Живое вещество. роль живого вещества в биосфере

Границы биосферы

По мнению Вернадского, впервые к понятию «биосфера» приблизился в своих идеях знаменитый французский ученый Ж.-Б. Ламарк.
В отличии от остальных оболочек нашей планеты — литосферы, атмосферы и гидросферы, биосфера не образует отдельную сплошную оболочку. Она являет собой совокупность всех биогеоценозов Земли, единую экосистему высшего порядка.

Границами биосферы служат границы распространения живых организмов. Поэтому считается, что биосфера занимает практически всю гидросферу, верхние слои литосферы и нижние слои атмосферы.

Точно границы не определены. Известно, что некоторые группы бактерий обитают в толще литосферы на глубине около $4$ км. Проникновению в более глубокие слои литосферы препятствует высокая температура (более $100$°С) горных пород и подземных вод на больших глубинах.

Распространение живых организмов в атмосфере ограничено озоновым экраном. Именно озоновый экран защищает все живое от воздействия космического излучения (особенно – ультрафиолетовых лучей). Споры бактерий и грибов были обнаружены на высоте около $22$ км. Но наличие бактерий на остатках метеоритов подтверждает гипотезы некоторых ученых, что споры некоторых живых организмов могут некоторое время выдерживать влияние открытого космического пространства. Поэтому границы биосферы определены лишь условно. Самая высокая плотность организмов наблюдается там, где самые благоприятные и самые разнообразные условия существования организмов – на стыке земных оболочек.

Концентрационная функция

Если говорить о раскрытии понятия данной роли вещества, то следует указать на ее близкое родство с предыдущей. Проще говоря, концентрационная функция живого вещества заключается в накоплении внутри тела тех или иных элементов, атомов, соединений. В результате происходит формирование тех самых горных пород, полезных ископаемых и минералов, о которых упоминалось выше.

Накапливать в себе какие-то соединения способно каждое существо. Однако для всех степень выраженности этого разная. Например, все накапливают в себе углерод. Но далеко не каждый организм способен концентрировать около 20% железа, как это делают железобактерии.

Можно привести еще несколько примеров, четко иллюстрирующих данную функцию живого вещества.

Диатомовые водоросли, радиолярии — кремний.
Ржавчинные грибы — марганец.
Растение лобелия вздутая — хром.
Растение солянка — бор.

Помимо элементов, многие представители живых существ способны после отмирания формировать целые комплексы веществ.

Круговорот вещества в биосфере

Растения в процессе роста и развития используют минеральные вещества из почвы, адсорбируют воду с помощью корня, перерабатывают энергию Солнца, образуют органические вещества из неорганических, из атмосферного воздуха листьями поглощается диоксид углерода и выделяется кислород посредством фотосинтеза.

Животные и человек дышат кислородом, используют органические вещества образованные растениями. После смерти, скопление органических веществ растений и животных разлагается под действием микроорганизмов, и переходят в неорганическое состояние.

Процесс преобразования энергии и вещества начинается сначала – это и есть жизненный круговорот.

Уровни организации живого вещества

Живое вещество как совокупность всех организмов, живущих на Земле, состоит из нескольких царств (Прокариоты, Животные, Растения, Грибы), которые находятся в сложных взаимоотношениях. Живое вещество имеет сложное строение и разные уровни организации. Рассмотрим некоторые из них в порядке усложнения.

1. Молекулярно-генный (суборганизменный) — особая форма организации живого, присущая всем без исключения организмам, представляющая собой совокупность различных органических и неорганических веществ, связанных между собой определенной структурой и системой биохимических процессов, позволяющих сохранять данную совокупность соединений как целостную систему, способную к росту, развитию, самосохранению и размножению в течение всего времени существования этого организма, т. е. до смерти.

2. Клеточный — все живое (кроме неклеточных форм жизни) образовано особыми структурами — клетками, которые имеют строго определенное строение, присущее как организмам из царства Растения, так и организмам из царств Животные и Грибы; некоторые организмы состоят из одной клетки, поэтому такие организмы при клеточном уровне соответствуют и новому уровню организации — организменному (см. пятый уровень организации).

3. Тканевый — характерен для сложных многоклеточных организмов, у которых произошла специализация клеток по выполняемым функциям, что привело к образованию тканей — совокупности клеток, имеющих одинаковое происхождение, близкое строение и выполняющих одинаковые или близкие по характеру функции; различают растительные и животные ткани так, у растений выделяют покровные, основные, механические, проводящие ткани и меристемы (ткани роста); у животных — покровные, нервные, мышечные и соединительные ткани.

4. Органный — у высокоорганизованных организмов ткани образуют структуры, предназначенные для выполнения определенных функций, которые называются органами, а органы объединяются в системы органов (например, желудок входит в состав пищеварительной системы).

5. Организменный — системы органов объединены в единое целое — организм, при функционировании которого реализуется жизнедеятельность конкретного живого существа; известно, что в природе существует большое число одноклеточных организмов.

6. Популяционно-видовой — особи одного вида образуют особые группировки, живущие на данной конкретной территории и занимающие определенную экологическую нишу, которые называются популяциями, а популяции одинаковых организмов образуют подвиды и виды.

7. Биогеоценотический — этот уровень организации живого вещества связан с тем, что на данной территории проживает определенное количество популяций различных видов (как животных, так и растений, грибов, прокариотов и неклеточных форм жизни), которые взаимосвязаны друг с другом различными связями, в том числе и пищевыми.

8. Биосферный — это высший уровень организации живого на планете Земля, представляющий собой всю совокупность живых существ, живущих на ней, которые взаимосвязаны друг с другом планетарным круговоротом химических элементов и химических соединений; нарушение этого круговорота может привести к глобальной катастрофе и даже к гибели всего живого.

Следовательно, 1-5 уровни организации характерны для отдельно взятого организма, а 6-8 — для совокупности организмов. Необходимо помнить, что человек — это составная часть живого вещества на планете Земля, но его деятельность из-за наличия разума значительно отличается от деятельности других организмов, и, тем не менее, он составная часть природы, а не ее «царь».

Границы

Границы биосферы в км

Чем определяются границы распространения биосферы?

Поскольку Живое — главная составляющая биосферы, ее границы определяются возможностью выживать отдельных индивидуумов в условиях окружающей среды. В верхних слоях ультрафиолетовое излечение не дает развиваться живым организмам – это определяет верхнюю границу биосферы. Высокие температуры в земных глубинах устанавливают нижнюю черту жизни.

Где проходят границы биосферы?

Атмосфера – воздушный слой земного шара, состоит из азота, кислорода, диоксида углерода и др. Она защищает Землю от перегрева, действия космической радиации, ультрафиолета, метеоритов. В составе атмосферы выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу.

Тропосфера (озоновый слой земли) является верхней границей биосферы, находится на высоте 20 км.

Стратосфера – располагается на высоте 50 км над уровнем моря, воздух разжижается, нагревается, увеличивается концентрация озона, условия становятся непригодными для жизни.

Ионосфера – поверхностный слой атмосферы, поддается воздействию космического излучения, поэтому сильно ионизированный.

Литосфера – земная кора, твердый слой, который уходит на глубину 200км. К биосфере относится верхний шар, населенный живыми организмами. Нижняя граница по литосфере достигает 4км, глубина где были найдены бактерии. Опускаясь ниже, температура возрастает, достигая 100 градусов, что несовместимо с существованием живых организмов, происходит денатурация белка, все живое – гибнет.

Гидросфера – совокупность наземных и подземных вод. Это одна из оболочек нашей планеты, которая окружает материки и острова, составляет 70% поверхности земного шара. Нижняя граница биосферы расположена на глубине около 11 км. (в области Тихого океана).

Схема границ биосферы

Слои биосферы

Эубиосфера – основная прослойка биосфера. 99,9% живых существ постоянно населяют данный слой. Ширина эубиосферы 12-17км.

Парабиосфера, метабиосфера – соответственно верхний и нижний слои бисоферы, куда жизнь попадет случайно, заносится из эубиосферы.

Апобиосфера и абиосфера — самый верхний и самый нижний слои, куда жизнь не может попасть даже случайно.

В зависимости от среды обитания живых организмов выделяют:

Аэробиосферу (жизнь осуществляется за счет атмосферной влаги и солнечной энергии, от верхушек деревьев до стратосферы);
геобиосферу (организмы населяют почву, поверхность суши, деревья);
гидробиосферу (все водные структуры заселенные гидробионтами, исключая подземные воды).

Биохимические принципы

Получить полное представление о том «объеме работы», которую осуществляет живое вещество в процессе жизнедеятельности, позволяют несколько научных положений, известных под названием биохимические принципы:

движение атомов химических веществ при биогенной миграции всегда тяготеет к достижению максимально возможных проявлений;
эволюционное преобразование видов движется в направлении, способствующем усилению миграции атомов элементов;
существование биомассы обусловлено наличием солнечной энергии;
живое вещество планеты заключено в непрерывный круговорот обмена химическими веществами с космической средой.

Окислительно-восстановительная функция живого вещества

Проявляется в многочисленных биохимических преобразованиях веществ внутри каждого живого организма. Ведь во всех, начиная с бактерий и заканчивая крупными млекопитающими, происходят ежесекундные реакции. В результате одни вещества превращаются в другие, какие-то распадаются на составные части.

Результатом таких процессов для биосферы является формирование биогенного вещества. Какие соединения можно привести в пример?

Карбонатные породы (мел, мрамор, известняки) — продукт жизнедеятельности моллюсков, многих других морских и наземных обитателей.
Залежи кремниевых пород — результат многовековых реакций, происходящих в панцирях и раковинах животных океанского дна.
Уголь и торф — результат биохимических преобразований, происходящих с растениями.
Нефть и другие.

Поэтому химические реакции — это основа создания многих полезных человеку и природе веществ. В этом заключаются функции живого вещества в биосфере.

Живое вещество — что к нему относится, понятие

Два с половиной миллиона лет назад на Земле появились первые формы жизни. Возможно, это произошло раньше, но историческое подтверждение имеется именно относительно этого периода. С тех пор на фоне изменения земной поверхности появилось более 5 млн видов живых организмов. Это – живое вещество, отличия которого от неживого очевидны.

Появление живого вещества послужило началом формирования такой земной оболочки как биосфера. Она находится в функциональной взаимосвязи с геологическими и биологическими телами, а также процессами энергообмена.

Понятие ввел в обиход В.И. Вернадский – ученый, занимающийся многими естественными науками. Изучая миграцию атомов, Вернадский заинтересовался происхождением химических веществ, присутствующих в земной коре. Он изучал процессы их синтеза, перехода из одного вещества и состояния в другое, разложение.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

В результате своей работы он пришел к выводу: ни одно органическое соединение не может появиться в природе и существовать самостоятельно без живого вещества. Вернадский под термином «живое вещество» подразумевал объединение всех организмов: растений, животных, человека.

Основываясь на его теории, справедливым является следующее определение:

Живое вещество – значительный энергетический и геохимический фактор, который играет решительную роль в развитии планеты.

В качестве источника энергии живые вещества используют солнце. Растения в присутствии его лучей способны к фотосинтезу – созданию органического вещества, которое в ходе дальнейшего кругооборота служит источником пищи и энергии для других организмов. Кроме этого, фотосинтез способствует поддержанию в атмосфере определенного уровня кислорода, созданию озонового слоя.

Жизнь на земле существует в виде биогеоценозов – совокупности существующих параллельно живых организмов вместе со средой их обитания. Они питаются, размножаются, дышат, умирают в зависимости друг от друга, обеспечивая в результате этого постоянный круговорот атомов химических элементов. Установлено, что весь запас кислорода в атмосфере проходит путь через живые существа на протяжении двух тысяч лет, а углекислый газ – всего за три сотни лет.

Поскольку живые организмы в своем составе имеют большое количество химических соединений, в т.ч. органического происхождения, в верхнем слое земли сконцентрировано много минерального топлива, производителем которого не является человек. В данном ракурсе люди – потребители энергии, высвобождаемой при их использовании.

Человека Вернадский ставил несколько отдельно от двух других групп живых организмов по причинам:

Человеческая популяция не отличается демографическим постоянством.
В ходе своей жизни он не производит новые химические вещества и соединения, а потребляет их.
Основная характеристика – наличие разума.

К свойствам живого вещества относят:

наличие свободного энергетического потенциала;
возможность протекания химических реакций внутри организмов;
устойчивость химических веществ внутри живых организмов;
генетическая связь между поколениями;
наличие эволюционных процессов;
взаимная зависимость между живым веществом и средой обитания.

Перечисленные свойства объясняют биогенную мутацию атомов и освобождающуюся в этом процессе энергию.

§ 51. Компоненты биосферы

Живое вещество

Живое вещество — совокупность живых организмов, населяющих планету Земля. Масса живого вещества сравнительно мала и составляет менее одной миллионной части всей биосферы. Несмотря на столь незначительную массу, живое вещество является «самой мощной геохимической силой нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют Землю, но и преобразуют ее.

*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 понимал все количество живых организмов планеты как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы — он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов отличается и строение молекул иное.

Биомасса — это общая масса всех живых организмов, присутствующих в биосфере.Вы уже знаете, что живые организмы населяют земную поверхность неравномерно. Как вы думаете, почему процентное содержание растений, животных и микроорганизмов на суше и в океане отличается?

Таблица. Масса живого вещества на планете Земля

Среда	Группа организмов	Биомасса, х1012 т	Содержание, %
Наземно-воздушная	Зеленые растения	1,84	99,2
Животные и микроорганизмы	0,02	0,8
Итого	1,86	100
Водная	Фотосинтезирующие организмы	0,0002	6,3
Животные и микроорганизмы	0,0030	93,7
Итого	0,0032	100
Почвенная	Животные и микроорганизмы	от 0,015 до 0,023	100

Итого	Общая биомасса	2, 4382	—

Исходя из данных таблицы, видно, что основная роль на планете Земля принадлежит автотрофным растениям суши.

Биомасса суши зависит от количества тепла, влаги и увеличивается от полюсов к экватору.Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 170 млрд т сухого органического вещества. Биомасса растений на суше значительно больше биомассы животных, однако видовое разнообразие животных в 5 раз больше видового разнообразия растений (1,5—1,7 млн видов животных и примерно 300 тыс. видов растений). Наибольшая биомасса живого вещества суши сконцентрирована в тропических и субтропических лесах. Они являются наиболее продуктивными сообществами материковой части биосферы.

Биомасса океанической частибиосферы распределена неравномерно и представлена преимущественно в верхней части фитопланктоном. Несмотря на то что биомасса океанических живых организмов в 1000 раз меньше биомассы наземных растений, 80 % первичной продукции образуется именно в океане. Это связано с высокой скоростью роста и размножения, короткой продолжительностью жизни представителей фито- и зоопланктона.

Биомасса почвыпредставлена совокупностью живых организмов, плотно заселяющих и играющих важную роль в ее формировании. В поверхностных слоях обитают зеленые водоросли и цианобактерии, которые снабжают почву кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Среди животных почвы многочисленны черви, муравьи, клещи, встречаются кроты. Биомасса только дождевых червей в суглинистых почвах достигает 1,2 т на 1 га. В почве также обитает большое количество бактерий, которое исчисляется сотнями миллионов в 1 г. Все живые организмы, обитающие в почве, ведут большую почвообразовательную работу. Особая роль отводится бактериям, которые разлагают отмершие остатки живых организмов до минеральных веществ, обеспечивая плодородие почвы.

Живое вещество. Функции живого вещества биосферы

Как мы уже обозначали выше, живым веществом рассматриваемой оболочки Земли считается вся совокупность организмов, принадлежащих ко всем царствам природы. Особое же положение среди всех занимают люди. Причинами этого стало:

потребительская позиция, а не продуцирующая;
развитие разума и сознания.

Все остальные представители — это живое вещество. Функции живого вещества были разработаны и указаны Вернадским. Он отводил следующую роль организмам:

Окислительно-восстановительная.
Деструктивная.
Транспортная.
Средообразующая.
Газовая.
Энергетическая.
Информационная.
Концентрационная.

Самые основные функции живого вещества биосферы — газовая, энергетическая и окислительно-восстановительная. Однако и остальные тоже являются важными, обеспечивающими сложные процессы взаимодействия между всеми частями и элементами живой оболочки планеты.

Рассмотрим каждую из функций более подробно, чтобы понять, что именно подразумевается и в чем суть.

Живое вещество и его роль в биосфере

Живое вещество – совокупность всех живых организмов, выраженная через массу, энергию и химический состав.

Живое вещество – основа биосферы, но составляет крайне незначительную её часть.

Высокая химическая активность и геологическая роль живого вещества, прежде всего, связано с тем, что живые организмы благодаря биологическим катализаторам (ферментам) совершают (по выражению академика Л. С. Берга) что-то невероятное с точки зрения физико-химических явлений; например они способные фиксировать в своём теле молекулярный азот атмосферы при обычных для природной среды значениях температуры и давления; в промышленных условиях связывание атмосферного азота до аммиака требует температуры порядка 500 градусов Цельсия и давления от 500 до 700 атмосфер.

В живых организмах на порядок или несколько порядков увеличиваются скорости химических реакций в процессе обмена веществ; в связи с этим Вернадский живое вещество назвал «чрезвычайно активизированной материей».

Свойства живого вещества

1. Способность быстро занимать (осваивать) всё свободное пространство.

2 Движение не только пассивное (под действием силы тяжести, гравитационных сил), но и активное

3. Устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти, сохраняя при этом высокую физико-химическую активность

4. Высокая приспособительная способность (адаптация) к различным условиям; в связи с этим наблюдается освоение не только всех сред жизни, но и крайне трудных по физико-химическим параметрам условий

5. Феноменально высокая скорость протеканий реакций; она в сотни и в тысячи раз выше, чем в неживом веществе

6. Высокая скорость обновления живого вещества

Все перечисленные свойства живого вещества обуславливаются концентрацией в нём больших запасов энергии; согласно Вернадскому по энергетической насыщенности с живым веществом может соперничать только лава, образующаяся при извержении вулканов.

Функции живого вещества на основе классификации А. В. Лаппо (1987)

1. Энергетическая – связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей её по цепям питания, рассеиванием; одна из важнейших функций

2. Газовая – способность изменять и поддерживать определённый газовый состав среды обитания и атмосферы в целом, в частности включение углерода в процессы фотосинтеза, а затем – в цепи питания обуславливала аккумуляцию его в биогенном веществе;

3. Окислительно-восстановительная – связана с интенсификацией под влиянием живого вещества как процессов окисления (благодаря обогащению среды кислородом), так и восстановления (разложение органических веществ при недостатке кислорода)

4. Концентрационная – способность организмов концентрировать в своём теле рассеянные химические элементы, повышая их содержание по сравнению с окружающей средой на несколько порядков

5. Деструктивная – разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и костных веществ; основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ

6. Транспортная – перенос вещества и энергии в результате активной формы движения организмов

7. Средообразующая – является интегративной (т. е. как результат совместного действия других функций); в ней связана преобразование физико-химических параметров среды

8. Рассеивающая – проявляется через трофическую (питательную) и транспортную деятельность организма (например рассеивание вещества при выделении организмами экскрементов, гибели организмов, разного рода перемещения в пространстве, смене покровов

9. Информационная – живые организмы и их сообщества накапливают определённую информацию, закрепляют её в наследственных структурах и затем передают последующим поколениям – одно из проявлений адаптационных механизмов

В обобщённом виде роль живого вещества сформулирована геохимиком А. Н. Перельманом в виде «Закона биогенной миграции атомов»: миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества, или же она протекает в среде, геохимические особенности которой обусловлены живым веществом…

В соответствии с этим законом понимание процессов, протекающих в биосфере невозможно без учёта биотических и биогенных факторов. Воздействуя на живое население Земли люди тем самым изменяют условия миграции атомов и, как следствие, воздействую на основополагающие геологические процессы.

Свойства биосферы

Всю совокупность живых организмов нашей Земли академик Вернадский назвал живым веществом. Основными характеристиками этого живого вещества он назвал суммарную биомассу, химический состав и энергию.

Энергия живого вещества проявляется в способности всех живых организмов к размножению и распространению.
Живым организмам для реакций жизнедеятельности необходимы вещество и энергия. Поэтому главным свойством биосферы является постоянный обмен между организмами и окружающей средой. Из нее живые организмы получают все необходимые вещества. В окружающую среду поступают и продукты обмена веществ. Эти процессы обеспечивают функционирование биосферы как целостной системы.

Замечание 1

В процессе своей деятельности продуценты накапливают солнечную световую энергию, затем превращают ее в энергию химических связей. Именно суммарная первичная продукция автотрофов определяет суммарную биомассу биосферы в целом.

1.4. Единая сфера жизни на планете

1.4.1. Роль живого вещества в создании биосферы

Живое вещество появилось на планете около 3 млрд лет назад.

На протяжении протерозоя под воздействием развивающегося живого вещества принципиально изменился обмен между наружными оболочками планеты и составом газовой и водной оболочек.

Перестройка состава газовой оболочки Земли была совершена в итоге жизнедеятельности простейших, населяющих тонкий поверхностный слой океана, в котором сосредоточена основная часть живого вещества Мирового океана. Причем, основная часть массы планктона приходится на пер-вые 100 м глубины.

Общая живая биомасса океана составляет около 29,109 т, в том числе 21,2×199 — зоопланктон и 0,9×109 т — фитопланктон .

Фитопланктон Мирового океана ежегодно поглощает из атмосферы 82,7×109 т углекислого газа и выделяет 60,2×109 т кислорода.

Несмотря на благоприятные условия, жизнедеятельность организмов моря имеет предел, который обусловлен низкой концентрацией многих необходимых элементов. Возможно по этой причине примерно 400 млн лет назад живое вещество начало активно осваивать сушу. С этого момента геохимия географической оболочки приобрела современные черты. В настоящее время поглощение CО₂ и выделение О₂ на суше происходит в 4 раза быстрее, чем в океане.

Образование живого вещества суши существенно изменило миграцию химических элементов в системе «суша — океан».

Наземная растительность не только обеспечивает планетарный кругооборот кислорода и углекислого газа, но также играет роль геохимического фильтра, через который проходит вся масса химических элементов, вовлекаемых в миграцию с водным стоком. Масштабы деятельности живого вещества на суше значительно больше, чем в пределах океана.

И, тем не менее, традиционные представления об эфемерности и ничтожности жизни долго господствовали над научной мыслью.

И действительно, если массу литосферы и гидросферы принять за 100%, то первая составляет примерно 95%, вторая — около 5%, атмосфера — немногим более 0,01%, а суммарная масса живых организмов — несколько миллионов долей процента.

Однако оказалось, что живые организмы, несмотря на незначительную массу, являются мощным фактором геохимической эволюции наружной части нашей планеты, что было отмечено великим русским ученым В. И. Вернадским (рис. 1.6).

В начале 20-х гг. XX в. он сформулировал представление о живом веществе как о совокупности живых организмов, выраженной массой и химическим составом.

Это открыло возможность для сопоставления живых организмов (преимущественно биоты) с другими компонентами природы — горными породами, водами, атмосферным воздухом и др. Концентрацию химических соединений, потребляемых живыми организмами, В. И. Вернадский назвал биогенами.

Рис. 1.6.

Живое вещество в основном состоит из элементов, образующих газовую и водную оболочки планеты, 98,5% массы живого вещества составляют кислород, углерод и водород.

Вывод о роли живого вещества в развитии нашей планеты является главным в учении о биосфере и назван А. И. Перельманом законом Вернадского.

С биосферой связано выполнение наиболее важной функции живого вещества — биологической продуктивности, т. е

создание биомассы, первичной и вторичной биогенной продукции (рис. 1.7).

Общая биомасса растений и животных Земли составляет 1843 млдр т, а ежегодная биопродуктивность — 174 млрд т. Причем почти вся ежегодная продукция биомассы разру-шается и только 0,8 % (1,4 млрд т) захоранивается в осадках.

Деятельностью живого вещества в значительной мере определяется современное геохимическое состояние географической оболочки, а также функционирование глобального механизма газообмена.

Рис. 1.7. Экосистемы биосферы и распределение в них валовой первичной продукции

Состав и границы биосферы

Земля, возникшая много миллиардов лет назад, в начале своего существования была горячей. Но с течением времени наша планета остыла и на ней образовались оболочки: литосфера, атмосфера, гидросфера, — которые непрерывно влияют друг на друга. Под воздействием воды происходят изменения рельефа суши. Теплые течения согревают атмосферу в тех местах, где они протекают; холодные наоборот — охлаждают. В виде пара и облаков вода постоянно находится в атмосфере. От рельефа местности зависит скорость и направление течения рек. В процессе извержении вулканов в атмосферу выбрасываются различные газы и вулканический пепел. От ветра зависит направление морских течений. Он также влияет на рельеф местности, особенно пустынь, покрытых песками. Количество осадков влияет на полноводность рек. Итак, между оболочками Земли существует постоянная связь. Они объединяются в целостную систему и создают условия, подходящие для живых организмов.

Живые организмы, в свою очередь, также оказывают влияние на оболочки Земли.

Первые живые существа возникли в воде и были гораздо проще по сравнению даже с простейшими существами, которые живут в настоящее время. Водоросли обогатили воду и воздух кислородом. Постепенно выходя на сушу, во влажных местах бактерии, одноклеточные животные и растения принимали участие в создании почвы. Таким образом создавались условия для жизни растений на суше. Растения обогатили воздух кислородом, способствовали созданию озонового экрана; используя солнечные лучи, создавали органические вещества, необходимые для животных. Постепенно живые организмы освоили все оболочки Земли. Они существенно изменили облик планеты: превратили верхнюю часть литосферы, создав почву; способствовали изменению состава атмосферы и гидросферы.

Живые организмы создают особую оболочку, которая проникает в другие сферы Земли и связывает все компоненты в крупнейшую экосистему — биосферу.

Биосфера — это оболочка Земли, которую образуют и на развитие которой влияют все живые организмы.

Верхняя граница биосферы находится в атмосфере, заселенной только до озонового экрана, так как низкие температуры и ультрафиолетовое излучение губительно действует на живых существ. Даже на высоте 20-25 км встречаются споры грибов, бактерии.

Гидросфера заселена полностью, но большее разнообразие организмов наблюдается в толще воды, куда проникает солнечный свет.

Нижняя граница биосферы проходит в литосфере. На глубинах 0,5 — 2 м от поверхности количество живых организмов быстро уменьшается. На глубине свыше 10 м. живые существа не встречаются, поскольку большая плотность среды и повышение температуры ограничивают возможность их существования. Но и здесь бывают исключения. В нефтяных месторождениях на глубине примерно 2-3 км были найдены бактерии.

Наибольшая плотность живых организмов на суше, поверхности воды океана и на его дне до глубины 200 м, куда еще поступают солнечные лучи. Именно на границе атмосферы, гидросферы и литосферы благоприятные условия для жизни.