Зубы

Что называют биосферой? Роль биосферы. Учение о биосфере. Когда возникла биосфера? Значение и функции биосферы

Если вы заканчивали биофак, то наверняка знаете, что такое биосфера. Для остальных, кто не знает, что называют биосферой, поясним, что биосфера представляет собой оболочку Земли, заселенную растениями, животными, микроорганизмами, людьми и преобразованную ими. Это область существования живых организмов Земли. Такое определение правильным, если верить аксиоме, что монополией на жизнь обладает только наша планета.

Принимая же гипотезу, что живые формы существуют за ее пределами, можно утверждать, что биосфера может располагаться не только на Земле. Учитывая, что, по мнению исследователей, область существования и жизнедеятельности живых организмов присутствует даже в скрытых полостях наподобие подледных океанов, то такое предположение не покажется фантастическим. Например, велика вероятность присутствия живых существ на Европе, спутнике Юпитера.

Быстрая навигация по статье

История возникновения термина

Впервые в биологии термин «биосфера» ввел ученый из Австрии Эдуард Зюсс в 1875 году. Теперь вы знаете, в каком году появился термин. Но задолго до того, как термин «биосфера» был введен Зюссом, его принципы впервые применил и подробно сформулировал французский исследователь Жан Батист Ламарк. Правда, название термина у Ламарка было другим.

Биосфера, что в переводе с греческого языка означает «сфера жизни», рассматривалась как система живых организмов, существующая в тесном контакте с минеральными элементами и подверженная их влиянию. И только советский академик и философ Вернадский учел факторы, оказывающие влияние на формирование всего окружающего мира.

Благодаря этому считается, что этот ученый – автор и создатель функционального учения о сущности биосферы, которое признано сегодня во всем мире. Он впервые ввел в науку многие определения, которыми пользуются ученые всего мира, в том числе и представление об иерархической структуре биосферы. Вернадский писал, что живое вещество оказывает заметное влияние на процесс преобразования планеты и ее строение. Он подробно описал состав и функции биосферы.

Где расположена биосфера

Рассмотрим, что входит в биосферу. Пределы биосферы в глубину поверхности Земли простираются на многие километры. Вся толща вод морей и океанов наполнена живыми организмами вплоть до самых глубоких впадин. Верхняя граница существования живых организмов находится примерно на высоте 45 километров от поверхности и ограничена озоновым слоем. Он играет важную роль в существовании биосферы, защищая земную поверхность от губительного космического излучения, убивающего все живое.

Наука считает, что биосфера состоит из трех оболочек:

литосферы;
гидросферы;
атмосферы.

Литосфера как самая плотная составляющая оболочки биосферы начинается у поверхности Земли и простирается на несколько километров вниз. Это геологическая оболочка в составе биосферы. Зона обитания живых организмов под землей ограничена. С увеличением расстояния от поверхности температура увеличивается. На определенной глубине жизнь невозможна из-за слишком высокой температуры и давления.

Гидросфера как среда, занимающая большую часть земной поверхности, состоит из воды. Вся водная масса, входящая в биосферу, неравномерно насыщена живыми организмами. Больше всего их находится у поверхности, вблизи суши и на дне.

Когда говорят об атмосфере, в основном подразумевают слои от верхушек деревьев до нижнего края озонового слоя. Это оболочка, имеющая самую малую плотность. В состав биосферы не входят слои атмосферы, расположенные выше озонового слоя.

Биосфера и ее составляющие

Биология полагает, что биосфера включает в себя четыре вида вещества. Вот какие виды определяют состав и строение биосферы:

Эти вещества составляют биосферу. Кроме них, биосфера включает в свой состав:

вещества космического происхождения;
радиоактивные элементы;
рассеянные атомы, образующиеся при расщеплении веществ под действием космического излучения.

Под биосферой понимают общность всех живых организмов планеты. Землю населяет около 3 миллионов видов разнообразных живых существ. Попробуйте, охарактеризуйте их! Можно растеряться от такого разнообразия! О существовании многих из них мы даже не представляем. Они обитают в различных условиях, что делает их непохожими друг на друга. Организмы взаимодействуют между собой в границах отдельных биогеоценозов. А схема строения биосферы представляет собой структуру, организованную в виде множества биогеоценозов. Другими словами, в состав биосферы входят биогеоценозы. Их состояние является необходимым условием существования и развития биосферы. Поэтому биогеоценозы называют кирпичиками, из которых состоит биосфера планеты. Биосфера – это совокупность всех биогеоценозов планеты. Все составляющие биосферы важны. Если один из них будет поврежден, то и все здание станет менее устойчивым. На биосферу в целом влияет состояние каждого биогеоценоза.

Происхождение и развитие жизни на Земле

Существует множества версий, откуда появилась живая оболочка Земли. Так как достоверной информации нет, называется великое множество версий. Одни полностью уверены в божественном происхождении. Другие считают, что это, в общем, было редчайшим совпадением, создавшим из набора неживых элементов живой организм. Третьи полагают, что предки всего живого на нашей планете прибыли из космоса.

Есть даже полуфантастическая версия, что исследователи из другой галактики прибыли на Землю, выбирая место для основания новой колонии. Они решили, что планета малопригодна, и, улетая, оставили мусор. Биологические остатки, присутствующие в нем, послужили основой для зарождения жизни на Земле.

Если у вас есть свой вариант, того, как протекал этот процесс, опишите и поясните его. Он имеет такое же право на существование, как и предыдущие. Это вопрос философии.

Опишем кратко, как возникла и развивалась жизнь на Земле.

Глобальные процессы, вызвавшие появление и распространение живых организмов, начались в гидросфере. Затем жизнь из этой оболочки биосферы распространилась на сушу. Дальнейшее преобразование довершили процессы, протекающие в биосфере. Появившиеся наземные растения начали активно преобразовывать состав атмосферы и ее строение, делая планету все более пригодной для жизни сложных организмов. Менялся химический состав биосферы. Путем фотосинтеза происходила выработка кислорода, необходимого для дыхания животных. В верхних слоях атмосферы часть кислорода превращалась в озон, который послужил защитой от космической радиации.

В первичной атмосфере планеты, при мощных электрических разрядах, а также под действием утра фиолетового излучения и высокой радиации могли образовываться органические соединения, которые накапливались в океане

Биосфера включает в себя и человечество – венец природы. Роль биосферы для существования людей как биологического вида важна. Люди являются достаточно разумными, чтобы целенаправленно видоизменять окружающую среду, делая ее более пригодной для своего обитания.

Созданная природой система совершенна, но стоит задуматься, вечна ли она?

Активное воздействие на элементы биосферы оказывают антропогенные факторы, далеко не всегда положительно влияющие на окружающую среду. Мы уничтожаем других представителей биосферы на Земле, загрязняем атмосферу и Мировой океан, создаем электромагнитные излучения, меняем климат. Последствия техногенные катастроф, происходящих на планете со второй половины прошлого века, приходится преодолевать десятилетиями. Нарушена экология. Созданное людьми оружие массового поражения, если будет пущено в ход, способно уничтожить жизнь на Земле.

В данный момент человеческая деятельность несет угрозу существованию не только своего вида, но и всего живого. Если не принимать меры, то будущего у человечества нет. Какой же выход есть из этой ситуации?

Выход впервые предложил все тот же В. И. Вернадский. Он предположил, что будущее биосферы определяется человеком. Он создаст новую систему, комфортную для совместного проживания, развития и размножения живых организмов. Для этой новой среды он использовал определение «ноосфера». Для формирования ноосферы необходим ряд условий:

расселение человека разумного по всей территории планеты и его господствующее положение над другими биологическими видами;
революция в развитии средств связи и возможность быстрой коммуникации между любыми точками планеты;
возможность появления и активного использования атомной энергетики;
в мировом сообществе преобладают демократические установки, дающие широким народным массам реальные рычаги управления;
внушительная часть населения планеты вовлечена в научную деятельность.

Возможно, некоторые пункты звучат наивно, но не будем забывать, что данные постулаты были выдвинуты много десятилетий назад человеком, который исследовал глобальные процессы развития человечества и среды его обитания.

Другое направление, в котором движется человечество, это попытки самостоятельного создания биосферы. Известно, что биосфера является открытой системой в экологии, которая требует постоянного притока солнечной энергии, а сама выделяет тепло. И биосфера, что будет создана искусственно, предполагает автономное существование во враждебной для человека среде. И ее строение должно способствовать решению этой задачи.

Значение биосферы для человечества огромно. Мы не способны выжить без нее. К. Э. Циолковский ввел в научную литературу, посвященную освоению космоса, идею их создания. Такой системой является искусственная биосфера. Это понятие впервые употребил Циолковский. Если воссоздать ее на другой планете, толщина биосферы обеспечит условия, позволяющие человеку выжить. Пока получить независимую биосферу не удалось, но исследования в этом направлении продолжаются.

Искусственная биосфера

Каждый человек бережно относится к своему дому, автомобилю, заботится о детях. Биосфера, что нас окружает, – это тоже наш дом. Мы обитаем в нем и пользуемся его благами. Но если его разрушить, нам негде будет жить, из чего делаем вывод, что следует беречь этот дом, чтобы можно было передать его своим потомкам. И он будет чист и прекрасен.

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.

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.

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

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.

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.

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.

Биосфера – особая оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть веществ планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Биосфера включает:

Живое вещество;

Биогенное вещество;

Косное вещество;

Биокосное вещество;

Радиоактивное вещество;

Вещество космического происхождения;

Рассеянные атомы.

Представление Вернандского об организованности биосферы – согласованное взаимодействие живого и неживого.

Верхняя граница биосферы простирается от поверхности Земли до озонового экрана. Выше этой границы организмы жить не могут, так как там на них будут губительно действовать ультрафиолетовые лучи Солнца и низкая температура. Нижняя граница проходит по дну гидросферы и на глубине 4-5 км в земной коре материков (это зависит от того, на какой глубине температура горных пород достигает +100°С). Наиболее обильна жизнью часть биосферы у земной поверхности и до глубины 200 м в гидросфере. Однако жизнь не ограничена исключительно пределами биосферы. Микробы, споры и пыльца растений, органические молекулы обнаружены высоко в стратосфере. Не исключено, что они могут покидать Землю и уноситься в космическое пространство. Но это не означает расширения биосферы, так как за ее пределами могут существовать только неактивные формы жизни, находящиеся в состоянии скрытой жизнедеятельности.

Биосфера - сравнительно молодая оболочка Земли. Ее образование связано с появлением жизни на нашей планете. Вопрос о происхождении жизни издавна интересовал человека. Выдвигались разные предположения. В настоящее время ученые считают, что жизнь зародилась в воде, так как на суше в то время были сильные перепады температур, активная вулканическая деятельность, землетрясения. Первые существа, появившиеся в воде, были несравненно проще даже самых примитивных из ныне живущих. Проходили миллионы лет, и живые организмы становились все сложнее и разнообразнее. Примерно 500 млн. лет назад организмы начали приспосабливаться к жизни на суше. Различные растения (еще очень примитивные) и животные (простейшие) постепенно заселяли и осваивали разные участки суши, вырабатывая различные приспособления для жизни в них. Начинается их участие в образовании почвы. Таким образом, постепенно создавались условия для появления на суше высокоорганизованных растений (хвойных и цветковых). При этом в атмосферу начинает выделяться кислород, необходимый для дыхания. Постепенно все живые организмы расселялись во все сферы Земли. Живые организмы существенно изменили вид нашей планеты, преобразовали земную кору, гидросферу и нижние слои атмосферы. Важнейшим этапом в изменении облика нашей планеты является появление и расселение на Земле человека. Это произошло около 500 тыс. лет назад. По словам академика В.И.Вернадского, воздействие человека на природу превосходит многие природные процессы. Совокупность всех живых организмов на планете называется биомассой (греч. bios - жизнь), или живым веществом. Величина эта огромна, но в сравнении с массой земной коры ничтожна. Правда, биомасса имеет замечательную способность обновляться, так как организмы размножаются.

Обновляясь, живое вещество планеты производит в течение года около 250 млрд. тонн биологической массы в сухом весе. Подобные показатели называются продуктивностью биомассы. В глобальных масштабах эта величина сравнительно невелика. Но она способна возобновляться из года в год. За время существования живого вещества (более 3 млрд. лет) даже при его меньшей, чем теперь, средней продуктивности общая биомасса, выработанная живым веществом, в десятки и сотни раз превысила бы массу земной коры (ведь земной коре не свойственно самовоспроизведение). Такая активность жизни делает ее могучим геологическим и географическим фактором на планете. Живое вещество перемещает, «пропускает сквозь себя» огромные массы воды, горных пород, газов. Это постоянное перемещение веществ, я точнее, химических элементов и молекул, называется биохимическим круговоротом. Наиболее активно вовлекается в него кислород, углерод (и их соединение - углекислый газ), азот, фосфор, сера, вода. И это понятно: ведь в живом веществе присутствуют эти газы (кислород составляет 70%, углерод - 18%, водород - 10,5%; на все другие элементы приходится всего 1,5%). Биогеохимические круговороты действуют очень активно. Биомасса Земли пропускает через себя всю воду Земли за 2 млн. лет, весь кислород атмосферы - за 2 тыс. лет, а углекислый газ из атмосферы - за 300. Значит, за долгое время геологической истории живое вещество (биомасса) многократно переработало все главные газы атмосферы, всю воду планеты и значительную часть горных пород земной коры. Биогеохимический круговорот - важнейший процесс, проходящий в биосфере. Благодаря ему происходит взаимосвязь всех оболочек Земли, населенных живыми существами. Сила, движущая могучий биогеохимический круговорот в биосфере, - солнечная энергия. Ее ежегодно на Землю поступает столько, что она во много раз превышает мощность любого другого источника энергии Земли. Земные растения улавливают эту энергию в процессе фотосинтеза, но менее 1% от поступающей. Хотя и это количество очень велико. Оно в 10 раз больше, чем энергия ядерных реакций в недрах планеты. В результате фотосинтеза в растениях образуются органические вещества, идущие на питание их, а часть органических веществ откладывается. Вместе с зеленой массой эта отложенная часть может переходить в организм животных (сначала травоядных, а потом хищных) и там частично распадаться до более простых химических соединений. После гибели растений и животных микроорганизмы заканчивают разрушение органического вещества, что создает питательную среду, в том числе почвы, для возрождения и следующего цикла развития биомассы. Охрана биосферы - комплекс мероприятий, действующих с пользой для живого вещества и всей биосферы. От успеха этих мероприятий во многом зависит судьба жизни на Земле и будущее человечества.

Представление о её возникновении и развитии: биосфера возникла в результате эволюции. По-видимому, первыми были анаэробные бактерии.

1. Формирование литосферы

2. Никогда не наблюдались периоды, лишенные жизни

3. Живые организмы.

4. Их количество бесконечно велико и действуют они бесконечно длительное время

5. Движущий фактор – биохимическая энергия живого вещества

Состав и границы биосферы

Жан БатистЛамарк (1744 год – 1783 год) – термин «биосфера».

Вернадский В. И. (1926). Биосфера - поверхностная оболочка Земли, созданная и преобразуемая деятельностью живых организмов.

Строение биосферы:

Атмосфера до высоты 25 км (озоновый слой)

Гидросфера на всю толщу (11 км)

Литосфера до глубины 5 км (температурный барьер +105ºС)

Характерные черты биосферы:

Наличие вещества в трех агрегатных состояниях – жидком, твердом и газообразном.

Наличие большого количества воды в свободной форме.

Наличие большого количества энергии, как солнечного, так и земного происхождения.

Основные компоненты биосферы:

Живое вещество – вся сумма живых организмов, находящихся на планете в данный исторический период.

Биогенное вещество – органическое или органо-минеральное вещество, созданное организмами далекого прошлого и представленное в виде каменного угля, горючих сланцев, горючих газов, торфа, сапропеля, нефти.

Биокосное вещество – неорганические вещества, преобразованные деятельностью организмов (вода, воздух, железная и марганцевая руды).

Термин «Биосфера» был впервые введен в литературу австрийским геологом Э.Зюссом для обозначения всего того пространства атмосферы, гидросферы и литосферы, где обитают живые организмы. Целостное учение о биосфере было создано академиком В.И.Вернадским (1863 – 1945 гг.), который определил биосферу как область существования и функционирования живого вещества – совокупности всех живых организмов на планете. В учении В.И.Вернадского впервые была раскрыта роль живых организмов в процессах планетарного масштаба, показано, что живые организмы и продукты их жизнедеятельности являются наиболее мощной геологической силой, играющей первостепенную роль в механизмах разрушения горных пород, круговорота веществ, изменения водной и воздушной оболочек планеты, эволюции верхних слоев литосферы.

Наряду с живым веществом, В.И.Вернадский выделил еще несколько категорий вещества в биосфере. Живому веществу противопоставляется косное вещество - в се геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Примеры косного вещества – гранит, кварц и тому подобные. Геологические породы, созданные в результате деятельности живого вещества, относятся к веществу биогенному (известняк, каменный уголь, и пр.). В отдельную категорию выделяется биокосное вещество , представляющее собой комплекс взаимодействующих живого и косного вещества, примерами которого являются почвы, природные воды.

Живое вещество составляет примерно 0,01% от всей массы биосферы, но благодаря высокой химической и геологической активности, именно оно является основой биосферы, состав которой определяется совокупной деятельностью живых организмов в настоящем и прошлом.

Современная биосфера охватывает пространство, в котором живые организмы обитают в настоящее время. В то же время безжизненные скопления органических веществ и других соединений, образовавшихся при участии живых организмов в прежние геологические эпохи (залежи каменного угля, нефти, горючих сланцев, рудные образования, известняки и т.д.), относят к так называемым былым биосферам.

Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (аэробиосферу), всю гидросферу (гидробиосферу) – океаны, моря, поверхностные воды суши, террабиосферу – поверхность самой суши, а также литосферу (литобиосферу) – верхние горизонты твердой земной оболочки. В пределах биосферы выделяют две категории слоев: собственно биосферу, где живое вещество локализовано постоянно (эубиосферу), а также расположенные выше и ниже ее соответственно парабиосферу и метабиосферу. В эти слои живые организмы могут попадать лишь случайно. Общая протяженность эубиосферы по вертикали – 12-17 км, хотя у разных авторов эти оценки несколько варьируют.

Верхней границей биосферы (включая парабиосферу) является озоновый экран (или слой).

Озоновый экран (озоносфера) – это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющий наибольшую плотность (концентрацию молекул) озона на высоте 22-26 км.

Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7-8 км, у экватора – 17-18 км, а максимальная высота присутствия озона – 45-50 км. Выше озонового экрана существование жизни без специальной защиты невозможно из-за жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Метабиосфера не опускается ниже 10-15 км, а нижней границей эубиосферы считаются донные отложения океана и верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне (или подвергавшиеся в прошлом) воздействию живых организмов. К биосфере, например, относятся некоторые полезные ископаемые, в частности каменный уголь – продукт фотосинтеза растений в прошлые геологические эпохи. С учетом протяженности всех названных слоев по вертикали общая мощность биосферы оценивается в 33-35 км.

Процессы, протекающие в биосфере и обеспечивающие ее функционирование как глобальной экосистемы, связаны с активным обменом веществом и энергией между ее компонентами. В этой связи важное значение имеют особенности физико-химической среды биосферы, такие как значительное содержание в ней жидкой воды, наличие многочисленных поверхностей раздела между твердыми, жидкими и газообразными фазами, и наконец, мощный поток солнечной энергии, проходящий через биосферу.

Роль биосферы (живого вещества) на Земле

Захват и создание запасов солнечной энергии в процессе фотосинтеза

Создание органического вещества и его перенос по планете

Концентрация химических элементов

Отложение органического вещества на длительный период (известняки, мел, каменный уголь, нефть, и так далее)

Окислительно-восстановительная активность (анаэробные и аэробные организмы)

Создание почвы и ее плодородного слоя

Санитарно-очистительная функция (разложение мертвых органических остатков)

Концентрация химических элементов организмами

Живое вещество – все количество живых организмов планеты как единое целое.

Ключевую роль во всех биосферных процессах играют живые организмы и сущность этих процессов раскрывается через функции живого вещества в биосфере, обусловленные его специфическими свойствами. К таким свойствам следует отнести способность быстро осваивать свободное пространство, способность к активному движению (против действующих сил), высокую приспособительную способность организмов к различным условиям, устойчивость при жизни и быстрое разложение после смерти, феноменально высокие скорости биохимических реакций в живых организмах и высокую скорость обновления живого вещества в биотическом круговороте. Все эти свойства живого вещества проистекают из концентрации в нем больших запасов энергии.

Современная классификация функций живого вещества из которого состоит биосфера (по А.В.Лапо) выделяет десять основных функций.

1. Энергетическая функция связана с запасанием энергии в процессе фотосинтеза, передачей ее по цепям питания, и рассеиванием.

2. Газовая функция проявляется в способности изменять и поддерживать определенных газовый состав среды обитания и атмосферы в целом.

3. Окислительно-восстановительная функция выражается в интенсификации под влиянием живого вещества процессов окисления и восстановления.

4. Концентрационная функция заключается в способности живых организмах концентрировать в своем теле рассеянные химические элементы, поглощаемые из среды.

5. Противоположная по результатам рассеивающая функция проявляется через питательную и транспортную деятельность организмов.

6. Деструктивная функция состоит в разрушении организмами и продуктами их жизнедеятельности, в том числе после их смерти, как мертвого органического вещества, так и косных веществ.

7. Транспортная функция выражается в переносе вещества в результате активной формы движения.

8. Средообразующая функция является результатом совместного действия других функций и состоит в преобразовании физико-химических параметров среды в условия, благоприятные для существования живых организмов.

9. Средорегулирующая функция –исключительно точной биотической регуляцией окружающей среды. Она задается высокой степенью замкнутости биотического круговорота – равенством скоростей синтеза и распада органических веществ.

10. Информационная функция живого вещества биосферы. Именно с появлением первых примитивных живых существ на планете появилась и активная («живая») информация, отличающаяся от той «мертвой» информации, которая является простым отражением структуры. Организмы оказались способными к получению информации путем соединения потока энергии с активной молекулярной структурой, играющей роль программы. Способность воспринимать, хранить и перерабатывать молекулярную информацию совершила опережающую эволюцию в природе и стала важнейшим экологическим системообразующим фактором.

Распределение живого вещества по планете

Энергетическая функция – основа фотосинтез, отсюда обеспечение всех жизненных процессов на Земле

Газовая функция – формирование газового состава биосферы

Концентрационная функция – накопление и извлечение живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды, отсюда использование для построения тела

Окислительно-восстановительная функция – химическое превращение веществ

Деструкционная функция – разложение остатков мертвых организмов, отсюда превращение живого вещества в косное

Редуценты (деструкторы) – восстановители. Возвращают вещества снова в неживую природу, разлагая органику.

Политическая наука: Словарь-справочник

Биосфера

(от греч. bios жизнь и сфера)

область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин «биосфера» введен в 1875 Э. Зюссом. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в т. ч. человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В. И. Вернадским (1926).

Начала Современного Естествознания. Тезаурус

Биосфера

область существования и распространения жизни на Земле. Включает нижнюю часть атмосферы (в этом смысле называемую аэробиосферой), гидросферу (гидробиосферу), поверхность суши (террабиосферу) и литосферу (литобиосферу), населенные живыми организмами в диапазоне от 5-6 км в глубь Земли до 12-17 км над Землей. Термин «биосфера» введен в науку австрийским геологом Эдуардом Зюссом (1875), а учение о ней, как об активной оболочке Земли, в которой совокупность деятельности всех живых организмов, включая человека, с антропогена проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано великим русским мыслителем В. И. Вернадским (1926). Элементарной структурной и функциональной единицей биосферы является биогеоценоз, т. е. сообщество организмов, взаимодействующих друг с другом (биоценоз) и с неорганической средой обитания (биотопом). В биогеоценозе организмы и среда составляют единую динамическую систему и благодаря этому способны осуществлять биологический круговорот вещества - основу бесконечности жизни на планете. Круговорот веществ в виде биогеохимических циклов - необходимое условие существования на земном шаре экологической системы планетарного масштаба - биосферы. По В. И. Вернадскому, вещество биосферы состоит из 7 взаимосвязанных частей: 1) живое вещество, 2) биогенное вещество (горючие ископаемые, известняки и т. д.), 3) косное вещество (например изверженные горные породы), 4) биокосное вещество (в частности, почвы), 5) радиоактивное вещество, 6) рассеянные атомы и 7) вещество космического происхождения (например метеориты). В биосфере сосредоточена основная часть природных ресурсов; горючие ископаемые и осадочные горные породы в своей основе созданы живым веществом планеты. С деятельностью микроорганизмов связаны осаждение сульфидов металлов, образование руд меди, урана, селена и т. д. Весь круговорот веществ, совершаемый в масштабах биосферы, поток энергии, проходящий через нее, обязан одному источнику - Солнцу. Между величинами поступающей солнечной энергии и количеством образуемого живого вещества установилась тесная (количественная) взаимосвязь, выраженная в виде закона сохранения биомассы на Земле, открытого Вернадским.

Словарь экологических терминов и определений

Биосфера

область обитания живых организмов планеты Земля, самая большая экосистема. Термин Б. предложил австрийский ученый-геолог Э. Зюсс (1875), однако целостное учение о Б. создал русский ученый В. И. Вернадский (1926), обосновавший геологическую преобразующую роль живых организмов. Именно живые организмы сформировали отложения известняков, залежи угля и нефти, накопили свободный кислород в атмосфере. Б. охватывает нижнюю часть атмосферы (тропосферу), всю гидросферу (пресные и морские воды) и верхнюю часть литосферы Земли. Верхняя граница Б. расположена на высоте 6 км над уровнем моря, нижняя - на глубине 15 км в толще земной коры (на такой глубине обитают бактерии в нефтяных водах) и 11 км в океане. По сравнению с диаметром Земли (13 000 км) Б. - это тонкая пленка на ее поверхности. Однако основная жизнь в Б. сконцентрирована в значительно более узких пределах, охватывающих всего несколько десятков метров. Б. - саморегулирующаяся экосистема, в которой поддерживается экологическое равновесие. Жизнь в Б. осуществляется за счет постоянного потока экологически чистой и неисчерпаемой солнечной энергии и круговоротов химических элементов-биогенов (см. Круговорот воды, Круговорот углерода, Круговорот кислорода, Круговорот азота, Круговорот фосфора). При умеренном вмешательстве человека Б. в состоянии поддерживать эти круговороты, но при его усилении круговороты могут нарушаться. В настоящее время нарушены круговороты углерода и воды, а также серы, хотя и не настолько, чтобы в ближайшие годы разразился экологический кризис. Однако уже проявляется действие парникового эффекта, на обширных территориях выпадают кислотные дожди. Большую опасность для Б. представляет разрушение озонового слоя. Опасные масштабы приняло техногенное нарушение литосферы (при добыче полезных ископаемых, строительстве городов, дорог, гидротехнических сооружений и т. д.). Землю сравнивают с космическим кораблем, который путешествует в космосе и не имеет возможности ни произвести ремонт на базе, ни избавиться от отходов. Поэтому судьба «корабля», т. е. Б., находится в руках его команды. Этим объясняется усилившееся в последние годы международное сотрудничество в области охраны окружающей среды. К понятию Б. близко понятие «гея» (Гея - богиня земли в греческой мифологии), которое в 70-х гг. ХХ столетия предложил английский ученый Дж. Лавлок.

Словарь терминов МЧС

Биосфера

область существования и функционирования ныне живущих организмов, охватывающая нижнюю часть атмосферы (аэробиосфера), всю гидросферу (гидросфера), поверхность суши (террабиосфера) и верхние слои литосферы (литобиосфера). Б. - активная оболочка Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов появляется как геохомический фактор планетарного масштаба. Термин и понятие "Б." включает в себя как живые организмы (живое вещество), так и среду их обитания. При этом организмы сложно взаимодействуют друг с другом, представляют органически целостную и динамическую систему, составляющую единое целое с абиотическими сферами (атмосферой, литосферой, гидросферой). Б. - сложная функциональная структура. Над и под собственно Б. (эубиосферой) лежат слои, куда живое попадает лишь случайно (парабиосфера и метабиосфера), за их пределами жизнь невозможна. Общая толщина эубиосферы, по последним данным, оценивается в 12-17 км (иногда несколько больше или меньше): максимально до 5-6 (как правило, 2-3) км в глубь литосферы, до дна Мирового океана и до 6-7 км над поверхностью Земли. Б. - самая крупная экосистема земного шара; помимо морфологических структур, она делится на подсистемы более низкого иерархического уровня: экосистемы суши, океана, верхнего слоя литосферы и нижнего слоя атмосферы. Экосистема суши делится в свою очередь на биографические области, они, на природные пояса, те - на биомы и т.д. Б. характеризуется большим кругом биотического обмена веществ. Термин "Б." введен австрийским геологом Э. Зюссом (1831-1914) в 1875 Учение о Б. как об активной оболочке Земли создал В.И. Вернадский (1926).

Энциклопедия «Биология»

Биосфера

Оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются и преобразуются совокупной деятельностью живых организмов, в т. ч. человека. Иными словами, биосфера – это биогеоценотический покров Земли (см. ). Включает нижнюю часть атмосферы (до высоты озонового экрана – 20–25 км над у.м.), всю гидросферу и верхнюю часть литосферы (до глуб. 3–4 км на суше и на 1–2 км ниже дна океана). Все живые организмы биосферы в совокупности образуют биомассу планеты. Учение о биосфере создал В.И. Вернадский, разрабатывавший его с 1926 г. Живые организмы биосферы в их совокупности он назвал живым веществом. Кроме того, он выделил биогенное вещество, создаваемое и перерабатываемое живыми организмами (напр., горючие ископаемые); косное вещество, образуемое без участия живых организмов (напр., вулканическая лава); биокосное вещество, создаваемое живыми организмами и процессами неорганической природы (напр., почва); радиоактивное и космическое (метеориты и др.) вещества. Ведущей силой планетарного развития Вернадский считал живое вещество. Он установил, что непрерывное взаимодействие живых организмов друг с другом и со средой обитания обеспечивает условия внешней среды, необходимые для существования жизни, т. е. гомеостаз на биосферном уровне. Учёный охарактеризовал биосферу как сложную, высокоорганизованную, динамическую систему, осуществляющую улавливание, накопление и перенос энергии путём обмена веществ между живым веществом и окружающей средой, т. е. как единую экосистему земного шара. Позднее (1944) Вернадский ввёл понятие – ноосфера, имея в виду новое состояние биосферы, при котором определяющим фактором её развития становится разум человека. Это положение приобретает особую актуальность в связи со всё возрастающей интенсивностью хозяйственной деятельности человека, которая в 20 в. приобрела глобальный характер и сопровождается загрязнением воздуха, воды, эрозией почв, а также другими отрицательными для биосферы последствиями. Для сохранения отдельных биогеоценозов, составляющих биосферу, создаются биосферные заповедники, принимаются также национальные и международные программы, направленные на уменьшение отрицательного антропогенного воздействия на биосферу.