1. Загальні уявлення про біосферу
Всі екосистеми Землі сукупно складають Біосфери, тонкий (у порівнянні з іншою частиною планети шар життя. Межі біосфери різними дослідниками проводяться по-різному. Однак частіше в неї включають шар атмосфери завтовшки 25-35 км (до озонового шару), шар земної кори суші товщиною 3 км, де розташовані нафтогазоносні води з бактеріальним населенням, океан - до глибини 11 км. Тим не менше, життя в біосфері концентрується в значно більш тонкому шарі, так як з видаленням від поверхні суші або океану її інтенсивність, вимірювана кількістю продуціроемого органічної речовини, різко падає.
Сухопутна частина біосфери називається тропосферою, водна-гідросфери.
Першим про існування шару життя говорив Ж.-Б.Ламарк (1802), автором терміну В«біосфераВ« є Е. Зюсом (1875), однак, вчення про біосферу було створено видатними російськими вченими В.І.Вернадським (1926). Надалі передбачалися інші терміни, наприклад В»геяВ» (по імені богині землі ГЕЇ). Автор цього терміна Дж. Ловелок розумів під Гєєй біологічно регульований поверхневий шар планети. Тим не менш, термін В«біосфераВ» пріоритетним, і саме по собі вчення Вернадського має неминуще значення. Вернадський пов'язав з життєдіяльністю організмів формування атмосфери, всього комплексу органічних і неорганічних речовин, що включають вуглець, і т.д.
Біомаса біосфери оцінюється в 2,5 трильйона тонн сухої речовини, причому на суші розташовано 99% цієї біомаси. Мешкають в водному середовищі планктонні організми мають нетривалу життя, але, незважаючи на настільки незначну біомасу, дають до 1 продукції біосфери. Більше вирівняна середу океану пояснює те, що біологічне різноманіття в ньому бідніше, ніж на суші: співвідношення числа морських і сухопутних видів - 1:5.
Визначення функції біосфери дуже точно дали Дж.Аллен і М. Нельсон: В«Біосфера на нашій планеті виконує унікальну та виключно важливу функцію, діючи в якості механізму вироблення і накопичення вільної енергії, а також термодинамічного показника наявної енергії, завдяки якій вона організується, удосконалюється, перетворює себе в середу В»(1991р.).
У біосфері сьогодні різноманітність органічних з'єднань незмірно вище, ніж неорганічних (зразкове співвідношення - 2 мільйона до 20 тисяч!). По ефективності В«лабораторіїВ» біосфери набагато перевершують лабораторії хіміків і цехи підприємств. Разюча здатність живої речовини пов'язувати азот. На підприємстві це вимагає величезної енергії для забезпечення тиску в 300 атмосфер і температури в 500 градусів С.
2. Царства природи
Живе населення біосфери різноманітно. В Нині відомо близько 2 млн. видів, але, за деякими даними, їх кількість наближається до 5 млн. (Р.Мей). Вважається, що розширення знань про числі видів буде досягнуто в основному за рахунок найпростіших тварин, в першу чергу - з паразитним типом харчування.
Біологічне різноманіття планети об'єднано в чотири царства природи. Група організмів різних царств утворюють найбільші функціональні блоки біосфери як найбільшої екосистеми.
ГРУПИ ОРГАНІЗМІВ.
1 . Дробянки (прокаріоти) - без'ядерні організми, які відіграють роль редуцентів, біологічних азотфіксаторов, продуцентів (хемотрофов і фототрофов).
У складі царства-два підцарств:
Бактерії - організми мікроскопічно малих розмірів, переважно з гетеротрофних типом харчування, які відіграють важливу роль у функціонуванні природних та штучних екосистем. Їм належить провідна роль у кругообігу елементів живлення. Бактерії виступають в якості регуляторів щільності популяцій організмів (мікропаразити), вступають з рослинами і тваринами в симбіотичні відносини типу співпраці - мутуалізму (бактерії шлунка жуйних тварин, бактерії-азотфіксатори на коренях бобових і навколо коренів рослин будь-яких сімейств). Існують бактерії, які використовують як джерело енергії світло (пофарбовані в червоний, помаранчевий, зелений кольори хлорофілів і каротиноїдів). Однак при цьому варіанті фотосинтезу вільний кисень не виділяється.
Циан (синьо-зелені водорості) - мікроскопічні одноклітинні і багатоклітинні організми, які мешкають у воді та грунті, вони є фототрофов і біологічними азотфиксаторами. При В«розтікання життяВ» (В.І. Вернадський) ціаном стають піонерами, заселяють найбідніші і холодні субстрати, оголюються при таненні льодовиків.
Три інші царства представлені еукаріотами, тобто організмами, клітини яких мають ядра.
Рослини - фототрофні організми, що розмножуються спорами (мохи, плауни, хвощі, папороті) або насінням (голонасінні, квіткові). До рослин також відносяться різноманітні водорості, що входять до складу водних екосистем і мешкають в грунті. Сукупність видів рослин називається флорою.
Всі рослини, незалежно від складності їх організації та умов середовища, які вимагаються їм для життя, виконують одну биосферную функцію - фіксують сонячну енергію і використовують неорганічний вуглець у процесі фотосинтезу, постачаючи органічною речовиною всі інші групи організмів екосистеми. Умовно до рослин відносяться лишайники - складні організми з гриба і водорості, які пов'язані відносинами мутуалізму.
Різноманітність рослин у світі достатньо велике. В їх складі-близько 300 тисяч видів квіткових рослин, близько 700 видів голонасінних, 10 тисяч видів папоротеподібних. Кількість мохоподібних складає приблизно 25 тисяч видів, водоростей - близько 10 тисяч видів.
Тварини- разнообразнейшее царство природи, гетеротрофи. Сукупність видів тварин називається фауною . У складі цього царства близько 4 тисяч видів ссавців, 9000 видів птахів, 20 тисяч видів риб, 25 тисяч видів амфібій, 5500 видів рептилій, близько 1 мільйона видів комах і понад 500 тисяч видів інших нижчих тварин (хробаки, кишковопорожнинні, молюски, різні одноклітинні). Тільки на території Росії зустрічається 20відов амфібій, 50 видів рептилій, 700 видів птахів, 245 видів ссавців. Тварини населяють всі середовища життя - водойми, грунти і приземкуватий шар атмосфери.
В екосистемах тварини входять до складу груп фітофагів, зоофагов (хижаків різних порядків), паразитів, детритофагов (Поедатели мертвої органічної речовини.). Поділ тварин за цими трофічною групам часто умовно, оскільки багато хто з них характеризуються змішаним типом живлення. Так, птахи в період відгодівлі потомства-типові хижаки, що харчуються комахами, але в інші періоди року вони можуть задовольнятися насінням і плодами. Змішаний раціон харчування (з рослинної і тваринної їжі) має більшість коропових риб, а також представники ссавців-ведмідь, лисиця, свиня, щур та ін Тварини-фітофаги і паразити-основні регулятори щільності популяцій і переносники насіння для багатьох видів рослин.
Гриби - сукупність гетеротрофних організмів, відрізняються від тварин тим, що вони ведуть прикріплений спосіб життя і мають необмежене зростання. Раніше гриби включалися в царство рослин. Гриби розрізняють за розмірами - від мікроскопічних (дріжджових) до гігантських дощовиків з вагою плодового тіла в 50 кг-і розділяють на декілька функціональних груп:
сапротрофи- редуценти, руйнують мертве органічна речовина.
Сімбіотрофи- входять у симбіоз з корінням вищих рослин і формують мікоризу, що полегшує поглинання рослинами поживних елементів з грунтового розчину.
Паразити - регулюють щільність популяції рослин та тварин. Грибні хвороби (сажка, іржа та ін) наносять шкоди сільському господарству.
3. Основні цикли речовин в біосфері
Хімічні елементи циркулюють у біосфері. Цикли речовин характеризуються швидкістю, замкнутістю і типом запасного фонду. Газоподібні форми складають рухливий, обмінний фонд, а тверді і рідкі з'єднання з його участю-консервативний, резервний фонд...
