5. Биосфера как глобальная экосистема

Термин « биосфера» ввел австралийский геолог Эдуард Зюсс (1881-1914). Современная концепция биосферы связана с именем академика В.И. Вернадского (1926 г.).

Биосфера - область обитания живых организмов; оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяется совокупной деятельностью живых организмов.

Верхняя граница биосферы проходит в атмосфере на высоте озонового экрана (25 км).

Гидросфера вся включена в биосферу.

В литосфере нижняя граница проходит на уровне 3-4 км.

По сути биосфера – это экосистема, но глобального масштаба. Ее функция - поддержание жизни в планетарном масштабе на основе глобального круговорота веществ.

Вернадский выделил следующие виды вещества в биосфере.

1. Живое вещество - главный компонент. Это совокупная биота планеты (растения, животные, грибы и микроорганизмы).

2. Биогенное вещество - это химические соединения, возникшие в результате жизнедеятельности организмов. При этом образующиеся химические соединения могут и не входить в состав тел организмов (каменный уголь, торф, гумус, мел, известняк, нефть, битумы и т. д.). Биогенное вещество создано в результате всей жизнедеятельности разных организмов.

3. Биокосное вещество (продукты распада и переработки горных и осадочных пород живыми организмами) - почвы, кора выветривания, воздух атмосферы и все природные воды, свойства которых зависят от деятельности на Земле живого вещества.

4. Косное вещество, в образовании которого живые организмы не участвуют. Это горные породы магматического, неорганического происхождения, вода, космическая пыль, метеориты.

Живое, являясь основным в биосфере, выполняет функции в масштабах планеты Земля: энергетическую, средообразуюшую, , средорегулирующую.

Энергетическая функция. Основой указанной функции является фотосинтез, в процессе которого происходит аккумуляция энергии Солнца и ее последующее перераспределение между живыми компонентами биосферы.

Средообразующая функция включает в себя несколько подфункций. Благодаря газовой подфункции происходит миграция газов и их превращение, формируется газовый состав биосферы. Концентрационная подфункция проявляется в извлечении и накоплении живыми организмами биогенных элементов из окружающей среды для построения их тел. Биохимическая (кислительно-восстановительна)я подфункция заключается в превращении большинства химических соединений, при этом преобладают биогенные процессы окисления и восстановления.

Средорегулирующая функция биосферы связана со средообразующей функцией. Биота в глобальном масштабе способна с большой точностью и долгое время поддерживать на постоянном уровне важные параметры окружающей среды.

Биосфера обладает следующими системными свойствами.

1. Организованность. Биосфера представляет собой иерархический ряд живых систем разного уровня сложности.

2. Гомеостаз. Стабильность биосферы, устойчивость всей жизни на Земле в значительной степени основывается на высоком видовом разнообразии живых организмов, в ней все связано со всем и все нужны всем.

3. Цикличность. В биосфере имеется большой набор процессов регулирования с обратной связью и, как следствие, набор циклических процессов, позволяющих ей компенсировать изменяющиеся условия. Это:

а) временная цикличность, связанная с движением планеты вокруг солнца и вокруг своей оси;

б) вещественная цикличность - непрерывный биохимический круговорот вещества и потоки энергии.

Основные составляющие круговорота веществ – это:

- цикл углерода – самый мощный, определяющий;

- цикл азота – очень точный, связанный с одним из важнейших лимитирующих элементов;

- цикл серы – с особой ролью микроорганизмов;

- цикл фосфора – наиболее убыточный, связанный с выведением значительных количеств этого элемента в осадочные породы.