Химический состав биосферы кратко

Обновлено: 05.07.2024

Биосфера – это пространство на поверхности Земли или вблизи нее, которое содержит и поддерживает живые организмы. Формирование началось не более 3,8 млрд лет назад, когда и осуществлялось постепенное проникновение живых организмов в литосферу, атмосферу и гидросферу. Создание и непрерывное существование биосферы происходит в результате химических, биологических и физических процессов.

История понятия
Распространение
Состав
Требования к жизни
Эволюция биосферы
Текущие разработки в области биосферы

История понятия

Впервые понятие биосферы предложил ученый Ж. Б. Ламарк еще в начале XIX в., хотя термин как таковой еще не был обозначен в его современном виде - он появился лишь в 1875 г. Предложил такое название австрийский палеонтолог и геолог Э. Зюсс. Более обширное учение о биосфере разработал уже в XX в. биогеохимик В. И. Вернадский. Согласно его концепции, живые организмы играют главнейшую роль в преобразовании планеты Земля.

Распространение

Литосфера – это окружающий слой Земли, состоящий из твердых тел, таких как почва и камни. Его толщина составляет от 80 до 100 километров. Граница биосферы определяется в основном температурой распада белков - главной составляющей всех живых организмов. Это происходит на глубине от 3,5 до 7,5 м.
Атмосфера окружает планету тонким слоем газа. В этом слое выделяют верхнюю границу биосферы на высоте в 15-20 км, то есть там, где существует озоновый слой, нейтрализующий пагубное воздействие ультрафиолетовых лучей из космоса.
Гидросфера – это жидкие среды, такие как озера и океаны, которые находятся между литосферой и атмосферой. Граница в этом слое находится на уровне 10-11 км, что соответствует дну Мирового океана.

Важно! Всего на сегодняшний день в биосфере существует свыше 3 млн различных видов живых организмов, включая человека. И каждый год научные деятели обнаруживают еще несколько тысяч новых видов среди рыб, растений, животных и т.д.

Состав

живое существо - это все разновидности организмов;
биогенное вещество - это все то, что образуется в результате деятельности живых организмов (яркий пример - минеральные залежи полезных ископаемых);
косное вещество - его образование происходит без непосредственного воздействия живых организмов и их участия;
биокосное вещество - это то, что формируется при воздействии и живых организмов, и неживых сред, за счет чего происходит динамичное равновесие (например, ил, почва);
вещества, которые находятся в радиоактивном распаде.

Требования к жизни

Разложение – распад сложных молекул, из которых состоят мертвые организмы, на простые питательные вещества, которые могут быть повторно использованы живыми организмами.
Энергия – энергия, которая может быть использована для выполнения работы и жизнедеятельности, например, солнечная энергия.
Глобальное потепление – потепление атмосферы в результате увеличения концентрации газов, которые накапливают тепло, например, таких как углекислый газ.
Питательное вещество – молекулы, которые организмы получают из окружающей среды. Они используются для роста, энергии и различных других клеточных процессов.
Цикл питания – цикл перехода биологически важных элементов из одной молекулярной формы в другую и обратно в исходную форму.
Фотосинтез – процесс, при котором растения собирают световую энергию солнца и используют ее для преобразования углекислого газа и воды в кислород и органические молекулы, необходимые для жизнедеятельности организмов в биосфере.
Дыхание – химическая реакция между органическими молекулами и кислородом, при которой производится углекислый газ, вода и энергия.

Важно! Энергия необходима для функций, которые выполняют организмы, таких как рост, движение, удаление отходов и размножение. Это единственное требование к жизни – энергия, полученная от Солнца. Растения и некоторые микроорганизмы являются единственными организмами, которые сами могут производить пищу. Другие организмы, в том числе люди, в своих энергетических потребностях полагаются на растения.

Основными элементами или химическими строительными блоками, составляющими все живые организмы, являются углерод, кислород, азот, фосфор и сера. Организмы способны усваивать эти элементы только в том случае, если они содержатся в полезных химических формах в качестве питательных веществ. В процессе, называемом круговоротом питательных веществ, элементы преобразуются из одной химической формы в другую, а затем обратно в первоначальную форму. Например, двуокись углерода извлекается растениями из воздуха и добавляется в органические соединения (такие как углеводы) путем фотосинтеза. Углекислый газ возвращается в атмосферу, когда растения и животные разрушают органические молекулы (процесс, известный как дыхание) и когда микроорганизмы разрушают отходы и ткани от мертвых организмов (процесс, известный как разложение).

Эволюция биосферы

За долгую историю Земли формы жизни резко изменили химический состав биосферы. В то же время химический состав биосферы повлиял на то, какие формы жизни населяют Землю. В прошлом скорость превращения питательных веществ из одной химической формы в другую не всегда равнялась их преобразованию обратно в первоначальную форму. Это привело к изменению относительных концентраций химических веществ в биосфере, таких как диоксид углерода и кислород. Снижение содержания углекислого газа и увеличение содержания кислорода в атмосфере обусловлено фотосинтезом, происходящим с большей скоростью, чем дыхание. Углерод, который присутствовал в атмосфере в виде диоксида углерода, теперь находится в залежах ископаемого топлива и известняковой скале.

Важно! Ученые считают, что увеличение концентрации кислорода в атмосфере повлияло на эволюцию жизни. Многоклеточные организмы, подобные человеку, смогли эволюционировать только тогда, когда кислород достиг высоких концентраций, таких как существующие на Земле сегодня. Чтобы приспособиться к высоким показателям дыхания, нам нужны высокие концентрации кислорода, и мы не смогли бы выжить, если бы биосфера не была изменена организмами, которые были до нас.

Текущие разработки в области биосферы

Применение удобрений увеличивает количество азота, фосфора и других питательных веществ, которые организмы могут использовать для роста.
Избыток питательных веществ наносит вред водоемам, вызывая чрезмерный рост водорослей и гибель рыб.
Сжигание топлива и “очистка” земли повышают уровень углекислого газа в атмосфере и могут вызвать глобальное потепление (постепенное повышение температуры Земли), благодаря способности углекислого газа удерживать тепло.

Биосфера 2

Интерес к долгосрочному контролируемому исследованию космоса вызвал разработки в области искусственных биосфер. Долгосрочные полеты в космос требуют, чтобы питательные вещества циклически воспроизводились в объеме, не превышающем необходимый уровень. Эксперимент, которому в начале 1990-х годов уделялось огромное внимание, позволил понять, как трудно управлять такими маленькими искусственными биосферами. Идея проекта заключалась в том, чтобы создать планету в миниатюре, где ее обитатели могли бы не только выжить, но и научиться жить и развиваться вместе. Биосфера-2 – одно из самых впечатляющих сооружений современности. Построено в пустыне Сонора у подножия гор Санта-Каталина недалеко от Тусона, штат Аризона. Это самая большая в мире теплица, изготовленная из стали и стекла, площадью в 12 766 квадратных метров, высотой - 26 м над уровнем пустыни. Внутри нее создана среда обитания людей – ферма, где можно работать, чтобы обеспечить себя едой.

Необычно облачный год в пустыне Аризоны , который задерживал рост продовольственных культур.
Быстрый некотролируемый рост и размножение некоторых видов муравьев, тараканов, различных видов бактерий и других насекомых, микроорганизмов . А так как применение ядохимикатов не было предусмотрено, это стало серьезной проблемой для жизни и ведения хозяйства людьми.
Отсутствие ветра сказалось на состоянии растений - они вырастали ломкими и хрупкими, быстро ломались и не давали того количества плодов, на которое рассчитывали люди внутри колбы.
Обилие популяции насекомых привело к избыточному потреблению образуемого кислорода. Из-за этого уровень его упал до 15% при норме в 21%. Жители Биосферы-2 стали быстро терять вес, задыхаться. В итоге ученым пришлось осуществлять поставку продовольствия и воздуха. А так как это не было предусмотрено, и было скрыто в ходе эксперимента, но потом факты открылись, эксперимент ожидало полное фиаско.
Необычное поведение пчел , введенными в заблуждение стеклянными стенами сооружения.
Внутри колбы каждое утро шел искусственный дождь из накапливавшегося под крышкой конденсата.

Гипотеза Геи

Гипотеза Геи, названная в честь греческой богини Земли Геи, рассматривает Землю как целостный, живой организм, а не просто как физический объект в космосе. Основоположником ее стал Джеймс Геттон, высказавший свое видение Земли как живого сверхорганизма на лекции еще в XVIII в. Чуть позже, в XX в., теория Геи была сформулирована химиком Джеймсом Лавлоком и американским биологом Линн Маргулис. Подтверждение концепции было основано на открытии в 2008 г. Брентом Крайстнером. Его смысл заключался в том, что бактерии, обеспечивающие жизнедеятельность организмов на Земле, перемещаются в облаках на очень далекие расстояния и могут быть причиной осадков на территориях даже с очень высокими температурами. Последователи этой концепции предполагают, что все организмы и их среды (составляющие биосферу) работают вместе, чтобы обеспечивать физические и химические условия на Земле, которые способствуют и поддерживают жизнь. Согласно гипотезе, организмы взаимодействуют с окружающей средой как гомеостатический (уравновешивающий) механизм регулирования таких условий, как концентрация кислорода и углекислого газа в атмосфере. Система помогает поддерживать условия в удовлетворительном для жизни диапазоне. В научном сообществе мало кто поддерживает идею о том, что Земля является интегрированной системой, способной регулировать условия для самостоятельного поддержания жизни. Однако гипотеза Геи является весьма полезной концепцией, поскольку она подчеркивает связь между организмами и окружающей средой, а также влияние, которое оказывает на них деятельность человека. Таким образом, биосфера - это огромный пласт планеты Земля, который распространяется на несколько слоев ее основной структуры. Те изменения, которые мы видим на сегодняшний день в результате жизнедеятельности человека, дают основание предполагать, что в дальнейшем могут быть еще более динамичные сдвиги как в развитии элементов биосферы, так и в вымирании некоторых ее видов. Еще больше интересных фактов о биосфере узнайте из предложенного ниже видео.

Жизнь и деятельность людей, а также человеческого общества происходит на поверхности земной коры. Земная кора, имеющая толщину твердой части около 33 км, состоит из трех геосфер, различающихся по физическому состоянию и химическому составу:

Литосфера – каменная оболочка земной коры, состоящая из изверженных, метаморфических и осадочных горных пород.
Гидросфера – водная оболочка, включающая в себя воды Мирового океана, континентальные воды, а также подземные воды, насыщающие горные породы.
Атмосфера – газовая оболочка, состоящая в основном из азота, кислорода, аргона с примесями водяных паров, углекислого газа, благородных газов.

Геосферы земной коры являются продуктом и результатом длительной совместной эволюции, начавшейся по современным представлениям более 4 млрд. лет назад. Эта эволюция продолжается и в наше время и обусловлена постоянным взаимодействием перечисленных геосфер. Взаимодействие геосфер происходит, главным образом, на поверхности литосферы, где происходит взаимодействие твердой оболочки земной коры с водной и газовой оболочками. Также интенсивно взаимодействуют между собой на границе раздела атмосфера и гидросфера.

Область возникновения жизни, её последующая эволюция и расцвет также связаны с областью взаимодействия геосфер земной коры. Возникновение жизни на Земле, материальным воплощением которой являются многочисленные виды живых организмов, привело к появлению на поверхности земной коры новой системы, получившей название биосферы.

Биосфера – область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергается или подвергалась воздействию живых организмов.

В.И. Вернадский, в своих трудах обосновал ведущую роль живых организмов в преобразовании земной поверхности [1].

Значение живых организмов для функционирования биосферы обусловлено их большим разнообразием, повсеместным распространением, длительностью существования в истории Земли, избирательным характером биохимической активности и исключительно высокой химической активностью по сравнению с другими компонентами природы.

Таким образом, понятие об окружающей среде (среда обитания человека) включает комплекс факторов, которые определяются конкретными особенностями взаимодействия четырех геосфер – биосферы, литосферы, гидросферы и атмосферы [2].

По современным данным количественные оценки объектов биосферы следующие[3]:

· литосфера (земная кора) – 28,46 × 10 18 т;

· гидросфера – 1,41 × 10 18 т;

· атмосфера – 5,2 ×10 15 т;

· живое вещество – 2,44 ×10 12 т.

Каждый из объектов биосферы Земли - литосфера, гидросфера, атмосфера и живое вещество имеет свой, характерный только для этого объекта химический состав.

При характеристике химического состава отдельных составляющих биосферы, вводится понятие геохимического поля.

Геохимическое поле - земное пространство, характеризуемое содержанием химических элементов или их соединений (С_х) в виде функции пространственных координат ( x, y, z ) и времени (t):

C_x = f( x, y, z, t) > 0

Для геохимического поля характерно, что встречаемость (вероятность обнаружения) для любого химического элемента и в любой точке поля равна 100%. Необнаружение элемента при проведении конкретного химического анализа связано лишь с недостаточной чувствительностью применяемой методики анализа. Эта закономерность носит название закона Вернадского.

В преобладающей части пространства геохимического поля объектов биосферы концентрации химических элементов примерно постоянны (для каждого элемента значение концентрации свое).

Средние значения концентраций химических элементов в объектах биосферы носят название кларков (в честь американского ученого - геохимика Ф.У.Кларка, исследования которого положили начало изучению химического состава земной коры).

Кларк элемента - это среднее содержание элемента в том или ином объекте биосферы.

Если в какой - то части геохимического поля фиксируется отклонение содержания элемента (С_х) от его кларка (в сторону понижения или увеличения), то такое явление называется геохимической аномалией.

Примером геохимических аномалий служат месторождения полезных ископаемых.

В геохимическом поле под воздействием различных по природе сил возникают миграционные потоки химических элементов или геохимические потоки рассеивания.

Многие процессы в геохимическом поле протекают в условиях подвижного равновесия или стремятся к регулярному режиму. Поэтому для конкретной геологической эпохи геохимическое поле в целом не зависит от времени, но для отдельных частей геохимического поля временной параметр играет важную роль, в частности, при формировании техногенных геохимических аномалий.

Конспект лекций по курсу

1. Геохимическое поле биосферы Земли. 4

1.1. Химический состав объектов биосферы.. 4

1.1.4.Живое вещество. 14

1.2. Геохимическая классификация химических элементов. 16

1.3. Формы нахождения химических элементов в биосфере. 19

1.4.Геохимические аномалии. 21

1.5. Факторы миграции химических элементов в биосфере. 24

1.6.Геохимические барьеры.. 29

1.6.1. Концентрирование химических элементов на физико-химических геохимических барьерах 31

1.6.2. Концентрирование химических элементов на механических геохимических барьерах 41

1.6.3. Концентрирование элементов на биогеохимических барьерах. 43

1.6.4. Концентрирование элементов на техногенных барьерах. 44

2.Геохимия природных ландшафтов. 47

2.1. Процессы трансформации солнечной энергии в ландшафте. 48

2.2.Круговорот воды в природно-территориальных комплексах. 50

2.3. Биогеохимический круговорот атомов в ландшафте. 52

2.3.1.Круговорот углерода. 53

2.3.2.Круговорот азота. 54

2.3.3.Круговорот фосфора. 55

2.3.4.Круговорот серы.. 56

2.4.Процессы выветривания в природных ландшафтах. 57

2.5.Геохимические процессы в природных (фоновых) ландшафтах. 62

2.5.1. Геохимия гумидных ландшафтов. 62

2.5.2.Геохимия аридных ландшафтов. 68

2.6.Закономерности воздушной (атмосферной) миграции химических элементов в ландшафтах 70

2.7.Закономерности процессов водной миграции химических элементов в биосфере. 73

2.7.1. Геохимическая классификация природных вод. 74

2.7.2. Миграция химических элементов в природных водах. 80

2.7.3.Особенности геохимических процессов распределения и миграции химических элементов в природных и техногенных водных потоках рассеивания. 82

3.Геохимия техногенных ландшафтов. 86

3.1.Количественные показатели техногенного геохимического воздействия. 86

3.2. Устойчивость природных ландшафтов к техногенным геохимическим нагрузкам.. 92

3.3. Техногенные геохимические аномалии. 94

3.4. Геохимия городских ландшафтов. 97

3.4.1. Атмосферные выпадения. 97

3.4.2. Техногенные потоки в водах и донных отложениях. 102

3.4.3. Биогеохимия городской среды.. 103

3.4.4. Направления эколого-геохимической оценки городских ландшафтов. 104

3.5.Геохимия горно-промышленных ландшафтов. 106

3.5.1. Характерные особенности горно-промышленных ландшафтов. 106

3.5.2.Атмосферные потоки рассеивания при разработке месторождений. 109

3.5.3.Водные потоки рассеивания в горно-промышленных ландшафтах. 110

3.5.4. Геохимические процессы в отдельных горно-промышленных ландшафтах. 111

3.5.5. Эколого-геохимическая оценка воздействия горного предприятия на окружающую среду 116

1. Геохимическое поле биосферы Земли

Литосфера – каменная оболочка земной коры, состоящая из изверженных, метаморфических и осадочных горных пород.
Гидросфера – водная оболочка, включающая в себя воды Мирового океана, континентальные воды, а также подземные воды, насыщающие горные породы.
Атмосфера – газовая оболочка, состоящая в основном из азота, кислорода, аргона с примесями водяных паров, углекислого газа, благородных газов.

По современным данным количественные оценки объектов биосферы следующие[3]:

· литосфера (земная кора) – 28,46 × 10 18 т;

· гидросфера – 1,41 × 10 18 т;

· атмосфера – 5,2 ×10 15 т;

· живое вещество – 2,44 ×10 12 т.

C_x = f( x, y, z, t) > 0

Кларк элемента - это среднее содержание элемента в том или ином объекте биосферы.

Примером геохимических аномалий служат месторождения полезных ископаемых.

Биосфера (греч. bios - жизнь + sphaira - шар) - наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин "биосфера" предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.

Биосфера - совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части - тропосфере, которую сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).

Выше "озонового экрана" существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ - важнейший фактор геологических изменений планеты.

Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.

Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва - уникальный продукт совместной деятельности живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.

Функции живого вещества

Важнейший компонент биосферы - живое вещество, то есть - живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере, они обеспечивают круговорот веществ - главное условие зарождения новой жизни.

Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам - сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.

Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.

Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают кальций, образуют известковый скелет - раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых - известняка (мела).

В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое - торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.

Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

Без разрушения "старой" жизни, невозможно возникновение "новой". После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда - это главное условие жизни.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка - все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами - великое чудо и немыслимая случайность.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.

Ноосфера

Ноосфера (греч. noos - разум и sphaira - шар) - термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.

Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы - разумное, рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: "Пока не потеряешь, не осознаешь ценность". Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей - карбоната кальция (из которого состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк может надолго исключить углерод из круговорота веществ.

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек "вернул их в строй" вместе с выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав. После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается бактериями до атмосферного азота - цикл замыкается.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Биосфера является одной из основных геологических оболочек Земли, т.е. геосфер. Среди других геосфер выделяют литосферу – земную кору вплоть до верхней мантии, гидросферу (все воды Земли), и атмосферу – газовую оболочку Земли. Пространственно биосфера охватывает самые поверхностные слои литосферы, нижнюю часть атмосферы (тропосфера) и всю гидросферу. Пределы существования жизни (и, соответственно, распространения биосферы) в литосфере и атмосфере определяются значениями специфичных для этих геосфер факторов среды, несовместимыми с жизнедеятельностью даже наиболее эврибионтных организмов. В гидросфере такого предела нет, она заселена живыми организмами полностью.

Вблизи границ биосферы обитают в основном некоторые микроорганизмы, обладающие особыми приспособлениями к специфичным условиям абиотической среды, (или в виде спор); в основном биомасса сосредоточена в местах контакта основных сред жизни.

Общая биомасса Земли составляет около $2,4\cdot 1012$ т (на нее приходится всего 0,01 % массы всего вещества, попадающего в границы биосферы). 97 % из этого количества приходится на растения, 3 % – на животных. В наши дни на Земле существует несколько миллионов видов живых организмов.

Биомасса - вес (масса) особи, группировок особей, популяций, сообществ или всех организмов в сухом или влажном виде в конкрет¬ной обстановке в данный момент времени.

Биосфера пропускает через себя большую часть энергетических потоков на Земле. В год до поверхности нашей планеты доходит примерно 1024Дж солнечной энергии; 42 % из этого количества отражается в космос, а 58% поглощается. Дополнительным источником энергии служит тепло земных недр. В структуре поглощенной энергии около пятой части переизлучается в космос в виде тепла, десятая часть расходуется на испарение воды.

Зеленые растения перерабатывают за счет фотосинтеза ежегодно 1022 Дж в год, при этом поглощают $1,7\cdot 108$ т $CO_2$, выделяют в атмосферу около $11,5\cdot 107$ т кислорода и при транспирации испаряют $1,6\cdot 1013$ т воды. Одновременно с фотосинтезом в биосфере происходит почти такой же по масштабам противоположный ему процесс –окисление органики при дыхании и разложении.

Готовые работы на аналогичную тему

Химический состав организмов

В живых организмах обнаружены все известные на сегодняшний момент науке химические элементы. Некоторые из их числа (водород, кислород, углерод, азот, фосфор и другие) необходимы для существования организмов, большая часть элементов (рубидий, платина, уран и мн. др.) содержатся в живых тканях в исключительно малых количествах, и не только не требуются самим организмам для жизнедеятельности, но и при повышении концентрации могут быть весьма вредны для них. В зависимости от количества химических элементов (имеются в виду только те, которые играют какую-либо биологическую роль и являются необходимыми для живых объектов) в живых организмах, их подразделяют на несколько категорий:

Биогенные элементы, или макронутриенты. Это кислород, углерод, водород, азот. Их доля в организме составляет от 3% его массы (азот), до 68% (кислород).
Макроэлементы. Эти химические вещества содержатся в организмах в значительно меньшем отношении. Например, для человека суточная норма макроэлементов лишь немного превышает 200 мг, для более мелких организмов она, соответственно, тоже меньше. Это калий, кальций, магний, натрий, сера, фосфор и хлор.
Микроэлементы. Их содержание в организме крайне мало, однако они необходимы для жизнедеятельности, поскольку участвуют в некоторых важных биологических процессах, многие из них входят в состав ферментов. Таких веществ, по современным данным, насчитывается более трех десятков.

В состав некоторых организмов в большом количестве входят определенные химические элементы, несвойственные большинству биологических видов. Например, асцидии накапливают ванадий. Роль таких элементов в жизнедеятельности накапливающих их организмов не всегда известна. Однако в этом накоплении проявляется концентрационная функция организмов в биосфере. Организмы участвуют в миграции химических элементов как непосредственно, так и косвенно.

Состав неорганической материи в пределах биосферы принципиально отличается от такового самих организмов. В основном здесь преобладают железо, кислород (в сумме на них приходится почти 2/3 массы Земли), кремний, магний (в сумме еще около трети), сера, никель и алюминий.

Читайте также: