Të gjitha qeniet e gjalla të planetit Tokë vijnë në kontakt të ngushtë me njëra-tjetrën dhe me mjedisin, duke formuar kështu ekosistemet. Këto bashkësi të organizmave ndërveprues nuk janë të izoluara nga njëra-tjetra. Ato janë të ndërlidhura nga marrëdhënie të ndryshme, kryesisht ushqimi. Tërësia e ekosistemeve formon një ekosistem të vetëm planetar, i cili quhet biosferë. Ky artikull do të shqyrtojë strukturën e biosferës, përbërjen e saj dhe funksionet kryesore.
Shkencë
Ky koncept u prezantua për herë të parë në shkencë nga J. B. Lamarck në vitin 1803 dhe nënkuptonte tërësinë e të gjithë organizmave të gjallë në planetin Tokë. Në fund të shekullit të nëntëmbëdhjetë, termi "biosferë" u përdor nga J. Zuse, i cili përfshinte lëndën e pajetë të shkëmbinjve sedimentarë në strukturën e biosferës. Doktrina e biosferës u shfaq në vitin 1926, kur V. I. Vernadsky përmblodhi një sasi të madhe informacioni shkencor, në një mënyrë ose në një tjetërduke ilustruar marrëdhënien midis materies së gjallë dhe jo të gjallë. Shkencëtari ishte në gjendje të tregonte se planeti ynë jo vetëm që banohet nga organizma të gjallë, por gjithashtu po transformohet në mënyrë aktive prej tyre. Për më tepër, sipas Vernadsky, ndërhyrja njerëzore në proceset natyrore është aq domethënëse sa mund të flitet për noosferën - një fazë e re në zhvillimin e biosferës. Sot, shkenca e biosferës kombinon të dhëna nga fusha të ndryshme të dijes. Midis tyre janë biologjia, kimia, gjeologjia, klimatologjia, oqeanologjia, shkenca e tokës dhe të tjera.
Struktura e biosferës është e tillë që organizmat e gjallë mund të ruajnë në mënyrë të pavarur përbërjen e nevojshme të tokës, atmosferës dhe hidrosferës. Ata luajnë një rol kyç mjedisor. Bazuar në këtë, shkencëtarët supozuan se toka dhe ajri u krijuan nga vetë organizmat e gjallë gjatë qindra miliona viteve të evolucionit. Pasi studioi ngjashmëritë në strukturën e shkëmbinjve gjeologjikë që shtrihen më thellë se Kambriani, me shkëmbinjtë e mëvonshëm, Vernadsky sugjeroi që jeta në planet ekzistonte në formën e organizmave më të thjeshtë pothuajse që në fillim. Më vonë, gjeologët vërtetuan gabimin e kësaj hipoteze.
Meqenëse dielli është baza energjetike për ekzistencën e gjithë jetës në Tokë, biosfera mund të konsiderohet si një guaskë, struktura dhe përbërja e së cilës formohen për shkak të aktivitetit të përbashkët të organizmave të gjallë dhe përcaktohen nga fluksi i energjisë diellore. Tani le të njihemi me strukturën e biosferës së Tokës.
Të gjallë dhe jo të gjallë
Duke marrë parasysh përbërjen dhe strukturën e biosferës, para së gjithashvlen të theksohet se përbëhet nga materia e gjallë dhe jo e gjallë (materia inerte). Pjesa më e madhe e organizmave të gjallë është e përqendruar në tre predha gjeologjike të Tokës: atmosfera (shtresa e ajrit), hidrosfera (oqeanet, detet, etj.) dhe litosfera (shtresa e sipërme e shkëmbinjve). Megjithatë, këto predha janë të shpërndara në mënyrë të pabarabartë në ekosistemin më të madh. Kështu, hidrosfera përfaqësohet plotësisht në strukturën e biosferës, ndërsa litosfera dhe atmosfera janë pjesërisht të përfaqësuara (shtresat e sipërme dhe të poshtme, përkatësisht).
Përbërësi jo i gjallë i biosferës përbëhet nga:
- Substanca biogjene, e cila është produkt i aktivitetit jetësor të organizmave të gjallë. Ai përfshin: qymyr, naftë, torfe, gur gëlqeror natyror, gaz, etj.
- Substanca bioinerte, e cila është rezultat i përbashkët i aktivitetit jetësor të organizmave dhe proceseve jobiologjike. Kjo përfshin: dheun, b altën, rezervuarët e ujit dhe kështu me radhë.
- Substancë inerte, e cila përfshihet në ciklin biologjik, por nuk është produkt i aktivitetit jetësor të organizmave të gjallë. Në këtë grup bëjnë pjesë: uji, kripërat e metaleve, azoti atmosferik etj.
Kufijtë e biosferës
Koncepte të tilla si përbërja, struktura dhe kufijtë e biosferës janë të lidhura ngushtë me njëra-tjetrën. Përkundër faktit se bakteret dhe sporet janë gjetur në lartësi deri në 85 kilometra, besohet se kufiri i sipërm i biosferës është 20-25 km. Në lartësi të mëdha, përqendrimi i lëndës së gjallë është i papërfillshëm për shkak të ndikimit të fortë të rrezatimit diellor.
Në hidrosferë, jeta është e pranishme kudo. Dhe madje edhe në Hendekun Mariana, thellësia e së cilës është 11 km, shkencëtaringa Franca, J. Picard vëzhgoi jo vetëm jovertebrorët, por edhe peshqit. Bakteret, algat, foraminiferat dhe krustacet jetojnë nën më shumë se 400 metra akull të Antarktidës. Bakteret gjenden nën një shtresë kilometrike llumi dhe në ujërat nëntokësore. Sidoqoftë, përqendrimi më i madh i qenieve të gjalla vërehet në një thellësi deri në 3 km. Kështu, kufijtë dhe struktura e biosferës në pjesë të ndryshme të planetit mund të jenë të ndryshme.
Atmosferë, litosferë dhe hidrosferë
Atmosfera përbëhet kryesisht nga oksigjeni dhe azoti. Ai përmban sasi të vogla të argonit, dioksidit të karbonit dhe ozonit. Jeta e krijesave të tokës dhe të ujit varet nga gjendja e atmosferës. Oksigjeni është i nevojshëm për frymëmarrjen e organizmave të gjallë dhe mineralizimin e substancave organike që vdesin. Epo, dioksidi i karbonit përdoret nga bimët për fotosintezë.
Litosfera ka një trashësi prej 50 deri në 200 km, megjithatë, numri kryesor i llojeve të organizmave të gjallë është i përqendruar në shtresën e sipërme të saj disa dhjetëra centimetra të trashë. Përhapja e jetës thellë në litosferë është e kufizuar për shkak të një sërë faktorësh, kryesorët prej të cilëve janë: mungesa e dritës, dendësia e lartë e temperaturës mesatare dhe e lartë. Kështu, kufiri i poshtëm i shpërndarjes së jetës në litosferë është një thellësi prej 3 km, në të cilën u gjetën disa lloje bakteresh. Me drejtësi, duhet theksuar se ata nuk jetonin në tokë, por në horizontet e ujërave nëntokësore dhe të naftës. Vlera e litosferës qëndron në faktin se ajo u jep jetë bimëve, duke i ushqyer ato me të gjitha substancat e nevojshme.
Hidrosferëështë një komponent thelbësor i biosferës. Rreth 90% e furnizimit me ujë bie në Oqeanin Botëror, i cili zë 70% të sipërfaqes së planetit. Ai përmban 1.3 miliardë km3 dhe lumenjtë dhe liqenet përmbajnë 0.2 milion km3 ujë. Faktori më i rëndësishëm në aktivitetin jetësor të organizmit është përmbajtja e oksigjenit dhe dioksidit të karbonit në ujë.
Numra magjepsës
Përbërja, struktura dhe funksionet e biosferës befasojnë me shkallën e tyre. Tani do të mësojmë disa fakte interesante. Uji përmban 660 herë më shumë dioksid karboni se ajri. Në tokë, mbizotëron shumëllojshmëria e botës bimore, dhe në det - bota e kafshëve. 92 për qind e të gjithë biomasës në tokë është bimë jeshile. Në oqean, 94% janë mikroorganizma dhe kafshë.
Mesatarisht, një herë në tetë vjet, biomasa e Tokës rinovohet. Bimëve tokësore u duhen 14 vjet për këtë, bimëve të oqeanit - 33 ditë. Do të duhen 3000 vjet që i gjithë uji i globit të kalojë nëpër organizmat e gjallë, oksigjeni - deri në 5000 vjet dhe dioksidi i karbonit - 6 vjet. Për azotin, karbonin dhe fosforin, këto cikle janë edhe më të gjata. Cikli biologjik nuk është i mbyllur - rreth 10% e lëndës së gjallë kalon në depozita sedimentare dhe varrime.
Biosfera përbën vetëm 0,05% të masës së planetit tonë. Ajo zë rreth 0.4% të vëllimit të Tokës. Masa e qenieve të gjalla është vetëm 0,01-0,02% e masës së lëndës inerte, megjithatë ato luajnë një rol shumë domethënës në proceset gjeokimike.
200 miliardë tonë peshë të thatë organike prodhohen çdo vit, dhe nëFotosinteza thith 170 miliardë tonë dioksid karboni. Në procesin e aktivitetit jetësor të mikroorganizmave, 6 miliardë ton azot dhe 2 miliardë ton fosfor, si dhe një sasi e madhe hekuri, magnezi, squfuri, kalciumi dhe elementë të tjerë përfshihen çdo vit në ciklin biogjenik. Gjatë kësaj kohe, njerëzimi prodhon rreth 100 miliardë tonë minerale.
Gjatë jetës së tyre, organizmat japin një kontribut të rëndësishëm në qarkullimin e substancave, duke stabilizuar dhe transformuar biosferën, vetitë dhe struktura e së cilës të bëjnë të mendosh për praninë e fuqive më të larta.
Funksioni i energjisë
Pasi jemi njohur me strukturën dhe përbërjen e biosferës, le të kalojmë te funksionet e saj. Le të fillojmë me energji. Siç e dini, bimët thithin rrezatimin diellor dhe ngopin biosferën me energji jetike. Përafërsisht 10% e dritës së kapur përdoret nga prodhuesit për nevojat e tyre (kryesisht për frymëmarrjen qelizore). Çdo gjë tjetër shpërndahet përmes zinxhirëve ushqimorë në të gjitha ekosistemet e biosferës. Një pjesë e energjisë ruhet në zorrët e tokës, duke i ngopur ato me fuqinë e saj (thëngjill, vaj, etj.).
Edhe duke marrë parasysh shkurtimisht funksionet dhe strukturën e biosferës, ata gjithmonë veçojnë funksionin redoks si një nënlloj energjie. Duke qenë prodhues, bakteret kemosintetike mund të nxjerrin energji nga reaksionet e oksidimit dhe reduktimit të përbërjeve inorganike. Në procesin e oksidimit të sulfurit të hidrogjenit, bakteret e squfurit ushqehen me energji, dhe hekuri (nga 2-valent në 3-valent) - bakteret e hekurit. Nitrifikues gjithashtu nuk rri papunët. Ato oksidojnë komponimet e amonit në nitrate dhe nitrite. Kjo është arsyeja pse fermerët i plehërojnë arat e tyre me përbërje amoniumi, të cilat nuk përthithen nga bimët vetë. Kur plehërohet toka direkt me nitrate, indet e depozitimit të bimëve janë të ngopura me ujë, gjë që çon në një përkeqësim të shijes së tyre dhe një rritje të rrezikut të sëmundjeve të tretjes tek ata që i hanë ato.
Funksioni formues i mjedisit
Organizmat e gjallë formojnë tokën, dhe gjithashtu rregullojnë përbërjen e ajrit dhe guaskave ujore të tokës. Nëse fotosinteza nuk do të ekzistonte në planet, furnizimi i oksigjenit atmosferik do të konsumohej në 2000 vjet. Për më tepër, fjalë për fjalë në një shekull, për shkak të një rritje të përqendrimit të dioksidit të karbonit në ajër, organizmat do të fillonin të vdisnin. Në një ditë, një pyll mund të thithë deri në 25% të dioksidit të karbonit nga një shtresë ajri prej 50 metrash. Një pemë e mesme mund të sigurojë oksigjen për katër persona. Një hektar pyll gjetherënës, i vendosur afër qytetit, ruan çdo vit rreth 100 ton pluhur. Liqeni Baikal, i cili është i famshëm për pastërtinë e tij kristal, është aq falë krustaceve të vegjël që e "filtrojnë" atë tre herë në vit. Dhe këta janë vetëm disa shembuj se si organizmat e gjallë rregullojnë përbërjen e substancave në biosferë.
Funksioni i përqendrimit
Qeniet e gjalla, dhe veçanërisht mikroorganizmat, janë në gjendje të përqendrojnë shumë elementë kimikë që gjenden në biosferë. Pothuajse 90% azoti i tokësjanë rezultat i aktivitetit të algave blu-jeshile. Bakteret mund të përqendrojnë hekurin (për shembull, duke oksiduar bikarbonatin e tretshëm në ujë në hidroksid të depozituar në mjedisin e tyre), manganin dhe madje edhe argjendin. Kjo veçori e mahnitshme i lejoi shkencëtarët të besonin se është falë mikroorganizmave që ka kaq shumë depozita metalike në tokë.
Në disa vende, elementë të tillë si germanium dhe selenium nxirren nga bimët. Algat Fucus mund të grumbullojnë 10,000 herë më shumë titan se sa përmbahet në ujin e detit përreth. Çdo ton alga kafe përmban disa kilogramë jod. Lisi australian grumbullon alumin, pishë - berilium, thupër - barium dhe stroncium, larsh - niobium dhe mangan, dhe toriumi është i përqendruar në aspen, qershi të shpendëve dhe bredh. Përveç kësaj, disa bimë madje "mbledhin" metale të çmuara. Pra, në 1 ton hi të pelinit mund të ketë deri në 85 gramë ar!
Funksioni shkatërrues
Struktura kimike e biosferës së Tokës dhe mjedisit të saj përfshin jo vetëm procese krijuese, por edhe shkatërruese. Megjithatë, ato luajnë një rol të madh edhe në rregullimin e substancave në planet. Me jetën aktive të organizmave të gjallë, ndodh mineralizimi i mbetjeve organike dhe gërryerja e shkëmbinjve. Bakteret, kërpudhat, algat blu-jeshile dhe likenet mund të shpërbëjnë shkëmbinjtë e fortë duke lëshuar acide karbonik, azotik dhe sulfurik. Komponimet gërryese gjithashtu lëshojnë rrënjët e pemëve. Ka baktere që madje mund të shkatërrojnë qelqin dhe arin.
Funksioni i transportit
Duke marrë parasysh strukturën dhefunksionet e biosferës, nuk mund të harrohet transferimi masiv i materies. Një pemë ngre ujin nga toka në atmosferë, një nishan hedh tokën lart, një peshk noton kundër rrymës, një tufë karkalecash migron - e gjithë kjo është një manifestim i funksionit transportues të biosferës.
Materia e gjallë mund të bëjë punë të jashtëzakonshme gjeologjike, duke formuar një imazh të ri të biosferës dhe duke marrë pjesë aktive në të gjitha proceset e saj.
Vlen të përmendet më vete procesi i formimit të shkëmbinjve sedimentarë. Faza e parë e këtij procesi është moti - shkatërrimi i shtresave të sipërme të litosferës nën veprimin e ajrit, diellit, ujit dhe mikroorganizmave. Duke hyrë në shkëmb, rrënjët e bimëve mund ta shkatërrojnë atë. Uji që depërton në të çarat e formuara nga rrënjët, tret dhe e mbart substancën. Kjo është për shkak të përbërësve gërryes të bimës. Likenet janë veçanërisht të bollshme në acide organike. Kështu, moti fizik ndodh së bashku me motin kimik.
Për shkak të vdekjes së organizmave të planktonit, deri në 100 milionë tonë gëlqerorë depozitohen çdo vit në fundin e oqeaneve të botës. Shumë prej tyre janë me origjinë kimike, duke qenë, për shembull, në zonën e kontaktit midis ujërave nëntokësore acidike dhe alkaline. Me vdekjen e algave njëqelizore dhe radiolarëve, formohen llum që përmbajnë silikon që mbulojnë qindra mijëra km2 të shtratit të detit.
Funksioni i formimit të tokës
Vetitë dhe struktura e biosferës janë aq gjithëpërfshirëse sa të gjitha funksionet e saj janë të lidhura ngushtë. Kështu, formimi i tokës është një nga degët e shkëmbimit të masësdhe formimi mjedisor, por konsiderohet veçmas për shkak të rëndësisë së tij. Gjatë shkatërrimit dhe përpunimit të mëtejshëm të shkëmbinjve nga mikroorganizmat, formohet një guaskë e lirshme, pjellore e tokës, e quajtur tokë. Rrënjët e bimëve të mëdha nxjerrin elemente minerale nga horizontet e thella, duke pasuruar me to shtresat e sipërme të tokës dhe duke rritur frytshmërinë e tyre. Toka merr komponime organike nga rrënjët dhe kërcellet e vdekura të bimëve, si dhe jashtëqitjet dhe kufomat e kafshëve. Këto komponime janë ushqim për organizmat e tokës që mineralizojnë lëndën organike, duke prodhuar dioksid karboni, acide organike dhe amoniak.
Jovertebrorët, insektet, si dhe larvat e tyre, luajnë rolin më të rëndësishëm në formimin e strukturës. Ata e bëjnë tokën të lirshme dhe të përshtatshme për jetën e bimëve. Kafshët vertebrore (nishanet, shrews dhe të tjerët) lirojnë tokën, duke kontribuar në rritjen e suksesshme të shkurreve në të. Gjatë natës, ajri i ftohtë i kompresuar depërton në tokë, i cili është i nevojshëm për frymëmarrjen e rrënjëve dhe mikroorganizmave.
Një strukturë kaq e mahnitshme e biosferës.
