Биосфера - Структура Земли и ее циклы
Живая оболочка составляет 3-10-9 массы Земли. Необходимо помнить, что она "теснейшим образом связана со строением земной коры, входит в ее механизм и в этом механизме исполняет величайшей важности функции, без которых он не мог бы существовать" (Вернадский, 2004, с. 56). На протяжении всей истории биосферы ее самыми влиятельными с точки зрения планетарных процессов составляющими были зеленые растения и микроорганизмы. Взаимодействие биосферы, гидросферы и атмосферы друг с другом и с наружными слоями земной коры не только всеобъемлюще, но и постоянно: это круговороты, состоящие из круговоротов, которые, в свою очередь, складываются из круговоротов. Добрая треть от всего числа химических элементов участвует в биологических круговоротах. Благодаря биологическим процессам в земной коре образовались массивные скопления кремния, железа, марганца, серы и углерода (Клауд, 1983). "Все минералы верхних частей земной коры - свободные алюмокремниевые кислоты (глины), карбонаты (известняки и доломиты), гидраты окиси железа и алюминия (бурые железняки и доломиты) и многие сотни других - непрерывно создаются в ней только под влиянием жизни" (Вернадский, 2004, с. 54).
Кислород атмосферы - продукт фотосинтеза зеленых растений. Количественные показатели биосферы в сопоставлении с другими оболочками Земли приведены в таблице 8. Несмотря на ничтожную, по сравнению с другими геосферами массу, биосфера - наиболее могущественная по своей трансформирующей силе оболочка Земли. Как писал В. И. Вернадский: "С исчезновением жизни на земной поверхности шли бы лишь медленные, от нас скрытые изменения, связанные с земной тектоникой. ... Исчезли бы главные деятели процессов выветривания. ... Неизбежно установилось бы химическое равновесие, химическое спокойствие, которое временами и местами нарушалось бы привносом веществ из земных глубин" (2004, с. 55). О структуре биосферы, ее химическом составе и функциональных характеристиках можно судить по материалам таблиц 9-13.
Необходимо постоянно иметь в виду, что главными "действующими лицами" в функционировании биосферы являются не сразу бросающиеся в глаза яркие и часто экзотические представители многоклеточных животных и даже не деревья, образующие обширные леса, а микроскопические одноклеточные организмы, в первую очередь - прокариоты. Академик Г. А. Заварзин (1999; 2001; 2003) вообще считает, что биосфера всегда состояла, главным образом, из бактерий, тогда как остальные организмы - не более, чем добавление к бактериям. Как известно, бактериальные сообщества, в отличие от сообществ эукариотов, могут обеспечивать работу автономных, т. е., замкнутых полностью по всем элементам биогеохимических циклов.
Биомасса микроорганизмов океана составляет около трети всей биомассы биоты планеты, биомасса бактерий суши сравнима с биомассой растений. Таким образом, биомасса прокариот - от половины до 90 % всего живого вещества биосферы.
Таблица 7 Сравнение биосферы с другими геосферами Земли (Акимова, Хаскин, 2000)
Геосферы |
Масса, Тт |
Разнообразие состава |
Время оборота состава, лет |
Литосфера |
2,5-106 |
1,85 |
5-107 |
Гидросфера |
1,4-106 |
0,12 |
2-104 |
Атмосфера |
5,2-103 |
0,38 |
3-104 |
Биота биосферы |
2,1 |
4,50 |
10 |
Таблица 8 Биомасса растений и животных биосферы (Акимова, Хаскин, 2000)
Экосистемы |
Биомасса (сухого вещества) | |
Гт |
% | |
Континенты | ||
Растения |
2 125 |
99,53 |
Животные |
3 |
0,14 |
Океан | ||
Растения |
3 |
0,14 |
Животные |
4 |
0,19 |
Всего |
2 135 |
100,00 |
Таблица 9 Сопоставление биосферы и техносферы
Сравниваемые показатели |
Биосфера |
Техносфера |
Сферообразующее число биологических видов |
107 |
1 |
Число контролируемых видов |
107 |
104 |
Масса сферы, Гт |
5-104 |
2-104 |
В том числе активное вещество, Гт |
104 |
15 |
Неактивное, произведенное вещество, Гт |
4-104 |
2-104 |
Кратность обновления активного вещества, год |
0,1 |
0,1 |
Годовая нетто-продукция, Гт |
625 |
1,5 |
Годовой расход органического вещества, Гт |
212 |
24 |
Годовой расход энергии, ЭДж |
12 000 |
450 |
Годовой расход воды, км3 |
3-104 |
5-103 |
Степень замкнутости круговорота веществ, % |
99,9 |
<10 |
Запас генетической информации, Гбит |
106 |
7 |
Запас сигнальной информации, Гбит |
- |
8 |
Скорость переработки информации, бит/с |
1036 |
1016 |
Информационная скорость эволюции, бит/с |
0,1 |
107 |
Похожие статьи
-
Гидросфера - Структура Земли и ее циклы
Водная оболочка составляет 0,025 % (0,25 10-3) массы Земли. Объем гидросферы 1375 106 км3. Океаны покрывают 70,8 % земной поверхности и имеют среднюю...
-
Введение - Структура Земли и ее циклы
Земля имеет массу 6 1021 т и состоит из 88 различных химических элементов. Несмотря на все изменения, наблюдаемые в самых разных масштабах времени и...
-
Биосфера Земли - Космос и биосфера Земли
Биосфера, по определению В. И. Вернадского, - наружная оболочка (сфера) Земли, область распространения жизни (bios - жизнь). По последним данным, толщина...
-
Влияние Солнца на экологические процессы Земли - Космос и биосфера Земли
Из всех элементов электромагнитного излучения для биосферы наиболее опасно ультрафиолетовое излучение, поскольку, воздействуя на живое на Земле,...
-
Миллиарды лет Солнце дарит Земле свою энергию. Долгие годы эффект от этого был сравнительно небольшим - энергия бесследно исчезала в бескрайнем космосе....
-
Атмосфера - Структура Земли и ее циклы
Воздушная оболочка составляет 0,0001 % (10-6) массы Земли, сильно перемешана, состоит из азота, кислорода и аргона на 99,9 %. За счет динамической...
-
Связь жизни на Земле с физическими условиями. Происхождение жизни - Космос и биосфера Земли
Жизнь на Земле однотипна в том смысле, что генетический код любого организма, любого биологического вида состоит из сходных органических соединений....
-
Земная кора - Структура Земли и ее циклы
Составляет 0,375 % земной массы. Она построена в основном из минералов, образующих горные породы. Химические элементы распределены в земной коре...
-
Земля - Космос и биосфера Земли
Существует представление о том, что Земля состоит из ядра, мантии и коры, которые характеризуются различными мощностями, физическими свойствами пород,...
-
Циклы биогенных элементов - Структура Земли и ее циклы
Другой пример глобального цикла, также хорошо известный каждому со школьной скамьи, - цикл углерода, приведенный на рис. 11. Главный резервный фонд...
-
Причины и характер загрязнения биосферы - Космос и биосфера Земли
Загрязнение биосферы - одна из древнейших проблем человеческой цивилизации. Опасность для биосферы состоит в следующем: * использование человеком...
-
Природные циклы - Структура Земли и ее циклы
Экзогенный и эндогенный циклы Весь взаимообмен между отдельными резервуарами - оболочками планеты имеет циклический характер. Мы уже упоминали большой...
-
Ядро и мантия - Структура Земли и ее циклы
Вместе они составляют более 99,6 % общей массы Земли (Скиннер, 1989). Земля резко разделяется на две части - богатую железом (ядро) и силикатную (мантия...
-
Структура атмосферы Земли - Химия атмосферы
Физическое состояние атмосферы определяется погодой и климатом. Основные параметры атмосферы: плотность воздуха, давление, температура и состав. С...
-
В конце Х1Х в. великий русский естествоиспытатель В. В. Докучаев своими исследованиями чернозема и других почв Русской долины и Кавказа установил, что...
-
Общие фундаментальные принципы и законы - Космос и биосфера Земли
Чтобы понять законы экологии и представить себе возможные последствия неудачного сосуществования человека с природой, необходимо понять, что такое жизнь,...
-
Введение - История развития представлений о биосфере
Биосфера -- населенная жизнью оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой в существенных чертах обусловлены прошлой или современной...
-
Концепция В. И. Вернадского о биосфере и феномен человека По В. И. Вернадскому, вещество биосферы разнородно по своему физико-химическому составу, а...
-
Вклад В. И. Вернадского - История развития представлений о биосфере
Учение В. И. Вернадского о биосфере представляет собой обобщение естественнонаучных знаний, оно вобрало в себя эволюционные взгляды Ч. Дарвина,...
-
Концепция В. И. Вернадского о биосфере - Концепция ноосферы и ее научный статус
Главной научной концепцией естествознания, позволяющей ученым правильно понимать законы, управляющие развитием окружающей нас природы, стала...
-
Заключение - Особенности биосферы
Успехи современной молекулярной биологии, биохимии и биофизики позволили вскрыть чрезвычайно сложную, подвижную и стройную картину молекулярной структуры...
-
Роль живых организмов в эволюции земли - От физики существующего к физике возникающего
Живое вещество биосферы - это активное начало, преобразующее остальные сферы Земли. Эта роль жизни была впервые обоснована В. И.Вернадским. Современная...
-
Земля: происхождение и динамика геосфер - От физики существующего к физике возникающего
Разработка космогонических гипотез является результатом усилий многих ученых (Декарт, 1644; Кант, 1775; Лаплас, 1796; в XX столетии - О. Шмидт, Х....
-
Основные функции биосферы - Особенности биосферы
В связи с тем, что жизнь опосредует все другие планетарные процессы, необходимо уяснить, чем же живые организмы отличаются от остальных природных тел и...
-
Учение Вернадского о биосфере - Особенности биосферы
Российский ученый геобиохимик В. И.Вернадский - классик науки, великий ученый, основоположник учения о биосфере. Вернадский рассматривал биосферу как...
-
Земля - уникальная планета, она находится на единственно возможном расстоянии от Солнца, которое определяет такую температуру поверхности Земли, при...
-
Общая информация о развитии биосферы - История развития представлений о биосфере
Возраст Земли, определяемый методами изотопной геологии, составляет около 5 млрд лет. Наиболее принятые показатели 4,6-4,7 млрд лет. Приблизительно таков...
-
Сценарий происхождения жизни Ю. А. Колясникова На сегодня очевидно, что рождение Жизни могло произойти только в жидкой воде. Однако ни один исследователь...
-
Биосфера, являясь глобальной экосистемой (экосферой), как и любая экосистема, состоит из абиотической и биотической части. Абиотическая часть...
-
Жизнь на Земле могла появиться в вулканических озерах - Зарождение жизни в горячей воде
Первые примитивные живые клетки могли появиться в водах пресных озер, которые подогревались и насыщались микроэлементами доисторическими геотермальными...
-
Круговорот воды - Биогеохимические циклы
Вода не только источник кислорода и водорода, но и наиболее значительная составная часть тела живых существ: в теле человека она составляет 60% по весу,...
-
Учение Вернадского о биосфере - Биосфера, антросфера, ноосфера
Существуют два основных определения понятия биосфера, одно из которых известно со времени появления в науке данного термина. Это понимание биосферы как...
-
Эволюция химического состава атмосферы планеты Земля - Химия атмосферы
Образование Земли было связано с аккумуляцией вещества солнечного газа. Относительно способа аккумуляции единого мнения не существует. Принято считать,...
-
В ближайшей перспективе назревает истощение жизненно важных для человеческой цивилизации сырьевых источников планеты. К этому добавляется демографический...
-
Синузии. Мозаичность. Парацеллы - Биогеоценотический покров земли
Так же из учебника СИНУЗИИ В трактовке синузий существуют большие разногласия Большинство исследователей понимают ее как синузию второго порядка Гамма....
-
Бактерии рода Frankia , образующие на корнях растений клубеньки. Клубеньки различной формы, многолетние, но фиксация азота протекает лишь в молодых...
-
Человек и биосфера - Концепция ноосферы и ее научный статус
Появление человека как "homo sapiens" (человека разумного) в свою очередь качественным образом изменило как саму биосферу, так и результаты ее...
-
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) состоит из органического основания аденина (I), углевода рибозы (II) и трех остатков фосфорной кислоты (III)....
-
Гипотеза самозарождения - Возникновение жизни на Земле
Эта теория была широко распространена в Древнем мире - Вавилоне, Китае, Древнем Египте и Древней Греции (этой теории в частности придерживался и развивал...
-
Биосфера земля естественный Теория Ч. Дарвина дала большой толчок развитию аутэкологического направления - изучение естественной совокупности видов,...
Биосфера - Структура Земли и ее циклы