Факторы определяющие верхнюю границу биосферы

Границы эубиосферы

Под эубиосферой ученые понимают среду постоянного распространения жизни на Земле. Другими словами, она представляет ту часть биосферы, в которой постоянно представлены живые организмы.

Эубиосфера включает нижние слои атмосферы, верхние горизонты литосферы и часть гидросферы, однако ее местоположение более ограничено:

1. Верхней границей эубиосферы является парабиосфера – часть атмосферы, характеризуемая разреженным воздухом и экстремально низкими для живых существ температурами (главными обитателями парабиосферы являются бактерии, однако даже они не могут здесь размножаться).
2. Нижняя граница эубиосферы находится на глубине расположения гипобиосферы. Здесь могут обитать анаэробные существа. Лимитирующим фактором, который определяет распространение жизни, выступает кислород.

Значение биосферы в природе

Значение биосферы как глобальной экосистемы планеты трудно переоценить. Исходя из функций оболочки всего живого, можно осознать ее значимость:

• Энергетическая. Растения являются посредниками между Солнцем и Землей, и, получая энергию, часть ее распространяется между всеми элементами биосферы, а часть используется для образования биогенного вещества.
• Газовая. Регулирует количество разных газов в биосфере, их распределение, превращение и миграцию.
• Концентрационная. Все существа выборочно извлекают биогенные компоненты, поэтому они могут быть как полезными, так и опасными.
• Деструктивная. Это разрушение минералов и горных пород, органических веществ, что способствует новому обороту элементов в природе, в ходе чего появляются новые живые и неживые вещества.
• Средообразующая. Влияет на условия окружающей среды, состав атмосферных газов, пород осадочного происхождения и земельного слоя, качество водной среды, а также на баланс веществ на планете.

Долгое время роль биосферы была недооцененной, так как в сравнении с иными сферами масса живого вещества на планете очень мала. Несмотря на это, живые существа являются могучей силой природы, без которой были бы невозможны многие процессы, а также сама жизнь. В процессе деятельности живых существ, их взаимосвязей между собой, влияния на неживую материю, формируется сам мир природы и облик планеты.

Топ вопросов за вчера в категории Биология

Биология 20.06.2023 09:12 1217 Пыжик Глеб

Вопросы 1. Какое значение имеют измерения в научных исследованиях? 2. Какие единицы измерения вы зна

Ответов: 2

Биология 04.06.2023 19:21 235 Кособуцький Микола

Задание №1 Постройте логическую цепочку из следующих понятий, расположив их в порядке усложнения:

Ответов: 2

Биология 02.07.2023 06:03 780 Коряковцев Егор

Лабораторная работа по биологии 5 класс измерение объектов

Ответов: 2

Биология 03.10.2023 14:35 864 Володин Александр

Какие фенологические исследования вы можете провести самостоятельно о природе. Подготовьте рассказ

Ответов: 3

Биология 20.06.2023 15:32 950 Гончар Настя

Лабораторная работа № 2. Обнаружение воды и минеральных веществ в клетках растений. Цель: обнаружи

Ответов: 1

Биология 29.06.2023 03:18 185 Шакибаева Гульмира

Задание №2. Лекарственный препарат встраивается между комплементарными азотистыми основаниями ДНК. К

Ответов: 2

Биология 17.07.2023 09:43 678 Шеленко Илья

Последовательность 2 и 3 отличается от последовательности 1 по мутационным заменам нуклеотидов. Найд

Ответов: 2

Биология 02.07.2023 20:21 329 Тастан Амина

Используя дополнительные источники информации научно-популярную литературу справочники статьи в том

Ответов: 2

Биология 27.07.2023 20:25 1110 Маринина Алёна

Напишите вывод по теме ткани Срочноооо Небольшой вывод напишите пожалуйста

Ответов: 3

Биология 14.06.2023 23:32 508 Барабаш Виктория

Какую гипотезу собирался проверить Алёша в своем исследовании? Алёша решил провести такое исследов

Ответов: 1

Презентация на тему: » Биосфе́ра совокупность частей земной оболочки (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята.» — Транскрипт:

2

Биосфе́ра совокупность частей земной оболочки (лито-, гидро- и атмосфера), которая заселена живыми организмами, находится под их воздействием и занята продуктами их жизнедеятельности. Термин «биосфера» был предложен австрийским геологом Эдуардом Зюссом в 1875 году. Большой вклад в развитие учения о биосфере внёс Вернадский.

3

Состав биосферы Живое вещество Биогенное вещество Косное вещество Биокосное вещество Вещество, находящееся в радиоактивном распаде. Вещество космического происхождения

4

История биосферы Жизнь на Земле зародилась ещё в архее примерно 3,5 млрд лет назад. Такой возраст имеют найденные палеонтологами древнейшие органические остатки. Возраст Земли как самостоятельной планеты Солнечной системы оценивается в 4,5 млрд лет. Таким образом, можно считать, что жизнь зародилась ещё в юношескую стадию жизни планеты. В архее появляются первые эукариоты — одноклеточные водоросли и простейшие. Начался процесс почвообразования на суше. В конце архея появился половой процесс и многоклеточность у животных организмов.Жизньархеепалеонтологами

6

Биосфера, ее биохимическая деятельность обеспечивает планетарное равновесие на Земле — равновесное состояние газов, состава природных вод, круговорот вещества. Образование живого вещества и аккумуляция им энергии сопровождается одновременно и диаметрально противоположными процессами — распадом органических соединений и превращением их в простые минеральные соединения — СО2, воду, аммиак (NH4) с освобождением энергии; в этом и состоит сущность биологического круговорота вещества.

7

В учении о биосфере выделяют следующие основные подходы: энергетический (связь биосферных явлений с космическим излучением (прежде всего, излучением Солнца) и радиоактивными процессами в недрах Земли); биогеохимический (роль живого в распределении атомов в биосфере); информационный (принципы организации и управления в живой природе); пространственно-временной (формирование и эволюция различных структур биосферы); ноосферный (глобальные аспекты воздействия человека на окружающую среду).

8

Живое вещество Вся совокупность тел живых организмов, населяющих Землю, физико- химически едина, вне зависимости от их систематической принадлежности

9

Живая масса биосферы в пересчете на сухое вещество составляет около 1015 т. В целом на растения приходится 99% биомассы, а на животных и микроорганизмы — всего 1%. Таким образом, живая масса биосферы планеты преимущественно растительная.

10

Биогенное вещество вещество создаваемое и перерабатываемое жизнью (каменный уголь, битумы, известняк, нефть и т. д.)

11

Косное вещество в образовании которого жизнь не участвует; твердое, жидкое и газообразное.

12

Биокосное вещество которое создается одновременно живыми организмами и косными процессами, представляя динамически равновесные системы тех и других. Таковы почва, кора выветривания и т. д. Организмы в них играют ведущую роль.

13

Самостоятельная работа Составить презентацию о круговоротах: — углерода — азота -фосфора и серы -кислорода

Местоположение и границы биосферы

Биосфера представляет оболочку, расположенную в пределах трех глобальных оболочек планеты:

• нижней части атмосферы;
• верхней части литосферы;
• значительной части гидросферы.

Если изобразить ее местоположение на схеме или рисунке Земли, то живая оболочка располагается на всей поверхности планеты, а также в толще и воздушной среде, пока встречаются необходимые для жизнедеятельности растений и животных вещества. Для более точного определения пространственного размещения биосферы необходимо понимание, какие лимитирующие факторы влияют на ее границы.

В атмосфере

В среднем границы биосферы в атмосфере находятся на высоте от 15 до 20 км от поверхности Земли. Наиболее устойчивые к низким температурам воздуха бактерии и вирусы достигают рекордных высот в 20 км: для них необходимо наличие минимального объема кислорода и углекислого газа.

Нахождение верхней границы биосферы в атмосфере зависит от высоты расположения озонового слоя, который выступает ограничивающим фактором для распространения жизни. Он является фильтром, за счет которого земной поверхности не достигает губительное для проявлений жизни УФ излучение Солнца короткого спектра. Над озоновым слоем находится враждебная для живых организмов радиоактивная среда.

В литосфере

Расположение границы биосферы в литосфере определяется следующими показателями:

• достаточным объемом кислорода и углерода;
• наличием воды в жидкой фракции и температурой ее перехода в парообразное состояние;
• температурой начала процесса распада белка и его свертывания.

Максимальное расположение нижней границы жизни находится на глубине 3,5-7,5 км от уровня океана. В среднем живые организмы обитают на глубине, не превышающей нескольких метров в почвенных слоях и 100-300 метров в подземных пещерах.

Ограниченное распространение на глубинах связано с неблагоприятными для живых организмов условиями: высокими температурами и недостаточным количеством кислорода.

В гидросфере

Нижняя граница биосферы в гидросфере проходит на глубине Марианской впадины – 11 км. В среднем же определяющим фактором распространения жизни в “водной оболочке” планеты является уровень донных отложений океана. Располагающиеся здесь экосистемы характеризуются минимальными требованиями к температурному режиму и объемам содержащегося в воде кислорода.

Важным фактором, влияющим на местоположение “живой оболочки” независимо от глубины, является уровень солености воды.

Ограничительные условия для жизни на Земле

Жизнь на Земле существует благодаря определенным ограничительным условиям, которые позволяют поддерживать разнообразие живых организмов. Эти условия основаны на физических, химических и географических факторах, которые формируют верхнюю границу биосферы.

Один из основных лимитирующих факторов для жизни на Земле — температура. Жизнь возможна только в определенном диапазоне температур: слишком высокие температуры могут разрушить белки и молекулы, а слишком низкие температуры могут заморозить жидкости и остановить химические реакции.

Другой важный ограничитель — доступность воды. Вода является основным компонентом живых организмов и необходима для всех жизненно важных процессов. Жизнь возможна только в местах, где есть доступ к воде — это может быть поверхность земли, океаны, реки или подземные источники.

Кислород также является ограничительным фактором для многих организмов. Большинство живых организмов нуждаются в кислороде для дыхания и выполнения метаболических процессов. Жизнь ограничена продуктивностью фотосинтеза, который является основным источником кислорода на Земле.

Другими важными ограничениями являются наличие питательных веществ, доступности света и наличие защиты от вредоносных факторов окружающей среды. Жизнь на Земле развивается в местах, где есть достаточное количество питательных веществ и энергии, чтобы поддерживать жизнедеятельность организмов.

Таким образом, ограничительные условия для жизни на Земле — это комплексный набор факторов, таких как температура, доступность воды, кислорода, питательных веществ, света и защиты от вредоносных факторов. Понимание этих условий помогает нам лучше понять, как жизнь может существовать и развиваться на планете Земля.

Границы

Границы биосферы в км

Чем определяются границы распространения биосферы?

Поскольку Живое — главная составляющая биосферы, ее границы определяются возможностью выживать отдельных индивидуумов в условиях окружающей среды. В верхних слоях ультрафиолетовое излечение не дает развиваться живым организмам – это определяет верхнюю границу биосферы. Высокие температуры в земных глубинах устанавливают нижнюю черту жизни.

Где проходят границы биосферы?

Атмосфера – воздушный слой земного шара, состоит из азота, кислорода, диоксида углерода и др. Она защищает Землю от перегрева, действия космической радиации, ультрафиолета, метеоритов. В составе атмосферы выделяют: тропосферу, стратосферу, ионосферу.

Тропосфера (озоновый слой земли) является верхней границей биосферы, находится на высоте 20 км.

Стратосфера – располагается на высоте 50 км над уровнем моря, воздух разжижается, нагревается, увеличивается концентрация озона, условия становятся непригодными для жизни.

Ионосфера – поверхностный слой атмосферы, поддается воздействию космического излучения, поэтому сильно ионизированный.

Литосфера – земная кора, твердый слой, который уходит на глубину 200км. К биосфере относится верхний шар, населенный живыми организмами. Нижняя граница по литосфере достигает 4км, глубина где были найдены бактерии. Опускаясь ниже, температура возрастает, достигая 100 градусов, что несовместимо с существованием живых организмов, происходит денатурация белка, все живое – гибнет.

Гидросфера – совокупность наземных и подземных вод. Это одна из оболочек нашей планеты, которая окружает материки и острова, составляет 70% поверхности земного шара. Нижняя граница биосферы расположена на глубине около 11 км. (в области Тихого океана).

Схема границ биосферы

Слои биосферы

Эубиосфера – основная прослойка биосфера. 99,9% живых существ постоянно населяют данный слой. Ширина эубиосферы 12-17км.

Парабиосфера, метабиосфера – соответственно верхний и нижний слои бисоферы, куда жизнь попадет случайно, заносится из эубиосферы.

Апобиосфера и абиосфера — самый верхний и самый нижний слои, куда жизнь не может попасть даже случайно.

В зависимости от среды обитания живых организмов выделяют:

• Аэробиосферу (жизнь осуществляется за счет атмосферной влаги и солнечной энергии, от верхушек деревьев до стратосферы);
• геобиосферу (организмы населяют почву, поверхность суши, деревья);
• гидробиосферу (все водные структуры заселенные гидробионтами, исключая подземные воды).

механизмы устойчивости биосферы

Биосфера представляет собой открытую биосистему, которая обменивается веществом и энергией с окружающей средой.

Живые организмы биосферы делятся на автотрофов и гетеротрофов:

автотрофы — производители органического вещества; гетеротрофы — потребители и разрушители органического вещества. Между процессами создания органического вещества и его преобразованием и разрушением устанавливается относительное равновесие.

Это равновесие является основой для устойчивости биосферы. Устойчивость — это свойство экосистемы, которое проявляется в поддержании своего состава, структуры и функций, а также в способности восстанавливаться, в случае если они будут нарушены.

Ограничения растительного мира: препятствия росту и развитию на больших высотах

1. Недостаток питательных веществ: Почвы на больших высотах часто бедны питательными веществами. Это может вызывать дефицит жизненно важных элементов, таких как азот, фосфор и калий, которые необходимы для нормального роста растений.
2. Избыток ультрафиолетового излучения: На больших высотах атмосферный слой становится тоньше, что приводит к увеличению ультрафиолетового излучения. Избыток ультрафиолетового излучения может повреждать клетки растений и ослаблять их рост.
3. Низкие температуры: Температуры на больших высотах обычно ниже, чем на низких высотах. Низкие температуры могут замедлять обмен веществ в растениях, что может приводить к замедлению их роста.
4. Экстремальные условия: Большие высоты часто связаны с экстремальными условиями, такими как сильные ветры, непостоянные условия осадков и кислые почвы. Эти факторы могут оказывать негативное воздействие на растения и ограничивать их способность к росту и развитию.

Однако, несмотря на эти ограничения, некоторые растения все еще способны адаптироваться и процветать на больших высотах. Они развивают специальные механизмы и адаптации, такие как увеличение площади листьев для получения большего количества солнечного света, усиленную систему корней для эффективного захвата питательных веществ из почвы и способность выносить низкие температуры и экстремальные условия.

Границы и слои распространения

Биосфера имеет вертикальное и горизонтальное распространение. Вертикально ее принято условно разделять на три слоя, где существует жизнь. Это литосферу, гидросферу и атмосферу. Нижняя граница литосферы достигает 7,5 км от поверхности Земли. Гидросфера располагается между литосферой и атмосферой. Ее максимальная глубина 11 км. Атмосфере покрывает планету сверху и жизнь в ней существует, предположительно, на высоте до 20 км.

Кроме вертикальных слоев, биосфера имеет горизонтальное деление или зональность. Это изменение природной среды от экватора Земли к ее полюсам. Планета имеет форму шара и потому количество поступающих на ее поверхность света и тепла различно. Наиболее крупные зоны – это географические пояса. Начиная от экватора, идет сначала экваториальный, выше тропический, затем умеренный и, наконец, возле полюсов – арктический или антарктический. Внутри поясов располагаются природные зоны: лесов, степи, пустынь, тундры и так далее. Эти зоны характерны не только для суши, но и для Мирового океана. В горизонтальном расположении биосферы есть своя высотность. Она определяется поверхностным строением литосферы и различается от подножия горы к ее вершине.

Роль фотосинтеза в развитии жизни

Биосфера является уникальной в своем роде. До сих пор не было никаких научных фактов, подтверждающих существования жизни в других местах Вселенной. Жизнь на Земле существует благодаря Солнцу. При воздействии энергии солнечного света осуществляется процесс под названием фотосинтез. В результате фотосинтеза растения, некоторыми виды бактерий и простейших под воздействием света перерабатывают двуокись углерода в кислород и органические соединения, такие как сахар. Подавляющее большинство видов животных, грибов, растений и бактерий непосредственно или косвенно зависят от фотосинтеза.

Требования к жизни

Для жизни организмов должны существовать определенные условия окружающей среды (например, правильная температура и влажность), а организмы должны снабжаться энергией и питательными веществами (пищей). Все животные и минеральные вещества, необходимые для жизни, содержатся в биосфере Земли. Питательные вещества, содержащиеся в мертвых организмах или продуктах жизнедеятельности клеток, превращаются обратно в соединения, которые другие организмы могут повторно использовать в качестве пищи.Термины, которые следует знать, рассматривая биосферу:

• Разложение – распад сложных молекул, из которых состоят мертвые организмы, на простые питательные вещества, которые могут быть повторно использованы живыми организмами.
• Энергия – энергия, которая может быть использована для выполнения работы и жизнедеятельности, например, солнечная энергия.
• Глобальное потепление – потепление атмосферы в результате увеличения концентрации газов, которые накапливают тепло, например, таких как углекислый газ.
• Питательное вещество – молекулы, которые организмы получают из окружающей среды. Они используются для роста, энергии и различных других клеточных процессов.
• Цикл питания – цикл перехода биологически важных элементов из одной молекулярной формы в другую и обратно в исходную форму.
• Фотосинтез – процесс, при котором растения собирают световую энергию солнца и используют ее для преобразования углекислого газа и воды в кислород и органические молекулы, необходимые для жизнедеятельности организмов в биосфере.
• Дыхание – химическая реакция между органическими молекулами и кислородом, при которой производится углекислый газ, вода и энергия.

Основными элементами или химическими строительными блоками, составляющими все живые организмы, являются углерод, кислород, азот, фосфор и сера. Организмы способны усваивать эти элементы только в том случае, если они содержатся в полезных химических формах в качестве питательных веществ. В процессе, называемом круговоротом питательных веществ, элементы преобразуются из одной химической формы в другую, а затем обратно в первоначальную форму. Например, двуокись углерода извлекается растениями из воздуха и добавляется в органические соединения (такие как углеводы) путем фотосинтеза. Углекислый газ возвращается в атмосферу, когда растения и животные разрушают органические молекулы (процесс, известный как дыхание) и когда микроорганизмы разрушают отходы и ткани от мертвых организмов (процесс, известный как разложение).
Рис. 2. Геосфера Земли

Значение биосферы в природе

Значение биосферы как глобальной экосистемы планеты трудно переоценить. Исходя из функций оболочки всего живого, можно осознать ее значимость:

• Энергетическая. Растения являются посредниками между Солнцем и Землей, и, получая энергию, часть ее распространяется между всеми элементами биосферы, а часть используется для образования биогенного вещества.
• Газовая. Регулирует количество разных газов в биосфере, их распределение, превращение и миграцию.
• Концентрационная. Все существа выборочно извлекают биогенные компоненты, поэтому они могут быть как полезными, так и опасными.
• Деструктивная. Это разрушение минералов и горных пород, органических веществ, что способствует новому обороту элементов в природе, в ходе чего появляются новые живые и неживые вещества.
• Средообразующая. Влияет на условия окружающей среды, состав атмосферных газов, пород осадочного происхождения и земельного слоя, качество водной среды, а также на баланс веществ на планете.

Долгое время роль биосферы была недооцененной, так как в сравнении с иными сферами масса живого вещества на планете очень мала. Несмотря на это, живые существа являются могучей силой природы, без которой были бы невозможны многие процессы, а также сама жизнь. В процессе деятельности живых существ, их взаимосвязей между собой, влияния на неживую материю, формируется сам мир природы и облик планеты.

Состав и структурное строение биосферы

Биосферу представляют многокомпонентной сложной системой. Она включает несколько отдельных элементов.

Биосфера состоит из:

1. Живого вещества.

Живое вещество определяют совокупностью живых организмов, которые населяют планету. Масса вещества составляет тонн сухого веса. Эта часть занимает менее одной миллионной части всей биосферы. При этом активно участвует в биогеохимических циклах, а также преобразует неживое вещество планеты.

В. И. Вернадский показал, что деятельность живых организмов является важным фактором геологических изменений на планете.

Функции живого вещества:

• энергетическая — организмы получают и преобразуют энергию;
• газовая — деятельность организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы:
• растения в процессе фотосинтеза поглощают углекислый газ, а выделяют кислород;
• животные поглощают кислород, а выделяют углекислый газ;
• бактерии выделяют газы, которые получают окислением сероводорода и азота;
• концентрационная — способность организмов разных животных накапливать в своих телах определенные химические элементы (например, кальций и углерод);
• окислительно-восстановительная — на превращении вещества и энергии в процессе жизнедеятельности. Так получаются соли, разнообразные органические и неорганические соединения. На них основан метаболизм живого существа;

• образования среды — происходит трансформация химических и физических характеристик среды обитания организмов;
• деструктивная — разрушение останков и высвобождение энергии, накопленной в связях химических соединений.

1. Биогенного вещества.

Биогенные вещества представляют собой осадочные породы, состоящие из продуктов жизнедеятельности живых организмов или представляют собой их остатки.

Остатками выступают известняки, ракушечные породы, сланцы, ископаемые угли, природный газ, торф и так далее.

1. Косного вещества.

Косное вещество образуется без участия живых организмов: базальт, песок, гранит. Часто относят к косному веществу горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

1. Биокосного вещества.

Биокосное вещество образуют живые организмы и косные процессы.

Три группы организмов, которые обеспечивают биотический круговорот:

1. Продуценты.

К продуцентам относят такие организмы, которые создают первичное органическое вещество.

Хемосинтезом называют способ автотрофного питания. Источник энергии для синтеза органических веществ — окисление неорганических соединений.

1. Консументы.

Консументами называют организмы, которые потребляют органическое вещество.

1. Редуценты.

К редуцентам относят организмы, которые разлагают мертвое органическое вещество до минерального.

Как биосфера связана с другими оболочками планеты

Биосфера включает в себя части:

• атмосферы;
• гидросферы;
• литосферы.

Часть биосферы между верхней границей гипобиосферы и нижней парабиосферы, где в настоящее время встречают живые организмы, называют эубиосферой.

Гипобиосфера — неблагоприятный слой для жизни в литосфере. Туда живые организмы попадают случайно, временно существуют и не могут размножаться.

Парабиосфера — верхний аналог гипобиосферы между 6-7 и 60-80 км над поверхностью Земли. Организмы не в состоянии нормально жить и размножаться.

Верхняя граница биосферы находится в атмосфере. Ее протяженность составляет от 15 до 20 км. Эту часть определяют озоновым слоем, где задерживаются коротковолновое ультрафиолетовое излучение.

«Середина» биосферы — граница между атмосферой и литосферой — находится в гидросфере и составляет 10-11 километров — Марианская впадина. Границу определяют дном Мирового океана с донными отложениями.

Нижняя граница биосферы находится в литосфере, и ее протяженность составляет от 3,5 до 7,5 км. Показатель — температура перехода воды в пар и температура денатурации белков.

Но живые организмы распространены вглубь только на несколько метров в почве и несколько сотен метров в подземных пещерах.

Вывод

Подводя итоги, стоит отметить, что жизнь в биосфере размещается по-разному и неравномерно. Большое количество живых организмов обитает на земной поверхности, будь то водная среда или суша. Все существа соприкасаются с водой, минералами и атмосферой, находясь с ними в непрерывной связи. Именно это обеспечивает оптимальные условия для жизни (кислород, вода, свет, тепло, питательные вещества). Чем глубже в толщу воды океана или под землю, тем жизнь более однообразна. Живое вещество также распространяется и по площади, и стоит отметить разнообразие форм жизни по всей земной поверхности. Чтобы понять эту жизнь, нам понадобиться еще не один десяток лет, а то и сотен, но ценить биосферу и уберечь ее от нашего вредного, человеческого, влияния нужно уже сегодня.