§ 9. Биосфера и ее границы. Геологическая роль живого вещества.
• Что называется литосферой? гидросферой? атмосферой? • Какие условия необходимы для жизни растений и животных?
Ключевые слова
Биосфера, живое вещество, геологическая роль живого вещества, многообразие живых организмов.
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
Почему биосферу называют «сферой жизни»?
Каковы границы биосферы?
Объясните геологическую роль живого вещества.
*Докажите, почему человек не может постоянно жить вне биосферы.
*Как Вы думаете, почему растения по количеству видов уступают животным?
Практическое задание
Составьте схему «Связь биосферы с другими оболочками Земли». Подтвердите ее примерами.
Это интересно
Самое северное млекопитающее животное — белый медведь (в Арктике); самое южное млекопитающее — тюлень Уэдделла (в Антарктиде, 81 ° ю.ш.); самое высокогорное — як, обитает на высоте 6100 м; самое маленькое млекопитающее — свиноносная летучая мышь (в Юго-Восточной Азии, вес менее 2 г). Самый крупный обитатель суши — африканский слон. Самая маленькая и нарядная птица на Земле — колибри (Южная Америка, вес менее 2 г). Самая глубоководная рыба — пеликановидная камбала (в Марианском желобе, 10917 м).
Самое северное растение на Земле — камнеломка, растет на побережье Атлантического океана на широте 83°15´ с.ш. (Гренландия). Самое большое дерево — мамонтово дерево (в Северной Америке, высотой 83 м, окружностью 24,1 м); самое высокое дерево — секвойя вечнозеленая (в Северной Америке, высота может достигать до 150 м); самая высокая, быстрорастущая трава — бамбук (в Восточной Азии, растет до 91 см в день); самое длинное растение планеты — ротанговая пальма (в Индии, более 300 м).
Конкурс знатоков.
Растение-паразит в лесах Индонезии с неприятным запахом с самым большим в мире цветком. Его диаметр до 1м, вес - 4-6 кг и более. Назовите растение.