Шпаргалка по "Экологии"

Состав и границы биосферы

Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части.

Абиотическая  часть представлена: 1) почвой и подстилающими ее породами до глубины, где в них еще есть живые организмы, вступающие в обмен с веществом этих пород и физической средой норового пространства; 2) атмосферным воздухом до высот, на которых возможны еще проявления жизни; 3) водной средой океанов, рек, озер и т. п.

Биотическая часть состоит из живых организмов всех таксонов, осуществляющих важнейшую функцию биосферы, без которой не может существовать сама жизнь: биогенный ток атомов. Живые организмы осуществляют этот ток атомов благодаря своему дыханию, питанию и размножению, обеспечивая обмен веществом между всеми частями биосферы (рис. 6.2).

В основе биогенной миграции атомов в биосфере лежат два биохимических принципа:

— стремиться к максимальному проявлению, к «всюдности» жизни;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.2. Взаимосвязи  живых организмов с компонентами биосферы

 

 

— обеспечить выживание организмов, что увеличивает саму биогенную  миграцию.

Эти закономерности проявляются прежде всего в стремлении живых организмов «захватить» все мало-мальски приспособленные к их жизни пространства, создавая экосистему или ее часть. Но любая экосистема имеет границы, имеет свои границы в планетарном масштабе и биосфера. Один из вариантов границ биосферы приведен на рис. 6.5.

При общем рассмотрении биосферы, как планетарной экосистемы, особое значение приобретает представление о ее живом веществе как о некой общей живой массе планеты.

Под живым веществом В. И. Вернадский понимает все количество живых организмов планеты как единое целое. Его  химический состав подтверждает единство природы — он состоит из тех же элементов, что неживая природа (рис. 6.3), только соотношение этих элементов различное и строение молекул иное (рис. 6.4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.З. Участие различных химических элементов в построении живого вещества атмосферы, гидросферы и литосферы (относительные числа атомов) (по В Лархеру, 1978). Выделены самые распространенные элементы

 

 

Живое вещество образует ничтожно тонкий слой в общей массе геосфер  Земли.

По подсчетам ученых, его масса  составляет 2420 млрд. т, что более чем в две тысячи раз меньше массы самой легкой оболочки Земли — атмосферы. Но эта ничтожная масса живого вещества встречается практически повсюду — в настоящее время живые существа отсутствуют лишь в области обширных оледенений и в кратерах действующих вулканов.

«Всюдность жизни» в биосфере обязана потенциальным возможностям и масштабу приспособляемости организмов, которые постепенно, захватив моря и океаны, вышли на сушу и захватили ее. В. И. Вернадский считает, что этот захват продолжается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.4. Структурные  формулы некоторых органических соединений

живой клетки

 

На рис. 6.5 наглядно показаны границы  биосферы — от высот атмосферы, где царят холод и низкое давление, до глубин океана, где давление достигает 12 тыс. атм. Это стало возможным потому, что пределы толерантности температур у различных организмов,— от абсолютного нуля до +180 "С, а некоторые бактерии могут существовать в вакууме. Широк диапазон химических условий среды для ряда организмов — от жизни в уксусе до жизни под действием ионизирующей радиации (бактерии в котлах ядерных реакторов). Более того, выносливость некоторых живых существ по отношению к отдельным факторам выходит даже за пределы биосферы, т. е. у них есть еще определенный «запас прочности» и потенциальные возможности к распространению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.5. Распределение  живых организмов в биосфере:

1 — озоновый слой; 2 —  граница снегов; 3 — почва; 4 — животные

обитающие в  пещерах; 5 — бактерии в нефтяных водах (высота и

глубина даны в метрах)

 

Однако все организмы выживают еще и потому, что везде, где  бы ни было их местообитание, существует биогенный ток атомов. Этот ток  не смог бы иметь места, во всяком случае, в наземных условиях, если бы не было почв.

Почвы — важнейший компонент биосферы, оказывающий наряду с Мировым океаном решающее влияние на всю глобальную экосистему в целом. Именно почвы обеспечивают питание биогенными веществами растения, которые кормят весь мир гетеротрофов. Почвы на Земле разнообразны и их плодородие тоже разное.

Плодородие зависит от количества гумуса в почве, а его накопление, как и мощность почвенных горизонтов, зависит от климатических условий  и рельефа местности. Наиболее богаты гумусом степные почвы, где гумификация идет быстро, а минерализация идет медленно. Наименее богаты гумусом лесные почвы, где минерализация по скорости опережает гумификацию.

Выделяют по различным признакам  множество типов почв. Под типом почв понимается большая группа почв, формирующихся в однородных условиях и характеризующаяся определенным почвенным профилем и направленностью почвообразования.

Поскольку важнейшим почвообразующим  фактором является климат, то, в значительной мере, генетические типы почв совпадают с географической зональностью: арктические и тундровые почвы, подзолистые почвы, черноземы, каштановые, серо-бурые почвы и сероземы, красноземы и желтоземы. Распространение основных типов почв на земном шаре показано на рис. 6.6.

Время формирования почв зависит от интенсивности гумификации. Скорость накопления гумуса в почвах можно определить в единицах, измеряющих мощность (толщину) гумусового слоя по отношению к времени их формирования, например, в мм/год. Такие цифры приводятся в табл. 6.4.

 

 

 

 

 

 

Рис. 6.6. Схематическая  карта зональных типов почв мира:

1 — тундра; 2 — подзолы; 3 — серо-бурые подзолистые почвы, бурые лесные почвы и т.д.; 4 — латеритные почвы; 5 — почвы прерий и деградированные черноземы; 6 — черноземы; 7 — каштановые и бурые почвы; 8 — сероземы и

пустынные почвы; 9 — почвы гор и горных долин (комплекс); 10 — ледяной покров

 

Зная скорость накопления гумуса и  мощность гумусового горизонта, можно  рассчитать возраст различных типов  п0чв (Геннадиев, 1987). На Русской равнине черноземы образовались за 2500—3000 лет, серые и бурые лесные почвы — за 800— 1000 лет, подзолистые примерно за 1500 лет. Скорость образования почв зависит и от типа материнской породы — на гранитах во влажном тропическом климате для образования настоящей почвы надо 20 000 лет.

                                                                  Таблица 6.4

Скорость формирования гумусового горизонта, почв Русской  равнины

(по А. Н. Геннадиеву и др., 1987)

Группа почв	Скорость, мм / год
Горно-луговые, горные лесо-луговые	0,80- 1,00
Торфяно-глеевые, болотно-подзолистые	0,50 - 0,80
Дерново-карбонатные, оподзоленные	0,45 - 0,50
Черноземы оподзоленные, типичные	0,40 — 0,45
Серые лесные, черноземы обыкновенные	0,35 - 0,40
Черноземы южные, темно-каштановые, дерново-подзолистые	0,20 - 0,30
Подзолы и типичные подзолистые	0,10 - 0,20
Солонцы, светло-каштановые	менее 0,10

Эти данные позволяют количественно  оценивать допустимый смыв при интенсивном антропогенном воздействии. Одновременно они свидетельствуют, как легко можно разрушить эту тонкую «коричневую пленку», и сколько нужно времени, не считая затрат, чтобы восстановить утраченное.

Почва является граничным слоем  между атмосферой и биосферной частью литосферы. В нем наблюдается не просто смешение живого и неживого компонентов природы, но и их взаимодействие в рамках почвенной экосистемы. Главное назначение этой экосистемы — обеспечение круговорота веществ в биосфере.