Биосфера определение биология. Что такое биосфера и за счет чего она существует

Биосфера Земли - это сложная глобальная совокупность, объединяющая все живые организмы и ту часть неживой природы, которая обменивается энергией с живым веществом, влияет на него и сама подвергается его влиянию. Термин «биосфера» появился в науке благодаря Ж. Ламарку и Э. Зюссу еще в XIX веке. Однако учение о биосфере было создано только в начале XX века, и огромный вклад в его разработку принадлежит выдающемуся советскому ученому В. И. Вернадскому. Он впервые рассмотрел функционирование всего живого и взаимодействие его с планетой как комплексный динамический процесс.

Вернадский также уделил внимание эпохе, когда возникла биосфера, то есть наиболее ранним этапам истории Земли.

Границы распространения жизни на Земле

Границы биосферы определяются пригодностью физико-химических условий для существования живых организмов. Нижней границей распространения жизни принято считать изотерму 100 °C в литосфере, расположенную на глубине около 6 км, либо дно океана (около 11 км). Однако эти оценки могут оказаться заниженными, поскольку существуют глубоководные организмы-экстремофилы, переносящие температуры свыше 200 °C (при высоком давлении вода там не кипит). Так что литосфера теоретически может быть населена значительно глубже, но в целом ниже 3-4 км вряд ли возможна активная жизнедеятельность.

Верхние границы биосферы определяются высотой озонового слоя и не поднимаются выше 15-20 км. Фактически же живые организмы могут быть активны на высотах до 8-9 км. В общем, жизнь весьма разнообразна и умеет приспосабливаться к самым разным условиям. Но когда и как возникло все это богатство?

Лаборатория на молодой планете

Первичный органический синтез вполне мог идти в газопылевом протопланетном облаке на ранних этапах формирования Солнечной системы. Так что новорожденная Земля, вероятно, уже имела в своем составе достаточное количество простой органики.

Есть также геологические свидетельства того, что температурный режим Земли с самого начала (возраст нашей планеты составляет 4,5-4,6 млрд лет) позволял существование воды в жидкой фазе. Дегазация недр должна была проходить достаточно активно, поскольку мощной коры планета еще не имела. Вулканы создавали первичную атмосферу и гидросферу, поставляли химически активные вещества. На поверхность выпадали метеориты и кометы. В геохимический круговорот было вовлечено множество веществ, которые непрерывно вступали в реакции, превращались в новые соединения, а те, в свою очередь, реагировали друг с другом.

Автокатализ - двигатель прогресса

Но как все-таки из подобной смеси ингредиентов могла получиться хотя бы самая примитивная живая система? Долгое время поиски ответа на этот вопрос многие ученые вообще считали бесперспективными. Проблема сдвинулась с мертвой точки только в начале 1980-х годов, когда к решению ее подключили теорию самоорганизующихся систем.

Пусть на одном субстрате идет несколько реакций. Тогда более медленные из них станут затухать и прекратятся, то есть будут вытеснены быстротекущими. Так, уже на самых ранних стадиях предбиологической эволюции начинает действовать естественный отбор. Преимущество получают цепные (автокаталитические) реакции, ускоряемые собственными продуктами. На следующих уровнях организации - автокаталитических циклах и гиперциклах - процессы также отбираются на эффективность и сложность, поскольку по достижении определенного уровня сложность системы становится самоподдерживающейся и может возрастать.

Следует заметить, что классическая термодинамика бессильна помочь в вопросе о том, как и когда возникла биосфера, и все эти выводы сделаны учеными в рамках неравновесной, пригожинской термодинамики. В этом контексте жизнь определяется как процесс химической самоорганизации на основе автокатализа высокомолекулярных соединений углерода в неравновесных условиях, и можно считать живой первобытную среду - лужу, в которой протекают упомянутые реакции. Это в буквальном смысле живое вещество - без существ. Такая первичная биосфера - практически ровесница Земли. Во всяком случае, если она моложе нашей планеты, то не намного.

Мир РНК и первые живые существа

Согласно очень перспективной и успешно развиваемой в последнее время теории, первые организмы, обособленные от внешней среды, появились на основе РНК-циклов. Ни ДНК, ни белков они еще не имели.

ДНК в современных организмах хранит наследственную информацию, белки выполняют в клетке активную работу, РНК в общем случае служит неким посредником - считывает информацию и обеспечивает синтез белка. И ДНК, и белок беспомощны друг без друга и без РНК, а вот она умеет делать все - правда, похуже, чем «узкие специалисты», но поначалу это могло и не быть критическим недостатком. В противном случае придется признать, что на каком-то этапе химическая эволюция создала сразу ДНК, РНК, белки, заключила их в первые клетки и строго распределила функции - вероятность этого действительно исчезающе мала.

Первые примитивные РНК, во всяком случае, гораздо эффективнее синтезировались из низкомолекулярной органики, чем сложная «двойная спираль». Параллельно шел процесс образования коацерватов - водно-липидных капель, предшественников клеточной мембраны. И как только «живой раствор» РНК обернулся коацерватной оболочкой, возник первый автономный организм. Пленка мембраны сохраняла химический градиент между внутренней полостью и средой, не давала живому веществу рассеяться - это стало огромным преимуществом.

В ходе дальнейшего развития биосферы эстафету в деле хранения наследственной информации перехватила ДНК, обеспечивающая большую точность, каталитическую активность взяли на себя белки, наштампованные той же РНК, но последняя без дела не осталась. Ведь без нее клетка мертва.

Следы древней жизни в камне и генах

Ответы на вопросы о том, как и когда возникла биосфера, какова ее ранняя история, ученые вынуждены искать в теоретических моделях и лабораторных экспериментах, поскольку первичная поверхность Земли давно уничтожена последующими геологическими процессами.

Древнейшие на сегодняшний день следы жизни обнаружены в Гренландии, Канаде, Австралии. Наиболее достоверные из них датируются временем 3,7 млрд лет назад и свидетельствуют о том, что уже тогда существовали сложные сообщества микроорганизмов, некоторые из них были фотосинтезирующими (цианобактерии или их предшественники).

Другое направление исследований лежит в области молекулярной биологии. Поскольку все ныне существующие виды - родственники, можно, построив филогенетическое дерево видов, приблизительно установить время, когда существовал «последний универсальный общий предок» (англ. Last Universal Common Ancestor, LUCA). Это не первый организм на Земле, но жил он очень давно - по оценкам ученых, около 4 млрд лет назад. Для этого организма определен набор точно имевшихся у него генов, но не известно, был ли «Лука» отдельным видом микроорганизмов или же сообществом видов, обменивающихся наследственным материалом.

Жизнь преобразует планету

Биосфера и на ранних этапах своего существования активнейшим образом участвовала в эволюции Земли. Самой главной заслугой древних докембрийских одноклеточных является, конечно, создание устойчиво-окислительной атмосферы. Но жизнь оказала огромное влияние также на характер осадконакопления и рудообразования. Например, важнейшие железорудные месторождения, такие как Курская магнитная аномалия, образовались благодаря деятельности фотосинтезирующих бактерий в океанах палеопротерозойской эры 2,5-2 млрд лет назад.

Выйдя на сушу, жизнь принялась за работу над ландшафтами. Собственно, сушу как таковую создала именно биосфера. Ведь пока не возникли почвы и не распространились высшие растения, не существовало четкой границы «суша-водоем», сток воды в океаны был площадным, не было устойчивых русел рек.

Про нефть и уголь знают все. Но вот горные цепи Гималаев, Альп, Кавказа - они сложены известняками, а большая часть этой породы имеет биогенное происхождение. Эти горы когда-то были морскими животными. Их раковины, от мельчайших до крупных, образовали одну из самых распространенных осадочных пород.

Функции биосферы

Мы рассмотрели несколько примеров того, как жизнь меняет лик планеты. Обобщим то, что известно о функциях биосферы.

В-первых, она участвует в изменении и поддержании состава атмосферы и природных вод. Во-вторых, переносит, а также накапливает или рассеивает, то есть перераспределяет различные вещества. В-третьих, исполняет средообразующую функцию. Все это можно суммировать как процесс упорядочения и стабилизации геохимических циклов Земли. Осуществляется он за счет поглощения, преобразования, аккумуляции и высвобождения солнечной энергии структурными составляющими, выделенными еще Вернадским в его учении о биосфере: совокупностью живых организмов, биогенным, биокосным и косным веществом.

Неотделима от Земли

С момента, когда возникла биосфера (хотя точного момента, скорее всего, не было), все компоненты ее тесно взаимодействуют между собой и с остальными геологическими оболочками планеты - атмосферой, гидросферой, литосферой. Система «Земля - биосфера» охвачена множеством положительных и отрицательных обратных связей на самых разных уровнях - от отдельных биогеоценозов до глобальных процессов в масштабах геологического времени.

Биосфера – место обитания живых существ. Зарождение жизни тесно связано с развитием оболочек земли. Она начала свое формирование около 4 миллиардов лет назад, затем появились первые признаки жизни на нашей планете.

Становление биосферы и ее поэтапное формирование обусловлено влиянием ряда факторов: действием на Землю космической энергии, развитием живых организмов и человечества.

Термин биосфера ввел австрийский ученый Зюсс еще в 19 столетии, он выделил все оболочки Земли, но подробное их описание совершил в 20 ст. отечественный ученый В.И. Вернадский (первый президент Украинской Академии Наук). Он описал границы биосферы, разработал единое учение о биосфере.

Свойства биосферы необходимые для возникновения и продолжения жизни

Наличие CO 2 и кислорода;
вода – источник жизни на земле, присутствие, как пресных водоемов, так и соленых;
регуляция температуры: отсутствие резких перепадов, сверхвысоких и низких показателей;
обеспечение всего живого продуктами питания;

До сих пор нет единого определения. Существует три версии, что такое биосфера:

Общая масса всех живых существ, которые обитают в оболочках земли, является биосферой.
Организмы и места их жизнедеятельности вместе составляют биосферу.
Это следствие продолжительной жизни существ, обитавших задолго до наших дней.

Ученые-геологи считают правильной первую точку зрения, так как другие не имеют теоретического подкрепления.

Биосфера простилается по всей поверхности Земли (горы, поля, реки, моря, океаны) и создает условия для жизнедеятельности всех организмов. Человек также является составляющим звеном.

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.

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).

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).

Структура биосферы и ее состав

Живое вещество Вернадский описывал как общее число всех живых организмов населяющих планету в данный период времени.

Основные свойства:

В нем сосредоточено огромное количество энергии;
скорость течения реакций в живом организме быстрее, чем в искусственно созданных условиях;
составляющие живого вещества стабильны только в жизнеспособном организме;
возможность существовать в разных условиях, заполняя все пространство. Это явление Вернадский назвал «всюдностью жизни»;
отдельные особи всегда являются частью экосистемы;
живое вещество эволюционирует, приобретает новые свойства, адаптируется к изменчивости внешней среды.

Биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живого. В процессе жизни организмы пропускают через себя многократно все составляющие биосферы, так образуются залежи нефти, газа, угля, торфа и др.

Косное вещество – формируется без участия живой материи (небиогенные горные породы, минералы).

Биокосное вещество – создается при взаимодействии живого и неживого (вода, приземная атмосфера, почва).

Живое вещество распределено не равномерно на просторах земли, ее концентрация увеличивается возле экваториальной плоскости, на полюсах планеты жизни мало.

Скопление живых организмов находятся на границах слоев биосферы: на дне океана – проходит граница между литосферой и гидросферой, в поверхностных водах Мирового океана – рубеж между гидросферой и атмосферой, на границе литосферы и атмосферы находится почва – место обитания микроорганизмов, насекомых, других животных. В этих местах создаются благоприятные условия для существования: высокая концентрация кислорода, доступ к солнечному свету, влага, питательные вещества.

Соотношение видов живых организмов показывает преобладание растительности, она занимает 99% от всего живого, животные – 1%, люди – 0,0002%.

Функции биосферы

Энергетическая – аккумуляция солнечного излучения в процессе фотосинтеза (переход энергии солнечного света с помощью пигментов растений в органические связи) и ее трансформация, с последующим распределением между всеми живыми организмами.

Газообразующая – поддержание стабильного газового состава атмосферы (выделение кислорода, поглощение диоксида углерода).

Концетрационная – сосредотачивают в теле химические вещества, образуя в дальнейшем полезные ископаемые.

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.

Сколько же я за последний месяц пересмотрела всяких видео, где утверждали, что наша планета – это вообще голограмма, что из космоса прилетели рептилоиды, а люди – это их подопытные крысы. Любят же люди верить во всякую чушь! Будто в школе не учили, как развивалась наша биосфера. Хотя о чем это я – уверена, большая часть авторов таких видео даже не знают, что такое биосфер а .

Биосфера - оболочка Земли

Представим себе конфету «Мишки в лесу». Наша планета – как такая конфета. А на оболочке , как на обертке, живут медведи. И не только они, но и все живые существа. Это:

Есть и другое определение: биосфера – место на космическом объекте, где распространяется жизнь. Не видите разницы с прошлым определением, ведь Земля и есть космический объект? Дело в том, что такой подход предполагает, что жизнь может существовать и на других планетах.

Биосфера в пределах Солнечной системы

То, что жизнь во всем ее многообразии существует на Земле – дело очевидное. Выгляните за окно: птички летают, бабочки порхают, деревья растут, цветочки цветут. Но как там насчет внеземных цивилизаций ?

Надежду отыскать жизнь в космосе ученых не покидает уже не одно десятилетие. Самым первым кандидатом тут стал Марс, а все потому, что он очень уж удачно расположен. Но исследования привели к печальным результатам: даже мельчайшие организмы , вроде бактерий, так и не были найдены на просторах красной планеты. А жаль: Брэдбери так красиво описывал жизнь на Марсе в своих «Марсианских хрониках».

Другими претендентами стали спутники Юпитера – Каллисто и Европа. Здесь все пока еще более радужно, исследования ведутся до сих пор. Например, ученые верят, что под льдами Европы притаился самый настоящий океан. А вдруг там, как и на Земле, смогла бы зародиться жизнь? Тем более, что эта луна Юпитера скрывает под своей поверхностью еще и запасы кислорода . На Каллисто с кислородом похуже, но наличие океана тоже вполне вероятно.

А как насчет самого газового гиганта? Увы, здешний климат слишком суров, чтобы здесь можно было существовать. То же можно сказать и про Уран, Сатурн и Нептун.

Да и Венера не радует своими кислотными дождями. Попробуй-ка поживи в таких условиях!

И так на каждой планете – где-то паззл не складывается, и жизнь просто не может появиться . Так что тот факт, что биосфера и мы с вами, как ее часть, существуем – это огромное везение.

Полезно8 Не очень

Комментарии0

"Что такое биосфера?" - такой вопрос погубил меня на школьной олимпиаде по биологии. После того дня я выучил и, наверное, до конца жизни буду помнить, что же это за "сфера", которая стоила мне олимпиадного серебра. Сейчас расскажу вам про нее, чтобы никто больше не попался на коварные вопросы.

Биосфера и с чем ее едят

Биосфера - оболочка земли, которую населяют живые организмы . Это такая глобальная экосистема нашей планеты "Земля". К биосфере относится вся суша, водоемы (но вот про глубину до которой водоем относится к биосфере точно сказать сложно, очень вероятно, что и на дне Марианской впадины есть жизнь), это верхние слои почвы (до 7,5 км вглубь) и нижние слои атмосферы (15-17 км) .

Если где-то существуют живые организмы, тогда среда их обитания уже часть биосферы . Если на других планетах найдут жизнь или люди заселят их, то населенные участки другой планеты будут являться биосферой.

Из чего состоит биосфера

Живые организмы или, если грубо по-научному, живое вещество.
Биогенное вещество (то, что образуют живые организмы, то есть, их продукты жизнедеятельности и то, что синтезируют животные и растения, скажем, глюкоза и т.д.).
Косное вещество (то, что образовано не живыми организмами, а природой, например, камни)
Что-то среднее между косным веществом и биогенным веществом, например сама почва или ил.
Вещества внеземного происхождения (на землю падает множество метеоритов, некоторые распадаются и порода, из которой они созданы осыпается на Землю).
Самая загадочная часть - атомы , которые под действием сил и излучений были выбиты из состава какого-либо земного вещества.

Будущее биосферы

Сейчас биосфера подвергается изменениям и не всегда благоприятным. Для прокладки дорог леса вырубаются, осушаются реки, болота, озера, которые являются естественной средой обитания для живых организмов. Уже сейчас ведутся работы по восстановлению земной биосферы, путем озеленения и создания заповедников. Есть предположения о том, что в будущем биосферу можно будет воссоздать на других планетах, к примеру, на Марсе.

Полезно2 Не очень

Комментарии0

Биосфера – это всё, что можно назвать живым: от одуванчика и сине-зелёной водоросли до человека. У неё существуют границы, так как не во всяких условиях "жизнь" может оставаться живой. Например, в океанах "жизнь", а значит, и биосфера распространились примерно на 12 км в глубину. Над поверхностью Земли на 20 км вверх (там кончается озоновый слой). Если подняться выше - жёсткое ультрафиолетовое излучение и радиация уничтожат всё живое.

Полезно1 Не очень

Комментарии0

Моя мама - преподаватель географии и биологии, наверное, поэтому я был и остаюсь увлеченным данными предметами. И в виду этого я узнал, что такое биосфера, значительно раньше, чем соответствующую тему начали проходить в школе.

Что такое «живая оболочка» (биосфера)

Если говорить сугубо научным языком, то биосфера представляет собой экосистему планеты. В нее входит все живое на Земле:

животные;
растения;
микроорганизмы;
люди.

Существует несколько разновидностей «сфер», среди которых: гидро- (вода), страто- (нижняя часть атмосферы) и другие сферы. Все они накладываются или совмещаются друг с другом. При этом биосфера находится на поверхности литосферы, внутри гидросферы и в нижних слоях атмосферы.

Границы биосферы проходят по местам обитания живых организмов. Самая нижняя точка находится в гидросфере, на глубине около 11 километров, а верхняя - 15–20 километров в атмосфере - там, где присутствует озонный слой. В земле жизнь возможна на глубине в 3,5–7,5 километров.

Важно понимать, что биосфера состоит не только из самих живых организмов. Экосистема Земли также включает в себя и, например, отходы жизнедеятельности животных.

Как появилась биосфера

Разобравшись с тем, что такое биосфера, нельзя хотя бы кратко не рассказать о том, как она формировалась. По самым последним данным, образование соответствующего слоя началось не позднее 3,8 миллиардов лет назад - именно в это время на нашей планете начали появляться первые организмы.

Что касается зарождения жизни, то на этот счет существует несколько теорий. Одна из самых распространенных говорит, что она появилась в результате случайного столкновения атомов, в результате чего появилась самовоспроизводящаяся молекула. Затем в результате дальнейшего прогресса соответствующие микроскопические конструкции становились все сложнее и сложнее, что привело к появлению первых клеток.

Биосфера - одна из наиболее важных земных оболочек. Все мы являемся частью ее. И даже сколько-нибудь серьезные нарушения в биосфере могут привести к трагическим последствиям.

Полезно0 Не очень

Комментарии0

Наверное, каждый из нас задавался вопросом о пользе школьных знаний. Ведь часто кажется, что изучаем мы только бесполезную информацию, а что-то стоящее - упускаем. И сегодня, впервые за несколько лет, мне пригодились знания о биосфере. Ведь кто, как не старшая сестра, помогает с домашним заданием младшим?)

Что скрывается под названием «биосфера»

Проще говоря, биосфера - это все живое, в том числе и мы, населяющие Землю, а по последним данным - не только ее. Растения, животные, даже самые крохотные их представители - часть этой древней земной оболочки.

Можете ли вы представить, что биосфере уже больше 3 миллиардов лет? Ведь она в качестве земной оболочки начала свое формирование одновременно с зарождением первых обитателей Земли и до настоящего времени вмещает в себя более 3 миллионов уникальных видов представителей живого мира. Невероятно, не так ли?

История изучения земной оболочки

Первые попытки изучения крупнейшей оболочки Земли можно смело приписывать ученым и философам Древней Греции, Поднебесной и Индии. Конечно же, потребовались века для изучения и признания, и далеко не каждому это удалось.

Впервые, понятие о биосфере в науку ввел Ж. Б. Ламарк, но многие относились к термину с опаской и недоверием еще долгое время. Лишь в ХХ веке, благодаря советскому ученому В. И. Вернадскому, появилось современное учение о земной оболочке, которое также было признано не сразу.

Экологические проблемы биосферы

К сожалению, технический прогресс принес не только хорошее. Из-за большого количества производств, непереработанного мусора и отсутствия должного внимания к проблеме состояние биосферы ухудшается.

К эффективным мерам предотвращения гибели и разрушения живой оболочки можно отнести:

финансирование экологических проектов;
установка фильтров на производствах;
ограничение выбросов мусора и его переработка;
использование новых, экологически безопасных технологий на производствах.

Таким образом, сейчас, в эру технологий, люди должны думать не только о себе, но и о том, кто живет по-соседству.

Полезно0 Не очень

Комментарии0

Биосфе́ра - одна из оболочек Земного шара, заселённая живыми организмами, которая находится под их воздействием и наполнена продуктами их жизнедеятельности.

Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проходит через всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы. Биосфера - это совокупность всех живых организмов. Ее населяет более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы.

Французский учёный Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил концепцию биосферы, ещё не назвав даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере создал советский биогеохимик и философ В.И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главной преобразуемой силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Границы биосферы:

Верхняя граница в атмосфере: 15-20 км. Она определяется озоновым шаром, задерживающим коротковолновые ультрафиолетовые лучи, губительные для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере: 3,5-7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10-11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения .

Полезно0 Не очень

Комментарии0

В студенческие годы мне часто доводилось работать с различными биологическими и экологическими понятиями. Но что такое биосфера и каковы её границы - долгое время было для меня загадкой. Но однажды, собрав волю в кулак, я решил разобраться, что-же это за штука такая? И не пожалел, ведь узнал много нового!

Почему биосфера - плёнка жизни

Учение о биосфере было разработано величайшим русским учёным В. И. Вернадским. Он назвал её «живой» оболочкой земли. Проще говоря, биосфера - область, заселённая живыми организмами. При этом она настолько тонка, что наши современники чаще используют понятие «плёнки жизни», для определения этого необычного явления.

Таким образом, к биосфере можно отнести все места на нашей планете, где может находиться жизнь. А вышеупомянутый Вернадский говорил, что именно проживающие в ней живые организмы играют важнейшую роль в созидании облика Земли.

Слоистость биосферы

При всём вышеизложенном, можно назвать три явных слоя в «живой» оболочке планеты:

аэросфера, заселенная бактериями и летающими животными;
геосфера, заселенная всеми живущими на земле организмами;
гидросфера, заселенная водными организмами.

Люди, как и большинство млекопитающих, являются жителями второй по списку, но первой по значимости, геосферы.

Есть ли биосфера в космосе

Но небольшие живые организмы могут подниматься и за пределы принятых границ аэросферы. В частности, тихоходки могут легко выдерживать холод и радиацию космоса. При том, что для большинства других животных, верхней границей выживаемости является озоновый слой, расположенный на высоте в 15–20 километров.

А недавно я прочитал, что на обшивке МКС были обнаружены микроскопические водоросли, видимо случайно занесённые выходившими в открытый космос астронавтами. Эти удивительные организмы смогли там спокойно вырасти и размножиться!..

Вот и получается, что биосфера - дом для обитателей Земли любого вида. Но тяга к жизни сильнее всех обстоятельств. Потому многие организмы легко найдут пристанище и далеко за пределами нашей планеты.

Полезно0 Не очень

Комментарии0

Жизнь во всех ее проявлениях интересовала меня еще в самом раннем возрасте. Бесконечные книги и телепередачи о животных, растениях, грибах...

Когда в школе начались уроки биологии, я была на седьмом небе. Вот тогда я и узнала, что такое биосфера.

Что такое геосферы

Биосфера - одна из геосфер , поэтому предлагаю сначала познакомиться с этим общим понятием.

Если очень упрощенно представить Землю в виде сборной конструкции, то можно обнаружить, что она состоит из таких сфер-оболочек:

литосфера;
педосфера;
гидросфера;
атмосфера;
биосфера.

Литосферу образует земная кора; педосферу - почва; гидросферу - вода; атмосферу - воздух.

Все геосферы связаны между собой, ни одну нельзя "убрать" без ущерба для другой. Они не статичны, каждая постоянно изменяется.

Биосфера ("жизнь" + "сфера") отличается от других.

Она самая молодая и в каком-то смысле самая хрупкая, ведь биосфера - это сама жизнь, т.е. совокупность живых организмов и элементов их жизнедеятельности.

Что входит в биосферу

Биосфера достаточно сложно устроена. Она пересекается с остальными геосферами, образуя:

геобиосферу;
гидробиосферу;
аэробиосферу.

Биосферы земли, воды и воздуха, проще говоря. Все они взаимосвязаны.

Составляющие биосферу вещества:

живое;
биогенное;
косное;
биокосное.

С первым все просто - это сами организмы. С биогенным тоже - это продукты их (организмов) жизнедеятельности.

Косное вещество образуется безо всякого участия живых организмов, а вот биокосное - своеобразная "смесь" биогенного и косного.

Биокосное вещество образует совместная "работа" живых организмов и сложных и, как правило, продолжительных геохимических процессов.

Самый простой пример - почва. Органические отходы в ней постепенно разлагаются до неорганических веществ, которые потом впитывают растения, части которых потом отмирают, превращаясь в органические отходы...

Такая вот цикличность.

Если рассмотреть организмы, населяющие биосферу, то они традиционно были разделены царства:

бактерии;
грибы;
растения;
животные.

В данный момент в отдельные царства склонны выделять хромистов и протистов , которые по своим признакам не относятся ни к одной из перечисленных групп.

Вирусы занимают сложное странное положение между живым и неживым, поэтому непонятно, насколько они относятся или не относятся к биосфере . Хотя влияют они на ее жизнь более, чем заметно.

Полезно0 Не очень

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли.

Биосфера - оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразованная ими. Биосфера начала формироваться не позднее, чем 3,8 млрд лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Она проникает во всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы, то есть населяет экосферу. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. В ней обитает более 3 000 000 видов растений, животных, грибов и бактерий. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы и, как сказал В. И. Вернадский: «Человек становится могучей геологической силой».

Французский учёный-естествоиспытатель Жан Батист Ламарк в начале XIX в. впервые предложил по сути дела концепцию биосферы, ещё не введя даже самого термина. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом и палеонтологом Эдуардом Зюссом в 1875 году.

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ В. И. Вернадский. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.

Существует и другое, более широкое определение: Биосфера - область распространения жизни на космическом теле. При том, что существование жизни на других космических объектах, помимо Земли пока неизвестно, считается, что биосфера может распространяться на них в более скрытых областях, например, в литосферных полостях или в подлёдных океанах. Так, например, рассматривается возможность существования жизни в океане спутника Юпитера Европы.

Местоположение биосферы

Биосфера включает в себя верхние слои литосферы, в которых ещё живут организмы, гидросферу и нижние слои атмосферы.

Границы биосферы

Верхняя граница в атмосфере: 15-20 км. Она определяется озоновым слоем, задерживающим коротковолновое ультрафиолетовое излучение, губительное для живых организмов.
Нижняя граница в литосфере: 3,5-7,5 км. Она определяется температурой перехода воды в пар и температурой денатурации белков, однако в основном распространение живых организмов ограничивается вглубь несколькими метрами.
Граница между атмосферой и литосферой в гидросфере: 10-11 км. Определяется дном Мирового Океана, включая донные отложения.

Состав биосферы

Структура биосферы:

Живое вещество - вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико-химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4…3,6·1012 т (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (ок. 3·1018 т), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Но это одна «из самых могущественных геохимических сил нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют земную кору, а преобразуют облик Земли. Живые организмы населяют земную поверхность очень неравномерно. Их распространение зависит от географической широты.
Биогенное вещество - вещество, создаваемое и перерабатываемое живым организмом. На протяжении органической эволюции живые организмы тысячекратно пропустили через свои органы, ткани, клетки, кровь большую часть атмосферы, весь объём мирового океана, огромную массу минеральных веществ. Эту геологическую роль живого вещества можно представить себе по месторождениям угля, нефти, карбонатных пород и т. д.
Косное вещество - продукты, образующиеся без участия живых организмов.
Биокосное вещество - вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.
Вещество, находящееся в радиоактивном распаде.
Рассеянные атомы, непрерывно создающиеся из всякого рода земного вещества под влиянием космических излучений.
Вещество космического происхождения.

Слои биосферы

Весь слой воздействия жизни на неживую природу называется мегабиосферой, а вместе с артебиосферой - пространством человекообразной экспансии в околоземном пространстве - панбиосферой.

Аэробиосфера

Субстратом для жизни в атмосфере микроорганизмов (аэробионтов) служат водные капельки - атмосферная влага, источником энергии - солнечная энергия и аэрозоли. Примерно от верхушек деревьев до высоты наиболее частого расположения кучевых облаков простирается тропобиосфера (с тропобионтами; это пространство - более тонкий слой, чем тропосфера). Выше простирается слой крайне разреженной микробиоты - альтобиосфера (с альтобионтами). Выше простирается пространство, куда организмы проникают случайно и не часто и не размножаются - парабиосфера. Выше расположена апобиосфера.

Геобиосфера

Геобиосферу населяют геобионты, субстратом, а отчасти и средой жизни для которых служит земная твердь. Геобиосфера состоит из области жизни на поверхности суши - террабиосфера (с террабионтами), разделяемую на фитосферу (от поверхности земли до верхушек деревьев) и педосферу (почвы и подпочвы; иногда сюда включают всю кору выветривания) и жизнь в глубинах Земли - литобиосфера (с литобионтами, живущими в порах горных пород, главным образом в подземных водах). На больших высотах в горах, где уже невозможна жизнь высших растений, расположена высотная часть террабиосферы - эоловая зона (с эолобионтами). Литобиосфера распадается на слой, где возможна жизнь аэробов - гипотеррабиосфера и слой, где возможно лишь обитание анаэробов - теллуробиосфера. Жизнь в неактивной форме может проникать глубже - в гипобиосферу. Метабиосфера - все биогенные и биокосные породы. Глубже расположена абиосфера.

В глубинах литосферы есть 2 теоретических уровня распространения жизни - изотерма 100 °C, ниже которой вода при нормальном атмосферном давлении кипит, и изотерма 460 °C, где при любом давлении вода превращается в пар, то есть в жидком состоянии быть не может.

Гидробиосфера

Гидробиосфера - весь глобальный слой воды (без подземных вод), населённый гидробионтами - распадается на слой континентальных вод - аквабиосфера (с аквабионтами) и область морей и океанов - маринобиосфера (с маринобионтами). Выделяют 3 слоя - относительно ярко освещённую фотосферу, всегда очень сумеречную дисфотосферу (до 1 % солнечной инсоляции) и слой абсолютной темноты - афотосфера.

Между верхней границей гипобиосферы и нижней парабиосферы лежит собственно биосфера - эубиосфера.

История развития биосферы

Развитие наблюдается лишь в живом веществе и связанным с ним биокосном. В косном веществе нашей планеты эволюционный процесс не проявляется.

Зарождение жизни

Жизнь на Земле зародилась ещё в архее - примерно 3,5 млрд лет назад в гидросфере. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд лет. Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты - одноклеточные водоросли и простейшие организмы. Начался процесс почвообразования на суше. В конце архея появился половой процесс и многоклеточность у животных организмов.

Будущее биосферы

С течением времени биосфера становится всё более неустойчивой. Существует несколько трагичных для человечества преждевременных изменений состояния биосферы, некоторые из них связаны с деятельностью человечества.

Некоторые философы, например, Дэвид Пирс, выступают за модификацию биосферы с целью избавления от страданий всех живых существ и создание в буквальном смысле рая на земле (см. одно из значений слова аболиционизм).

Искусственная биосфера

Человек не может существовать вне биосферы, однако стремится исследовать космическое пространство. Ещё К. Э. Циолковский связывал освоение космоса с созданием искусственной биосферы.

В настоящее время идея её создания вновь становится актуальной в связи с планами освоения Луны и Марса. Однако на данный момент попытка создания полностью автономной искусственной биосферы не увенчалась успехом.

Рассматривается возможность создания (пока в далёком будущем) внеземной биосферы на других планетах при помощи терраформирования.

(Visited 80 times, 1 visits today)

Крупнейшим обобщением в комплексе наук о Земле (геология, география, геохимия, биология) стало учение о биосфере, созданное русским ученым В. И. Вернадским. Начав свою научную деятельность (как геолог) с изучения осадочных пород земной коры, В. И. Вернадский выявил огромную роль живых организмов в сложных геохимических процессах нашей планеты. В 1926 г. вышла его книга «Биосфера». В этом произведении глубоко анализируются сложные взаимоотношения живых организмов и неживой природы Земли. Его работа несколько опередила время. Лишь во второй половине ХХ в., на фоне обострения экологических проблем, его учение о биосфере получило широкое распространение.

Важным элементом учения В. И. Вернадского о биосфере является идея тесной зависимости биосферы от деятельности человека и сохранности ее в результате разумного отношения человека к природе. Ученый писал:

Человечество, взятое в целом, становится мощной геологической силой. Перед ним, перед его мыслью и трудом становится вопрос о перестройке биосферы в интересах свободно мыслящего человечества как единого целого. Это новое состояние биосферы, к которому мы, не замечая этого, приближаемся, и есть ноосфера. 1

В настоящее время учение о биосфере представляет собой важнейшую часть экологии, непосредственно связанную с проблемами регулирования взаимодействия человека и природы.

Впервые термин «биосфера» был употреблен Ж. Б. Ламарком в начале XIX в. Позднее он был упомянут в работе австрийского геолога Э. Зюсса в 1875 г. Однако это понятие не было детально разработано названными учеными, а использовано вскользь для обозначения области жизни на Земле. Лишь в работах В. И. Вернадского оно анализируется детально и тщательно и под ним понимается «оболочка жизни» на нашей планете.

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.

Рис. 1. Область распространения организмов в биосфере: 1 - уровень озонового слоя, задерживающего жесткое ультрафиолетовое излучение; 2 - граница снегов; 3 - почва; 4 - животные, обитающие в пещерах; 5 - бактерии в нефтяных скважинах

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.

Строение и функционирование биосферы. 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).

Рис. 2. Схема биогеохимической цикличности в биосфере. Справа на схеме разрез дерново-подзолистой почвы под хвойным лесом

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.