Что такое биосфера, каковы ее составные части и чем она отличается от других оболочек Земли?

Планета Земля удивительна и уникальна. Она состоит из нескольких оболочек: атмосферы, гидросферы, биосферы, литосферы, пиросферы и центросферы. В отличие от других планет, Земля населена растениями, животными, людьми, микроорганизмами и т. д. Все живые организмы образуют биосферу. Эта оболочка включает в себя часть атмосферы и литосферы, а также всю гидросферу. В данной статье рассмотрим, что такое биосфера, каковы ее составные части и функции.

Определение понятия

Несмотря на то что сегодня почти каждый знает, что такое биосфера, определение этого понятия было введено в научный оборот только в 1875 году австрийским геологом Эдуардом Зюссом (труд «Лик Земли»). Однако следующие полвека этот термин использовался только в узких кругах.

В 1926 году знаменитый русский ученый В. И. Вернадский издал книгу «Биосфера». В этом труде он обосновал роль живых организмов в геологических процессах. Именно В. И. Вернадский впервые определил, что такое биосфера и чем она отличается от других оболочек Земли. Он показал ее динамической активной системой, населенной и управляемой живыми существами.

Сегодня в науке существует единственное общепринятое определение понятия «биосфера». Это оболочка планеты Земля, которая населена живыми организмами. Биосфера занимает особенное место по отношению к другим геосферам. Это связано с тем, что только в границах этой оболочки проявляется геологическая деятельность всех живых существ.

Границы биосферы

Биосфера охватывает собой верхнюю область (около 7,5 км) литосферы, нижнюю границу атмосферы (15-20 км) и всю гидросферу.

Литосфера – твердая оболочка нашей планеты. Она охватывает собой всю земную кору и часть верхней мантии. Большинство живых организмов находится в почве на глубине до 1 м. Однако некоторые бактерии могут проникать вглубь литосферы (до 4 км).

Гидросфера – водная оболочка планеты Земля. Она представляет собой совокупность всех океанов, морей, рек, озер и других водоемов. Эта оболочка полностью освоена и заселена живыми организмами. Большинство из них обитает на глубине до 200 м. Однако некоторые виды проживают даже на дне Мирового океана (около 12 км).

Атмосфера – газовая оболочка нашей планеты. Она состоит из азота, кислорода, озона и углекислого газа. В состав биосферы входят только самые нижние слои атмосферы. Это связано с тем, что отдельные виды насекомых и птиц могут подниматься на высоту до 5 км над поверхностью земли.

Компоненты биосферы

В составе биосферы выделяют 4 компонента (классификация предложена В. И. Вернадским):

• Живое вещество. Его количество составляет примерно 0,25 % массы биосферы. Это вещество представляет собой совокупность всех живых организмов на планете. Они объединяются в 4 царства: бактерии, растения, грибы и животные. Живое вещество характеризуется значительной энергией, ему свойственна подвижность и беспрерывное чередование поколений, благодаря чему все его компоненты постоянно обновляются.
• Биогенное вещество. Это все, что образуется в процессе жизнедеятельности организмов и состоит из животных и растительных остатков (известняки, нефть, газы атмосферы, торф и т. д.). Все биогенные компоненты служат мощным источником энергии.
• Косное вещество. Это элементы, в образовании которых живые существа и микроорганизмы не принимают участия (горные породы, лава и т. д.).
• Биокосное вещество. Это компоненты биосферы, которые созданы в ходе совместной деятельности живых организмов и абиогенных процессов (почва, глина, осадочные породы, кора выветривания, вода и т. д.).

Особенности и функции биосферы

Биосфере, как и другим важнейшим природным системам, присущ ряд функций. Рассмотрим важнейшие из них.

• Целостность. Биосфера – это централизованная система, главным элементом которой выступает живое вещество. Все ее компоненты тесно связаны между собой и постоянно взаимодействуют. Вследствие этого изменение одного элемента ведет к перестройке всей системы.
• Саморегуляция. Для биосферы характерен такой процесс, как гомеостаз. Он позволяет системе самостоятельно поддерживать и регулировать свое состояние.
• Устойчивость. Способность биосферы под воздействием внешних факторов сохранять свои свойства и характеристики. Эта функция позволяет системе поддерживать свое текущее состояние и возвращаться в исходное положение после потрясений.

Одной из главных особенностей и характеристик биосферы является разнообразие. Благодаря существованию различных биологических видов в системе всегда существует атмосфера конкуренции, которая обеспечивает защиту от влияний извне.

Функции живого вещества

Сегодня науке достоверно известно, что такое биосфера. В биологии ее главный компонент – живое вещество – является важнейшей категорией. Рассмотрим функции этого системообразующего элемента биосферы.

• Газовая. Эта функция тесно связана с процессом метаболизма и дыхания. В ходе этих газовых реакций поглощается и выделяется кислород, углекислый газ и т. д. Благодаря этой функции сформировался современный состав воздуха.
• Энергетическая. В основе этой функции лежит процесс фотосинтеза - усвоение живым веществом солнечной энергии и ее передача.
• Окислительно-восстановительная. Эта функция заключается в изменении химических свойств веществ, которые содержат атомы с разным уровнем окисления. Такие реакции являются основой биологического метаболизма.
• Функция деструкции. Это процесс разложения организмов до минеральных веществ после их отмирания.
• Концентрационная. Это процесс накопления и перемещения атомов.

Значение живого вещества

• Накопление солнечной энергии и ее трансформация (в химическую, механическую, тепловую, электрическую и т. д.).
• Образование большинства минералов и горных пород - результат жизнедеятельности живых организмов.
• Накопление химических элементов. Живые организмы аккумулируют важные компоненты (железо, магний, медь, натрий) в тканях своего тела и в окружающей среде.
• Через биосферу происходит круговорот большинства химических элементов.
• Огромное влияние на состав почвы, атмосферы, гидросферы.
• Некоторые химические компоненты и соединения могут существовать только в составе живых организмов.