БІОСФЕРА як оболонка планети Земля

Біосфе́ра Біосфе́ра (дав.-гр. βιος життя та σφα ρα куля) природна підсистема географічної оболонки, що являє собою глобальну планетарну екосистему (населена живими організмами). Маса біосфери близько 0,05% маси Землі. 2

Поняття Біосфера Це сукупність усіх біогеоценозів Землі, єдина глобальна екосистема вищого порядку (тобто оболонка живих організмів на планеті) Це сукупність усіх біогеоценозів Землі, єдина глобальна екосистема вищого порядку (тобто оболонка живих організмів на планеті)

Біосфери на інших планетах, окрім Землі, невідомі. Вважається, що бактеріальні біосфери або подібні до них можуть існувати на Марсі, Венері, Європі, Титані і ймовірно інших малих планетах. 4

Перші уявлення про біосферу як «область життя» та зовнішню оболонку Землі належать Ж.-Б. Ламарку. Термін «біосфера» вперше застосував австрійський геолог Е.Зюс (1875), називаючи ним окрему оболонку Землі, наповнену життям. Детально вчення про біосферу розробив В. І. Вернадський. У його наукових працях термін «біосфера» вперше з'явився у 1911 pоці. У 1926 pоці він видав книгу «Біосфера», в якій виклав вчення про біосферу як особливу сферу Землі, що включає сферу поширення живої речовини. 5

Детально вчення про біосферу розробив В. І. Вернадський. У його наукових працях термін «біосфера» вперше з'явився у 1911 pоці. У 1926 pоці він видав книгу «Біосфера», в якій виклав вчення про біосферу як особливу сферу Землі, що включає сферу поширення живої речовини. Детально вчення про біосферу розробив В. І. Вернадський. У його наукових працях термін «біосфера» вперше з'явився у 1911 pоці. У 1926 pоці він видав книгу «Біосфера», в якій виклав вчення про біосферу як особливу сферу Землі, що включає сферу поширення живої речовини.

Історія виникнення Сучасна біосфера створилася в результаті тривалої еволюції завдяки сприятливому поєднанню космічних, геохімічних та геофізичних факторів. Сучасна біосфера створилася в результаті тривалої еволюції завдяки сприятливому поєднанню космічних, геохімічних та геофізичних факторів. Однак вирішальну роль відіграв біологічний фактор з появою організмів, здатних здійснювати фотосинтез. Завдяки останньому за наявності сонячної радіації з вуглекислого газу, води та мінеральних елементів синтезувались усі органічні субстанції, які були необхідні для життя. Однак вирішальну роль відіграв біологічний фактор з появою організмів, здатних здійснювати фотосинтез. Завдяки останньому за наявності сонячної радіації з вуглекислого газу, води та мінеральних елементів синтезувались усі органічні субстанції, які були необхідні для життя. Поява хлорофільних рослин на суші відіграла істотну роль не тільки в різкому збільшенні вмісту кисню в атмосфері. Поява хлорофільних рослин на суші відіграла істотну роль не тільки в різкому збільшенні вмісту кисню в атмосфері. Поряд з кліматичними факторами діяльність судинних рослин і тварин була вирішальною в процесі утворення грунтів. Поряд з кліматичними факторами діяльність судинних рослин і тварин була вирішальною в процесі утворення грунтів.

Властивості біосфери Цілісність і дискретність Висотна поясність Велика розмаїтність Кругообіг речовин і енергозалежність Ритмічність Стійкість і саморегуляція Централізованість

Біосфера включає такі компоненти: Живу речовину (біомасу) – сукупність всіх живих організмів (мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин). Живу речовину (біомасу) – сукупність всіх живих організмів (мікроорганізмів, грибів, рослин, тварин). Біогенну речовину – мінеральні або органічні речовини, створені в результаті життєдіяльності живих організмів (газ, нафта, вапняки і т.д.) Біогенну речовину – мінеральні або органічні речовини, створені в результаті життєдіяльності живих організмів (газ, нафта, вапняки і т.д.) Корисну речовину – речовини, які формуються без участі живих організмів (в результаті вулканізму, падіння метеоритів, тощо). Корисну речовину – речовини, які формуються без участі живих організмів (в результаті вулканізму, падіння метеоритів, тощо). Біокорисну речовину – створюється живими організмами разом з неживою природою (грунти). Біокорисну речовину – створюється живими організмами разом з неживою природою (грунти).

Біомаса Біомаса Сукупність всіх організмів Землі. Сукупність всіх організмів Землі. Біомаса на Землі розприділяється нерівномірно: вона збільшується від полюсів до екватора, що визначається особливостями клімату. Біомаса на Землі розприділяється нерівномірно: вона збільшується від полюсів до екватора, що визначається особливостями клімату. Найбільшої щільності біомаса досягає в місцях контакту оболонок Землі – атмосфери, гідросфери і літосфери. Найбільшої щільності біомаса досягає в місцях контакту оболонок Землі – атмосфери, гідросфери і літосфери. Біомаса суші у 1000 разів перевищує біомасу океану Біомаса суші у 1000 разів перевищує біомасу океану

Оболонки планети Земля Страто- сфера Озоновий шар Тропосфера Гідросфера Літосфера

Літосфера Від грецького літо – камінь і сфера – куля. Зовнішня тверда оболонка планети завтовшки км. Від грецького літо – камінь і сфера – куля. Зовнішня тверда оболонка планети завтовшки км. Склад: осадові породи (крейда, вапняк, кремнезем, тощо), граніту і бальзату. Склад: осадові породи (крейда, вапняк, кремнезем, тощо), граніту і бальзату.

Літосфера зовнішня тверда оболонка Землі, що складає з осадових і магматичних порід. Поверхневий шар літосфери, у якому здійснюється взаємодія живої матерії з мінеральною (неорганічною), являє собою ґрунт. Залишки організмів після розкладання переходять у гумус (родючу частину ґрунту). Складовими частинами ґрунту служать мінерали, органічні речовини, живі організми, вода, гази. Педосфера ґрунтова оболонка планети, повністю просякнута живими організмами та складається з продуктів їх життєдіяльності. Переважні елементи хімічного складу літосфери: кисень O, кремній Si, алюміній Al, залізо Fe, кальцій Ca, магній Mg, натрій Na, калій K. 13

ЛітосфераЛітосфера Основна маса організмів мешкає у верхніх шарах – грунті. Грунт утворений: - мінеральними речовинами - живими організмами - продуктами життєдіяльності

Гідросфера Від грецького гідро – вода і сфера – куля. Сукупність усіх водойм (океанів, морів, річок, тощо). Від грецького гідро – вода і сфера – куля. Сукупність усіх водойм (океанів, морів, річок, тощо). Займає майже 71% поверхні планети. Може бути завтовшки понад 11км. Займає майже 71% поверхні планети. Може бути завтовшки понад 11км.

Порівняльні об'єми води - Світовий океан – 1300 млн. км3 - Поверхневі води (річки, озера) – 0,182 млн. км3 - Живі організми – 0,001 млн. км3 - Льодовики – 24 млн. км3 В Світовому океані вуглекислого газу в 60 разів більше, ніж в атмосфері. ГідросфераГідросфера

ТропосфераТропосфера Від грец. τρόπος поворот і σφαίρα куля. Нижній шар атмосфери планети, в якому температура знижується з висотою. Межею тропосфери вважають тропопаузу, у якій зниження температури з висотою припиняється. Від грец. τρόπος поворот і σφαίρα куля. Нижній шар атмосфери планети, в якому температура знижується з висотою. Межею тропосфери вважають тропопаузу, у якій зниження температури з висотою припиняється. У земній тропосфері зосереджено понад 4/5 всієї маси атмосферного повітря і майже вся атмосферна водяна пара.

Озоновий шар

Стратосфера Від лат. стратус – шар – верхня частина атмосфери заввишки 80км. Від лат. стратус – шар – верхня частина атмосфери заввишки 80км. Біля верхньої межі цього шару виникає північне сяйво. Біля верхньої межі цього шару виникає північне сяйво. На висотах між 7-8км (над полюсами), (над екватором) На висотах між 7-8км (над полюсами), (над екватором) сформувався особливий озоновий екран (від грец. Озон- пахучий). сформувався особливий озоновий екран (від грец. Озон- пахучий).

Атмосфера (від грец. атмос – пара) газова оболонка, розташована над поверхнею літосфери і гідросфери Тропосфера (від грец. тропос – зміна) – нижня частина атмосфери заввишки до 15-18км Тропосфера (від грец. тропос – зміна) – нижня частина атмосфери заввишки до 15-18км Тут міститься зважена в повітрі пара. Внаслідок нерівномірного нагрівання поверхні Землі вона формує хмари, здатні пересуватися на значні відстані. Тут міститься зважена в повітрі пара. Внаслідок нерівномірного нагрівання поверхні Землі вона формує хмари, здатні пересуватися на значні відстані. Температура нижніх шарів непостійна Температура нижніх шарів непостійна

Склад атмосфери: - азот – 78% - кисень – 21% - вуглекислий газ, водяні пари, аргон та ін. – 1% АтмосфераАтмосфера

Ноосфера В першій половині ХХ ст. В.І.Вернадський передбачав, що біосфера поступово розвиватиметься в ноосферу. В першій половині ХХ ст. В.І.Вернадський передбачав, що біосфера поступово розвиватиметься в ноосферу. Ноосфера (від грец. ноос – розум) – це новий стан біосфери, за якого визначальним фактором стає розумова діяльність людини. Ноосфера (від грец. ноос – розум) – це новий стан біосфери, за якого визначальним фактором стає розумова діяльність людини. Ноосфері як якісно новому етапу в розвитку біосфери властивий тісний звязок законів природи і факторів, які визначають розвиток людського суспільства. Ноосфері як якісно новому етапу в розвитку біосфери властивий тісний звязок законів природи і факторів, які визначають розвиток людського суспільства.

Границі біосфери

Діяльність живих організмів позначається на всіх оболонках Землі: Атмосфера. Вплив організмів пов'язаний з фотосинтезом. Рослини поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Тваринний світ можуть тільки насичувати атмосферу вуглекислим газом, поглинаючи кисень для потреб метаболізму. Таким чином організми регулюють вміст цих газів у атмосфері. Гідросфера. Організми забирають з води морів і океанів необхідні речовини (особливо кальцій) на побудову своїх кістяків, панцирів, черепашок, мушель. Літосфера. З решток організмів утворюються осадові гірські породи органічного походження (вапняки, торф, кам'яне вугілля), а також деякі форми поверхні (коралові споруди). З іншого боку організми руйнують гірські породи (органічне вивітрювання). 24

Склад БІОСФЕРИ: Продуценти.. Консументи Редуценти

Організми Продуценти (автотрофи) – це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. Продуценти (автотрофи) – це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. Консументи (гетеротрофи) – організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами. Консументи (гетеротрофи) – організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами. Редуценти – мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук – води, вуглекислого газу й мінеральних солей. Редуценти – мікроорганізми, що розкладають органічну речовину продуцентів і консументів до простих сполук – води, вуглекислого газу й мінеральних солей.

Молекулярно-генетичний рівень. Елементарна одиниця цього рівня ген фрагмент молекули ДНК, в якому записана інформація про первинну структуру однієї білкової молекули. Елементарне явище полягає в процесі редуплікації ДНК. Життєвий субстрат для всіх живих організмів приблизно 20 різних амінокислот і 5 різних азотистих основ, що входять до складу нуклеїнових кислот. Енергія запасається у молекулах АТФ. Клітинний рівень. Клітина елементарна одиниця цього рівня. Елементарне явище виявляється в реакціях клітинного метаболізму, що складають основу потоків речовин, енергії, інформації. Завдяки діяльності клітини речовини, що надходять ззовні, перетворюються в субстрати та енергію, які використовуються в процесі біосинтезу білків та інших сполук, потрібних організму. 27

Організменний рівень. Рівень організму (організмовий). Елементарна одиниця цього рівня особина в її розвитку від моменту зародження до припинення існування в якості живої системи. Закономірні зміни організму в індивідуальному розвитку складають елементарне явище даного рівня. Ці зміни забезпечують ріст організму, диференціацію його частин і одночасно інтеграцію розвитку в єдине ціле. В процесі онтогенезу в певних умовах зовнішнього середовища відбувається втілення спадкової інформації. Популяційно-видовий рівень. Популяція елементарна одиниця цього рівня. Популяція це сукупність особин одного виду, що заселяють один ареал протягом тривалого часу і відносно відокремлені від інших популяцій цього ж виду. Об'єднання особин у популяцію відбувається завдяки спільності генофонду, що використовується в процесі статевого розмноження для створення генотипів особин наступних поколінь. 28

29 Екосистемний рівень. Елементарна одиниця цього рівня екосистема (сукупність популяцій різних видів, які заселяють територію з визначеними абіотичними показниками і зв'язані між собою та навколишнім середовищем обміном речовин, енергії та інформації). Екосистеми об'єднані на планеті в єдиний комплекс біосферу.

Функції живої речовини Газова функція Газова функція Полягає у виділенні і поглинанні газів живими організмами. Полягає у виділенні і поглинанні газів живими організмами. Завдяки їй близько 2 млрд років тому в атмосфері Землі почалося накопичення вільного оксигену, а згодом сформувався озоновий екран. Завдяки їй близько 2 млрд років тому в атмосфері Землі почалося накопичення вільного оксигену, а згодом сформувався озоновий екран. Сучасний газовий склад атмосфери підтримуюють зелені рослини шляхом дихання і фотосинтезу. Сучасний газовий склад атмосфери підтримуюють зелені рослини шляхом дихання і фотосинтезу.

Окисно-відновна функція Перетворення речовин і енергії в живих організмах є ланцюгом окислювально- відновних реакцій: це процеси фотосинтезу, хемосинтезу і дихання Перетворення речовин і енергії в живих організмах є ланцюгом окислювально- відновних реакцій: це процеси фотосинтезу, хемосинтезу і дихання

Концентраційна функція Полягає у здатності живих організмів накопичувати різноманітні хімічні елементи у вигляді органічних і неорганічних сполук. Полягає у здатності живих організмів накопичувати різноманітні хімічні елементи у вигляді органічних і неорганічних сполук. Вміст деяких елементів у живих організмах у багато разів перевищує її концентрацію в земній корі. Вміст деяких елементів у живих організмах у багато разів перевищує її концентрацію в земній корі. Живі організми забезпечують інтенсивну міграцію елементів. Живі організми забезпечують інтенсивну міграцію елементів. В результаті діяльності живої речовини на Землі утворились поклади органо- мінерального палива і грунт. В результаті діяльності живої речовини на Землі утворились поклади органо- мінерального палива і грунт.

Причина розповсюдження – розмноження організмів, завдяки якому створюються тиск життя і щільність життя Тиск життя визначається швидкістю розселення організмів. Тиск життя визначається швидкістю розселення організмів. Якби на Землі склалися сприятливі умови тільки для будь-якого одного виду, то його потомство за короткий проміжок часу заселило б всю планету, зокрема бактеріям холери для цього потрібно 1,25 діб, кімнатній мусі – 1рік, щурам – 8 років Якби на Землі склалися сприятливі умови тільки для будь-якого одного виду, то його потомство за короткий проміжок часу заселило б всю планету, зокрема бактеріям холери для цього потрібно 1,25 діб, кімнатній мусі – 1рік, щурам – 8 років

Визначається розмірами організмів і необхідною для них площею. Визначається розмірами організмів і необхідною для них площею. Наприклад, слону для нормального існування необхідні 30 кв. км, травяним рослинам – 30 кв. см, бджолі – 200 кв. м. Наприклад, слону для нормального існування необхідні 30 кв. км, травяним рослинам – 30 кв. см, бджолі – 200 кв. м. Щільність життя Щільність життя

Біологічна різноманітність Включає: Генетичну – різноманітність генів у середині виду. Генетичну – різноманітність генів у середині виду. Видову – різноманітність видів усередині екосистеми. Видову – різноманітність видів усередині екосистеми. Екосистемну – різноманітність місць існування природних угрупувань, екологічних умов. Екосистемну – різноманітність місць існування природних угрупувань, екологічних умов.