Краткое содержание: Параграф §64 / Биология 11 класс

Сущность и границы биосферы

Биосфера (от греч. \(bios\) – жизнь и \(sphaira\) – шар) – это глобальная экосистема, которая объединяет все геоценозы и биогеоценозы планеты. Ее границы определяются распространением жизни на Земле. Она включает в себя нижнюю часть атмосферы (тропосферу, озоновый экран), всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Согласно В. И. Вернадскому, живое вещество – это совокупность всех организмов, существующих на Земле в данный момент. Именно оно преобразует солнечную энергию, вовлекает неорганическое вещество в круговорот и определяет состав, структуру и энергетику биосферы.

Области биосферы распространяются от дна глубоководных океанических впадин (до 11034 м) до нижней части стратосферы, где находятся споры бактерий и грибов (примерно до 25000 м). Температурный предел существования жизни в литосфере составляет около \(80^\circ C\) на глубине 5000–7500 м.

Состав биосферы

Биосфера включает несколько основных компонентов, которые тесно взаимосвязаны и постоянно обмениваются веществом и энергией:

• Живое вещество: Совокупность всех ныне живущих организмов (биомасса). Его общая масса оценивается примерно в \(2,4 \cdot 10^{12}\) т в пересчете на сухое вещество.
• Биогенное вещество: Вещества, образованные в результате жизнедеятельности организмов или их переработки, такие как известняк, уголь, торф, нефть, природный газ, а также вода, почва и грунты, в которых участвовало живое вещество.
• Косное вещество: Вещества абиогенного (неживого) происхождения, на образование которых живые организмы не оказали влияния (например, магматические горные породы).
• Биокосное вещество: Вещества, образованные совместным действием живых организмов и неживых процессов, например, почва, ил, природные воды, включающие растворенные газы и соли, и осадочные породы.
• Космогенное вещество: Вещество, поступающее на Землю из космоса (например, метеориты).
• Радиоактивное вещество: Элементы, образовавшиеся в результате радиоактивного распада.
• Рассеянные атомы химических элементов: Отдельные атомы элементов, содержащиеся в окружающей среде.

Функции живого вещества

Живое вещество выполняет ряд важнейших функций, обеспечивающих поддержание жизни и круговорота веществ на планете:

• Энергетическая функция: Включает улавливание солнечной энергии (фотосинтез) и ее передачу по пищевым цепям. Органические вещества, созданные фотосинтезирующими организмами, используются другими компонентами биосферы.
• Газовая функция: Поддержание постоянного газового состава атмосферы. Например, растения выделяют кислород (\(O_2\)), который является побочным продуктом фотосинтеза, и потребляют углекислый газ (\(CO_2\)). Органические вещества, созданные фотосинтезирующими организмами, используются другими компонентами биосферы.
• Концентрационная функция: Избирательное накопление химических элементов в теле организмов. Это приводит к образованию полезных ископаемых (например, карбонатных пород, фосфоритов, содержащих углерод, кальций, кремний, фосфор и др.).
• Окислительно-восстановительная функция: Заключается в химическом изменении веществ в результате жизнедеятельности организмов. Например, при фотосинтезе углекислый газ восстанавливается до углеводов, а при дыхании углеводы окисляются до углекислого газа и воды.
• Транспортная функция: Перемещение вещества и энергии в пространстве, связанное с ростом, размножением и миграцией организмов, что обеспечивает биогенную миграцию атомов.
• Деструктивная функция: Минерализация органических остатков после смерти организмов (разложение белков, жиров, углеводов), превращение их в неорганические соединения, образующие биогенное, биокосное и косное вещество. Эту функцию выполняют главным образом редуценты (бактерии и грибы-сапротрофы).
• Средообразующая (геохимическая) функция: Изменение физико-химических параметров среды в результате жизнедеятельности организмов. Например, почвообразование, регулирование водного режима (бобры), очистка воды, влияние на климат.
• Биогеохимическая деятельность человека (Антропогенная): Совокупность воздействия человечества на круговорот вещества и энергии, превышающая естественные процессы. Это проявляется в добыче полезных ископаемых, промышленности, транспорте, сельском хозяйстве.