§ 9. Биосфера и ее границы. Геологическая роль живого вещества.

1. Понятие о биосфере и ее границы. Область распространения живых организмов на нашей планете называется биосферой. В ее составе — все организмы, живущие на Земле, и вещество, созданное или измененное организмами. Совокупность живых организмов образует живое вещество нашей планеты. Оно характеризуется своими особенностями: значительной массой, повсеместным распространением, чрезвычайным разнообразием форм жизни и большой способностью к размножению. К примеру, потомство одноклеточной водоросли — диатомеи — при благоприятных условиях способно за 8 суток заполнить шар, равный по объему Земле. Границы биосферы определяются распространением живого вещества. Верхней границей считается озоновый слой в атмосфере. (Почему?) Однако активная жизнь развивается в слое не выше нескольких километров от Земли. Нижняя граница биосферы на суше проходит в литосфере. Эту границу проводят на различной глубине: от нескольких сотен метров до нескольких километров, там встречаются анаэробные бактерии. В океане нижняя граница биосферы проходит на некоторой глубине под дном океанов (в донных илах обнаружены организмы). Таким образом, биосфера включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть земной коры.

Больше всего живых организмов сосредоточено на границе суши и атмосферы, суши и моря. Здесь наиболее благоприятны условия для их жизни. Много света, питательных веществ, оптимальные температуры и влажность воздуха.

Организмы способны обитать в разнообразных условиях. Микроорганизмы, например, переносят температуры ниже 0 °С и выше 100 °С. Они обнаружены в промерзшей почве, в воде гейзеров, в атомных реакторах при высоком уровне радиации. В литосфере бактерии обнаружены в буровых скважинах на глубине более 2000 м. Споры некоторых бактерий сохраняют жизнеспособность при температуре -253 °С. Другие организмы приспособлены к жизни на льду или в снегу (глетчерные блохи). Семена некоторых растений прорастают, перенося охлаждение до -190 °С.

Основными составными частями живого вещества биосферы являются растения, животные и микроорганизмы. Зеленые растения из неорганического вещества (углекислого газа и воды) при солнечном свете создают органическое вещество.

Животные не создают самостоятельно органическое вещество из неорганического, но жить без него, как без кислорода и воды не могут. Они питаются растениями (травоядные животные), поедают травоядных животных или друг друга (хищники) или являются всеядными. (Приведите примеры этих животных.)

Микроорганизмы разрушают органическое вещество после отмирания растений и животных.

2. Геологическая роль живого вещества. Живые организмы изменяют состав и строение поверхностных оболочек нашей планеты. Огромна их роль в создании и регулировании газового состава атмосферы. Зеленые растения уменьшили количество углекислого газа и обогатили атмосферу кислородом. Так, 1 гектар леса поглощает за год 6—7 т углекислого газа и выделяет 5—6 т кислорода.

Химический и газовый состав гидросферы во многом обусловлен деятельностью организмов. Водные организмы поглощают и накапливают в своем теле различные вещества, находящиеся в воде, в том числе и те, которые человек еще не смог обнаружить. Моллюски поглощают медь, медузы — цинк, олово, свинец. Концентрация отдельных элементов и соединений в растениях и животных достигает значительных величин. К примеру, содержание йода в ряде водорослей в тысячи и сотни тысяч раз превышает его концентрацию в воде океана. Водоросли ежегодно связывают миллиарды тонн углерода и выделяют миллиарды тонн кислорода. Вода проходит через жабры рыб при дыхании. Многие животные, отфильтровывая пищу, пропускают через желудочно-кишечный тракт большое количество воды, все животные захватывают воду с пищей.

Организмы изменяют рельеф (зарастание озер, возникновение коралловых построек и т.д.), разрушают и видоизменяют ранее созданные горные породы и минералы и создают новые. (Какой вид выветривания связан с жизнедеятельностью организмов? Приведите примеры горных пород органического происхождения. Как они образовались?)

Уникальна роль живых организмов в создании почвы.

3. Различные проявления жизни на Земле. Органический мир нашей планеты весьма многочисленный и разнообразный. Он делится на четыре царства: бактерии и сине-зеленые водоросли; растения; грибы: животные. В настоящее время насчитывается около 2 млн. видов животных, более 500 тыс. видов растений, свыше 100 тыс. видов грибов и свыше 5 тыс. бактерий и сине-зеленых водорослей. По количеству видов животные превосходят растения, но уступают им по массе почти в 100 раз. Большинство животных активно передвигаются по суше, воде и в воздухе. Чем проще устроен организм, тем шире он распространен на планете. На Земле многочисленны насекомые, моллюски. Среди животных только 4 % позвоночных, из которых десятая часть — млекопитающие, в том числе и человек.

Животные неравномерно распределены по Земле. (Почему?)

По видовому разнообразию растения уступают животным. Они отличаются различной формой, величиной, строением. Среди них есть как одноклеточные, так и многоклеточные. Особенностью растений является наличие в листьях зеленого пигмента — хлорофилла, — необходимого для фотосинтеза. Большая часть растений произрастает в условиях влажного и теплого климата. (Почему?) Чем дальше от экватора к полюсам, от подножия гор к вершинам, тем беднее становится растительность. Богатой растительности соответствует богатый животный мир, бедной растительности — бедный животный мир.

Растения и животные распространены не только на суше, но и в Мировом океане, который является самой большой средой обитания организмов. По растительности океан несравненно беднее суши. В океанах и морях мало цветковых растений. Большая часть морских растений — это водоросли.

Животный мир океанов и морей богат и разнообразен (рис. 40). Самые крупные морские животные — это млекопитающие (киты, тюлени, моржи, дельфины) и рыбы. Из них синий кит может достигать веса 150 т. Синие киты — самые крупные животные нашей планеты. В толще вод океана и на его дне обитает много других животных (ракообразные, моллюски, морские звезды, губки, кораллы и др.).

Кроме животных и растений, к живым организмам относятся грибы и бактерии. Грибы — организмы, лишенные хлорофилла. Их размеры от микроскопических до крупных, величиной с футбольный мяч. Бактерии относятся к низкоорганизованным живым организмам, способным к быстрому размножению. Грибы и бактерии выполняют важную функцию в биологическом круговороте. Они разлагают органическое вещество до простейших минеральных элементов. Некоторые бактерии способны образовывать органическое вещество.

Проверь себя