ГДЗ: Параграф §64 / Биология 11 класс

Биосфера – это глобальная экосистема, охватывающая всю совокупность живых организмов и среду их обитания. Она представляет собой область жизни на Земле, где происходит круговорот веществ и передача энергии.

Развитие представлений о биосфере связано с именами:

• Э. Зюсса: Ввел термин «биосфера» в 1875 году, обозначив ею «тонкую пленку жизни» на поверхности Земли.
• В. И. Вернадского: Создал целостное учение о биосфере, определил ее как живую оболочку Земли, ввел понятие живого вещества и описал его функции.

В биосфере выделяют следующие основные компоненты:

• Живое вещество (совокупность организмов).
• Биогенное вещество (продукты жизнедеятельности организмов: уголь, нефть, известняк).
• Косное вещество (неживое, абиогенное: горные породы магматического происхождения).
• Биокосное вещество (результат совместной деятельности живого и косного: почва, природные воды).
• А также космогенное, радиоактивное и рассеянные атомы химических элементов.

Взаимосвязь между ними проявляется в постоянном обмене веществом и энергией. Например, живое вещество (растения) преобразует косное вещество (\(CO_2\), \(H_2O\), минеральные соли) в органическое вещество, а после отмирания организмов оно превращается в биогенное (торф, уголь) или, подвергаясь деструкции, образует биокосное вещество (почва) и косное вещество.

Живое вещество распространено в следующих областях:

• Атмосфера: Нижняя часть (тропосфера) и споры бактерий и грибов вплоть до озонового экрана (до 25000 м).
• Гидросфера: Вся толща вод (от поверхностных слоев до океанических впадин, 11034 м).
• Литосфера: Поверхностный почвенный слой и более глубокие слои до температурного предела (\(80^\circ C\) на глубине 5000–7500 м).

Наибольшая концентрация живого вещества наблюдается в поверхностных слоях Мирового океана, на поверхности суши (почва) и в нижних слоях воздуха. Это связано с тем, что в этих зонах имеются оптимальные условия для жизни: доступность солнечного света (для фотосинтеза), воды, тепла и необходимых химических элементов. Высокая концентрация живого вещества имеет решающее значение, поскольку именно здесь происходит основная работа по преобразованию солнечной энергии и активный круговорот веществ, который формирует и поддерживает саму биосферу.

Основные функции живого вещества:

• Энергетическая (поглощение и передача солнечной энергии).
• Газовая (поддержание газового состава атмосферы, например \(O_2\) и \(CO_2\)).
• Концентрационная (избирательное накопление химических элементов).
• Окислительно-восстановительная (химическое изменение веществ).
• Транспортная (перемещение вещества и энергии организмами).
• Деструктивная (разложение органических остатков).
• Средообразующая (изменение физико-химических параметров среды).

Биогеохимическая деятельность человека (антропогенная функция) – это совокупность действий, связанных с промышленностью, сельским хозяйством, транспортом и т. д., которые приводят к изменению круговорота вещества и энергии в биосфере.

Ее выражение: добыча полезных ископаемых, переработка веществ, создание искусственных водохранилищ, загрязнение окружающей среды. Значение для биосферы является преимущественно отрицательным на современном этапе, поскольку масштабы воздействия человека превышают естественные биогеохимические процессы, что приводит к нарушению равновесия и деградации экосистем.

Основная часть биомассы Земли (93,7 %) приходится на растения, которые являются продуцентами и составляют основу всех экосистем. Большая часть этой биомассы сосредоточена на суше (в лесах, почве).

Причины, по которым биомасса Мирового океана невелика, несмотря на его огромную площадь:

• Большинство организмов океана (фитопланктон) имеет короткий жизненный цикл и высокую скорость обмена веществ, из-за чего их биомасса не успевает накапливаться в больших количествах, в то время как биомасса растений суши (деревья) накапливается десятилетиями.
• В океане существенная часть жизни сосредоточена в верхнем, фотосинтетически активном слое, тогда как на большой глубине жизнь поддерживается за счет потока органического вещества с поверхности.
• Биомасса суши состоит в основном из древесной растительности, которая имеет твердые, долгоживущие структуры (стволы), в то время как в океане преобладает микроскопический фитопланктон.

Функции живого вещества, их связь с организмами и проявление:

• Энергетическая: Связана с фотосинтезирующими организмами (растения, цианобактерии). Проявляется в поглощении солнечной энергии и преобразовании ее в энергию химических связей органических веществ.
• Газовая: Связана с всеми организмами. Проявляется в поддержании постоянного состава атмосферы (например, выделение \(O_2\) растениями и поглощение \(CO_2\) всеми живыми существами при дыхании).
• Концентрационная: Связана с всеми организмами. Проявляется в избирательном накоплении химических элементов (например, \(Ca\), \(Si\), \(P\) в раковинах, скелетах или панцирях).
• Окислительно-восстановительная: Связана с всеми организмами (особенно с бактериями-хемосинтетиками). Проявляется в окислении или восстановлении химических соединений (например, окисление углеводов при дыхании).
• Транспортная: Связана с передвижением организмов (миграции животных, расселение растений, грибов). Проявляется в перемещении вещества и энергии в пространстве (биогенная миграция атомов).
• Деструктивная: Связана с редуцентами (бактерии, грибы-сапротрофы) и детритофагами (черви). Проявляется в разложении органических остатков до неорганических соединений (минерализация).
• Средообразующая: Связана с всеми организмами. Проявляется в изменении физико-химических свойств среды в результате жизнедеятельности (например, рыхление почвы дождевыми червями, регулирование водного режима бобрами).

Живое вещество и его функции