Характеристика оболочек земли

Биосфера

Жизнь появилась на нашей планете не сразу. Большую часть времени своего существования Земля оставалась безжизненной. Первые живые существа, появившиеся в океане почти 1 млрд лет назад, были одноклеточными микроорганизмами. Однако миллиард лет — очень большой срок. За это время разнообразие живых организмов значительно возросло. Зародившись в океане, жизнь только спустя сотни миллионов лет вышла на сушу. Приспосабливаясь к новой среде обитания, животные и растения распространились по всей площади суши и живут теперь в районах с самыми разными климатическими условиями (рис. 167).

Но живые организмы обитают не только на суше и в воде. Они есть в атмосфере и даже в толще горных пород.

Таким образом, живые организмы есть во всех изученных нами природных оболочках. Учёные спорят лишь о том, до какой глубины распространена жизнь в литосфере. Но в любом случае можно утверждать, что живые организмы прекрасно себя чувствуют в верхней части земной коры. Что касается атмосферы, то она тоже заселена. Речь идёт не о птицах, всё-таки птицы живут не в воздухе, а на поверхности Земли. Имеются в виду микроорганизмы, бактерии, которые переносятся ветром и всю жизнь проводят в воздухе. И конечно, полностью, на всю глубину заселена гидросфера. Жизнь есть даже в снегах и льдах Антарктиды.

Всё это многообразие живых организмов и составляет живую оболочку нашей планеты — биосферу.

Учение о биосфере, как об одной из природных оболочек Земли, создал великий русский учёный Владимир Иванович Вернадский (рис. 168). Именно он доказал, что биосфера — это единая и сплошная оболочка, которая связана всеобщим круговоротом вещества и энергии, подобно тому, как воды гидросферы связаны круговоротом воды.

Круговорот веществ в биосфере

Круговорот веществ в биосфере Химические элементы, атомы – все находится в бесконечном круговороте веществ. Они перегруппировываются и преобразуются постоянно, их запас не исчезает и распределяется между видами.

Большой круговорот элементов длится сотни лет, превращает камни в песок, медленно движутся плиты материков.

Малый круговорот происходит на уровне экосистем. Питательные вещества перемещаются из одной среды в другую: тела животных разлагаются, питая почву, становятся растениями, которые едят другие животные.

Биогеохимический цикл – это круговорот неорганических химических веществ в органическую среду. Например, процесс фотосинтеза.

Очень важными для биосферы являются круговороты таких веществ, как углерод, кислород, азот, фосфор, сера. Они являются компонентами всего живого, участвуют в образовании белка, в процессах фотосинтеза.

Понятие биосферы и ее сущность

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности, а также совокупность её свойств как планеты, где создаются условия для развития биологических систем; глобальная экосистема Земли.

Биосфера отличается от других оболочек планеты тем, что не имеет конкретного ограничения. К примеру, возникновение других непрерывных слоев можно охарактеризовать следующим образом:

1. Литосфера в виде земной и океанической коры идет вначале.
2. Затем наблюдается гидросфера со всеми водными объектами.
3. Далее следует атмосфера, которая является воздушной оболочкой и переходит в космос.

Биосферу сложно представить в виде конкретного слоя из-за равномерного глобального распределения живых организмов по всей поверхности планеты в среде обитания, охватывающей все три стихии. Сущность биосферы можно понять по исследованиям самых древних фактов из истории Земли, однако данная оболочка является наиболее молодой из всех. Зарождение и поддержание жизни на Земле отмечено относительно недавно, около 3,8 миллиардов лет назад, что является несущественным сроком в масштабе возраста и динамического развития всей планеты. Имеется два определения биосферы:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

1. Биосфера в виде совокупности всей органики на планете. Данная формулировка является основой современного определения оболочки.
2. Согласно В.И. Вернадскому, биосфера является целостностью, неразрывным единством и взаимодействием живой и неживой природы в их широком смысле.

Примечание

Основной характеристикой биосферы является органическая составляющая. В этом заключается ее отличие от строения других оболочек планеты.

Происхождение термина 

Концепция живой оболочки была сформирована в XIX столетии. Краткая характеристика биосферы была дана Жан Батистом Ламарком. В это время еще не появился официальный термин.

Впервые понятие биосферы было введено в 1875 году австрийским палеонтологом и геологом Эдуардом Зюссом. Данное определение используют и в современной науке.

Большое значение в исследовании живой оболочки имеют научные труды советского философа и биогеохимика В.И. Вернадского. Ученый известен, как создатель целостного учения о биосфере, в которой роль мощнейшей силы, непрерывно преобразовывающей планету, играли живые организмы.

Какие функции выполняет

Ключевые функции биосферы:

1. Энергетическая. Данный функционал возложен на растения, которые существуют, благодаря фотосинтезу. Перерабатывая энергию солнца, растительные организмы распределяют ее между другими элементами биосферы, либо накапливают ее в отмершей органике. Таким образом, образуются залежи горючих полезных ископаемых в виде угля, торфа, нефти.
2. Газовая. Живые организмы являются участниками непрерывного газового обмена.
3. Концентрационная. Определенные формы жизни способны выборочно создавать запасы биогенных элементов из внешней среды. В дальнейшем они могут использоваться, как источник этих веществ.
4. Деструктивная. Окружающая среда постоянно подвергается воздействию живых организмов. Ее поверхность разлагается и перерабатывается. Таким образом, происходит формирование косного и биокосного вещества.
5. Средообразующая. Биосфера стабилизирует баланс между благоприятными и неблагоприятными условиями среды, благодаря которым поддерживается полноценная жизнедеятельность организмов.

Факторы, определяющие устойчивость

Наличие организмов, обеспечивающих круговорот веществ в системе, это важнейший фактор устойчивости. Без них углерод, который необходим для образования всего живого, быстро бы исчерпал себя. Но круговорот делает процесс непрерывным.

• биоразнообразие – большое количество различных видов животных, растений, микроорганизмов;
• взаимозаменяемость компонентов: одни виды могут заменить другие в случае их исчезновения или из-за других непредвиденных обстоятельств;
• дублирование, когда разные организмы выполняют одну и ту же функцию;
• жизненная активность: организмы довольно быстро размножаются и распространяются при необходимости.

Интересно: Почему океаны имеют разный уровень?

На экваторе наблюдается самое большое разнообразие видов, следовательно здесь экосистема находится в большем равновесии.

Биосфера пребывает в непрерывном движении. Людям необходимо охранять виды, которые вымирают, и не допускать слишком больших изменений, ведь они способны пошатнуть всю систему в целом.

Особенности распределения биомассы на Земле

Состав и распределение биосферы – один из интереснейших вопросов в биологии.

Биосфера включает в себя огромное количество растений, животных и других форм жизни нашей планеты. Термин «ноосфера», предложенный Вернадским в начале 20-го столетия, получил широкое распространение.

Биогенные вещества — созданные в процессе жизнедеятельности организмов соединения, например, природный газ, нефть, известняк.

Изучение биомассы крайне важно для понимания климатических сдвигов, путей передачи и трансформации углерода и других элементов.
Разнообразие живых и неживых организмов, взаимодействующих между собой, обменивающихся веществами, называется экосистемой. Приспособленность видов к условиям существования происходит непрерывно.
Биосфера имеет четкую структурную организацию и является глобальной экосистемой планеты

В.И. Вернадский создал учение о роли живых организмов, о воздействии живого на преобразование земной коры. Состав биосферы и свойства зависят от взаимодействия её биотического и абиотического компонентов.
Основной объем массы живой материи приходится на растительный мир, он составляет 80% от биомассы планеты. На втором месте, после растений, идут бактерии. Ученые, с использованием углеродного метода, определили, что все живые организмы содержат суммарно 550 миллиардов тонн углерода.
Биомасса суши составляет почти 99,9%. Это объясняется большой массой продуцентов на поверхности Земли.
Наибольшая плотность жизни отмечается в тех зонах, где виды специфически приспособились к совместному существованию.
К структурообразующим факторам биосферы относят свет, как условия формирования и усовершенствования жизни. Под воздействием микроорганизмов, растений и животных сформировался почвенный слой.
В почве обитает больше редуцентов. К ним относятся бактерии и грибы, которые разлагают останки живых существ до неорганических веществ. В почве происходит особый газообмен. Ночью, при охлаждении и сжатии газов, в неё проникает некоторое количество воздуха, его поглощают и перерабатывают почвенные организмы.
Почвенные микроорганизмы играют важную роль в круговороте веществ, в почвообразовании и формировании плодородного слоя. Большая биомасса почвы, в сочетании с высоким видовым разнообразием, обеспечивает сложность экосистем.
Почвенные организмы включают в круговорот веществ биосферы важнейшие химические соединения.
В морской биомассе содержится больше консументов, чем продуцентов. В состав океанической и морской воды входят минеральные соли. Микроорганизмы, живущие в океанических термальных источниках, являются хемотрофами, основными продуцентами океанического дна.
Несмотря на многообразие водных обитателей, их можно поделить на 3 группы, с учетом мест обитания в воде. Между каждой группой организмов существуют тесные связи, они обмениваются веществом и энергией. В современном мире воздействие человека на биомассу океана огромно.
Бентосные организмы в океане живут на дне и в грунте. Фитобентос: зеленые, бурые, красные водоросли встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными.
Воздушная среда характеризуется значительным количеством кислорода, солнечной энергии, но в ней, зачастую, не хватает влаги. Поэтому, обитатели засушливых мест имеют специальные приспособления для добычи, запасания и экономной траты драгоценной влаги. Разнообразие этой среды представлено разнообразием жизни в ней.
Каждому наземному биогеоценозу присущи свои черты. Так, в экваториальных биоценозах сильно развита конкуренция за обладание местом обитания, пищей, светом и кислородом.

В современном мире огромное влияние на биомассу оказывает человек. Сокращаются площади, производящие живую массу.

Смотри также:

• Изменения в экосистемах под влиянием деятельности человека
• Агроэкосистемы, основные отличия от природных экосистем.
• Биологический круговорот и превращение энергии в биосфере, роль в нем организмов разных царств. Эволюция биосферы

Это интересно: ТОП 14 удивительных загадок природы — характеристика и фото

Охрана природы

Биосфера — самая молодая из земных оболочек, образующих природу планеты. По объёму это самая маленькая оболочка. Объём вещества в биосфере не составляет и миллионной части объёма горных пород, образующих литосферу, или вод гидросферы. К тому же это очень ранимая оболочка. Ведь, к сожалению, живое так легко сделать неживым.

В то же время значение биосферы для жизни человека огромно (рис. 169). Животные и растения дают человеку пищу, строительные материалы, волокна, необходимые для изготовления одежды. Наконец, именно растения производят кислород, делая атмосферный воздух пригодным для дыхания.

И ещё, именно животные и растения представляют собой главное украшение нашей планеты, обеспечивая огромное разнообразие природных пейзажей.

Всё это делает очень важными вопросы, связанные с охраной живой природы Земли.

А защищать природу необходимо. Разнообразие жизни на нашей планете постепенно сокращается. Ежегодно исчезают многие десятки видов живых организмов (рис. 170). Виновником этого является человек.

Твердая оболочка Земли: литосфера

Это внешняя твердая сфера земного шара, заканчивается там, где минералы становятся вязкими или жидкими. Включает в себя земную кору со всеми горными рельефами, равнинами и океаническим дном. Потому условно делиться на континентальную и океаническую.

Условно данная сфера состоит из коры и части мантии, до астеносферы. Что до состава литосферы, то существует два слоя:

1. Верхний слой, состоит из гранита и осадочных пород. На той, части, которая принадлежит суше, литосфера покрыта тонким слоем плодородной почвы
2. Нижний слой, состоит из твердых базальтовых пород

Основа литосферы – это тектонические плиты, они не скреплены между собой, а больше похожи на кусочки пазлов, которые хоть и подходят друг к другу, но все являются отдельными элементами. Плиты постоянно находятся в движении, хоть и замедленном, что приводит к ряду процессов, которые неизбежно происходят из-за такой активности.

Процессы, которые происходят с литосферой:

• Тектонические. Сдвиги тектонических плит, являются причиной землетрясений
• Вулканические. Явление, при котором магма в виде лавы прорывается на поверхность, разрушая все на своем пути. Этот процесс не только разрушает, но созидает, лава формирует новый ландшафт
• Существует также ряд процессов, который происходит из-за влияния сил земного притяжения – сели, обвалы, осыпи, оползни. Некоторые из них также могут являться следствием воздействия человека.

Каждая область земного шара имеет свои особенности тектонических процессов. Это объясняется тем, что некоторые тектонические плиты активны чуть больше, чем другие. Например, острова Гавайского архипелага, Индонезии – самая активная вулканическая зона на планете, потому что там постоянно происходят активные тектонические процессы, плиты там нестабильны. В то время как другие области Земли так же наполнены вулканами, но они менее активны или находятся в спячке.

Доклад №2

Гидросфера являет собой незамкнутую систему, прерывистую водную оболочку планеты. Включает в себя воду во всех её агрегатных состояниях, находящуюся под поверхностью, на поверхности, а также в атмосфере Земли.

Масса.

В связи с тем, что вода относительно легко меняет агрегатное состояние с одного на другое, а также постоянно участвует в физико-химических реакциях, процессах и преобразованиях, невозможно назвать точную массу всей гидросферы. Основную часть гидросферы представляет вода Мирового океана, которая занимает относительно общей массы сферы примерно 94-95% и около 98% объёма всех наземных вод! К наземным водам также относятся континентальные водоёмы — бассейны рек, моря, водохранилища, болота и озёра. Более 65 млн км³ или около 4% массы сферы занимают воды подземные, а ещё 25 млн км³ (1,5% массы сферы) воды находится в твёрдом агрегатном состоянии (ледники).

Баланс.

Для существования и функционирования любой системы важен баланс. Особенно он важен в случае, если интересующая нас система тесно связана с одной или несколькими другими. Именно так дело обстоит с гидросферой. Соседствуя с гео- и биосферой, гидросфера оказывает на них колоссальное влияние, и некоторое смещение баланса в любую сторону способно повлечь непоправимые, устойчивые изменения в климате планеты, а соответственно и в жизни человечества.

Уже более 15 лет назад была озвучена проблема таяния льдов. Проблема эта не только на словах, ведь значение льдов неоспоримо! К примеру, постепенное таяние ледников может привести к росту средних температур во всех широтах, так как способность постоянно отражать поступающие солнечные лучи будет падать с уменьшением площади льдов. Повышение средних температур может привести к изменениям в циркуляции воды, так сказать, к нарушениям круговорота воды в природе. В свою очередь такое изменение неизбежно приведёт к смене климатических условий. Помимо этого, повышение средних температур неизбежно приведёт к распространению многих заболеваний, ранее не характерных для определённой местности.

Кроме того, поднимется уровень моря, что приведёт к затоплению, возможно, сотен прибрежных областей и городов, а пресная вода, попавшая из ледника в моря и океаны, изменит солёность, а вместе с тем и плотность вод. От показателя плотности вод во многом зависит и направление массивных морских течений, а с ними и направления ветров, формирующих в отдельных районах близ экватора климатические условия. Пирамиду развития событий можно продолжать долго. Привычный ареал морской фауны, миграция и места обитания наземных животных и птиц, жизнь и развитие человечества – далеко не полный список пунктов, которые окажутся под вопросом. А ведь всего лишь поверхностному анализу подверглось смещение баланса в той составной части гидросферы, которая едва ли занимает 2% от её общей массы!

Значение.

Вода признана универсальным растворителем. Молекулы воды способны участвовать и непременно участвуют в физических и биологических процессах, химических превращениях и реакциях. Без воды невозможно представить не только жизнь человека, но, пожалуй, большинства существ, обитающих на планете! И важна вода не только в столь привычном для нас жидком состоянии. Разным видам жизни вода требуется в разных агрегатных состояниях, поэтому, чем дольше человек посильными способами сможет поддерживать баланс в гидросфере, тем дольше жизнь на Земле не будет претерпевать кардинальных изменений.

Слои и оболочки биосферы

Чтобы понять масштабы обитаемой оболочки Земли, нужно знать, из чего состоит биосфера. Оболочка имеет сферическую форму и полностью окружает планету, создавая тесную связь экосистем. Морфологическая структура биосферы представлена следующими слоями:

• атмосфера;
• литосфера;
• гидросфера.

С биосферой соприкасаются внешние слои, в которые живые организмы попадают только лишь случайным образом. Под литосферой расположена метабиосфера, которая сформирована ранее существовавшими в ней живыми формами, но необитаемая в настоящем. Верхняя часть атмосферы – парабиосфера. В этом пространстве организмы могут существовать условно, не размножаясь и не доживая до естественной гибели.

В глобальном понимании, во всех этих слоях земного пространства происходит или когда-то происходило воздействие живой среды на неживую. Общее название всех оболочек – мегабиосфера. С учетом деятельности человека в околоземном пространстве (космической экспансии), конгломерат слоев называют панбиосферой.

Атмосфера (воздушная оболочка)

Газовая прослойка, в состав которой входят кислород, азот, двуокись углерода, является неотъемлемой частью биосферы. Химические соединения отвечают за дыхательные процессы и переход мертвой органики в минералы, формируют биомассу, участвуют в фотосинтезе. Атмосфера защищена озоном, слой которого защищает живые формы от воздействия губительного УФ излучения.

Литосфера (твердая оболочка)

Один из слоев биосферы – литосфера, которая объединяет земную кору и часть мантии. Жизненные формы распространены только в верхнем слое грунта. Бактерии обнаруживаются на глубине 2-3 м под поверхностью (в отдельных случаях обнаружены микроорганизмы на глубине до 4 км). Почвенный слой сформирован из минеральных и органических останков биомассы. В новом цикле роста жизненные формы получают питание из почвы, затем удобряют ее в течение жизни, а также после гибели.

Гидросфера (водная оболочка)

Гидросфера содержит в себе все водные запасы на планете, включая снеговой и ледяной покровы, водяной пар, донные отложения. Вода, из которой состоит этот слой биосферы – главное условие для существования углеродных форм жизни и растений. Большая часть животной органики поглощает и выделяет энергию именно в воде.

Слои биосферы

Стоит отметить, что все оболочки биосферы находятся в постоянном взаимодействии, поэтому порой бывает трудно выделить границы того или иного слоя. Одной из важнейших оболочек является аэросфера. Она достигает уровня примерно 22 км над землей, где еще есть живые существа. В целом это воздушное пространство, где обитают все живые организмы. В составе этой оболочки есть влага, энергия Солнца и атмосферные газы:

• кислород;
• озон;
• СО2;
• аргон;
• азот;
• водяной пар.

Численность атмосферных газов и их состав зависит от влияния живых существ.

Геосфера – это составляющая часть биосферы, к ней относится совокупность живых существ, которые населяют земную твердь. Эта сфера включает литосферу, мир флоры и фауны, грунтовые воды и газовую оболочку земли.

Значительным слоем биосферы является гидросфера, то есть все водоемы без подземных вод. В эту оболочку входит Мировой океан, поверхностные воды, атмосферная влага и ледники. Вся водная сфера населена живыми существами – от микроорганизмов до водорослей, рыб и животных.

Если детальнее говорить о твердой оболочке Земли, то она состоит из почвы, горных пород и минералов. В зависимости от среды расположения, бывают различные типы грунта, которые отличаются по химическому и органическому составу, зависят от факторов окружающей среды (растительности, водоемов, животного мира, антропогенного влияния). Литосфера состоит из огромного количества минералов и пород, которые в неодинаковом количестве представлены на земле. В данный момент открыто более 6 тысяч минералов, но лишь 100-150 видов больше всего распространены по планете:

• кварц;
• полевой шпат;
• оливин;
• апатиты;
• гипс;
• карналлит;
• кальцит;
• фосфориты;
• сильвинит и др.

В зависимости от количества горных пород и их хозяйственного использования, некоторые из них являются ценными, особенно топливные ископаемые, руды металлов и драгоценные камни.

Что касается мира флоры и фауны – то это оболочка, которая включает в себя по различным источникам от 7 до 10 миллионов видов. Предположительно около 2,2 млн. видов обитает в водах Мирового океана, а около 6,5 млн. – на суше. Представителей животного мира на планете обитает приблизительно 7,8 млн., а растений – около 1 млн. Из всех известных видов живых существ описано не более 15%, поэтому человечеству потребуются сотни лет, чтобы исследовать и описать все существующие виды на планете.

Основные компоненты

Биосфера обладает определенной структурой, благодаря которой ученым гораздо легче изучать ее:

1. Живое вещество – все организмы, существующие на Земле. Их масса примерно равна 3,6 трлн тонн. Они не только населяют, но и преобразуют облик планеты, влияя на нее.
2. Биогенное вещество – результат жизнедеятельности организмов. Они постоянно поглощают и перерабатывают воду, воздух и минеральные вещества. То, что образуется в итоге, может не входить в состав организмов (уголь, торф, нефть).
3. Косное вещество – все ,что образуется без участия живого (горные породы, вода).
4. Биокосное вещество – все, что перерабатывают организмы горных и осадочных пород (почва, ил).
5. Вещество космического происхождения.

Интересно: Северное сияние — что это, виды, как образуется, где происходит, фото и видео

В совокупности компоненты представляют собой биосферу. Причем все они взаимосвязаны и непрерывно взаимодействуют друг с другом.

Почва

Почва – это верхний слой земной коры, покрытый растительностью и обладающий естественным плодородием.

На формирование почвы оказывают влияние различные факторы: состав пород, климат, наличие подземных и поверхностных вод, растительность и животные.

1. Почвообразующие породы определяют тип почвы. В районах с песчаными породами формируются песчаные почвы, которые характеризуются сыпучестью, большим количеством кислорода, однако имеет недостаток других веществ. Такой вид почвы как песчаная, очень быстро пересыхает. Поэтому на песчаной почве растут определенные растения, к примеру, сосна, тимьян, вереск, то есть хорошо переносящие засуху.

Песчаная почва

На участках с преобладанием глины, формируются различные виды глинистой почвы. Для данного типа почвы характерен застой влаги, недостаток кислорода, при высыхании образуется плотная корка на поверхности. Поэтому глинистая почва считается очень тяжелой для растений. Более благоприятны смешанные типы глинистой почвы, например суглинистая, состоит из песка и глины.

Глинистая почва

Каменистая почва характерна для горных или пустынных районов с россыпями камней.Такие почвы бедны питательными веществами и выживают на каменистых участках только неприхотливые растения. К примеру, различные виды камнеломок, молодило, кактусы.

1. Не менее важным для формирования почвы является климат. Он определяет количество тепла и воды, что способствует развитию плодородности почвы.
2. Живые организмы обеспечивают рыхление почвы, способствуют разложению органических остатков. Все это повышает плодородность почвы.
3. Хозяйственная деятельность человека может положительно влиять на почву, а может и отрицательно. Для достижения высокой плодородности вносят в почву удобрения. Высокое содержание питательных веществ и перегноя делает почву плодородной. Такой тип почв получил название чернозем. Распространены черноземы на юге России в степной природной зоне.

Чернозем

Самыми распространенными в России считаются подзолистые почвы. Они имеют низкое содержание питательных веществ, поэтому для использования в сельском хозяйстве не пригодны. Встретить подзолистые почвы можно в зоне тайги и смешанных лесов.

Подзолистые почвы

У всех типов почв можно выделить одинаковые особенности строения. Присмотревшись внимательно к разрезам почвы, видно, что они состоят из слоев различного цвета. Эти слои получили название горизонты почвы.

Горизонты почвы Источник

Отличаются слои не только по цвету, но и по составу и количеству веществ. По мощности горизонты почвы также различаются. Какой горизонт почвы самый мощный? Это материнская порода, на которой находятся все остальные слои. Примерно таким же считается горизонт вмывания, однако он является плодородным, в отличие от породы. Верхним горизонтом почвы является гумусовый – самый плодородный для растений.