Svi smo mi dio žive ljuske - biosfere. Ovo je jedinstven ekosistem ne samo naše planete, 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 je jedinstvena za Zemlju. Ako ste spremni da malo proširite svoje vidike i izađete iz okvira školskog programa, vrijeme je da popričamo detaljnije o karakteristikama biosfere, njenoj strukturi i glavnim funkcijama.
Koncept biosfere i njena suština
Biosfera je uslovna ljuska Zemlje koju naseljavaju živi organizmi. Zašto uslovno? Činjenica je da druge ljuske planete (zemaljske, vodene i zračne) uokviruju planetu neprekidnim slojem. Prvo dolazi zemlja i okeanska kora (litosfera), zatim hidrosfera (ujedinjuje sva vodena tijela), nakon toga - atmosfera(vazdušni omotač koji 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 je ipak "najmlađa" školjka naše planete. Život na Zemlji nastao je relativno nedavno, prije samo 3,8 milijardi godina, što je u odnosu na starost planete samo sitnica. Postoje dva koncepta biosfere:
- Prvi definiše školjku kao ukupnost svih organskih materija na planeti. Upravo je to poslužilo kao osnova za termin koji se koristi do danas.
- Drugi koncept je predložio 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 njenom organskom komponentom. Na kraju krajeva, to je njegova fundamentalna razlika od ostalih školjki Zemlje.
Učenje o biosferi i porijeklo termina
Koncept žive školjke predložen je u 19. veku. Jean-Baptiste Lamarck je dao kratak opis biosfere, dok službeni naziv još nije ni postojao. Godine 1875. austrijski paleontolog i geolog Eduard Suess prvi je skovao termin "biosfera", koji se i danas koristi.
Sovjetski filozof i biogeohemičar V. I. Vernadsky dao je ogroman doprinos proučavanju cijelog života na Zemlji, postao je poznat zahvaljujući stvaranju holističke doktrine o biosferi. ATu njegovim spisima, živi organizmi djeluju kao moćna sila koja kontinuirano učestvuje u transformaciji planete Zemlje.
Granice živih organizama
Opšti opis biosfere počinje opisom granica unutar kojih živi organizmi mogu živjeti. Neki od njih su prilično izdržljivi i mogu izdržati čak i najkritičnije uslove.
Granice biosfere:
- Gornja granica. Određuje ga atmosfera, a konkretno ozonski omotač Zemlje, oko 15-20 kilometara. Što je bliže ekvatoru, to je moćniji zaštitni ekran planete. Iznad ozonskog omotača život je jednostavno nemoguć, jer je ultraljubičasto zračenje nespojivo sa vitalnom aktivnošću ćelija organizma. Osim toga, količina kisika se značajno smanjuje s visinom, a to je i štetno za živa bića.
- Donja granica. Određena litosferom, maksimalna 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 je koncentrisana na dubini od samo nekoliko metara, ovo je korijenski sistem 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, naučnici 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 školjku. Štaviše, mogu imati i organsko i neorgansko porijeklo:
- Živa tvar. Ovo uključuje sve što ima ćelijsku strukturu. Međutim, masa žive materije u strukturi biosfere je mala i iznosi bukvalno milioniti deo celokupne ljuske. Karakteristika žive materije biosfere je da je ona najvažniji deo naše planete. Na kraju krajeva, živi organizmi neprestano utiču na izgled Zemlje, menjajući strukturu njene površine.
- Biogena supstanca. To su strukture koje stvaraju i obrađuju živi organizmi. Iznenađujuće, milionima godina živa bića su prolazila kroz sistem 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 ugalj.
- Inertna supstanca. To su proizvodi nežive prirode, koji su nastali bez direktnog sudjelovanja živih organizama. Ovo uključuje stijene, minerale i neorganski dio tla.
- Bio-inertna supstanca. Sjećamo se da živi organizmi neprestano utiču na planetu. Kao rezultat, nastaju tvari koje su produkti raspadanja i uništavanja inertnih struktura. Ova grupa uključuje tlo, koru za vremenske utjecaje i sedimentne stijene organskog porijekla.
- Također, struktura biosfere može uključivati supstance koje se nalazestanje radioaktivnog raspada.
- Atomi su posebna grupa, koji se kontinuirano stvaraju u procesu jonizacije pod uticajem kosmičkog zračenja.
- Odnedavno su supstance vanzemaljskog (kosmičkog) porekla uključene u strukturu biosfere.
Živa materija u drugim školjkama Zemlje
Ako se detaljno zadržimo na karakteristikama i sastavu biosfere, onda se ne mogu ne uzeti u obzir karakteristike vitalne aktivnosti živih organizama u drugim školjkama planete:
Aerosphere. Živi organizmi se ne mogu 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 grupe. Trobobionti - aktivni su u svemiru od vrhova drveća do kumulusnih oblaka. Altobioti su organizmi koji mogu preživjeti u razrijeđenom zraku. Parabionti - slučajno padaju u najviše slojeve atmosfere. Na ovoj visini gube sposobnost razmnožavanja, a njihov životni ciklus je značajno smanjen
Geobiosphere. Zemljina kora služi kao supstrat i stanište geobiontima. Ova ljuska također uključuje nekoliko nivoa na kojima žive određeni oblici života. Terabioti su organizmi koji žive direktno 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 podzemnim vodama i porama stijena
Hydrobiosphere. Ovo područje pokriva sva vodena tijela (osim podzemnih voda i atmosferske vlage) naše planete, uključujući glečere. Stanovnici mora i okeana nazivaju se hidrobiontima, koji se pak dijele na: Akvabiote - stanovnike kontinentalnih voda. Marinobionti su živi organizmi mora i okeana. U vodenom stupcu razlikuju se tri nivoa života, u zavisnosti od količine sunčeve svetlosti koja prodire unutra: Fotosfera je najosvijetljenija zona. Disfotosfera je uvijek područje sumraka okeana (ne više od 1% insolacije). Afotosfera - zona apsolutne tame
Od tundre do tropskih šuma. Klasifikacija bioma planeta
Karakteristike biosfere su neraskidivo povezane sa konceptom bioma. Ovaj termin se odnosi na velike biološke sisteme koji imaju određenu dominantnu vrstu vegetacije ili specifične karakteristike pejzaža. Ukupno ih je devet. Ispod je kratak opis glavnogbiosfera biosfera:
- Tundra. Ogromno prostranstvo bez drveća koje zauzima sjeverne dijelove Evroazije i Sjeverne Amerike. Vegetacija ove zone nije bogata, uglavnom lišajevi, sezonske trave i mahovine. Fauna je raznovrsnija, posebno tokom toplih meseci 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. Uprkos teškim vremenskim uslovima, tajga ima izuzetno raznoliku floru i faunu.
- Decidirane šume. nalazi se u umjerenom pojasu. Sezona 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 sisara, ptica i gljiva, a da ne spominjemo insekte i mikroorganizme.
- Stepe. Ovaj biom predstavljaju azijske stepe i klasične prerije Sjeverne Amerike. Najčešće su to otvoreni prostori bez drveća, jer utiče značajan nedostatak vlage. Ali životinjski svijet je još uvijek raznolik.
- Mediteranska zona. Područje oko istoimenog mora karakteriziraju topla i prilično suva ljeta i vrlo ugodne hladne zime. Tipična vegetacija je predstavljena tvrdolisnim šumama, trnovitim grmljem i travama.
- Deserts. Nažalost, više od 30% zemljišta zauzimaju područja koja nisu nimalo povoljna za stanovanje živih organizama. Duž se nalaze pustinjske zoneširom Afrike i Australije, u Južnoj Americi, kao i na jugu, jugozapadu i u centru Evroazije. Flora i fauna ovih krajeva je prilično oskudna.
- Savannas. Ovaj biom je otvoreni prostor koji je potpuno prekriven travom i pojedinačnim drvećem. Unatoč činjenici da se radi o prilično siromašnim tlima, fauna ove zone je upečatljiva po svojoj raznolikosti. Savane su karakteristične za Afriku, Južnu Ameriku i Australiju.
- Bodljikave (tropske) šume. Ovu zonu odlikuju bizarni oblici trnovitih grmova i stoljetnih stabala - baobaba. Zbog neravnomjerne raspodjele padavina, vegetacija ovog bioma je prilično rijetka. Tropske šume se mogu naći u jugozapadnoj Aziji i Africi.
Tropske šume. Ovo je najvlažnije područje naše planete. Vegetacija ovog bioma je zapanjujuća po svojoj veličini i raznolikosti. Kišne šume širokog lišća nalaze se u slivovima velikih rijeka punog toka, kao što su Amazon, Orinoco, Niger, Zambezi, Kongo. Oni takođe pokrivaju poluostrva i arhipelage jugoistočne Azije
Osnovne funkcije žive školjke u prirodi
Vrijeme je da razmotrimo glavne funkcije biosfere i njihove karakteristike:
- Energija. Ovu funkciju obavljaju biljke koje sudjeluju u procesu fotosinteze. Akumulirajući sunčevu energiju, oni je ili distribuiraju između ostalih komponenti žive ljuske, ili je akumuliraju u mrtvim organskim česticama. Ovako se pojavljuju zapaljivi minerali (ugalj, treset, nafta).
- Gas. Živi organizmi su uključeni u tekuću razmjenu gasova.
- Koncentracija. Neki oblici života imaju sposobnost da selektivno akumuliraju biogene elemente iz vanjskog okruženja. Nakon toga, mogu poslužiti kao izvor ovih supstanci.
- Destruktivno. Živi organizmi neprestano utiču na životnu sredinu, razlažući i obrađujući njenu površinu. Tako nastaje inertna i bio-inertna materija.
- Environment-forming. Biosfera održava ravnotežu povoljnih i nepovoljnih uslova životne sredine, koji su neophodni za pun život organizama.
Svojstva biosfere
Pošto je živa školjka veoma složen sistem, karakteristike biosfere ne mogu bez osnovnih svojstava koja određuju njenu specifičnost:
- Centralizacija. Svi procesi u živoj ljusci su koncentrisani oko živih organizama, oni zauzimaju centralno mesto u doktrini biosfere.
- Otvorenost. Biosfera može postojati samo zbog energije izvana, u ovom slučaju to je solarna aktivnost.
- Samopodešavanje. Biosfera je "holistički organizam", koji, poput živog bića, ima sposobnost homeostaze.
- Variety. Ogroman broj životinja, biljaka, mikroorganizama i gljiva živi na zemlji.
- Osiguravanje cirkulacije supstanci. Zahvaljujući živim organizmima, vrši se fotosinteza i cirkulacija tvari. U karakteristikama biosfere ova dva procesa zauzimaju jedno od glavnih mjesta.
Evolucija i istorijarazvoj žive ljuske Zemlje
Ako okarakterišemo biosferu sa stanovišta evolucije, možemo reći da je to jedina ljuska koja se kontinuirano razvija i unapređuje. Sve se radi o živoj materiji, ona je ta koja se stalno razvija. Neorganski dio žive ljuske nema sposobnost razvoja. Ako govorimo o karakteristikama biosfere u budućnosti, onda je sve malo složenije. Ljuska postaje sve nestabilnija i veoma je teško predvideti dalji razvoj događaja.
Umjetna biosfera
Čovjek ne može postojati izvan žive ljuske, veoma je teško reprodukovati sve što nam ona može dati. Karakteristike biosfere su toliko jedinstvene da čovječanstvo još uvijek ne može u potpunosti rekreirati svoje uvjete u vještačkom okruženju. Međutim, nauka ne miruje i, možda, u budućnosti, naučnici će postići određeni uspjeh u ovom pravcu.
