Биосфера - это... Определение, функции, строение и значение

Жизнь зародилась около 3,5 миллиардов лет назад в мировом океане и сильно отличалась от того, что мы видим сегодня. Ранние формы были очень простыми одноклеточными организмами, чем-то похожими на современные бактерии, которые каким-то образом получили способность к самовоспроизводству. В течение миллионов лет развивались более сложные существа, и в конечном итоге разнообразие видов смогло населить сухие земли, небеса, а также океаны. Все они живы исключительно благодаря небольшой области строения планеты, называемой биосферой.

Основное определение

Растительный и животный мир вместе образуют зону жизни - узкий участок, где земля, вода и воздух взаимодействуют друг с другом, чтобы совместно поддерживать существование биологических организмов.

Биосфера - это слой, представляющий собой часть нашей планеты, где благодаря подходящим условиям появилось и продолжает существовать все многообразие этого мира.

Одно из главных свойств сферы заключается в том, что она непосредственно взаимодействует, а также включает в себя некоторые части слоев Земли, о которых мы поговорим чуть ниже.

Область биосферы имеет общую протяженность примерно 40 км, тянется, начиная с водных глубин (23 км ниже уровня моря) и поднимается, достигая высоты около 20-25 км.

До сих пор нет данных о существовании жизни на других планетах Вселенной, кроме нашей. Этот слой уникален и включает в себя совокупность всех экосистем Земли.

Каждое место на Земле способно поддерживать какую-то жизнь, даже если это всего лишь микробы.

Жизнь хрупка. Поскольку сфера состоит из живых созданий, то ее, несмотря на всю сложность и многообразие, очень легко нарушить или даже уничтожить. Люди оказывают огромное влияние - как хорошее, так и плохое, на этот слой. Рост человеческой популяции означает, что остается все меньше места для других видов. Из-за этого многие растения и животные были частично или полностью уничтожены, что привело к нарушению баланса. Биосфера важна для людей, и мы можем оказать на нее глубокое влияние.

Учение Вернадского

Первым, кто ввел понятие о слое, был австрийский геолог Эдуард Зюсс. Советский ученый В. И. Вернадский переосмыслил этот термин и создал на его основе собственное учение. Четкую классификацию зон в среде обитания живых существ придумал именно он, а также смог объяснить и доказать, что все химические процессы, поддержание жизни и ее эволюция непременно зависят от исключительных особенностей и свойств биосферы.

В. И. Вернадский разработал представление об этой зоне как о глобальной единой системе планеты, где основные процессы и преобразования, происходящие при формировании ее поверхности, связаны с живыми существами. Он считал, что в этом уголке Земли сосредоточена вся жизнь и ее производные непосредственно влияют на химический состав оболочки.

Геологические породы и другие материалы, вступающие во взаимодействие с организмами, меняют свой состав и структуру, превращаясь при этом в биокосное вещество. Советский ученый первым определил это понятие.

Все существа, живущие на Земле, где бы они ни обитали, на месте проживания непременно меняют ареал своего обитания, поэтому, если обобщить все сведения, получится, что биосферу можно назвать масштабной единой экосистемой планеты.

Также академик выделил шесть основных пунктов, составляющих вещества биосферы. Перечислим их ниже.

Структура биосферы

• Живое вещество — то есть все организмы, населяющие нашу планету, включая растения, животных, птиц и рыб.
• Биогенное вещество — органические субстанции, которые со временем образуются в результате химических процессов, связанных со всеми живыми существами. Также появляются после их слияния с окружающей средой (например, окаменелые останки, уголь или нефть).
• Косное вещество — к нему относятся неживые образования, вроде геологических пород, воды, осадков, то есть материалы природного происхождения, в образовании которых не участвовали живые организмы биосферы.
• Биокосное вещество — возникает путем преобразования минералов и осадочных пород в результате жизнедеятельности видов.
• Радиоактивное вещество — частицы химических элементов, идущих после свинца в таблице Менделеева, присутствующие в зоне обитания живых существ.
• Вещества космического происхождения — согласно своему названию, те, что попадают к нам из глубин Вселенной.

Помимо этого, биосфера включает в себя несколько оболочек, а именно: часть литосферы, гидросферу и частично атмосферу.

Литосфера

Иногда еще называется геосферой и относится ко всем породам земли. Она состоит из двух верхних слоев планеты: коры и мантии.

Она включает горные породы, минералы и покрыта тонким слоем почвы. Это создает неровную поверхность с различными формами рельефа, такими как горы, плоскогорья, равнины, долины и т. д.

Литосфера - область, которая предоставляет нам леса, пастбища для выпаса скота, земли для сельского хозяйства и населенных пунктов. Это также источник минеральных богатств. Гималаи, песок на пляжах и лава, извергающаяся из вулканов, являются компонентами литосферы.

Толщина слоя значительно варьируется и может составлять от примерно 40 до 280 км. Области его заканчиваются в том месте, где земная кора из твердой превращается в вязкую и жидкую массу. Оболочка биосферы разделена на 15 тектонических плит, похожих на разные кусочки одного паззла.

Эти части суши не зафиксированы и медленно двигаются, а трение, возникающее при их соприкосновении, вызывает землетрясения, извержения вулканов, образование горных массивов и океанических впадин.

Гидросфера

Состоит из всей воды около или на поверхности планеты. Сюда входят океаны, реки и озера, а также подземные водоносные горизонты и влага из атмосферы.

Практически весь объем воды, существующей на планете, находится на ее поверхности. Остальные запасы сосредоточены на полюсах и на пиках горных вершин. Однако, несмотря на то, что вода покрывает большую часть планеты, она составляет 0,0023 % от ее общей массы. Вода не существует в статическом виде и постоянно меняет форму по мере прохождения гидрологического цикла (круговорот в биосфере). Она выпадает на землю в виде дождя, просачивается в подземные водоемы, поднимается на поверхность из источников и пористых пород, течет из небольших ручьев в более крупные реки, которые впадают в озера, моря и океаны, где испаряется в атмосферу, чтобы заново пройти весь цикл.

Атмосфера

Также включена в состав биосферы. Это тонкий слой воздуха, который окружает Землю, а гравитация планеты удерживает его вокруг себя. Он защищает нас от вредных лучей, иссушающей солнечной жары и состоит из нескольких газов, пыли и пара. Изменения в атмосфере вызывают перемены погоды и климата.

Воздух нашей планеты на 79 % состоит из азота и 21 % кислорода. Оставшееся небольшое количество включает в себя аргон, углекислый и другие газы.

Сама атмосфера поднимается на высоту около 10 000 км и делится на четыре зоны. Тропосфера, где находится около 3/4 всей атмосферной массы, простирается от 6 до 20 км над поверхностью Земли.

Далее лежит стратосфера, которая тянется на 50 км над планетой.

Затем, примерно на 85 км над поверхностью, идет мезосфера. Термосфера поднимается примерно на 690 км, и наконец, экзосфера, за которой находится космическое пространство.

Интересные факты

Существование внеземных живых биосфер является лишь гипотезой, поскольку нет доказательств того, что они существуют где-то за пределами нашей планеты.

Многие факторы крайне важны для существования биосферы, в том числе расстояние Земли до Солнца, наклон оси и смену времен года.

Более незначительные явления, которые оказывают влияние на слой, включают химическую и биологическую эрозию, окисление, ежедневные метеоусловия, а также изменение климата.

Трудно точно определить внешнюю границу сферы, так как некоторые птицы, такие как стервятники Рюппеля, способны летать на высоте до 11 300 метров.

Глубину слоя также трудно точно определить, поскольку найдены рыбы, живущие на глубине 8 372 метров в океаническом желобе Пуэрто-Рико.

Если вы смотрели на фотографии Земли со спутника, то знаете, что она содержит больше воды, чем грунтовых участков. Установлено, что более 71 % ее поверхности составляет вода. Однако биосфера — это в основном земля, покрытая небольшим количеством воды.

Микробы также входят в состав слоя как живые организмы. Их можно найти под твердой поверхностью планеты.

Есть искусственные сферы - «Биосфера-2», и «Биосфера-3». Слой Земли называется «Биосфера 1».

Искусственные сферы

«Биосфера-2» является научно-исследовательским центром в Аризоне. Это искусственная закрытая экологическая система - самая крупная из когда-либо созданных. Изначально ее целью было показать возможность такой зоны поддерживать жизнь в космическом пространстве.

«Биосфера-3» - закрытая экосистема, созданная в России. Подземная стальная конструкция могла вместить три человека, а самый длительный эксперимент длился 180 дней.

Ученые надеются, что им удастся создать искусственную модель, которая сможет поддерживать жизнь на планете, такой как Марс.

Создание искусственной оболочки, способной имитировать биосферу Земли, называется терраформированием.

Важные связи и среда обитания

Изучение биосферы - это основа экологии (науке о жизни и ее взаимодействиях с физической средой).

Слой визуально определяется по местам расположения зеленых растений и водорослей.

Поскольку они находятся в самом начале пищевой цепочки, то являются хорошими индикаторами нахождения других форм жизни. Экологи отслеживают эти данные, чтобы прогнозировать то, что может произойти с окружающей средой. Информация, которую они получают, может помочь подготовиться к таким событиям, как засуха или сильные штормы.

Люди взаимодействуют с окружающей средой и изменяют ее в соответствии со своими потребностями. Ранние цивилизации адаптировались к природе и вели простую жизнь, выполняя все ее условия. Со временем потребности росли и становились разнообразнее. Человечество узнало новые способы использования и изменения мест обитания.

Мы научились выращивать урожай, приручать животных и вести оседлый образ жизни. Изобрели колесо, стали производить излишки пищи, отчего появилась бартерная система, началась торговля и развилась коммерция. Промышленный переворот включил крупносерийное производство. Транспорт стал намного быстрее, а информационная революция сделала более легким и быстрым общение со всем миром.

Однако, несмотря на все открытия и изобретения, очень важен идеальный баланс между природой и всеми искусственными творениями человека. Роль биосферы в нашей жизни сложно недооценить, поэтому люди должны научиться жить и гармонично использовать окружающую среду.