Me kõik oleme osa elavast kestast – biosfäärist. See on ainulaadne ökosüsteem mitte ainult meie planeedil, vaid ka galaktikal tervikuna. Muidugi on hiljutised uuringud kinnitanud, et orgaanilisi aineid on leitud Marsil ja erinevatel asteroididel, kuid selline eluvormide mitmekesisus on Maale ainulaadne. Kui olete valmis oma silmaringi veidi laiendama ja kooli õppekavast kaugemale minema, on aeg rääkida lähem alt biosfääri omadustest, selle struktuurist ja põhifunktsioonidest.
Biosfääri mõiste ja selle olemus
Biosfäär on Maa tingimuslik kest, mis on asustatud elusorganismidega. Miks tingimuslik? Fakt on see, et teised planeedi kestad (maapealne, vesi ja õhk) raamivad planeeti pideva kihiga. Kõigepe alt tuleb maa ja ookeanikoor (litosfäär), seejärel hüdrosfäär (see ühendab kõiki veekogusid), pärast - atmosfäär(õhuümbris liigub sujuv alt kosmosesse). Biosfääri on raske ette kujutada konkreetse kihina, sest elusorganismid on ühtlaselt jaotunud kogu Maa pinnal ja võivad elada kõigis kolmes elemendis.
Biosfääri põhiomadused ulatuvad tagasi antiikajast, kuid siiski on see meie planeedi "noorim" kest. Elu Maal tekkis suhteliselt hiljuti, vaid 3,8 miljardit aastat tagasi, mis võrreldes planeedi vanusega on tühiasi. Biosfääril on kaks mõistet:
- Esimene määratleb kesta kui kogu planeedi orgaanilise aine. Just see oli tänapäevani kasutusel oleva termini aluseks.
- Teise kontseptsiooni pakkus välja V. I. Vernadsky, ta uskus, et biosfäär on nende määratluste laiemas tähenduses elava ja elutu looduse lahutamatu ühtsus ja koostoime.
Samas määrab biosfääri peamised omadused täpselt selle orgaaniline komponent. Lõppude lõpuks on see selle põhimõtteline erinevus teistest Maa kestadest.
Biosfääri õpetus ja termini päritolu
Elava kesta kontseptsioon pakuti välja 19. sajandil. Jean-Baptiste Lamarck kirjeldas biosfääri lühid alt, ametlikku nimetust aga veel ei eksisteerinud. 1875. aastal võttis Austria paleontoloog ja geoloog Eduard Suess esmakordselt kasutusele termini "biosfäär", mida kasutatakse siiani.
Nõukogude filosoof ja biogeokeemik V. I. Vernadsky andis tohutu panuse kogu elu Maal uurimisse, ta sai kuulsaks tänu tervikliku biosfääri õpetuse loomisele. ATtema kirjutistes toimivad elusorganismid võimsa jõuna, mis osaleb pidev alt planeedi Maa ümberkujundamises.
Elusorganismide piirid
Biosfääri üldine kirjeldus algab piiride kirjeldusega, milles elusorganismid võivad elada. Mõned neist on üsna vastupidavad ja peavad vastu isegi kõige kriitilisemates tingimustes.
Biosfääri piirid:
- Ülemine piir. Selle määrab atmosfäär ja täpsem alt Maa osoonikiht, see on umbes 15-20 kilomeetrit. Mida lähemale ekvaatorile, seda võimsam on planeedi kaitseekraan. Osoonikihi kohal on elu lihts alt võimatu, sest ultraviolettkiirgus ei sobi kokku organismirakkude elutegevusega. Lisaks väheneb hapniku hulk märkimisväärselt kasvuga ja see kahjustab ka elusolendeid.
- Alumine piir. Litosfääri järgi määratud maksimaalne võimalik sügavus ei ületa 3,5–7,5 kilomeetrit. Kõik sõltub temperatuuri kriitilisest tõusust, mille juures toimub valgustruktuuride denatureerimine. Enamik elusorganisme on aga koondunud vaid mõne meetri sügavusele, see on aukudes elavate taimede, seente, mikroorganismide, putukate ja loomade juurestik.
- Piirid hüdrosfääris. Elusorganismid võivad eksisteerida absoluutselt igas ookeani osas: veepinnast (plankton, vetikad) kuni süvamere kaevikute põhjani. Näiteks on teadlased tõestanud, et elu eksisteerib isegi Mariaani süvikus 11 kilomeetri sügavusel.
Reaalajas kesta struktuur
Biosfääri peamised omadused hõlmavad järgmistselle struktuur. Vernadsky tõi välja mitut tüüpi aineid, millest koosneb elav kest. Lisaks võib neil olla nii orgaanilist kui ka anorgaanilist päritolu:
- Elav aine. See hõlmab kõike, millel on rakuline struktuur. Elusaine mass biosfääri struktuuris on aga väike ja moodustab sõna otseses mõttes miljondiku kogu kestast. Biosfääri elusaine tunnuseks on see, et see on meie planeedi kõige olulisem osa. Lõppude lõpuks on elusorganismid need, kes pidev alt mõjutavad Maa välimust, muutes selle pinna struktuuri.
- Biogeenne aine. Need on struktuurid, mida loovad ja töötlevad elusorganismid. Üllataval kombel on elusolendid miljoneid aastaid läbinud oma elundite süsteeme peaaegu kogu maailma ookeani, tohutul hulgal atmosfäärigaase ja suure hulga mineraale. Need protsessid toodavad orgaanilist päritolu mineraale, nagu nafta, karbonaatkivimid ja kivisüsi.
- Inertne aine. Need on elutu looduse saadused, mis tekkisid ilma elusorganismide otsese osaluseta. See hõlmab kive, mineraale ja pinnase anorgaanilist osa.
- Bioinertne aine. Me mäletame, et elusorganismid mõjutavad planeeti pidev alt. Selle tulemusena moodustuvad ained, mis on inertsete struktuuride lagunemise ja hävimise produktid. Sellesse rühma kuuluvad pinnas, ilmastikumõjuga maakoor ja orgaanilise päritoluga settekivimid.
- Samuti võib biosfääri struktuur sisaldada aineid, mis sisalduvadradioaktiivse lagunemise olek.
- Aatomid on omaette rühm, mis kosmilise kiirguse mõjul ionisatsiooniprotsessis pidev alt tekivad.
- Viimasel ajal on biosfääri struktuuri kaasatud maavälise (kosmilise) päritolu aineid.
Elav aine teistes Maa kestades
Kui me peatume üksikasjalikult biosfääri omadustel ja koostisel, siis ei saa jätta arvestamata planeedi teistes kestades elavate organismide elutegevuse tunnustega:
Aerosfäär. Elusorganisme ei saa atmosfäärikihtides hõljuda, mikroskoopilised veepiisad on aerobiontide eluks substraadiks ning päikese aktiivsus ja aerosoolid toimivad ammendamatu energiaallikana. Atmosfääris elavad organismid jagunevad kolme rühma. Trobobiontid – tegutsevad kosmoses puude latvadest rünkpilvedeni. Altobiontid on organismid, mis suudavad ellu jääda hõredas õhus. Parabiondid - satuvad kogemata atmosfääri kõrgeimatesse kihtidesse. Sellel kõrgusel kaotavad nad oma paljunemisvõime ja nende elutsükkel lüheneb oluliselt
Geobiosfäär. Maakoor toimib geobiontide substraadi ja elupaigana. See kest sisaldab ka mitut tasandit, millel elavad konkreetsed eluvormid. Terrabiondid on organismid, mis elavad otse maapinnal. Omakorda jaguneb terrabiosfäär veel mitmeks kestaks: fütosfäär (vöönd puude latvadest kunimaa pind) ja ipedosfäär (mullakiht ja ilmastikukoorik). Leerivöönd - kõrgmäestikualad, kuhu elu pole võimalik isegi kõrgematel taimedel. Eolobiondid on selle tsooni tüüpilised esindajad. Litobiosfäär - maakoore sügavad kihid. See tsoon jaguneb hüpoterrabiosfääriks (koht, kus saavad elada aeroobsed (hapnikku nõudvad) eluvormid) ja tellurobiosfääriks (siin saavad ellu jääda ainult anaeroobsed (hapnikuvabad) organismid). Lisaks võib litobiosfääris leida litobionte, mis elavad põhjavees ja kivimite poorides
Hüdrobiosfäär. See ala hõlmab kõiki meie planeedi veekogusid (välja arvatud põhjavesi ja õhuniiskus), sealhulgas liustikke. Merede ja ookeanide elanikke nimetatakse hüdrobiontideks, mis omakorda jagunevad: Akvabiontideks - mandrivete asukad. Marinobiontid on merede ja ookeanide elusorganismid. Sõltuv alt sisemusse tungiva päikesevalguse hulgast eristatakse veesambas kolme elutasandit: Fotosfäär on kõige valgustatud tsoon. Disfotosfäär on alati ookeani hämaras piirkond (mitte rohkem kui 1% insolatsioonist). Afotosfäär – absoluutse pimeduse tsoon
Tundrast troopiliste metsadeni. Planeetide bioomide klassifikatsioon
Biosfääri omadused on lahutamatult seotud bioomi mõistega. See termin tähistab suuri bioloogilisi süsteeme, millel on teatud domineeriv taimestik või spetsiifilised maastikuomadused. Kokku on neid üheksa. Allpool on peamise lühikirjeldusbioomide biosfäär:
- Tundra. Suur puudeta maa-ala, mis hõivab Euraasia ja Põhja-Ameerika põhjaosa. Selle vööndi taimestik ei ole rikkalik, peamiselt samblikud, hooajalised kõrrelised ja samblad. Loomastik on mitmekesisem, eriti aasta soojadel kuudel, mil algab paljude linnu- ja loomaliikide rändehooaeg.
- Taiga. Selle piirkonna peamine taimestik on okasmetsad. Bioom hõlmab umbes 11% kogu maismaast. Vaatamata karmidele ilmastikutingimustele on taigas äärmiselt mitmekesine taimestik ja loomastik.
- Otsitud metsad. asub parasvöötmes. Kliima hooajalisus ja piisav niiskus võimaldasid selles elustikus teatud tüüpi taimestiku arengut. Need on peamiselt laialehised puuliigid. Lisaks on need metsad koduks paljudele imetajatele, lindudele ja seentele, putukatest ja mikroorganismidest rääkimata.
- Stepid. Seda elukonda esindavad Aasia stepid ja Põhja-Ameerika klassikalised preeriad. Enamasti on need puudeta avatud ruumid, kuna see mõjutab märkimisväärset niiskuse puudujääki. Kuid loomamaailm on endiselt mitmekesine.
- Vahemere tsoon. Samanimelist mere ümbrust iseloomustavad kuumad ja üsna kuivad suved ning väga mõnusad jahedad talved. Tüüpilist taimestikku esindavad kõvalehelised metsad, okkalised põõsad ja kõrrelised.
- Kõrbed. Kahjuks hõivavad üle 30% maast alad, mis ei ole elusorganismide asustamiseks sugugi soodsad. Kõrbealasid leidub möödakogu Aafrikas ja Austraalias, Lõuna-Ameerikas, aga ka lõunas, edelas ja Euraasia keskosas. Nende piirkondade taimestik ja loomastik on üsna napp.
- Savannad. See bioom on avatud ruum, mis on täielikult kaetud muru ja üksikute puudega. Hoolimata asjaolust, et tegemist on üsna vaeste muldadega, on selle tsooni loomastik oma mitmekesisuses silmatorkav. Savannid on iseloomulikud Aafrikale, Lõuna-Ameerikale ja Austraaliale.
- Torkiv (troopiline) metsamaa. Seda tsooni eristavad okaste põõsaste ja sajanditevanuste puude - baobabide - veidrad vormid. Sademete ebaühtlase jaotumise tõttu on selle elustiku taimestik üsna hõre. Troopilisi metsi leidub Edela-Aasias ja Aafrikas.
Troopilised metsad. See on meie planeedi kõige niiskem piirkond. Selle elustiku taimestik on oma ulatuse ja mitmekesisuse poolest silmatorkav. Laialehised vihmametsad asuvad suurte täisvooluliste jõgede, nagu Amazonase, Orinoco, Nigeri, Zambezi, Kongo jõgede valgalades. Need hõlmavad ka Kagu-Aasia poolsaari ja saarestikke
Elava kesta põhifunktsioonid looduses
On aeg kaaluda biosfääri põhifunktsioone ja nende omadusi:
- Energia. Seda funktsiooni täidavad taimed, mis osalevad fotosünteesi protsessis. Päikeseenergiat akumuleerides jaotavad nad selle elusa kesta teiste komponentide vahel või koguvad surnud orgaanilistesse osakestesse. Nii tekivad põlevad mineraalid (kivisüsi, turvas, nafta).
- Gaas. Elusorganismid osalevad käimasolevas gaasivahetuses.
- Keskendumine. Mõnel eluvormil on võime väliskeskkonnast valikuliselt koguda biogeenseid elemente. Seejärel võivad need olla nende ainete allikaks.
- Hävitav. Elusorganismid mõjutavad keskkonda pidev alt, lagundades ja töötledes selle pinda. Nii moodustub inertne ja bioinertne aine.
- Keskkonda kujundav. Biosfääris säilib tasakaal soodsate ja ebasoodsate keskkonnatingimuste vahel, mis on vajalikud organismide täisväärtuslikuks eluks.
Biosfääri omadused
Kuna elav kest on väga keeruline süsteem, ei saa biosfääri omadused ilma selle spetsiifilisuse määravate põhiomadusteta:
- Tsentraliseerimine. Kõik eluskesta protsessid on koondunud elusorganismide ümber, neil on biosfääri õpetuses keskne koht.
- Avatus. Biosfäär saab eksisteerida ainult tänu väljast tulevale energiale, antud juhul on selleks päikese aktiivsus.
- Isereguleeruv. Biosfäär on "terviklik organism", millel, nagu elusolendil, on homöostaasivõime.
- Erinevus. Maal elab tohutult palju loomi, taimi, mikroorganisme ja seeni.
- Ainete ringluse tagamine. Tänu elusorganismidele toimub fotosüntees ja ainete ringlus. Biosfääri omadustes on need kaks protsessi ühel peamistest kohtadest.
Evolutsioon ja ajaluguMaa elava kesta areng
Kui iseloomustada biosfääri evolutsiooni seisukoh alt, siis võib öelda, et see on ainus kest, mis pidev alt areneb ja täieneb. See kõik on seotud elusainega, see on see, mis pidev alt areneb. Elava kesta anorgaanilisel osal puudub arenemisvõime. Kui rääkida biosfääri omadustest tulevikus, siis on kõik veidi keerulisem. Kest muutub üha ebastabiilsemaks ja edasist arengut on väga raske ennustada.
Kunstlik biosfäär
Inimene ei saa eksisteerida väljaspool elavat kesta, väga raske on taastoota kõike, mida see meile anda annab. Biosfääri omadused on nii ainulaadsed, et inimkond ei suuda endiselt oma tingimusi tehiskeskkonnas täielikult taastada. Teadus ei seisa aga paigal ja võib-olla saavutavad teadlased tulevikus selles suunas edu.
