Основные сферы планеты земля: литосфера, гидросфера, биосфера и атмосфера

Введение

Целостное учение о биосфере создал биогеохимик и философ. Он впервые отвёл живым организмам роль главнейшей преобразующей силы планеты Земля, учитывая их деятельность не только в настоящее время, но и в прошлом.Биосфера представляет собой равновесную систему, в которой процессы обмена веществ и энергии происходят за счет жизнедеятельности живых организмов и хорошо сбалансированы. Человек тоже является частью биосферы, его деятельность превосходит многие природные процессы.Техногенное воздействие нарушает данное равновесие. До определенного момента его воздействие сглаживается природными процессами, происходящими в биосфере. Происходит самоочищение и самовосстановление природной среды.

Живой мир умеренного пояса

Большую часть умеренного пояса Северного полушария к югу от тундры занимает широкая полоса лесов. В Южном же полушарии площадь этой природной зоны совсем невелика. Достаточно бросить один взгляд на карту мира или глобус, чтобы понять эту причину. Не зря это полушарие называют океаническим — ведь в умеренный климатический пояс заходит только небольшой «хвостик» Южной Америки да несколько островов. Самую обширную по площади природную зону земного шара, лесную, делят на три подзоны. В самой северной подзоне — тайге — лето тёплое или даже жаркое, но короткое, а зима очень холодная. Там преобладают хвойные деревья, сохраняющие свою хвою круглый год, — ели, сосны, пихты и кедры, а также сбрасывающие её на зиму лиственницы. Тайга есть только в двух странах мира — России и Канаде.

Тайга зимой

Дубрава

По мере продвижения на юг продолжительность лета постепенно увеличивается, и к хвойным деревьям начинают примешиваться листопадные — берёза, осина, ольха. Ещё южнее появляются дубы и липы. Их появление — это верный признак того, что тайгу сменил смешанный лес. Площадь смешанных лесов гораздо меньше, чем у тайги, а сменяющих их южнее широколиственных лесов из дубов, клёнов, липы, бука, каштанов в очень плотно заселённой Европе практически на сегодня не сохранилось. В Азии, где плотность населения ещё выше, они остались в основном в России, на Дальнем Востоке. В Северной Америке они также приурочены в основном к восточному побережью США.

В лесах живёт множество птиц и зверей. Все они приспособились к суровым зимам: одни готовят себе запасы корма, другие улетают или откочёвывают на юг, а стада северных оленей и другие животные, напротив, перемещаются в леса из тундры. Некоторые звери — бурые медведи и барсуки, ежи и бурундуки — на зиму погружаются в спячку.

Другие меняют летний мех на зимний, более тёплый. Зайцы, ласки и горностаи на зиму белеют. Меняют цвет оперения и некоторые птицы, например белые куропатки. По рыхлому снегу трудно передвигаться, поэтому у многих появляется «зимняя обувь»: ноги зверей обрастают густой шерстью, у птиц вырастают дополнительные пёрышки. Копытным животным — лосям и оленям — помогают пробираться по снегу длинные ноги. Леса издавна обеспечивали людей топливом, строительными материалами и пищей: дичью, грибами, ягодами… За последние столетия они пострадали от неразумной деятельности человека, и стало ясно, что надо предпринимать срочные меры по их спасению.

Лось

Роль Вернадского в изучении биосферы

Впервые учение о биосфере разработал Владимир Иванович Вернадский. Он обособил эту оболочку от других земных сфер, актуализировал ее значение и представил, что это весьма активная сфера, которая изменяет и влияет на все экосистемы. Ученый стал основоположником новой дисциплины – биогеохимии, на основе которой и было обосновано учение о биосфере.

Изучая живое вещество, Вернадский сделал выводы, что все формы рельефа, климат, атмосфера, породы осадочного происхождения – это результат деятельности всех живых организмов. Одна из ключевых ролей в этом отводится людям, которые имеют огромное влияние на протекание многих земных процессов, являясь определенной стихией, владеющей некой силой, способной изменить лик планеты.

Теорию обо всем живом Владимир Иванович представил в труде «Биосфера» (1926), что способствовало зарождению новой научной отрасли. Академик в своей работе представил биосферу как целостную систему, показал ее компоненты и их взаимосвязи, а также роль человека. Когда живое вещество взаимодействует с косным, оказывается влияние на протекание ряда процессов:

• геохимических;
• биологических;
• биогенных;
• геологических;
• миграции атомов.

Вернадский обозначил, что границы биосферы – это поле существования жизни. На ее развитие влияет кислород и температура воздуха, вода и минеральные элементы, грунт и энергия Солнца. Также ученый выделил основные компоненты биосферы, рассмотренные выше, и выделил основной из них – живое вещество. Еще он сформулировал все функции биосферы.

Среди основных положений учения Вернадского о живой среде можно выделить следующие тезисы:

• биосфера охватывает всю водную среду до океанических глубин, включает поверхностный слой земли до 3 километров и воздушное пространство до границы тропосферы;
• показал отличие биосферы от других оболочек ее динамичностью и постоянной деятельностью всех живых организмов;
• специфика этой оболочки заключается в непрерывном обороте элементов живой и неживой природы;
• деятельность живого вещества привела к существенным изменениям на всей планете;
• существование биосферы обусловлено астрономическим положением Земли (дистанция от Солнца, наклон оси планеты), что определяет климат, протекание жизненных циклов на планете;
• солнечная энергия является источником жизни всех существ биосферы.

Пожалуй, это ключевые понятия о живой среде, которые заложил Вернадский в своем учении, хотя его труды глобальны и нуждаются в дальнейшем осмыслении, актуальны и по сей день. Они стали основой для исследований других ученых.

Вещественный состав биосферы

Состав биосферы можно рассматривать с различных точек зрения. Если говорить о вещественном составе, то в нее входит семь различных частей:

• Живое вещество – совокупность живых существ, населяющих нашу планету. У них элементарный состав, а в сравнении с остальными оболочками они имеют малую массу, питаются солнечной энергией, распределяя ее в среде обитания. Все организмы составляют мощную геохимическую силу, распространившись по земной поверхности неравномерно.
• Биогенное вещество. Это те минерально-органические и чисто органические компоненты, которые были созданы живыми существами, а именно горючие полезные ископаемые.
• Косное вещество. Это неорганические ресурсы, которые образовываются без участи живых существ, сами по себе, то есть кварцевый песок, различные глины, а также водные ресурсы.
• Биокосное вещество, получаемое благодаря взаимодействию живых и косных компонентов. Это почва и породы осадочного происхождения, атмосфера, реки, озера и другие поверхностные акватории.
• Радиоактивные вещества, такие как элементы урана, радия, тория.
• Рассеянные атомы. Они образуются из веществ земного происхождения, когда на них влияет космическое излучение.
• Космическое вещество. На землю попадает тела и вещества, образованные в космическом пространстве. Это могут быть как метеориты, так и осколки с космической пылью

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.

Происхождение биосферы

Биосфера существует уже около 3,5-3,7 миллиарда лет. Первыми формами жизни были прокариоты – одноклеточные живые организмы, которые могли жить без кислорода. Некоторые прокариоты разработали уникальный химический процесс, который известен нам как фотосинтез. Они были в состоянии использовать солнечный свет, чтобы делать простой сахар и кислород из воды и углекислого газа. Эти фотосинтезирующие микроорганизмы были настолько многочисленны, что они кардинально преобразили биосферу. В течение длительного периода времени, сформировалась атмосфера из смеси кислорода и других газов, которая могла поддерживать новую жизнь.

Добавление кислорода в биосферу позволило стремительно развиваться более сложные формам жизни. Появились миллионы различных растений, животные, которые употребляли в пищу растения и других животных. Бактерии эволюционировали, для того, чтобы разлагать мертвых животных и растения.

Благодаря этой пищевой цепи – биосфера сделала огромный скачок в своем развитии. Разложенные останки отмерших растений и животных высвобождали в почву и океан питательные вещества, которые повторно поглощались растениями. Такой обмен энергией позволил биосфере стать самоподдерживающей и саморегулирующейся системой.

Слайды презентации

Слайд 1

БИОСФЕРА

— глобальная экосистема

Автор Белоусова М.И., г.Туринск

Слайд 2

БИОСФЕРА (греч. bios — жизнь, sphaira — шар)

Биосфера — оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь.

Слайд 3

Эдуард Зюсс

Понятие «биосфера» в 1875 г. ввел австрийский геолог

К биосфере он отнес все то пространство атмосферы, гидросферы и литосферы (твердой оболочки Земли), где встречаются живые организмы.

Слайд 4

создал русский ученый

Учение о биосфере

Вернадский Владимир Иванович

Он назвал биосферой ту область нашей планеты, в которой существует или когда-либо существовала жизнь и которая постоянно подвергалась и подвергается воздействию живых организмов.

Слайд 5

В.И.Вернадский выдающийся естествоиспытатель и мыслитель, минералог и кристаллограф, историк науки и философ.

Научные труды

Слайд 6

Фото 1905 г. Фото 1939 г.

Биосфера — это своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Слайд 7

Биосфера — или сфера жизни Земли, не занимает обособленного положения, а располагается в пределах других оболочек – геосфер .

Слайд 8

Границы биосферы определяются физико-химическими условиями, благоприятными для существования жизни:

достаточное количество CO2 и O2 достаточное количество жидкой воды температурный режим, исключающий как слишком высокие температуры, так и слишком низкие наличие прожиточного минимума элементов минерального питания определенная соленость водной среды (не более 270 г/л)

Границы биосферы http://www.oeco.ru

Слайд 9

Нижний предел жизни на Земле (до глубины 3 км) ограничен высокой температурой земных недр

Верхний предел (20 км) – ограничен жёстким излучением ультрафиолетовых лучей за пределом озонового слоя.

Слайд 10

Наибольшая концентрация живых организмов наблюдается на границах раздела основных сред: в почве в поверхностных слоях океана на дне водоемов

Места наибольшей концентрации организмов в биосфере — пленки жизни. Это понятие ввел Вернадский.

Слайд 11

Биосфера — оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются совокупной деятельностью живых организмов.

Слайд 12

Вернадский выделил в биосфере 7 разных составляющих, геологически связанных друг с другом.

Слайд 13

Косное вещество

– это вещество, которое формируется без участия живых организмов.

Атмосфера Гидросфера Литосфера

Слайд 14

— это вещество, образованное совокупностью организмов.

Живое вещество

Слайд 15

— это вещество, которое создается в процессе жизнедеятельности организмов.

газы атмосферы каменный уголь нефть известняки

Биогенное вещество

Слайд 16

вещество, которое создаётся одновременно живыми организмами и косными процессами Например, почвы, ил, природные воды

Биокосное вещество

Слайд 17

Биосферу как экосистему относят к биосферному уровню организации живого. На этом уровне современная биология решает глобальные проблемы, связанные с влиянием деятельности человека на живую природу.

Слайд 18

Составьте синквейн к термину «биосфера».

СИНКВЕЙН — это пятистрочный стих.

существительное, которое, собственно, и нужно осмыслить. два прилагательных, определяющих это существительное и описывающих ваше представление о нём. три глагола: действия, которые производит существительное. фраза из четырёх слов, передающая ваше отношение к существительному. синоним существительного или ваши ассоциации к этому слову.

Слайд 19

Например, синквейн к слову «Каникулы»

Каникулы Весёлые, долгожданные. Отдыхаем, гуляем, спим. Скоро лето, море, отпуск. Хорошо!

Слайды и текст этой презентации Открыть в PDF

Слайд 1

Текст слайда:

Рахмонов Д.

Биосфера

Слайд 2

Текст слайда:

В.И. Вернадский – основоположник учения о биосфере

Более 70 лет назад академик В.И.Вернадский разработал учение о биосфере — оболочке Земли, населенной и преобразуемой живыми организмами.Он выявил геологическую роль живых организмов как фактор преобразования минеральных оболочек планеты

Слайд 3

Текст слайда:

Биосферу В. И. Вернадский определяет как наружную область Земного шара, граничащую с Космосом, сосредоточившую в себе жизнь в различных формах ее проявления (латентном и активном), пронизывающую всю гидросферу, верхние слои литосферы и нижние слои атмосферы, в которой происходит аккумуляция, трансформация световой энергии и совершается геохимическая работа.

Слайд 4

Текст слайда:

Структура биосферы

Биосфера

Косное веществоОно сформировалось без участия живых организмов: вода, гранит, базальт и т.д.

Живое вещество – совокупность всех живых организмов на Земле

Биогенное вещество – создано в процессе жизнедеятельности организмов:Кислород, каменный уголь, известняк

Биокосное вещество-Совместный результат деятельтности организмов и небиологических процессов:почва

Слайд 5

Слайд 6

Текст слайда:

Атмосфера

Воздушная оболочка (от греч. «атмос» – воздух, «сфера» – шар) Она защищает Землю от перегрева и переохлаждения, попадания на неё опасных для жизни космических лучей. Атмосфера состоит из газообразных веществ.Все живые организмы дышат атмосферным воздухом.

Слайд 7

Текст слайда:

Атмосфера

Слайд 8

Текст слайда:

Гидросфера

Водная оболочка (от греч. «гидро» – вода, «сфера» – шар)Гидросфера состоит из жидкости. Образуют её подземные воды, реки, озёра, моря и океаны.На глобусе она обозначена синим цветом.

Слайд 9

Текст слайда:

Гидросфера

Гидросфера — водная оболочка Земли, включающая все воды, находящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях. Гидросфера включает воды океанов, морей, подземные воды и поверхностные воды суши. Некоторое количество воды содержится в атмосфере и в живых организмах. Свыше 96% объема гидросферы составляют моря и океаны, около 2% — подземные воды, около 2% — льды и снега, около 0,02% — поверхностные воды суши.

Слайд 10

Текст слайда:

Литосфера

Каменная оболочка (от греч. «литос» – камень, «сфера» – шар) Литосфера состоит из горных пород, большинство из которых твёрдые.Суша, земля – твёрдое состояние вещества.

Слайд 11

Текст слайда:

Литосфера

Литосфера — твердая каменистая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли, расположенную выше астеносферы. Мощность литосферы составляет от 50 до 200 км. Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовые слои. На поверхности литосферы находится почва, глубина которой не превышает нескольких метров, где и сосредоточена основная масса живых организмов литосферы.

Слайд 12

Текст слайда:

Биосфера

Живая оболочка Земли, где распространена жизнь (от греч. «био» – жизнь, «сфера» – шар, оболочка) Живые организмы населяют всю биосферу: это нижние слои атмосферы, вся гидросфера и верхние слои литосферы.Жизнь существует в каждом уголке биосферы – и в вечных льдах Антарктиды, и среди горячих придонных потоков в глубинах океанов.

Слайд 13

Текст слайда:

Границы биосферы

Верхняя граница биосферы определяется озоновым экраном, представляющим собой тонкий слой (2-4 мм) газа озона (03). Роль озонового слоя в биосфере велика: он задерживает губительные для живого ультрафиолетовые лучи солнечного света. Этот слой расположен на высотах 16 — 20 км. Нижняя граница биосферы неровная. К примеру, в литосфере живые организмы или продукты их жизнедеятельности можно встретить на глубине 3,5-7,5 км, а в Мировом океане организмы — на глубине 10 — 11 км.

Слайд 14

Текст слайда:

Границы биосферы совпадают с границами распространения живых организмов в оболочках Земли, что определяется наличием условий существования жизни (благоприятный температурный режим, уровень радиации, достаточное количество воды, минеральных веществ, кислорода, углекислого газа). Биосфера охватывает всю поверхность суши, а также океаны, моря и ту часть недр Земли, где находятся породы, созданные в процессе жизнедеятельности живых организмов. Иначе говоря, биосфера — это часть литосферы, атмосферы, гидросферы, заселенная живым веществом. Для существования живых организмов необходимы следующие условия: достаточное количество воды, минеральных веществ, оптимальный температурный режим, уровень радиации и др.

Слайд 15

Текст слайда:

Спасибо за Внимание

Биосфера и ее границы

Биосфера — это оболочка Земли, состав, структура и энергетика которой определяются прошлой и современной деятельностью живых организмов.

■ Термин «биосфера» ввел Э. Зюсс (Австрия, 1875 г.), учение о биосфере было создано В.И. Вернадским (Россия, 1926 г.).

■ Биосфера — наиболее крупная экосистема, объединяющая все биогеоценозы планеты и осуществляющая глобальный круговорот веществ.

Компоненты биосферы: живое вещество (см. ниже), биогенное вещество, биокосное вещество, косное вещество, радиоактивное вещество, космогенное вещество.

Биогенное вещество — соединения и полезные ископаемые, создаваемые и перерабатываемые живыми организмами в процессе их жизнедеятельности (нефть, газ, уголь, известняк и др.).

Биокосное вещество — вещество, образующееся в результате совместной деятельности живых организмов и абиогенных процессов (почва, грунт водоемов).

Косное вещество — соединения, образующиеся без участия живых организмов (горные породы, минералы и др.).

Радиоактивное вещество — радиоактивные руды и конечные продукты их распада.

Космогенное вещество — метеориты, космическая пыль.

Область жизни определяется наличием условий, необходимых для существования тех или иных живых организмов.

Жизнь на Земле распространена в трех геологических оболочках — атмосфере, гидросфере и литосфере. Эти оболочки объединены в единую целостную систему посредством непрерывного обмена друг с другом веществом и энергией, обусловленного не только абиогенными процессами, но и деятельностью живых организмов.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли. Плотность воздуха быстро уменьшается с высотой: 75% массы атмосферы сосредоточено в слое ниже 10 км, 90% — ниже 15 км, 99% — ниже 30 км. Сухой воздух состоит из азота (78,08%), кислорода (20,95%), аргона (0,93%), углекислого газа (0,03%) и примесей других газов.

Тропосфера — нижний слой атмосферы высотой от 8-10 км в полярных широтах до 16-18 км в экваториальной зоне. Выше тропосферы расположена стратосфера.

Озоновый слой — область с повышенным содержанием озона О₃ — находится в стратосфере на высотах 15-25 км. Он поглощает губительное для живых организмов коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца.

Водяной пар, присутствующий в атмосфере, участвует в природном круговороте воды;

■ конденсируясь, он выпадает в виде дождей, обеспечивая влажностный режим земных территорий;

■ вместе с СО₂ он вносит главный вклад в парниковый эффект: удерживает отраженные от поверхности планеты длинноволновые тепловые лучи, благодаря чему нижние слои атмосферы оказываются теплыми.

Гидросфера — это водная оболочка Земли, образованная водами ее океанов, морей, озер, рек, подземных и ледяных покровов.

■ Средняя глубина Мирового океана — 3,8 км, максимальная (Марианская впадина в Тихом океане) — 11,034 км. 97% массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2% — воды ледников, 0,8% — подземные, озерные и речные пресные воды.

Литосфера — внешняя твердая оболочка (кора) планеты. Состоит из трех слоев: верхнего — слоя осадочных пород, среднего -гранитного и нижнего, наиболее плотного — базальтового.

Границы биосферы проходят там, где начинают преобладать природные факторы, делающие существование живых организмов невозможным.

Верхняя граница биосферы определяется высокой интенсивностью ультрафиолетового солнечного излучения, низкой температурой среды, дефицитом кислорода и воды и проходит в атмосфере на высоте 25-27 км (у нижней границы озонового слоя).

■ Отдельные споры бактерий и грибов найдены в тропосфере на высоте до 40 км.

Нижняя граница биосферы в литосфере для большинства форм жизни определяется высокой плотностью, прочностью и высокой сопротивляемостью среды, отсутствием света, недостатком кислорода и проходит на глубине нескольких десятков метров.

■ Неактивные формы жизни (споры, цисты) и нефтебактерии зарегистрированы на глубинах до 4 км. Эта граница, помимо перечисленных выше факторов, определяется также высокими давлением и температурой горных пород и подземных вод (на глубине 3 км температура около +100 °С).

В гидросфере жизнь простирается на всю глубину Мирового океана. Здесь ограничивающими факторами являются давление толщи воды и отсутствие света (температура воды на дне океанических впадин — около 0 °С).

■ По В.И. Вернадскому, нижняя граница биосферы проходит на 1-2 км глубже дна Мирового океана, в постепенно накапливающейся в океане толще осадочных пород, происхождение которых связано с деятельностью живых организмов.

Как живые организмы разместились на Земле

«Плёнка жизни», как назвал биосферу В. И. Вернадский, покрывает практически всю Землю — и сушу, и Океан; есть живые организмы и в воздухе. Большинство живых организмов (живого вещества) обитают на суше, лишь примерно 20% — в Океане. Но наибольшая концентрация живого вещества — на границах оболочек: суши и атмосферы, суши и моря.

На суше подавляющая часть живого вещества сосредоточена на поверхности. В глубине земли обитают животные, роющие норы (кроты, хомяки, суслики и др.), жуки, микроорганизмы; в почву проникают корни растений. Их общая масса гораздо меньше, чем масса организмов, живущих на поверхности.

В Океане больше всего рыбы на мелководье, вблизи берегов. Здесь вода лучше прогревается, поэтому больше и растений, и животных.

Наибольшая концентрация живого вещества там, где земные оболочки соседствуют друг с другом.

Многие страны объявили, что на расстоянии 200 миль (около 370 км) от берега все ресурсы Океана — их собственность. Это прежде всего относится к рыбе и другим морепродуктам. Кроме того, именно здесь находятся многие доступные для добычи со дна Океана полезные ископаемые, в первую очередь нефть.

Растительный и животный мир нашей планеты очень разнообразен. Его богатство зависит от количества света, тепла и влаги, а значит, от климата. Поэтому, чем дальше от экватора к полюсам, от подножия гор к вершинам, от верхних слоёв океанских вод в глубины, тем беднее становится растительность, беднеет и животный мир — и корма меньше, и приспосабливаться к суровым условиям труднее. Однако на суше эта закономерность в некоторых местах нарушена.

Так, в умеренных широтах (ближе к полюсу) растительность и животный мир гораздо богаче, чем в тропических пустынях, поскольку здесь заметно выше годовые суммы осадков (хотя и прохладнее).

Распространение живых организмов на земле зависит от климата. Самая активная жизнь сосредоточена там, где земные оболочки соприкасаются.