Mes visi esame gyvo apvalkalo – biosferos – dalis. Tai unikali ne tik mūsų planetos, bet ir visos galaktikos ekosistema. Žinoma, naujausi tyrimai patvirtino, kad Marse ir įvairiuose asteroiduose buvo rasta organinių medžiagų, tačiau tokia gyvybės formų įvairovė būdinga tik Žemei. Jei esate pasirengęs šiek tiek išplėsti savo akiratį ir peržengti mokyklos programą, laikas išsamiau pakalbėti apie biosferos ypatybes, jos struktūrą ir pagrindines funkcijas.
Biosferos samprata ir jos esmė
Biosfera yra sąlyginis Žemės apvalkalas, kuriame gyvena gyvi organizmai. Kodėl sąlyginis? Faktas yra tas, kad kiti planetos apvalkalai (žemės, vandens ir oro) įrėmina planetą ištisiniu sluoksniu. Pirmiausia atsiranda žemės ir vandenyno pluta (litosfera), tada hidrosfera (ji jungia visus vandens telkinius), po to - atmosfera(oro apvalkalas sklandžiai patenka į kosmosą). Sunku įsivaizduoti biosferą kaip specifinį sluoksnį, nes gyvi organizmai yra tolygiai pasiskirstę visame Žemės paviršiuje ir gali gyventi visuose trijuose elementuose.
Esminės biosferos ypatybės siekia senovės, tačiau vis tiek tai yra „jauniausias“mūsų planetos apvalkalas. Gyvybė Žemėje atsirado palyginti neseniai, vos prieš 3,8 milijardo metų, o tai, palyginti su planetos amžiumi, yra tik smulkmena. Yra dvi biosferos sąvokos:
- Pirmasis apibrėžia apvalkalą kaip visų planetoje esančių organinių medžiagų visumą. Tai buvo termino, kuris vartojamas iki šiol, pagrindas.
- Antrąją koncepciją pasiūlė V. I. Vernadskis, jis manė, kad biosfera yra neatsiejama gyvosios ir negyvosios gamtos vienybė ir sąveika plačiąja šių apibrėžimų prasme.
Tačiau pagrindines biosferos charakteristikas lemia būtent jos organinis komponentas. Juk tai esminis jo skirtumas nuo kitų Žemės apvalkalų.
Biosferos doktrina ir termino kilmė
Gyvojo apvalkalo koncepcija buvo pasiūlyta XIX a. Jeanas-Baptiste'as Lamarkas trumpai apibūdino biosferą, o oficialaus pavadinimo dar net nebuvo. 1875 m. austrų paleontologas ir geologas Eduardas Suessas pirmą kartą sukūrė terminą „biosfera“, kuris vartojamas iki šiol.
Sovietų filosofas ir biogeochemikas V. I. Vernadskis įnešė didžiulį indėlį tiriant visą gyvybę Žemėje, jis išgarsėjo sukūręs holistinę biosferos doktriną. ATjo raštuose gyvi organizmai veikia kaip galinga jėga, kuri nuolat dalyvauja Žemės planetos transformacijoje.
Gyvųjų organizmų ribos
Bendras biosferos aprašymas prasideda nuo ribų, kuriose gali gyventi gyvi organizmai, aprašymu. Kai kurie iš jų yra gana patvarūs ir gali atlaikyti net pačias kritiškiausias sąlygas.
Biosferos ribos:
- Viršutinė kraštinė. Jį lemia atmosfera, o konkrečiai – Žemės ozono sluoksnis, tai yra apie 15-20 kilometrų. Kuo arčiau pusiaujo, tuo galingesnis planetos apsauginis ekranas. Virš ozono sluoksnio gyvybė tiesiog neįmanoma, nes ultravioletinė spinduliuotė nesuderinama su gyvybine organizmo ląstelių veikla. Be to, didėjant ūgiui, deguonies kiekis žymiai sumažėja, o tai taip pat kenkia gyvoms būtybėms.
- Apatinė riba. Litosferos nustatytas didžiausias galimas gylis neviršija 3,5 - 7,5 kilometro. Viskas priklauso nuo kritinio temperatūros padidėjimo, kuriam esant vyksta b altymų struktūrų denatūracija. Tačiau dauguma gyvų organizmų yra susitelkę vos kelių metrų gylyje, tai yra augalų, grybų, mikroorganizmų, vabzdžių ir gyvūnų, gyvenančių skylėse, šaknų sistema.
- Hidrosferos ribos. Gyvi organizmai gali egzistuoti absoliučiai bet kurioje vandenyno dalyje: nuo vandens paviršiaus (planktono, dumblių) iki giliavandenių tranšėjų dugno. Pavyzdžiui, mokslininkai įrodė, kad gyvybė egzistuoja net Marianos įduboje 11 kilometrų gylyje.
Tiesioji apvalkalo struktūra
Pagrindinės biosferos savybės:jo struktūra. Vernadskis išskyrė keletą rūšių medžiagų, kurios sudaro gyvą apvalkalą. Be to, jie gali būti tiek organinės, tiek neorganinės kilmės:
- Gyvoji medžiaga. Tai apima viską, kas turi ląstelių struktūrą. Tačiau gyvosios medžiagos masė biosferos struktūroje yra maža ir sudaro vieną milijonąją viso apvalkalo. Biosferos gyvajai medžiagai būdinga tai, kad ji yra svarbiausia mūsų planetos dalis. Juk būtent gyvi organizmai nuolat įtakoja Žemės išvaizdą, keičia jos paviršiaus struktūrą.
- Biogeninė medžiaga. Tai struktūros, kurias sukuria ir apdoroja gyvi organizmai. Keista, kad milijonus metų gyvos būtybės per savo organų sistemas praėjo beveik visą pasaulio vandenyną, didžiulį kiekį atmosferos dujų ir didelę mineralų masę. Šie procesai gamina organinės kilmės mineralus, tokius kaip nafta, karbonatinės uolienos ir anglis.
- Inertinė medžiaga. Tai negyvosios gamtos produktai, susidarę tiesiogiai nedalyvaujant gyviems organizmams. Tai apima uolienas, mineralus ir neorganinę dirvožemio dalį.
- Bioinertinė medžiaga. Mes prisimename, kad gyvi organizmai nuolat veikia planetą. Dėl to susidaro medžiagos, kurios yra inertinių struktūrų irimo ir sunaikinimo produktai. Šiai grupei priklauso dirvožemis, atmosferos poveikio pluta ir organinės kilmės nuosėdinės uolienos.
- Be to, biosferos struktūroje gali būti medžiagų, kurios yraradioaktyvaus skilimo būsena.
- Atomai yra atskira grupė, kuri nuolat susidaro jonizacijos procese veikiant kosminei spinduliuotei.
- Pastaruoju metu į biosferos struktūrą buvo įtrauktos nežemiškos (kosminės) kilmės medžiagos.
Gyvoji medžiaga kituose Žemės apvalkaluose
Jei mes išsamiai gyvensime ties biosferos ypatybėmis ir sudėtimi, tuomet negalima nepaisyti gyvų organizmų gyvybinės veiklos kituose planetos apvalkaluose:
Aerosfera. Gyvi organizmai negali pakibti atmosferos sluoksniuose, mikroskopiniai vandens lašai tarnauja kaip aerobiontų gyvavimo substratas, o saulės aktyvumas ir aerozoliai – kaip neišsenkančios energijos š altinis. Atmosferoje gyvenantys organizmai skirstomi į tris grupes. Trobobiontai – aktyvūs erdvėje nuo medžių viršūnių iki kamuolinių debesų. Altobiontai yra organizmai, galintys išgyventi ploname ore. Parabiontai – netyčia patenka į aukščiausius atmosferos sluoksnius. Šiame aukštyje jie praranda gebėjimą daugintis, o jų gyvenimo ciklas žymiai sutrumpėja
Geobiosfera. Žemės pluta yra geobiontų substratas ir buveinė. Šis apvalkalas taip pat apima kelis lygius, kuriuose gyvena konkrečios gyvybės formos. Terrabiontai yra organizmai, gyvenantys tiesiai ant žemės paviršiaus. Savo ruožtu, terabiosfera yra padalinta į dar kelis apvalkalus: fitosferą (zoną nuo medžių viršūnių ikižemės paviršius) ir ipedosfera (dirvožemio sluoksnis ir atmosferos pluta). Eolinė zona – aukštumos vietovės, į kurias gyvybė neįmanoma net aukštesniems augalams. Eolobiontai yra tipiški šios zonos atstovai. Litobiosfera – gilūs žemės plutos sluoksniai. Ši zona skirstoma į hipoterrabiosferą (vieta, kur gali gyventi aerobinės (deguonies reikalaujančios) gyvybės formos) ir telurobiosferą (čia gali išgyventi tik anaerobiniai (be deguonies) organizmai). Be to, litobiontų galima rasti litobiosferoje, kurie gyvena požeminiame vandenyje ir uolienų porose
Hidrobiosfera. Ši sritis apima visus mūsų planetos vandens telkinius (išskyrus požeminį vandenį ir atmosferos drėgmę), įskaitant ledynus. Jūrų ir vandenynų gyventojai vadinami hidrobiontais, kurie savo ruožtu skirstomi į: Akvabiontus – žemyninių vandenų gyventojus. Marinobiontai yra gyvi jūrų ir vandenynų organizmai. Vandens storymėje išskiriami trys gyvybės lygiai, priklausomai nuo į vidų prasiskverbiančios saulės šviesos: Fotosfera yra labiausiai apšviesta zona. Disfotosfera visada yra prieblandos vandenyno sritis (ne daugiau kaip 1% insoliacijos). Afotosfera – absoliučios tamsos zona
Nuo tundros iki atogrąžų miškų. Planetų biomų klasifikacija
Biosferos charakteristikos yra neatsiejamai susijusios su biomo samprata. Šis terminas reiškia dideles biologines sistemas, turinčias tam tikrą vyraujantį augmenijos tipą arba specifines kraštovaizdžio savybes. Iš viso jų yra devyni. Žemiau pateikiamas trumpas pagrindinių aprašymasbiomų biosfera:
- Tundra. Didžiulis bemedžių plotas, užimantis šiaurines Eurazijos ir Šiaurės Amerikos dalis. Šios zonos augmenija nėra turtinga, daugiausia kerpių, sezoninių žolių ir samanų. Fauna įvairesnė, ypač šiltaisiais metų mėnesiais, kai prasideda daugelio paukščių ir gyvūnų rūšių migracijos sezonas.
- Taiga. Pagrindinė augalijos rūšis šioje vietovėje yra spygliuočių miškai. Biomas užima apie 11% visos žemės ploto. Nepaisant atšiaurių oro sąlygų, taigoje yra nepaprastai įvairi flora ir fauna.
- Nusprendę miškai. esantis vidutinio klimato zonoje. Klimato sezoniškumas ir pakankamas drėgmės kiekis leido šiame biome vystytis tam tikros rūšies augalijai. Tai daugiausia plačialapių medžių rūšys. Be to, šiuose miškuose gyvena daug žinduolių, paukščių ir grybų, jau nekalbant apie vabzdžius ir mikroorganizmus.
- Stepės. Šią biomą atstovauja Azijos stepės ir klasikinės Šiaurės Amerikos prerijos. Dažniausiai tai yra atviros erdvės be medžių, nes tai turi įtakos dideliam drėgmės trūkumui. Tačiau gyvūnų pasaulis vis dar įvairus.
- Viduržemio jūros zona. Vietovė aplink to paties pavadinimo jūrą pasižymi karštomis ir gana sausomis vasaromis bei labai patogiomis vėsiomis žiemomis. Tipiška augmenija – kietalapiai miškai, dygliuoti krūmai ir žolės.
- Dykumos. Deja, daugiau nei 30% žemės užima teritorijos, kurios visai nėra palankios gyviems organizmams gyventi. Išilgai randamos dykumų zonosvisoje Afrikoje ir Australijoje, Pietų Amerikoje, taip pat pietuose, pietvakariuose ir Eurazijos centre. Šių regionų flora ir fauna yra gana menka.
- Savanos. Šis biomas yra atvira erdvė, visiškai padengta žole ir pavieniais medžiais. Nepaisant to, kad tai gana prasti dirvožemiai, šios zonos fauna stebina savo įvairove. Savanos būdingos Afrikai, Pietų Amerikai ir Australijai.
- Dygliuoti (tropiniai) miškai. Ši zona išsiskiria keistomis dygliuotų krūmų formomis ir šimtamečiais medžiais – baobabais. Dėl netolygaus kritulių pasiskirstymo šio biomo augalija yra gana reta. Atogrąžų miškų galima rasti Pietvakarių Azijoje ir Afrikoje.
Atogrąžų miškai. Tai drėgniausia mūsų planetos sritis. Šio biomo augalija stebina savo mastu ir įvairove. Plačialapiai atogrąžų miškai išsidėstę didelių pilnatekių upių, tokių kaip Amazonė, Orinokas, Nigeris, Zambezi, Kongas, baseinuose. Jie taip pat apima Pietryčių Azijos pusiasalius ir archipelagus
Pagrindinės gyvo apvalkalo funkcijos gamtoje
Atėjo laikas apsvarstyti pagrindines biosferos funkcijas ir jų charakteristikas:
- Energija. Šią funkciją atlieka augalai, dalyvaujantys fotosintezės procese. Kaupdami saulės energiją jie arba paskirsto ją tarp kitų gyvojo apvalkalo komponentų, arba kaupia negyvose organinėse dalelėse. Taip atsiranda degių mineralų (anglis, durpės, nafta).
- Dujos. Gyvi organizmai dalyvauja vykstančiuose dujų mainuose.
- Koncentracija. Kai kurios gyvybės formos turi galimybę selektyviai kaupti biogeninius elementus iš išorinės aplinkos. Vėliau jie gali būti šių medžiagų š altinis.
- Destruktyvus. Gyvi organizmai nuolat veikia aplinką, skaidydami ir apdorodami jos paviršių. Taip susidaro inertiška ir bioinertiška medžiaga.
- Aplinkos formavimas. Biosfera palaiko palankių ir nepalankių aplinkos sąlygų balansą, būtiną visaverčiam organizmų gyvenimui.
Biosferos savybės
Kadangi gyvasis apvalkalas yra labai sudėtinga sistema, biosferos charakteristikos negali apsieiti be pagrindinių savybių, lemiančių jos specifiškumą:
- Centralizacija. Visi procesai gyvame apvalkale yra sutelkti aplink gyvus organizmus, jie užima pagrindinę vietą biosferos doktrinoje.
- Atvirumas. Biosfera gali egzistuoti tik dėl energijos iš išorės, šiuo atveju tai yra saulės aktyvumas.
- Savarankiškas reguliavimas. Biosfera yra „holistinis organizmas“, kuris, kaip ir gyva būtybė, turi galimybę homeostazuoti.
- Įvairovė. Žemėje gyvena daugybė gyvūnų, augalų, mikroorganizmų ir grybų.
- Medžiagų cirkuliacijos užtikrinimas. Būtent dėl gyvų organizmų vyksta fotosintezė ir medžiagų apykaita. Pagal biosferos charakteristikas šie du procesai užima vieną iš pagrindinių vietų.
Evoliucija ir istorijagyvojo Žemės apvalkalo vystymasis
Jei apibūdintume biosferą evoliucijos požiūriu, tai būtų vienintelis apvalkalas, kuris nuolat tobulėja ir tobulėja. Viskas priklauso nuo gyvosios materijos, ji nuolat vystosi. Neorganinė gyvojo apvalkalo dalis neturi galimybės vystytis. Jei kalbėsime apie biosferos ypatybes ateityje, tada viskas yra šiek tiek sudėtingiau. Apvalkalas tampa vis nestabilesnis ir labai sunku numatyti tolesnę raidą.
Dirbtinė biosfera
Žmogus negali egzistuoti už gyvo apvalkalo ribų, labai sunku atkurti viską, ką jis gali mums duoti. Biosferos savybės yra tokios unikalios, kad žmonija vis dar negali visiškai atkurti savo sąlygų dirbtinėje aplinkoje. Tačiau mokslas nestovi vietoje ir galbūt ateityje mokslininkams pasiseks šia kryptimi.
