Биосфера - глобальная экосистема

Биосфера – глобальная экосистема

Преподаватель

биологии и химии

Д.М. Фунтова

Биосфера

- это оболочка земли, населённая живыми организмами.

Современная биосфера – продукт эволюционного развития планеты.

Владимир иванович вернадский

1863 – 1945 годы жизни

Создал учение о биосфере, впервые поставил вопрос об обратном влиянии жизни на окружающую среду.

- это оболочка земли, населённая живыми организмами.

Современная биосфера – продукт эволюционного развития планеты.

Структура биосферы

Живое вещество

Все живые организмы, населяющие Землю

Живое вещество

Все живые организмы, населяющие Землю

Биогенное вещество

Все вещества, созданные в процессе жизне-деятельности живых организмов

Живое вещество

Биогенное вещество

Все живые организмы, населяющие Землю

Все вещества, созданные в процессе жизне-деятельности живых организмов

Косное вещество

Неживое вещество – минералы и горные породы, образованные без участия живых организмов

Косное вещество

Биогенное вещество

Живое вещество

Все живые организмы, населяющие Землю

Неживое вещество – минералы и горные породы, образованные без участия живых организмов

Все вещества, созданные в процессе жизне-деятельности живых организмов

Биокосное вещество

Продукт взаимодействия живых организмов с неживой природой

Биокосное вещество

Косное вещество

Биогенное вещество

Живое вещество

Продукт взаимодействия живых организмов с неживой природой

Неживое вещество – минералы и горные породы, образованные без участия живых организмов

Все живые организмы, населяющие Землю

Все вещества, созданные в процессе жизне-деятельности живых организмов

В биосфере живой и неживой компоненты находятся в постоянном взаимодействии и определяют её состав и свойства.

Множество разнообразных природных условий объясняется активностью самого живого вещества.

Живые организмы и неживая природа постоянно обмениваются веществами, и по этой причине разные части различаются своим составом, а также физическими и химическими свойствами.

Состав биосферы

Границы биосферы определяются наличием живых организмов или следами их жизнедеятельности.

По сравнению с общей массой Земли масса живого вещества ничтожно мала. Живое вещество распространено везде.

Границы биосферы

литосфера

• это верхняя твёрдая оболочка Земли.

Толщина литосферы в разных местах 50-200 км. Виды заселяют только верхний слой толщиной в несколько метров. Наибольшая плотность жизни наблюдается в почве. Глубже всего проникают корни растений, роющие животные и бактерии.

литосфера

Граница проникновения живого вещества в литосферу находится на глубине 3-4 км. На такой глубине обнаружены анаэробные бактерии, обитающие в подземных водах и скоплениях нефти. Ограничивающими факторами для распространения жизни в литосфере являются отсутствие света (для растений), плотность среды и высокая температура (для всех живых организмов).

Гидросфера

• это водная оболочка, которая включает все существующие на Земле океаны, моря, озёра, реки, подземные воды и ледники.

Живые организмы полностью заселяют гидросферу. Но максимальная плотность жизни приходится на слой толщиной 150-200 м от поверхности. Ограничивающим фактором здесь является недостаток света. Возможность жизни на больших глубинах обеспечивается в основном за счёт продуктов жизнедеятельности и остатков мёртвых организмов, падающих сверху.

атмосфера

• это воздушная оболочка Земли, состоящая в основном из азота и кислорода.

К биосфере относятся только нижние слои этой оболочки. Организмы могут находиться в воздухе лишь временно. Поднимаются в воздух летающие животные: птицы, насекомые, рукокрылые. Потоками воздуха могут подниматься на десятки километров вверх бактерии, семена и споры. В воздухе постоянно располагаются лишь наземные части растений.

атмосфера

Ограничивает жизнь в биосфере озоновый слой, который находится у полюсов на высоте 8-10 км, у экватора – 17-18 км, над остальными территориями – 20-25 км над поверхностью Земли. Озон поглощает ультрафиолетовое солнечное излучение, защищая от его губительного действия все живые организмы. Над озоновым слоем живые организмы находиться не могут, т.к. УФ-лучи вызывают денатурацию белков в их телах.

Функции живого вещества

Энергетическая функция

Проявляется в запасании энергии растениями в ходе фотосинтеза, её передаче в пищевых цепях и рассеивании в виде тепла.

Одна из важнейших функций. В её основе лежит процесс фотосинтеза, сущность которого заключается в аккумуляции солнечной энергии.

Энергетическая функция

Биосфера напоминает огромный механизм, основным источником энергии для которого служит солнечный свет. Живые организмы аккумулируют и преобразуют солнечную энергию.

Энергетическая функция

Это происходит следующим образом. Автотрофные организмы производят органическое вещество. Гетеротрофы питаются органическим веществом автотрофов, осуществляя сложные цепи процессов образования и разрушения органических веществ. Такие превращения и составляют основу биологического круговорота химических веществ в биосфере.

Энергетическая функция

Живые организмы – главная биохимическая сила, изменяющая земную кору.

Перемещение веществ в геологических оболочках осуществляется при прямом участии живого вещества. Живые и неживые элементы биосферы представляют собой взаимосвязанные части единой, непрерывно развивающейся планетарной оболочки.

газовая функция

Проявляется в поддержании постоянного состава атмосферы. Живые организмы осуществляя фотосинтез и дыхание, обеспечивают круговорот кислорода и углекислого газа, участвуют в образовании азота, сероводорода, аммиака и других газов.

Пример; кислород атмосферы накоплен за счёт фотосинтеза.

концентрационная функция

Обусловлена способностью организмов извлекать из среды и накапливать в своём теле некоторые химические элементы, увеличивая их концентрацию по сравнению с неживой природой во много раз.

Организмы концентрируют в своих телах многие химические элементы.

концентрационная функция

Пример; на первом месте по концентрации стоит углерод. В земной коре содержание углерода составляет всего 0,27%, а в живых организмах может достигать 18%. Среди металлов первое место занимает кальций, который входит в состав костей позвоночных животных и раковин моллюсков.

Окислительно-восстановительная функция

Заключается в осуществлении живыми организмами множества окислительно-восстановительных процессов, в ходе которых постоянно происходит преобразование веществ.

Окислительно-восстановительная функция

Пример; процессы восстановления органики, протекающие в бескислородной среде, приводят к выделению сероводорода и метана. Это является причиной отсутствия жизни внутри болот и на больших глубинах некоторых морей.

Деструктивная функция

Разрушение организмами и продуктами их жизнедеятельности как самих остатков органического вещества, так и косных веществ.

Основной механизм этой функции связан с круговоротом веществ. Наиболее существенную роль в этом отношении выполняют низшие формы жизни – грибы и бактерии.

транспортная функция

Перемещение веществ и энергии при движении живых организмов.

Животные при миграциях могут осуществлять такой перенос на огромные расстояния.

средообразующая функция

Представляет собой результат осуществления всех перечисленных функций.

Живые организмы влияют на окружающую среду, изменяя в процессе своей жизнедеятельности её состав и свойства. Они определяют количество кислорода и углекислого газа в атмосфере, содержание гумуса и минеральных солей в почве.

средообразующая функция

Животные и растения вызывают механические изменения среды обитания.

Пример; обитающие в почве животное роют в ней норы и меняют характеристики грунта. Корни растений укрепляют почву, препятствуя её выветриванию и вымыванию. Обитающие в воде животные-фильтраты постоянно процеживают воду и очищают её от твёрдых взвешенных частиц.

средообразующая функция

На более важным является изменение организмами состава среды и её физических характеристик (плотности, влажности и т.п.).

Пример; главную роль выполняют зелёные растения, которые в процессе фотосинтеза поставляют в атмосферу кислород, обеспечивая возможность существования всех живых организмов, в том числе и человека.

средообразующая функция

Растения оказывают существенное влияние на водный режим среды обитания, всасывая корнями воду из почвы и испаряя ей листьями. При этом происходит постоянное увлажнение воздуха. Растения сглаживают перепады температуры над почвой, изменение влажности, благодаря чему создаются комфортные условия для других организмов.

средообразующая функция

Живое вещество изменяет состав и плодородие почв.

Пример; при участии редуцентов остатки мёртвых тканей превращаются в гумус – рыхлое бурое вещество, в котором содержатся все необходимые для роста растений химические элементы.

средообразующая функция

Живые организмы перемещают на Земле огромное количество разных веществ. По закону всемирного тяготения живое вещество может перемещаться только сверху вниз. Сверху вниз падают дождь и снег, течёт вода в ручьях и реках, движутся лавины. В обратном направлении вещества перемещаются на Земле благодаря живым организмам.

средообразующая функция

Пример; проходные рыбы во время нереста перемещают против течения огромные массы органики. Птицы, которые поедают морских животных, возвращают на сушу вещества, унесённые с суши в море. Растения всасывают воду и минеральные соли из почвы и поднимают их в наземные органы.

Живое вещество играет главную роль в глобальном круговороте веществ.

Круговорот веществ

в биосфере

При участии энергии Солнца на Земле постоянно осуществляются два круговорота вещества; большой или геологический, в котором действуют абиотические факторы, и малый, биологический, осуществляемый живым веществом.

Круговорот углерода

Углерод – главный элемент органических соединений. Главное значение в круговороте углерода имеют растения. Углекислый газ, содержащийся в атмосфере или в воде (в растворённом виде), растения усваивают в процессе фотосинтеза и превращают в органические соединения.

Круговорот углерода

Круговорот углерода

Образованное растениями органическое вещество используется в пищу животными. Во всех живых организмах происходит дыхание – обратный процесс, возвращающий углекислый газ в атмосферу. Многие организмы используют углеродные соединения для образования твёрдых частей тела – раковин и скелетов. Из остатков морских животных образовались осадочные породы (известняки).

Круговорот углерода

Круговорот углерода замкнут не полностью. Углерод выводится из него в виде известняков и ископаемого топлива (торфа, угля, нефти, природного газа). При сжигании топлива углерод опять вовлекается в круговорот.

Круговорот азота

Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, витаминов и других соединений. Основным источником азота служит атмосфера, в которой он находится в виде газа. В почву этот момент поступает тремя путями. Некоторое количество азота превращается в доступную растениями нитратную форму при атмосферной фиксации (при разрядах молний).

Круговорот азота

До недавнего времени основным путём поступления азота была биологическая фиксация некоторыми бактериями (например, клубеньковыми). В последнее столетие приблизительно такое же значение имеет промышленная фиксация.

Круговорот азота

Образовавшиеся в почве соединения азота (нитраты и слои аммония) используются растениями для синтеза белков, которые разлагаются редуцентами до мочевины и аммиака. Нитрифицирующие микроорганизмы затем превращают эти вещества в доступную для растений нитратную форму.

Круговорот

азота

Замыкают круговорот денитрифицирующие бактерии, возвращающие азот в атмосферу.

Круговорот фосфора

Круговорот фосфора

Источниками фосфора служат фосфатные горные породы, которые при разрушении или вымывании выделяют фосфаты в почву или воду. Эти соединения используются растениями для образования органических веществ (фосфолипидов, нуклеиновых кислот и др.). Остатки организмов разрушаются редуцентами, фосфаты опять оказываются в почве и могут использоваться растениями.

Круговорот фосфора

Некоторая часть фосфатов попадает в водоёмы, где тоже поступает в пищевые цепи. Часть фосфора из моря может снова попасть на сушу в виде помёта морских птиц.