Различия сухопутной и морской частей биосферы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

На тему: Различия сухопутной и морской частей биосферы.

Потоки вещества и энергии в современной биосфере. Продукция и потребление в море и на суше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Введение…………………...………………………………………………..3

1.Понятие биосферы. Структура и границы биосферы…………...……..4

2.Концентрация живого вещества в различных структурах биосферы...7

3.Поток энергии в биосфере…………………………………………….....9

4.Природные ресурсы и их использование…………………………..….12

Заключение…………………………………………………………….….14

Список использованной литературы…………………………...………..15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Изучение биосферы становится все более важной и актуальной задачей. Это вызвано непрерывно возрастающим и усложняющимся воздействием человека на окружающую среду. Уже сейчас мы должны уметь ясно предвидеть все возможные последствия нашего влияния на природу. Возможность и правильность такого прогноза зависят от глубины наших познаний о строении и функционировании биосферы в целом и ее различных участков и компонентов. Особенно важно иметь представление о роли живых организмов – основной движущей силы в биосфере.

Судьба биосферы – проблема, касающаяся не только всех без исключения ученых, независимо от их специальности, но практически каждого из нас. Множество книг посвящены анализу всех происходящих в биосфере процессов (круговорот энергии на Земле, круговорот энергии в биосфере, круговорот воды, кислорода, углерода, азота, минеральных веществ), рассмотрению влияния на биосферу деятельности человека, популярно рассказано о кардинальных законах природы, обусловливающих накопление биогенного вещества в биосфере и его переход в ископаемое состояние с образованием полезных ископаемых, а также об основных категориях животных и растений, населяющих земной шар, об исторических этапах в развитии жизни на Земле, о биотических царствах суши земного шара и т. д.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Понятие биосферы. Структура и границы биосферы 

 

Биосфера (от греч. bios - жизнь и sphaira - шар) - оболочка Земли, состав, структура и свойства которой в той или иной степени определяются настоящей или прошлой деятельностью живых организмов.

Термин «биосфера» был впервые введен в науку палеонтологом Эдуардом Зюссом (1831 – 1914). Биосфера Зюсса - это сфера обитания живых организмов. Тем не менее, заслуга создания целостного учения о биосфере принадлежит В. И. Вернадскому, так как именно он развил представление и живом веществе как огромной геологической (биогеохимической) силе, преобразующей свою среду обитания.

По Вернадскому, в состав биосферы входят следующие типы веществ:

1. Живое вещество - живые организмы, населяющие нашу 
планету.

2. Косное вещество - неживые тела, образующиеся в результате процессов, не связанных с деятельностью живых организмов (породы магматического и метаморфического происхождения, некоторые осадочные породы).

3. Биогенное вещество - неживые тела, образующиеся в результате деятельности живых организмов (некоторые осадочные породы: известняки, мел и др., а также нефть, газ, каменный уголь, кислород атмосферы и др.)

4. Биокосное вещество - биокосные тела, представляющие собой результат совместной деятельности живых организмов и геологических процессов (почва, илы, кора выветривания и др.).

5. Радиоактивное вещество – атомы радиоактивных элементов – уран, торий, радий и др.

6. Рассеянные атомы - отдельные атомы элементов, встречающиеся в природе в рассеянном состоянии (в таком состоянии часто существуют атомы микро- и ультрамикроэлементов: Mn, Zn, Au, Hg  и др.).

7. Вещество космического происхождения - вещество, поступающее на поверхность Земли из космоса (метеориты, космическая пыль).

Биосфера имеет определённые границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы и всю гидросферу. Вглубь Земли живые организмы проникают на небольшое расстояние. В литосфере распространение жизни ограничивается, прежде всего, температурой горных пород и подземных вод, которая постепенно возрастает с глубиной и на уровне 1,5-15 км превышает 1000С. Наибольшая глубина, на которой в породах земной коры были обнаружены живые бактерии, составляет 4 км. В океане жизнь распространена до более значительных глубин и встречается даже на дне океанических впадин в 10-11 км от поверхности.

Лимитирующим фактором проникновения жизни вверх является жесткое космическое излучение. На высоте 25-30 км большую часть ультрафиолетового излучения Солнца поглощает находящийся здесь относительно тонкий слой озона - озоновый экран. Если живые организмы поднимаются выше защитного слоя озона, они погибают. Несмотря на то, что споры бактерий и грибов обнаруживаются до высоты 20-22 км, основная часть аэропланктона сосредоточена в слое до 1 – 1,5 км. В горах граница распространения наземной жизни – около 6 км над уровнем моря.

Биосфера неоднородна и мозаична. Океаны и континенты - горизонтальная структурная особенность планеты, определяющая в общих чертах строение биосферы.

В континентальной области биосферы выделяют следующие подсистемы:

- сухопутные,

- земноводные,

- ледовые,

- природные комплексы  с переменным режимом.

Наиболее хорошо изучены сухопутные комплексы. В них выделяют такие  сложные образования как почвы и коры выветривания. Ледовые комплексы - это суша, покрытая горными и покровными ледниками. Земноводные природные комплексы - представлены речной сетью, озерами. Природные комплексы с переменным режимом - это территории, где периодически появляется снежный покров, существует вечная мерзлота.

В океанической области также чётко выделяются следующие подсистемы:

- водные;

- ледовые;

- с переменным режимом.

Водные природные комплексы - акватории океана, свободные ото льда в течение всего года.

Ледовые природные комплексы - многолетние морские льды (Арктика).

Природные комплексы с переменным режимом - акватории океана, периодически покрывающиеся льдом.

Океаническая область биосферы характеризуется и вертикальной структурой: водно-поверхностный ярус, который населяют фотосинтезирующие организмы; водно-глубинный ярус; бентосный ярус и иловый ярус.

Между океанической и континентальной областями выделяется и переходная область биосферы. Это шельфовая область океана. В шельфовой области выделяются следующие подсистемы:

- земноводные - ежесуточно  заливаемая во время приливов  часть береговой зоны (литоральная  зона);

- мелководная - акватория  океана с глубиной около 200 м;

- ледовая - многолетний припай льда в Антарктике и Арктике;

- переменного режима - акватории  морей, систематически покрывающиеся  льдом.

В шельфовой области вся толща воды населена фотосинтезирующими бактериями, поэтому водно-поверхностный ярус непосредственно переходит в донный ярус.

Континентальная область биосферы занимает 149,0 млн. км2 (133 - сухопутная, 16 - ледовая). Океаническая область - 333,0 млн. км2 (65,3%). Переходная (без литоральной) - 28,0 млн. км2.

 

2.Концентрация живого вещества в различных структурах биосферы

 

По характеру, организации и условиям жизнедеятельности организмов следует различать два основных структурных типа биосферы: континентальный и океанический.

Континентальная часть биосферы - суша занимает 148 млн км2 или 29 %, океаническая - 361 млн км2 или 71 %. В океанической части биосферы сосредоточено 98 % природных вод земной коры. Только 2 % гидросферы приходится на пресные воды, из которых большая часть заключена в ледниках. Особенностью наземной части биосферы является ее крайняя неоднородность, выражающаяся в наличии широтной и высотной зональности.

Широтная зональность определяется тем, что, кроме солнечной энергии, CO2 и минеральных веществ для развития растений, образующих первичное органическое вещество, необходимы вода (влага) и тепло. В разных зонах планеты соотношение между величинами получаемого тепла и влаги различно, что и положено в основу выделения 20 главных типов природных ландшафтов (зоны тундры, тайги, смешанных лесов и т. д.). Высотная зональность определяется высотой местообитания над уровнем моря. Хлорофиллоносные растения не могут жить выше 6000 м. Этот предел частично определяется недостатком жидкой воды, а частично - низким содержанием в атмосфере диоксида углерода, а также низкой температурой.

Океаническая часть биосферы имеет свои особенности. Условия жизни для водных организмов - гидробионтов - весьма специфичны, так как вода имеет значительные плотность, вязкость, теплопроводность, подвижность, обладает способностью расширяться при замерзании, растворять химические вещества и газы. Световой режим и давление по вертикальному профилю водоемов различны, что подразделяет живые организмы на глубоководных и живущих в поверхностных слоях. Различия в условиях существования в разных зонах как континентальной, так и океанической частей биосферы определяют особенности формирования таксономического состава биогеноценозов и уровня развития живого вещества.

Уровень развития живого вещества выражают двумя показателями - биомассой и продукцией. Биомасса (Б) - выраженное в единицах массы количество живого вещества, приходящееся на единицу площади или объема местообитания (г/м2, кг/га, г/м3 и т. п.). Продукция (П) - прирост биомассы на единице пространства за единицу времени (например, г/м2 в сутки). Важным показателем скорости, с которой воспроизводится единица биомассы, является отношение продукции к биомассе за единицу времени (П/Б-коэффициент). Так, П/Б = 2 за сутки означает, что биомасса живого вещества увеличилась за сутки в 2 раза. В таблице ниже приведены суммарные величины биомасс продуцентов первичного органического вещества (зеленые растения) и консументов (зообиомасса и биомасса микроорганизмов) в континентальной и океанической частях биосферы.

 

Биомасса организмов Земли (млрд т сухой массы)
Сухое вещество	Континенты			Океан			Итого
	Зеленые растения	Животные и микроорганизмы	Всего	Зеленые растения	Животные и микроорганизмы	Всего
Тонны 109	2400	20,0	2420	0,2	3,0	3,2	2423,2
Проценты	99,2	0,8	100	6,3	93,7	100

Таким образом, из таблицы видно, что на континентах преобладают растения (99,2 %), в океане - животные (93,7 %). Основная биомасса живого вещества планеты сосредоточена в зеленых растениях суши. Организмы, не способные к фотосинтезу, составляют менее 1%. Биомасса наземных растений по абсолютной величине на четыре порядка больше, чем водных. Однако количества образованной ими первичной продукции за год на суше и в океане весьма близки между собой: 2/3 первичной продукции образуется на континентах и 1/3 - в водных экосистемах. Это связано с высокими величинами П/Б-коэффициентов водных автотрофных цианобактерий и зеленых растений, в основном представленных микроскопическими планктонными водорослями, и напротив, с низкой скоростью продуцирования растений суши, представленных в основном деревьями. Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 15 - 200 млрд т сухого органического вещества. В континентальной части биосферы самыми продуктивными являются тропические (П около 3 кг/м2 за год) и субтропические (П около 2,5 кг/м2 за год) леса, а также леса умеренной зоны (2 кг/м2 за год), зоны подъема глубинных вод - апвеллинг (1 кг/м2 за год). Большая часть земного шара покрыта океанами и пустынями с низкой продуктивностью живого вещества (до 0,1 кг/м2 в год).

 

3.Поток энергии в биосфере

 

Живая оболочка планеты непрерывно поглощает не только энергию Солнца, но и идущую из недр Земли; энергия трансформируется и передается от одних организмов к другим и излучается в окружающую среду. Следует четко представлять, куда «текут» энергетические потоки и какова их роль в создании биомассы.

Ежегодно на земную поверхность падает около 21×1023 кДж, из этой величины на участки Земли, покрытые растениями, а также на водоемы с содержащейся в них растительностью приходится только около 40 %. С учетом потери энергии радиации вследствие отражения и других причин, а также энергетического выхода фотосинтеза, не превышающего 2 %, общее количество энергии, запасаемой ежегодно в продуктах фотосинтеза, выразится величиной порядка 2,0×1022 кДж. Кроме создания чистой продукции, живой покров суши использует захваченную им энергию Солнца для процесса дыхания: около 30–40 % энергии, расходуемой на создание чистой продукции. Таким образом, растительность суши преобразует суммарно (на дыхание и создание чистой продукции) около 4,2×1018 кДж в год солнечной энергии.

Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу и определяющий ее устойчивость. В энергетическом отношении жизнь в биосфере поддерживается постоянным притоком энергии от Солнца и использованием ее в процессах фотосинтеза. Поток солнечной энергии, воспринимаясь молекулами живых клеток, преобразуется в энергию химических связей. В процессе фотосинтеза растения используют лучистую энергию солнечного света для превращения веществ с низким содержанием энергии (СО2 и Н2О) в более сложные органические соединения, где часть солнечной энергии запасена в форме химических связей.