Lahat ng nabubuhay na nilalang ng planetang Earth ay malapit na nakikipag-ugnayan sa isa't isa at sa kapaligiran, sa gayon ay bumubuo ng mga ecosystem. Ang mga komunidad na ito ng mga nakikipag-ugnayang organismo ay hindi nakahiwalay sa isa't isa. Ang mga ito ay magkakaugnay sa pamamagitan ng iba't ibang mga relasyon, lalo na sa pagkain. Ang kabuuan ng mga ecosystem ay bumubuo ng isang planetary ecosystem, na tinatawag na biosphere. Isasaalang-alang ng artikulong ito ang istruktura ng biosphere, ang komposisyon nito at mga pangunahing tungkulin.
Science
Ang konseptong ito ay unang ipinakilala sa agham ni J. B. Lamarck noong 1803 at nangangahulugang kabuuan ng lahat ng buhay na organismo sa planetang Earth. Sa pagtatapos ng ikalabinsiyam na siglo, ang terminong "biosphere" ay ginamit ni J. Zuse, na kasama ang walang buhay na bagay ng mga sedimentary na bato sa istruktura ng biosphere. Ang doktrina ng biosphere ay lumitaw noong 1926, nang si V. I. Vernadsky ay nagbubuod ng isang malaking halaga ng pang-agham na impormasyon, sa isang paraan o iba pa.naglalarawan ng kaugnayan sa pagitan ng nabubuhay at di-nabubuhay na bagay. Naipakita ng siyentipiko na ang ating planeta ay hindi lamang pinaninirahan ng mga nabubuhay na organismo, ngunit aktibong binago din ng mga ito. Bilang karagdagan, ayon kay Vernadsky, ang interbensyon ng tao sa mga natural na proseso ay napakahalaga na posible na magsalita tungkol sa noosphere - isang bagong yugto sa pag-unlad ng biosphere. Ngayon, pinagsasama ng agham ng biosphere ang data mula sa iba't ibang larangan ng kaalaman. Kabilang sa mga ito ang biology, chemistry, geology, climatology, oceanology, soil science at iba pa.
Ang istraktura ng biosphere ay tulad na ang mga nabubuhay na organismo ay nakapag-iisa na mapanatili ang kinakailangang komposisyon ng lupa, atmospera at hydrosphere. Gumaganap sila ng isang pangunahing papel sa kapaligiran. Batay dito, ipinalagay ng mga siyentipiko na ang lupa at hangin ay nilikha ng mga buhay na organismo mismo sa daan-daang milyong taon ng ebolusyon. Ang pagkakaroon ng pag-aaral ng mga pagkakatulad sa istraktura ng mga geological na bato na mas malalim kaysa sa Cambrian, na may mga susunod na bato, iminungkahi ni Vernadsky na ang buhay sa planeta ay umiral sa anyo ng pinakasimpleng mga organismo halos mula pa sa simula. Nang maglaon, pinatunayan ng mga geologist ang kamalian ng hypothesis na ito.
Dahil ang araw ay ang batayan ng enerhiya para sa pagkakaroon ng lahat ng buhay sa Earth, ang biosphere ay maaaring ituring bilang isang shell, ang istraktura at komposisyon nito ay nabuo dahil sa magkasanib na aktibidad ng mga buhay na organismo at tinutukoy ng ang pag-agos ng solar energy. Ngayon, kilalanin natin ang istruktura ng biosphere ng Earth.
Buhay at walang buhay
Isinasaalang-alang ang komposisyon at istraktura ng biosphere, una sa lahatito ay nagkakahalaga ng noting na ito ay binubuo ng buhay at di-nabubuhay na bagay (inert matter). Ang karamihan ng mga buhay na organismo ay puro sa tatlong geological shell ng Earth: ang atmospera (air layer), hydrosphere (karagatan, dagat, at iba pa) at lithosphere (top layer ng bato). Gayunpaman, ang mga shell na ito ay hindi pantay na ipinamamahagi sa pinakamalaking ecosystem. Kaya, ang hydrosphere ay ganap na kinakatawan sa istruktura ng biosphere, habang ang lithosphere at atmospera ay bahagyang kinakatawan (itaas at mas mababang mga layer, ayon sa pagkakabanggit).
Ang hindi nabubuhay na bahagi ng biosphere ay binubuo ng:
- Biogenic substance, na isang produkto ng mahahalagang aktibidad ng mga buhay na organismo. Kabilang dito ang: karbon, langis, pit, natural na limestone, gas, atbp.
- Bioinert substance, na isang pinagsamang resulta ng mahahalagang aktibidad ng mga organismo at di-biological na proseso. Kabilang dito ang: lupa, banlik, mga imbakan ng tubig at iba pa.
- Inert substance, na kasama sa biological cycle, ngunit hindi produkto ng mahahalagang aktibidad ng mga buhay na organismo. Kasama sa pangkat na ito ang: tubig, mga metal na asin, atmospheric nitrogen, atbp.
Mga hangganan ng biosphere
Ang mga konsepto tulad ng komposisyon, istraktura at mga hangganan ng biosphere ay malapit na nauugnay sa isa't isa. Sa kabila ng katotohanan na ang bakterya at spores ay natagpuan sa mga altitude hanggang sa 85 kilometro, pinaniniwalaan na ang pinakamataas na limitasyon ng biosphere ay 20-25 km. Sa matataas na lugar, bale-wala ang konsentrasyon ng mga nabubuhay na bagay dahil sa malakas na impluwensya ng solar radiation.
Sa hydrosphere, ang buhay ay naroroon sa lahat ng dako. At kahit na sa Mariana Trench, na ang lalim ay 11 km, ang siyentipikomula sa France, naobserbahan ni J. Picard hindi lamang ang mga invertebrates, kundi pati na rin ang mga isda. Ang mga bakterya, algae, foraminifera at crustacean ay nabubuhay sa ilalim ng higit sa 400 metro ng yelo sa Antarctic. Ang bakterya ay matatagpuan sa ilalim ng isang kilometrong layer ng silt at sa tubig sa lupa. Gayunpaman, ang pinakamalaking konsentrasyon ng mga nabubuhay na nilalang ay sinusunod sa lalim na hanggang 3 km. Kaya, maaaring magkaiba ang mga hangganan at istraktura ng biosphere sa iba't ibang bahagi ng planeta.
Atmosphere, lithosphere at hydrosphere
Ang kapaligiran ay pangunahing binubuo ng oxygen at nitrogen. Naglalaman ito ng maliit na halaga ng argon, carbon dioxide at ozone. Ang buhay ng mga nilalang sa lupa at tubig ay nakasalalay sa estado ng atmospera. Ang oxygen ay kinakailangan para sa paghinga ng mga buhay na organismo at ang mineralization ng namamatay na mga organikong sangkap. Kaya, ang carbon dioxide ay ginagamit ng mga halaman para sa photosynthesis.
Ang lithosphere ay may kapal na 50 hanggang 200 km, gayunpaman, ang pangunahing bilang ng mga species ng mga buhay na organismo ay puro sa itaas na layer nito na ilang sampu-sampung sentimetro ang kapal. Ang pagkalat ng buhay na malalim sa lithosphere ay limitado dahil sa isang bilang ng mga kadahilanan, ang pangunahing kung saan ay: kakulangan ng liwanag, mataas na density ng daluyan at mataas na temperatura. Kaya, ang mas mababang hangganan ng pamamahagi ng buhay sa lithosphere ay may lalim na 3 km, kung saan natagpuan ang ilang uri ng bakterya. In fairness, dapat tandaan na hindi sila nakatira sa lupa, ngunit sa tubig sa lupa at mga horizon ng langis. Ang halaga ng lithosphere ay nakasalalay sa katotohanang nagbibigay ito ng buhay sa mga halaman, na nagpapalusog sa kanila ng lahat ng kinakailangang sangkap.
Hydrosphereay isang mahalagang bahagi ng biosphere. Humigit-kumulang 90% ng suplay ng tubig ay nahuhulog sa World Ocean, na sumasakop sa 70% ng ibabaw ng planeta. Naglalaman ito ng 1.3 bilyong km3, at ang mga ilog at lawa ay naglalaman ng 0.2 milyong km3 ng tubig. Ang pinakamahalagang salik sa mahahalagang aktibidad ng organismo ay ang nilalaman ng oxygen at carbon dioxide sa tubig.
Mga nakakabighaning numero
Ang komposisyon, istraktura, at mga function ng biosphere ay nakakagulat sa kanilang sukat. Malalaman natin ngayon ang ilang mga kawili-wiling katotohanan. Ang tubig ay naglalaman ng 660 beses na mas maraming carbon dioxide kaysa sa hangin. Sa lupa, ang pagkakaiba-iba ng mundo ng halaman ay nananaig, at sa dagat - ang mundo ng hayop. 92 porsiyento ng lahat ng biomass sa lupa ay mga berdeng halaman. Sa karagatan, 94% ay mga mikroorganismo at hayop.
Sa karaniwan, isang beses bawat walong taon, nire-renew ang biomass ng Earth. Ang mga halaman sa lupa ay nangangailangan ng 14 na taon para dito, mga halaman sa karagatan - 33 araw. Aabutin ng 3000 taon para madaanan ng lahat ng tubig sa mundo ang mga buhay na organismo, oxygen - hanggang 5000 taon, at carbon dioxide - 6 na taon. Para sa nitrogen, carbon at phosphorus, mas mahaba pa ang mga cycle na ito. Ang biological cycle ay hindi sarado - humigit-kumulang 10% ng mga buhay na bagay ang pumapasok sa sedimentary deposits at burials.
Ang biosphere ay bumubuo lamang ng 0.05% ng masa ng ating planeta. Sinasakop nito ang halos 0.4% ng dami ng Earth. Ang masa ng mga nabubuhay na nilalang ay 0.01-0.02% lamang ng masa ng inert matter, gayunpaman, gumaganap sila ng isang napakahalagang papel sa mga prosesong geochemical.
200 bilyong tonelada ng organic dry weight ay ginagawa taun-taon, at saAng photosynthesis ay sumisipsip ng 170 bilyong tonelada ng carbon dioxide. Sa proseso ng mahahalagang aktibidad ng mga microorganism, 6 bilyong tonelada ng nitrogen at 2 bilyong tonelada ng posporus, pati na rin ang isang malaking halaga ng bakal, magnesiyo, asupre, k altsyum at iba pang mga elemento ay kasangkot sa biogenic cycle bawat taon. Sa panahong ito, ang sangkatauhan ay gumagawa ng humigit-kumulang 100 bilyong toneladang mineral.
Sa takbo ng kanilang buhay, ang mga organismo ay gumagawa ng malaking kontribusyon sa sirkulasyon ng mga sangkap, nagpapatatag at nagbabago ng biosphere, ang mga katangian at istraktura nito ay nagpapaisip tungkol sa pagkakaroon ng mas matataas na kapangyarihan.
Energy function
Pagkatapos makilala ang istraktura at komposisyon ng biosphere, magpatuloy tayo sa mga tungkulin nito. Magsimula tayo sa enerhiya. Tulad ng alam mo, ang mga halaman ay sumisipsip ng solar radiation at binabad ang biosphere na may mahalagang enerhiya. Humigit-kumulang 10% ng nakuhang liwanag ay ginagamit ng mga producer para sa kanilang mga pangangailangan (pangunahin para sa cellular respiration). Lahat ng iba pa ay ipinamamahagi sa pamamagitan ng mga food chain sa lahat ng ecosystem ng biosphere. Ang bahagi ng enerhiya ay tinitipid sa mga bituka ng lupa, na binubusog sila ng kapangyarihan nito (karbon, langis, atbp.).
Kahit na isasaalang-alang ang mga pag-andar at istruktura ng biosphere sa madaling sabi, palagi nilang ibinubukod ang redox function bilang isang subspecies ng enerhiya. Bilang mga producer, ang chemosynthetic bacteria ay maaaring kumuha ng enerhiya mula sa mga reaksyon ng oksihenasyon at pagbabawas ng mga inorganikong compound. Sa proseso ng hydrogen sulfide oxidation, ang sulfur bacteria ay kumakain ng enerhiya, at iron (mula sa 2-valent hanggang 3-valent) - iron bacteria. Nitrifying din hindi umupo nang walamga usapin. Ino-oxidize nila ang mga ammonium compound sa nitrates at nitrite. Iyon ang dahilan kung bakit pinapataba ng mga magsasaka ang kanilang mga bukid ng mga ammonium compound, na hindi sinisipsip ng mga halaman sa kanilang sarili. Kapag direktang pinapataba ang lupa ng nitrates, ang mga tisyu ng imbakan ng mga halaman ay labis na nabubusog ng tubig, na humahantong sa pagkasira ng kanilang panlasa at pagtaas ng panganib ng mga sakit sa pagtunaw sa mga kumakain nito.
Fungsi na bumubuo sa kapaligiran
Binubuo ng mga buhay na organismo ang lupa, at kinokontrol din ang komposisyon ng hangin at tubig na mga shell ng lupa. Kung walang photosynthesis sa planeta, ang supply ng atmospheric oxygen ay mauubos sa loob ng 2000 taon. Bilang karagdagan, literal sa isang siglo, dahil sa pagtaas ng konsentrasyon ng carbon dioxide sa hangin, ang mga organismo ay magsisimulang mamatay. Sa isang araw, ang kagubatan ay maaaring sumipsip ng hanggang 25% ng carbon dioxide mula sa isang 50-meter layer ng hangin. Ang isang medium-sized na puno ay maaaring magbigay ng oxygen para sa apat na tao. Isang ektarya ng nangungulag na kagubatan, na matatagpuan malapit sa lungsod, taun-taon ay nagpapanatili ng humigit-kumulang 100 tonelada ng alikabok. Ang Lake Baikal, na sikat sa linaw ng kristal nito, ay salamat sa maliliit na crustacean na "sinasala" ito ng tatlong beses sa isang taon. At ito ay ilan lamang sa mga halimbawa kung paano kinokontrol ng mga buhay na organismo ang komposisyon ng mga sangkap sa biosphere.
Concentration function
Ang mga nabubuhay na nilalang, at lalo na ang mga mikroorganismo, ay nakakapag-concentrate ng maraming elemento ng kemikal na matatagpuan sa biosphere. Halos 90% na nitrogen sa lupaay ang resulta ng aktibidad ng asul-berdeng algae. Ang mga bakterya ay maaaring mag-concentrate ng bakal (halimbawa, sa pamamagitan ng pag-oxidize ng nalulusaw sa tubig na bikarbonate sa hydroxide na idineposito sa kanilang kapaligiran), mangganeso, at maging ang pilak. Ang kamangha-manghang tampok na ito ay nagbigay-daan sa mga siyentipiko na maniwala na dahil sa mga mikroorganismo kung kaya't napakaraming deposito ng metal sa mundo.
Sa ilang bansa, ang mga elemento tulad ng germanium at selenium ay kinukuha mula sa mga halaman. Ang fucus algae ay maaaring makaipon ng 10,000 beses na mas maraming titanium kaysa sa nakapalibot na tubig sa dagat. Ang bawat tonelada ng brown algae ay naglalaman ng ilang kilo ng yodo. Ang Australian oak ay nag-iipon ng aluminyo, pine - beryllium, birch - barium at strontium, larch - niobium at manganese, at ang thorium ay puro sa aspen, bird cherry at fir. Bilang karagdagan, ang ilang mga halaman ay "nangongolekta" ng mga mahalagang metal. Kaya, sa 1 tonelada ng wormwood ash ay maaaring magkaroon ng hanggang 85 gramo ng ginto!
Mapanirang function
Ang kemikal na istruktura ng biosphere ng Earth at ang kapaligiran nito ay nagsasangkot hindi lamang ng mga malikhain, kundi pati na rin ang mga mapanirang proseso. Gayunpaman, gumaganap din sila ng malaking papel sa regulasyon ng mga sangkap sa planeta. Sa aktibong buhay ng mga nabubuhay na organismo, nangyayari ang mineralization ng mga organic residues at ang weathering ng mga bato. Ang mga bakterya, fungi, asul-berdeng algae, at lichen ay maaaring masira ang mga matitigas na bato sa pamamagitan ng pagpapakawala ng carbonic, nitrous, at sulfuric acid. Ang mga corrosive compound ay naglalabas din ng mga ugat ng puno. May bacteria na kayang sirain ang salamin at ginto.
Transport function
Isinasaalang-alang ang istraktura atmga function ng biosphere, hindi maaaring mawala sa paningin ng isa ang mass transfer ng matter. Ang isang puno ay nagtataas ng tubig mula sa lupa patungo sa atmospera, isang nunal ang naghagis sa lupa, isang isda na lumalangoy laban sa agos, isang pulutong ng mga balang lumilipat - lahat ito ay isang manipestasyon ng transport function ng biosphere.
Ang nabubuhay na bagay ay maaaring gumawa ng napakalaking gawaing geological, na bumubuo ng isang bagong imahe ng biosphere at aktibong nakikilahok sa lahat ng proseso nito.
Hiwalay ito ay nagkakahalaga ng pagpuna sa proseso ng pagbuo ng sedimentary rocks. Ang unang yugto ng prosesong ito ay weathering - ang pagkasira ng mga itaas na layer ng lithosphere sa ilalim ng pagkilos ng hangin, araw, tubig at microorganisms. Ang pagpasok sa bato, maaaring sirain ito ng mga ugat ng mga halaman. Ang tubig na tumatagos sa mga bitak na nabuo ng mga ugat ay natunaw at dinadala ang sangkap. Ito ay dahil sa mga kinakaing unti-unti na bahagi ng halaman. Ang mga lichen ay lalo na sagana sa mga organikong acid. Kaya, nangyayari ang pisikal na weathering kasama ng chemical weathering.
Dahil sa pagkamatay ng mga organismong plankton, hanggang 100 milyong tonelada ng limestone ang idineposito taun-taon sa ilalim ng mga karagatan ng mundo. Marami sa kanila ay nagmula sa kemikal, na, halimbawa, sa lugar ng pakikipag-ugnay sa pagitan ng acidic at alkaline na tubig sa lupa. Sa pagkamatay ng unicellular algae at radiolarians, nabuo ang mga silicon-containing silt na sumasaklaw sa daan-daang libong km2 ng seabed.
Paggawa ng lupa
Ang mga katangian at istraktura ng biosphere ay napakakomprehensibo na ang lahat ng mga tungkulin nito ay malapit na nauugnay. Kaya, ang pagbuo ng lupa ay isa sa mga sangay ng mass exchangeat pagbuo ng kapaligiran, ngunit isinasaalang-alang nang hiwalay dahil sa kahalagahan nito. Sa panahon ng pagkasira at karagdagang pagproseso ng mga bato sa pamamagitan ng mga microorganism, isang maluwag, mabungang shell ng lupa ay nabuo, na tinatawag na lupa. Ang mga ugat ng malalaking halaman ay kumukuha ng mga elemento ng mineral mula sa malalim na mga abot-tanaw, na nagpapayaman sa itaas na mga layer ng lupa sa kanila at pinatataas ang kanilang pagiging mabunga. Ang lupa ay tumatanggap ng mga organikong compound mula sa mga patay na ugat at tangkay ng mga halaman, pati na rin ang dumi at mga bangkay ng mga hayop. Ang mga compound na ito ay pagkain para sa mga organismo sa lupa na nagmi-mineralize ng organikong bagay, na gumagawa ng carbon dioxide, mga organic na acid at ammonia.
Invertebrates, insekto, gayundin ang kanilang larvae, ay gumaganap ng pinakamahalagang papel sa pagbuo ng istraktura. Ginagawa nilang maluwag ang lupa at angkop para sa buhay ng halaman. Ang mga Vertebrate na hayop (moles, shrews at iba pa) ay lumuwag sa lupa, na nag-aambag sa matagumpay na paglaki ng mga palumpong dito. Sa gabi, ang malamig na naka-compress na hangin ay tumatagos sa lupa, na kinakailangan para sa paghinga ng mga ugat at mikroorganismo.
Napakaganda ng istruktura ng biosphere.
