Границы биосферы.[ ...]
Границы географической (ландшафтной) оболочки Земли совпадают с границами биосферы. Фактически — это неразрывное единство. Главный источник энергии для ландшафтной оболочки, как и для биосферы — солнечная радиация. Для биосферы солнечная энергия — это «движитель» биогеохимических циклов биофильных элементов и главный компонент фотосинтеза — источника первичной продукции. Но на эти цели расходуется всего 2—3% энергии, остальная — на абиотическую среду. Однако абиотические факторы определяют вместе с биотическими гомеостаз экосистем.[ ...]
Биосфера включает в себя нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхние слои литосферы (рис. 2.1). Границы этих элементов биосферы определяются условиями, при которых возможно существование живых организмов.[ ...]
Биосфера имеет определенные границы. Она занимает нижнюю часть атмосферы, верхние слои литосферы и всю гидросферу. Границы биосферы в большой степени условны.[ ...]
Границы этой экосистемы очерчены границами лишайника, но ее существование будет достаточно стабильным, если вынос будет компенсироваться поступлением вещества. Но есть экосистемы, в которых внутренний круговорот вещества вообще малоэффективен — реки, склоны гор — здесь стабильность поддерживается только перетоком вещества извне. Многие системы достаточно автономны — пруды, озера, океан, леса и др. Но даже биосфера Земли часть веществ отдает в Космос и получает вещества из Космоса.[ ...]
Биосфера — глобальная экосистема, особая оболочка Земли, ¡Ь сфера распространения жизни, границы которой определяются на- личием пригодных для организмов абиотических условий: температуры, жидкой воды, состава газов, элементов минерального питания. Принципиальные границы биосферы определены как границы существования активной жизни. Верхняя граница биосферы охватывает тропосферу и проходит по высоте озонового экрана (20—25 км), защищающего все живое от губительного действия ультрафиолетовой радиации; нижняя — опускается на континентах до глубин 2—3 км, а под дном океанов — до 1 км (вся гидросфера охвачена жизнью).[ ...]
Границы биосферы. Биосфера — это часть оболочки Земли, населенная живыми организмами (рис. 43). Учение о биосфере разработал русский академик В. И. Вернадский (1863— 1945). Он впервые рассмотрел все живые организмы Земли как единый фактор, вовлеченный в круговорот веществ в природе, аккумулирующий солнечную энергию и определяющий геологические процессы Земли.[ ...]
ГРАНИЦЫ БИОСФЕРЫ - пределы слоя возможного существования и самовоспроизведения живого вещества — область жизни и размножения живых существ. Г.б. обычно определяются от 20 км над поверхностью Земли (ниже озонового экрана) и до 11 км в ее глубину (до глубинной изотермы 100°, расположенной на расстоянии от 1,5—2 до 10—15 км под поверхностью суши или до дна океана). Фактически мощность биосферы меньше — от 6-7 км над поверхностью Земли, где сохраняются температуры, при которых идут нормальные биохимические процессы, до глубинной изотермы 100° на суше и максимальной глубины 11,034 км в океане.[ ...]
Биосфера функционирует по принципу встроенное™ систем: каждая форма конструируется за счет деструкции других форм, составляя звено всеобщего кругооборота вещества в природе. Производственная деятельность вплоть до самого последнего времени строилась по другому принципу - максимальной эксплуатации природных ресурсов и игнорирования проблемы деструкции отходов производства и потребления. Этот путь был возможен лишь до тех пор, пока масштабы отходов не превышали границ способности экологических систем к самовосстановлению.[ ...]
Биосфера - общепланетарная оболочка Земли, где существует жизнь. Учение о биосфере создано В.И.Вернадским (1863-1945). В атмосфере верхние границы жизни определяются озоновым экраном -тонким слоем озона на высоте 16-20 км. Океан насыщен жизнью целиком. В глубину твердой части Земли активная жазнь проникает местами до 3 км (бактерии). Биосфера представляет собой глобальную жи-сксгему, поддерживаемую биологическим круговоротом вещества и потоками солнечной энергии.[ ...]
Биосфера занимает пространство от озонового экрана, где на высоте 20 км встречаются споры бактерий и грибов, до глубины более 3 км под земной поверхностью и около 2 км под дном океана. Там, в водах месторождений нефти, обнаруживаются анаэробные бактерии. Самая большая концентрация биомассы сосредоточена на границах раздела геосфер, т.е. в прибрежных и поверхностных водах океана и на поверхности суши. Это объясняется тем, что источником энергии биосферы является солнечный свет, и аутотрофные, а за ними и гетеротрофные организмы, в основном, заселяют места, где солнечная радиация наиболее интенсивна.[ ...]
Биосфера — относительно тонкая оболочка жизни на Земле, занимающая нижнюю часть атмосферы (12—15 км), всю водную среду планеты и ее недра до 3—5 км ( в том числе область «былых биосфер» с остатками следов живых организмов). Границы биосферы не остаются застывшими (выходы в космос, проникновение в глубины Земли). Совокупность живых и неживых компонентов биосферы составляет экосистему (подробнее см. гл. 1).[ ...]
В биосфере энергия солнечного излучения расходуется, трансформируется, связывается. Накопителями энергии являются органические вещества. Общее количество солнечной энергии, достигающей верхней границы атмосферы, составляет в среднем 700 ккал/см2 в сутки. Около 55 ккал/см2 в год видимой части солнечного спектра достигает поверхности Земли и используется организмами. Составные части биосферы можно условно разделить на живую и неживую природу.[ ...]
В биосферу входит только верхняя часть земной коры, причем нижняя граница биосферы нечеткая, расплывчатая, поскольку распространенность живых организмов от границы литосферы с атмосферой и гидросферой в глубь Земли резко уменьшается. Отчетливая миграция жизни отмечается лишь до нескольких десятков метров, однако с подземными водами микроорганизмы достигают и значительно больших глубин - порядка 2...3 км. Известны единичные случаи обнаружения микроорганизмов в нефтеносных водах и нефти, добытых при бурении с глубин 4...5 км. Положение границы сильно зависит от геологического строения местности, гидрогеологических условий и геотермического градиента. Геотермический градиент, характеризующий прирост температуры горных пород земной коры при углублении на каждые 100 м, в различных местах неодинаковый - обычно от 0,5... 1 до 20 °С, в среднем составляет около 3°С. Основным же физическим фактором, определяющим границы деятельности микроорганизмов в земной коре, является температура. Подавляющее большинство организмов не выдерживают длительного пребывания при температуре, близкой к 100°С, поэтому нижней границей биосферы считают ту глубину, где температура близка к 100°С. В действительности же распространение жизни ограничено не только температурными условиями, но и другими факторами и не всегда достигает предела, обусловленного возрастанием температуры. Поэтому реальное положение нижней границы биосферы пока точно не установлено.[ ...]
Нижняя граница биосферы проходит на глубине 3 км на суше и на 2 км ниже дна океана. Верхняя граница — озоновый экран, выше которого УФ излучения солнца исключают органическую жизнь. Толщина — несколько мм. Основой органической жизни является углерод.[ ...]
Верхней границей биосферы (включая парабиосферу) является так называемый озоновый экран (или слой).[ ...]
В пределах биосферы выделяется биогеосфера (“пленка жизни”) — своеобразная оболочка земного шара, где сконцентрировано практически все живое вещество. Она располагается на границе поверхностного слоя земной коры с атмосферой и в верхней части водной оболочки Земли. Толщина биогеосферы колеблется от нескольких метров в степях и пустынях до сотен метров в горах и морях.[ ...]
Целостность биосферы. Живые организмы, населяющие все геосферы, действуют как целостная система в силу того, что они в биосфере функционально взаимообусловлены. Природные границы рассматриваются как биологически активные зоны. Для них выявлен «эффект опушки», который заключается в том, что именно на границах между средами отмечено высокое разнообразие населяющих их живых организмов, через эти границы зафиксирован не только значительный объем переноса вещества, но и огромные потоки энергии и информации. В частности, важную роль в обмене веществ между геосферами играет речной сток, который вносит в шельфовые зоны морей, в приустьевые зоны огромное количество органических соединений, например, за счет обитающих на суше или скапливающихся на лролете птиц. В устьях рек в регионах мангровых зарослей обитает почти две трети промысловых рыб.[ ...]
Как известно, к границам биосферы подходят различные виды космических и, прежде всего, солнечных потоков вещества и энергии (видимый свет, тепловые инфракрасные лучи, ультрафиолетовое и радиоактивное излучение, а также коротковолновое и рентгеновское излучение); большая их часть задерживается в высоких слоях атмосферы и на границе ее с космическим пространством. При этом первопричиной динамики биосферы является поток поступающей на Землю солнечной энергии. Проходя через атмосферу и попутно взаимодействуя с ней, он определяет совокупность климатических процессов. Конкретные состояния последних в каждом месте в каждый момент времени называют погодой.[ ...]
На современных этапах развития биосферы человеческая деятельность становилась все более главенствующим фактором. Оказалось, что по мере роста производительных сил темпы социально-экономического развития человечества все более опережали темпы природного эволюционного развития, а масштабы воздействия человека на природу стали превосходить все известные геологические процессы. Неразумно расширяя границы своей экологической ниши, которую он занимал в биосфере, как ее естественный элемент, человек в процессе производительной деятельности, все в большей степени изменял многие параметры биосферы. По-видимому, впервые за многие тысячи лет человек вошел в крупный конфликт с биосферой» (Виноградов, 1973).[ ...]
Во-первых, в связи с неделимостью биосферы загрязнение природной среды невозможно удержать в территориальных границах страны, в которой это происходит.[ ...]
Самой большой экосистемой является биосфера — оболочка планеты, заселенная живыми организмами. Толщина биосферы немногим больше 20 км (организмы обитают над поверхностью суши не выше 6 км над уровнем моря, опускаются не глубже 15 км в толщу суши и на 11 км в глубь океана), но основная масса живого вещества сконцентрирована в приповерхностном слое толщиной 50—100 м — это высота лесного полога и глубина проникновения основной массы корней. В этих же границах сконцентрированы наземные и почвенные животные и микроорганизмы. В океане наиболее обжиты растениями и животными освещаемые солнцем и прогреваемые до глубины 10—20 м приповерхностные толщи воды. В этом тонком слое биосферы сконцентрировано более 90% биомассы растений и животных (рис. 2.3).[ ...]
Пространство, занимаемое современной биосферой, охватывает приземный слой атмосферы, поверхностные горизонты земной коры континентов и гидросферу Земли. Верхняя граница основного слоя биосферы расположена на высоте нескольких десятков метров над поверхностью растительного покрова на суше или над океаном; нижняя — по горизонту грунтовых вод или максимального проникновения корней растений и роющих животных. В океане она ограничена слоем проникновения солнечных лучей, достаточным для осуществления фотосинтеза (не более 100 м) или глубиной сохранения биологической активности в донных осадках. За этими пределами остается ничтожная часть живых организмов, но находятся огромные массы продуктов их жизнедеятельности — ив атмосфере (газы, пары воды), и в гидросфере (растворенная и взвешенная органика).[ ...]
Среди всех сфер Земли особое место занимает биосфера. Это геологическая оболочка Земли вместе с населяющими её живыми организмами: микроорганизмами, растениями и животными. Она включает верхнюю часть литосферы - твёрдую оболочку Земли, всю гидросферу - океаны, моря, озёра и реки и большую часть атмосферы. Границы биосферы определяются верхним пределом жизни, ограниченным губительным влиянием космических ультрафиолетовых лучей, и нижним пределом, ограниченным высокими температурами земных недр. Отличительная и определяющая особенность биосферы состоит в её целостности и населенности жизнью.[ ...]
В разделе «Методологические аспекты учения о биосфере» было показано, что физическая среда определенного географического района, т. е. биотоп, вместе с населяющими его зависящими друг от друга видами организмов, составляющими биоценоз, образуют биогеоценоз (экосистему). Предметом биогеоценологии и является изучение взаимоотношений между особями, относящимися к разным популяциям данной группировки, а также между ними и окружающей средой. В ее задачу входят установление границ эко-системы, анализ существующих в ней пищевых цепей, изучение видового состава, его плотности и др.[ ...]
Самая крупная природная экосистема на Земле — биосфера. Граница между крупной экосистемой и биосферой столь же условна, как и между многими другими понятиями в экологии. Различие преимущественно состоит в такой характеристике биосферы, как глобальность и большая условная замкнутость (при термодинамической открытости). Прочие же экосистемы Земли вещественно практически не замкнуты.[ ...]
Средняя мощность геосферы — 55 км. За ее верхнюю границу принимают тропопаузу — переходный слой от тропосферы к стратосфере (12—18 км), за нижнюю — границу земной коры с мантией (до глубины 4—5 км). Гидросфера и биосфера полностью включены в состав геосферы (рис. 1.29).[ ...]
Метабиосфера не опускается ниже 10-15 км, а нижней границей эубиосферы считаются донные отложения океана и верхние горизонты литосферы, подвергающиеся ныне (или подвергавшиеся в прошлом) воздействию живых организмов. К биосфере, например, относятся некоторые полезные ископаемые, в частности каменный уголь - продукт фотосинтеза растений в прошлые геологические эпохи. С учетом протяженности всех названных слоев по вертикали общая мощность биосферы оценивается в 33-35 км.[ ...]
Э. Зюсс (1875), а современное материалистическое учение о биосфере разработал акад. В.И. Вернадский (1926). Последний понимал под биосферой -“область существования живого вещества", которая включает нижнюю часть атмосферы (до озонового пояса - на высоте 20-25 км), всю гидросферу — до максимальных глубин, и верхнюю часть литосферы. На рис. 8 показаны границы биосферы и распределение в ней живых организмов. Организмы связаны “с окружающей средой биогенным током атомов: своим дыханием и размножением". Самой существенной особенностью биосферы является биогенная миграция атомов химических элементов, вызываемая лучистой энергией Солнца и проявляющаяся в процессе обмена веществ, росте и размножении организмов.[ ...]
Последние данные науки существенно расширяют наши представления о границах биосферы. Обнаружено, что споры бактерий и мицелий некоторых грибов не теряют жизнеспособности в условиях высокого вакуума (10 мм рт. ст.). Бактерии обнаружены в водах атомных реакторов, часть из них выдерживает облучение порядка 2-3 млн рад. При температурах жидкого воздуха, гелия, водорода ряд бактерий остаются живыми. Даже отдельные высшие растения и насекомые переносят температуру, приближающуюся к абсолютному нулю (-273,16°С). Живые бактерии, способные к размножению, обнаружены в нефтяных водах на глубине 2800 м, на дне океанов (11 км), в рассолах с концентрацией 250 г/л, при давлениях, равных 1000 атмосфер, после 5 суток кипячения, 150-250 лет анабиоза (Ковда). Тем не менее обычно считают, что биосфера как область жизни охватывает верхнюю часть литосферы, всю гидросферу, тропосферу и нижние слои стратосферы до 25 км в высоту. Повседневно реальные границы распространения живого являются более узкими.[ ...]
По мере разрастания масштаба таких локальных перегрузок все большее количество объектов биосферы вовлекается в процесс антагонистически связанного развития в границах создаваемых природно-технических геосистем. Это обстоятельство обусловливает первую фазу качественно-количественных превращений в глобальной экосистеме «человек — продукт трудовой деятельности — природа», характеризующих сдвиг равновесия от естественно-устойчивого состояния. Величина такого сдвига в его локальном проявлении пропорциональна уровню техногенных нагрузок, их составу и интенсивности действия. Конечно, этот процесс (нарушение экологического равновесия) носит двусторонний характер, поскольку обусловлен взаимосвязанностью действия (со стороны внешних по отношению к природным компонентам) и противодействия (со стороны внутренних факторов самокомпен-сации объектов природы).[ ...]
Сфера случайного попадания живых организмов и осадочных биогенных пород — мегабиосфера — охватывает толщу около 50 км (от границ парабиосферы до пределов метабиосферы), причем едва ли живые организмы тут не погибают. Островки биосферы, создаваемые человеком в космических кораблях, Н. Б. Вассоевич и А. Н. Иванов4 предложили называть артебиосферой, в зону экспансии жизни за пределы естественной биосферы Земли — панбиосферой. Последняя теоретически может охватывать все мировое пространство, но практически она ограничена ближайшим Космосом.[ ...]
В работах Вычислительного центра АН СССР реализуется системный подход к решению проблемы «человек — окружающая среда» как к проблеме стабильности биосферы, ставится задача нахождения границ устойчивости биосферы, которые являются критическими для деятельности человека на планете. Используя математические модели, экологй стремятся выявить характеристики сохранения существующего равновесия биосферы любыми способами, не противоречащими развитию цивилизации. Другими словами, важно знать, какую максимальную нагрузку может выдержать данная экологическая система в процессе эксплуатации природных ресурсов.[ ...]
Таким образом, литосфера имеет биогенное происхождение, она состоит из органических и неорганических соединений и живых организмов. Следовательно, биосфера представляет собой многоуровневую систему, включающую подсистемы различной степени сложности. Границы биосферы определяются областью распространения живых организмов в атмосфере, гидросфере и литосфере. Верхняя граница биосферы проходит примерно на высоте 20 км, т.е. живые организмы расселены в тропо-сфере и нижних слоях стратосферы. Лимитирующим фактором расселения в атмосфере является нарастающая с высотой интенсивность ультрафиолетовой радиации. Все живое, проникающее выше границы озонового слоя, погибает. В гидросферу биосфера проникает на всю глубину Мирового океана, что подтверждается обнаружением живых организмов и органических отложений до глубины 10 — 11 км. В литосфере живые организмы обнаруживаются на глубине примерно 7,5 км.[ ...]
По Ю. Одуму (1986), биом — «крупная региональная и субконтинентальная экосистема, характеризующаяся каким-либо основным типом растительности или другой характерной особенностью ландшафта». Границы распространения биомов определяются ландшафтными компонентами материков, в названии — доминирующая растительность (лесной, кустарниковый и т.п.). В водных экосистемах растительные организмы не доминируют, поэтому за основу взяты физические признаки среды обитания («стоячая», «текучая» вода, открытый океан и т.п.). Ю. Одум предложил классификацию природных экосистем биосферы на принципах биомного подхода (рис. 7.2.), наилучшим образом характеризующих ландшафтный подход в экологии.[ ...]
Очень краткое определение экологической системы (экосистемы) — пространственно ограниченное взаимодействие организмов и окружающей их среды. Ограничение может быть физико-химическим (например, граница капли воды, пруда, озера, острова, пределов биосферы Земли в целом) или связанным с круговоротом веществ, интенсивность которого внутри экосистемы выше, чем между нею и внешним миром. В последнем случае границы экосистемы размыты, имеется более или менее широкая переходная полоса. Так как все экосистемы составляют иерархию в составе биосферы планеты и функционально связаны между собой, имеется непрерывный континуум (как сказано выше, он проблематичен между сушей и океаном). Прерывность и непрерывность сосуществуют одновременно. Об этом уже было упомянуто в главе 2. Там же была приведена схема экологических компонентов экосистемы (рис. 2.4). Это позволяет здесь дать лишь ее развернутое определение: информационно саморазвиваю-щаяся, термодинамически открытая совокупность биотических экологических компонентов и абиотических источников вещества и энергии, единство и функциональная связь которых в пределах характерного для определенного участка биосферы времени и пространства (включая биосферу в целом) обеспечивает превышение на этом участке внутренних закономерных перемещений вещества, энергии и информации над внешним обменом (в том числе между соседними аналогичными совокупностями) и на основе этого неопределенно долгую саморегуляцию и развитие целого под управляющим воздействием биотических и биогенных составляющих.[ ...]
Озон Оз является компонентом атмосферы, присутствие которого в. небольших количествах исключительно важно для жизни. Благодаря поглощению солнечного ультрафиолетового излучения стратосферным озоном (нижняя граница стратосферы— от 8 им над полюсами до 17 км над экватором, верхняя — на высоте около 50 км) биосфера защищена от вредного излучения, а поглощение инфракрасного излучения тропосферным озоном (тропосфера — нижний слой атмосферы, 8... 17 км от поверхности Земли) поддерживает глобальный температурный баланс. При этом фотохимическая активность озона влияет на химический состав как стратосферы, так и тропосферы.[ ...]
Важно определить экономическую эффективность и издержки смягчения глобальных экологических проблем на планетарном и страновом уровнях. Эти проблемы могут быть разделены на две группы. Глобальные общественные блага имеют прямое отношение к сохранению и поддержке главных компонент биосферы Земли, которые подвергаются негативному воздействию: глобальное изменение климата, истощение озонового слоя, потеря элементов биоразнообразия (особенно мигрирующих через национальные границы видов) и глобально важных генетических ресурсов, загрязнение океанов и морей. Часто такого рода блага называют “глобальным достоянием” человечества. Для отдельных стран мероприятия по охране этого достояния могут быть экономически невыгодными, особенно в кратковременной перспективе. Поэтому охрана климата, озонового слоя, биоразнообразия требуют международной кооперации, глобальных соглашений.[ ...]
Д. Лавлок утверждает, что все мы (т. е. и люди, и все другие живые организмы) представляем собой обитателей и часть квазиживой целостности, которая обладает свойством глобального гомеостаза, способного нейтрализовать неблагоприятные внешние воздействия в пределах способности к саморегуляции. По А.А. Горелову (1998), когда подобная система попадает в состояние стресса, близкого к границам саморегуляции, маленькое потрясение может подтолкнуть ее к переходу в новое стабильное состояние или даже (?!) полностью уничтожить. В то же время Гея-Земля способна даже отходы превратить в необходимые для нее элементы и, как полагает Д. Лавлок, может выжить даже после ядерной катастрофы (?!). Здесь следует высказать наше мнение по этому поводу: да, Гея-Земля, да, даже биосфера может выжить и при «ядерной зиме» и «захлебнувшись в отходах», но без человека, что, конечно, не внушает, мягко говоря, большого оптимизма.[ ...]
Наличие в атмосфере группы так называемых инертных газов (гелия, неона, аргона, криптона, ксенона) связано с непрерывным протеканием процессов естественного радиоактивного распада. Биологическое значение газов атмосферы очень велико. Для большинства многоклеточных организмов определенное содержание молекулярного кислорода в газовой или водной среде является непременным фактором их существования, обусловливающим при дыхании высвобождение из органических веществ, созданных первоначально в ходе фотосинтеза. Не случайно, что верхние границы биосферы (часть поверхности земного шара и нижняя часть атмосферы, где существует жизнь, т.е. равновесная система, в которой происходят процессы обмена веществ и энергии главным образом за счет жизнедеятельности организмов) определяются наличием достаточного объема кислорода. В процессе эволюции организмы приспособились к определенному уровню содержания кислорода в атмосфере; изменение содержания кислорода в сторону уменьшения (или увеличения) оказывает неблагоприятный эффект (высотная болезнь, гипоксия, гипероксия).[ ...]
Живые организмы находятся между собой и абиотическими условиями среды обитания в определенных отношениях, образуя тем самым, так называемые, экологические системы. Биоценоз — совокупность популяций разных видов, обитающих на определенной территории. Растительный компонент биоценоза называют фитоценозом, животный — зооценозом, микробный — микробоценозом. Ведущим компонентом в биоценозе является фитоценоз. Он определяет, каким будет зооценоз и микробоценоз. Биотоп — определенная территория со свойственными ей абиотическими факторами среды обитания (климат, почва). Биогеоценоз — совокупность биоценоза и биотопа (рис. 16). Экосистема (экологическая система) — система совместно обитающих живых организмов и условий их существования, связанных потоком энергии и круговоротом веществ (рис. 17). Экосистема» и «биогеоценоз» — понятия близкие, но не синонимы. Биогеоценоз — это экосистема в границах фитоценоза. Экосистема — понятие более общее. Каждый биогеоценоз — это экосистема, но не каждая экосистема — биогеоценоз. Единая экосистема нашей планеты называется биосферой. Биосфера — экосистема высшего порядка.[ ...]