Біз бәріміз тірі қабықтың – биосфераның бөлігіміз. Бұл біздің планетаның ғана емес, жалпы галактиканың бірегей экожүйесі. Әрине, соңғы зерттеулер органикалық заттардың Марста және әртүрлі астероидтарда табылғанын растады, бірақ мұндай алуан түрлі тіршілік формалары тек Жерге ғана тән. Егер сіз көкжиегіңізді аздап кеңейтуге және мектеп бағдарламасының шеңберінен шығуға дайын болсаңыз, биосфераның сипаттамалары, оның құрылымы мен негізгі функциялары туралы толығырақ сөйлесетін уақыт келді.
Биосфера түсінігі және оның мәні
Биосфера – тірі организмдер мекендейтін Жердің шартты қабығы. Неліктен шартты? Ғаламшардың басқа қабықтары (жер, су және ауа) планетаны үздіксіз қабатпен қоршайды. Алдымен жер және мұхиттық қыртыс (литосфера), содан кейін гидросфера (барлық су объектілерін біріктіреді), одан кейін - атмосфера келеді.(ауа конверті ғарыш кеңістігіне біркелкі өтеді). Биосфераны белгілі бір қабат ретінде елестету қиын, өйткені тірі организмдер Жердің бүкіл бетіне біркелкі таралған және үш элементте де өмір сүре алады.
Биосфераның маңызды сипаттамалары ежелгі дәуірден басталады, бірақ бәрібір ол біздің планетамыздың «ең жас» қабығы болып табылады. Жердегі тіршілік салыстырмалы түрде жақында ғана пайда болды, небәрі 3,8 миллиард жыл бұрын, бұл планетаның жасымен салыстырғанда, қарапайым нәрсе. Биосфераның екі түсінігі бар:
- Біріншісі қабықты планетадағы барлық органикалық заттардың жиынтығы ретінде анықтайды. Дәл осы күнге дейін қолданылып жүрген терминге негіз болды.
- Екінші концепцияны В. И. Вернадский ұсынған, ол биосфераны осы анықтамалардың кең мағынасында жанды және жансыз табиғаттың ажырамас бірлігі мен әрекеттестігі деп есептеді.
Бірақ биосфераның негізгі сипаттамалары оның органикалық құрамдас бөлігімен дәл анықталады. Өйткені, бұл оның Жердің басқа қабықтарынан түбегейлі айырмашылығы.
Биосфера туралы ілім және терминнің пайда болуы
Тірі қабық туралы түсінік 19 ғасырда ұсынылған. Жан-Батист Ламарк биосфераға қысқаша сипаттама берді, ал ресми атауы әлі болған жоқ. 1875 жылы австриялық палеонтолог және геолог Эдуард Сюсс алғаш рет «биосфера» терминін енгізді, ол әлі күнге дейін қолданылады.
Кеңес философы және биогеохимигі В. И. Вернадский жер бетіндегі барлық тіршілікті зерттеуге орасан зор үлес қосты, ол биосфера туралы біртұтас ілімді құрудың арқасында танымал болды. ATоның еңбектерінде тірі организмдер Жер планетасының өзгеруіне үздіксіз қатысатын қуатты күш ретінде әрекет етеді.
Тірі ағзалардың шектері
Биосфераның жалпы сипаттамасы тірі организмдер өмір сүре алатын шекараларды сипаттаудан басталады. Олардың кейбіреулері өте төзімді және тіпті ең қиын жағдайларға төтеп бере алады.
Биосфера шекаралары:
- Жоғарғы жиек. Ол атмосферамен, атап айтқанда Жердің озон қабатымен анықталады, ол шамамен 15-20 шақырымды құрайды. Экваторға неғұрлым жақын болса, планетаның қорғаныс экраны соғұрлым күшті болады. Озон қабатының үстінде өмір сүру мүмкін емес, өйткені ультракүлгін сәулелер ағза жасушаларының өмірлік белсенділігімен үйлеспейді. Сонымен қатар, оттегінің мөлшері биіктікке қарай айтарлықтай азаяды және бұл тірі жанға да зиянды.
- Төменгі шекара. Литосферамен анықталатын максималды мүмкін тереңдік 3,5 - 7,5 километрден аспайды. Мұның бәрі белок құрылымдарының денатурациясы орын алатын температураның критикалық жоғарылауына байланысты. Дегенмен, тірі ағзалардың көпшілігі бірнеше метр тереңдікте шоғырланған, бұл өсімдіктердің, саңырауқұлақтардың, микроорганизмдердің, жәндіктердің және тесіктерде өмір сүретін жануарлардың тамыр жүйесі.
- Гидросферадағы шекаралар. Тірі организмдер мұхиттың кез келген бөлігінде өмір сүре алады: су бетінен (планктон, балдырлар) терең теңіз траншеяларының түбіне дейін. Мысалы, ғалымдар тіпті 11 шақырым тереңдіктегі Мариана шұңқырында да тіршілік бар екенін дәлелдеді.
Тірі қабық құрылымы
Биосфераның негізгі сипаттамаларына жатадыоның құрылымы. Вернадский тірі қабықты құрайтын заттардың бірнеше түрін бөліп көрсетті. Оның үстіне олар органикалық және бейорганикалық шығу тегі болуы мүмкін:
- Тірі зат. Бұған жасушалық құрылымы бар барлық заттар кіреді. Дегенмен, биосфера құрылымындағы тірі заттың массасы аз және бүкіл қабықтың миллионнан бір бөлігін құрайды. Биосфераның тірі материясының ерекшелігі оның біздің планетамыздың ең маңызды бөлігі болып табылады. Өйткені, жер бетінің құрылымын өзгерте отырып, оның сыртқы түріне үнемі әсер ететін тірі организмдер.
- Биогенді зат. Бұл тірі организмдер жасайтын және өңдейтін құрылымдар. Бір таңқаларлығы, миллиондаған жылдар бойы тірі ағзалар өз мүшелерінің жүйелері арқылы бүкіл дүниежүзілік мұхитты, атмосфералық газдардың орасан зор мөлшерін және пайдалы қазбалардың үлкен массасын өтті. Бұл процестер мұнай, карбонатты жыныстар және көмір сияқты органикалық минералдарды шығарады.
- Инертті зат. Бұл тірі ағзалардың тікелей қатысуынсыз пайда болған жансыз табиғат өнімдері. Бұған тау жыныстары, минералдар және топырақтың бейорганикалық бөлігі кіреді.
- Био-инертті зат. Тірі организмдер планетаға үнемі әсер ететіні есімізде. Нәтижесінде инертті құрылымдардың ыдырауы мен бұзылуының өнімдері болып табылатын заттар түзіледі. Бұл топқа топырақ, үгілу қыртысы және органикалық шыққан шөгінді жыныстар кіреді.
- Сонымен қатар биосфера құрылымына құрамындағы заттар кіруі мүмкінрадиоактивті ыдырау күйі.
- Атомдар – ғарыштық сәулеленудің әсерінен иондану процесінде үздіксіз түзілетін жеке топ.
- Соңғы уақытта биосфера құрылымына жерден тыс (ғарыштық) текті заттар енгізілді.
Жердің басқа қабықтарындағы тірі зат
Егер биосфераның сипаттамалары мен құрамына егжей-тегжейлі тоқталатын болсақ, онда планетаның басқа қабықшаларындағы тірі ағзалардың тіршілік әрекетінің ерекшеліктерін ескермеуге болмайды:
Аэросфера. Тірі организмдер атмосфералық қабаттарда ілінбейді, микроскопиялық су тамшылары аэробионттардың тіршілігі үшін субстрат, ал күн белсенділігі мен аэрозольдер сарқылмайтын энергия көзі ретінде қызмет етеді. Атмосферада тіршілік ететін организмдер үш топқа бөлінеді. Тробобионттар - ағаштардың шыңдарынан бастап, жинақталған бұлттарға дейін кеңістікте белсенді. Альтобионттар – жұқа ауада тіршілік ете алатын организмдер. Парабионттар - кездейсоқ атмосфераның ең жоғары қабаттарына түседі. Бұл биіктікте олар көбею қабілетін жоғалтады және олардың өмірлік циклі айтарлықтай қысқарады
Геобиосфера. Жер қыртысы геобионттардың субстрат және тіршілік ету ортасы қызметін атқарады. Бұл қабық сонымен қатар нақты тіршілік формалары өмір сүретін бірнеше деңгейлерді қамтиды. Террабионттар – тікелей жер бетінде тіршілік ететін организмдер. Өз кезегінде террабиосфера тағы бірнеше қабықшаларға бөлінеді: фитосфера (ағаштардың басынан бастапжер беті) және ипедосфера (топырақ қабаты және атмосфералық қыртыс). Эол зонасы – тіпті биік өсімдіктер үшін өмір сүру мүмкін емес биік таулы аймақтар. Эолобионттар осы аймақтың типтік өкілдері болып табылады. Литобиосфера – жер қыртысының терең қабаттары. Бұл аймақ гипотеррабиосфераға (аэробты (оттегін қажет ететін) тіршілік формалары өмір сүретін жер) және теллуробиосфераға (мұнда тек анаэробты (оттегісіз) организмдер ғана өмір сүре алады) бөлінеді. Сонымен қатар, литобионттарды литобиосферада табуға болады, олар жер асты сулары мен тау жыныстарының кеуектерінде өмір сүреді
Гидробиосфера. Бұл аумақ біздің планетамыздың барлық су объектілерін (жер асты сулары мен атмосфералық ылғалдан басқа) қамтиды, соның ішінде мұздықтар. Теңіздер мен мұхиттардың тұрғындарын гидробионттар деп атайды, олар өз кезегінде келесіге бөлінеді: Аквабионттар – материктік сулардың тұрғындары. Маринобионттар – теңіздер мен мұхиттардың тірі организмдері. Су бағанасында ішке енетін күн сәулесінің мөлшеріне байланысты тіршіліктің үш деңгейі бөлінеді: Фотосфера - ең жарықтандырылған аймақ. Дисфотосфера әрқашан мұхиттың ымырт аймағы болып табылады (инсоляцияның 1% аспайды). Афотосфера – абсолютті қараңғылық аймағы
Тундрадан тропиктік ормандарға дейін. Планета биомаларының классификациясы
Биосфераның сипаттамасы биом ұғымымен тығыз байланысты. Бұл термин өсімдіктердің белгілі бір басым түрі немесе белгілі бір ландшафт ерекшеліктері бар ірі биологиялық жүйелерді білдіреді. Барлығы тоғыз. Төменде негізгілердің қысқаша сипаттамасы берілгенбиосфера:
- Тундра. Еуразия мен Солтүстік Американың солтүстік бөліктерін алып жатқан кең ағашсыз кеңістік. Бұл зонаның өсімдіктері бай емес, негізінен қыналар, маусымдық шөптер мен мүктер. Жануарлар әлемі әртүрлі, әсіресе жылдың жылы айларында, құстар мен жануарлардың көптеген түрлерінің қоныс аудару маусымы басталады.
- Тайга. Бұл аймақтағы өсімдіктердің негізгі түрі қылқан жапырақты ормандар. Биом бүкіл жер аумағының шамамен 11% алып жатыр. Ауа-райының қолайсыздығына қарамастан, тайганың флорасы мен фаунасы өте алуан.
- Шешірілген ормандар. қоңыржай белдеуде орналасқан. Климаттың маусымдылығы және ылғалдың жеткілікті мөлшері осы биомда белгілі бір өсімдік түрін дамытуға мүмкіндік берді. Бұл негізінен жалпақ жапырақты ағаш түрлері. Бұған қоса, бұл ормандарда жәндіктер мен микроорганизмдерді айтпағанда, көптеген сүтқоректілер, құстар мен саңырауқұлақтар мекендейді.
- Далалар. Бұл биома Азия далалары мен Солтүстік Американың классикалық далаларымен ұсынылған. Көбінесе бұл ағашсыз ашық кеңістіктер, өйткені ылғалдың айтарлықтай тапшылығы әсер етеді. Бірақ жануарлар әлемі әлі де алуан түрлі.
- Жерорта теңізі аймағы. Теңіздің айналасындағы аймақ ыстық және өте құрғақ жазмен және өте ыңғайлы салқын қыспен сипатталады. Типтік өсімдіктер қатты жапырақты ормандар, тікенді бұталар және шөптер болып табылады.
- Шөлдер. Өкінішке орай, жердің 30% -дан астамы тірі организмдердің өмір сүруіне мүлде қолайлы емес аймақтарда. бойында шөл зоналары кездеседібүкіл Африка мен Австралияда, Оңтүстік Америкада, сондай-ақ оңтүстікте, оңтүстік-батыста және Еуразия орталығында. Бұл аймақтардың флорасы мен фаунасы өте аз.
- Саванналар. Бұл биома толығымен шөптер мен жалғыз ағаштармен жабылған ашық кеңістік. Бұл өте нашар топырақ болғанына қарамастан, бұл аймақтың фаунасы әртүрлілігімен таң қалдырады. Саванналар Африка, Оңтүстік Америка және Австралияға тән.
- Тікенді (тропиктік) орманды алқаптар. Бұл аймақ тікенді бұталар мен ғасырлық ағаштар - баобабтардың оғаш формаларымен ерекшеленеді. Жауын-шашынның біркелкі бөлінбеуіне байланысты бұл биоманың өсімдіктері өте сирек. Тропикалық орман алқаптары Оңтүстік-Батыс Азия мен Африкада кездеседі.
Тропикалық ормандар. Бұл планетамыздың ең ылғалды аймағы. Бұл биоманың өсімдіктері өзінің ауқымы мен әртүрлілігімен таң қалдырады. Кең жапырақты тропикалық ормандар Амазонка, Ориноко, Нигер, Замбези, Конго сияқты толық ағып жатқан үлкен өзендердің алаптарында орналасқан. Олар сонымен қатар Оңтүстік-Шығыс Азияның түбектері мен архипелагтарын қамтиды
Табиғаттағы тірі қабықтың негізгі функциялары
Биосфераның негізгі функцияларын және олардың сипаттамаларын қарастыратын кез келді:
- Энергия. Бұл функцияны фотосинтез процесіне қатысатын өсімдіктер атқарады. Күн энергиясын жинақтай отырып, олар оны тірі қабықтың басқа құрамдас бөліктері арасында таратады немесе өлі органикалық бөлшектерде жинақтайды. Жанғыш минералдар (көмір, шымтезек, мұнай) осылай пайда болады.
- Газ. Тірі организмдер үздіксіз газ алмасуға қатысады.
- Концентрация. Кейбір тіршілік формаларының сыртқы ортадан биогенді элементтерді таңдап жинақтау қабілеті бар. Кейіннен олар осы заттардың көзі бола алады.
- Жоқ. Тірі организмдер қоршаған ортаға үнемі әсер етіп, оның бетін ыдыратып, өңдейді. Осылайша инертті және биоинертті заттар пайда болады.
- Қоршаған ортаны қалыптастырушы. Биосфера организмдердің толық тіршілігіне қажетті қолайлы және қолайсыз экологиялық жағдайлардың тепе-теңдігін сақтайды.
Биосфераның қасиеттері
Тірі қабық өте күрделі жүйе болғандықтан, биосфераның сипаттамалары оның ерекшелігін анықтайтын негізгі қасиеттерінсіз мүмкін емес:
- Орталықтандыру. Тірі қабықтағы барлық процестер тірі организмдер төңірегінде шоғырланған, олар биосфера ілімінде басты орынды алады.
- Ашықтық. Биосфера тек сырттан келетін энергияның арқасында өмір сүре алады, бұл жағдайда ол күн белсенділігі.
- Өзін-өзі реттеу. Биосфера тірі тіршілік иесі сияқты гомеостазға қабілетті "біртұтас организм" болып табылады.
- Әртүрлілік. Жер бетінде көптеген жануарлар, өсімдіктер, микроорганизмдер мен саңырауқұлақтар өмір сүреді.
- Заттардың айналымын қамтамасыз ету. Фотосинтез және заттардың айналымы тірі ағзалардың арқасында жүзеге асады. Биосфераның сипаттамаларында бұл екі процесс негізгі орындардың бірін алады.
Эволюция және тарихЖердің тірі қабығының дамуы
Егер биосфераны эволюция тұрғысынан сипаттайтын болсақ, бұл үздіксіз дамып, жетілу үстіндегі жалғыз қабық деп айта аламыз. Мұның бәрі тірі материяға қатысты, ол үнемі даму үстінде. Тірі қабықтың бейорганикалық бөлігінің даму мүмкіндігі жоқ. Болашақта биосфераның сипаттамалары туралы айтатын болсақ, онда бәрі біршама күрделірек. Қабық барған сайын тұрақсыз болып барады және одан әрі дамуын болжау өте қиын.
Жасанды биосфера
Адам тірі қабықтан тыс өмір сүре алмайды, оның бізге бере алатын барлық нәрсені қайта жаңғырту өте қиын. Биосфераның ерекшеліктері соншалық, адамзат әлі де жасанды ортада оның жағдайын толықтай қалпына келтіре алмайды. Дегенмен, ғылым бір орнында тұрмайды және, мүмкін, болашақта ғалымдар бұл бағытта біраз табысқа қол жеткізер.
