Биосфера и биокостные системы

Термин «биосфера» был впервые использован австрийским геологом и палеонтологом Э. Зюссом в 1875 г. («Лик Земли») и означает сферу жизни, «совокупность организмов, ограниченную в пространстве и обитающую на поверхности Земли». Ни Зюсс, ни его предшественники, использовавшие понятия" пространство жизни", «живая оболочка Земли», не могли определить биосферу как единую природную систему взаимосвязанных элементов — живой и неживой природы. Влияние организмов на состояние неорганической природы во внимание не принималось.

Факты о существовании обратной связи между живой и неживой природой обобщил и проанализировал русский ученый В. И. Вернадский. Вернадский создал науку «биосфера», ввел понятие «живое вещество» — совокупность всех живых организмов, а также отвел живым организмам роль главнейшие преобразующей силы планеты. Занимаясь созданной им биогеохимией, изучая закономерности распределения организмов по поверхности планеты, В. И. Вернадский пришел к выводу, что в живое вещество включена вся система Менделеева. Он разделил все вещество планеты на несколько видов:

По современным представлениям биосфера — область системного взаимодействия живого и косного вещества планеты, глобальная экосистема.

Средообразующие функции живого вещества:

газовая; концентрационная; окислительно-восстановительная; деструктивная; транспортная; рассеивающая; энергетическая; информационная.

Биогеохимические принципы В. И. Вернадского.

• 1. Биогенная миграция химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению.
• 2. Эволюция видов в ходе геологического времени приводящая к созданию устойчивых форм жизни идет в направлении, усиливающем биогенную миграцию атомов. биосфера живой природа
• 3. Живое вещество находится в непрерывном обмене с окружающей средой, которая создается и поддерживается на Земле энергией Солнца.

Структура и границы биосферы. Живое и биокосное вещество, их взаимопроникновение и перерождение в круговоротах вещества и превращениях энергии. Функциональная целостность биосферы.

Структура:

• * аэробиосфера — нижняя часть атмосферы;
• * гидробиосфера — вся гидросфера;
• * литобиосфера — верхние горизонты литосферы.

Границы биосферы:

верхняя — около 20 км (нижняя граница озонового слоя) нижняя — дно Марианской впадины (11 022 м) и глубина литосферы около 6000 м (температура 100 0).

В.И. Вернадский: " .на земной поверхности нет химической силы более постоянно действующей, а потому более могущественной по своим конечным последствиям, чем живые организмы, взятые в целом" .

Живое вещество составляет по массе 0.01−0.02% от косного вещества биосферы, однако играет ведущую роль в биогеохимических процессах. Ежегодная продукция живого вещества в биосфере составляет 232,25 млрд т сухого вещества. Живое вещество осуществляет гигантскую геохимическую работу, преобразовывая другие оболочки Земли в геологическом масштабе времени.

Все химические элементы в биосфере циркулируют по характерным путям — биогеохимическим циклам (круговоротам).

В каждом цикле различают два фонда: резервный и обменный.

Резервный фонд — большая масса медленно движущихся веществ, в основном небиологический компонент; обменный фонд — меньший, но более активный, для которого характерен быстрый обмен между организмами и их непосредственным окружением.

В биосфере выделяют круговорот газообразных веществ, с резервным фондом в гидроили атмосфере; и осадочный цикл с резервным фондом в земле. Наличие большие резервных фондов в виде атмосферы или океана (круговороты углерода, кислорода, азота) способствует быстрой саморегуляции соответствующих биогеохимических циклов при различных местных нарушениях. Такие круговороты «хорошо забуферены» — их способность адаптироваться к изменениям велика, для них характерна саморегуляция по принципу обратной связи.

Характерная особенность осадочных циклов — основная масса вещества малоподвижна и малоактивна, состередоточена в земной коре. Поэтому круговорот таких элементов, фосфор и железо, значительно менее самоконтролируем и достаточно легко нарушается даже при небольших местных помехах.