Биосфера - раздел Экология, Реальные и мифические угрозы жизни на земле
Биосфера, Оболочка Земли, В Пределах Которой ...
БИОСФЕРА, оболочка Земли, в пределах которой существует жизнь. Биосфера включает нижнюю часть атмосферы (15–20 км), верхнюю часть литосферы и всю гидросферу. Нижняя граница опускается в среднем на 2–3 км на суше и на 1–2 км ниже дна океана. Термин «биосфера» ввел австрийский геолог Э.Зюсс в 1875, тогда как основы учения о биосфере, которые актуальны и в современной науке, были разработаны В.И.Вернадским.
Биосфера состоит из живого, или биотического, и неживого, или абиотического, компонентов. Биотический компонент – это вся совокупность живых организмов (по Вернадскому – «живое вещество»). Абиотический компонент – сочетание энергии, воды, определенных химических элементов и других неорганических условий, в которых существуют живые организмы.
Жизнь в биосфере зависит от потока энергии и круговорота веществ между биотическим и абиотическим компонентами. Круговороты веществ называются биогеохимическими циклами. Существование этих циклов обеспечивается энергией Солнца. Земля получает от Солнца ок. 1,3ґ1024 калорий в год. Около 40% этой энергии излучается обратно в космос; 15% поглощается атмосферой, почвой и водой; остальная энергия – это видимый свет, первичный источник энергии для всей жизни на Земле.
Фотосинтез, хемосинтез, дыхание и брожение – основные процессы, благодаря которым поток энергии проходит через организмы. Первые два процесса обеспечивают синтез органических веществ за счет энергии света (фотосинтез) и окисления неорганических веществ (хемосинтез). В ходе дыхания и брожения органические вещества расщепляются, а заключенная в них энергия используется живыми организмами, но в конечном итоге переходит в тепло. Брожение, в отличие от дыхания, не требует кислорода.
Наглядное представление о путях прохождения энергии дают пищевые цепи. Каждое их звено – это определенный трофический уровень. Первый трофический уровень занимают автотрофы, или продуценты. Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего – вторичными консументами и т.д. Продуценты – это растения, цианобактерии (синезеленые «водоросли») и некоторые другие типы бактерий. Часть энергии, связанной продуцентами в процессе фотосинтеза, расходуется при собственном дыхании, другая часть сохраняется в их клетках и тканях и доступна для консументов. Разность между скоростью фотосинтеза и скоростью дыхания фотосинтезирующих организмов называется чистой первичной продукцией.
В чистую первичную продукцию переходит всего ок. 0,1% солнечной энергии, достигающей поверхности Земли. Однако за год абсолютное количество чистой первичной продукции составляет 6ґ1020 калорий, что соответствует 165 млрд. т органического вещества.
Организмы, не способные к фотосинтезу или хемосинтезу, – это гетеротрофы, или консументы. К ним относятся животные, грибы, большая часть бактерий и немногие растения, утратившие способность к фотосинтезу. Консументы зависят прямо (травоядные) или косвенно (хищники) от величины чистой первичной продукции как источника энергии и веществ. Прохождение энергии через живое вещество представляет собой путь от света к продуцентам, далее к консументам, а от тех и других – к теплу. Этот путь – поток, а не круговорот, поскольку в виде тепла энергия рассеивается в окружающей среде и не может снова использоваться для фотосинтеза. Таким образом, энергетический поток через живое вещество – это процесс потери накопленной организмами энергии.
Другой важнейший аспект существования жизни на Земле – биогеохимические циклы, в которые вовлечены вода и основные биогенные химические элементы – C, H, O, N, P, S, Fe, Mg, Mo, Mn, Cu, Zn, Ca, Na, K и др. Все циклы состоят из двух фаз: органической (во время которой вещество или элемент находится в составе живых организмов) и неорганической. Последовательные переходы вещества из одной фазы в другую совершаются бесчисленное число раз. Так, например, ежегодно проходит через органическую фазу и возвращается в неорганическую 1/7 часть всего углекислого газа и 1/4500 часть кислорода атмосферы; подсчитано, что вся вода оборачивается за 2 млн. лет.
Жизнь невозможна без воды. Вода – источник водорода, одного из важнейших элементов, входящего в состав живых организмов. Метаболические реакции в организмах происходят в жидкой фазе, и вода является той средой, с которой организмы потребляют биогенные элементы и с которой удаляются конечные продукты метаболизма (шлаки). Вода составляет от 50 до 95% веса живых организмов. В круговороте воды важную роль играет процесс испарения в растениях. Через корни растения поглощают воду и получают растворенные в ней соли. Через листья происходит испарение воды. В течение вегетационного периода зерновые культуры на площади 1 га испаряют ок. 4 000 000 л воды, но только 0,4% этого количества используется непосредственно в процессе фотосинтеза. Для получения 1 кг зерна требуется ок. 500 л воды. Очевидно, что растениям необходимо громадное количество воды, а поскольку консументы питаются растениями, их суммарные потребности в воде намного выше того количества, которое они поглощают непосредственно. Например, человеку для физиологических нужд требуется ок. 2,1 л воды в день, но для получения съедаемого им за день количества пищи нужны еще 10 000 л воды.
Поддержание динамического равновесия между биотическим и абиотическим компонентами биосферы является необходимым условием существования всех форм жизни. Воздействие человека на биосферу, сопровождающееся ухудшением качества воды, сведением лесов или выбросом в атмосферу загрязняющих веществ, может создать угрозу жизни на Земле.
Астероиды
Астероиды, так же как и кометы, - свидетели того времени, когда 4,6 миллиарда лет назад из горячих, вихрящихся облаков газа и пыли возникла Солнечная система. Матери
ВУЛКАНЫ
По современным представлениям, вулканизм является внешней, так называемой эффузивной формой магматизма - процесса, связанного с движением магмы из недр Земли к ее поверхности. На глубине от 50 до 3
Наводнения
Природные причины наводнений хорошо известны читателям, и поэтому мы лишь упомянем их. В большинстве районов Земного шара наводнения вызываются продолжительными, инт
Угроза жизни из космоса
Жизнь на Земле еще очень молода по сравнению с возрастом планеты - только 600 млн. лет назад содержание кислорода в атмосфере достигло 1% и начали появляться первые
Нам нужна живая планета!
"Человечество - без облагораживания его животными и растениями - погибнет, оскудеет, впадёт в злобу отчаяния, как одинокий в одиночестве", - предупреждал Андрей Платонов. Но мы по-прежнем
Космический щит
Наша планета и по сей день хранит следы от космических ударов. По подсчетам специалистов, за геологическую историю Земли в ее поверхность врезалось не менее миллиона «пришельцев» из
Насколько реальна опасность падения астероидов на Землю
В последнее время в прессе не раз обсуждался вопрос об угрозах развитию и самому существованию жизни и цивилизации на нашей планете, исходящих из космоса. Было и кон
Марсианская угроза жизни на Земле
Пока же давайте рассмотрим точку зрения тех ученых, которые утверждают, что обнаружат на Красной планете зачатки жизни и привезут свидетельства их существования на Землю. Хорошо это
Признаки угрозы
Внезапная вспышка в небе, страшное сотрясение земной тверди, оглушительный грохот - и все живое сметается мощной волной раскаленного воздуха. Эта апокалиптическая картина - вполне возможный сц
Землетрясения
Землетрясение - это внезапное высвобождение энергии, накопленной в сжатых или растянутых горных породах. Оно проявляется в подземных толчках и колебаниях земной поверхности. Немногие из грозных явл
Возникновение очага
Напряжение внутри земной коры растет до тех пор, пока не превысит прочности самих пород. Тогда пласты горных пород разрушаются и резко смещаются. Такое резкое смещение пород называе
Сейсмические волны
При землетрясении в очаге частицы горных пород перемещаются, колеблются. Они толкают, колеблют соседние частицы, которые передают колебания еще дальше в виде акустической волны. Акустические волны,
Тектонические плиты
Новая глобальная тектоника, или тектоника плит, была разработана в конце 60-х годов нашего века и послужила могучим импульсом для развития науки о Земле.
В основе тектоники плит лежит пред
Глубокофокусные землетрясения
Большинство землетрясений происходит в литосфере, т.е. на глубине до 200 км. Здесь земная кора pастрескивается подобно фарфору. Напряжения накапливаются в ней до тех пор, пока не образуется разрыв
Страшная ночь 1948 года
Самолет опоздал и приземлился на ашхабадском аэродроме поздно вечером. Меня встречали. Быстро отвезли в главную гостиницу и поместили в одном из лучших номеров. Лететь целый день было тяжело, я уст
Прорыв из изоляции
После землетрясения город оказался беззащитным. Исчезла милиция. Те, кто стояли на постах, бросились домой спасать семьи. Те, кто спали в домах и казармах, были раздавлены или ранены. Рядом со здан
Самозащита
В первые часы было не до самозащиты — все думали о спасении заваленных, лежавших и стонавших под обломками зданий, под крышами и дувалами. Но, как только паника прошла, появились любители легкой на
Борьба за жизнь
…Все больницы и госпитали оказались разрушенными. Помощь надо было организовывать на открытом месте, под деревьями. Выбрали парадную площадь города ( площадь Карла Маркса), где стояла праздничная т
Заботы города
Когда часа через два после первого толчка вокруг Батырова собралась группа членов ЦК и других партийных работников, первый вопрос, который они задали, был: "А как с водой?" Кто-то бросилс
Разрушения и жертвы
Разрушения и жертвы были ужасны и невероятны. Большой, красивый, утопающий в зелени город в основном состоял из одноэтажных прочных глинобитных или кирпичных домов. Землетрясения в нем повторялись
Причины землетрясения
Выяснением причин землетрясения занимались несколько экспедиций, приехавших в Ашхабад через несколько дней после первого точка. Они детально изучили все окрестности города и со своей задачей справи
Влияние Солнца и Луны на Землю.
Подземные катаклизмы во многом еще загадочны. И не удивительно, ведь в "подготовке" землетрясений участвуют различные силы и факторы. В последнее время уделяют много внима
Землетрясения в различных странах.
Япония Японию часто называют "страной землетрясений". И это вполне оправдано. В районе Японских островов активность земных недр настолько высока, что в среднем в год здесь случ
Наводнения
Вся история Китая — это история борьбы с наводнениями. Для всех правивших в стране династий эта проблема оставалась одной из главных. До династии Тан (VII–IX вв.) в бассейне сохранялся естественный
ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ НАВОДНЕНИЙ
Эксперты имеют на этот счет разные мнения. Специалисты по водным ресурсам и ирригации, как правило, полагают, что наводнения обусловлены обильными осадками и недостатками гидротехни
Причины возникновения цунами
Распределение цунами связано, как правило, с областями сильных землетрясений. Оно подчинено четкой географической закономерности, определяемой связью сейсмических районов с областями
Причины
Выравнивание перепадов давления в атмосфере осуществляется путем возникновения ветров. Ветры дуют из областей высокого давления в области низкого давления. Сила ветра зависит от бар
Опасности
Губительная сила циклонов, тайфунов, ураганов и хуриканов заключается в первую очередь в колоссальной скорости ветра, который воздействует на сушу и вызывает волнение на море. Разрушительное действ
Атомная энергетика.
Ядерная энергия играет исключительную роль в современном мире: ядерное оружие оказывает влияние на политику, оно нависло угрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество стремится утолить св
Радиоактивность – ее открытие и природа.
Радиоактивность была открыта Антуаном Беккерелем (1852 – 1908). После получения радия стало ясно, что радиоактивный процесс сопровождается выделением огромного количества энергии. Распад радия прои
Получение ядерной энергии.
Получение ядерной энергии в больших количествах впервые было достигнуто в цепной реакции деления ядер урана. Когда изотоп уран-235 поглощает нейтрон, ядро урана распадается на две части и при этом
Ядерные реакторы: классификация.
Ядерные реакторы можно классифицировать по типу применяемых в них замедлителей: реакторы на графите, на воде и на тяжелой воде. Тяжелой называется вода, в которой обычный водород заменен его тяжелы
Термоядерная энергия – основа энергетики будущего.
Первая половина 20 века завершилась крупнейшей победой науки – техническим решением задачи использования громадных запасов энергии тяжелых атомных ядер – урана и тория. Этого вида топлива, сжигаемо
Влияние природного радиоактивного фона на здоровье человека
Большие дозы радиации убивают клетку, останавливают ее деление, угнетают ряд биохимических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности, повреждают структуру ДНК и тем самым наруша
Химическое загрязнение атмосферы
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расш
Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значе
Проблема загрязнения Мирового океана
В наше время проблема загрязнения мирового океана очень актуальна. Существует масса загрязнений разных типов, но из них выделяются 7 основных типов:
1) Нефть и нефтепродукты.
Нефт
Химическое загрязнение природных вод.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные п
ЭПИДЕМИИ
Эпидемия - это массовое, прогрессирующее во времени и пространстве в пределах определенного региона распространение инфекционной болезни людей, значительно превышающее обычно регис
Новости и инфо для студентов