Учение о биосфере

Грибы

Строение грибов

Грибы обладают особым строением, отличным от других организмов. Они состоят из мицелия – нитевидной сети и плодового тела. Мицелий гриба пронизывает почву или другую среду, а плодовое тело служит для размножения и выпуска спор.

Отличительные черты грибов

Одна из основных отличительных черт грибов – это образование вещества хитина в их клетках. Это вещество, которое делает их клетки твердыми и износостойкими.

Экологическая роль грибов

Грибы выполняют ряд важных экологических функций в биосфере. Они разлагают органические вещества, поглощают и усваивают питательные вещества из окружающей среды, а также взаимодействуют с другими организмами, например, в составе микоризы – симбиотического союза между грибами и корнями растений.

Грибы являются одним из самых многочисленных и разнообразных видов организмов на Земле. Они встречаются практически повсеместно и могут приспосабливаться к разным условиям существования.

Живое вещество. Эволюция биосферы

Раздел ЕГЭ: 7.4. Биосфера — глобальная экосистема. Учение В.И. Вернадского о биосфере. Живое вещество, его функции. Особенности распределения биомассы на Земле. Биологический круговорот и превращение энергии в биосфере, роль в нем организмов разных царств. Эволюция биосферы

Биосфера включает: 1) живое вещество, образованное совокупностью всех организмов биосферы; 2) биогенное вещество, создаваемое в процессе жизнедеятельности живых организмов (газы атмосферы, нефть, уголь, известняки); 3) косное вещество, образуемое без участия живых организмов (вулканическое, метеориты); 4) биокосное вещество, образующиеся в результате совместной деятельности организмов и абиогенных процессов (почва, ил).

Живое вещество — совокупность организмов нашей планеты. Свойства живого вещества:

Способность к самовоспроизведению
Обмен веществ с окружающей средой

Давление жизни — способность максимально плотно занимать экологическую нишу. Напор жизни — борьба организмов за площадь, пищу, воздух, воду.

Функции живого вещества:

Газовая — выделение и поглощение организмами газов, поддержание газового баланса атмосферы.
Окислительно-восстановительная — окисление и восстановление веществ с помощью организмов.
Концентрационная — накопление организмами определенных веществ.
Биохимическая — процессы питания, дыхания, размножения живых организмов, их рост и перемещение но планете.
Биогеохимическая — деятельность человека по использованию природных ресурсов для нужд сельского хозяйства, транспорта, промышленности.

Живое вещество в биосфере находится в крайней напряженности. Напряженность выражается в круговороте всех биофильных химических элементов.

Биосфера по В. И. Вернадскому — земная оболочка, область существования живого вещества. Она включает в себя не только живые организмы, но и измененную ими среду обитания (кислород в атмосфере, горные породы органического происхождения и т. п.). Совокупная биомасса Земли составляет примерно 2,4 • 1012 т (около 0,01% массы всей биосферы): 97% приходится на растения, 3% — на животных.

Живые организмы располагаются на поверхности Земли, в верхней части литосферы, в гидросфере, тропосфере и в нижней части стратосферы.

Особенности распределения биомассы на Земле:

Биомасса составляет 0,01 % массы всей биосферы.
Самые устойчивые биогеоценозы — лес, почва, Мировой океан.
Биомасса увеличивается от полюсов к экватору.
В океане — 0,1% биомассы Земли.
КПД использования солнечной энергии: в океане — 0,04%; на суше — 0,1%.

Превращение энергии. Солнечная энергия — поток энергии Солнца (1021 кДж/год)

42 % отражается в космос;
58% поглощается атмосферой, почвой (в том числе 20% — в виде тепла, 10% — на испарение воды).

18 • 1017 кДж энергии Солнца переходит в энергию химических связей. Зеленые растения образуют 1011 т органических веществ в год, поглощают 17 • 1010 т СО2, выделяют 11,5 • 1010 т О2, испаряют 16 • 1012 т Н2О.

Биологический круговорот. В ходе выполнения функций организмы разных царств играют определённую роль в биологическом круговороте — биогенной миграции атомов разных химических элементов в биосфере из неживой природы в состав живых организмов, переходе в другие организмы по цепям питания и возвращении в неживую природу.

Эволюция живого на Земле приводит к эволюции всей биосферы. В. И. Вернадский, рассматривая вопрос об эволюции геологических оболочек под действием живого вещества, отмечал, что человек становится всё более мощной геологической силой.

Эволюция биосферы (этапы развития биосферы по В. И. Вернадскому):

Возникновение жизни и первичной биосферы. Ведущие факторы — геохимические и климатические изменения на Земле.
Усложнение структуры биосферы в результате появления много численных и разнообразных эукариот (одноклеточные, многоклеточные). Движущий фактор — биологическая эволюция.
Возникновение человека, чело веческого общества и постепенном превращение биосферы в ноосферу. Одно из условий ноосферы в будущем — открытие новых источников энергии.

Это конспект для 10-11 классов по теме «Живое вещество. Эволюция биосферы». Выберите дальнейшее действие:

Вернуться к Списку конспектов по Биологии.
Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по биологии

Границы биосферы

Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы до высоты озонового экрана (20-25 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу до глубинных слоев океана.

Предел протяженности биосферы – 39-40 км. При этом жизнь в биосфере сконцентрирована в значительно более узких пределах, охватывающих всего несколько десятков километров.

По сравнению с диаметром Земли (13000 км) биосфера — ϶ᴛᴏ тонкая пленка жизни.

Верхняя граница жизни в атмосфере определяется нарастанием с высотой ультрафиолетовой радиации. Её значения составляют в среднем 8-10 км от поверхности Земли на полюсах и 20-22 км (местами до 50 км) на экваторе. Именно здесь проходят границы озонового слоя планеты.

В литосфере нижняя граница проникновения организмов ограничивается прежде всего температурой горных пород и подземных вод, которая на глубине 1,5 км (в молодых альпийских прогибах) — 15 км (в Европе) достигает 100 °С и более. В нефтяных месторождениях на глубине 2,0-2,5 км регистрируются анаэробные бактерии, а глубина 4 км является предельной для микроорганизмов.
Верхняя литосферная граница в горах поднимается до высоты 5,5-6,0 км над уровнем моря. Проникновение живых организмов на большие высоты ограничивает резкое ухудшение действия важнейших абиотических факторов (низкие температуры) и отсутствие приемлемых для жизнедеятельности субстратов. Граница распространения высших растений – 6,2 км в Гималаях. Выше (до 7 км) обитают лишь жуки, ногохвостки и некоторые клещи, питающиеся зернами растительной пыльцы, спорами растений и микроорганизмами заносимыми ветром.

В Мировом океане жизнь распространена до самых больших глубин (10 — 11 км). В 1841 году английский натуралист Э.Форбс по результатам наблюдений в Средиземном море заявил, что глубже 540 м жизнь в океанических глубинах невозможна.

Но спустя 20 лет с глубины 2160 м с затонувшего судна был поднят кабель: он оказался усеян кораллами, устрицами, моллюсками.

23 января 1960 ᴦ. исследователи-океанологи Ж.Пикар и Д.Уолш опустились в батискафе в Марианскую впадину Тихого океана.

На глубине 10 525 м они разглядели рыбу и креветку. Так было доказано существование живых организмов в самых глубоких местах океана.

Растения и фитопланктон

Растения и фитопланктон играют важную роль в биосфере как основные составляющие живого вещества. Они принимают участие в фотосинтезе, производя кислород и органические вещества, необходимые для жизни остальных организмов.

Растения являются многоклеточными организмами, способными фотосинтезировать. Они осуществляют процесс преобразования солнечной энергии в химическую, поглощая углекислый газ и выделяя кислород. Растения представляют разнообразие форм, от деревьев и кустарников до трав и цветов. Они обладают корневой системой, стеблем и листьями, которые помогают им получать необходимые питательные вещества из почвы и атмосферы.

Фитопланктон — это многоклеточные или одноклеточные организмы, в основном водоросли, которые обитают в водных системах, таких как океаны, моря и пресноводные водоемы. Они также фотосинтезируют и выполняют важную функцию в пищевых цепях морских и пресноводных экосистем. Фитопланктон является основным источником органических веществ для многих морских животных.

Растения и фитопланктон являются неотъемлемой частью биосферы, обеспечивая питание и кислород для других организмов и внося значительный вклад в поддержание экологического баланса на нашей планете.

Основная масса живого вещества биосферы сосредоточена

Основная масса живого вещества биосферы сосредоточена в океанах и лесах.

Океаны являются наибольшими резервуарами жизни на планете. Они занимают около 70% поверхности Земли и содержат огромное количество различных организмов. В океанах обитает богатое разнообразие рыб, включая крупных хищников, таких как акулы и киты. Кроме того, здесь встречаются разнообразные виды морских водорослей и планктона, которые являются основным источником питания для многих других живых существ.

Леса также играют важную роль в биосфере. Они занимают значительную площадь на Земле и способствуют сохранению биологического разнообразия. Леса обитают множество видов животных, включая лесных обитателей, таких как волки, медведи, олени, а также различные виды птиц и насекомых. Кроме того, леса выполняют важную экологическую функцию, поглощая углекислый газ и выделяя кислород в атмосферу.

Таким образом, основная масса живого вещества биосферы сосредоточена в океанах и лесах, которые являются основными источниками жизни и биологического разнообразия на нашей планете.

Первичные продуценты

Одними из основных первичных продуцентов являются растения. Они используют солнечную энергию, воду и углекислый газ для фотосинтеза, при этом выделяя кислород. Растения обладают зеленым пигментом — хлорофиллом, который и обеспечивает процесс фотосинтеза.

Кроме растений, первичными продуцентами могут быть и некоторые гетеротрофные организмы, такие как определенные виды бактерий. Они получают энергию путем хемосинтеза — процесса, при котором они окисляют неорганические вещества.

Первичные продуценты являются начальным звеном пищевой цепи, они обеспечивают энергией и питательными веществами остальных организмов. Без первичных продуцентов биосфера не смогла бы существовать, поэтому они играют важную роль в поддержании жизни на Земле.

Человек

Ключевые особенности человека:

Разум: Способность к абстрактному мышлению, логическому рассуждению и креативности.
Речь: Способность использовать органы речи для коммуникации и передачи информации.
Сознание: Способность осознавать себя и воспринимать окружающий мир субъективно.

Человек также обладает возможностью развивать культуру и технологию, а также совершенствовать свои интеллектуальные и физические способности.

Человек играет важную роль в биосфере, так как он является активным участником экосистем, влияет на окружающую среду и другие виды живых организмов.

Животные

Животные разнообразны по своей структуре и способам питания. Они могут быть плотоядными, травоядными или всеядными. В биосфере можно найти животных, обитающих на суше, в воде и в воздухе.

Животные играют важную роль в биосфере. Они участвуют в различных экологических процессах, таких как перемещение пыльцы, опыление растений и распространение семян. Животные также являются частью пищевых цепей, где они являются хищниками или жертвами, балансируя количество видов в сообществе.

Животные делятся на группы, основанные на их физических характеристиках и внешнем виде. Некоторые из этих групп включают млекопитающих, птиц, рыб, амфибий, рептилий и насекомых.

Млекопитающие — это группа животных, которые кормятся молоком своих матерей после рождения. Они включают таких представителей, как львы, слоны, обезьяны и коалы.
Птицы — это группа животных, которые имеют перья и умеют летать. Они включают таких представителей, как орлы, вороны, пингвины и куры.
Рыбы — это группа водных животных, которые дышат с помощью жабер. Они включают таких представителей, как лососи, акулы, караси и сомы.
Амфибии — это группа животных, которые живут как в воде, так и на суше. Они включают таких представителей, как лягушки, саламандры и тритоны.
Рептилии — это группа животных, которые обладают чешуей и холодной кровью. Они включают таких представителей, как змеи, черепахи, крокодилы и ящерицы.
Насекомые — это самая многочисленная группа животных, которые обладают шестью ногами и имеют тело, разделенное на голову, грудь и брюшко. Они включают таких представителей, как мухи, пчелы, муравьи и тараканы.

Животные являются важными членами биосферы и выполняют множество функций для поддержания экосистем. Они являются неотъемлемой частью природы и требуют нашего внимания и уважения.

§ 51. Компоненты биосферы

Живое вещество

Живое вещество — совокупность живых организмов, населяющих планету Земля. Масса живого вещества сравнительно мала и составляет менее одной миллионной части всей биосферы. Несмотря на столь незначительную массу, живое вещество является «самой мощной геохимической силой нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют Землю, но и преобразуют ее.

*При общем рассмотрении биосферы как планетарной экосистемы особое значение приобретает представление о ее живом веществе как о некой общей живой массе планеты. Под живым веществом В. И. Вернадский понимал все количество живых организмов планеты как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы — он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов отличается и строение молекул иное.

Биомасса — это общая масса всех живых организмов, присутствующих в биосфере.Вы уже знаете, что живые организмы населяют земную поверхность неравномерно. Как вы думаете, почему процентное содержание растений, животных и микроорганизмов на суше и в океане отличается?

Таблица. Масса живого вещества на планете Земля

Среда	Группа организмов	Биомасса, х1012 т	Содержание, %
Наземно-воздушная	Зеленые растения	1,84	99,2
Животные и микроорганизмы	0,02	0,8
Итого	1,86	100
Водная	Фотосинтезирующие организмы	0,0002	6,3
Животные и микроорганизмы	0,0030	93,7
Итого	0,0032	100
Почвенная	Животные и микроорганизмы	от 0,015 до 0,023	100

Итого	Общая биомасса	2, 4382	—

Исходя из данных таблицы, видно, что основная роль на планете Земля принадлежит автотрофным растениям суши.

Биомасса суши зависит от количества тепла, влаги и увеличивается от полюсов к экватору.Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 170 млрд т сухого органического вещества. Биомасса растений на суше значительно больше биомассы животных, однако видовое разнообразие животных в 5 раз больше видового разнообразия растений (1,5—1,7 млн видов животных и примерно 300 тыс. видов растений). Наибольшая биомасса живого вещества суши сконцентрирована в тропических и субтропических лесах. Они являются наиболее продуктивными сообществами материковой части биосферы.

Биомасса океанической частибиосферы распределена неравномерно и представлена преимущественно в верхней части фитопланктоном. Несмотря на то что биомасса океанических живых организмов в 1000 раз меньше биомассы наземных растений, 80 % первичной продукции образуется именно в океане. Это связано с высокой скоростью роста и размножения, короткой продолжительностью жизни представителей фито- и зоопланктона.

Биомасса почвыпредставлена совокупностью живых организмов, плотно заселяющих и играющих важную роль в ее формировании. В поверхностных слоях обитают зеленые водоросли и цианобактерии, которые снабжают почву кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Среди животных почвы многочисленны черви, муравьи, клещи, встречаются кроты. Биомасса только дождевых червей в суглинистых почвах достигает 1,2 т на 1 га. В почве также обитает большое количество бактерий, которое исчисляется сотнями миллионов в 1 г. Все живые организмы, обитающие в почве, ведут большую почвообразовательную работу. Особая роль отводится бактериям, которые разлагают отмершие остатки живых организмов до минеральных веществ, обеспечивая плодородие почвы.

Биомасса поверхности суши, Мирового океана, почвы

Биомасса представляет собой общую массу животных, растений и микроорганизмов, присутствующих в биосфере. Полная биологическая масса Земли оценивается приблизительно в 2420 млрд т. Биомассы живого вещества (зеленых растений, животных и микроорганизмов) на суше материков и в Мировом океане существенно различаются:

Биомасса живого вещества планеты (в пересчете на сухое вещество)
Организмы	Биомасса живого вещества
Материковая часть	Мировой океан
млрд т	%	млрд т	%
Зеленые растения	2400	99,2	0,2	6,3
Животные и микроорганизмы	20	0,8	3,0	93,7
Всего	2420	100	3,2	100

Как видно из таблицы, наибольшая масса живых организмов биосферы сосредоточена на материках (более 98,7 %). Вклад океанической части в общую биомассу невелик (около 0,13 %). На суше значительно преобладает живое вещество растений (более 99 %), в океане — животных (более 93 %). В то же время при сравнении их абсолютных значений: 2400 млрд т растений и 3 млрд т животных — видно, что живое вещество на планете в подавляющем большинстве представлено наземными зелеными растениями. Биомасса гетеротрофных организмов составляет всего около 1 %.

Биомасса суши увеличивается от полюсов к экватору. Наибольшая биомасса живого вещества суши сконцентрирована в тропических лесах. Они являются наиболее продуктивными сообществами материковой части биосферы.

Мировой океан занимает более 2/3 поверхности планеты. Биомасса в нем распространена неравномерно и представлена преимущественно в верхней части планктоном. Биомасса наземных растений в 1000 раз превосходит общую массу океанических живых организмов. В то же время именно Мировой океан считается самой продуктивной средой по созданию биомассы. Это связано с интенсивными темпами размножения микроскопических представителей фито- и зоопланктона, их быстрым ростом и короткой продолжительностью жизни. Поэтому общий объем первичной годовой продукции, образуемой продуцентами Мирового океана, сопоставим с объемом продукции растений суши.

Почва как среда обитания характеризуется собственной биомассой, поскольку тесно связана с жизнедеятельностью многих организмов. Биомасса почвы — совокупность живых организмов, обитающих в почве и играющих ведущую роль в процессе ее формирования. В почве много микроорганизмов, протистов, червей, разлагающих органическое вещество. В поверхностных слоях живут зеленые водоросли и цианобактерии, снабжающие почву кислородом в процессе фотосинтеза. Кроме того, в почве обитают муравьи, клещи, кроты, сурки, суслики и др. Все они ведут большую почвообразовательную работу, создавая плодородие почвы, а после гибели становятся источником органического вещества для бактерий. Биомасса почвы, подобно растительной биомассе, имеет тенденцию к увеличению от полюсов к экватору.