We maken allemaal deel uit van een levend omhulsel - de biosfeer. Dit is een uniek ecosysteem, niet alleen van onze planeet, maar van de melkweg als geheel. Natuurlijk hebben recente studies bevestigd dat er organische stoffen zijn gevonden op Mars en op verschillende asteroïden, maar zo'n verscheidenheid aan levensvormen is uniek voor de aarde. Als je klaar bent om je horizon een beetje te verbreden en verder te gaan dan het schoolcurriculum, is het tijd om meer in detail te praten over de kenmerken van de biosfeer, zijn structuur en belangrijkste functies.
Het concept van de biosfeer en zijn essentie
De biosfeer is een voorwaardelijke schil van de aarde die wordt bewoond door levende organismen. Waarom voorwaardelijk? Feit is dat andere schillen van de planeet (terrestrisch, water en lucht) de planeet omlijsten met een doorlopende laag. Eerst komt de aarde en de oceanische korst (lithosfeer), dan de hydrosfeer (het verenigt alle waterlichamen), daarna - de atmosfeer(luchtenvelop die soepel de ruimte ingaat). Het is moeilijk om de biosfeer als een specifieke laag voor te stellen, omdat levende organismen gelijkmatig over het hele aardoppervlak zijn verdeeld en in alle drie de elementen kunnen leven.
De essentiële kenmerken van de biosfeer gaan terug tot de oudheid, maar toch is het de "jongste" schil van onze planeet. Het leven op aarde is relatief recent ontstaan, slechts 3,8 miljard jaar geleden, wat, vergeleken met de leeftijd van de planeet, slechts een kleinigheid is. Er zijn twee concepten van de biosfeer:
- De eerste definieert de schaal als de totaliteit van alle organische materie op de planeet. Het was het die als basis diende voor de term, die tot op de dag van vandaag wordt gebruikt.
- Het tweede concept werd voorgesteld door V. I. Vernadsky, hij geloofde dat de biosfeer een onlosmakelijke eenheid en interactie is van levende en levenloze natuur, in de brede zin van deze definities.
De belangrijkste kenmerken van de biosfeer worden echter precies bepaald door zijn organische component. Dit is tenslotte het fundamentele verschil met andere schillen van de aarde.
De doctrine van de biosfeer en de oorsprong van de term
Het concept van een levende schelp werd in de 19e eeuw voorgesteld. Jean-Baptiste Lamarck gaf een korte beschrijving van de biosfeer, terwijl de officiële naam nog niet eens bestond. In 1875 bedacht de Oostenrijkse paleontoloog en geoloog Eduard Suess voor het eerst de term "biosfeer", die vandaag nog steeds wordt gebruikt.
De Sovjet-filosoof en biogeochemist V. I. Vernadsky heeft een enorme bijdrage geleverd aan de studie van al het leven op aarde, hij werd beroemd dankzij de creatie van een holistische doctrine van de biosfeer. BIJin zijn geschriften fungeren levende organismen als een krachtige kracht die voortdurend deelneemt aan de transformatie van de planeet Aarde.
Grenzen van levende organismen
Algemene beschrijving van de biosfeer begint met een beschrijving van de grenzen waarbinnen levende organismen kunnen leven. Sommigen van hen zijn behoorlijk vasthoudend en kunnen zelfs de meest kritieke omstandigheden weerstaan.
Grenzen van de biosfeer:
- Bovenrand. Het wordt bepaald door de atmosfeer, en specifiek de ozonlaag van de aarde, het is ongeveer 15-20 kilometer. Hoe dichter bij de evenaar, hoe krachtiger het beschermende scherm van de planeet. Boven de ozonlaag is leven eenvoudigweg onmogelijk, omdat ultraviolette straling onverenigbaar is met de vitale activiteit van organismecellen. Bovendien wordt de hoeveelheid zuurstof aanzienlijk verminderd met de hoogte, en dit is ook nadelig voor levende wezens.
- Ondergrens. Bepaald door de lithosfeer is de maximaal mogelijke diepte niet groter dan 3,5 - 7,5 kilometer. Het hangt allemaal af van de kritische temperatuurstijging waarbij denaturatie van eiwitstructuren optreedt. De meeste levende organismen zijn echter geconcentreerd op een diepte van slechts enkele meters, dit is het wortelstelsel van planten, schimmels, micro-organismen, insecten en dieren die in holen leven.
- Grenzen in de hydrosfeer. Levende organismen kunnen in werkelijk elk deel van de oceaan voorkomen: van het wateroppervlak (plankton, algen) tot de bodem van diepzeetroggen. Wetenschappers hebben bijvoorbeeld bewezen dat er zelfs leven bestaat in de Marianentrog op een diepte van 11 kilometer.
Live shell-structuur
De belangrijkste kenmerken van de biosfeer zijn onder meer:zijn structuur. Vernadsky selecteerde verschillende soorten stoffen waaruit de levende schil bestaat. Bovendien kunnen ze zowel organische als anorganische oorsprong hebben:
- Levende substantie. Dit omvat alles wat een cellulaire structuur heeft. De massa levende materie in de structuur van de biosfeer is echter klein en bedraagt letterlijk een miljoenste van de hele schaal. Het kenmerk van de levende materie van de biosfeer is dat het het belangrijkste onderdeel van onze planeet is. Het zijn tenslotte levende organismen die constant het uiterlijk van de aarde beïnvloeden en de structuur van het oppervlak veranderen.
- Biogene stof. Dit zijn structuren die worden gemaakt en verwerkt door levende organismen. Verrassend genoeg hebben levende wezens gedurende miljoenen jaren door de systemen van hun organen bijna de hele wereldoceaan gepasseerd, een enorme hoeveelheid atmosferische gassen en een grote hoeveelheid mineralen. Deze processen produceren mineralen van organische oorsprong, zoals olie, carbonaatgesteenten en steenkool.
- Inerte stof. Dit zijn producten van levenloze natuur, die zijn gevormd zonder de directe deelname van levende organismen. Dit omvat gesteenten, mineralen en het anorganische deel van de bodem.
- Bio-inerte stof. We herinneren ons dat levende organismen de planeet voortdurend beïnvloeden. Als gevolg hiervan worden stoffen gevormd die het product zijn van het verval en de vernietiging van inerte structuren. Deze groep omvat bodem, verweringskorst en afzettingsgesteenten van organische oorsprong.
- De structuur van de biosfeer kan ook stoffen bevatten die instaat van radioactief verval.
- Atomen zijn een aparte groep, die continu worden gecreëerd in het proces van ionisatie onder invloed van kosmische straling.
- Onlangs zijn stoffen van buitenaardse (kosmische) oorsprong opgenomen in de structuur van de biosfeer.
Levende materie in andere schillen van de aarde
Als we in detail stilstaan bij de kenmerken en samenstelling van de biosfeer, dan kan men niet anders dan de kenmerken van de vitale activiteit van levende organismen in andere schillen van de planeet in overweging nemen:
Aerosfeer. Levende organismen kunnen niet in de atmosferische lagen worden gesuspendeerd, microscopisch kleine waterdruppels dienen als substraat voor het leven van aerobionts, en zonneactiviteit en aerosolen fungeren als een bron van onuitputtelijke energie. Organismen die in de atmosfeer leven, zijn verdeeld in drie groepen. Trobobionts - zijn actief in de ruimte van de toppen van bomen tot stapelwolken. Altobionten zijn organismen die in de lucht kunnen overleven. Parabionten - vallen per ongeluk in de hoogste lagen van de atmosfeer. Op deze hoogte verliezen ze hun vermogen om zich voort te planten en wordt hun levenscyclus aanzienlijk verkort
Geobiosfeer. De aardkorst dient als substraat en leefgebied voor geobionts. Deze schil omvat ook verschillende niveaus waarop specifieke levensvormen leven. Terrabionten zijn organismen die direct op het landoppervlak leven. Op zijn beurt is de terrabiosfeer verdeeld in nog een aantal schelpen: de fytosfeer (de zone van de toppen van bomen totaardoppervlak) en de ipedosfeer (bodemlaag en verweringskorst). Eolische zone - hooggelegen gebieden, waar het leven zelfs voor hogere planten onmogelijk is. Eolobionts zijn typische vertegenwoordigers van deze zone. Lithobiosfeer - diepe lagen van de aardkorst. Deze zone is verdeeld in de hypoterrabiosfeer (een plaats waar aërobe (zuurstofbenodigde) levensvormen kunnen leven) en de tellurobiosfeer (alleen anaërobe (zuurstofvrije) organismen kunnen hier overleven). Daarnaast zijn lithobionts te vinden in de lithobiosfeer, die in grondwater en rotsporiën leven
Hydrobiosfeer. Dit gebied omvat alle waterlichamen (behalve grondwater en luchtvochtigheid) van onze planeet, inclusief gletsjers. De bewoners van de zeeën en oceanen worden hydrobionts genoemd, die op hun beurt zijn onderverdeeld in: Aquabionts - bewoners van continentale wateren. Marinobionts zijn levende organismen van de zeeën en oceanen. In de waterkolom worden drie niveaus van leven onderscheiden, afhankelijk van de hoeveelheid zonlicht die binnendringt: De fotosfeer is de meest verlichte zone. De disfotosfeer is altijd het schemergebied van de oceaan (niet meer dan 1% van de zonnestraling). Aphotosphere - een zone van absolute duisternis
Van toendra tot tropische wouden. Classificatie van planeetbiomen
Kenmerken van de biosfeer zijn onlosmakelijk verbonden met het concept van bioom. Deze term verwijst naar grote biologische systemen met een bepaald overheersend type vegetatie of specifieke landschapskenmerken. Het zijn er in totaal negen. Hieronder volgt een korte beschrijving van de belangrijkstebiomen biosfeer:
- Toendra. Een enorme boomloze uitgestrektheid die de noordelijke delen van Eurazië en Noord-Amerika beslaat. De vegetatie van deze zone is niet rijk, voornamelijk korstmossen, seizoensgrassen en mossen. De fauna is diverser, vooral tijdens de warme maanden van het jaar, wanneer het trekseizoen van veel soorten vogels en dieren begint.
- Taiga. Het belangrijkste type vegetatie in dit gebied zijn naaldbossen. Het bioom beslaat ongeveer 11% van het gehele landoppervlak. Ondanks de barre weersomstandigheden heeft de taiga een zeer diverse flora en fauna.
- Besloten bossen. gelegen in de gematigde zone. De seizoensgebondenheid van het klimaat en voldoende vocht hebben de ontwikkeling van een bepaald type vegetatie in dit bioom mogelijk gemaakt. Dit zijn voornamelijk loofboomsoorten. Bovendien herbergen deze bossen veel zoogdieren, vogels en schimmels, om nog maar te zwijgen van insecten en micro-organismen.
- Steppes. Dit bioom wordt vertegenwoordigd door de Aziatische steppen en de klassieke prairies van Noord-Amerika. Meestal zijn dit boomloze open ruimtes, omdat er een aanzienlijk vochttekort optreedt. Maar de dierenwereld is nog steeds divers.
- Mediterrane zone. Het gebied rond de gelijknamige zee wordt gekenmerkt door hete en vrij droge zomers en zeer comfortabele koele winters. Typische vegetatie wordt vertegenwoordigd door hardbladige bossen, doornstruiken en grassen.
- Woestijnen. Helaas wordt meer dan 30% van het land ingenomen door gebieden die helemaal niet gunstig zijn voor de bewoning van levende organismen. Woestijnzones zijn te vinden langsin heel Afrika en Australië, in Zuid-Amerika, maar ook in het zuiden, zuidwesten en in het centrum van Eurazië. De flora en fauna van deze regio's is vrij schaars.
- Savannes. Dit bioom is een open ruimte die volledig is bedekt met gras en enkele bomen. Ondanks dat dit nogal arme gronden zijn, v alt de fauna van deze zone op door zijn diversiteit. Savannes zijn kenmerkend voor Afrika, Zuid-Amerika en Australië.
- Stekelige (tropische) bossen. Deze zone onderscheidt zich door bizarre vormen van doornstruiken en eeuwenoude bomen - baobabs. Door de ongelijke verdeling van de regenval is de vegetatie van dit bioom vrij schaars. Tropische bossen zijn te vinden in Zuidwest-Azië en Afrika.
Tropische bossen. Dit is het natste gebied van onze planeet. De vegetatie van dit bioom v alt op door zijn schaal en diversiteit. Breedbladige regenwouden bevinden zich in de stroomgebieden van grote volstromende rivieren, zoals de Amazone, Orinoco, Niger, Zambezi, Congo. Ze bestrijken ook de schiereilanden en archipels van Zuidoost-Azië
Basisfuncties van een levende schelp in de natuur
Het is tijd om de belangrijkste functies van de biosfeer en hun kenmerken te overwegen:
- Energie. Deze functie wordt uitgevoerd door planten die deelnemen aan het proces van fotosynthese. Door zonne-energie te accumuleren, verdelen ze het tussen andere componenten van de levende schil, of accumuleren ze in dode organische deeltjes. Dit is hoe brandbare mineralen (kolen, turf, olie) eruit zien.
- Gas. Levende organismen zijn betrokken bij de voortdurende gasuitwisseling.
- Concentratie. Sommige levensvormen hebben het vermogen om selectief biogene elementen uit de externe omgeving te accumuleren. Vervolgens kunnen ze dienen als bron van deze stoffen.
- Destructief. Levende organismen beïnvloeden voortdurend het milieu, ontbinden en verwerken het oppervlak ervan. Dit is hoe inerte en bio-inerte materie wordt gevormd.
- Milieu-vormend. De biosfeer handhaaft een evenwicht tussen gunstige en ongunstige omgevingsomstandigheden, die nodig zijn voor het volledige leven van organismen.
Eigenschappen van de biosfeer
Omdat de levende schil een zeer complex systeem is, kunnen de kenmerken van de biosfeer niet zonder de basiseigenschappen die de specificiteit bepalen:
- Centralisatie. Alle processen in de levende schil zijn geconcentreerd rond levende organismen, ze nemen een centrale plaats in in de leer van de biosfeer.
- Openheid. De biosfeer kan alleen bestaan dankzij energie van buitenaf, in dit geval is het zonneactiviteit.
- Zelfaanpassing. De biosfeer is een "holistisch organisme", dat, net als een levend wezen, het vermogen heeft tot homeostase.
- Verscheidenheid. Er leven enorm veel dieren, planten, micro-organismen en schimmels op aarde.
- Zorgen voor de circulatie van stoffen. Het is te wijten aan levende organismen dat fotosynthese en de circulatie van stoffen worden uitgevoerd. In de kenmerken van de biosfeer nemen deze twee processen een van de belangrijkste plaatsen in.
Evolutie en geschiedenisontwikkeling van de levende schil van de aarde
Als we de biosfeer karakteriseren vanuit het oogpunt van evolutie, kunnen we zeggen dat dit de enige schil is die zich voortdurend ontwikkelt en verbetert. Het draait allemaal om levende materie, het is het dat constant in ontwikkeling is. Het anorganische deel van de levende schil heeft niet het vermogen om zich te ontwikkelen. Als we het in de toekomst hebben over de kenmerken van de biosfeer, dan is alles een beetje ingewikkelder. De schaal wordt steeds onstabieler en het is erg moeilijk om verdere ontwikkelingen te voorspellen.
Kunstmatige biosfeer
Een persoon kan niet bestaan buiten een levende schil, het is erg moeilijk om alles te reproduceren wat het ons kan geven. De kenmerken van de biosfeer zijn zo uniek dat de mensheid haar omstandigheden in een kunstmatige omgeving nog steeds niet volledig kan recreëren. De wetenschap staat echter niet stil en misschien zullen wetenschappers in de toekomst enig succes boeken in deze richting.
