Интересное о биосфере

Биосфера – понятие, которое у всех на слуху, но при ближайшем рассмотрении оказывается: на самом деле большинство людей плохо представляют себе, что это такое. Однако именно биосферная оболочка – колыбель жизни на Земле и единственное место обитания человечества. Углубляясь в это понятие, можно обнаружить массу удивительных и интересных фактов, изучив которые приходит лучшее понимание не только планеты, но и места человека на ней.

Биосфера или живая природа появилась на Земле позже, чем остальные её оболочки. Именно она во многом сформировала планету такой, какой она стала сейчас. Если хотя бы теоретически убрать живые элементы из истории формирования Земли, то её внешний облик был бы совершенно иным и неузнаваемым: без атмосферы, образованной при участии растений, без растительности и животных, без ветров и ярких красок природы.

Как всё начиналось

Учёные до сих пор страстно спорят о том, когда и как началось формирование биосферной оболочки. Большинство из них склоняются к тому, что без биосферы Земля существовала не очень долго в масштабах мировой истории.

Формирование биосферной оболочки

Её формирование шло в несколько этапов:

  • Сначала возникло интересное и определяющее дальнейшее развитие природы явление круговорота органических соединений, предшествующее появлению жизни.
  • Приблизительно 3 млрд лет тому назад в глубинах Древнего океана произошло удивительное явление перехода от органического круговорота к биологическому, то есть, появились первые простейшие одноклеточные микроорганизмы. Случилось это в Архее. Весь процесс занял всего около 200 лет, что в мировой истории короче, чем мгновенная вспышка света.
  • Дальше наблюдался активный переход к непрекращающемуся энергетическому обмену потоков неживой и живой природы во время жизни и после неё.

Именно в этом вечном кругообороте заключён самый великий смысл и основная функция биосферы. Потом всё развивалось по известной схеме: выход жизни на сушу, сложные и разветвлённые направления эволюции и появление человека.

Основоположник науки

Понятие «биосфера» используется учёными самых разнообразных направлений: математиками, химиками, физиками, биологами, экологами, социологами, философами и т.д. Это базовое понятие помогает упростить сложные элементы и выявить скрытые закономерности, вывести новые законы и опровергнуть ошибочные мнения. После того, как было сформировано это базовое понятие, во многих направлениях науки произошёл огромный скачок вперёд.

Владимир Иванович Вернадский

Но первым вывел и обосновал понятие биосферы Владимир Иванович Вернадский – учёный, имя которого по наши дни знают во всём мире. Для того, чтобы сформировать главное учение своей жизни, он в совершенстве овладел целым рядом наук: палеонтологией, геологией, минералогией, почвоведением, биологией, метеоритикой, геохимией, философией, историей и пр. Благодаря непрекращающейся работе, которой он занимался до самой смерти, он смог объять необъятное и самостоятельно вывести основные постулаты. Подобного результата не удавалось добиться до него даже большим группам учёных мужей.

Его жизненный путь был сложен, судьба не уберегла этого удивительного человека от лишений, тюрьмы и потери близких, но Владимир Иванович Вернадский не останавливал работ, привлекая к своей теории о биосфере всё больше внимания. Ежедневный труд, высокая целеустремлённость и неординарный ум этого учёного привели к тому, что сейчас это понятие известно и понятно каждому школьнику.

Границы биосферы

Что же представляет собой биосферная оболочка? Это часть земного пространства, в которой происходят активные органические реакции, протекающие в живых организмах. Распространяется это явление очень широко и может быть представлено как одиночными спорами в высших слоях воздушной оболочки Земли, так и огромными концентрациями в тропических лесах и джунглях.

Тропосфера

Существует три слоя биосферы:

  • Самый высокий слой толщиной 15-20 км. Его верхней границей считается тропосфера, здесь пролетают не только птицы, но и микроорганизмы или споры растений, уносимые воздушными потоками. Именно над верхней границей начинается озоновый слой, который сдерживает попадание космических ультрафиолетовых лучей, разрушающих всё живое. Тем, кто впервые сталкивается с этим интересным фактом, становится понятнее, почему столько разговоров и шумихи существует вокруг озонового слоя – ведь это ограничивающий фактор биосферы.
  • Средний слой толщиной 10-11 км. Верхняя граница проходит по атмосфере, а нижняя – по дну Мирового океана. Именно в нём существует самое большое количество разнообразных видов жизни.
  • Нижний слой толщиной 3,5-7,5 км. Полностью расположен в литосфере между дном Мирового океана и границей, где присутствуют слишком большие температуры, превращающие всё в пар и лаву. Здесь выдерживают только самые приспособленные к уникальным условиям формы живой природы, но они – и наиболее интересные из существующих.

Все эти данные довольно приблизительны, так как точно измерить границы нет возможности. Отдельные микроорганизмы были обнаружены на потрясающей высоте 41 км. Как они попали так высоко – загадка. Предполагают, что их увлекло потоками воздуха после извержений вулканов. Температура и уровень давления там совсем небольшие, а радиация очень активна, поэтому вряд ли эти микроорганизмы смогли бы дальше нормально функционировать, вернувшись назад. Глубже всего живые организмы были обнаружены на дне Марианской впадины, где условия тоже очень экстремальны.

Несмотря на такие впечатляющие цифры, общий слой биосферы по сравнению с Землёй крайне тонкий. Чтобы приблизительно представить пропорции, его можно сравнить с кожурой на яблоке.

Живая и неживая природа планеты

На протяжении истории Земли возникало огромное количество живых организмов. По самым скромным подсчётам специалистов их количество доходит до 500 млн. На данный момент из них осталось только 2 млн, в то время как другие исчезли с лица Земли. Но процесс этот не так ужасен, как может показаться: ежедневно не только вымирают отдельные виды, но и появляются новые и интересные, и процесс этот не прекращается уже миллиарды лет.

Живая природа планеты

Интересный вопрос касается того, как много на планете живой природы. Приблизительные подсчёты дают цифру в 1016 тонн. Вообразить эту огромную массу сложно, поэтому можно проиллюстрировать её по-другому. На планете во все эпохи присутствовало около 4 тыс. различных минералов, в то время, как только в данный момент можно обнаружить 500 тыс. разновидностей растений и 1,5 млн. – животных. Из этих данных можно понять, что неживая природа очень стабильна и постоянна, тогда как живая – изменчивая, вариативная, интересная и многогранная.

Жизнь как сказка

Вся живая природа подразделяется по четырём многочисленным царствам: грибы, животные, растения и бактерии. Они существуют исключительно благодаря поступлению солнечной энергии. Если бы Солнце потухло, биосфера в течении первой недели сократилась бы в 800 раз, а уже через месяц жизнь прекратилась бы окончательно. Для представителей всех царств солнечная энергия – обязательное условие существования.

По типу потребления этой энергии всё живое поделено на две огромные группы:

  • Автотрофы. Преимущественно это растения и некоторые микроорганизмы, которые напрямую поглощают солнечный свет и с его помощью из неорганических веществ строят органические, как миниатюрные химические заводы. Они способны из маленьких молекул синтезировать большие.
  • Гетеротрофы. К этой огромной группе относится и человек. Представители этой группы сами не перерабатывают солнечную энергию, но потребляют то, что синтезировали автотрофы. Можно сказать, что гетеротрофы паразитируют на автотрофах.

Разнообразие форм жизни

Распределение этих двух групп по территории планеты неравномерно. Реже всего их можно встретить в верхних и в нижних границах биосферной оболочки: в тропосфере и глубоких слоях литосферы. Выше всего «забираются» споры бактерий и грибов: их находят на высоте 20-22 км над уровнем моря. Максимальная глубина, на которой обнаружены опять-таки бактерии, составляет 4 км вглубь земной коры и 11 км вглубь Мирового океана.

Разнообразие форм жизни

Между ними сосредоточено остальное разнообразие. Больше всего живой биомассы сконцентрировано на уровне от 200 м Мирового океана до 1,5 км над уровнем моря. Причём подавляющее большинство обитает на суше, хоть жизнь и вышла из воды. Животные и растительные обитатели суши в 750 раз тяжелее общей массы водных обитателей. Вода населена приблизительно с той же интенсивностью, что и пустыни.

Хотя видовой состав растений составляет всего 21% от общего состава биосферы, но по массе он в 100 раз превышает массу животных. Это закономерно, потому что животным ежедневно необходимо использовать в пищу много растений, иначе они бы вымерли от голода. Именно такое соотношение приводит к равновесию на Земле.

Ещё одна интересная закономерность: чем проще устроен организм, тем шире его распространение. Например, бактерий можно встретить в любых закоулках планеты, даже в тех местах, где, казалось бы, совсем нет условий для жизни. После них идут вездесущие насекомые, а позвоночные составляют всего 4%, Сложноорганизованные млекопитающие и вовсе представлены десятыми частями процента.

Непобедимая сила жизни

Влияние биосферного экрана на облик планеты огромно. Его роль – исключительна, потому что он меняет географическую оболочку не меньше, чем, например, ветер, движение рек и ледников, ураганы, цунами и шторма.

Интересно, что широкое распространение обусловлено не только подвижностью, которая присутствует у животных. Даже растения способны распространяться по свету с огромной скоростью, не говоря о микроорганизмах. Главный механизм, благодаря которому это происходит – огромный потенциал размножения, кажущийся просто неограниченным.

Микроорганизмы

Например, пчелиная матка в улье за одно лето откладывает около 200 тыс. яиц. Если бы семена одного одуванчика проросли в подходящих условиях, то уже через 11 лет его потомство покрыло бы всю сухопутную часть планеты. Единственный экземпляр мака за сезон способен дать начало 300 тыс. новых растений, а самка трески откладывает несколько миллионов единиц полноценной икры, которая может быть оплодотворена самцом.

А водорослям и бактериям в этой гонке нет равных. Всего за восемь дней диатомея, размножаясь делением, смогла бы наплодить массу, которая равна объёму Земли, и уже через част сделать её больше ещё в два раза. Интересная и известная со школьных времён инфузория-туфелька за пять лет могла бы создать живую массу, превышающую массу нашей планеты в 104 раза. Единственная клетка бактерии всего за четверо с небольшим суток может дать 1036 потомков, которые успели бы попасть за этот срок во все океаны.

Но так всё выглядит только в теории. На практике распространение ограничено огромным перечнем неблагоприятных условий, которые и пытается преодолеть природа непрекращающимся циклом размножения. Сотни тысяч семян, которые созрели на растении, гибнут, попадая на камни или бедные грунты, их в огромном количестве поедают животные и птицы. Новорожденные малыши черепахи не успевают добежать до спасительных волн прежде, чем их уносят хищные птицы, а икринки рыб и земноводных уничтожаются холодом, жарой и другими рыбами.

Несмотря на сложности, природа не прекращает своего существования, растения вырастают, а животные рождаются с той же чёткостью, которая заложена самим мирозданием.

Внеземные биосферы

Пока что специалисты не обнаружили подобных оболочек на других планетах, поэтому биосферный экран Земли считается уникальным и единственным. Но теоретически вполне возможно, что на неизученных планетах могут быть не только микроорганизмы, но и высшие формы живой природы.

Внеземные биосферы

Не исключается и вероятность того, что в ближайшем будущем такой защитный слой будет создан на других планетах, которые попытается заселить человечество, например, на Марсе. На данный момент ведутся разработки технических средств и приёмов, необходимых для этого. Поэтому, вполне возможно, что наше потомство уже через несколько поколений будет летать на отдых или в гости к родственникам на другие планеты, где люди создадут искусственную биосферную оболочку.


Поделиться в соцсетях:

Похожие статьи:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.