· Биосфера - это централизованная система. Центральным ее звеном выступают все живые организмы (живое вещество), в том числе и человек.
· Биосфера - это открытая система. Ее существование немыслимо без поступления энергии извне, прежде всего от Солнца..
· Биосфера - это саморегулирующаяся система. Это свойство называют гомеостазом, понимая под ним способность гасить возникающие возмущения и приходить в исходное состояние включением ряда механизмов.
· Биосфера - это система, характеризующаяся большим разнообразием. Это повышает ее устойчивость за счет дублирования функций.
· Наличие механизмов, обеспечивающих круговорот веществ. Это гарантирует неисчерпаемость отдельных химических соединений.
Условия и плотность жизни. Необходимыми условиями для жизни организмов является вода, воздух, светло и тепло. Температурный фактор, степень влажности и освещенность, определяют распространение жизни на планете.
Вся совокупность живых организмов планеты образует биомассу Земли. Она равняется 2423 • 10 т сухой массы, 97% которой приходится на растения, а 3% — на животные и микроорганизмы. Вся биомасса являет собой живое вещество, которое имеет способность расти, размножаться и распространяться на планете. Размножение определяет плотность жизни. Плотность неодинакова в разных средах и на поверхности Земли. Основная биомасса сосредоточена на континентах — 99,8%.
Биомассу поверхности суши образуют все живые организмы, которые живут в наземно-воздушной среде на поверхности Земли. Кстати, на частицу растительных организмов приходится 99%, а на частицу животных и микроорганизмов — лишь 1%. Наивысшая плотность отмечается на экваторе, а в меру отдаления к полюсам она уменьшается.
Биомасса почвы — совокупность организмов, которые живут в почве. Наибольшее количество образуют грунтовые бактерии (до 500 т/га). В поверхностных слоях распространены зеленые водоросли и цианобактерии (сине-зеленые водоросли). Толща почвы пронизана корнями растений, гифами грибов. Она является средой обитания для многих животных.
Биомасса Мирового океана — совокупность живых организмов гидросферы. Она значительно меньше биомассы суши и составляет около 0,13%, причем соотношение растительных и животных организмов прямо противоположное их соотношению на суше. В Мировом океане на частицу растений приходится лишь 6,3%, а животные составляют 93,7%. Это связано с тем, что солнечная энергия в воде используется всего на 0,04%, тогда как на суше — до 1 %.
Состояние атмосферы также связано с жизнедеятельностью живых организмов, наличием кислорода в воздухе, его соотношением с углекислым газом и азотом.
Круговорот веществ и энергии в биосфере. Все живые организмы находятся во взаимосвязи с неживой природой и включаются в непрерывный круговорот веществ и энергии. В результате происходит биогенная миграция атомов. Необходимы для жизни химические элементы переходят из внешней среды в организм. При расписании органических веществ эти элементы опять возвращаются в окружающую среду.
В атмосфере всегда присутствуют газы: азот — 78%, кислород — 20,9%, углекислый газ — 0,033% и другие газы-примеси, в том числе пара воды. Эти газы превращаются живой биомассой планеты. В процессе фотосинтеза зеленые растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Углекислый газ используется на построение органических веществ и через растительные организмы, в виде питательных веществ, переходит в организм животных. Кислород используется всеми живыми организмами в процессе дыхания, для окисает органических веществ, при разложении отмерших остатков организмов. В результате этих процессов образуется углекислый газ, который опять выделяется в атмосферу. Свободный азот атмосферы поглощается в почве бактериями, которые фиксируют азот, и превращается в доступный для усвоения растениями состояние. Из почвы соединения азота поглощаются растениями для синтеза органических веществ. После отмирания другая группа микроорганизмов превращает азот и освобождает его в атмосферу.
Следовательно, благодаря сбалансированному круговороту газов состав атмосферы всегда находится на постоянном уровне. Атмосфера имеет биогенное происхождение. В воздушный круговорот включается 98,3% всех веществ.
Большие запасы Фосфора находятся в горных породах. При разрушении горных пород Фосфор поступает в почву, а следовательно усваивается живыми организмами. Но часть фосфатов растворяется в воде и вымывается в Мировой океан, где оседает на дне в виде отложений.
Вода также принимает участие в круговороте. В процессе фотосинтеза она используется для синтеза органических веществ, а при дыхании и разложении органических остатков выделяется в окружающую среду. Кроме этого, вода нужна всем живым организмам. В ней растворяются минеральные соли и органические вещества, необходимые для усвоения живыми организмами. В водной среде происходит круговорот Натрия, Магния, Кальция, Феруму, Сульфуру и других элементов, которые в целом составляют 1,7% от общего количества веществ, которые принимают участие в круговороте.
В результате круговорота веществ происходит непрерывное перемещение химических элементов из живых организмов в неживую природу и наоборот. Круговорот веществ состоит из двух противоположных процессов, связанных с аккумуляцией элементов в живых организмах и минерализацией в результате их расписания. Образование живого вещества преобладает на поверхности Земли, а минерализация — в почве и морских глубинах.
Одновременно с миграцией атомов происходит и превращение энергии. Единственным источником энергии на Земле является солнце. Часть теплая тратится на обогрев земли и испарение воды. И только 0,2% солнечной энергии накапливается в процессе фотосинтеза. Эта энергия превращается в энергию химических связей органических веществ, при расщеплении и окисает которых в процессе питания выделяется и опять тратится на процессы жизнедеятельности организмов: рост, движение, размножение, развитие. Этот процесс незамкнут, потому есть необходимость в постоянном поступлении солнечной энергии.
Следовательно, биосфера являет собой большую систему, которая состоит из разнородных компонентов, связанных между собой процессами превращения энергии и вещества. Миграция веществ замкнута в циклы, компонентами которых являются тела живой и неживой природы. Цикличность процессов обеспечивает непрерывное существование биосферы.