Какие факторы определяют границы биосферы в атмосфере кратко

Обновлено: 07.07.2024

Общая сухая биомасса биосферы оценивается в 2,5 x тонн. Большая часть этой биомассы приходится на наземные экосистемы, биомасса океана составляет лишь около 0,003 x тонн. Основную часть биомассы суши составляют наземные растения, их биомасса примерно в 500–1000 раз больше, чем биомасса животных. Из всех видов диких животных, по-видимому, наибольшей биомассой обладает морской рачок Euphausia suberba (150 млн. тонн), но общая биомасса одомашненного человеком крупного рогатого скота (Bos taurus) еще больше — 520 млн. тонн, как и самих людей — 350 млн тонн. Большой биомассой обладают муравьи (3 млрд тонн) и морские рыбы (800 — 2000 млн. тонн), но это группы животных, включающие множество видов. Общая биомасса наземных растений — 560 млрд. тонн, морского фитопланктона и растений — 5 — 10 млрд. тонн, наземных животных — 5 млрд. тонн.

Наибольшая концентрация биомассы на границах сред:

граница литосферы и атмосферы;
граница гидросферы и атмосферы (планктонные организмы);
граница литосферы и гидросферы (бентосные организмы).
Первичная биомасса образуется автотрофами (обычно растениями) в процессе фотосинтеза с использованием солнечной энергии. Поэтому минимальная биомасса наблюдается в пустынях и во льдах, что связано в первую очередь с минимальным количеством растений в качестве источника прироста биомассы.

Структура биосферы

1.Живое вещество — вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю. Масса живого вещества сравнительно мала и оценивается величиной 2,4 — 3,6 x тонн (в сухом весе) и составляет менее одной миллионной части всей биосферы (около 3 x тонн), которая, в свою очередь, представляет собой менее одной тысячной массы Земли. Однако именно эта часть биосферы является наиболее важной, т. к. активно участвует в биогеохимических циклах и преобразует неживое вещество Земли.

2. Биогенное вещество — осадочные породы, состоящие из продуктов жизнедеятельности живых организмов или представляющие собой их разложившиеся остатки (известняки, ракушечные породы, горючие сланцы, ископаемые угли, нефть и др.).

3. Косное вещество — вещество, образующееся без участия живых организмов.

4. Биокосное вещество — вещество, которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами. Таковы почва, ил, кора выветривания и т. д.

5. Радиоактивные вещества и продукты их распада, а также атомы, непрерывно образующиеся из земного вещества под влиянием космических излучений.

6. Вещество космического происхождения (метеориты).

Основные черты биосферы:

живые организмы;
биотический круговорот веществ.
Биотический круговорот обеспечивается взаимодействием трех основных групп организмов:

продуцентов (зеленых растений, осуществляющих фотосинтез, и бактерий, способных к хемосинтезу) — они создают первичное органическое вещество;
консументов (растительноядные и хищные животные) — они потребляют органическое вещество;
редуцентов (бактерии, грибы и простейшие животные) — они разлагают мертвое органическое вещество до минерального.

механизмы устойчивости биосферы

Биосфера представляет собой открытую биосистему, которая обменивается веществом и энергией с окружающей средой.

Живые организмы биосферы делятся на автотрофов и гетеротрофов:

автотрофы — производители органического вещества;
гетеротрофы — потребители и разрушители органического вещества.
Между процессами создания органического вещества и его преобразованием и разрушением устанавливается относительное равновесие.

Это равновесие является основой для устойчивости биосферы.
Устойчивость — это свойство экосистемы, которое проявляется в поддержании своего состава, структуры и функций, а также в способности восстанавливаться, в случае если они будут нарушены.

Факторы, определяющие устойчивость биосферы:

биоразнообразие — видовое разнообразие;
взаимозаменяемость компонентов биосферы в круговоротах веществ и энергии;
дублирование звеньев в круговороте веществ и энергии (в биогеохимических циклах);
жизненная активность живого вещества (скорость размножения и распространения).
От полюсов к экватору биомасса и видовое разнообразие увеличиваются, т. е. увеличивается устойчивость экосистем.

Что такое биосфера — особенности состава и строения

Биосфера — это заселенная живыми организмами оболочка Земли, глобальная экосистема планеты.

Первым концепцию биосферы, а также данные о ее строении изложил французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк. Это произошло в начале XIX века. Однако само понятие было сформулировано и введено в научную терминологию лишь в 1875 году австрийским биологом Эдуардом Зюссом.

Биосфера выполняет 3 основных функции:

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

Поддерживает стабильность газового состава атмосферы.
Обеспечивает концентрацию в телах живых организмов химических веществ, позже участвующих в образовании полезных ископаемых.
Аккумулирует и трансформирует солнечное излучение, перераспределяя его между формами жизни.

В ее состав входит несколько образующих единую структуру элементов:

Живое вещество — совокупность населяющих планету живых организмов.
Биогенное вещество — комплекс создаваемых и перерабатываемых живыми организмами соединений.
Косное вещество — продукт, в образовании которого не задействованы живые организмы.
Биокосное вещество, образованное живыми организмами и косными процессами.
Создающиеся под воздействием космических излучений рассеянные атомы.
Соединения космического происхождения.
Вещества, проходящие период радиоактивного распада.

Современную биосферу населяет 3 млн видов животных, растений, грибов, бактерий. Человек тоже является одним из ее компонентов.

Биосфера начала свое формирование 3,8 млрд лет назад, когда на Земле зародились первые живые организмы.

Где проходят границы биосферы

Границы оболочки определяют по наличию живых организмов или следов их жизнедеятельности. Биосфера включает в себя:

нижние слои атмосферы;
всю гидросферу;
верхнюю часть литосферы.

К основным факторам, определяющим границы, относят температуру и присутствие или отсутствие ультрафиолета. Это естественные природные условия, способные оказывать влияние на организм.

Где проходит верхняя и нижняя границы биосферы

Верхняя граница проходит в атмосфере на высоте 20 км — так высоко проникают только поднимающиеся восходящими потоками воздуха споры микроорганизмов.

Нижняя граница располагается в литосфере на глубине 5–7 км. В более глубоких слоях отсутствуют подземные воды, фиксируется неподходящая для жизни температура.

Гидросфера заселена полностью, по всей толщине. Даже на дне Марианской впадины, на глубине более 11 тысяч километров ученым удалось обнаружить самые разные живые существа: морских животных, бактерии.

Несмотря на полное заселение гидросферы, большинство обитателей водных просторов все же предпочитают проживать на глубине 150–200 м от водной поверхности. Неравномерное распределение связано с тем, что на такую глубину проникает солнечный свет. Благодаря свету выживают растения, имеющие большое значение для питающихся ими рыб, животных.

Границы распространения организмов в биосфере

Границы распространения в биосфере живых организмов определяются несколькими факторами:

интенсивностью ультрафиолетового излучения;
уровнем содержания кислорода в воде, воздухе, грунте;
температурой окружающей среды;
давлением.

Сильное отклонение этих факторов от нормальных значений является причиной исчезновения живых организмов, их вынужденной миграции в зоны с более комфортными природными условиями.

Увеличение температуры почвы в зоне проснувшегося вулкана заставляет мелких грызунов и насекомых переселяться со склонов, переходить на отдаленные от жерла территории.

Крупнейшей экосистемой Земли является ее “живая” оболочка – биосфера. Она включает совокупность живых организмов планеты, а главное ее отличие от других оболочек Земли заключается в динамичности: оболочка находится в постоянном развитии и движении. Современной наукой было установлено, где проходят современные границы биосферы и из каких основных слоев она состоит.

Местоположение и границы биосферы

Биосфера представляет оболочку, расположенную в пределах трех глобальных оболочек планеты:

нижней части атмосферы;
верхней части литосферы;
значительной части гидросферы.

Если изобразить ее местоположение на схеме или рисунке Земли, то живая оболочка располагается на всей поверхности планеты, а также в толще и воздушной среде, пока встречаются необходимые для жизнедеятельности растений и животных вещества. Для более точного определения пространственного размещения биосферы необходимо понимание, какие лимитирующие факторы влияют на ее границы.

В атмосфере

В среднем границы биосферы в атмосфере находятся на высоте от 15 до 20 км от поверхности Земли. Наиболее устойчивые к низким температурам воздуха бактерии и вирусы достигают рекордных высот в 20 км: для них необходимо наличие минимального объема кислорода и углекислого газа.

Нахождение верхней границы биосферы в атмосфере зависит от высоты расположения озонового слоя, который выступает ограничивающим фактором для распространения жизни. Он является фильтром, за счет которого земной поверхности не достигает губительное для проявлений жизни УФ излучение Солнца короткого спектра. Над озоновым слоем находится враждебная для живых организмов радиоактивная среда.

В литосфере

Расположение границы биосферы в литосфере определяется следующими показателями:

достаточным объемом кислорода и углерода;
наличием воды в жидкой фракции и температурой ее перехода в парообразное состояние;
температурой начала процесса распада белка и его свертывания.

Максимальное расположение нижней границы жизни находится на глубине 3,5-7,5 км от уровня океана. В среднем живые организмы обитают на глубине, не превышающей нескольких метров в почвенных слоях и 100-300 метров в подземных пещерах.

Ограниченное распространение на глубинах связано с неблагоприятными для живых организмов условиями: высокими температурами и недостаточным количеством кислорода.

В гидросфере

Нижняя граница биосферы в гидросфере проходит на глубине Марианской впадины – 11 км. В среднем же определяющим фактором распространения жизни в “водной оболочке” планеты является уровень донных отложений океана. Располагающиеся здесь экосистемы характеризуются минимальными требованиями к температурному режиму и объемам содержащегося в воде кислорода.

Важным фактором, влияющим на местоположение “живой оболочки” независимо от глубины, является уровень солености воды.

Границы эубиосферы

Под эубиосферой ученые понимают среду постоянного распространения жизни на Земле. Другими словами, она представляет ту часть биосферы, в которой постоянно представлены живые организмы.

Эубиосфера включает нижние слои атмосферы, верхние горизонты литосферы и часть гидросферы, однако ее местоположение более ограничено:

Верхней границей эубиосферы является парабиосфера – часть атмосферы, характеризуемая разреженным воздухом и экстремально низкими для живых существ температурами (главными обитателями парабиосферы являются бактерии, однако даже они не могут здесь размножаться).
Нижняя граница эубиосферы находится на глубине расположения гипобиосферы. Здесь могут обитать анаэробные существа. Лимитирующим фактором, который определяет распространение жизни, выступает кислород.

Условия определения границ биосферы

Исходя из определения нахождение эубиосферы, можно сразу предположить, какими факторами определяются границы биосферы в атмосфере, литосфере и гидросфере:

необходимая для поддержания жизни концентрация кислорода и углерода;
достаточный объем жидкой воды;
подходящие для жизнедеятельности экосистем температурные условия;
присутствие в составе атмосферы, гидросферы или литосферы необходимого минимума питательных веществ и минеральных компонентов.

По мнению ученых, основным лимитирующим фактором и необходимым условием, за счет которого определяются границы оболочки биосферы, выступает наличие кислорода.

Тем не менее, верхний предел жизни ограничен озоновым щитом, за которым располагается агрессивная для биоты среды, не защищенная для губительного солнечного излучения.

Несмотря на наличие определенных факторов, влияющих на расположение оболочки распространения жизни, в современной науке не существует единой гипотезы о ее верхних и нижних пределов. Это обусловлено большим разнообразием форм жизни и разным трактованием определения термина. Последние исследования ученых показали, что один вид инфузорий способен выживать под лучами ионизирующей радиации, за пределами озонового щита планеты.

Слои и структура биосферы

В биосфере выделяют следующие типы основных веществ:

живое;
биогенное – создано или переработано организмами;
косное, образование которого происходит без участия биоты;
биокосное, формирование которого определяется симбиозом деятельности организмов и процессов косного характера;
радиоактивное, в том числе рассеянные атомы и вещества внеземного происхождения.

В таблице приведены основные слои “живой оболочки” нашей планеты. Распространение жизни в них неравномерное и определяется требовательностью конкретных существ к факторам окружающей среды.

Биосфера – место обитания живых существ. Зарождение жизни тесно связано с развитием оболочек земли. Она начала свое формирование около 4 миллиардов лет назад, затем появились первые признаки жизни на нашей планете.

Становление биосферы и ее поэтапное формирование обусловлено влиянием ряда факторов: действием на Землю космической энергии, развитием живых организмов и человечества.

Термин биосфера ввел австрийский ученый Зюсс еще в 19 столетии, он выделил все оболочки Земли, но подробное их описание совершил в 20 ст. отечественный ученый В.И. Вернадский (первый президент Украинской Академии Наук). Он описал границы биосферы, разработал единое учение о биосфере.

Свойства биосферы необходимые для возникновения и продолжения жизни

Наличие CO₂ и кислорода;
вода – источник жизни на земле, присутствие, как пресных водоемов, так и соленых;
регуляция температуры: отсутствие резких перепадов, сверхвысоких и низких показателей;
обеспечение всего живого продуктами питания;

До сих пор нет единого определения. Существует три версии, что такое биосфера:

Общая масса всех живых существ, которые обитают в оболочках земли, является биосферой.
Организмы и места их жизнедеятельности вместе составляют биосферу.
Это следствие продолжительной жизни существ, обитавших задолго до наших дней.

Ученые-геологи считают правильной первую точку зрения, так как другие не имеют теоретического подкрепления.

Биосфера простилается по всей поверхности Земли (горы, поля, реки, моря, океаны) и создает условия для жизнедеятельности всех организмов. Человек также является составляющим звеном.

Границы

Границы биосферы в км

Чем определяются границы распространения биосферы?

Поскольку Живое — главная составляющая биосферы, ее границы определяются возможностью выживать отдельных индивидуумов в условиях окружающей среды. В верхних слоях ультрафиолетовое излечение не дает развиваться живым организмам – это определяет верхнюю границу биосферы. Высокие температуры в земных глубинах устанавливают нижнюю черту жизни.

Где проходят границы биосферы?

Атмосфера – воздушный слой земного шара, состоит из азота, кислорода, диоксида углерода и др. Она защищает Землю от перегрева, действия космической радиации, ультрафиолета, метеоритов. В составе атмосферы выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу.

Тропосфера (озоновый слой земли) является верхней границей биосферы, находится на высоте 20 км.

Стратосфера – располагается на высоте 50 км над уровнем моря, воздух разжижается, нагревается, увеличивается концентрация озона, условия становятся непригодными для жизни.

Ионосфера – поверхностный слой атмосферы, поддается воздействию космического излучения, поэтому сильно ионизированный.

Литосфера – земная кора, твердый слой, который уходит на глубину 200км. К биосфере относится верхний шар, населенный живыми организмами. Нижняя граница по литосфере достигает 4км, глубина где были найдены бактерии. Опускаясь ниже, температура возрастает, достигая 100 градусов, что несовместимо с существованием живых организмов, происходит денатурация белка, все живое – гибнет.

Гидросфера – совокупность наземных и подземных вод. Это одна из оболочек нашей планеты, которая окружает материки и острова, составляет 70% поверхности земного шара. Нижняя граница биосферы расположена на глубине около 11 км. (в области Тихого океана).

Схема границ биосферы

Слои биосферы

Эубиосфера – основная прослойка биосфера. 99,9% живых существ постоянно населяют данный слой. Ширина эубиосферы 12-17км.

Парабиосфера, метабиосфера – соответственно верхний и нижний слои бисоферы, куда жизнь попадет случайно, заносится из эубиосферы.

Апобиосфера и абиосфера — самый верхний и самый нижний слои, куда жизнь не может попасть даже случайно.

В зависимости от среды обитания живых организмов выделяют:

Аэробиосферу (жизнь осуществляется за счет атмосферной влаги и солнечной энергии, от верхушек деревьев до стратосферы);
геобиосферу (организмы населяют почву, поверхность суши, деревья);
гидробиосферу (все водные структуры заселенные гидробионтами, исключая подземные воды).

Структура биосферы и ее состав

Живое вещество Вернадский описывал как общее число всех живых организмов населяющих планету в данный период времени.

Биогенное вещество – продукты жизнедеятельности живого. В процессе жизни организмы пропускают через себя многократно все составляющие биосферы, так образуются залежи нефти, газа, угля, торфа и др.

Косное вещество – формируется без участия живой материи (небиогенные горные породы, минералы).

Биокосное вещество – создается при взаимодействии живого и неживого (вода, приземная атмосфера, почва).

Структура и состав биосферы

Живое вещество распределено не равномерно на просторах земли, ее концентрация увеличивается возле экваториальной плоскости, на полюсах планеты жизни мало.

Скопление живых организмов находятся на границах слоев биосферы: на дне океана – проходит граница между литосферой и гидросферой, в поверхностных водах Мирового океана – рубеж между гидросферой и атмосферой, на границе литосферы и атмосферы находится почва – место обитания микроорганизмов, насекомых, других животных. В этих местах создаются благоприятные условия для существования: высокая концентрация кислорода, доступ к солнечному свету, влага, питательные вещества.

Соотношение видов живых организмов показывает преобладание растительности, она занимает 99% от всего живого, животные – 1%, люди – 0,0002%.

Функции биосферы

Энергетическая – аккумуляция солнечного излучения в процессе фотосинтеза (переход энергии солнечного света с помощью пигментов растений в органические связи) и ее трансформация, с последующим распределением между всеми живыми организмами.

Газообразующая – поддержание стабильного газового состава атмосферы (выделение кислорода, поглощение диоксида углерода).

Концетрационная – сосредотачивают в теле химические вещества, образуя в дальнейшем полезные ископаемые.

Круговорот вещества в биосфере

Растения в процессе роста и развития используют минеральные вещества из почвы, адсорбируют воду с помощью корня, перерабатывают энергию Солнца, образуют органические вещества из неорганических, из атмосферного воздуха листьями поглощается диоксид углерода и выделяется кислород посредством фотосинтеза.

Животные и человек дышат кислородом, используют органические вещества образованные растениями. После смерти, скопление органических веществ растений и животных разлагается под действием микроорганизмов, и переходят в неорганическое состояние.

Процесс преобразования энергии и вещества начинается сначала – это и есть жизненный круговорот.

Сайт учителей биологии МБОУ Лицей № 2 г. Воронежа, РФ

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Границы биосферы

Границы биосферы определяются факторами земной среды, которые делают невозможным существование живых организмов.

Верхней границей, проходящей примерно на высоте 20 км от поверхности планеты, является озоновый слой, задерживающий губительную для жизни коротковолновую часть ультрафиолетового излучения Солнца. На эту высоту поднимаются лишь споры растений и грибов, пыльца растений и некоторые бактерии.

Пыльца растений поднимается в атмосфере на высоту в 20 — 25 км.

Летающие насекомые и птицы обычно не поднимаются выше 1000 м.

Нижняя граница биосферы проходит по гидросфере, где жизнь распространена повсюду, и литосфере, до глубины 3 — 7 км, куда проникает вода.

Распространение живых организмов в водной оболочке нашей планеты определяется дном Мирового океана.

В глубинах Мирового океана многие организмы обладают способностью светиться.

В гидросфере организмы проникают на всю глубину Мирового океана — до 10—11 км. Там обитают необычные животные, например рыбы глубоководные удильщики.

В литосфере живое встречается до глубины в 3,5—7,5 км; за этими пределами высокая температура земных недр и отсутствие воды делают жизнь невозможной. Однако большинство живых организмов ограничивают своё распространение вглубь несколькими метрами.

На огромной глубине живут лишь анаэробные бактерии, например бактерии, обитающие в нефтяных отложениях.

Атмосфера (др.греч. атмос — пар и сфера — шар) — газовая оболочка, окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и земную кору, внешняя граничит с космическим пространством.

Вертикальная структура атмосферы. Толщина атмосферы — примерно 2000—3000 км от поверхности Земли.

Нижний слой атмосферы называют тропосферой (лат. тропос — изменение), поскольку температура убывает с высотой в среднем на 0,65 °С на каждые 100 м. Тропосфера содержит более 80% всей массы атмосферного воздуха и около 90% всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты вертикальные и горизонтальные движения воздушных масс, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны.

Следующий слой — стратосфера (греч. стратос — слой) — слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. В нижнем слое стратосферы температура с высотой продолжает падать до уровня 25 км, а затем начинает повышаться и к 40 км достигает 0 °С, а затем остается постоянной. Это явление объясняется наличием на высоте 15 — 25 км озонового слоя, отражающего губительное для жизни на Земле ультрафиолетовое излучение Солнца. В стратосфере воздух очень разрежен и почти не содержит водяного пара.

Газовый состав атмосферы. В атмосфере содержатся в основном азот и кислород. В небольших количествах в атмосферном воздухе содержатся диоксид углерода (0,03%) и озон. Азот, углекислый газ и пары воды атмосферы образовались преимущественно благодаря вулканической деятельности, а кислород — в результате фотосинтеза.

Состояние атмосферы оказывает большое влияние на все процессы, происходящие на Земле. Для биологических процессов наибольшее значение имеют кислород, используемый организмами для дыхания и минерализации мёртвого органического вещества, и диоксид углерода (углекислый газ), участвующий в фотосинтезе, а также озон, экранирующий земную поверхность от жёсткого ультрафиолетового излучения.

Гидросфера (от греч. хюдор — вода и сфера — шар) — прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой и твёрдой земной корой (литосферой) и представляющая собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши.

Вода — важный компонент биосферы и один из необходимых факторов существования живых организмов. Основная её часть (около 97%) находится в Мировом океане, значительные запасы воды (более 2%) содержат ледники. Пресные поверхностные (озера, реки, болота) и подземные воды составляют менее 1%, а вода, содержащаяся в живых организмах, — менее 10 -4 %.

Большое значение имеют газы, растворённые в воде: кислород и углекислый газ. Их содержание в водоёмах широко варьирует в зависимости от температуры и присутствия живых организмов. В воде содержится в 60 раз больше углекислого газа, чем в атмосфере.

Литосфера (от греч. литос — камень и сфера — шар) — твёрдая оболочка Земли. Состоит из земной коры и верхней части мантии.

Основная масса организмов, обитающих в пределах литосферы, находится в почвенном слое, глубина которого не превышает нескольких метров. Почва включает минеральные вещества, образующиеся при разрушении горных пород, и органические вещества — продукты жизнедеятельности организмов.

Читайте также: