Gezegenimizde yaşamın nasıl ortaya çıktığına dair çeşitli varsayımlar vardır: kendiliğinden oluşma hipotezinden uzaydan tanıtıldığı hipotezine kadar. Gezegenler arasında yalnızca Dünya canlı organizmaların yaşadığı ve yaşamın yaygın olduğu bir kabuğa sahiptir.
Tüm canlı organizmalar Dünya'nın canlı maddesini oluşturur. V.I. Vernadsky'nin tanımladığı şekliyle "sürekli bir canlı madde tabakası", içinde bulunan bitki kökleri, miselyumlar, mikroorganizmalar ve toprak hayvanlarının bulunduğu toprağı, mikroorganizmaların bulunduğu kısmı ve toprak kısmını kaplar ve içerir. Rüzgârın polenleri, sporları ve bitki tohumlarını taşıdığı troposfer. Bu katman, hava, su ve kayaların etkileşim alanında oluşan Dünya'nın biyosferini oluşturur.
Canlı organizmalar ancak belirli koşullar altında var olabilirler. Canlı organizmaların yoğunlaştığı atmosferde 7-8 kilometre yüksekliğe kadar bu tür koşullar gözleniyor. Yukarıda yaşamın varlığı düşük sıcaklık ve düşük basınçla sınırlıdır. Canlı organizmaların atmosferdeki dağılımının üst sınırı “ozon perdesi”dir. Hidrosferde organizmalar kara sularının ve Dünya Okyanusunun tüm kalınlığı boyunca dağılmıştır. Litosferde biyosferin alt sınırı yüzlerce metreden birkaç kilometreye kadar derinlikte çizilir. Burada yaşamak için havaya ihtiyaç duymayan bakteriler var.
Canlı organizmalar en alışılmadık ve çok zorlu koşullarda bulunur: en yüksek dağların tepelerindeki buzlarda, susuz çöllerde, tuz göllerinde ve hatta yer altı petrol rezervlerinde.
Canlı çeşitliliği
Canlı organizmalar bitki, hayvan, mantar ve bakteri krallıkları tarafından temsil edilir. Bitkiler ve hayvanlar şekil ve büyüklük bakımından çok çeşitlidir. Tek hücreli ve çok hücreli organizmalar arasında ayrım yapmak gelenekseldir. Hayvanlar arasında en yaygın olanı böcekler, bitkiler arasında ise kapalı tohumlulardır.
Tür çeşitliliği açısından hayvanlar bitkilerden daha üstündür, ancak canlı madde kütlesi açısından tam tersine hayvanlardan daha fazla bitki vardır. Gezegenimizde bazı bitki ve hayvan türleri, küresel iklim değişikliklerine ve buzullaşmalara rağmen hayatta kalmayı başardı. Bunlar kalıntılardır (Latince relictum - kalıntı kelimesinden) - yeni yaşam koşullarına uyum sağlamayı başaran eski türler.
Hayat çok dengesiz dağılmış. Çoğu organizma karada yoğunlaşmıştır. Buradaki kütleleri, Dünya Okyanusundaki tüm canlı maddelerin kütlesinden 800 kat daha fazladır. Üstelik karadaki bitkilerin canlı kütlesi, hayvanların kütlesinden yaklaşık 1000 kat daha fazladır.
Biyosfer- bileşimi, yapısı ve enerjisi canlı organizmaların geçmiş ve şimdiki faaliyetleri tarafından belirlenen Dünya'nın kabuğudur.
■ “Biyosfer” terimi E. Suess (Avusturya, 1875) tarafından ortaya atılmış, biyosfer doktrini ise V.I. Vernadsky (Rusya, 1926).
■ Biyosfer, gezegenin tüm biyojeosinozlarını birleştiren ve maddelerin küresel dolaşımını gerçekleştiren en büyük ekosistemdir.
Biyosfer bileşenleri: yaşam meselesi (aşağı bakınız), biyojenik madde, biyoinert madde, inert madde, radyoaktif madde, kozmojenik madde.
Besin- Canlı organizmalar tarafından yaşamları boyunca oluşturulan ve işlenen bileşikler ve mineraller (petrol, gaz, kömür, kireçtaşı vb.).
Biyoinert madde- canlı organizmaların ve abiojenik süreçlerin (toprak, rezervuar toprağı) ortak faaliyeti sonucu oluşan bir madde.
İnert madde- canlı organizmaların (kayalar, mineraller vb.) katılımı olmadan oluşan bileşikler.
Radyoaktif madde— radyoaktif cevherler ve bunların bozunmasının son ürünleri.
Kozmojenik madde— meteorlar, kozmik toz.
Yaşam alanı belirli canlı organizmaların varlığı için gerekli koşulların varlığıyla belirlenir.
Dünyadaki yaşam üç jeolojik kabukta dağılmıştır: atmosfer, hidrosfer ve litosfer . Bu kabuklar, yalnızca abiyojenik süreçlerin değil, aynı zamanda canlı organizmaların faaliyetinin de neden olduğu, birbirleriyle sürekli madde ve enerji alışverişi yoluyla tek bir bütünleşik sistemde birleştirilir.
Atmosfer- Dünyanın hava zarfı. Hava yoğunluğu rakımla birlikte hızla azalır: Atmosfer kütlesinin %75'i 10 km'nin altındaki katmanda, %90'ı 15 km'nin altındaki, %99'u 30 km'nin altındaki katmanda yoğunlaşır. Kuru hava nitrojen (%78,08), oksijen (%20,95), argon (%0,93), karbondioksit (%0,03) ve diğer gazların yabancı maddelerinden oluşur.
Troposfer- kutup enlemlerinde 8-10 km'den ekvator bölgesinde 16-18 km'ye kadar yüksekliğe sahip atmosferin alt katmanı. Troposferin üstünde stratosfer bulunur.
Ozon tabakası- yüksek ozon O3 içeriğine sahip bir alan - stratosferde 15-25 km yükseklikte bulunur. Güneş'ten gelen, canlı organizmalara zararlı olan kısa dalga ultraviyole radyasyonu emer.
su buharı atmosferde mevcut olup doğal su döngüsüne katılır;
■ yoğunlaşarak yağmur şeklinde düşer ve dünya bölgeleri için nem rejimini sağlar;
■ CO 2 ile birlikte ana katkıyı sağlar Sera etkisi: Gezegenin yüzeyinden yansıyan uzun dalga boylu ısı ışınlarını tutarak atmosferin alt katmanlarını sıcak tutar.
Hidrosfer- bu, okyanusların, denizlerin, göllerin, nehirlerin, yer altı ve buz örtülerinin sularından oluşan Dünya'nın su kabuğudur.
■ Dünya Okyanusu'nun ortalama derinliği 3,8 km, maksimum derinliği (Pasifik Okyanusu'ndaki Mariana Çukuru) 11.034 km'dir. Hidrosfer kütlesinin %97'si tuzlu okyanus sularından, %2,2'si buzul sularından, %0,8'i ise yeraltı, göl ve nehir tatlı sularından oluşur.
Litosfer- gezegenin dış sert kabuğu (kabuk). Üç katmandan oluşur: üst - bir tortul kaya tabakası, orta - granit ve alt, en yoğun - bazalt.
Biyosferin sınırları doğal faktörlerin hakim olmaya başladığı ve canlı organizmaların varlığını imkansız hale getirdiği yerlerde gerçekleşir.
Biyosferin üst sınırı ultraviyole güneş ışınımının yüksek yoğunluğu, düşük ortam sıcaklığı, oksijen ve su eksikliği ile belirlenir ve atmosferde 25-27 km yükseklikte (ozon tabakasının alt sınırında) gerçekleşir.
■ Troposferde 40 km'ye kadar yüksekliklerde bireysel bakteri ve mantar sporları bulunur.
Litosferdeki biyosferin alt sınırıçoğu yaşam biçimi için yüksek yoğunluk, dayanıklılık ve çevrenin yüksek direnci, ışık eksikliği, oksijen eksikliği ile belirlenir ve onlarca metre derinlikte gerçekleşir.
■ 4 km'ye kadar derinliklerde aktif olmayan yaşam formları (sporlar, kistler) ve yağ bakterileri kaydedilmiştir. Bu sınır, yukarıda sıralanan faktörlere ek olarak, kayaların ve yeraltı suyunun yüksek basıncı ve sıcaklığı ile de belirlenir (3 km derinlikte sıcaklık yaklaşık +100 ° C'dir).
Hidrosferde hayat Dünya Okyanusunun tüm derinliğine kadar uzanır. Burada sınırlayıcı faktörler su sütununun basıncı ve ışık eksikliğidir (okyanus havzalarının dibindeki su sıcaklığı yaklaşık 0 ° C'dir).
■ V.I.'ye göre. Biyosferin alt sınırı Vernadsky, kökeni canlı organizmaların aktivitesiyle ilişkili olan, okyanusta yavaş yavaş biriken bir tortu tabakasında, Dünya Okyanusunun tabanından 1-2 km daha derine iniyor.
Yaşam meselesi
Yaşam meselesi- Gezegendeki mevcut tüm canlı organizmaların, temel kimyasal bileşim, kütle veya enerji cinsinden sayısal olarak ifade edilen toplamı.
■ Nicel önlemler canlı madde - biyokütle ve ürünler.
Canlı maddenin özellikleri. Yaşam meselesi:
■ biyosferin ana bileşenidir;
■ Dünya üzerinde eşit olmayan şekilde dağılmıştır; konsantrasyonu, temel ortamlar arasındaki arayüzlerde maksimumdur - toprakta, okyanusun yüzey katmanlarında, rezervuarların dibinde, sözde "yaşam filmleri"nde;
■ elementel kimyasal bileşimi bakımından yer kabuğunun bileşimine yakındır;
■ kimyasal elementlerin küresel döngüsünü sağlayan biyosferin en aktif bileşenidir;
■ dev bir pildir ve güneş enerjisini fotosentez sürecinde karmaşık organik moleküllerin kimyasal bağlarına bağlayan eşsiz bir dönüştürücüdür.
Dünyadaki toplam biyokütle miktarı- 2423,2 milyar ton. Bunun büyük kısmı kıtalarda (%99,8'in üzerinde) yeşil arazi bitkilerinde (%99,2'den fazla) yoğunlaşmıştır. Fotosentez yapamayan organizmalar ise %1'i oluşturur.
Biyokütlenin biyosferin kıta ve okyanus kısımlarına dağılımı(kuru organik maddeye indirgenmiş) tabloda sunulmaktadır.
Ürüne ve üretilen oksijen miktarına göre dağılım: Oksijen üretiminin ve hacminin yaklaşık yarısı kara bitkileri (çoğunlukla tropikal yağmur ormanları) tarafından oluşturulur, diğer yarısı hidrosferin mikroskobik algleri - fitoplankton tarafından oluşturulur (fitoplanktonun biyokütlesi, kara bitkilerinin biyokütlesinden yaklaşık 10.000 kat daha azdır). . Bunun nedeni, fitoplanktonun karasal bitkilere kıyasla önemli ölçüde daha yüksek üretim hızına sahip olmasıdır.
Biyojeokimyasal döngü- biyosferde kimyasal elementlerin sürekli dolaşımının olduğu az çok kapalı bir yol.
Su, karbon ve nitrojen döngüsünün ana süreçleri tabloda verilmiştir; bunlar aşağıda daha ayrıntılı olarak tartışılmaktadır.
Biyosferin bütünlüğü: kendi yasalarına göre gelişen bileşenlerinin her biri tek başına mevcut değildir, sürekli olarak diğerlerinden etkilenir ve kendisi diğer bileşenleri etkiler. Bu nedenle herhangi bir biosLera bileşenindeki değişiklik diğerlerinde de değişikliğe neden olur.
Biyosferin azalan değişim hızına göre düzenlenmiş bir dizi bileşeni: fauna → bitki örtüsü → toprak → su → iklim → kabartma → litosfer.
Su ve oksijen döngüsü
Su döngüsü
Su, su kütlelerinin (okyanuslar, denizler vb.) ve karaların yüzeyinden buharlaşarak hava akımları ile çeşitli mesafelere taşınır. Buharlaşan suyun çoğu yağış olarak okyanusa düşer, daha azı karaya düşer. Arazi yüzeyine düşen su, kayaların tahrip olmasına katkıda bulunur, toprağın üst katmanını aşındırır ve içinde çözünmüş ve asılı duran maddelerle birlikte nehirlere, denizlere ve okyanuslara geri döner.
Bitkiler topraktan suyu alıp buharlaştırarak atmosfere verir. Bu durumda buharlaşan su kütlesi oldukça önemli olabilir (bir hektar orman günde 20-50 ton suyu buharlaştırır) ve büyük orman bölgelerinde ana yağış miktarı, toplam buharlaşma nedeniyle atmosfere giren su buharından oluşur. aynı bölgelerden.
Bitki örtüsü ayrıca akışını yavaşlatarak, sabit bir yeraltı suyu seviyesini koruyarak vb. suyu tutar.
Fotosentez sırasında suyun bir kısmı hidrojen ve oksijene ayrılır. Hidrojen organik bileşiklerin sentezi için kullanılır ve oksijen atmosfere salınır.
Hayvanlar, ozmotik basıncı korumak için su tüketir ve onu disimilasyon ürünleriyle dışarı atar.
Su, yaklaşık 2 milyon yıl içinde biyotik döngüde tamamen ayrışır ve yenilenir.
Oksijen döngüsü
Atmosferdeki oksijenin neredeyse tamamı biyojenik kökenlidir. Serbest oksijen, aerobik organizmalar tarafından solunum sırasında organik bileşikleri oksitlemek için kullanılır. Oksidasyonun son ürünlerinden biri atmosfere giren karbondioksittir. Atmosferdeki oksijenin yenilenmesi, fotosentez sırasında su ayrıştığında meydana gelir. Yaklaşık 2000 yıl içinde atmosferdeki oksijenin tamamı organizmalardan geçer.
Karbon ve nitrojen döngüsü
Karbon döngüsü biyosferde (bkz. Şekil 5.3) esas olarak fotosentez ve solunum süreçleri tarafından belirlenir. Atmosferdeki karbon esas olarak karbondioksit CO2 bileşiminde bulunur. CO2'nin birincil kaynağı volkanik aktivitedir.
Biyosfer karbon döngüsü, atmosferik karbondioksitin karasal ve su bitkileri ve siyanobakteriler tarafından fotosentez süreci yoluyla asimilasyonuyla başlar. Bu durumda, bir kısmı bitkilerin kendileri tarafından enerji elde etmek için kullanılan, bir kısmı da hayvanlar tarafından tüketilen karbonhidratlar oluşur. Ayrıca karbon bileşikleri deniz organizmaları tarafından kabuk ve iskelet yapıları oluşturmak için kullanılır.
Karbon, hayvanların ve bitkilerin solunumu sırasında açığa çıkan dioksit formunda çevreye geri döner. Geri dönüşün ikinci yolu, ölü bitki ve hayvanların ayrışması, bu sırada dokularındaki karbonun oksitlenmesi ve CO2 şeklinde atmosfere girmesidir.
Karbon döngüsü tamamen kapanmamıştır. Karbonun bir kısmı uzun süre döngüden uzaklaştırılır ve ölü organizmaların oksijene erişimi olmadan ayrışması sırasında oluşan turba, kömür, petrol ve petrol şist birikintilerinde ve ayrıca tabanın altındaki kalın kireçtaşı birikintilerinde yoğunlaşır. deniz organizmalarının kabukları ve iskeletlerinden oluşan denizler ve okyanuslar.
Ancak insanlar tarafından enerji için kullanılan fosil yakıtların yakılması, atmosfere geri salınan karbondioksit üretir. Buna bağlı olarak son yüz yılda atmosferdeki CO 2 içeriği %25 oranında arttı, bu da düzenlenmiş karbon döngüsünü bozuyor ve sera etkisinde artışa yol açabiliyor. Bir karbondioksit döngüsü 300 yıl sürer. 
Nitrojen döngüsü
Azot- proteinlerin, nükleik asitlerin, ATP'nin ve diğer organik maddelerin en önemli bileşenlerinden biri. Ana rezervleri atmosferde bitkilere erişilemeyen moleküler nitrojen N2 formunda bulunur. Atmosferdeki yıldırım deşarjları sırasında küçük miktarlarda atmosferik nitrojen oksijene bağlanır ve daha sonra yağmurla Dünya yüzeyine ulaşır.
Atmosferdeki nitrojenin sabitlenmesi, siyanobakterilerin yanı sıra baklagil bitkilerinin köklerinin hücrelerine yerleşen nodül nitrojen sabitleyici bakteriler tarafından gerçekleştirilir. Bitkiler tarafından emilen nitrit ve nitratları sentezlerler. Bitkiler, daha sonra hayvanlar ve insanlar tarafından gıda olarak kullanılan nükleik asitleri ve proteinleri oluşturmak için nitrojeni kullanır.
Yaşam boyunca protein molekülleri, dış ortama salınan su, karbondioksit, amonyak, üre ve ürik asit gibi nihai ürünlere ayrılır. Ölü hayvanlar ve bitkiler çürüdüğünde amonyak da üretilir.
Üretilen amonyağın çoğu dönüştürülür nitrifikasyon bakterileri Bitkiler tarafından asimile edilen nitrit ve nitratlara dönüşür. Amonyağın küçük bir kısmı atmosfere kaçar ve CO2, su buharı ve diğer gazlı maddelerle birlikte gezegenin ısısını koruma işlevini yerine getirir.
Bazı bakteri türleri denitrifikasyon nitrit ve nitratları atmosfere salınan nitrojen gazına indirgeyebilir. Sonuç olarak toprak ve sudaki nitrojen bileşikleri tükenir ve atmosfer moleküler nitrojenle doyurulur.
Tarım bitkilerinden yüksek verim elde etmek amacıyla azotlu mineral gübrelerin insanların yoğun kullanımı, nitrifikasyon ve denitrifikasyon süreçlerinde dengesizliğe yol açmaktadır. 
Enerji dönüşümü
Maddelerin biyolojik döngüsü ancak güneş enerjisinin sürekli akışı ve dönüşümü ile mümkündür. Güneş'ten alınan enerji organik maddelere bağlı olduğundan ve besin zincirinin basamakları boyunca ilerledikçe azaldığından (çoğu organizmaların hayati süreçlerinde harcanır ve ısı şeklinde dağılır).
Biyosfer sürekli olarak güneş enerjisi alan açık bir sistemdir. Fotosentez işlemi sırasında bu enerji, organik maddelerin kimyasal bağlarının enerjisine dönüştürülür. Dünyanın canlı maddesi her yıl 4,2 * 10 17 J enerji üretir.
Biriken enerjinin bir kısmı yaşamsal süreçlerde bitkiler tarafından tüketilir, bir kısmı da otçul organizmalara aktarılır. Bu organizmalar aynı zamanda enerjinin bir kısmını hayati süreçlerde kullanır ve geri kalan kısmı etoburlara vb. gider. Böylece enerji bitki ve hayvanların dokularında organik bileşikler halinde depolanır. Dünyanın biyosferindeki enerji rezervinin 4,2 * 10 18 J olduğu tahmin edilmektedir. Enerjinin bir kısmı petrol, kömür, şist ve turbada korunmaktadır.
Solunum, fermantasyon ve çürüme süreçlerinde organik maddelerin yok edilmesi sırasında enerji açığa çıkar. Şu anda, Dünya'nın canlı maddesi her yıl 4,2 10 17 J enerji açığa çıkarıyor - yaratıldığı miktarla aynı miktarda, yani. Biyosferde enerji dengesi korunur.
Biyosferin evrimi
Biyosfer- karmaşık, nispeten istikrarlı, ancak donmamış, gelişen, gelişen bir ekolojik sistem.
Biyosferin gelişimi hakkında kanıt ve bilgi kaynağı Antik organizmaların fosil kalıntıları olarak hizmet ederler.
■ Biyosferin var olduğu dönemde yaklaşık 500 milyon organizma türünün yaşadığına inanılmaktadır.
♦ Biyosferin göreceli stabilitesinin nedenleri:
■ fototrofik organizmalar tarafından kullanılan güneş enerjisinin sürekli temini;
■ canlı organizmaların çeşitliliği;
■ organizmaların dört ortamın çeşitli koşullarında hayata adaptasyonu;
■ sürekli bir besin döngüsünün sürdürülmesi;
■ organizmaların tüm çeşitliliğinin (üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcılar) yaşamsal faaliyet dengesi yavaş yavaş yüz milyonların üzerinde gelişti.
❖ Biyosferin evriminin ana nedeni- birincil kimyasal evrim (organik makromoleküllerin ve ilk canlı organizmaların - prokaryotların ortaya çıkmasına yol açan) ve Dünya'daki yaşam koşullarını değiştiren jeolojik ve iklimsel süreçler (atmosferdeki oksijen içeriğinde bir değişikliğe yol açan, oluşumuna yol açan) ozon tabakası, gezegendeki su içeriğindeki değişiklik ve atmosferik nem ve g.d.).
❖ Biyosferin evrimindeki iki ana tarihsel aşama:
■ biyogenez;
■ noogenez.
Biyogenez- prokaryotların ortaya çıkışından insan toplumunun oluşumuna kadar biyosferin evriminin ilk ve en uzun aşaması.
Noogenez- İnsan toplumunun oluşumuyla başlayan ve günümüzde devam eden biyosferin gelişiminin ikinci aşaması; İnsan aktivitesinin biyosfer üzerindeki önemli ve artan etkisi ile karakterize edilir.
Noosfer- “zihnin kabuğu, akıllı yaşamın alanı” (V.I. Vernadsky), insan toplumu ve doğanın etkileşiminin kapsadığı alan.
Noosfer, akıllı insan faaliyetinin gelişiminde ana belirleyici faktör haline geldiği biyosferin yeni bir halidir.
Yaşam aktiviteleri sürecinde onu aktif olarak dönüştüren canlı organizmaların yaşadığı yer.
Çalışmanın tarihi
Biyosferin bir yaşam alanı olarak kavramı bilime 19. yüzyılın ilk yarısında Jean Baptiste de Lamarck tarafından tanıtıldı. Onu anlamaya en çok yaklaşan kişi oydu. Ancak terimin kendisi Avusturyalı bilim adamı Edward Suess tarafından önerildi. Jeoloji alanında çalıştı ve biyosferi tüm organizmaların bütünlüğü olarak anladı. İşte “biyota” tabirine yüklenen anlam budur. Suess, hipotezlerini ve araştırma sonuçlarını Alplerin jeolojisini anlattığı ünlü bilimsel çalışması “Dünyanın Yüzü”nde özetledi.
Modern biyosfer kavramı, bilimin birçok dalında ansiklopedik bilgiye sahip Rus bilim adamı jeokimyacı Vladimir Ivanovich Vernadsky tarafından formüle edildi. Moskova Üniversitesi'nde mineraloji profesörü olarak, 1926'da yayınlanan büyük eser "Biyosfer" in yazarı oldu. Bu terimin detaylı tanımını ilk kez bu eserinde vermiştir.
V.M. Vernadsky haklı olarak biyosferin, ana jeokimyasal kuvvetin rolünü oynayan, Dünya'nın büyük bir eşmerkezli bölgesi olduğuna inanıyordu. Bu nedenle, yaşamın şu anda var olduğu veya şimdiye kadar var olduğu bir alandır, yani biyosfer, canlı organizmaların veya onların yaşamsal faaliyetlerinin ürünlerinin varlığıyla karakterize edilir.
Biyosferdeki madde türleri
V.I. Vernadsky, biyosferin temelini oluşturan çeşitli madde türlerini tanımladı.
- Aslında organizmaların bir araya gelmesinden oluşan canlı madde.
- Organizmaların yaşamı sırasında oluşan ve sonrasında kalan biyojenik bir madde. Atmosferdeki gazlardan, kömürden, petrolden vb. bahsediyoruz.
- Organizmaların müdahalesi olmadan oluşur.
- - bunlar organizmaların abiojenik süreçlerle birlikte hayati aktivitesinin sonucu olan bileşiklerdir.
Biyosferin sınırları, yukarıdaki maddelerin toplamının Dünya'nın kabuklarında bulunmasına göre belirlenir.
Biyosferdeki canlı madde
Ana jeokimyasal ve enerji süreçlerinin V.I.'nin zorunlu katılımıyla gerçekleştiği açıktır. Vernadsky, konseptini bu şekilde formüle etti. Canlı madde - hepsi şu anda mevcut olup, temel kimyasal bileşim, ağırlık, enerji ile ifade edilen tek bir bütünlük oluşturur.
Canlı maddenin temel özelliği, sürekli bir biyojenik akış yoluyla çevreyle bağlantısı nedeniyle faaliyet göstermesidir. Akış nefes alma, beslenme ve üreme sırasında oluşur. Bu bağlamda organizmaların yaşam aktivitesi, gezegensel nitelikte güçlü bir jeolojik süreç olarak düşünülebilir.
Kimyasal elementlerin vücut ile çevre arasında her iki yönde sürekli göçü sürekli olarak meydana gelir. Bu süreç, organizmaların temel kimyasal bileşiminin yer kabuğunun kimyasal bileşimine yakınlığı nedeniyle mümkündür.
Fotosentez yapan bitkiler, biyosferde büyük miktarda enerji sağlayan karmaşık organik moleküller oluşturur. Böylece canlı madde Güneş'in ilgili ışınım enerjisini biriktirir ve dönüştürür. Vücudun sürekli büyümesi ve gelişmesi nedeniyle enerjinin hareketi mümkün olur. V.I. Vernadsky'nin haklı olarak inandığı gibi üreme hızı, biyosferde jeokimyasal enerjinin aktarılma hızıdır.
Kenarlıklar
Biyosferin şu anda canlı organizmaları içeren kısmına genellikle neobiyosfer denir. Başka bir deyişle modern. Antik organizmaların yaşam alanı olan alan ise paleobiyosferdir.
Gezegenin jeosferlerinin toplam kütlesi yaklaşık 2420 milyar tondur. Bu değer atmosfer kütlesinin 200 katıdır. Böylece, toplam jeosfer kütlesindeki canlı madde katmanının ihmal edilebilir olduğu sonucuna varabiliriz.
Organizmaların potansiyel yeteneklerinin kapsamı ve uyum sağlama yeteneğinin ölçeği, “yaşamın her yerinde” olduğunu belirler. Canlılar önce denizlere ve okyanuslara, sonra da karaya yerleştiler. Vernadsky'ye göre biyosferin bileşimi ve sınırları şu anda bile değişiyor.
Diğer dünyevi kabuklardan farklı olarak yalnızca biyosferin karmaşık kabul edilebileceği unutulmamalıdır. Aynı zamanda canlı özün “örtüsü” işlevini de yerine getirir ve insanlar da dahil olmak üzere birçok organizmanın yaşam alanıdır.
Biyosferin sınırları aşağıdaki şekilde tanımlanmaktadır. Atmosferin alt bölgesini, litosferin üst bölgesini ve hidrosferin tamamını içerir. Ve soğuk, alçak basınç ile karakterize edilen atmosferin yükseklikleri ve basıncı 12.000 atmosfere ulaşabilen okyanusun derinlikleri - bunların hepsi biyosferdir. Biyosferin sınırları, organizmaların sıcaklık toleransının çok geniş sınırları nedeniyle çok geniştir.
Boşlukta da var olabilecek bakterilerin bulunduğunu unutmamak gerekir. Kimyasal koşullara adaptasyonun sınırları da oldukça geniştir. Organizmaların örneğin iyonlaştırıcı radyasyonun sürekli etkisi altında var olduğu gerçektir. Araştırmalar, bazı canlıların o kadar dayanıklı olduğunu, bazı kriterlere göre yeteneklerinin biyosferin bile dışında olduğunu gösteriyor.
Listelenen temel koşullara ek olarak organizmaların yaşamı, atomların biyojenik akımının sabitliği ile belirlenir.
Biyosferin üst sınırı
Gezegenin farklı yerlerinde, atmosferde farklı yüksekliklerde yaşam var. Güney ve Kuzey Kutup bölgelerinde bu değer 8-10 km, ekvatora yakın - 17-18 km, diğer tüm bölgelerin üstünde - 20-25 km'dir. Böylece yalnızca atmosferin alt kısmı olan troposfer hayatla doludur.
Yaşamın atmosferde yayılmasının fiziksel sınırı alt sınırda
Hidrosfer
Hidrosfer okyanuslar, denizler, göller, nehirler ve buz tabakalarından oluşur. Her derinlikte hayat var. Canlı organizmaların büyük çoğunluğu yüzey katmanlarını ve kıyı bölgelerini işgal etti. Ancak 11.022 m derinlikte bile Dünya Okyanusunun en derin çöküntüsünde (Mariinskaya) yaşayanlar var. Neobiyosfer aynı zamanda bir zamanlar antik canlılara ev sahipliği yapan çökeltileri de içeriyor.
Biyosferin alt sınırı
Litosfer hakkında konuşursak, o zaman toprak elbette onun en yoğun nüfuslu tabakasıdır, ancak yaşamın varlığı çok daha derinlerde - yaklaşık 6-7 kilometre yeraltında - fark edilmiştir. Bu öncelikle derin çatlaklar ve mağaralar için geçerlidir.
Biyosferde yaşayan organizmalar
Canlı organizmalar, yaşam için gerekli enerjiyi elde etme yöntemine bağlı olarak iki gruba ayrılır: ototrofik ve heterotrofik. Her iki grubun temsilcilerinin yaşam alanı biyosferdir. Biyosferin sınırları dağılımlarına göre belirlenir.
Diyetlerindeki temsilciler başka hiçbir canlıyla ilişkili değildir. Bunun için güneş ışığına veya inorganik kökenli bileşiklerin kimyasal bağlarının enerjisine ihtiyaç duyarlar. Her ikisi de minerallerden beslenme alırken enerji kaynağı olarak kullanılabilir.
Ototroflar iki alt gruba ayrılır. Bunlar fototroflar (yeşil) ve kemotroflardır (bakteriler). Birincisi yalnızca güneş ışığının nüfuz ettiği bölgede var olabilir. Ancak ikincisi, organik kimyasal bileşiklerin enerji kaynağı olarak kullanılması nedeniyle çok daha yaygındır.
Heterotroflar ise enerji ve beslenme kaynağı olarak diğer organizmalar tarafından üretilen organik maddelere ihtiyaç duyarlar. Yani, ototrofların ön çalışması olmasaydı onların varlığı imkansız olurdu. Biyosferin sakinleri olarak hayvanlar ve insanlar heterotrofik organizmalara aittir.
"Hayatın Kasetleri"
Yaşamın eşit olmayan dağılımı biyosferi karakterize eden önemli özelliklerden biridir. Biyosferin sınırları en düşük yaşam yoğunluğuna sahiptir. En büyükleri habitatların birleşim yerlerinde gözlenir. Genel olarak biyosferdeki yaşamın dağılımı son derece dengesizdir. V.I. Vernadsky, biyosferin en yoğun nüfuslu bölgelerini tanımlamak için "Hayat Filmleri" terimini kullandı. Bu filmlerden ilki toprak-hava temas sınırıdır, kalınlığı 2 ila 3 cm arasındadır, ikincisi ise hava-toprak temas bölgesi - kıyı şeridi ve yükselme bölgesi ile temsil edilir. Üçüncüsü, okyanusun öfotik bölgesi (200 m'ye kadar), yani güneş ışınının serbest nüfuz alanı ile temsil edilir.
Dolayısıyla “Dünyanın yüzünü” dönüştüren yaşam, “biyosfer” kavramıyla ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Biyosferin sınırları yaşamın sınırlarıdır.
Mekansal-işlevsel organizasyon, “tüm canlıların jeolojik sonsuzluğunu” sağlayan bir mekanizmadır. Biyosferin bir sakini olarak insan, diğer heterotrofik organizmalarla birlikte, Dünya'daki yaşamı sağlayan enerji döngüsünün doğrudan katılımcısıdır.
Biyosfer ve sınırları
Biyosferin sınırlarını belirleyen temel fiziksel ve kimyasal koşulları adlandırın.
Litosferde, atmosferde, hidrosferde canlı organizmaların (biyosfer) varlığının sınırları nelerdir?
*1926'da V.I. Vernadsky biyosferin sınırları sorununu ilk kez gündeme getirdi; 1937'de "Biyosferin Sınırları Üzerine" adlı özel bir makalede bu konuya geri döndü. Ancak sorunun hem o zaman hem de şimdi net bir cevabı yok. Yaşamın varlığı için en uygun fiziksel ve kimyasal koşullar nelerdir?
Yeterli miktarda karbondioksit ve oksijen.
Yeterli miktarda su (ve mutlaka sıvı halde).
Hem çok yüksek sıcaklıkları (protein pıhtılaşmasına neden olur) hem de çok düşük sıcaklıkları (enzimlerin çalışmasının durdurulması) hariç tutan sıcaklık rejimi.
Mineral besin öğelerinin “geçim ücretinin” mevcudiyeti.
Su ortamının belirli bir tuzluluğu.
**Modern yaşam, yerkabuğunun üst kısmında (litosfer), Dünya atmosferinin alt katmanlarında (troposfer) ve Dünya'nın su katmanında (hidrosfer) yaygındır.
Litosferde yaşam öncelikle kayaların ve yeraltı suyunun giderek artan sıcaklığıyla sınırlıdır.
derinliği ile ve 1,5-15 km seviyesinde +100°C'yi aşmaktadır. Yer kabuğundaki kayalarda bakterilerin keşfedildiği en büyük derinlik 4 km'dir. 2-2,5 km derinlikteki petrol sahalarında önemli miktarlarda bakteri kaydedilmiştir. Okyanusta yaşam daha derinlere kadar yaygındır ve 10-11 km derinlikteki okyanus çöküntülerinin dibinde bile bulunur. Atmosferdeki yaşamın üst sınırı, ultraviyole radyasyonun yükseklikle birlikte artmasıyla belirlenir. Ozon tabakası 22-25 km yükseklikte güneşin ultraviyole ışınlarının çoğunu emer. Ozonun koruyucu tabakasının üzerine çıkan tüm canlılar ölür. Bakteri ve mantar sporları 20-22 km yüksekliğe kadar bulunur, ancak aeroplanktonun büyük kısmı 1-1,5 km'ye kadar bir katmanda yoğunlaşmıştır. Dağlarda karasal yaşamın dağılımının sınırı deniz seviyesinden yaklaşık 6 km yükseklikte geçmektedir.
Biyosferdeki yaşamın dağılımı son derece dengesizdir. Canlı maddenin en yüksek konsantrasyonu, ana ortamlar arasındaki arayüzlerde, yani toprakta, yani litosfer ile atmosfer arasındaki sınır tabakasında, okyanusun yüzey katmanlarında, rezervuarların dibinde ve özellikle kıyı bölgesinde bulunur. (lat. Litoralis- kıyı) - haliçlerde, yüksek gelgitte sular altında kalan ve gelgitte boşaltılan deniz yatağı bölgesi (Yunanca'dan. limonlar- liman, körfez) ve haliçler (enlem. haliç- gelgit kıyısı) - üç ortamın (toprak, su ve hava) birbiriyle yakın etkileşim içinde olduğu su basmış haliçler. V. I. Vernadsky, biyosferdeki organizmaların en yüksek konsantrasyonunun bulunduğu yerleri "yaşam filmleri" olarak adlandırdı.
Vernadsky biyosferdeki yaşamın "her yerde" olduğuna dikkat çekti. Yaşam, yerel olarak su kütlelerinde ortaya çıktı ve daha sonra giderek daha geniş bir alana yayılarak tüm kıtaları işgal etti. Bazı yaşam formlarının tolere edebileceği aşırı sıcaklık sınırları neredeyse mutlak sıfır ile +180°C arasında değişir. Yaşamın var olduğu basınç, yüksek irtifalarda bir atmosferin kesirlerinden, çok derinlerde bin veya daha fazla atmosfere kadar değişir. Bazı bakteriler için üst kritik basınç noktaları 12.000 atm civarındadır. Öte yandan, bitki tohumları ve sporları, askıya alınmış animasyondaki küçük hayvanlar (Yunan anabiyozundan - canlanma - yaşam süreçlerinin keskin bir şekilde yavaşladığı, olumsuz sıcaklık, nem koşullarında hayatta kalmasına katkıda bulunan bir vücut durumu, vb.) tam bir boşlukta varlığını sürdürebilir.
Biyosferin sınırları (G.V. Voitkevich ve V.A. Vronsky'ye göre)
Canlı organizmalar çok çeşitli kimyasal çevre koşullarında var olabilir. Dünyadaki ilk canlılar oksijensiz bir atmosferde yaşıyorlardı. Anaerobik metabolizma, çok hücreli olanlar da dahil olmak üzere birçok modern organizmanın da karakteristiğidir. Sirke yılan balıkları (nematodlar) fermente sirke fıçılarında yaşar. Bir dizi mikroorganizma, bakır sülfat, sodyum florür dahil olmak üzere konsantre tuz çözeltilerinde ve doymuş sofra tuzu çözeltisinde yaşar. Kükürt bakterileri 0,1 M sülfürik asit çözeltilerine dayanabilir.
İyonlaştırıcı radyasyonun etkisi altında bile bazı özellikle kararlı formlar mevcut olabilir. Örneğin, bazı siliatlar, Dünya yüzeyindeki doğal arka plan radyasyonundan 3 milyon kat daha yüksek radyasyon dozlarına dayanabilir ve nükleer reaktör kazanlarında bile bazı bakteriler bulunmuştur.
Biyosferin sınırları yaşamın varlığının sınırlarıdır. Üst sınır yaklaşık 20 km yükseklikte geçer. Bunun nedeni, her şeyden önce, Güneş'ten gelen yaşamı tahrip eden ultraviyole ışınımı emen ozon tabakasının varlığından kaynaklanmaktadır. Litosferdeki alt sınır, nemin nüfuz etmesiyle belirlenir ve 3 km'ye ulaşır (petrol sahalarında 3 km'ye kadar derinliklerde bakteriler bulunmuştur).
Hidrosferde, Dünya Okyanusunun tüm derinliklerinde yaşam vardır ve bu nedenle 10 - 11 km'ye kadar uzanır. Böylece, Dünya'nın biyosferi hidrosferi, atmosferin alt kısmını ve litosferin üst katmanlarını içerir.
Şu anda gezegenimiz, iç ve dış alanlardan oluşan, kendi kendini düzenleyen tek bir sistem olarak kabul edilmektedir: çekirdek, manto, kabuk, hidrosfer, atmosfer, biyosfer.
Yaşam, dünya yüzeyinde son derece dengesiz bir şekilde dağılmıştır ve farklı doğal koşullarda, nispeten bağımsız kompleksler (biyojeosinoz veya ekosistemler) biçimini alır. Biyojeosinozun yaşayan kısmına biyosinoz denir. Biyosferde meydana gelen çeşitli süreçler ve olaylar, çeşitli bilimlerdeki araştırmaların konusudur. Ekolojiye özel bir yer verilmiştir (Yunanca. oikos- ev, mesken, logo- Bilim). Bu terim ilk kez Ernst Haeckel tarafından kullanılmıştır. Ekoloji doğadaki karmaşık ilişkileri inceleyen bir bilimdir. Üretimi ve yarattığı yapay çevre (teknosfer) ile insan toplumu da biyosferin bir parçasıdır.
Biyosferin bileşenleri
Biyosfer çeşitli bileşenlere ayrılabilir.
1. Vernadsky'nin gezegendeki organizmaların tümünü (bitkiler, hayvanlar, mikroorganizmalar) kastettiği canlı madde. Bazı tahminlere göre biyosferdeki canlı organizmaların toplam biyokütlesi yaklaşık 2,2 10 12 tondur.
2. Organizmaların kendisi olmayan, ancak onların yaşamsal faaliyetlerinin ürünleri, özellikle yağ, kireçtaşı vb. olan biyojenik bir madde.
3. Oluşumu organizmaların hayati aktivitesi ile ilişkili olmayan atıl madde (gezegenin bağırsaklarında meydana gelen süreçlerin sonucu, meteorlar). Biyosferdeki atıl madde hacim olarak canlı maddeden on bin kat daha büyüktür.
4. Canlı, cansız doğadaki (toprak) süreçlerin ortak sonucu olan biyoinert madde.
Vernadsky'nin öğretilerine göre canlı madde, biyosferin en önemli bileşenidir, çünkü canlı organizmalar yaşamsal aktivitelerinin bir sonucu olarak çevreyi aktif olarak dönüştürür.
Canlı maddenin hiyerarşisi
Canlı maddenin hiyerarşisi çeşitli organizasyon düzeylerini içerir.
1. Moleküler seviye. En önemlileri proteinler, nükleik asitler, lipitler ve karbonhidratlar olan biyolojik moleküllerle temsil edilir. Bu seviyede organizmaların kalıtımı ve değişkenliği, madde ve enerji alışverişi ve canlı organizmaların diğer önemli özellikleri gerçekleştirilir.
2. Hücresel seviye. Aynı zamanda bireysel organik moleküller henüz canlı değil. Yaşam bir sonraki seviyeden, hücresel seviyeden başlar. Hücre, büyüme ve üreme yeteneğine sahip olduğundan canlı organizmaların yapısal ve işlevsel birimidir. Yaşayan çok hücreli bir organizmanın parçası olabilir veya bağımsız bir tek hücreli organizma olabilir.
3. Doku seviyesi. Aynı işlevi gören benzer yapıdaki hücreler birleşerek doku oluşturur. Örneğin sinir dokusu sinir hücreleri - nöronlar tarafından oluşturulur.
4. Organ seviyesi. Buna karşılık, çeşitli doku türlerinin fonksiyonel kombinasyonu organları oluşturur ve karşılık gelen seviyeye organ denir. Hayvan organizmalarının karakteristik özelliğidir. Özellikle hayvan organları deri, kalp, akciğer vb.'dir. Organlar dolaşım sistemi gibi organ sistemleri halinde birleştirilebilir.
5. Organizma düzeyi. Hem tek hücreli hem de çok hücreli tüm organizmaları içerir.
6. Popülasyon-tür düzeyi. Aynı habitatta yer alan aynı türden organizmalar popülasyonlarda birleşmiştir. Bu seviyeden başlayarak temel evrimsel süreçler gerçekleşebilir.
7. Biyojeosenotik seviye. Farklı türlerdeki organizmaları ve yaşam alanlarını içerir.
8. Biyosfer seviyesi. Bir bütün olarak biyosferin tamamı tarafından temsil edilir.
