Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Физика arrow Концепции современного естествознания

4. БИОСФЕРНЫЙ УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО

Биосфера представляет собой самый высокий уровень организации жизни на Земле.

Термин «биосфера» был введен в 1875 г. австрийским геологом Эдуардом Зюссом. Он понимал под биосферой совокупность всех живых организмов на Земле. Учение о биосфере было создано В. И. Вернадским. Он развил представление о биосфере как о системе биогеохимических циклов, основной движущей силой которых является активность живых организмов («живого вещества»).

Биосфера — это область распространения жизни. По своему составу она включает живые организмы, продукты их жизнедеятельности, а также элементы неживой природы — вещества, вовлеченные в биотический круговорот. Биосфера — целостная система, составными элементами которой являются биогеоценозы. Целостность биосферы осуществляется за счет вещественных, энергетических и информационных связей между биогеоценозами, а также за счет биогенной миграции атомов. Электромагнитные поля биосферы несут информацию организмам, обеспечивающую согласование ритмов их жизнедеятельности с периодическими вариациями геофизических факторов.

Биосфера включает в себя три сферы Земли: атмосферу, гидросферу и литосферу. Все эти три оболочки объединены деятельностью живых организмов в единую систему, связанную обменом энергии и вещества. Верхняя граница биосферы простирается до 20-22 км над поверхностью Земли — на такую высоту заносятся микроорганизмы восходящими потоками воздуха. Выше этого слоя мощное ультрафиолетовое излучение убивает все живое. В океанах (гидросфере) нижняя граница биосферы определяется глубиной впадин (свыше 10 км). В твердой оболочке Земли (литосфере) зону жизни ограничивают высокие температуры; реальной границей считается глубина 3-5 км. Таким образом, биосфера опоясывает кольцом всю земную поверхность; толщина этого кольца неодинакова и составляет от 20 до 30 км.

Живые организмы определяют миграцию элементов из литосферы в гидросферу и почву, а также обмен элементами между гидросферой и атмосферой. Ежегодно на Земле образуется 410пт органического вещества. При этом постоянно происходит переход химических элементов из одних соединений в другие, из почвы в живые организмы, а также расщепление живых организмов на неорганические соединения и их возвращение в состав земной коры (биологические циклы). Из известных химических элементов 40 вовлечено живыми существами в активный круговорот (углерод, азот, кислород, водород, сера, железо, калий, кремний, магний и др.).

Например, биогеохимический цикл углерода схематически происходит следующим образом. Растения усваивают углекислый газ из атмосферы и превращают его в углеводы, часть которых окисляется при дыхании, часть идет на строительство их органов. При питании растениями углерод переходит в животных, где окисляется при дыхании. В результате процесса гниения углерод освобождается из растительных и животных тканей и попадает в среду в виде углекислого газа. Анаэробное разложение организмов приводит к образованию угля, торфа и нефти. При сгорании они выделяют в атмосферу углекислый газ. Круг замкнулся.

Важную роль в биогеохимических циклах природы играют бактерии. В частности, значительная часть преобразований химических элементов в биосфере производится хемосинтезирующими бактериями (явление хемосинтеза). Залежи железа, серы, марганца на дне океанов, алюминия, газов и минеральных вод являются результатом жизнедеятельности бактерий-хемосинтетиков.

Вернадским были сформулированы три концепции биосферы. Биогеохимическая концепция связана с комплексом преобразований веществ, сосредоточенных в живых организмах Земли. Эти преобразования происходят за счет энергии Солнца.

Биогеоценотическая концепция основана на том, что структурными единицами биосферы являются биогеоценозы, состоящие из организмов с разным типом обмена веществ. Поэтому все закономерности геобиоценозов присущи также и биосфере. Согласно Вернадскому, все организмы Земли составляют единое целое — живое вещество планеты.

Социальная концепция биосферы рассматривает способы преобразования биосферы и превращения ее в ноосферу — сферу разума.

Биосфера в целом исключительно устойчива и сбалансирована. Каждый вид организмов представляет собой звено, играющее в ней определенную роль. Продукты распада одних организмов являются средством существования других. Жизнедеятельность разных организмов тесно связана между собой. Например, микроорганизмы минерализуют органические остатки растений и животных, превращая их в минеральные соли или соединения, используемые другими животными и растениями. Хотя видовой состав обитателей биосферы постепенно меняется, их совместная деятельность поддерживает биохимический режим, необходимый для существования жизни. Несмотря на неоднократно происходившие в геологической истории Земли изменения климата, крупные катастрофы, кризисы вымираний многих видов, перестройки атмосферы — биосфера сохранила условия, необходимые для жизни. Это свидетельствует о том, что возможности гомеостаза у биосферы весьма велики.

Заключение о динамическом равновесии вещественноэнергетических показателей биосферы было сделано Вернадским более полувека назад. Он показал, что за все время существования биосферы неизменными являлись ее масса (порядка 1019т), масса живого вещества (порядка 1015т), энергия, связанная с живым веществом, средний химический состав. С момента зарождения жизни происходит непрерывный круговорот вещества, энергии и информации, который и обеспечил все разнообразие жизни. Как сказал гениальный У. Шекспир: «Экономична мудрость бытия: все новое в нем шьется из старья».

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы