Gyvų žemės organizmų evoliucija ir jų atspindys geografiniame apvalkale. Biosfera. Jo ribos ir vaidmuo geografiniame apvalkale

Įvadas.

1 skyrius. Gyva medžiaga kaip biologinė materijos judėjimo forma...

1.1 Biosfera: samprata, ribos ir struktūra.

1.2 Gyvybės Žemėje kilmė.

1.3 Gyvų organizmų evoliucija.

2 skyrius. Abiotinių ir biotinių aplinkos veiksnių įtaka gyviems organizmams.

2.1. Abiotiniai aplinkos veiksniai

2.2. Biotiniai aplinkos veiksniai

3 skyrius Biosferos reikšmė ir vaidmuo plėtojant geografinį apvalkalą.

3.1. Gyvenimo komponentų apvalkaluose ypatumai

3.2. Įtakos geografinio apvalkalo vystymosi etapai

Biocenozės.

Išvada.

Literatūra.

Gyvų Žemės organizmų evoliucija ir jų atspindys geografiniame apvalkale

ĮVADAS

Per visus tūkstantmečius žmonėms tai atrodė visiškai akivaizdu Gyva gamta buvo sukurtas toks, kokį žinome dabar, ir visada išliko nepakitęs. Bet taip nėra, iš tikrųjų Žemė turi savo vystymosi pradžią. Šiame kursinis darbas mes svarstome gyvų organizmų evoliucijos procesą visame pasaulyje geologinė istorijaŽemė už jos atspindį geografinio apvalkalo raidoje.

Gyvų organizmų evoliucijos procese svarbus pirmųjų gyvų organizmų susidarymo ir greito jų vystymosi laikas. Gyvų organizmų evoliucija lėmė ir geografinio apvalkalo raidą. Pavyzdžiui, fotosintetinių augalų atsiradimas biogeniniame geografinio apvalkalo vystymosi etape prisidėjo prie deguonies kaupimosi atmosferoje ir ozono sluoksnio atsiradimo. O antropogeniniu laikotarpiu, kai atsirado žmonės, geografinio apvalkalo egzistavimas kelia abejonių, nes žmogus neigiamai veikia geografinį apvalkalą. Neigiamas žmonių poveikis apima: oro taršą, bet kokių gyvūnų naikinimą ir kt.

Mano svarstoma tema yra labai aktuali, nes žmogus turi žinoti, ko dėka jis atsirado ir egzistuoja.

Tikslui pasiekti reikėjo suformuluoti ir išspręsti šias užduotis:

„biosferos“ sąvokos esmės paaiškinimas;

Veiksnių ir biosferos evoliucijos proceso įvertinimas;

Biosferos vaidmens geografinio apvalkalo raidoje atskleidimas.

1 SKYRIUS. GYVOJI MEDŽIAGA KAIP BIOLOGINĖ MEDŽIAGOS JUDĖJIMO FORMA

1.1. Biosfera: samprata, ribos ir struktūra

Biosfera yra gyvybės apgyvendintas Žemės apvalkalas, kurio sudėtį, struktūrą ir energiją iš esmės lemia praeitis arba šiuolaikiška veikla gyvieji organizmai.

Pasak V.I.Vernadskio, biosfera, apimanti visą Žemės rutulį, nėra begalinė, jos ribas didžiąja dalimi lemia gyvosios materijos buvimas joje ir lemia gyvybės plitimo visame Žemės rutulyje ribas tiek horizontaliai, tiek vertikaliai. Tuo pačiu metu, kadangi Žemė turi geoido formą, reikėtų kalbėti apie horizontalias ribas su tam tikromis prielaidomis. Iš tiesų, jei pusiaujo, atogrąžų ir vidutinio klimato platumose gyvybė yra plačiai paplitusi visur, tai turėtų būti paaiškinta aplinkinių poliarinių regionų, ty teritorijų, esančių aplink Šiaurės ir Pietų ašigalius, atžvilgiu.

Arkties vandenyno vandenys su nuolatine ledo danga per didelę jo dalį ištisus metus gausiai apgyvendinta jūrų gyvūnų. Žema temperatūra nėra kliūtis gyviems organizmams plisti per ledo dangą. Net Verchojanske, kuris dar visai neseniai buvo laikomas šalčio poliu, kur absoliutus minimumas siekė -71 °C, auga šiauriniai taigos maumedžių miškai. Tikėtina, kad samanų, grybų, kerpių ir dumblių sporos, kurios gali atlaikyti net žemesnę temperatūrą, gali patekti į Šiaurės ašigalį. Ten, kur yra uolų substratas, pavyzdžiui, šiaurinėse Severnaja Zemljos ir Svalbardo salų pakrantėse, samanų-kerpių augmenija nusėda, nors ir retai. Antarktidoje kerpės aptinkamos net 360 km atstumu nuo Pietų ašigalio 2000 m aukštyje virš jūros lygio. Todėl galima teigti, kad nors gyvų organizmų koncentracija ir įvairovė skirtingų gamtinių sąlygų teritorijose ir vandenyse skiriasi gana reikšmingomis ribomis, gyvybė egzistuoja visame Žemės rutulyje. Vadinasi, biosfera neturi horizontalių ribų ir turėtume kalbėti tik apie jos vertikalųjį matmenį, į kurį įeina – viršutinė litosferos dalis, visa hidrosfera ir apatinė atmosferos dalis.

1 pav. Biosferos ribos

Litosfera yra viršutinė kietas kiautasŽemė. Jo storis svyruoja nuo 50 iki 200 km. Gyvybės plitimas joje yra ribotas ir smarkiai mažėja didėjant gyliui. Didžioji dauguma rūšių yra susitelkusios viršutiniame kelių dešimčių centimetrų storio sluoksnyje. Kai kurios rūšys prasiskverbia į kelių metrų ar dešimčių metrų gylį (kapojasi gyvūnai – kurmiai, kirminai; bakterijos; augalų šaknys). Didžiausias gylis, kuriame buvo rasta kai kurių tipų bakterijos, yra 3–4 km gruntinio vandens ir naftos turinčius horizontus). Gyvybės plitimą gilyn į litosferą stabdo įvairūs veiksniai. Augalų prasiskverbimas neįmanomas dėl šviesos trūkumo. Visoms gyvybės formoms terpės tankis ir temperatūra didėjant gyliui taip pat yra didelės kliūtys. Vidutiniškai kas 100 m temperatūra pakyla apie 3 ° C. Štai kodėl apatine gyvybės plitimo riba litosferoje laikomas trijų kilometrų gylis (kur temperatūra siekia apie +100 ° C).

Hidrosfera - vandeningas Žemės apvalkalas, yra vandenynų, jūrų, ežerų ir upių rinkinys. Skirtingai nuo litosferos ir atmosferos, ją visiškai pasisavina gyvi organizmai. Netgi Pasaulio vandenyno dugne, maždaug 12 km gylyje, buvo rasta įvairių rūšių gyvų būtybių (gyvūnų, bakterijų). Be to, didžioji dalis rūšių gyvena hidrosferoje 150–200 m atstumu nuo paviršiaus. Taip yra dėl to, kad šviesa prasiskverbia į tokį gylį. Ir dėl to žemesniuose horizontuose neįmanoma egzistuoti augalų ir daugelio rūšių, kurių maistas priklauso nuo augalų. Organizmų plitimą dideliame gylyje užtikrina nuolatinis išmatų „lietus“, iškritę negyvų organizmų liekanos viršutiniai sluoksniai taip pat plėšrūnų. Vandens organizmai gyvena tiek gėlame, tiek sūriame vandenyje ir pagal buveinę skirstomi į 3 grupes:

1) planktonas – organizmai, gyvenantys vandens telkinių paviršiuje ir pasyviai judantys dėl vandens judėjimo;

2) nektonas – aktyviai juda vandens stulpelyje;

3) bentosas – organizmai, gyvenantys vandens telkinių dugne arba besiraunantys dumbluose.

Atmosfera yra dujinis Žemės apvalkalas, turintis tam tikrą cheminę sudėtį: apie 78% azoto, 21 - deguonies, 1 - argono ir 0,03% anglies dioksido. Biosfera apima tik žemiausius atmosferos sluoksnius. Gyvybė juose negali egzistuoti be tiesioginio ryšio su litosfera ir hidrosfera. Stambūs sumedėję augalai pasiekia keliasdešimties metrų aukštį, iškeldami vainikus į viršų. Skraidantys gyvūnai – vabzdžiai, paukščiai, šikšnosparniai – pakyla šimtus metrų. Kai kurios plėšriųjų paukščių rūšys pakyla 3-5 km virš Žemės paviršiaus ir ieško grobio. Galiausiai kylančios oro srovės dešimtis kilometrų pasyviai neša aukštyn bakterijas, augalų sporas, grybus, sėklas. Be to, visi išvardyti skraidantys organizmai ar introdukuotos bakterijos atmosferoje yra tik laikinai. Ore nėra nuolat gyvenančių organizmų.

Viršutine biosferos riba laikomas ozono sluoksnis, esantis 30–50 km aukštyje virš Žemės paviršiaus. Jis apsaugo visą mūsų planetos gyvybę nuo galingos ultravioletinės saulės spinduliuotės, daugiausia sugeriančios šiuos spindulius. Virš ozono sluoksnio gyvybė negali egzistuoti.

Taigi dauguma gyvų organizmų rūšių yra sutelktos atmosferos ir litosferos, atmosferos ir hidrosferos ribose, sudarydamos palyginti „ploną gyvybės plėvelę“ mūsų planetos paviršiuje.

1.2 Gyvybės Žemėje kilmė

Susiformavus Žemei kaip planetai ilgas laikas ant jo nebuvo jokių cheminių junginių. Medžiaga egzistavo išsibarsčiusių vandenilio ir helio atomų pavidalu. Pamažu formavosi nauji elementai – paprasčiausi cheminiai junginiai ir vandens garai. Paprasčiausi cheminiai junginiai, veikiami elektros išlydžių ir ultravioletinių spindulių, galėtų sudaryti sudėtingus organinius junginius – aminorūgštis.

2 pav. Pirmųjų pirmuonių Žemėje kilmė

Naujausi tyrimai rodo, kad prieš 3 milijardus metų Žemės atmosferoje buvo daug laisvo deguonies, kuris galėjo atsirasti tik dėl augalų gyvybės. Taigi gyvybės amžius Žemėje yra 3 milijardai metų. Nuo tada, kai gyvenimas pradėjo gaminti puiki suma deguonies, 20-40 km aukštyje, veikiant saulės spinduliuotei, jo molekulės virto ozonu 03. Ozono sluoksnis suformavo ekraną, kuris pradėjo gaudyti ultravioletinę saulės spinduliuotės dalį.

Iš pradžių organiniai junginiai buvo atmosferoje ir tik tada, kai temperatūra pluta nukrito iki 100 ° ir žemiau, lietaus metu išsiliejo vandens garai. Susidarė pirminis vandenynas, į kurį kartu su vandens srovėmis pateko organiniai junginiai. Vandenyje pradėjo atsirasti gyvybė. Pagal teoriją akad. L.I. Oparina per kompleksą cheminės reakcijos vandenyje atsirado didelės molekulinės masės junginių, kurie davė kompleksines baltymų molekules – koacervatus. Pastarosios laikui bėgant pradėjo didėti, dalytis į dalis. Per daugelį milijonų metų koacervatai vystėsi vis labiau. Prasidėjo natūrali atranka, kuri neišvengiamai atvedė besikuriančias gyvas medžiagas į aukštesnę organizaciją. Koacervatai įgavo naujų savybių: pradėjo valgyti, kvėpuoti, augti ir daugintis, perduodami šias savybes vėlesnėms kartoms.

Pirmieji gyvi organizmai išsilaikė iš aplinkinių organinių junginių. Jie galėjo egzistuoti ir daugintis tol, kol pirminio vandenyno vandenyse būtų pakankamai maisto. Užkariavę visą erdvę, jie turėtų žūti. Tačiau kol tai neįvyko, kai kurie iš pradžių to nedarė dauguma mutacijos procese esantys organizmai tapo pajėgūs iš neorganinių medžiagų sintetinti jiems reikalingas organines medžiagas. Susidaro chlorofilo molekulės. Atsirado žali augalai. Prasidėjo fotosintezės procesas. Biogeninė medžiagų cirkuliacija pradėjo įgyti šiuolaikišką pobūdį. Išsilaisvinęs laisvas deguonis pradėjo aktyviai formuoti junginius su kitomis biosferos medžiagomis. Atsirado saprofitai, galintys mineralizuoti negyvų organizmų organines medžiagas. Šie organizmai, skaidydami kitų organizmų lavonus, ėmė grąžinti medžiagą į pradinę neorganinę būseną. Nuo to momento biogeninė medžiagų cirkuliacija buvo uždaryta. Susidarė sąlygos sparčiai vystytis įvairiapusiškam gyvenimui. Organinis pasaulis buvo padalintas į tris karalystes arba pasaulius: augalus, gyvūnus ir mikroorganizmus. Visa tai vyko vandenyne. Tada augalai ir gyvūnai išėjo į sausą žemę. Augalai tai darė anksčiau ir paruošė sąlygas gyvūnams nutūpti sausumoje.

Geologinio Žemės gyvenimo metu joje gyvenančių būtybių sudėtis nuolat keitėsi. Palyginti primityvias formas pakeitė tobulesnės ir labiau organizuotos, geriau prisitaikiusios prie išorinės aplinkos ir atkaklesnės bei aktyvesnės kovoje už būvį. Kai kuriose epochose buvo beveik visiška didelių gyvūnų ir augalų taksonominių grupių kaita. Evoliucija vyko vis didesniu greičiu. Jei visa Žemės istorija imama kaip vieneri metai (365 dienos), tai kosmoso era truks 183 dienas, archėjos 83, proterozojaus - 69, paleozojaus - 18, mezozojaus, cenozojaus - 3 dienas ir 14 valandų. . Žmogus egzistuoja 1 valandą ir 15 minučių. Šiuo mastu žemės ūkis, kuriuo žmonės užsiima apie 8000 metų, užtrunka apie pusę minutės.

1.3 Gyvų organizmų evoliucija

1 lentelė

Era	Laikotarpis	Laikas, milijonas metų	Pagrindiniai evoliucijos įvykiai
	Kvarteras	2,4	Daugelio augalų rūšių nykimas, medžių formų nykimas, žolinių žydėjimas. Žmogaus evoliucija. Stambių žinduolių išnykimas.
Kainozojus	Neogenas	25	Ankstyvųjų sėklų ir spygliuočių vyravimas, stepių ploto padidėjimas. Placentinių žinduolių žydėjimas. Didžiųjų beždžionių atsiradimas.
	Paleogenas	66	Gaubtasėklių, žinduolių, paukščių klestėjimas.
	kreida	136	Žinduolių, paukščių, žydinčių augalų vystymasis. Daugelio roplių išnykimas.
Mezozojus	Jura	196	Roplių dominavimas žemėje, vandenyje ir ore. Gaubtasėklių ir paukščių atsiradimas.
	Triasas	240	Žinduolių atsiradimas. Roplių atsiradimas, gimnasėklių plitimas
	Permė	285	Didelis jūrų organizmų išnykimas. Gimnosėklių atsiradimas, roplių plitimas.
	Anglies	345	Roplių atsiradimas.
	devono	410	Senovės varliagyvių, vabzdžių išvaizda. Žuvies dominavimas. Paparčių ir lyrų miškų atsiradimas.
Paleozojaus	silūrinis	435	Augalų ir bestuburių atsiradimas sausumoje.
	Ordoviko	500	Jūros dumblių gausa. Pirmųjų stuburinių (be žandikaulių) atsiradimas.
	Kambras	570	Gyvybė telkiasi jūrose. Bestuburių vystymasis. Aukštesnių augalų atsiradimas.
	Vėlyvasis proterozojus	1650	Eukariotų, daugialąsčių augalų ir gyvūnų vystymasis.
Proterozojaus	Ankstyvasis proterozojus	2600	Žemesnių augalų vystymasis.
Archeozojaus		4000	Gyvybės atsiradimas, prokariotų atsiradimas. Bakterijų ir melsvai žalios spalvos dominavimas, žaliųjų dumblių atsiradimas.

Paleontologiniai duomenys iš seniausių nuosėdinių sluoksnių rodo, kad ikiorganizmo evoliucijos stadija truko 1,5–1,6 milijardo metų po Žemės, kaip planetos, susiformavimo.

3 pav. Organinio pasaulio evoliucijos diagrama.

Archeano era. Seniausi organizmų gyvybinės veiklos pėdsakai randami Archeano uolienose, kurių amžius yra nuo 2,6 iki 3,5 milijardo metų ir daugiau. Juos atstovauja bakterijų ir melsvadumblių liekanos, susijusios su prokariotais – organizmais, kurių ląstelėse nėra branduolio.

Proterozojaus era.

Proterozojaus eroje klestėjo bakterijos ir dumbliai, jiems dalyvaujant vyksta intensyvūs sedimentacijos procesai. Dėl geležies bakterijų gyvybinės veiklos proterozojuje susidarė didžiausi geležies rūdos telkiniai. Dauguma pirminių augalų laisvai plūduriavo jūros vandens(diatomės, auksiniai dumbliai), kai kurie buvo pritvirtinti prie dugno. O vėlyvajame proterozojuje (prieš 600–650 mln. metų) jau būta kempinių, koelenteratų, plokščiųjų ir anelidų.

Paleozojaus.

Kambro laikotarpis. Kambro regione gyvybė telkėsi vandenyje. Be vienaląsčių dumblių, augalus atstovavo daugialąsčiai dumbliai. Dėl išpjaustytų talų jie aktyviai sintetino organines medžiagas. Daugialąsčiai dumbliai buvo pirminė sausumos lapinių augalų šaka. Taip pat šiuo laikotarpiu jūrose buvo plačiai paplitę bestuburiai, įskaitant brachiopodus ir trilobitus iš nariuotakojų. Archeociatai, sudarę rifus senovės jūrose, buvo nepriklausomas to laikotarpio dvisluoksnių gyvūnų tipas. Jie išmirė, nepaliko palikuonių. Sausumoje gyveno tik bakterijos ir grybai. Kambro pabaigoje atsiranda dauguma žinomų daugialąsčių gyvūnų tipų.

Ordoviko laikotarpis. Ordoviko laikotarpiu gausiai išsivystė įvairūs koralai iš koelenteratų, trilobitų, moliuskų ir dygiaodžių. Pirmieji bežandikaulių stuburinių atstovai yra korimbai.

Bestuburių atsiradimą sausumoje lėmė naujų buveinių paieška, konkurentų ir plėšrūnų nebuvimas. Pirmieji sausumos bestuburiai buvo šimtakojai ir voragyviai. Šios grupės išsivystė iš kažkokių trilobitų, kurie atoslūgio metu dažnai atsidurdavo seklumose.

silūrinis. Laikotarpio pabaigoje kalnų statybos procesai ir jūrų ploto sumažėjimas leido augalams nusileisti sausumoje. Naujomis sąlygomis žuvo daugybė dumblių rūšių. Iš kitų atsirado pirmieji antžeminiai sporiniai augalai – psilofitai. Kaip prisitaikymas prie gyvenimo sausumoje atsiranda vientisieji, mechaniniai ir laidūs audiniai. Susidaro sporos su storu apvalkalu, kurios apsaugo organizmą nuo išsausėjimo. Gyvūninės kilmės Silūro trilobitai buvo plačiai paplitę jūrose.

devono. Devono laikais psilofitų skaičius smarkiai sumažėjo, juos pakeitė lyciforminiai, asiūklio ir paparčio augalai. Vegetatyvinių organų atsiradimas padidino atskirų augalų dalių funkcionavimo efektyvumą ir jų, kaip darniai vientisos sistemos, gyvybinę veiklą. Šio laikotarpio pabaigoje iš medžių asiūklių, paparčių ir paparčių susiformavo žemumų miškai, o tai lėmė intensyvūs dirvožemio formavimosi procesai ir ypatingos klimato sąlygos. Tuo pačiu laikotarpiu atsirado pirmieji gimnasėkliai, kurie atsirado iš senovinių paparčių ir paveldėjo iš jų išorinę, panašią į medį išvaizdą. Atsirandantys sėkliniai augalai galėjo apsigyventi sausesnėse buveinėse, nes jų dauginimasis nebepriklausė nuo drėgnos aplinkos buvimo. Šiuo laikotarpiu iš karkasų atsiranda primityvūs žandikauliai – šarvuotos kremzlinės žuvys. Žandikaulių atsiradimas paaiškinamas aktyvaus maisto gavimo ir perėjimo prie aktyvaus plaukimo gyvenimo būdo poreikiu. Devone atsirado tikri rykliai, taip pat kryžpelekės, plaušpelekės ir rajospelekės žuvys. Kryžpelekių ir kepenų kirmėlių evoliucija vyko sausuose ir deguonies neturtinguose vandens telkiniuose. Aukštutiniame devone stuburiniai gyvūnai atsiranda sausumoje. Taip yra dėl klimato kaitos ir seklių vandens telkinių išdžiūvimo. Pirmieji varliagyviai, stegocefalai, kilę iš kryžminių žuvų, galinčių kvėpuoti atmosferos oru ir šliaužioti iš rezervuaro į rezervuarą naudodamos pelekus. Stegocefalai gyveno pelkėtose vietose, išeidavo į sausumą, bet dauginosi tik vandenyje.

Anglies periodas. Tarp arborescentų buvo plačiai paplitę lyriniai ir sigillariidai, kurių aukštis siekė 30 m ir daugiau. Pirminiuose gimnosėkliuose vyravo įvairūs spygliuočių kamienus primenantys spygliuočių kamienus ir ilgus į juosteles primenantys lapai.

Permo laikotarpis. Išnyko didžiuliai pelkių miškai iš karbono. Medžius primenančius sporinius augalus pakeitė gimnasėkliai, kurie turi išvystytą liemeninių šaknų sistemą ir dauginasi sėklomis. Permo laikotarpiu išnyko dideli jūriniai moliuskai, trilobitai, didelės žuvys, vėžiagyviai, dideli vabzdžiai ir voragyviai. Žuvo ir daug varliagyvių, iki šių dienų išliko tik maži varliagyviai (tritonai, varlės, rupūžės), išnykusius varliagyvius pakeitė pažangesnė gyvūnų grupė, kilusi iš scegocefalų – ropliai. Jie turi sausą, keratinizuotą odą, tankesnius, ląstelinius plaučius ir efektyvesnį kvėpavimo tipą, kai oras patenka į plaučius ir stumiamas atgal per išsiplėtimą ir susitraukimą. krūtinė... Jie turi vidinį apvaisinimą, kiaušinėlis turi maistinių medžiagų atsargas ir apsaugines kiaušinėlio membranas. Ropliai atsiskyrė gimdos kaklelio stuburą, kuris leido jiems laisvai judėti galvą ir. todėl greitai reaguoti į išorinius įvykius. Jie turi labiau pažengusias galūnes nei varliagyviai, pakelia kūną virš žemės ir užtikrina greitą judėjimą. Tuo pačiu metu atsirado terapijos (tikėtini žinduolių protėviai, savo struktūroje derinantys varliagyvių, roplių ir žinduolių ypatybes).

Mezozojaus era.

Triasas. Triase tarp augalų, ypač spygliuočių, kurie užėmė dominuojančią padėtį, paplitę gimnasėkliai. Jūrose amonitai, koralai, dygiaodžiai ir tt sausumoje pasiekė įvairiausių vabzdžių, įskaitant skraidančius. Šiuo laikotarpiu plačiai apsigyveno ropliai: jūrose gyveno ichtiozaurai, pleziozaurai, ore skraidantys driežai, kurie žemėje buvo įvairiai atstovaujami. Pačioje triaso pradžioje nuo roplių atsiskyrė grupė smulkių gyvūnų, kurių skeletas ir dantys buvo tobulesnė. Šie gyvūnai įgijo gebėjimą gimdyti, pastovią kūno temperatūrą, turėjo keturių kamerų širdį ir daugybę kitų progresyvių organizacinių ypatybių. Tai buvo pirmieji primityvūs žinduoliai, arti monotremų.

Juros periodas. Juros periodu susiformavo didžiulės pelkės ir ežerai. Gimnosėkliai vis dar buvo plačiai paplitę. Per šį laikotarpį ropliai klestėjo ir užkariavo vandenį, žemę ir orą. Tarp jų buvo milžiniški pelkių brontozaurai ir diplodokai, skraidantys dinozaurai ir ichtiozaurai. Archeopteriksai, paukščių protėviai, kilę iš ornitizinių dinozaurų protėvių.

Kreidos periodas. Šio laikotarpio viduryje pasirodė pirmieji žydintys augalai, kilę iš gimnasėklių. Pirmieji gaubtasėklių atstovai buvo krūmai arba žemaūgiai medžiai mažais lapais. Tada gana greitai žydintys augalai įgavo daugybę formų, turinčių reikšmingų dydžių ir didelių lapų (pavyzdžiui, magnolijų, platanalapių, laurų šeimos). Lygiagrečiai su jais vystėsi vabzdžiai, kurie, būdami žydinčių augalų apdulkintojais, labai prisidėjo prie progresyvios jų evoliucijos. Vabzdžių apdulkinimas ir vidinis tręšimas sukūrė didelių pranašumų prieš gimnasėklius. Šiuo metu gaubtasėklių rūšių yra apie 250 tūkstančių, tai yra beveik pusė visų šiuo metu žinomų augalų rūšių. Kreidos periodo pabaigoje dauguma gimnasėklių.

Kreidos periodu roplių dominavimas išliko iki šių dienų. Atsirado tikri paukščiai ir placentos žinduoliai. Aukšto organizuotumo juose požymiai buvo pastovi kūno temperatūra, visiškas arterinio ir veninio kraujo srovių atsiskyrimas, padidėjęs medžiagų apykaitos greitis, tobula termoreguliacija, o žinduoliams, be to, gyvas gimimas ir jauniklių maitinimas pienu, smegenų vystymasis. žievė. Progresyvūs organizacijos bruožai leido šioms grupėms palaipsniui perimti dominuojančią padėtį.

Kainozojaus era.

Paleogenas. Paleogene buvo plačiai paplitę atogrąžų ir subtropinių tipų miškai. Šiuo metu žinduoliai, prisitaikę prie įvairių egzistavimo sąlygų, užėmė dominuojančią padėtį žemėje, ore ir vandenyje. Atsirado plėšrieji žinduoliai, iš kurių pirmosios išsišakodavo šiuolaikinės mėsėdžių grupės: lokys, kiaunės, katės, iltys. Jie taip pat davė pradžią primityviems kanopiniams gyvūnams.

Neogenas. Neogeno pabaigoje prasidėjo sausumos nusėdimo procesas. Dėl klimato džiūvimo atogrąžų ir savanų miškus daug kur Žemėje pakeitė atviri kraštovaizdžiai. Šie pokyčiai paskatino plėtrą javų augalai pritaikytas gyventi sausame arba sezoniškai sausame klimate. Maistingi ir lengvai virškinami žolinių javų stiebai, lapai ir sėklos tapo idealiu maistu sparčiai augančiai žolėdžių žinduolių grupei.

Taip pat buvo snukiai, artiodaktilai, arkliniai ir banginių šeimos gyvūnai. Šikšnosparniai, primatai ir graužikai savarankiškai išsivystė iš vabzdžiaėdžių. Šiuo metu paukščių, kaulinių žuvų ir vabzdžių pasaulis itin įvairus ir turtingas.

Kvartero laikotarpis. Svarbiausias kvartero įvykis yra žmogaus atsiradimas ir formavimasis. Homo sapiens), kuris turi didžiulę įtaką augmenijos ir gyvūnų populiacijos dinamikai per pastaruosius kelis tūkstantmečius. Postledynmečiu galutinai susiformavo šiuolaikinis gamtinis-zoninis Žemės augalijos ir gyvūnų populiacijos pasiskirstymas.

2 SKYRIUS. ABIOTINIŲ IR BIOTINIŲ APLINKOS VEIKSNIŲ ĮTAKA GYVIEMS ORGANIZMAMS

2.1 Abiotiniai aplinkos veiksniai

Abiotiniai aplinkos veiksniai yra sąlygų kompleksas išorinė aplinka kurie turi tiesioginį ar netiesioginį poveikį augalams. Abiotiniai veiksniai apima cheminius ir fizinius veiksnius. Cheminiai abiotiniai veiksniai yra dujinės atmosferos oro sudedamosios dalys ir vandens telkinių bei dirvožemio cheminė sudėtis. Fiziniai abiotiniai veiksniai yra: temperatūra, drėgmė ir saulės spinduliuotės intensyvumas. Kai kuriose klasifikacijose į atskirą grupę išskiriami tokie abiotiniai veiksniai kaip orografiniai, įskaitant reljefą, ir geologiniai žemės paviršiaus skirtumai. Abiotinių veiksnių poveikis organizmui yra įvairus ir priklauso nuo kiekvieno atskiro veiksnio poveikio intensyvumo ir jų derinio tarpusavyje. Tam tikrų augalų rūšių skaičių ir pasiskirstymą tam tikroje teritorijoje lemia ribojantys abiotiniai veiksniai, kurie yra gyvybiškai svarbūs, tačiau jų reikšmės yra minimalios (pvz., vandens trūkumas dykumose).

4 pav. Pagrindiniai abiotiniai aplinkos veiksniai.

Šviesa. Viena vertus, šviesa yra pagrindinis organizmų energijos šaltinis, be kurio neįmanoma gyvybė. Kita vertus, tiesioginis šviesos poveikis ląstelei yra mirtinas organizmams. Biosferos kaip visumos evoliucija buvo siekiama „prisijaukinti“ įeinančią saulės spinduliuotę, panaudoti naudingus jos komponentus ir apsaugoti nuo žalingų. Todėl šviesa yra ne tik gyvybiškai svarbus, bet ir ribojantis veiksnys tiek minimaliu, tiek maksimaliu lygiu.

Saulės šviesa yra elektromagnetinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra nuo 0,05 nm iki 3000 nm ar daugiau. Šį upelį galima suskirstyti į kelias sritis, kurios skiriasi fizinėmis savybėmis ir ekologine reikšme skirtingoms organizmų grupėms. Šių sričių ribas galima apytiksliai pavaizduoti taip:

. <150 нм - зона ионизирующей радиации,

150–400 nm – ultravioletinė spinduliuotė,

400 - 800 nm - matoma šviesa

800 - 1000 nm - infraraudonoji spinduliuotė

... > 1000 nm – vadinamosios zonos tolimoji infraraudonoji spinduliuotė – galingas aplinkos šiluminio režimo veiksnys.

Kieta ultravioletinė šviesa, kurios bangos ilgis mažesnė nei 290 nm, kenksminga gyvoms ląstelėms, nepasiekia Žemės paviršiaus, nes ją atspindi ozono ekranas. Minkšta ultravioletinė šviesa, kurios bangos ilgis nuo 150 iki 400 nm, perneša daug energijos ir sukelia vitamino D susidarymą žmogaus odoje, ją suvokia ir daugelio vabzdžių regėjimo organai; šie spinduliai vidutinėmis dozėmis skatina ląstelių augimą ir dauginimąsi, didina vitaminų kiekį, didina atsparumą ligoms. Matomąją šviesą, kurios bangos ilgis nuo 400 iki 800 nm, fotosintezei naudoja fototrofiniai organizmai (augalai, fotosintetinės bakterijos, mėlynai žalia) ir gyvūnai orientacijai. Infraraudonoji saulės spektro dalis (šilumos spinduliai), kurios bangos ilgis didesnis nei 750 nm, sukelia objektų kaitinimą, ši spektro dalis ypač svarbi gyvūnams su kintama kūno temperatūra – poikiloterminė.

Iš kosmoso patenka į biosferą saulės šviesa kurių energija 2 cal. 1 cm2 per 1 min. Tai vadinamoji saulės konstanta. Ši šviesa, einanti per atmosferą, susilpnėja ir giedrą vidurdienį Žemės paviršių gali pasiekti ne daugiau kaip 67% jos energijos. Praeinant per debesuotumą, vandenį ir augmeniją, saulės šviesa dar labiau susilpnėja, o energijos pasiskirstymas joje labai pasikeičia skirtingose ​​spektro dalyse.

Spinduliavimo energija, kuri giedrą dieną pasiekia žemės paviršių, susideda iš apie 10 % ultravioletinės spinduliuotės, 45 % matomos šviesos ir 45 % infraraudonosios spinduliuotės. Matoma šviesa mažiausiai susilpnėja prasiskverbiant per debesis ir vandenį. Todėl fotosintezė gali vykti tiek debesuotomis dienomis, tiek po tam tikro storio skaidraus vandens sluoksniu. Šviesa yra būtina visiems gyviems organizmams. Tačiau kai kurie organizmai gali vystytis visiškoje tamsoje. Pavyzdžiui, daug grybų ir bakterijų.

Matoma šviesa yra ypač svarbi visų organizmų gyvenime. Augaluose ir gyvūnuose dalyvaujant šviesai, vyksta svarbiausi procesai: fotosintezė, transpiracija, fotoperiodizmas, judėjimas, regėjimas ir kt. Šviesoje susidaro chlorofilas ir vyksta fotosintezės procesas, t.y. organinių medžiagų sintezė iš neorganinių. Žaliųjų augalų fotosintezės veikla aprūpina planetą organinėmis medžiagomis. Visi organizmai maistui priklauso nuo Žemės fotosintetinių augalų. Augalai fotosintezei daugiausia naudoja mėlynus ir raudonus spindulius. Šviesos atžvilgiu įprasta juos skirstyti į šviesamėgius (stepių augalai), atsparius šešėliui (dauguma mišką formuojančių rūšių) ir šešėlį (samanos, paparčiai).

Žemės judėjimas aplink Saulę sukelia reguliarius dienos ir nakties trukmės pokyčius, atsižvelgiant į metų laikus. Sezoninį organizmų gyvenimo ritmą pirmiausia lemia šviesios paros dalies sumažėjimas rudenį ir pagausėjimas pavasarį. Šviesos paros valandų trukmė yra svarbus gyvų organizmų gyvenimą reguliuojantis veiksnys. Sezoniniai gyvų organizmų fiziologinio aktyvumo pokyčiai, reaguojant į dienos ir nakties trukmės pokyčius, vadinami fotoperiodizmu. Šviesos paros valandų trukmė, priešingai nei kiti abiotiniai veiksniai, kiekvienoje vietovėje griežtai skiriasi (trumpiausia diena yra gruodžio 22 d., o ilgiausia - birželio 22 d., žinoma bet kurios metų dienos trukmė). Dėl natūralios atrankos išliko organizmai, kurių fiziologines funkcijas reguliavo šviesos paros valandų trukmė. Pritaikymas prie sezoninis pokytis dėl dienos šviesos ilgumo atsirado ilgadienių ir trumpadienių augalų. Ilgadieniai žydi vasaros pradžioje, prieš rudenį vaisiai ir sėklos turi laiko sunokti - tai augalai vidurinė juosta ir šiaurinės zonos (rugiai, kviečiai, avižos), trumpadieniai (astrai, jurginai, chrizantemos) - pietinės kilmės augalai, kur šviesus paros laikas yra apie 12 valandų, todėl rudenį žydi trumpa diena. Sumažėjus šviesiam paros laikui vasaros pabaigoje, sustabdomas augimas, skatinamas rezervinių maistinių medžiagų nusėdimas organizme, rudenį sukeliamas gyvūnų pelėsis, lemia pulkų grupavimo, migracijos, perėjimo į ramybės būseną laiką. ir žiemos miegas. Šviesiosios dienos trukmės ilgėjimas skatina paukščių, žinduolių lytinę funkciją, lemia augalų žydėjimo laiką.

Temperatūra. Šiluminis režimas yra svarbiausia visų gyvų organizmų egzistavimo sąlyga, nes tam tikromis sąlygomis galimi visi fiziologiniai procesai juose. Ribos, kuriose gyvybė gali egzistuoti, yra labai siauros - apie 300 ° С, nuo -200 ° С iki + 100 ° С. Tiesą sakant, dauguma rūšių ir dauguma aktyvių fiziologinių procesų apsiriboja siauresniu temperatūrų diapazonu. Paprastai tai yra temperatūra, kurioje įmanoma normali baltymų struktūra ir funkcionavimas, nuo 0 iki 50 ° C. Tuo pačiu metu yra organizmų, turinčių specializuotas fermentų sistemas, kurios suteikia jiems galimybę aktyviai egzistuoti esant kūno temperatūrai, kuri viršija nurodytas ribas.

Temperatūros reikšmė slypi tame, kad ji keičia biocheminių procesų greitį ląstelėse, o tai atsispindi viso organizmo gyvybinėje veikloje. Kalbant apie temperatūrą, kaip ekologinį veiksnį, visi organizmai yra suskirstyti į dvi grupes: šaltamėgius ir termofilinius.

Šaltį mėgstantys organizmai sugeba gyventi palyginti žemoje temperatūroje ir negali pakęsti aukštų. Taigi Jakutijos medžių ir krūmų rūšys neužšąla -70 ° C temperatūroje, o kerpės, uodegos, pingvinai Antarktidoje gyvena toje pačioje temperatūroje.

Termofilinėje aplinkoje gyvybinė veikla apsiriboja sąlygomis aukšta temperatūra... Tai daugiausia karštų atogrąžų Žemės regionų gyventojai. Jie netoleruoja žemų temperatūrų ir dažnai miršta jau esant 0 ° C, nors fizinis jų audinių užšalimas neįvyksta. Jų mirties priežastis, kaip taisyklė, yra medžiagų apykaitos sutrikimas, dėl kurio augaluose susidaro jiems neįprastų produktų, įskaitant kenksmingus, sukeliančius apsinuodijimą.

Gyvi organizmai evoliucijos procese sukūrė įvairias prisitaikymo prie temperatūros formas, tarp jų morfologines, biochemines, fiziologines, elgesio ir kt. Vienas iš svarbiausių augalų prisitaikymo prie temperatūros yra jų augimo forma. Ten, kur mažai šilumos – Arktyje, aukštumose – daug pagalvinių augalų, daug pagalvinių augalų, augalų su šaknų lapų rozetėmis, šliaužiančiomis formomis. Šliaužiantys ūgliai žiemoja po sniegu ir nėra veikiami žalingo žemos temperatūros poveikio.

Gyvūnams taip pat aiškiai atsekami morfologiniai prisitaikymai prie temperatūros. Temperatūros faktoriaus įtakoje gyvūnams susidaro tokie morfologiniai požymiai kaip kūno atspindėjimas, pūkiniai, plunksnų ir vilnos apdangalai, riebalinės nuosėdos. Dauguma vabzdžių Arktyje ir aukštai kalnuose yra tamsios spalvos. Tai skatina didesnį saulės šilumos įsisavinimą. Šaltose vietose aptinkami endoterminiai gyvūnai (poliariniai lokiai, banginiai ir kt.) dažniausiai būna stambūs, o karštų šalių gyventojai (pavyzdžiui, daugelis vabzdžiaėdžių žinduolių) – mažesnio dydžio. Šis reiškinys vadinamas Bergmano taisykle. Pagal šią taisyklę, judant į šiaurę, endoterminių gyvūnų populiacijų vidutinis kūno dydis didėja.

Gyvūnai įvairiai prisitaiko prie temperatūros. Jie pasireiškia gyvūnų migravimu į palankesnės temperatūros vietas, veiklos laiko pasikeitimais ir kt. Dykumose, kur paviršius dieną gali įkaisti iki 60-70 С, ant įkaitusio smėlio gyvūnų beveik nepamatysi. Vabzdžiai, ropliai ir žinduoliai karštą laiką leidžia slėpdamiesi urveliuose. Dirvos gilumoje temperatūra ne taip smarkiai svyruoja ir yra gana žema. Kai temperatūra nukrenta, dauguma gyvūnų pradeda valgyti daugiau kaloringo maisto. Šiltuoju metų laiku baltymai valgo daugiau nei 100 rūšių pašarų, o žiemą daugiausia minta spygliuočių sėklomis, kuriose gausu riebalų. Šaltesniame klimate gyvenančios rūšys turi mažiau išsikišusių kūno dalių (uodegos, ausų, galūnių) nei giminingos rūšys iš šiltesnių vietų.

Atmosferos dujų sudėtis taip pat yra svarbus klimato veiksnys. Maždaug prieš 3-3,5 milijardo metų atmosferoje buvo azoto, amoniako, vandenilio, metano ir vandens garų, o laisvo deguonies joje nebuvo. Atmosferos sudėtį daugiausia lėmė vulkaninės dujos. Dėl deguonies trūkumo nebuvo ozono ekrano, kuris sulaikytų saulės ultravioletinę spinduliuotę. Laikui bėgant dėl ​​abiotinių procesų planetos atmosferoje pradėjo kauptis deguonis, prasidėjo ozono sluoksnio formavimasis. Maždaug paleozojaus viduryje deguonies suvartojimas prilygo jo susidarymui, šiuo laikotarpiu O2 kiekis atmosferoje buvo artimas šiuolaikiniam, apie 20%. Įdomu tai, kad deguonies ir anglies dioksido koncentracijos yra ribojančios daugeliui aukštesnių augalų. Daugelyje augalų fotosintezės efektyvumą galima padidinti padidinus anglies dioksido koncentraciją, tačiau mažai žinoma, kad sumažėjus deguonies koncentracijai gali padidėti ir fotosintezė. Eksperimentuose su ankštiniais augalais ir daugeliu kitų augalų buvo įrodyta, kad sumažinus deguonies kiekį ore iki 5%, fotosintezės greitis padidėja 50%. Nepaprastai svarbus vaidmuo azotas taip pat vaidina. Tai svarbiausias biogeninis elementas, dalyvaujantis organizmų baltymų struktūrų formavime. Vėjas riboja organizmų veiklą ir pasiskirstymą.

Drėgmė kai kuriose buveinėse yra ribojantis abiotinis veiksnys gyviems organizmams ir lemia tam tikros vietovės floros ir faunos sudėtį, pavyzdžiui, dykumoje. Augalas daugiausia pasisavina maistines medžiagas ištirpusias. Taip pat vanduo yra būtinas kitiems augalų gyvybės procesams įgyvendinti, o daugeliui organizmų jis yra ir buveinė. Pagal vandens poreikį išskiriamos skirtingos ekologinės augalų grupės. Vandens augalijai priskiriami augalai, negalintys gyventi už vandens aplinkos ribų (elodėja, ančiukas). Netoli vandens (sausumos-vandens) augalai auga vandens telkinių pakrantėse ir gali būti iš dalies panirę į vandenį drėgnuose miškuose, pelkėse (gegutės linai, nendrės, sfagnai). Šie augalai egzistuoja tik esant didelei dirvožemio drėgmei, ir net trumpam trūkstant vandens šie augalai nuvysta ir gali mirti. Sausumos augalai auga sausumoje ir gali būti atsparūs sausrai (kaktusas, plunksninė žolė, kupranugario spygliuočiai) arba galintys atlaikyti trumpalaikę sausrą, augti vidutinio drėgnumo sąlygomis (beržas, rugiai, ąžuolas). Sausrai atsparūs augalai turi prisitaikymą gyventi sausringoje vietoje, pavyzdžiui, pakitę lapai, gerai išvystyta šaknų sistema.Pavyzdžiui, sultingi augalai kaupia vandenį savo audiniuose, pavyzdžiui, kaktusai.

2.2 Biotiniai aplinkos veiksniai

Biotinių aplinkos veiksnių įtaka pasireiškia įvairių gyvų organizmų įtaka augalams ir kartu – supančiai erdvei. Sąveika tarp organizmų gali būti tiesioginė ir netiesioginė.

5 pav. Biotiniai aplinkos veiksniai.

Komensalizmas – tai skirtingų organizmų sambūvis, kai vienas organizmas, apsigyvendamas kito organizmo viduje ir valgydamas jo sąskaita, nekenkia nešiotojui (bakterijoms žmogaus žarnyne). Sergant amensalizmu, vienas iš koegzistuojančių organizmų patiria žalą, o kitas yra abejingas pirmojo poveikiui (penicilas naikina bakterijas, kurios negali jo paveikti).

Simbiozė – tai visos skirtingų rūšių organizmų bendro gyvenimo formos. O abipusiai naudingas skirtingoms rūšims priklausančių organizmų sambūvis vadinamas abipusiškumu. Pavyzdys yra ryšys tarp ankštinių augalų ir azotą fiksuojančių mazgelių bakterijų, gyvenančių jų šaknų sistemoje. Aukštesniųjų augalų šaknys panašiai sąveikauja su kepurėlių grybų grybiena. Ir tie, ir kiti organizmai vienas iš kito gauna gyvybinei veiklai reikalingas medžiagas.

Konkurencija – tai sąveikos rūšis, kai tos pačios ar skirtingų rūšių augalai gali konkuruoti tarpusavyje dėl supančios erdvės išteklių – vandens, apšvietimo, maisto medžiagų, vietos ir kt. Tokiu atveju vieniems organizmams sunaudojus tam tikrus išteklius sumažėja jų prieinamumas kitiems.

Tarprūšinės konkurencijos pavyzdys – dirbtinis pušynas, kuriame dėl šviesos varžosi to paties amžiaus medžiai. Tie medžiai, kurie nespėja greičiau augti, pavėsyje vystosi daug blogiau, daugelis jų žūva. Tarprūšinę konkurenciją galima atsekti tarp augalų rūšių ir genčių, kurių poreikiai artimi ir kurios priklauso tai pačiai grupei, pavyzdžiui, mišriuose miškuose tarp skroblo ir ąžuolo.

Daugelis augalus mintančių gyvūnų yra žolėdžiai, o jų ryšys su augalais yra valgymas. Taigi ganyklose gyvūnai valgo tik tam tikras augalų rūšis, neliesdami kitų, nuodingų ar turinčių Blogas skonis... Laikui bėgant tai lemia esminius šios srities augalijos rūšinės sudėties pokyčius. Kai kurie augalai turi apsaugines priemones nuo gyvūnų suėsimo, pavyzdžiui, nuodingų medžiagų išsiskyrimo, modifikuotų erškėčių lapų).

3 SKYRIUS. BIOSFEROS REIKŠMĖ IR VAIDMUO GEOGRAFINIO VOKO PLĖTRAI

3.1. Gyvenimo komponentų apvalkaluose ypatumai

Geografinį apvalkalą sudaro trys pagrindiniai komponentai: atmosfera, hidrosfera ir litosfera. Ir kiekviename iš šių komponentų apvalkalų gyvybė pasireiškia savaip.

6 pav. Žemės biosferos riba.

Viršutinę gyvybės plitimo atmosferoje ribą greičiausiai lemia ne tiek žema temperatūra, kiek griaunantis radiacijos poveikis. Taigi ore nuolat arba sezoniniu ritmu yra žydinčių ir gimnasėklių žiedadulkės, grybų, samanų, paparčių ir kerpių sporos, bakterijos ir pirmuonys. Be žiedadulkių ir sporų, mikroorganizmų buvo rasta virš žemės ir vandens telkinių lietaus, sniego, debesų ir rūko metu. Visa oro aplinka yra gyvybingų žiedadulkių, sporų ir mikroorganizmų suspensija, kurių kiekis didėjant ūgiui mažėja. Kosminių spindulių sukuriamos spinduliuotės intensyvumas 9 km aukštyje yra dešimtis kartų didesnis nei jūros lygyje, o 15-18 km aukštyje padidėja šimtus kartų. Mikroorganizmų plitimą aukštyje riboja iš Saulės sklindanti kietoji ultravioletinė spinduliuotė, kuri žudo visus gyvius.

VI Vernadskis pažymėjo, kad biosferos ribas pirmiausia lemia gyvybės egzistavimo laukas, tai yra laukas, kuriame galimas organizmų dauginimasis. Galima teigti, kad visa troposfera, kurios aukštis yra 8-10 km poliarinėse platumose ir 16-18 km ties pusiauju, yra daugiau ar mažiau apgyvendinta gyvų organizmų, kurie joje yra laikinai arba nuolat. Jau tropopauzėje fizinės ir temperatūros charakteristikos biosfera, ypač, sustoja intensyvus turbulentinis oro masių maišymasis. Virš tropopauzės esanti stratosfera vargu ar tinkama mikroorganizmams egzistuoti. Tropopauzėje gana aiškiai matoma viršutinė biosferos riba, arba gyvybės egzistavimo laukas. Šiuo atveju iki viršutinės stratosferos ribos galima viršutinė sporų ir mikroorganizmų patekimo riba, kuri lemia „gyvybės stabilumo lauką“ (gyvi organizmai egzistuoja, bet nesidaugina).

Taigi gyvų organizmų pasiskirstymo plotą daugiausia riboja troposfera. Pavyzdžiui, viršutinė erelių skrydžio riba yra 7 km aukštyje; augalai kalnų sistemose ir vabzdžiai ore nėra plačiai paplitę aukščiau 6 km; viršutinė žmogaus nuolatinės buveinės riba yra 5, iš jo dirbamų žemių - 4,5 km, miškai tropikų kalnų sistemose auga ne daugiau kaip 4 km.

Troposfera yra oro aplinka, kurioje vyksta tik organizmų judėjimas, dažnai pasitelkiant specialiai tam pritaikytus organus. Matyt, tikrojo aeroplanktono, kuris nuolat gyvena ir dauginasi ore, nėra. Priešingu atveju troposfera būtų „želė“, kiek įmanoma prisotinta mikroorganizmų. Visą savo vystymosi ciklą, įskaitant dauginimąsi, organizmai vykdo tik litosferoje ir hidrosferoje, taip pat pasienyje oro aplinka su šiomis odomis.

Viršutiniai atmosferos ir stratosferos sluoksniai, į kuriuos gali patekti mikroorganizmai, taip pat šalčiausi ir karščiausi Žemės rutulio regionai, kuriuose organizmai gali egzistuoti tik ramybės būsenoje, vadinami parabiosfera (pagal J. Hutchinson).

Biosfera visiškai apima hidrosferą – ežerus, upes, jūras ir vandenynus. Jūrose ir vandenynuose didžiausia gyvybės koncentracija apsiriboja eufotinėje zonoje, kur prasiskverbia saulės šviesa. Paprastai jos gylis jūrose ir žemyniniuose gėlo vandens baseinuose neviršija 200 m. Būtent šioje zonoje, kur galima fotosintezė, koncentruojasi visi fotosintezę vykdantys organizmai ir gaminasi pirminiai biologiniai produktai.

Disfotinė zona, prasidedanti nuo 200 m gylio, pasižymi visiška tamsa ir fotosintetinių augalų nebuvimu. Tai vandens buveinė aktyviai judantiems gyvūnams. Tuo pačiu metu negyvi augalai, išskyros ir gyvūnų lavonai per jį nuolatine srove leidžiasi į jūrų ir vandenynų dugną.

Vis dar nėra aiškios idėjos apie apatinę, litosferinę, biosferos ribą. Dauguma biosferai skirtų darbų nurodo, kad žemynuose apatinė biosferos riba yra vidutiniškai 2-3 km. Čia žemos temperatūros ir slėgio sąlygomis, lyginant su gilesniais sluoksniais, tačiau dalyvaujant gyviems organizmams (mikroorganizmams) ir vandeniui, cheminių elementų migracija sustoja. Mikrobiologiniai tyrimai rodo, kad mikroorganizmų yra ir aliejų supančiame formavimo vandenyje, nors pats aliejus yra sterilus. Po vandenynais biosferos litosferos riba tęsiasi iki 0,5–1,0 km ir, galbūt, 3,0 km žemiau jų dugno. Vis dar nėra patikimos informacijos apie gilesnį gyvybės skverbimąsi į litosferą, nepaisant intensyvių gręžimo operacijų.

Kietosios, skystosios ir dujinės medžiagos fazės sąveikauja troposferoje ir litosferoje, gyva materija tiesiogiai veikia visus gamtos procesus. Žemės rutulio apvalkalas ties atmosferos riba, hidro, litosfera, ant kurio telkiasi gyvoji planetos medžiaga, buvo vadinamas biogeosfera.Biogeosferos sąvoka savo turiniu artima sąvokai „kraštovaizdžio gaubtas“. ...

3.2. Geografinio apvalkalo vystymosi etapai, veikiami biocenozių

Geografinis apvalkalas yra vientisa materiali sistema, susidaranti sąveikaujant atmosferai, hidrosferai, litosferai, gyvajai medžiagai.

Yra keli geografinio apvalkalo gyvavimo etapai. Ankstyviausia – ikibiosferinė, vėliau biosferinė vystymosi stadija. Šiuo metu vis daugiau mokslininkų pradeda teigti, kad geografinio apvalkalo gyvenime prasideda naujas etapas - noosferinis. Plėtra vyko struktūros sudėtingumo didinimo keliu, sąveikos procese formavosi nauji komponentai ir kompleksai. Kiekvienam naujam etapui būdingas naujų materijos ir energijos ciklų atsiradimas.

Prebiosferos (geologinis) vystymosi etapas truko nuo 4,5 milijardo metų iki 570 milijonų metų. Šiuo metu susiformavo žemynai ir vandenynų duburiai, formavosi atmosfera ir hidrosfera. Priešbiosferos stadijoje atmosfera, hidrosfera ir litosfera sąveikavo. Gyva medžiaga egzistavo, bet neturėjo nuolatinio pasiskirstymo. Šiuo metu apvalkalo vientisumą palaikė vandens ir cheminių elementų ciklai. Dėl pirminių komponentų sąveikos - vandens, oro, akmenys- susidarė geografinio apvalkalo komponentai. Susidarė natūralus jautis ir oras, g su. komponentai neša lukštų sąveikos rezultatus. Natūralus oras- tai jau ne tik atmosferos dujos, joje yra hidrosferos jautis ir litosferos kietosios dalelės. V natūralus vanduo yra druskų ir dujų, susidarė nuosėdinės uolienos. Prebiosferinėje stadijoje viršutinė geografinio apvalkalo riba tikriausiai buvo 80 km aukštyje (šiame sluoksnyje yra užšalusių dujų ir ledo sudaryti nešvarūs debesys; Be to, šiame aukštyje eina homosferos riba. Apatinė riba ėjo palei nuosėdinio sluoksnio sieną: nuosėdinės uolienos yra jaučių ir oro poveikio uolienoms rezultatas, be to, čia yra požeminiai vandens horizontai.

Biosfera yra gyvybės sfera, Žemės apvalkalas, kuriame gyvena gyvi organizmai. Gyvų organizmų pasiskirstymo sritis lemia biosferos ribas. Terminą „biosfera“ pasiūlė austrų geologas Eduardas Suesas, kuris jį suprato kaip ploną gyvybės plėvelę žemės paviršiuje. Biosferos doktriną sukūrė iškilus rusų mokslininkas V.I. Vernadskis.

Viršutinei biosferos ribai imu ozono sluoksnį (ozono ekraną), esantį 20-25 km aukštyje. Apatinė biosferos riba yra litosferoje. Biosfera apima apatinę atmosferą, visą hidrosferą, viršutinę plutą ir gyvąją medžiagą. Gyvąją planetos medžiagą sudaro augalai, gyvūnų mikroorganizmai ir žmonės. Manoma, kad gyvybė Žemėje atsirado daugiau nei prieš 3 milijardus metų sekliuose vandens telkiniuose šiltame ir drėgname klimate.

Gyvybė Žemėje geologiškai numatomu laikotarpiu visada egzistavo sudėtingai organizuotų įvairių organizmų kompleksų (biocenozių) pavidalu. Tuo pačiu metu gyvi organizmai ir jų buveinė yra glaudžiai susiję, sąveikauja vienas su kitu, sudarydami vientisas dinamines sistemas - biogeocenozes. . Organizmų mityba, kvėpavimas ir dauginimasis bei procesai, susiję su organinių medžiagų susidarymu, kaupimu ir irimu, užtikrina nuolatinę medžiagų ir energijos cirkuliaciją. Šis ciklas yra susijęs su biogeninių cheminių elementų atomų migracija – jų biogeocheminiais ciklais. Biogeocheminių ciklų eigoje daugumos cheminių elementų atomai per gyvąją medžiagą praėjo daugybę kartų. Taigi visas atmosferoje esantis deguonis per gyvąją medžiagą apsisuka per 2000 metų, anglies dioksidas – per 200 (300) metų, o visas biosferos vanduo – per 2 mln.

Plačiai išplitus gyviems organizmams Žemėje prisidėjo jų gebėjimas prisitaikyti prie pačių įvairiausių aplinkos sąlygų, stebėtinai plačios fizinės gyvosios medžiagos gyvenimo ribos, taip pat didelis jų dauginimosi potencialas. Šiuo metu pagal sudėtį biosferoje gyvūnai vyrauja prieš augalus, o pagal medžiagos masę augalai yra daug kartų didesni už gyvūnų masę. Didžioji dalis biomasės yra sutelkta sausumoje: ji 1000 kartų viršija vandenyno biomasę. Gyvi organizmai biosferoje pasiskirstę itin netolygiai. Didžiausia jų koncentracija stebima žemės paviršiuje (įskaitant dirvožemį ir paviršinius atmosferos sluoksnius), paviršiniuose Pasaulinio vandenyno sluoksniuose, taip pat jo dugne sekliųjų vandenų zonoje. Gyvosios medžiagos masė, palyginti su jų geosferų mase, yra labai nereikšminga (0,01% visos biosferos masės). Tačiau gyvosios medžiagos vaidmuo biosferoje yra didžiulis.

Atmosferoje dauguma organizmų nepakyla aukščiau kelių šimtų metrų. Litosferoje bakterijų aptikta daugiau nei 2000 m gylyje.Dirvožemyje ypač gausu gyvybės. Sausumoje visa biomasė didėja nuo ašigalių iki pusiaujo, ta pačia kryptimi didėja augalų ir gyvūnų rūšių skaičius.

Gyvų organizmų veiklos rezultatai paveikė visus Žemės apvalkalus. Gyvi organizmai didžiąja dalimi lemia šiuolaikinę vandenynų vandenų druskos sudėtį, naikina, modifikuoja ir kuria uolienas, taip pat kai kurias reljefo formas (koralų salas). Beveik visas atmosferoje esantis deguonis yra biogeninės kilmės, organizmų dėka subalansuotas anglies dioksido suvartojimas ir suvartojimas.

Augalai yra organizmai, kurie fotosintezės metu iš neorganinių medžiagų sukuria organines medžiagas, kurias gyvūnai naudoja mitybai. Šiuo metu pagal rūšinę sudėtį biosferos rūšinėje sudėtyje dominuoja gyvūnai (1,5 mln.), o ne augalų (apie 500 tūkst.) rūšių. Tačiau augalų biomasė yra 1000 kartų didesnė nei gyvūnų.

Gyvūnai sudaro tik nedidelę mūsų planetos biosferos dalį; jų masė neviršija 2% visų gyvų dalykų. Tačiau jų vaidmuo biosferoje ir Žemės geografiniame gaubte yra nepaprastai didelis: maitindamiesi augalais ir vieni kitais, gyvūnai dalyvauja biologinėje medžiagų cirkuliacijoje ir energijos konversijoje – pagrindiniame biosferos procese. Gyvūnų vaidmuo dirvožemio formavime, jų įvairiapusė įtaka augalų gyvenimui, žmogaus gyvenime yra didelis.

Organizmai vaidina svarbų vaidmenį formuojant dirvą.

Dirvožemis – viršutinis plonas žemės plutos sluoksnis, turintis derlingumą - gebėjimas aprūpinti augalus jiems reikalingomis maistinėmis medžiagomis ir drėgme. Tai sudėtingas organomineralinis kompleksas, susidaręs dėl dirvožemį formuojančių veiksnių sąveikos: pradinių uolienų, reljefo, klimato, vandenų, augalų ir gyvūnų. Priklausomai nuo šių veiksnių derinio susidaro skirtingi dirvožemiai.

Tam tikros rūšies dirvožemio susidarymas priklauso nuo organinių medžiagų (daugiausia augalų liekanų) patekimo į dirvą ir drėgmės. Pagal mechaninę sudėtį (įvairių dydžių mineralinių dalelių santykį) dirvožemiai skirstomi į priesmėlio, priesmėlio, priemolio ir molingus. Dirvožemių pasiskirstymas Žemėje pirmiausia priklauso nuo klimato. Lygumose dirvožemiai keičiasi nuo ašigalių iki pusiaujo:

Žmogaus įsikišimas į natūralius biosferos procesus sukelia įvairių pasekmių. Taigi žmogus kuria naujas augalų ir gyvūnų veislių atmainas, spartina rūšių evoliuciją gamtoje, aklimatizuodamas gyvus organizmus turtina gamtines bendrijas, didina dirvožemio derlingumą. Čia intensyviai naudojami gamtos ištekliai. Šiuo metu biologinių išteklių suvartojimo greitis viršija jų atsigavimo greitį, dėl to naikinama natūrali augmenija ir fauna, blogėja gyvų organizmų gyvenimo sąlygos, naikinamas dirvožemis ir kt.

Tuo pačiu metu žmonių ūkinė veikla turi įtakos ir gyvūnams. Poveikis gali būti tiesioginis ir netiesioginis, teigiamas ir neigiamas, sukelti vienų skaičiaus padidėjimą, kitų sumažėjimą ir visišką trečiųjų rūšių išnykimą. Neigiamas poveikis toks didelis ir auga, kad reikia imtis skubių priemonių gyvūnams apsaugoti. Visos retos ir nykstančios gyvūnų ir augalų rūšys yra įtrauktos į Tarptautinę raudonąją knygą, paskelbtą 1976 m.

Šiuolaikiniame pasaulyje Ypatingas dėmesys Taip pat mokama biosferos užterštumo lygiui mažinti pagal JT darnaus vystymosi konferencijos, kuri vyko 1992 metais Rio de Žaneire, dokumentus, pagal paskirtį saugomos teritorijos skirstomos į draustinius, rezervatus, t. gamtos (nacionaliniai) parkai, gamtos paminklai.

Gamtos draustinis – tai ypatingai saugoma gamtinė teritorija, visiškai pašalinta iš ūkinės veiklos, skirtos tipiškų ar unikalių gamtos kompleksų apsaugai ir tyrinėjimui.

Biosferos rezervatas yra griežtai saugoma reikšminga gamtinė teritorija, kuri praktiškai nepatiria antropogeninės įtakos. Tai teritorija, kurioje vykdomas nuolatinis visų draustinio gamtos biogeninių komponentų pokyčių sekimas (stebėjimas).

Zakaznikai – teritorijos, kuriose draudžiama vykdyti tam tikras ūkinės veiklos rūšis ir formas (arimas, medienos ruoša, šienapjūtė, medžioklė, žvejyba, turizmas ir kt.). Ne visos saugomos teritorijos yra saugomos. natūralus kompleksas, bet tik atskirus jo komponentus (gyvūnų, augalų rūšis).

Nacionaliniai parkai – tai didžiulės teritorijos, kuriose vaizdingų kraštovaizdžių apsauga derinama su intensyviu jų naudojimu turizmo reikmėms.

Gamtos paminklai – tai unikalūs, reti ir išskirtiniai gyvosios ir negyvosios gamtos objektai, taip pat ir susiję su kokiais nors istoriniais įvykiais ar asmenimis.

Aplinkosaugos priemonės taip pat apima retų ir nykstančių rūšių gyvūnų ir augalų veisimo metodų kūrimą ir jų perkėlimą į saugomas teritorijas, naujas buveines, taip pat į zoologijos sodus ir botanikos sodus.

Apskritai floros ir faunos apsauga yra tarptautinių, valstybinių, regioninių administracinių, ekonominių ir socialinių priemonių kompleksas, kuriuo siekiama išsaugoti populiaciją ir rūšinę sudėtį bei išlaikyti tokį augalų ir gyvūnų rūšių skaičių, kuris užtikrintų jų egzistavimą.

Rusijos Federacijos floros ir faunos apsaugą ir racionalų naudojimą nustato Rusijos Federacijos Konstitucija, federaliniai įstatymai, reglamentai ir kiti teisės aktai, Rusijos Federacijos aplinkosaugos doktrina.

Geografinio apvalkalo komponentai ir jų sąveika.

Atmosfera, litosfera, hidrosfera ir biosfera – keturi žemės apvalkalai yra sudėtingoje sąveikoje, prasiskverbia vienas į kitą. Kartu jie susikuria geografinis vokas.

Geografiniame apvalkale vystosi gyvybė, pasireiškia vandens, ledo, vėjo veikla, susidaro dirvožemiai, nuosėdinės uolienos.

Geografinis apvalkalas yra sudėtingos sąveikos, kosminių ir žemiškų jėgų sąveikos sritis. Ji toliau vystosi ir tampa sudėtingesnė dėl gyvosios ir negyvosios gamtos sąveikos.

Viršutinė geografinio apvalkalo riba atitinka tropopauzę, pereinamąjį sluoksnį tarp troposferos ir stratosferos. Virš pusiaujo šis sluoksnis yra 16-18 km aukštyje, o ašigaliais - 8-10 km. Tokiose aukštumose procesai, kuriuos sukelia geosferų sąveika, išnyksta ir sustoja. Stratosferoje praktiškai nėra vandens garų, vertikalaus oro judėjimo, temperatūros pokyčiai nesusiję su žemės paviršiaus įtaka. Gyvenimas čia taip pat neįmanomas.

Žemutinė riba sausumoje eina 3-5 km gylyje, tai yra ten, kur keičiasi uolienų sudėtis ir savybės, nėra skysto vandens ir gyvų organizmų.

Geografinis Žemės apvalkalas yra vientisa materiali sistema, kokybiškai besiskirianti nuo kitų Žemės geosferų. Jo vientisumą lemia nuolatinė kietų, skystų ir dujinių medžiagų sąveika, o atsiradus gyvybei – ir gyvoms medžiagoms. Visos geografinio apvalkalo sudedamosios dalys sąveikauja naudodamos į Žemę ateinančią saulės energiją ir Žemės vidinių jėgų energiją.

Sąveika tarp Žemės geosferų geografiniame apvalkale atsiranda dėl medžiagų (vandens, anglies, deguonies, azoto, anglies dioksido ir kt.) ciklo.

Visi geografinio apvalkalo komponentai yra sudėtinguose tarpusavio ryšiuose. Vieno komponento pakeitimas visada keičia kitus.

Reiškinių ritmas geografiniame apvalkale. Geografinis Žemės apvalkalas nuolat kinta, sudėtingėja atskirų jos komponentų tarpusavio ryšiai. Šie pokyčiai vyksta laike ir erdvėje. Gamtoje yra skirtingos trukmės ritmai. Gyviems organizmams ypač svarbūs trumpi paros ir metiniai ritmai. Jų poilsio ir veiklos laikotarpiai atitinka šiuos ritmus. Kasdienis ritmas(dienos ir nakties kaita) atsiranda dėl Žemės sukimosi aplink savo ašį; metinis ritmas(sezonų kaita) – Žemės apsisukimas aplink Saulę. Metinis ritmas pasireiškia augalų ramybės ir vegetacijos laikotarpiais, gyvūnų slinkimu ir migracija, kai kuriais atvejais žiemos miegu, dauginimu. Metinis ritmas geografiniame apvalkale priklauso nuo vietų platumos: pusiaujo platumose jis yra mažiau ryškus nei vidutinio klimato ar poliarinėse platumose.

Dienos ritmai atsiranda metinių ritmų fone, metiniai – daugiamečių. Taip pat yra pasaulietinis, daugiamečiai ritmai, tokie kaip klimato kaita (vėsinimas – atšilimas, džiovinimas – drėkinimas).

Geografinio apvalkalo pokyčiai taip pat atsiranda dėl žemynų judėjimo, jūrų veržimosi ir atsitraukimo, vykstant geologiniams procesams: erozijos ir kaupimosi metu, jūros darbo, vulkanizmo metu. Apskritai geografinis apvalkalas vystosi palaipsniui: nuo paprasto iki sudėtingo, nuo žemesnio iki aukštesnio.

Geografinio apvalkalo suskirstymas į zonas ir sektoriškumas.

Svarbiausia geografinio apvalkalo struktūrinė ypatybė yra jos zonavimas. Zonavimo įstatymas suformulavo didysis rusų gamtos mokslininkas VVDokučajevas, rašęs, kad mūsų planetos padėtis Saulės atžvilgiu, jos sukimasis ir sferiškumas turi įtakos klimatui, augmenijai ir gyvūnams, kurie pasiskirstę žemės paviršiuje iš šiaurės į pietus griežtai. nustatyta tvarka...

Zonavimas geriau išreikštas didžiulėse lygumose. Tačiau geografinių sričių ribos retai sutampa su paralelėmis. Faktas yra tas, kad zonų pasiskirstymą įtakoja daugelis kitų gamtos veiksnių (pavyzdžiui, reljefas). Vienoje zonoje gali būti didelių skirtumų. Taip yra dėl to, kad zoniniai procesai yra uždėti azoniniams, kuriuos sukelia vidiniai veiksniai, kuriems netaikomi zonavimo dėsniai (reljefas, žemės ir vandens pasiskirstymas).

Didžiausi zoniniai geografinio apvalkalo padaliniai yra geografines zonas, jie skiriami pagal radiacijos balansą (įeinančią ir išeinančią saulės spinduliuotę) ir bendros atmosferos cirkuliacijos pobūdį. Žemėje egzistuoja šios geografinės zonos: pusiaujo, subekvatorinė (šiaurinė ir pietinė), atogrąžų (šiaurinė ir pietinė), subtropinė (šiaurinė ir pietinė), vidutinio klimato (šiaurinė ir pietinė), subpoliarinė (subarktinė ir subantarktinė), poliarinė (arktinė ir antarktinė). )...

Geografinės juostos neturi taisyklingos žiedo formos, jos plečiasi, siaurėja, lenkiasi veikiamos žemynų ir vandenynų, jūros srovės, kalnų sistemos.

Žemynuose ir vandenynuose geografinės zonos kokybiškai skiriasi. Vandenynuose jie gerai ryškūs iki 150 m gylyje, silpnai - iki 2000 m gylyje.

Įtakos turi vandenynai viduje esantys žemynai geografines zonas susiformavo išilginiai sektoriai(vidutinio klimato, subtropikų ir atogrąžų juostose), vandenyno ir žemyno.

Geografinėse zonose esančiose lygumose jie išsiskiria natūralios teritorijos(45 pav.). Rytų Europos lygumos vidutinio klimato juostos žemyniniame sektoriuje tai yra miškų, miško stepių, stepių, pusdykumų ir dykumų zonos. Natūralios zonos vadinamos žemės paviršiaus padaliniais, kuriems būdingos panašios dirvožemio, augmenijos ir klimato sąlygos. Pagrindinis dirvožemio ir augalinės dangos formavimosi veiksnys yra temperatūros ir drėgmės santykis.

Ryžiai. 45. Pagrindinės Žemės biozonos

Vertikalus juosmuo. Vertikaliai natūralūs komponentai keičiasi kitokiu greičiu nei horizontaliai. Kopiant į kalnus keičiasi kritulių kiekis ir šviesos režimas. Tie patys reiškiniai lygumoje išreiškiami skirtingai. Skirtingas šlaitų atodangas lemia nevienodą temperatūros, drėgmės, dirvožemio ir augalinės dangos pasiskirstymą. Platumos ir vertikalaus zonavimo priežastys skiriasi: zonavimas priklauso nuo kritimo kampo saulės spinduliai ir šilumos ir drėgmės santykis; vertikalus zonavimas - nuo temperatūros sumažėjimo aukščio ir drėgmės laipsnio.

Beveik kiekviena kalnuota šalis Žemėje turi savo vertikalios zonos ypatybes. Daugelyje kalnuotų šalių kalnų tundros juosta iškrenta ir ją pakeičia kalnų pievų juosta.

Ryžiai. 46. Augalijos kaita priklausomai nuo reljefo platumos ir aukščio

Aukščio zonavimas prasideda nuo zonos, esančios kalno papėdėje (46 pav.). Svarbiausias veiksnys paskirstant diržo aukštį yra drėgmės laipsnis.

| |
40 skyrius. Medžiagų ir energijos cirkuliacija biosferoje42 skyrius. Rusijos gamtinės zonos

Gyvosios medžiagos darbas biosferoje yra gana įvairus. Pasak Vernadskio, gyvosios medžiagos darbas biosferoje gali pasireikšti dviem pagrindinėmis formomis:

a) cheminis (biocheminis) - I tipo geologinis aktyvumas; b) mechaninė – II transporto veiklos rūšis.

Pirmosios rūšies atomų biogeninė migracija pasireiškia nuolatiniu medžiagų apykaita tarp organizmų ir aplinkos kuriant organizmų kūną, virškinant maistą. Antrosios rūšies atomų biogeninė migracija – tai materijos judėjimas organizmų gyvavimo metu (statant urvus, lizdus, ​​kai organizmai įkasami į žemę), pačios gyvosios medžiagos judėjimas, taip pat perėjimas. neorganinių medžiagų per dirvožemio valgytojų, tuščiavidurių, filtrų tiekėjų skrandžio traktą.

Norint suprasti gyvosios medžiagos darbą biosferoje, labai svarbios trys pagrindinės nuostatos, kurias V.I.Vernadskis pavadino biogeocheminiais principais:

1. Biogeninė cheminių elementų atomų migracija biosferoje visada linkusi į maksimalų pasireiškimą.
2. Geologinio laiko eigoje vykstanti rūšių evoliucija, lemianti stabilių gyvybės formų kūrimąsi biosferoje, eina linkme, kuri didina biogeninę atomų migraciją.
3. Gyvoji medžiaga nuolat vyksta cheminiuose mainuose su ją supančia kosmine aplinka, kurią mūsų planetoje sukuria ir palaiko spinduliuojanti Saulės energija.

Gyvosios medžiagos funkcijos:

1. Energinė funkcija

Absorbcija saulės energija vykstant fotosintezei ir cheminei energijai skaidant energijos prisotintas medžiagas, perduodant energiją maisto grandinėmis.

Dėl to biosferos-planetiniai reiškiniai yra susiję su kosmine spinduliuote, daugiausia su saulės spinduliuote. Dėl sukauptos saulės energijos Žemėje vyksta visi gyvybės reiškiniai. Nenuostabu, kad Vernadskis žaliuosius chlorofilo organizmus pavadino pagrindiniu biosferos mechanizmu.

Sugerta energija paskirstoma ekosistemoje tarp gyvų organizmų maisto pavidalu. Dalis energijos išsisklaido šilumos pavidalu, o dalis kaupiasi negyvoje organinėje medžiagoje ir virsta iškastinėmis būsenomis. Taip susidarė durpių, anglies, naftos ir kitų degiųjų naudingųjų iškasenų telkiniai.

Deguonis išsiskiria iš litosferos uolienų, vykstant jose vykstantiems geocheminiams procesams. Jame yra 2,8 · 1014 tonų.Per pastaruosius 200 milijonų metų deguonies kiekis ore išliko pastovus dėl augalų fotosintezės. Deguonies atsiradimas pakeitė daugelį Žemės savybių. Ozono sluoksnis pradėjo gaudyti ultravioletinius spindulius, kurie kenkia gyviems organizmams. Uolienų dūlėjimo procesai suintensyvėjo, nes deguonis yra stiprus oksidatorius. Nesant jo atmosferoje, litosferos sudėtis Žemėje buvo visiškai kitokia. Taigi KMA geležies kvarcitai, taip pat Sibiro geležies rūdos telkiniai susidarė dar prieškambro laikais. Tai juodosios geležies formos, kurios susidaro su nedideliu deguonies kiekiu. Vėlesniais geologiniais laikais Žemėje tokių geležies rūdos sankaupų nebuvo. Atmosferoje atsirado deguonies ir pradėjo formuotis geležies oksido formos, kurios yra judresnės ir negali sukurti didelių nuosėdų9.

Atmosferoje esantį azotą augalai pasisavina, o gyvūnai jį gauna iš augalinio maisto. Bet pagrindinis vaidmuo azoto fiksacijoje priklauso dirvožemio bakterijoms. Jo kiekis atmosferoje – 3,8 · 1015 t.Azotas į atmosferą grąžinamas dėl kitų bakterijų – denitrifikatorių veiklos. Be jų didžioji dalis atmosferos azoto būtų surišta vandenyne ir nuosėdinėse uolienose.

Anglies. Fotosintetinių organizmų egzistavimo Žemėje metu jų atmosfera perėjo į žemės plutą. didelis skaičius anglies. Šiuolaikinėje atmosferoje jame yra 7 · 1011 tonų Anglies balansas yra susijęs su organizmo veikla, sugeriant ir išskiriant anglies dvideginį. Tačiau šią pusiausvyrą vietomis sutrikdo ūkinė organizmo veikla ir į aplinką išmetami dideli anglies kiekiai.

Taigi šiuolaikinė atmosfera yra organizmų, įskaitant žmones, gyvybinės veiklos produktas, lemiantis, reguliuojantis ir keičiantis jos sudėtį.

2. Naikinamoji funkcija

Ši funkcija susideda iš irimo, negyvų organinių medžiagų mineralizacijos, cheminio uolienų skaidymo, susidariusių mineralų įtraukimo į biotinę cirkuliaciją, t.y. sukelia gyvosios medžiagos virsmą inertiška. Dėl to taip pat susidaro biogeninė ir bioinertiška biosferos medžiaga.

Atskirai reikėtų paminėti cheminį uolienų skaidymą. „Žemėje neturime galingesnio materijos skeltuvo nei gyvoji medžiaga“, – rašė Vernadskis.

Gyvybės uolienose pradininkai – bakterijos, melsvadumbliai, grybai ir kerpės – stipriai cheminį poveikį uolienoms daro viso komplekso rūgščių – anglies, azoto, sieros ir įvairių organinių rūgščių – tirpalais. Jų pagalba skaidydami tam tikrus mineralus, organizmai selektyviai išgauna ir įtraukia svarbiausius maistinių medžiagų- kalcis, kalis, natris, fosforas, silicis, mikroelementai.

3. Koncentracijos funkcija

Taip vadinamas selektyvus tam tikrų rūšių medžiagų, skirtų organizmo kūnui formuoti arba iš jo pašalinamas medžiagų apykaitos metu, kaupimasis gyvenimo eigoje. Dėl koncentracijos funkcijos gyvi organizmai išgauna ir kaupia biogeninius aplinkos elementus. Gyvosios medžiagos sudėtyje vyrauja lengvųjų elementų atomai: vandenilis, anglis, azotas, deguonis, natris, magnis, silicis, siera, chloras, kalis, kalcis. Šių elementų koncentracija gyvų organizmų organizme yra šimtus ir tūkstančius kartų didesnė nei išorinėje aplinkoje. Tai paaiškina biosferos cheminės sudėties nevienalytiškumą ir reikšmingą jos skirtumą nuo negyvosios planetos medžiagos sudėties. Kartu su gyvo organizmo koncentracijos funkcija išsiskiria jam pagal rezultatus priešinga medžiaga – sklaidančioji. Jis pasireiškia per organizmų trofinę ir transportinę veiklą. Pavyzdžiui, medžiagos sklaida, kai ją išskiria organizmai, organizmų mirtis, kai Skirtingos rūšys judesiai erdvėje, viršelių kaita. Kraujo hemoglobino geležis yra išsklaidyta, pavyzdžiui, per kraują siurbiančius vabzdžius.

4. Aplinką formuojanti funkcija

Aplinkos fizikinių ir cheminių parametrų (litosferos, hidrosferos, atmosferos) transformacija dėl gyvybinių procesų palankiomis organizmams egzistuoti sąlygomis. Ši funkcija yra bendras aukščiau aptartų gyvosios medžiagos funkcijų rezultatas: energetinė funkcija aprūpina energiją visoms biologinio ciklo grandims; destruktyvus ir koncentracija prisideda prie ištraukimo iš natūralios aplinkos ir išsibarsčiusių, bet gyvybiškai svarbių gyviems organizmams elementų kaupimosi. Labai svarbu pažymėti, kad dėl aplinką formuojančios funkcijos geografiniame apvalkale įvyko šie pagrindiniai įvykiai: pasikeitė pirminės atmosferos dujų sudėtis, pakito pirminio vandenyno vandenų cheminė sudėtis, litosferoje susidarė nuosėdinių uolienų sluoksnis, o žemės paviršiuje susidarė derlinga dirvos danga. „Organizmas elgiasi su aplinka, prie kurios jis ne tik prisitaikęs, bet ir prisitaikęs prie jos“, – taip Vernadskis apibūdino gyvosios medžiagos aplinką formuojančią funkciją.

Nagrinėjamos keturios gyvosios medžiagos funkcijos yra pagrindinės, lemiančios funkcijos. Galima išskirti dar keletą gyvosios medžiagos funkcijų, pavyzdžiui10:

Dujų funkcija lemia dujų migraciją ir jų virsmą, pateikia biosferos dujų sudėtį. Žemėje vyraujanti dujų masė yra biogeninės kilmės. Gyvosios medžiagos funkcionavimo procese susidaro pagrindinės dujos: azotas, deguonis, anglies dioksidas, vandenilio sulfidas, metanas ir kt. Aiškiai matyti, kad dujų funkcija yra dviejų pagrindinių funkcijų – destruktyvių ir aplinką formuojančių – derinys. ;

Redokso funkcija susideda iš daugiausia tų medžiagų, kuriose yra kintamos oksidacijos būsenos atomų (geležies, mangano, azoto ir kt. junginiai), cheminis pavertimas. Tuo pačiu metu Žemės paviršiuje vyrauja biogeniniai oksidacijos ir redukcijos procesai. Paprastai oksidacinė gyvosios medžiagos funkcija biosferoje pasireiškia bakterijoms ir kai kuriems grybams gana mažai deguonies turinčius junginius dirvožemyje, atšiaurioje plutoje ir hidrosferoje paverčiant deguonies turtingais junginiais. Redukcijos funkcija atliekama formuojant sulfatus tiesiogiai arba per biogeninį vandenilio sulfidą, kurį gamina įvairios bakterijos. Ir čia matome, kad ši funkcija yra viena iš gyvosios medžiagos aplinką formuojančios funkcijos apraiškų;

Transporto funkcija yra medžiagos perdavimas prieš gravitaciją ir horizontalia kryptimi. Nuo Niutono laikų buvo žinoma, kad materijos srautų judėjimą mūsų planetoje lemia gravitacijos jėga. Pati negyva materija juda pasvirusia plokštuma tik iš viršaus į apačią. Tik šia kryptimi juda upės, ledynai, lavinos, stulpeliai.

Biosferos terminą 1875 metais pasiūlė austrų geologas E. Suesas. Ir 1926 m. V. I. Vernadskis sukūrė biosferos kaip aktyvaus Žemės apvalkalo doktriną, kurioje visuminė gyvų organizmų (taip pat ir žmonių) veikla pasireiškia kaip planetinio masto ir reikšmės geocheminis veiksnys. Ir dabar, sekant Vernadskį, biosfera vadinama aktyvios gyvybės sritis, gyvų organizmų apgyvendintas Žemės apvalkalas, dengiantis apatinę atmosferą, hidrosferą ir viršutinę litosferos dalį.

Biosferos vertikalių ribų klausimas sprendžiamas nevienareikšmiškai. Tik apatinis atmosferos sluoksnis yra labiausiai prisotintas gyvų organizmų - žemiau nei 100 metrų virš žemės, tačiau kondorinis paukštis sugeba pakilti iki 7 km aukščio, o oro srovės išneša mikroorganizmus, bakterijas, grybelių sporas iki pat. 10 km. Ir, atsižvelgiant į esminę gyvų būtybių egzistavimo galimybę, viršutinė biosferos riba atliekami 20-25 km aukštyje (ozono sluoksnis) iki 30 km; apačioje nuo kelių šimtų metrų (hipergenezės zona) iki kelių kilometrų (kur dar randama anaerobinių bakterijų), o Pasaulio vandenyne – iki giliausių įdubimų. Toks biosferos termino supratimas yra artimas šiai sąvokai geografinis vokas... Siauriau aiškinant šį terminą, biosfera yra visų gyvų organizmų, gyvenančių geografiniame apvalkale, tai yra organiniame pasaulyje arba gyvojoje medžiagoje, visuma.

Gyvi organizmai ir jų buveinės yra organiškai susiję ir sąveikauja tarpusavyje, sudarydami dinamines pasaulinio, regioninio ir vietinio lygmens sistemas. Tam tikroje vietovėje augančių augalų rūšinė sudėtis vadinama flora; augmenija – tam tikros teritorijos arba visos Žemės augalų bendrijos (fitocenozės). Panašiai vadinama gyvūnų rūšinė sudėtis fauna, ir visi gyvūnai, gyvenantys bet kurioje teritorijoje – gyvūnų pasaulyje.

Biosfera, kaip ypatingas Žemės apvalkalas, susidarė evoliucijos procese. Milijardus metų trukusi geologinė istorija didėjo gyvų organizmų įvairovė, komplikavosi jų organizacija, didėjo bendra masė ir įtaka visiems kriauklėms. Augalai pakeitė atmosferos sudėtį: praturtino ją deguonimi ir sumažino anglies dioksido kiekį. Vandenynų vandenų cheminė sudėtis taip pat didžiąja dalimi susidaro dėl vandens filtravimo gyviems organizmams. Gyvi organizmai turėjo didelę įtaką litosferai. Jie aktyviai dalyvauja atmosferos procesuose, organogeninių uolienų (kalkakmenio, anglies, durpių, pagal vieną iš teorijų, naftos ir kt.) kūrimo, taip pat kai kurių reljefo formų, tokių kaip koralų salos ( atolai), termitų piliakalniai. Gyvų organizmų vaidmuo yra didelis kuriant ypatingą gamtos darinį – dirvožemį.

Gyvenimo raida vyko netolygiai. Kai kurios rūšys (pavyzdžiui, melsvadumbliai) išliko nuo Archeano iki šių dienų; kiti paskatino atsiradimą sudėtingos formos gyvas, iki pat žmogaus; daugelis išmirė, negalėjo prisitaikyti prie besikeičiančių aplinkos sąlygų. Per visą biosferos istoriją buvo apie 500 milijonų rūšių, o šiuo metu yra tik apie 2 milijonus rūšių. Gyvų organizmų dauginimosi potencialas ir jų prisitaikymas prie aplinkos sąlygų yra stebėtinai didelis. Mikroorganizmai buvo rasti Islandijos geizeriuose 93 ° C temperatūroje. Kai kurios bakterijų sporos išlieka gyvybingos esant -253 °C. Norint užfiksuoti visą planetos paviršių, choleros bakterijoms palankiomis sąlygomis prireiktų 1,2 paros, uodui – 203 dienų, o žiurkėms – 8 metų; vienos kiaulpienės palikuonys per 10-12 metų apimtų visą žemę.

Didžiausias gyvosios medžiagos tankis(daugiau kaip 90 % visos biomasės) fiksuojama žemės paviršiuje, daugiausia atogrąžų miškuose (iki 500 t/ha); minimalus - aukštumose, dykumose ir poliariniuose regionuose; hidrosferoje biomasė telkiasi paviršiniame (planktono) seklios jūros vandens zonos sluoksnyje. Gyvūnų rūšių (1,5 mln.) daug daugiau nei augalų (apie 500 tūkst.), tačiau pagal medžiagos masę augalai tūkstantį kartų viršija gyvūnų masę. Sausumoje augalų biomasė yra daug didesnė nei gyvūnų biomasė, vandenyne, priešingai, gyvūnai vyrauja pagal svorį.

Atsižvelgiant į gyvenimo sąlygas organiniame vandenyno pasaulyje, planktonas- augalai (fitoplanktonas – 70% biomasės) ir gyvūnai (zooplanktonas), pasyviai plūduriuojantys vandenyje ir neturintys judėjimo aparato; nekton- aktyviai plaukiojantys gyvūnai (žuvys, plaukiojantys moliuskai, banginių šeimos gyvūnai ir kt.) ir bentosas- dugne gyvenantys augalai ir gyvūnai. Bendrieji gyvosios medžiagos geografinio pasiskirstymo Pasaulio vandenyne dėsningumai yra tokie: tropikuose biomasė nedidelė (mažiau nei 0,01 kg / t 2), nes m. šiltas vanduo yra nepakankamas deguonies kiekis, bet didelis rūšių įvairovė... Padidėjęs bioproduktyvumas ir biomasė (iki 0,5 kg / m 2) būdingi šaltų gilių vandenų pakilimo vietovėms (kylėjimo zonoms) prie vakarinių žemynų pakrančių; paviršinių srovių divergencijos sritys (divergencijos zonos) in rytinės dalys Atlanto, Indijos ir Ramiojo vandenynai vidutinio klimato ir subtropinėse platumose. Šaltuose vandenyse Ramiojo vandenyno šiaurėje, Atlanto ir Arkties sandūroje, biomasė siekia 2 kg/m2, tačiau rūšių įvairovė nedidelė.

Biomasės pasiskirstymas žemėje, apskritai, grįžtant prie vandenyno ir čia svarbiausi lemiantys veiksniai yra gaunamos saulės energijos kiekis bei šilumos ir drėgmės santykis. Kiekybiškai šis santykis išreiškiamas įvairiais koeficientais, pvz. Radiacijos sausumo indeksas(radiacijos balanso ir šilumos kiekio, reikalingo metiniam kritulių kiekiui išgarinti, santykis). Didžiausia biomasės ir rūšių įvairovė būna drėgnuose pusiaujo miškuose, judant ašigalių link, biomasės ir rūšių įvairovė mažėja. Tačiau šiame kelyje yra dar dvi biomasės padidėjimo viršūnės (visžaliai subtropiniai miškai ir mišrūs bei lapuočių miškai vidutinio klimato juostoje), apsiribojančiomis vietovėmis, kuriose šiluma ir drėgmė yra subalansuota, ty sausumo indeksas yra artimas vienybei. .

Žemės biomasė yra 1,8 x 10 12 tonų sausosios medžiagos ir yra neišmatuojamai maža, palyginti su Žemės mase (apie 6 x 10 27 tonos). bet gyvosios materijos vaidmuo didelis. Pagrindinės jo funkcijos – fotosintetinių organizmų saulės energijos panaudojimas bei biologinė medžiagų ir energijos cirkuliacija, užtikrinanti visų gyvybės procesų dinamiką. Ciklo esmė redukuojama į du priešingus procesus: organinės medžiagos susidarymą ir tolesnį jos pavertimą paprastomis mineralinėmis medžiagomis. Šiuos procesus sudaro trys pagrindiniai etapai: fotosintezės, naudojant saulės energiją, pirminės gamybos organinių medžiagų susidarymas (išsiskiriant deguoniui), pirminių (augalinių) produktų pavertimas antriniais (gyvūniniais) produktais ir pirminių ir antrinių biologinių produktų sunaikinimas. Pagal dalyvavimo biologiniame cikle metodą organizmai skirstomi į 3 didelės grupės: 1) gamintojų- organinių medžiagų gamyba iš neorganinių, daugiausia augalų; 2) vartotojai- minta organinėmis medžiagomis – visi gyvūnai, grybai, dalis būrių; 3) reduktoriai- mikroorganizmai ir grybai, kurie organizmų ir negyvų organizmų atliekas paverčia paprastais neorganiniais junginiais, kuriuos iš dirvožemio pasisavina aukštesni augalai. Augalų, gyvūnų, mikroorganizmų ir grybų rūšių, susietų viena su kita ryšiu „maistas – vartotojas“, serija sudaro maisto grandines arba maisto grandines. Šiomis grandinėmis perduodamos medžiagos ir energija, o kai kuriais atvejais – kenksmingi ir pavojingi cheminiai junginiai, kurių koncentracija didėja kiekviename kitame lygyje. Kartais tai sukelia aplinkos problemų, o kartais lemia žmonių, kurie maistui vartoja organizmus, sukaupusius toksinus, mirtį.

Žmogaus poveikis biosferai padidina ir reikšmingai paveikia visus jo komponentus. Žmogus sukūrė dešimtis tūkstančių naujų augalų ir gyvūnų veislių veislių, spartina rūšių evoliuciją gamtoje, praturtina natūralias bendrijas aklimatizuodamas gyvus organizmus, didina dirvožemio derlingumą. XX amžiaus 30–40-aisiais V. I. Vernadskis iškėlė noosferos koncepciją kaip naują biosferos būseną, kurioje pagrindinis jos raidą lemiantis veiksnys yra racionali žmogaus veikla. Tačiau šios veiklos pasekmės yra dviprasmiškos, dažnai sukeliančios intensyvų natūralios augmenijos, gyvūnų naikinimą, gyvų organizmų gyvenimo sąlygų pablogėjimą, dirvožemio sunaikinimą dėl erozijos ir kt.

Į Raudonąją knygą įtraukta daugiau nei 320 žinduolių rūšių, apie 500 paukščių ir apie 200 žuvų rūšių, daugiau nei 680 rūšių nykstančių kraujagyslių augalų. Daugelis rūšių buvo visiškai išnaikintos. Tai, pavyzdžiui, klajojantis balandis, jūros karvė, dodo paukštis. Dabar apie 4,5 milijono km 2 arba 3% planetos teritorijos užima vadinamoji antropogeninė žemė – žemės, linkusios į eroziją, įdruskėjimą, užmirkimą ir kitus neigiamus žmogaus veiklos sukeltus procesus. Visa tai galiausiai pablogina paties žmogaus gyvenimo sąlygas, kartais paverčia jas tiesiog netinkamomis. Todėl biosferos apsauga, racionalus jos turtų naudojimas yra vienas iš kritiniais klausimais modernumas.