Еволюцията на живите организми на Земята и тяхното отражение в географската обвивка. Биосфера. Неговите граници и роля в географската обвивка

Въведение.

Глава 1. Живата материя като биологична форма на движение на материята...

1.1.Биосфера: понятие, граници и структура.

1.2.Произход на живота на Земята.

1.3 Еволюция на живите организми.

Глава 2. Влияние на абиотичните и биотичните фактори на околната среда върху живите организми.

2.1. Абиотични фактори на околната среда

2.2. Биотични фактори на околната среда

Глава 3. Значението и ролята на биосферата в развитието на географската обвивка.

3.1. Особеността на живота в съставните черупки

3.2. Етапи на развитие на географската обвивка под влияние

Биоценози.

Заключение.

литература.

Еволюцията на живите организми на Земята и тяхното отражение в географската обвивка

ВЪВЕДЕНИЕ

В продължение на хиляди години на хората изглеждаше ясно, че това природатае създаден такъв, какъвто го познаваме сега, и винаги е оставал непроменен. Но това не е така, всъщност Земята има свое начало на развитие. В това срочна писмена работание разглеждаме процеса на еволюция на живите организми навсякъде геоложка историяЗемята за нейното отражение в развитието на географската обвивка.

В процеса на еволюция на живите организми е важно времето на формиране на първите живи организми и времето на тяхното бързо развитие. Еволюцията на живите организми също определя развитието на географската обвивка. Например, появата на географската обвивка на фотосинтетичните растения в биогенен етап на развитие допринесе за натрупването на кислород в атмосферата и появата на озоновия слой. А в антропогенния период, когато са възникнали хората, съществуването на географска обвивка е под въпрос, защото човек има отрицателно въздействие върху географската обвивка. Отрицателното въздействие на хората включва: замърсяване на въздуха, унищожаване на всякакви животни и др.

Темата, която разглеждам, е много актуална, тъй като човек трябва да знае защо е възникнал и съществува.

Постигането на целта включваше поставяне и решаване на следните задачи:

Изясняване на същността на понятието "биосфера";

Разглеждане на факторите и процеса на еволюция на биосферата;

Идентифициране на ролята на биосферата в развитието на географската обвивка.

ГЛАВА 1. ЖИВОТО ВЕЩЕСТВО КАТО БИОЛОГИЧНА ФОРМА НА ДВИЖЕНИЕ НА МАТЕРИЯТА

1.1. Биосфера: понятие, граници и структура

Биосферата е обвивка на Земята, обитавана от живот, чийто състав, структура и енергия до голяма степен се определят от миналото или съвременни дейностиживи организми.

Според В. И. Вернадски биосферата, обхващаща цялото земно кълбо, не е безгранична, нейните граници до голяма степен се определят от съществуването на жива материя в нея и определят границите на разпространението на живота по целия свят, както хоризонтално, така и вертикално. В същото време, тъй като Земята има формата на геоид, е необходимо да се говори за хоризонтални граници с някои предположения. В крайна сметка, ако в екваториалните, тропическите и умерените ширини животът е повсеместен, тогава по отношение на циркумполярните региони, тоест териториите, разположени около Северния и Южния полюс, трябва да се направят уточнения.

Водите на Северния ледовит океан с постоянен лед покриват голяма част от него през през цялата годинабогата на морски живот. Ниските температури не са пречка за разпространението на живи организми върху ледената покривка. Дори във Верхоянск, който доскоро се смяташе за полюс на студа, където абсолютният минимум достига -71°C, растат гори от лиственица в северната тайга. Внасянето на спори от мъхове, гъби, лишеи и водорасли, които могат да издържат дори на по-ниски температури, вероятно ще достигне Северния полюс. Там, където има скалист субстрат, например, на северните брегове на островите Северна Земля и Шпицберген, растителността от мъх и лишеи се установява, макар и рядко. В Антарктида лишеите се срещат дори на 360 км от Южния полюс на 2000 м надморска височина. Следователно може да се твърди, че въпреки че концентрацията и разнообразието на живи организми в територии и водни зони, които се различават по природни условия, варират в доста значителни граници, животът съществува по целия свят. Следователно биосферата няма хоризонтални граници и трябва да говорим само за нейното вертикално измерение, тя включва горната част на литосферата, цялата хидросфера и долната част на атмосферата.

Фигура 1. Граници на биосферата

Литосферата е върха твърда черупкаЗемята. Дебелината му варира между 50-200 км. Разпределението на живота в него е ограничено и рязко намалява с дълбочината. По-голямата част от видовете са концентрирани в горния слой, който е с дебелина няколко десетки сантиметра. Някои видове проникват на дълбочина от няколко метра или десетки метри (копащи се животни - къртици, червеи; бактерии; корени на растенията). Най-голямата дълбочина, на която са открити някои видове бактерии, е 3-4 km (in подземни водии нефтени хоризонти). Разпространението на живота в дълбините на литосферата се възпрепятства от различни фактори. Проникването в растенията е невъзможно поради липса на светлина. За всички форми на живот плътността на средата и температурата, които се увеличават с дълбочината, също служат като значителни пречки. Средно повишаването на температурата е около 3 ° C на всеки 100 м. Ето защо трикилометровата дълбочина се счита за долната граница на разпределението на живота в литосферата (където температурата достига около +100 ° C).

Хидросферата - водната обвивка на Земята, е съвкупност от океани, морета, езера и реки. За разлика от литосферата и атмосферата, тя е напълно овладяна от живите организми. Дори на дъното на Световния океан, на дълбочина около 12 км, са открити различни видове живи същества (животни, бактерии). В същото време по-голямата част от вида живее в хидросферата в рамките на 150-200 m от повърхността. Това се дължи на факта, че светлината прониква до такава дълбочина. И следователно в долните хоризонти съществуването на растения и много видове, които зависят от растенията за хранене, е невъзможно. Разпространението на организмите на големи дълбочини се осигурява от постоянния „дъжд“ от екскременти, останките от мъртви организми, падащи от горни слоевекакто и хищничеството. Хидробионтите живеят както в прясна, така и в солена вода и са разделени на 3 групи според местообитанието си:

1) планктон - организми, живеещи на повърхността на водните тела и пасивно движещи се поради движението на водата;

2) нектон - активно се движи във водния стълб;

3) бентос - организми, които живеят на дъното на водни тела или се ровят в тиня.

Атмосферата е газообразната обвивка на Земята, която има определен химичен състав: около 78% азот, 21% кислород, 1% аргон и 0,03% въглероден диоксид.В биосферата влизат само най-ниските слоеве на атмосферата. Животът в тях не може да съществува без пряка връзка с литосферата и хидросферата. Големите дървесни растения достигат няколко десетки метра височина, като поставят короните си нагоре. Летящи животни се издигат на стотици метри – насекоми, птици, прилепи. Някои видове грабливи птици се издигат на 3-5 км над земната повърхност, търсейки плячката си. И накрая, възходящите въздушни течения пасивно пренасят бактерии, растителни спори, гъбички и семена на десетки километри нагоре. В същото време всички изброени летящи организми или внесени бактерии са само временно в атмосферата. Във въздуха няма постоянно живеещи организми.

Горната граница на биосферата се счита за озоновия слой, разположен на височина от 30 до 50 km над земната повърхност. Той предпазва целия живот на нашата планета от мощна ултравиолетова слънчева радиация, поглъщайки до голяма степен тези лъчи. Над озоновия слой съществуването на живот е невъзможно.

По този начин основната част от видовете живи организми е съсредоточена върху границите на атмосферата и литосферата, атмосферата и хидросферата, образувайки относително "тънък филм от живот" на повърхността на нашата планета.

1.2 Произход на живота на Земята

След формирането на Земята като планета за дълго времев него нямаше никакви химикали. Материята е съществувала под формата на различни атоми на водород и хелий. Постепенно се образуват нови елементи, най-простите химични съединения и водна пара. Най-простите химични съединения под въздействието на електрически разряди и ултравиолетова радиация биха могли да образуват сложни органични съединения - аминокиселини.

Фигура 2. Произход на първите най-прости организми на Земята

Последните изследвания показват, че преди 3 милиарда години в земната атмосфера е имало много свободен кислород, който може да се появи само в резултат на жизнената дейност на растенията. Така възрастта на живота на Земята се определя на 3 милиарда години. Откакто животът започна да произвежда страхотно количествокислород, на височина 20-40 km, под въздействието на слънчевата радиация, неговите молекули се превърнали в озон 03. Озоновият слой образувал екран, който започнал да улавя ултравиолетовата част от слънчевата радиация.

Първоначално органичните съединения са били в атмосферата и само когато температурата земната корападна до 100 ° и по-ниска, водните пари се изливат като дъжд. Образувал се е първичен океан, в който наред с водните потоци попаднаха и органични съединения. Животът започна да се появява във водата. Според теорията на акад. Л. И. Опарина, чрез комплекс химична реакциявъв водата се появяват високомолекулни съединения, които дават сложни протеинови молекули – коацервати. Последните с течение на времето започнаха да се увеличават по размер, да се разделят на части. В продължение на много милиони години коацерватите се развиват все повече и повече. Започна естественият подбор, който неизбежно доведе зараждащите се живи вещества към по-висша организация. Коацерватите имат нови качества: те започват да се хранят, дишат, растат и се размножават, предавайки тези свойства на следващите поколения.

Първите живи организми са съществували благодарение на органичните съединения, които са били около тях. Те биха могли да съществуват и да се размножават, стига да има достатъчно храна във водите на първичния океан. След завладяването на цялото пространство те ще трябва да загинат. Но преди това да се случи, някак си, в началото не повечето оторганизмите в процес на мутация са станали способни да синтезират нужните им органични вещества от неорганична материя. Образувани са молекули на хлорофил. Поникнаха зелени растения. Процесът на фотосинтеза е започнал. Биогенният цикъл на веществата започва да придобива съвременен характер. Освободеният свободен кислород започва активно да влиза в съединения с други вещества в биосферата. Появяват се сапрофити, способни да минерализират органичната материя на умиращите организми. Тези организми, разлагайки труповете на други организми, започнаха да връщат материята в първоначалното й неорганично състояние. От този момент нататък биогенният цикъл на веществата се затваря. Създадоха се условия за бързо развитие на разнообразен живот. Органичният свят е разделен на три царства или светове: растения, животни и микроорганизми. Всичко това се случи в океана. Тогава растенията и животните дойдоха на земята. Растенията бяха правили това и преди и подготвиха условията за кацане на животните на сушата.

По време на геоложкия живот на Земята, съставът на живите същества, които я обитават, непрекъснато се променя. Относително примитивните форми бяха заменени от по-съвършени и високоорганизирани, по-добре приспособени към външната среда и по-упорити и активни в борбата за съществуване. В някои епохи има почти пълна промяна на големи систематични групи животни и растения. Еволюцията вървеше с ускорени темпове. Ако цялата история на Земята се приеме за една година (365 дни), тогава космическата ера ще има продължителност 183 дни, архейска 83, протерозой - 69, палеозой - 18, мезозой, кайнозой - 3 дни и 14 часа. Човек съществува 1 час и 15 минути. В този мащаб земеделието, което се практикува от хората от около 8000 години, отнема около половин минута.

1.3 Еволюция на живите организми

маса 1

ера	Период	Време, милион години	Основни еволюционни събития
	кватернерен	2,4	Изчезването на много растителни видове, упадъкът на дървесните форми, разцветът на тревистите. Човешката еволюция. Изчезването на големи видове бозайници.
кайнозойски	неоген	25	Преобладаването на покритосеменните и иглолистните дървета, увеличаването на площта на степите. Възходът на плацентарните бозайници. Външен вид на големите маймуни.
	Палеоген	66	Цъфтежът на покритосеменни растения, бозайници, птици.
	тебешир	136	Развитие на бозайници, птици, цъфтящи растения. Изчезването на много влечуги.
мезозойски	Юра	196	Доминиране на влечугите на сушата, във водата и въздуха. Появата на покритосеменни растения и птици.
	триас	240	Появата на бозайници. Възходът на влечугите, разпространението на голосеменните растения
	пермски	285	Голямо изчезване на морските организми. Появата на голосеменни растения, разпространението на влечуги.
	въглерод	345	Появата на влечуги.
	девонски	410	Появата на древни земноводни, насекоми. доминиране на рибата. Появата на гори от папрати и клубни мъхове.
палеозойски	Силурус	435	Излизане на растения и безгръбначни на сушата.
	ордовикски	500	Изобилие от морски водорасли. Появата на първите гръбначни животни (безчелюсти).
	камбрийски	570	Животът е съсредоточен в моретата. Развитие на безгръбначни животни. Появата на висши растения.
	Късен протерозой	1650	Развитие на еукариоти, многоклетъчни растения и животни.
Протерозойски	Ранен протерозой	2600	Развитие на по-ниски растения.
Археозойски		4000	Произходът на живота, появата на прокариотите. Доминирането на бактерии и синьо-зелени, появата на зелени водорасли.

Палеонтологичните данни за най-древните седиментни слоеве показват, че предорганичният етап на еволюция е продължил 1,5-1,6 милиарда години след формирането на Земята като планета.

Фигура 3. Схема на еволюцията на органичния свят.

Архейска епоха. Най-древните следи от жизнената дейност на организмите са открити в архейските скали, чиято възраст е от 2,6 до 3,5 милиарда години и повече. Те са представени от останки от бактерии и синьо-зелени водорасли, принадлежащи към прокариотите - организми, в чиито клетки няма ядро.

Протерозойска ера.

В протерозойската ера процъфтяват бактериите и водораслите, с тяхно участие интензивно протичат процеси на утаяване. В резултат на жизнената активност на железните бактерии през протерозоя се образуват най-големите находища на железни руди. Повечето от първичните растения плуваха свободно морска вода(диатомеи, златни водорасли), част беше прикрепена към дъното. А в късния протерозой (преди 600-650 милиона години) вече са съществували гъби, кишечно-половодни, плоски и анелиди

палеозойски.

Камбрийски период. През камбрийския период животът е бил съсредоточен във вода. В допълнение към едноклетъчните, растенията са представени от многоклетъчни водорасли. Благодарение на дисектирания талус, те активно синтезираха органични вещества. Многоклетъчните водорасли са първоначалният клон на сухоземните листни растения. И също в този период безгръбначните са били широко разпространени в моретата, включително брахиоподите и трилобитите от членестоноги. Самостоятелен вид двуслойни животни от този период са археоциатите, които образуват рифове в древни морета. Те изчезнаха, без да оставят потомци. На сушата са живели само бактерии и гъбички. До края на камбрия се появяват повечето от известните видове многоклетъчни животни.

Ордовикски период. През ордовикския период разнообразие от корали от типа на кишечно-половите, трилобити, мекотели и бодлокожи достигат буйно развитие. Появяват се първите представители на безчелюстните прешлени.

Появата на безгръбначни на сушата се дължи на търсенето на нови местообитания, липсата на конкуренти и хищници. Първите сухоземни безгръбначни са стоножките и паякообразните. Тези групи произлизат от някакъв вид трилобити, често се оказват на плитчините при отлив.

Силурийски. В края на периода планинските процеси и намаляването на площта на моретата подготвиха възможността растенията да кацнат на сушата. При новите условия загинаха много видове водорасли. Други дават началото на първите сухоземни спорови растения - псилофити. Като адаптация към живота на сушата се появяват покривни, механични и проводими тъкани. Образуват се спори с дебела обвивка, които предпазват тялото от изсушаване. Силурийските трилобити от животински произход са били често срещани в моретата.

девонски. През девона броят на псилофитите рязко намалява, те са заменени от ликопсид, хвощ и папратови растения. Появата на вегетативни органи повишава ефективността на функционирането на отделните части на растенията и тяхната жизнена дейност като хармонично интегрирана система. В края на този период дървесни хвощове, клубни мъхове и папрати образуват низинни гори, което е улеснено от интензивни почвообразуващи процеси и специални климатични условия. В същия период се появяват първите голосеменни растения, които произлизат от древни папрати и наследяват от тях външен вид на дърво. Появилите се семенни растения биха могли да се заселят в по-сухи местообитания, тъй като тяхното размножаване вече не зависи от наличието на влажна среда. В този период примитивните челюстно - бронирани хрущялни риби произхождат от миди. Появата на челюстите се обяснява с необходимостта от активно улавяне на храна и прехода към активно плувен начин на живот. В девона се появиха истински акули, както и риби с перки, бели дробове и лъчеви риби. Еволюцията на перките и белите дробове се извършва в пресъхващи и бедни на кислород водоеми. Гръбначните пристигат на кацане в горния Девон. Това се дължи на изменението на климата и пресъхването на плитките водни басейни. От рибите с перки, способни да дишат атмосферния въздух и да пълзят от резервоар до резервоар, използвайки перки, произлизат първите земноводни - стегоцефали. Стегоцефалите живееха в блатисти райони, излизаха на сушата, но се отглеждаха само във вода.

Карбонов период. Сред дървесните видове Lycosformes и Sigillariae са били широко разпространени, достигайки височина от 30 m или повече. От първичните голосеменни растения доминират различни птеридосперми и кордаити, наподобяващи иглолистни стволове и имащи дълги лентовидни листа.

Пермски период. Изчезнаха обширните блатни гори от карбона. Дървоподобните спорови растения бяха заменени от голосеменни растения, които имат развита главна коренова система и се размножават чрез семена. През пермския период изчезнаха големи морски мекотели, трилобити, големи риби, черупки, големи насекоми и паякообразни. Загиват и много земноводни, до днес са оцелели само дребни земноводни (тритони, жаби, жаби).Изчезналите земноводни са заменени от по-прогресивна група животни, произлезли от цегоцефалите - влечуги. Те имат суха, кератинизирана кожа, по-плътни клетъчни бели дробове и по-ефективен тип дишане, при което въздухът се изтегля в белите дробове и се изтласква обратно чрез разширяване и свиване. гръден кош. Те имат вътрешно оплождане, яйцето има запас от хранителни вещества и защитни яйчни черупки. Влечугите са се изолирали цервикаленгръбнака, което им позволяваше свободно да движат главите си и. следователно реагирайте бързо на външно съвместно съществуване. Те имат по-напреднали крайници от земноводните, издигат тялото над земята и осигуряват бързо движение. В същото време възникват терапсиди (вероятни предци на бозайници, съчетаващи в структурата си характеристиките на земноводни, влечуги и бозайници).

Мезозойска ера.

триас. През триаса голосеменните растения, особено иглолистните, са били широко разпространени сред растенията, които заемат господстващо положение. В моретата амонити, корали, бодлокожи и др. са достигнали голямо разнообразие, а на сушата насекоми, включително летящи. През този период влечугите са били широко заселени: ихтиозаври, плезиозаври са живели в моретата, летящи панголини във въздуха, те също са били разнообразно представени на земята. В самото начало на триаса от влечугите се отделя група малки животни с по-съвършена структура на скелета и зъбите. Тези животни придобиха способността да се раждат живо, постоянна телесна температура, имаха четирикамерно сърце и редица други прогресивни черти на организацията. Това са първите примитивни бозайници, близки до монотреми.

Юрски период. През юрския период се образуват обширни блата и езера. Голосеменните все още бяха широко разпространени. През този период влечугите процъфтяват и завладяват вода, земя и въздух. Сред тях имаше гигантски блатни бронтозаври и диплодоки, летящи гущери и ихтиозаври. Предците на птиците от археоптерикса произлизат от предците на орнитиските динозаври.

Креден период. В средата на този период се появяват първите цъфтящи растения, произхождащи от голосеменни растения. Първите представители на покритосеменните растения са храсти или ниско растящи дървета с малки листа. Тогава доста бързо цъфтящите растения достигнаха огромно разнообразие от форми със значителни размери и големи листа (например се появиха семействата магнолия, чинар и лаврови дървета). Паралелно с тях се развиват насекоми, които, като опрашители на цъфтящи растения, допринесоха значително за тяхната прогресивна еволюция. Опрашването от насекоми и вътрешното торене са създали значителни предимства на цъфтящите растения пред голосеменните растения. В момента броят на покритосеменните видове е около 250 хиляди, тоест почти половината от всички известни в момента растителни видове. В края на Креда повечето голосеменни растения.

През периода Креда господството на влечугите все още продължава. Появиха се истински птици и плацентарни бозайници. Признаци за висока степен на организираност при тях са постоянна телесна температура, пълно разделяне на артериалния и венозния кръвоток, повишена скорост на метаболизма, перфектна терморегулация, а при бозайниците освен това живо раждане и хранене на малките с мляко, развитие на мозъчната кора. Прогресивните характеристики на организацията позволяват на тези групи постепенно да заемат доминираща позиция.

Кайнозойска ера.

Палеоген. През палеогена тропическите и субтропичните гори са били често срещани. По това време бозайниците, след като се адаптират към различни условия на съществуване, заемат доминираща позиция на сушата, във въздуха и водата. Появиха се хищни бозайници, от които за първи път се разклониха съвременните групи хищници: мечка, мука, котешка, кучешка. Те също така дадоха началото на примитивните копитни животни.

неоген. В края на неогена започва процесът на засушаване. Във връзка с изсъхването на климата тропическите и саванните гори на много места по Земята са заменени от открити пейзажи. Тези промени доведоха до развитието зърнени растенияадаптирани да съществуват в сух или сезонно сух климат. Хранителните и лесно смилаеми стъбла, листа и семена на тревисти зърнени култури се превърнаха в идеална храна за бързо развиваща се група тревопасни бозайници.

Появиха се също хоботи, парнокопитни и еднокопитни и китоподобни. Chiroptera, примати и гризачи независимо са еволюирали от насекомоядни. По това време светът на птиците, костните риби и насекомите е изключително разнообразен и богат.

Кватернерен период. Най-важното събитие от кватернерния период е появата и формирането на човека ( Хомо сапиенс), което е оказало огромно влияние върху динамиката на растителността и животинските популации през последните няколко хилядолетия. В следледниковото време се осъществява окончателното формиране на съвременното природно-зонално разпределение на растителната покривка и животинската популация на Земята.

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ НА АБИОТИЧНИ И БИОТИЧНИ ФАКТОРИ НА ОКОЛНАТА СРЕДА ВЪРХУ ЖИВИТЕ ОРГАНИЗМИ

2.1 Абиотични фактори на околната среда

Абиотичните фактори на околната среда са набор от условия външна средакоито имат пряко или косвено въздействие върху растенията. Абиотичните фактори включват химични и физични фактори. Химическите абиотични фактори са газовите компоненти на атмосферния въздух и химичния състав на водните тела и почвите. Физическите абиотични фактори включват: температура, влажност, интензитет на слънчевата радиация. В отделна група в някои класификации се обособяват абиотични фактори като орографски фактори, включително релеф, и геоложки различия в земната повърхност. Влиянието на абиотичните фактори върху организма е разнообразно и зависи от интензивността на въздействието на всеки отделен фактор и комбинацията им помежду си. Броят и разпространението на даден растителен вид в рамките на дадена територия се определят от влиянието на ограничаващи абиотични фактори, които са жизненоважни, но стойностите им са минимални (като липсата на вода в пустинните райони).

Фигура 4. Основни абиотични фактори на околната среда.

Светлина. Светлината, от една страна, служи като основен източник на енергия за организмите, без която животът е невъзможен. От друга страна, директното излагане на светлина върху клетката е фатално за организмите. Еволюцията на биосферата като цяло беше насочена към „укротяване“ на постъпващата слънчева радиация, използване на полезните й компоненти и защита от вредни. Следователно светлината е не само жизненоважна, но и ограничаващ фактор, както на минимално, така и на максимално ниво.

Слънчевата светлина е електромагнитно излъчване с различни дължини на вълната от 0,05 до 3000 nm или повече. Този поток може да бъде разделен на няколко области, различаващи се по физически свойства и екологично значение за различните групи организми. Границите на тези региони могат да бъдат приблизително представени, както следва:

. <150 нм - зона ионизирующей радиации,

150 - 400 nm - ултравиолетово лъчение,

400 - 800 nm - видима светлина

800 - 1000 nm - инфрачервено лъчение

. >1000 nm - т.нар. зона далечно инфрачервено лъчение - мощен фактор в топлинния режим на околната среда.

Твърдият ултравиолетов с дължина на вълната по-малка от 290 nm е пагубен за живите клетки, той не достига до земната повърхност, тъй като се отразява от озоновия екран. Мекият ултравиолетов с дължина на вълната от 150 до 400 nm носи много енергия и предизвиква образуването на витамин D в човешката кожа, също така се възприема от органите на зрението на много насекоми; тези лъчи, в умерени дози, стимулират растежа и възпроизводството на клетките, повишават съдържанието на витамини и повишават устойчивостта към болести. Видимата светлина с дължина на вълната от 400 до 800 nm се използва за фотосинтеза от фототрофни организми (растения, фотосинтезиращи бактерии, синьо-зелени) и животни за ориентация. Инфрачервената част от слънчевия спектър (термични лъчи) с дължина на вълната над 750 nm причинява нагряване на обекти, тази част от спектъра е особено важна за животни с променлива телесна температура - пойкилотерми.

Попада в биосферата от космоса слънчева светлинас енергия 2 кал. на 1 cm2 за 1 мин. Това е така наречената слънчева константа. Тази светлина, преминаваща през атмосферата, е отслабена и не повече от 67% от нейната енергия може да достигне до земната повърхност в ясен пладне. Преминавайки през облачна покривка, вода и растителност, слънчевата светлина допълнително се отслабва и разпределението на енергията в нея в различни части на спектъра се променя значително.

Лъчистата енергия, която достига земната повърхност в ясен ден, се състои от приблизително 10% ултравиолетова радиация, 45% видима светлина и 45% инфрачервена радиация. Видимата светлина се отслабва най-малко при преминаване през облаци и вода. Следователно фотосинтезата може да се осъществи както в облачни дни, така и под слой бистра вода с известна дебелина. Светлината е от съществено значение за всички живи организми. Но някои организми могат да се развиват в пълна тъмнина. Например много гъбички и бактерии.

Видимата светлина е от особено значение в живота на всички организми. С участието на светлината в растенията и животните протичат най-важните процеси: фотосинтеза, транспирация, фотопериодизъм, движение, зрение и др. На светлината се образува хлорофил и се осъществява процесът на фотосинтеза, т.е. синтез на органични вещества от неорганични. Фотосинтетичната активност на зелените растения осигурява на планетата органична материя. Всички организми зависят от земните фотосинтезиращи растения за храна. Растенията използват главно синя и червена светлина за фотосинтеза. По отношение на светлината те обикновено се делят на светлолюбиви (степни растения), устойчиви на сянка (повечето горообразуващи видове) и сенчести (мъхове, папрати).

Движението на Земята около Слънцето причинява редовни промени в продължителността на деня и нощта според сезоните на годината. Сезонният ритъм в живота на организмите се определя преди всичко от намаляването на дневните часове през есента и увеличаването през пролетта. Продължителността на дневните часове е важен регулиращ фактор в живота на живите организми. Сезонните промени във физиологичната активност на живите организми в отговор на промените в продължителността на деня и нощта се наричат ​​фотопериодизъм. Продължителността на дневните часове, за разлика от други абиотични фактори, варира строго редовно за всяко населено място (най-краткият ден е 22 декември, а най-дългият ден е 22 юни, продължителността на всеки ден от годината е известна). В резултат на естествения подбор оцелели организми, чиито физиологични функции се регулират от продължителността на светлата част на деня. Приспособимост към сезонна промянапродължителността на светлата част на деня доведе до появата на растения с дълъг и къс ден. Цветята с дълъг ден цъфтят в началото на лятото, плодовете и семената имат време да узреят преди есента - това са растения средна лентаи северни зони (ръж, пшеница, овес), краткодневни (астри, далии, хризантеми) - растения от южен произход, където светлата част на деня е около 12 часа, така че цъфтят с кратък ден през есента. Намаляването на дневните часове в края на лятото води до спиране на растежа, стимулира отлагането на резервни хранителни вещества от тялото, причинява линеене при животните през есента, определя времето за групиране в стада, миграция, преминаване в състояние на покой и хибернация. Увеличаването на продължителността на дневните часове стимулира сексуалната функция при птици, бозайници и определя времето на цъфтеж на растенията.

температура. Топлинният режим е най-важното условие за съществуването на всички живи организми, тъй като всички физиологични процеси в тях са възможни при определени условия. Границите, в които може да съществува живот, са много тесни - около 300°C, от -200°C до +100°C. Всъщност повечето видове и повечето от активните физиологични процеси са ограничени до по-тесен температурен диапазон. По правило това са температури, при които е възможна нормалната структура и функциониране на протеините, от 0 до 50 0С. В същото време има организми, които имат специализирани ензимни системи, което им осигурява възможност за активно съществуване при телесна температура, която надхвърля определените граници.

Значението на температурата се състои във факта, че тя променя скоростта на биохимичните процеси в клетките и това се отразява на живота на организма като цяло. По отношение на температурата като екологичен фактор всички организми се разделят на две групи: студолюбиви и топлолюбиви.

Студолюбивите организми могат да живеят в условия на относително ниски температури и не понасят високи. И така, дървесните и храстовите видове от Якутия не замръзват при -70 ° C, в Антарктида лишеите, опашките, пингвините живеят при същата температура.

При топлолюбивите жизнената дейност е ограничена до условия високи температури. Това са предимно жители на горещите тропически райони на Земята. Те не понасят ниски температури и често умират вече при 0 ° C, въпреки че не се случва физическо замръзване на техните тъкани. Причината за смъртта им, като правило, е метаболитно нарушение, което води до образуването на необичайни за тях продукти в растенията, включително вредни продукти, които причиняват отравяне.

Живите организми в процеса на еволюция са развили различни форми на адаптация към температурата, включително морфологична, биохимична, физиологична, поведенческа и др. Една от най-важните адаптации към температурата на растенията е формата на техния растеж. Там, където има малко топлина - в Арктика, във високопланинските райони - има много възглавничарски растения, много възглавничарски растения, растения с базални розетки от листа, пълзящи форми. Пълзящите издънки зимуват под снега и не са изложени на разрушителното въздействие на ниските температури.

При животните морфологичните адаптации към температурата също са ясно видими. Под въздействието на температурния фактор животните образуват такива морфологични характеристики като отражателна способност на тялото, пухени, пера и вълнени покривки и мастни натрупвания. Повечето насекоми в Арктика и високо в планините са с тъмен цвят. Това допринася за повишено усвояване на слънчевата топлина. Ендотермичните животни, намиращи се в студени райони (полярни мечки, китове и др.), обикновено са големи, докато тези в горещите страни (като много насекомоядни бозайници) обикновено са по-малки. Това явление се нарича правилото на Бергман. Според това правило при движение на север средният размер на тялото в популациите от ендотермични животни се увеличава.

Животните имат различни поведенчески адаптации към температурата. Те се проявяват в миграции на животни към места с по-благоприятни температури, в промени във времето на дейност и т.н. В пустини, където през деня повърхността може да се нагрее до 60-70 С, почти не можете да видите животни върху горещ пясък. Насекоми, влечуги и бозайници прекарват горещото си време, криейки се в дупки. В дълбините на почвата температурата не се колебае толкова рязко и е относително ниска. Когато температурата спадне, повечето животни преминават към по-висококалорични храни. През топлия сезон катериците ядат повече от 100 вида храна, докато през зимата се хранят предимно с богати на мазнини иглолистни семена. При видовете, живеещи в по-студен климат, различните изпъкнали части на тялото (опашка, уши, крайници) са по-малки, отколкото при сродните видове от по-топлите места.

Газовият състав на атмосферата също е важен климатичен фактор. Преди приблизително 3-3,5 милиарда години атмосферата съдържаше азот, амоняк, водород, метан и водна пара и в нея нямаше свободен кислород. Съставът на атмосферата до голяма степен се определя от вулканични газове. Поради липсата на кислород нямаше озонов екран, който да блокира ултравиолетовото лъчение на слънцето. С течение на времето, поради абиотични процеси, кислородът започва да се натрупва в атмосферата на планетата и започва образуването на озоновия слой. Приблизително в средата на палеозоя консумацията на кислород става равна на образуването му; през този период съдържанието на O2 в атмосферата е близко до съвременното, около 20%. Интересното е, че концентрациите на кислород и въглероден диоксид са ограничаващи за много висши растения. В много растения е възможно да се повиши ефективността на фотосинтезата чрез увеличаване на концентрацията на въглероден диоксид, но е малко известно, че намаляването на концентрацията на кислород може също да доведе до увеличаване на фотосинтезата. При опити върху бобови растения и много други растения е доказано, че намаляването на съдържанието на кислород във въздуха до 5% увеличава интензивността на фотосинтезата с 50%. Изключително важна роляазотът също играе. Това е най-важният биогенен елемент, участващ в образуването на протеинови структури на организмите. Вятърът има ограничаващ ефект върху дейността и разпространението на организмите.

Влажността в някои местообитания е ограничаващ абиотичен фактор за живите организми и определя състава на флората и фауната на дадена област, например в пустинята. Растението усвоява хранителните вещества главно в разтворено състояние. Също така водата е необходима за осъществяването на други жизнени процеси на растенията, а за много организми е и местообитание. Според нуждата от вода се разграничават различни екологични групи растения. Водната растителност включва растения, които не могат да живеят извън водната среда (елодея, леда). Близоводните (наземно-водни) растения растат по крайбрежието на водните обекти и могат да бъдат частично потопени във влажни гори, блата (кукувички лен, тръстика, сфагнум). Тези растения съществуват само при условия на висока влажност на почвата и дори при краткотрайна липса на вода, тези растения изсъхват и могат да умрат. Наземните растения растат на сушата и могат да бъдат устойчиви на суша (кактус, пера, камилски трън) или да издържат на краткотрайна суша, растящи в условия на умерена влажност (бреза, ръж, дъб). Устойчивите на суша растения имат адаптации за живот в сухи места, като модифицирани листа, добре развита коренова система.Например, сукулентните сукулентни растения натрупват вода в телесните си тъкани, например кактусите.

2.2 Биотични фактори на околната среда

Влиянието на биотичните фактори на околната среда се проявява под формата на въздействие на различни живи организми върху растенията и всички заедно - върху околното пространство. Взаимодействията между организмите могат да бъдат преки или косвени.

Фигура 5. Биотични фактори на околната среда.

Коменсализмът е съвместното съществуване на различни организми, когато един организъм, заселвайки се в тялото на друг и се храни за негова сметка, не вреди на носителя (бактерии в човешкото черво). При аменсализма един от съжителстващите организми търпи увреждане, докато другият е безразличен към въздействието на първия (пеницилът убива бактериите, които не могат да му повлияят).

Симбиозата е всички форми на съжителство на организми от различни видове. А взаимноизгодното съвместно съществуване на организми, принадлежащи към различни видове, се нарича мутуализъм. Пример е фактът за връзката между бобовите растения и азотфиксиращите нодулни бактерии, които живеят върху кореновата им система. Корените на висшите растения взаимодействат по подобен начин с мицела на гъбите. И тези, и други организми получават един от друг необходимите за живота вещества.

Състезанието е вид взаимодействие, при което растения от един и същи или различни видове могат да се конкурират помежду си за ресурсите на околното пространство – вода, осветление, хранителни вещества, местоположение и т.н. В този случай консумацията на определени ресурси от едни организми намалява наличността им за други.

Пример за вътрешновидова конкуренция е изкуствена борова гора, където дървета на същата възраст се състезават за светлина. Онези дървета, които не се справят с по-бързото развитие, стават много по-зле на сянка и много от тях умират. Междувидовата конкуренция може да се проследи между растителни видове и родове, които са близки по потребности и са част от една и съща група, например в смесени гори между габър и дъб.

Много растителноядни животни са тревопасни и връзката им с растенията е храненето. И така, на пасища животните ядат само определени видове растения, без да докосват други, отровни или притежаващи лош вкус. С течение на времето това води до фундаментални промени във видовия състав на растителността в този район. Някои растения имат защитни приспособления срещу изяждане от животни, например отделяне на токсични вещества, модифицирани гръбначни листа).

ГЛАВА 3. ЗНАЧЕНИЕТО И РОЛЯТА НА БИОСФЕРАТА В РАЗВИТИЕТО НА ГЕОГРАФСКАТА ОБЩИВКА

3.1. Особеността на живота в съставните черупки

Географската обвивка включва три основни съставни обвивки - атмосфера, хидросфера и литосфера. И във всяка от тези съставни черупки животът се проявява по свой собствен начин.

Фигура 6. Граница на земната биосфера.

Горната граница на разпространението на живот в атмосферата очевидно се определя не толкова от ниските температури, колкото от разрушителния ефект на радиацията. И така, прашец на цъфтящи и голосеменни растения, спори на гъби, мъхове, папрати и лишеи, бактерии и протозои присъстват постоянно или със сезонни ритми във въздуха. Микроорганизми са открити в допълнение към цветен прашец и спори над земята и водата при дъжд, сняг, облаци и мъгла. Цялата въздушна среда е суспензия от жизнеспособен прашец, спори и микроорганизми, чието съдържание намалява с височината. Интензивността на радиацията, създавана от космическите лъчи на височина 9 km, е десет пъти по-голяма, отколкото на морското равнище, а на височини 15-18 km тя вече се увеличава стотици пъти. Разпространението на микроорганизмите на голяма надморска височина е ограничено от потока на твърда ултравиолетова радиация от Слънцето, която убива всички живи същества.

В. И. Вернадски отбеляза, че границите на биосферата се определят преди всичко от областта на съществуване на живот, тоест полето, където е възможно размножаването на организмите. Може да се твърди, че цялата тропосфера, чиято височина е 8-10 km на полярните ширини и 16-18 km на екватора, е в по-голяма или по-малка степен обитавана от живи организми, които се намират или временно, или постоянно в нея. Още в тропопаузата, физическото и температурни характеристикибиосферата, по-специално, интензивното турбулентно смесване на въздушните маси престава. Стратосферата над тропопаузата едва ли е подходяща за съществуване на микроорганизми. Горната граница на биосферата, или полето на съществуване на живот, е доста ясно видима в тропопаузата. В същото време горната граница на въвеждането на спори и микроорганизми, която определя „полето на стабилност на живота“ (живите организми съществуват, но не се възпроизвеждат), е възможна до горната граница на стратосферата.

По този начин зоната на разпространение на живите организми е ограничена главно от тропосферата. Например горната граница на полета на орлите е на височина 7 км; растенията в планинските системи и насекомите във въздуха не са разпространени над 6 km; горната граница на постоянно човешко обитаване е 5, обработваемата земя е 4,5 км, горите в планинските системи на тропиците не растат над 4 км.

Тропосферата е въздушна среда, в която се осъществява само движението на организмите, често с помощта на органи, специално пригодени за това. Явно няма истински аеропланктон, който постоянно живее и се размножава във въздуха. В противен случай тропосферата би била „желе”, наситено максимално с микроорганизми. Целият цикъл на своето развитие, включително размножаването, организмите извършват само в литосферата и хидросферата, както и на границата въздушна средас тези кожи.

Горните слоеве на атмосферата и стратосферата, в които могат да бъдат въведени микроорганизми, както и най-студените и горещи райони на земното кълбо, където организмите могат да съществуват само в състояние на покой, се наричат ​​парабиосфера (според Дж. Хътчинсън).

Съставът на биосферата включва изцяло хидросферата - езера, реки, морета и океани. В моретата и океаните най-високата концентрация на живот е ограничена в евфотичната зона, където прониква слънчевата светлина. Обикновено дълбочината му не надвишава 200 m в моретата и континенталните сладководни басейни. Именно в тази зона, където е възможна фотосинтезата, се концентрират всички фотосинтезиращи организми и се произвеждат първични биологични продукти.

Дисфотичната зона, започваща от дълбочина 200 m, се характеризира с пълна тъмнина и липса на фотосинтезиращи растения. Това е водно местообитание за активно движещи се животни. В същото време мъртви растения, секрети и трупове на животни се спускат на дъното на моретата и океаните в непрекъснат поток през него.

Все още няма ясна представа за долната, литосферна граница на биосферата. В повечето произведения, посветени на биосферата, се посочва, че долната граница на биосферата на континентите е средно 2-3 km. Тук при условия на ниска температура и налягане в сравнение с по-дълбоките слоеве, но с участието на живи организми (микроорганизми) и вода, миграцията на химични елементи спира. Микробиологичните изследвания показват, че микроорганизми също присъстват в пластовото масло за промиване, въпреки че самото масло е стерилно. Под океаните литосферната граница на биосферата се простира до 0,5-1,0 km и вероятно до 3,0 km под дъното им. Все още няма надеждна информация за по-дълбоко проникване на живота в литосферата, въпреки интензивните сондажни операции.

Твърда, течна и газообразна фаза на материята взаимодействат в тропосферата и литосферата, жива материяпряко засяга всички природни процеси. Обвивката на земното кълбо на границата на атмосферата, хидро-, литосферата, върху която е концентрирана живата материя на планетата, се нарича биогеосфера. Концепцията за биогеосферата по своето съдържание е близка до понятието "пейзажна обвивка ". .

3.2. Етапи на развитие на географската обвивка под влияние на биоценозите

Географската обвивка е интегрална материална система, образувана от взаимодействието на взаимното проникване на атмосферата, хидросферата, литосферата и живата материя.

Има няколко етапа в живота на географската обвивка. Най-ранният е предбиосферният, след това биосферният стадий на развитие. В момента все по-често учените започнаха да казват, че започва нов етап в живота на географската обвивка - ноосферната. Развитието следваше пътя на усложняване на структурата, в процеса на взаимодействие се образуваха нови компоненти и комплекси. Всеки нов етап се характеризира с появата на нови кръгове на материя и енергия.

Предбиосферният (геоложки) етап на развитие е продължил от 4,5 до 570 млн. години. По това време се оформят континенти и океански депресии, формират се атмосферата и хидросферата. На предбиосферния етап атмосферата, хидросферата и литосферата са взаимодействали. Живата материя е съществувала, но не е имала непрекъснато разпространение. По това време целостта на черупката се поддържаше от циклите на вода и химични елементи. В резултат на взаимодействието на основните компоненти - вода, въздух, скали- формират се компонентите на географската обвивка. Образуваха се естествен вол и въздух, ж. компонентите носят резултатите от взаимодействието на обвивката. естествен въздух- той вече не е само газове от атмосферата, той съдържа водата от хидросферата и твърди частици от литосферата. V естествена водасъществуват соли и газове, образуват се седиментни скали. В предбиосферния стадий горната граница на географската обвивка вероятно е била разположена на височина от 80 km (в този слой има жълтеникави облаци, състоящи се от замръзнали газове и лед, т.е. водните пари са били пренесени до тази "височина" по време на кръгове). Освен това границата на хомосферата минава на тази височина. Долната граница минаваше по границата на седиментния слой: седиментните скали са резултат от въздействието на волове и въздух върху скалите, освен това тук се намират хоризонтите на подземните води.

Биосферата е сферата на живота, обвивката на Земята, обитавана от живи организми. Областта на разпространение на живите организми определя границите на биосферата. Терминът "биосфера" е предложен от австрийския геолог Едуард Зюс, който го разбира като тънък филм от живот на земната повърхност. Учението за биосферата е разработено от изключителния руски учен V.I. Вернадски.

За горната граница на биосферата вземам озоновия слой (озонов екран), разположен на височина 20–25 км. Долната граница на биосферата минава през литосферата. Биосферата включва долната част на атмосферата, цялата хидросфера, горната част на земната кора и живата материя. Живата материя на планетата е представена от растения, животински микроорганизми и хора. Смята се, че възникването на живота на Земята се е случило преди повече от 3 милиарда години в плитки водни тела в топъл и влажен климат.

Животът на Земята в геоложки обозрим период винаги е съществувал под формата на сложно организирани комплекси от различни организми (биоценози). В същото време живите организми и тяхната среда са тясно свързани, взаимодействат помежду си, образувайки интегрални динамични системи - биогеоценози. . Храненето, дишането и възпроизводството на организмите и свързаните с тях процеси на създаване, натрупване и разпад на органична материя осигуряват постоянна циркулация на материята и енергията. Този цикъл е свързан с миграцията на атоми на биогенни химични елементи - техните биогеохимични цикли. В хода на биогеохимичните цикли атомите на повечето химични елементи преминават безброй пъти през живата материя. Така целият кислород на атмосферата се върти през живата материя за 2000 години, въглеродният диоксид - за 200 (300) години, а цялата вода на биосферата - за 2 милиона години.

Широкото разпространение на живите организми на Земята е подпомогнато от способността им да се адаптират към най-разнообразните условия на околната среда, удивително широките физически граници на живота на живата материя, както и високия потенциал за възпроизвеждане. Понастоящем съставът на биосферата е доминиран от животни над растенията, а по масата на материята растенията са многократно по-големи от масата на животните. По-голямата част от биомасата е концентрирана на сушата: тя надвишава биомасата на океана с 1000 пъти. Живите организми са изключително неравномерно разпределени в биосферата. Най-голямата им концентрация се наблюдава на повърхността на сушата (включително почвата и повърхностните слоеве на атмосферата), повърхностните слоеве на Световния океан, както и дъното му в зоната на плитките води. Масата на живата материя в сравнение с масата на техните геосфери е много незначителна (0,01% от масата на цялата биосфера). Ролята на живата материя в биосферата обаче е огромна.

В атмосферата повечето организми не се издигат над няколкостотин метра. Бактерии са открити в литосферата на дълбочина над 2000 м. Почвата е особено богата на живот. На сушата биомасата обикновено нараства от полюсите към екватора, а броят на растителните и животинските видове се увеличава в същата посока.

Резултатите от дейността на живите организми засегнаха всички черупки на Земята. Живите организми до голяма степен определят настоящия солен състав на океанските води, разрушават, модифицират и създават скали, както и някои форми на релефа (коралови острови). Почти целият кислород в атмосферата е от биогенен произход; благодарение на организмите притокът и изтичането на въглероден диоксид са балансирани.

Растенията са организми, които в процеса на фотосинтеза създават органична материя от неорганична материя, която животните използват за храна. В момента животните (1,5 милиона) преобладават над растителните (около 500 хиляди) видове в биосферата по отношение на видовия състав. Въпреки това растителната биомаса е 1000 пъти по-висока от животинската биомаса.

Животните съставляват само малка част от биосферата на нашата планета; масата им не надвишава 2% от всички живи същества. Въпреки това, тяхната роля в биосферата и географската обвивка на Земята е изключително голяма: хранейки се с растения и един с друг, животните участват в биологичния цикъл на веществата и преобразуването на енергия - основният процес на биосферата. Ролята на животните във формирането на почвата, тяхното многостранно влияние върху живота на растенията, в живота на човека е голяма.

Организмите играят важна роля в образуването на почвата.

Почва - най-горният тънък слой на земната кора, който има плодородие - способността да се снабдяват растенията с необходимите им хранителни вещества и влага. Това е сложен органоминерален комплекс, образуван в резултат на взаимодействието на почвообразуващите фактори: родителски скали, релеф, климат, води, растения и животни. В зависимост от комбинацията от тези фактори се образуват различни почви.

Образуването на един или друг вид почва зависи от притока на органична материя (предимно растителни остатъци) в почвата и влага. Според механичния състав (съотношението на минерални частици с различни размери) почвите се делят на песъчливи, песъчливи, глинести и глинести. Разположението на почвите на Земята зависи преди всичко от климата. В равнините има промяна на почвите от полюсите към екватора:

Човешката намеса в естествените процеси на биосферата води до различни последствия. Така човекът създава нови сортове растения и породи животни, ускорява еволюцията на видовете в природата, обогатява природните общности чрез аклиматизиране на живите организми и повишава плодородието на почвата. Налице е интензивно използване на природните ресурси. В момента темпът на потребление на биоресурси надвишава скоростта на тяхното възстановяване, което води до унищожаване на естествената растителност и дивата природа, влошаване на условията за живот на живите организми, разрушаване на почвата и др.

В същото време човешката дейност засяга и животните. Влиянието може да бъде пряко и косвено, положително и отрицателно, да предизвика увеличаване на броя на едни, намаляване на други и пълно изчезване на трети видове. Отрицателното въздействие е толкова голямо и нарастващо, че изисква спешни мерки за защита на животните. Всички редки и застрашени видове животни и растения са включени в Международната червена книга, публикувана през 1976 г.

В съвременния свят Специално вниманиеплаща се и за намаляване нивото на замърсяване на биосферата в съответствие с документите на конференцията на ООН за устойчиво развитие, която се проведе в Рио де Жанейро през 1992 г. В зависимост от предназначението, защитените територии се разделят на резервати, резервати за диви животни , природни (национални) паркове, природни паметници.

Резерватът е специално защитена от закона природна територия, напълно изключена от стопанска дейност за опазване и проучване на типични или уникални природни комплекси.

Биосферният резерват е строго защитена значима природна територия, която практически не изпитва антропогенни въздействия. Това е територия, където се извършва постоянен мониторинг (мониторинг) на всички изменения в биогенните компоненти на природния резерват.

Заказниците са територии, на които са забранени определени видове и форми на стопанска дейност (орана, дърводобив, сенокос, лов, риболов, туризъм и др.). Не всички от тях са защитени в рамките на светилищата. природен комплекс, а само отделните му компоненти (видове животни, растения).

Националните паркове са обширни територии, които съчетават опазването на живописните пейзажи с интензивното им използване за туристически цели.

Паметниците на природата са уникални, редки и изключителни обекти както от жива, така и от нежива природа, включително свързани с всякакви исторически събития или личности.

Мерките за опазване включват и разработване на методи за отглеждане на редки и застрашени видове животни и растения и тяхното разселване в защитени територии, нови местообитания, както и в зоологически градини и ботанически градини.

Като цяло опазването на флората и фауната е комплекс от международни, държавни, регионални административни, стопански и обществени дейности, насочени към опазване на популацията и видовия състав и поддържане броя на растителните и животинските видове на ниво, което осигурява тяхното съществуване.

Опазването и рационалното използване на флората и фауната в Руската федерация се определя от конституцията на Руската федерация, федерални закони, резолюции и други законодателни актове, Екологичната доктрина на Руската федерация.

Компоненти на географската обвивка и тяхното взаимодействие.

Атмосферата, литосферата, хидросферата и биосферата - четирите обвивки на земното кълбо са в сложно взаимодействие, взаимно се проникват. Заедно се изправят географска обвивка.

Животът се развива в географската обвивка, проявява се дейността на водата, леда, вятъра, образуват се почви, седиментни скали.

Географската обвивка е зона на сложно взаимопроникване, взаимодействие на космически и земни сили. Тя продължава да се развива и усложнява в резултат на взаимодействието на живата и неживата природа.

Горната граница на географската обвивка съответства на тропопаузата - преходният слой между тропосферата и стратосферата. Над екватора този слой се намира на височина 16-18 km, а на полюсите - 8-10 km. На тези височини процесите, генерирани от взаимодействието на геосферите, избледняват и спират. В стратосферата практически няма водна пара, няма вертикално движение на въздуха и температурните промени не са свързани с влиянието на земната повърхност. Животът тук е невъзможен.

Долната граница на сушата минава на дълбочина 3-5 km, т.е. там, където съставът и свойствата на скалите се променят, няма течна вода и живи организми.

Географската обвивка на Земята е интегрална материална система, качествено различна от другите геосфери на Земята. Неговата цялост се определя от непрекъснатото взаимодействие на твърдо, течно и газообразно, а с появата на живот - и живи вещества. Всички компоненти на географската обвивка взаимодействат с помощта на слънчевата енергия, идваща към Земята, и енергията на вътрешните сили на Земята.

Взаимодействието между геосферите на Земята в географската обвивка се осъществява в резултат на циркулацията на вещества (вода, въглерод, кислород, азот, въглероден диоксид и др.).

Всички компоненти на географската обвивка са в сложни взаимоотношения. Промяната в един компонент задължително води до промяна в други.

Ритъм на явленията в географската обвивка.Географската обвивка на Земята непрекъснато се променя, връзката между отделните й компоненти става все по-сложна. Тези промени се случват във времето и пространството. В природата съществуват ритми с различна продължителност. Кратките, дневните и годишните ритми са особено важни за живите организми. Техните периоди на почивка и активност са съобразени с тези ритми. циркаден ритъм(смяна на деня и нощта) се дължи на въртенето на Земята около оста си; годишен ритъм(смяна на сезоните) - въртенето на Земята около Слънцето. Годишният ритъм се проявява в съществуването на периоди на покой и растителност в растенията, в линеене и миграция на животните, в някои случаи - в зимен сън, размножаване. Годишният ритъм в географската обвивка зависи от географската ширина на местата: в екваториалните ширини той е по-слабо изразен, отколкото в умерените или полярните.

Ежедневните ритми протичат на фона на годишните, годишните - на фона на дълготрайните. Също така има вековен,дългосрочни ритми, като изменение на климата (охлаждане - затопляне, изсушаване - овлажняване).

Промените в географската обвивка възникват и в резултат на движението на континентите, напредването и отдръпването на моретата, в хода на геоложките процеси: по време на ерозия и натрупване, работата на морето, вулканизъм. Като цяло географската обвивка се развива прогресивно: от простото към сложното, от най-ниското към най-високото.

Зониране и секториране на географската обвивка.

Най-важната структурна характеристика на географската обвивка е нейното зониране. Закон за зониранее формулиран от великия руски естествен учен В. В. Докучаев, който пише, че разположението на нашата планета спрямо Слънцето, нейното въртене и сферичност влияят на климата, растителността и животните, които са разпределени по земната повърхност в посока от север на юг в строго определен ред.

Зонирането е по-добре изразено в обширните равнини. Въпреки това, границите на географските зони рядко съвпадат с паралели. Факт е, че разпределението на зоните се влияе от много други природни фактори (например релеф). В рамките на зоната могат да се наблюдават значителни разлики. Това се обяснява с факта, че зоналните процеси се наслагват върху азоналните, поради вътрешни фактори, които не са подчинени на законите на зонирането (релеф, разпределение на земята и водата).

Най-големите зонални деления на географската обвивка - географски зони,разграничават се според радиационния баланс (пристигане-разход на слънчева радиация) и естеството на общата циркулация на атмосферата. На Земята съществуват следните географски зони: екваториална, субекваториална (северна и южна), тропична (северна и южна), субтропична (северна и южна), умерена (северна и южна), субполярна (субарктична и субантарктична), полярна (арктична и антарктична). ) .

Географските пояси нямат правилната пръстеновидна форма, те се разширяват, стесняват, огъват се под влиянието на континенти и океани, морски течения, планински системи.

На континентите и океаните географските зони са качествено различни. В океаните те са добре изразени на дълбочина до 150 m, слабо - до дълбочина до 2000 m.

Повлиян от океаните на континентите вътре географски зониобразуван надлъжни сектори(в умерените, субтропичните и тропическите пояси), океански и континентални.

В равнините в географските зони те се различават природни зони(фиг. 45). В континенталния сектор на умерения пояс в рамките на Източноевропейската равнина това са зони на гори, горски степи, степи, полупустини и пустини. Естествените зони се наричат ​​подразделения на земната повърхност, характеризиращи се със сходни почвено-растителни и климатични условия. Основният фактор за образуването на почвена и растителна покривка е съотношението на температури и влага.

Ориз. 45Основните биозони на Земята

Вертикално обяснение.Вертикално естествените компоненти се променят с различна скорост от хоризонталната. При изкачване в планината се променя количеството на валежите и светлинния режим. Същите явления се изразяват по различен начин в равнината. Различното изложение на склоновете е причина за неравномерното разпределение на температурата, влагата и почвената и растителна покривка. Причините за широчинната зоналност и вертикалната зоналност са различни: зоналността зависи от ъгъла на падане слънчеви лъчии съотношението топлина и влага; вертикална зоналност - от понижаване на температурата с височина и степен на влажност.

Почти всяка планинска страна на Земята има свои собствени особености на вертикалната зоналност. В много планински страни поясът на планинската тундра пада и се заменя с пояс от планински ливади.

Ориз. 46Растителността се променя в зависимост от географската ширина и надморска височина на района

Височинната зоналност започва от зоната, разположена в подножието на планината (фиг. 46). Най-важният фактор при разпределението на височините на лентата е степента на влажност.

| |
§ 40. Циркулация на материята и енергията в биосферата§ 42. Природни зони на Русия

Работата на живата материя в биосферата е доста разнообразна. Според Вернадски работата на живата материя в биосферата може да се прояви в две основни форми:

а) химична (биохимична) - I вид геоложка дейност; б) механични - II вид транспортна дейност.

Биогенната миграция на атоми от първи вид се проявява в постоянен обмен на материя между организмите и околната среда в процеса на изграждане на тялото на организмите, усвояване на храната. Биогенната миграция на атоми от втория вид се състои в движението на материята от организмите в хода на нейната жизнена дейност (при изграждане на дупки, гнезда, когато организмите са заровени в земята), движението на самата жива материя, както и като преминаване на неорганични вещества през стомашния тракт на почвени бръмбари, тиняви бръмбари, филтърни хранилки.

За да се разбере работата, която живата материя извършва в биосферата, са много важни три основни положения, които В. И. Вернадски нарече биогеохимични принципи:

1. Биогенната миграция на атомите на химичните елементи в биосферата винаги клони към своето максимално проявление.
2. Еволюцията на видовете в хода на геоложкото време, водеща до създаването на стабилни форми на живот в биосферата, протича в посока, която засилва биогенната миграция на атомите.
3. Живата материя е в непрекъснат химически обмен с заобикалящата я космическа среда и се създава и поддържа на нашата планета от лъчистата енергия на Слънцето.

Функции на живата материя:

1. Енергийна функция

Абсорбция слънчева енергияпри фотосинтеза и химическа енергия по време на разлагането на богати на енергия вещества, пренос на енергия през хранителните вериги.

В резултат на това се осъществява връзката на биосферно-планетарните явления с космическото излъчване, главно със слънчевата радиация. Благодарение на натрупаната слънчева енергия протичат всички жизнени явления на Земята. Нищо чудно, че Вернадски нарече зелените хлорофилни организми основният механизъм на биосферата.

Усвоената енергия се разпределя в рамките на екосистемата между живите организми под формата на храна. Част от енергията се разсейва под формата на топлина, а част се натрупва в мъртва органична материя и преминава във фосилно състояние. Така се образуват находища на торф, въглища, нефт и други горими минерали.

Кислородът се отделя от скалите на литосферата по време на протичащите в тях геохимични процеси. Съдържа 2,8 1014 т. През последните 200 милиона години съдържанието на кислород във въздуха остава постоянно поради фотосинтезата на растенията. Появата на кислород промени много свойства на Земята. Озоновият слой започна да задържа ултравиолетовите лъчи, които са вредни за живите организми. Процесите на изветряне на скалите са се засилили, тъй като кислородът е силен окислител. При отсъствието му в атмосферата, съставът на литосферата на Земята беше напълно различен. По този начин железните кварцити KMA, както и находищата на желязна руда на Сибир, се образуват през докамбрия. Това са железни форми на желязо, които се образуват с малко количество кислород. В следващите геоложки епохи на Земята не е имало такива натрупвания на железни руди. В атмосферата се появи кислород и започнаха да се образуват оксидни форми на желязо, които са по-подвижни и не могат да създават големи отлагания9.

Атмосферният азот се абсорбира от растенията, а животните го получават от растителна храна. Но главната роляпри азотфиксация принадлежи към почвените бактерии. Съдържанието му в атмосферата е 3,8 1015 т. Азотът се връща в атмосферата поради дейността на други бактерии – денитрификатори. Без тях повечето атмосферен азот би бил в свързано състояние в океана и в седиментните скали.

въглерод. По време на съществуването на фотосинтезиращи организми на Земята тяхната атмосфера е преминала в земната кора голям бройвъглерод. В съвременната атмосфера той съдържа 7 1011 т. Балансът на въглерода е свързан с дейността на организма, усвояващ и отделящ въглероден диоксид. Този баланс обаче на места се нарушава от икономическата активност на организма и отделянето на големи количества въглерод в околната среда.

Така съвременната атмосфера е продукт на жизнената дейност на организмите, включително и на хората, които определят, регулират и променят нейния състав.

2. Разрушителна функция

Тази функция се състои в разлагане, минерализация на мъртвата органична материя, химическо разлагане на скалите, участие на образуваните минерали в биотичния цикъл, т.е. предизвиква превръщането на живата материя в инертна. В резултат на това се образува и биогенното и биоинертно вещество на биосферата.

Специално трябва да се спомене химичното разлагане на скалите. „Нямаме на Земята по-мощен трошач на материя от живата материя“, пише Вернадски.

Пионерите на живота върху скалите - бактерии, синьо-зелени водорасли, гъби и лишеи - оказват най-силно химично въздействие върху скалите с разтвори на цял комплекс от киселини - въглеродна, азотна, сярна и различни органични. Разграждайки определени минерали с тяхна помощ, организмите избирателно извличат и включват в биотичния цикъл най-важните хранителни вещества- калций, калий, натрий, фосфор, силиций, микроелементи.

3. Функция за концентрация

Това е името на селективното натрупване в хода на живота на определени видове вещества за изграждане на тялото на даден организъм или отстранени от него по време на метаболизма. В резултат на концентрацията, живите организми извличат и натрупват биогенни елементи на околната среда. Съставът на живата материя е доминиран от атоми на леки елементи: водород, въглерод, азот, кислород, натрий, магнезий, силиций, сяра, хлор, калий, калций. Концентрацията на тези елементи в тялото на живите организми е стотици и хиляди пъти по-висока, отколкото във външната среда. Това обяснява хетерогенността на химическия състав на биосферата и нейната значителна разлика от състава на неодушевената материя на планетата. Наред с концентрационната функция на живия организъм се отделя и противоположно на него по резултати вещество – разсейване. Проявява се чрез трофичната и транспортна дейност на организмите. Например разпръскването на вещество по време на отделяне от организми, смъртта на организмите по време на различен виддвижения в пространството, смяна на кориците. Желязото в кръвния хемоглобин се разпръсква, например, чрез кръвосмучещи насекоми.

4. Средообразуваща функция

Преобразуване на физико-химичните параметри на околната среда (литосфера, хидросфера, атмосфера) в резултат на жизненоважни процеси в условия, благоприятни за съществуването на организмите. Тази функция е съвместен резултат от функциите на живата материя, разгледани по-горе: енергийната функция осигурява енергия за всички звена на биологичния цикъл; деструктивните и концентрираните допринасят за извличането от естествената среда и натрупването на разпръснати, но жизненоважни за живите организми елементи. Много е важно да се отбележи, че в резултат на функцията за формиране на околната среда в географската обвивка се случиха следните основни събития: газовият състав на първичната атмосфера се трансформира, химическият състав на водите на първичния океан се променя, а в литосферата се образува слой от седиментни скали, а на земната повърхност се появява плодородна почвена покривка. „Организмът се занимава със среда, към която не само е приспособен, но и която е приспособена към нея“, така Вернадски характеризира околната среда-образуваща функция на живата материя.

Разгледаните четири функции на живата материя са основните определящи функции. Могат да се откроят още някои функции на живата материя, например10:

Газовата функция определя миграцията на газовете и техните трансформации, осигурява газовия състав на биосферата. Преобладаващата маса газове на Земята е от биогенен произход. В процеса на функциониране на живата материя се създават основните газове: азот, кислород, въглероден диоксид, сероводород, метан и др. Ясно се вижда, че газовата функция е комбинация от две основни функции – разрушителна и екологообразуваща. ;

Редокс функцията се състои в химичното преобразуване главно на онези вещества, които съдържат атоми с различна степен на окисление (съединения на желязо, манган, азот и др.). В същото време на земната повърхност преобладават биогенни процеси на окисление и редукция. Обикновено окислителната функция на живата материя в биосферата се проявява в превръщането от бактерии и някои гъби на относително бедни на кислород съединения в почвата, кората на изветряне и хидросферата в богати на кислород съединения. Редукционната функция се осъществява чрез образуване на сулфати директно или чрез биогенен сероводород, произведен от различни бактерии. И тук виждаме, че тази функция е едно от проявите на околнообразуващата функция на живата материя;

Транспортна функция - пренасяне на материя срещу гравитацията и в хоризонтална посока. Още от времето на Нютон е известно, че движението на потоците на материята по нашата планета се определя от силата на гравитацията. Самата нежива материя се движи по наклонена равнина изключително отгоре надолу. Само в тази посока се движат реки, ледници, лавини, сипеи.

Терминът биосфера е предложен през 1875 г. от австрийския геолог Е. Зюс. И през 1926г В. И. Вернадскисъздава учението за биосферата като активна обвивка на Земята, в която комбинираната дейност на живите организми (включително хората) се проявява като геохимичен фактор с планетарен мащаб и значение. И сега, следвайки Вернадски, биосферата се наричазоната на активен живот, черупката на Земята, обитавана от живи организми, покриваща долната част на атмосферата, хидросферата и горната част на литосферата.

Въпросът за вертикалните граници на биосферата се решава нееднозначно. Само долният слой на атмосферата е най-наситен с живи организми - на по-малко от 100 метра над земята, но птицата кондор е в състояние да се издигне на височина от 7 км, а въздушните течения пренасят микроорганизми, бактерии, гъбични спори до 10 км. И като се вземе предвид фундаменталната възможност за съществуване на живи същества, горна граница на биосфератаизвършва се на височина от 20-25 km (озонов слой) до 30 km; нисъкот няколкостотин метра (зоната на хипергенеза) до няколко километра (където все още се намират анаеробни бактерии), а в Световния океан - до най-дълбоките депресии. Това разбиране на термина биосфера е близко до понятието географска обвивка. С по-тясно тълкуване на този термин, биосферата е съвкупността от всички живи организми, обитаващи географската обвивка, тоест органичния свят или живата материя.

Живите организми и тяхното местообитание са органично свързани и взаимодействат помежду си, образувайки динамични системи на глобално, регионално и местно ниво. Видовият състав на растенията, растящи в определен район, се нарича флора; растителността са растителни съобщества (фитоценози) на определена територия или на Земята като цяло. По същия начин се нарича видовият състав на животните фауна, и всички животни, живеещи на всяка територия - животинският свят.

Биосферата, като специална обвивка на Земята, се е формирала в процеса на еволюция. За милиарди години геоложка история разнообразието от живи организми се е увеличило, организацията им е станала по-сложна, общата им маса и влияние върху всички черупки се е увеличила. Растенията променят състава на атмосферата: обогатяват я с кислород и намаляват съдържанието на въглероден диоксид. Химичният състав на океанските води също се формира до голяма степен при филтрирането на водата от живите организми. Живите организми оказват голямо влияние върху литосферата. Те участват активно в процесите на изветряне, в създаването на органогенни скали (варовик, въглища, торф, според една теория, нефт и др.), както и някои форми на релефа, като коралови острови (атоли), термити. Голяма е ролята на живите организми в създаването на специално природно образувание - почвата.

развитие на животабеше неравномерно. Някои видове (например синьо-зелени водорасли) са оцелели от архея до наши дни; други породиха сложни формижив, до човека; много изчезнаха, неспособни да се адаптират към променящите се условия на околната среда. В цялата история на биосферата е имало приблизително 500 милиона вида, а в момента има само около 2 милиона вида. Изненадващо висок е потенциалът за възпроизвеждане на живи организми и тяхната адаптивност към условията на околната среда. Микроорганизми са открити в исландски гейзери, които имат температура от 93 °C. Спорите на някои бактерии остават жизнеспособни при -253 °C. За да обхване цялата повърхност на планетата, на холерната бактерия при благоприятни условия ще са необходими 1,2 дни, на комара – 203 дни, а на плъха – 8 години; потомството на едно глухарче за 10-12 години ще покрие цялата земя.

Максималната плътност на живата материя(над 90% от общата биомаса) се наблюдава на земната повърхност, главно в тропическите гори (до 500 t/ha); минимум - във високопланинските райони, пустините и полярните райони; в хидросферата биомасата е съсредоточена в повърхностния (планктонен) слой на морската плитка зона. Броят на животинските видове (1,5 милиона) е много по-голям от този на растенията (около 500 000), но растенията са хиляди пъти по-големи по маса от животните. На сушата растителната биомаса е много по-голяма от животинската биомаса, докато в океана, напротив, животните преобладават по маса.

Според условията на живот в органичния свят на океана, планктон- растения (фитопланктон - 70% от биомасата) и животни (зоопланктон), пасивно плаващи във вода и без двигателен апарат; нектон- активно плуващи животни (риби, плуващи мекотели, китоподобни и др.) и бентос- Растения и животни, живеещи на дъното. Общите закономерности на географското разпределение на живата материя в Световния океан са както следва: в тропиците биомасата е ниска (по-малко от 0,01 kg / t 2), тъй като през топла водасъдържа недостатъчно количество кислород, но голямо видово разнообразие. Повишената биопродуктивност и биомаса (до 0,5 kg / m 2) са характерни за районите на издигане на студени дълбоки води (зони на издигане) в близост до западните брегове на континентите; области на дивергенция на повърхностните течения (зони на дивергенция) в източни частиАтлантическия, Индийския и Тихия океан в умерените и субтропичните ширини. В студените води на северната част на Тихия океан, на кръстопътя на Атлантическия и Северния ледовит океан, биомасата достига 2 kg/m 2 , но видовото разнообразие е ниско.

Разпределение на биомаса на земята, като цяло, обратно на океанския и най-важните определящи фактори тук са количеството входяща слънчева енергия и съотношението топлина и влага. Количествено това съотношение се изразява с различни коефициенти, напр. радиационен индекс на сухота(отношението на радиационния баланс към количеството топлина, необходимо за изпаряване на годишната сума на валежите). Максималното разнообразие на биомаса и видове се среща във влажни екваториални гори; с придвижването към полюсите биомасата и видовото разнообразие намаляват. По този път обаче се наблюдават още два пика на увеличение на биомасата (вечнозелени субтропични гори и смесени и широколистни гори от умерения пояс), ограничени до райони, където топлината и влагата са балансирани, т.е. индексът на сухота е близък до единицата.

Биомасата на Земята е 1,8 х 10 12 тона сухо вещество и е неизмеримо малка спрямо масата на Земята (около 6 х 10 27 тона). но ролята на живата материяогромен. Основните му функции са използването на слънчевата енергия от фотосинтезиращите организми и биологичния цикъл на материята и енергията, който осигурява динамиката на всички жизнени процеси. Същността на цикъла се свежда до два противоположни процеса: създаване на органична материя и последващото й превръщане в прости минерални вещества. Тези процеси се състоят от три основни етапа: създаване на първични продукти в резултат на фотосинтеза с помощта на слънчева енергия от органична материя (в този случай се освобождава кислород), трансформация на първични (растителни) продукти във вторични (животински) и унищожаване на първични и вторични биологични продукти. Според начина на участие в биологичния цикъл организмите се делят на 3 големи групи: 1) производители- производство на органична материя от неорганични, предимно растения; 2) потребители- хранене с органични вещества - всички животни, гъби, част от пушки; 3) разложители- микроорганизми и гъбички, които превръщат отпадните продукти на организмите и мъртвите организми в прости неорганични съединения, които се абсорбират от почвата от висши растения. Поредица от растителни, животински, микробни и гъбични видове, свързани помежду си чрез взаимоотношения между храни и потребители, образуват хранителни вериги или хранителни вериги. По тези вериги се пренасят вещества и енергия, а в някои случаи и вредни и опасни химични съединения, чиято концентрация нараства на всяко следващо ниво. Понякога това причинява проблеми с околната среда, а понякога води до смърт на хора, които консумират организми, които са натрупали токсини.

Човешкото въздействие върху биосфератаувеличава и значително засяга всички негови компоненти. Човекът е създал десетки хиляди нови сортове растения и породи животни, ускорява еволюцията на видовете в природата, обогатява природните общности чрез аклиматизиране на живите организми и повишава плодородието на почвата. През 30-40-те години на 20 век В. И. Вернадски излага концепцията за ноосферата като ново състояние на биосферата, при което рационалната дейност на човека се превръща в основен определящ фактор за неговото развитие. Последствията от тази дейност обаче са нееднозначни, често водят до интензивно унищожаване на естествена растителност, животни, влошаване на условията за живот на живите организми, разрушаване на почвата поради ерозия и др.

Повече от 320 вида бозайници, около 500 вида птици и около 200 вида риби, повече от 680 вида застрашени съдови растения са включени в Червената книга. Много видове са напълно унищожени. Това са например пътнически гълъб, морска крава, птица додо. Около 4,5 милиона км 2 или 3% от територията на планетата сега са заети от т. нар. антропогенни пустоши - земи, подложени на ерозия, засоляване, преовлажняване и други негативни процеси, провокирани от човешката дейност. Всичко това в крайна сметка влошава условията на живот на самия човек, понякога ги прави просто неподходящи. Следователно опазването на биосферата, рационалното използване на нейното богатство е едно от критични проблемимодерност.