Svi smo mi dio žive ljuske - biosfere. Ovo je jedinstveni ekosustav ne samo našeg planeta, već i galaksije u cjelini. Naravno, nedavne studije su potvrdile da su organske tvari pronađene na Marsu i na raznim asteroidima, ali takva raznolikost oblika života jedinstvena je za Zemlju. Ako ste spremni malo proširiti svoje vidike i ići dalje od školskog kurikuluma, vrijeme je da pobliže razgovaramo o karakteristikama biosfere, njezinoj strukturi i glavnim funkcijama.
Koncept biosfere i njezina bit
Biosfera je uvjetna ljuska Zemlje u kojoj žive živi organizmi. Zašto uvjetno? Činjenica je da druge ljuske planeta (zemaljske, vodene i zračne) uokviruju planet kontinuiranim slojem. Prvo dolazi zemlja i oceanska kora (litosfera), zatim hidrosfera (ujedinjuje sva vodena tijela), nakon - atmosfera(zračna ovojnica koja glatko prolazi u svemir). Teško je zamisliti biosferu kao poseban sloj, jer su živi organizmi ravnomjerno raspoređeni po cijeloj površini Zemlje i mogu živjeti u sva tri elementa.
Suštinske karakteristike biosfere sežu u antiku, ali ipak je "najmlađa" ljuska našeg planeta. Život na Zemlji nastao je relativno nedavno, prije samo 3,8 milijardi godina, što je u odnosu na starost planeta samo sitnica. Postoje dva koncepta biosfere:
- Prvi definira ljusku kao ukupnost svih organskih tvari na planeti. Upravo je to poslužilo kao osnova za izraz koji se koristi do danas.
- Drugi koncept predložio je V. I. Vernadsky, on je vjerovao da je biosfera neodvojivo jedinstvo i interakcija žive i nežive prirode, u širem smislu ovih definicija.
Međutim, glavne karakteristike biosfere određene su upravo njezinom organskom komponentom. Uostalom, to je njegova temeljna razlika od ostalih ljuski Zemlje.
Nauk o biosferi i porijeklo pojma
Koncept žive školjke predložen je u 19. stoljeću. Jean-Baptiste Lamarck dao je kratak opis biosfere, dok službeni naziv još nije ni postojao. Godine 1875. austrijski paleontolog i geolog Eduard Suess prvi je skovao izraz "biosfera", koji se i danas koristi.
Sovjetski filozof i biogeokemičar V. I. Vernadsky dao je ogroman doprinos proučavanju cijelog života na Zemlji, postao je poznat zahvaljujući stvaranju holističke doktrine o biosferi. NAu njegovim spisima, živi organizmi djeluju kao moćna sila koja kontinuirano sudjeluje u transformaciji planeta Zemlje.
Granice živih organizama
Opći opis biosfere počinje opisom granica unutar kojih živi organizmi mogu živjeti. Neki od njih su prilično izdržljivi i mogu izdržati čak i najkritičnije uvjete.
Granice biosfere:
- Gornja granica. Određuje ga atmosfera, a točnije ozonski omotač Zemlje, oko 15-20 kilometara. Što je bliže ekvatoru, to je moćniji zaštitni zaslon planeta. Iznad ozonskog omotača život je jednostavno nemoguć, jer je ultraljubičasto zračenje nespojivo s vitalnom aktivnošću stanica organizma. Osim toga, količina kisika značajno se smanjuje s visinom, a to je također štetno za živa bića.
- Donja granica. Određena litosferom, najveća moguća dubina ne prelazi 3,5 - 7,5 kilometara. Sve ovisi o kritičnom porastu temperature pri kojem dolazi do denaturacije proteinskih struktura. Međutim, većina živih organizama koncentrirana je na dubini od samo nekoliko metara, to je korijenski sustav biljaka, gljiva, mikroorganizama, insekata i životinja koji žive u rupama.
- Granice u hidrosferi. Živi organizmi mogu postojati u apsolutno bilo kojem dijelu oceana: od površine vode (plankton, alge) do dna dubokomorskih rovova. Na primjer, znanstvenici su dokazali da život postoji čak i u Marijanskom rovu na dubini od 11 kilometara.
Živa struktura školjke
Glavne karakteristike biosfere uključujunjegovu strukturu. Vernadsky je izdvojio nekoliko vrsta tvari koje čine živu ljusku. Štoviše, mogli bi imati i organsko i anorgansko podrijetlo:
- Živa tvar. To uključuje sve što ima staničnu strukturu. Međutim, masa žive tvari u strukturi biosfere je mala i iznosi doslovno milijunti dio cijele ljuske. Karakteristika žive tvari biosfere je da je ona najvažniji dio našeg planeta. Uostalom, živi organizmi neprestano utječu na izgled Zemlje, mijenjajući strukturu njezine površine.
- Biogena tvar. To su strukture koje stvaraju i obrađuju živi organizmi. Iznenađujuće, milijunima godina živa bića su prolazila kroz sustav svojih organa gotovo cijeli svjetski ocean, ogromnu količinu atmosferskih plinova i veliku masu minerala. Ovi procesi proizvode minerale organskog porijekla, kao što su nafta, karbonatne stijene i ugljen.
- Inertna tvar. To su proizvodi nežive prirode, koji su nastali bez izravnog sudjelovanja živih organizama. To uključuje stijene, minerale i anorganski dio tla.
- Bio-inertna tvar. Sjećamo se da živi organizmi neprestano utječu na planet. Kao rezultat, nastaju tvari koje su produkti raspadanja i razaranja inertnih struktura. Ova skupina uključuje tlo, koru za vremenske utjecaje i sedimentne stijene organskog porijekla.
- Također, struktura biosfere može uključivati tvari koje se nalaze ustanje radioaktivnog raspada.
- Atomi su zasebna skupina, koji se kontinuirano stvaraju u procesu ionizacije pod utjecajem kozmičkog zračenja.
- Odnedavno su tvari izvanzemaljskog (kozmičkog) porijekla uključene u strukturu biosfere.
Živa tvar u drugim školjkama Zemlje
Ako se detaljno zadržimo na karakteristikama i sastavu biosfere, onda se ne mogu ne uzeti u obzir značajke vitalne aktivnosti živih organizama u drugim školjkama planeta:
Aerosfera. Živi organizmi ne mogu se suspendirati u atmosferskim slojevima, mikroskopske kapi vode služe kao supstrat za život aerobionta, a sunčeva aktivnost i aerosoli djeluju kao izvor neiscrpne energije. Organizmi koji žive u atmosferi podijeljeni su u tri skupine. Trobobioti – aktivni su u svemiru od vrhova drveća do kumulusnih oblaka. Altobionts su organizmi koji mogu preživjeti u zraku. Parabioti - slučajno padaju u najviše slojeve atmosfere. Na ovoj visini gube sposobnost razmnožavanja, a njihov životni ciklus se značajno smanjuje
Geobiosfera. Zemljina kora služi kao supstrat i stanište geobiontima. Ova ljuska također uključuje nekoliko razina na kojima žive određeni oblici života. Terrabionti su organizmi koji žive izravno na površini zemlje. Zauzvrat, terabiosfera je podijeljena na još nekoliko školjki: fitosfera (zona od vrhova drveća dopovršine zemlje) i ipedosfere (sloj tla i kora za vremenske utjecaje). Eolska zona - visinska područja, u kojima je život nemoguć čak i višim biljkama. Eolobionti su tipični predstavnici ove zone. Litobiosfera - duboki slojevi zemljine kore. Ova zona je podijeljena na hipoterabiosferu (mjesto gdje mogu živjeti aerobni oblici života (koji zahtijevaju kisik) i telurobiosferu (ovdje mogu preživjeti samo anaerobni (bez kisika) organizmi). Osim toga, litobioti se mogu naći u litobiosferi, koji žive u porama podzemnih voda i stijena
Hidrobiosfera. Ovo područje pokriva sva vodena tijela (osim podzemnih voda i atmosferske vlage) našeg planeta, uključujući ledenjake. Stanovnici mora i oceana nazivaju se hidrobiontima, koji se pak dijele na: Akvabionte - stanovnike kontinentalnih voda. Marinobionti su živi organizmi mora i oceana. U vodenom stupcu razlikuju se tri razine života, ovisno o količini sunčeve svjetlosti koja prodire unutra: Fotosfera je najosvijetljenija zona. Disfotosfera je uvijek područje sumraka oceana (ne više od 1% insolacije). Afotosfera - zona apsolutne tame
Od tundre do tropskih šuma. Klasifikacija bioma planeta
Karakteristike biosfere neraskidivo su povezane s konceptom bioma. Ovaj se pojam odnosi na velike biološke sustave koji imaju određenu prevladavajuću vrstu vegetacije ili specifične krajobrazne značajke. Ukupno ih je devet. U nastavku je kratak opis glavnogbiosfera bioma:
- Tundra. Ogromno prostranstvo bez drveća koje zauzima sjeverne dijelove Euroazije i Sjeverne Amerike. Vegetacija ove zone nije bogata, uglavnom lišajevi, sezonske trave i mahovine. Fauna je raznolikija, posebno tijekom toplih mjeseci u godini, kada počinje sezona seobe mnogih vrsta ptica i životinja.
- Taiga. Glavni tip vegetacije na ovom području su crnogorične šume. Biom zauzima oko 11% ukupne površine kopna. Unatoč teškim vremenskim uvjetima, tajga ima izuzetno raznoliku floru i faunu.
- Decidirane šume. nalazi u umjerenom pojasu. Sezonalnost klime i dovoljna količina vlage omogućili su razvoj određene vrste vegetacije u ovom biomu. To su uglavnom širokolisne vrste drveća. Osim toga, ove šume su dom mnogih sisavaca, ptica i gljiva, a da ne spominjemo kukce i mikroorganizme.
- Stepe. Ovaj biom predstavljaju azijske stepe i klasične prerije Sjeverne Amerike. Najčešće su to otvoreni prostori bez drveća, jer utječe značajan nedostatak vlage. Ali životinjski svijet je još uvijek raznolik.
- Mediteranska zona. Područje oko istoimenog mora karakteriziraju vruća i prilično suha ljeta i vrlo ugodne prohladne zime. Tipična vegetacija predstavljena je tvrdolisnim šumama, trnovitim grmljem i travama.
- Pustinje. Nažalost, više od 30% zemljišta zauzimaju područja koja nisu nimalo povoljna za stanovanje živih organizama. Duž se nalaze pustinjske zonediljem Afrike i Australije, u Južnoj Americi, kao i na jugu, jugozapadu i u središtu Euroazije. Flora i fauna ovih regija prilično je oskudna.
- Savane. Ovaj biom je otvoreni prostor koji je potpuno prekriven travom i pojedinačnim stablima. Unatoč činjenici da je riječ o prilično siromašnim tlima, fauna ove zone upečatljiva je svojom raznolikošću. Savane su karakteristične za Afriku, Južnu Ameriku i Australiju.
- Bodljikave (tropske) šume. Ovu zonu izdvajaju bizarni oblici trnovitih grmova i stoljetnih stabala - baobaba. Zbog neravnomjerne raspodjele padalina vegetacija ovog bioma je prilično rijetka. Tropske šume mogu se naći u jugozapadnoj Aziji i Africi.
Tropske šume. Ovo je najvlažnije područje našeg planeta. Vegetacija ovog bioma zadivljuje svojom razmjerom i raznolikošću. Prašume širokog lišća nalaze se u slivovima velikih rijeka punog toka, kao što su Amazon, Orinoco, Niger, Zambezi, Kongo. Oni također pokrivaju poluotoke i arhipelage jugoistočne Azije
Osnovne funkcije žive školjke u prirodi
Vrijeme je da razmotrimo glavne funkcije biosfere i njihove karakteristike:
- Energija. Ovu funkciju provode biljke koje sudjeluju u procesu fotosinteze. Akumulirajući sunčevu energiju, oni je ili raspoređuju između ostalih komponenti žive ljuske, ili je akumuliraju u mrtvim organskim česticama. Ovako se pojavljuju zapaljivi minerali (ugalj, treset, nafta).
- Plin. Živi organizmi su uključeni u tekuću izmjenu plinova.
- Koncentracija. Neki oblici života imaju sposobnost selektivnog nakupljanja biogenih elemenata iz vanjskog okruženja. Nakon toga, mogu poslužiti kao izvor ovih tvari.
- Destruktivno. Živi organizmi neprestano utječu na okoliš, razgrađujući i obrađujući njegovu površinu. Tako nastaje inertna i bio-inertna materija.
- formiranje okoline. Biosfera održava ravnotežu povoljnih i nepovoljnih okolišnih uvjeta, koji su neophodni za puni život organizama.
Svojstva biosfere
Budući da je živa ljuska vrlo složen sustav, karakteristike biosfere ne mogu bez osnovnih svojstava koja određuju njezinu specifičnost:
- Centralizacija. Svi procesi u živoj ljusci koncentrirani su oko živih organizama, oni zauzimaju središnje mjesto u doktrini biosfere.
- Otvorenost. Biosfera može postojati samo zbog energije izvana, u ovom slučaju to je sunčeva aktivnost.
- Samopodešavanje. Biosfera je "holistički organizam", koji, poput živog bića, ima sposobnost homeostaze.
- Različitost. Na zemlji živi ogroman broj životinja, biljaka, mikroorganizama i gljiva.
- Osiguravanje cirkulacije tvari. Zahvaljujući živim organizmima provode se fotosinteza i kruženje tvari. U karakteristikama biosfere ova dva procesa zauzimaju jedno od glavnih mjesta.
Evolucija i povijestrazvoj žive ljuske Zemlje
Ako biosferu okarakteriziramo sa stajališta evolucije, možemo reći da je to jedina ljuska koja se kontinuirano razvija i poboljšava. Sve se radi o živoj materiji, ona je ta koja se neprestano razvija. Anorganski dio žive ljuske nema sposobnost razvoja. Ako govorimo o karakteristikama biosfere u budućnosti, onda je sve malo kompliciranije. Školjka postaje sve nestabilnija i vrlo je teško predvidjeti daljnji razvoj događaja.
Umjetna biosfera
Osoba ne može postojati izvan žive ljuske, vrlo je teško reproducirati sve što nam ona može dati. Značajke biosfere toliko su jedinstvene da čovječanstvo još uvijek ne može u potpunosti rekreirati svoje uvjete u umjetnom okruženju. Međutim, znanost ne miruje i, možda, u budućnosti, znanstvenici će postići određeni uspjeh u tom smjeru.
