Viumbe hai wote wa sayari ya Dunia huwasiliana kwa karibu na mazingira, na hivyo kuunda mifumo ikolojia. Jumuiya hizi za viumbe vinavyoingiliana hazijatengwa kutoka kwa kila mmoja. Wameunganishwa na mahusiano mbalimbali, hasa chakula. Jumla ya mifumo ikolojia huunda mfumo ikolojia mmoja wa sayari, unaoitwa biosphere. Makala haya yatazingatia muundo wa biosphere, muundo wake na kazi kuu.
Sayansi
Dhana hii ilianzishwa kwa mara ya kwanza katika sayansi na J. B. Lamarck huko nyuma mnamo 1803 na ilimaanisha jumla ya viumbe hai vyote kwenye sayari ya Dunia. Mwishoni mwa karne ya kumi na tisa, neno "biosphere" lilitumiwa na J. Zuse, ambaye alijumuisha jambo lisilo hai la miamba ya sedimentary katika muundo wa biosphere. Mafundisho ya biolojia yalionekana mnamo 1926, wakati V. I. Vernadsky alitoa muhtasari wa habari nyingi za kisayansi, kwa njia moja au nyingine.inayoonyesha uhusiano kati ya vitu vilivyo hai na visivyo hai. Mwanasayansi aliweza kuonyesha kwamba sayari yetu haiishi tu na viumbe hai, lakini pia inabadilishwa kikamilifu nao. Kwa kuongeza, kulingana na Vernadsky, kuingilia kati kwa binadamu katika michakato ya asili ni muhimu sana kwamba inawezekana kuzungumza juu ya noosphere - awamu mpya katika maendeleo ya biosphere. Leo, sayansi ya biolojia inachanganya data kutoka nyanja tofauti za maarifa. Miongoni mwao ni biolojia, kemia, jiolojia, climatology, oceanology, sayansi ya udongo na mengine.
Muundo wa biosphere ni kwamba viumbe hai vinaweza kudumisha kwa uhuru muundo unaohitajika wa udongo, angahewa na haidrosphere. Wanacheza jukumu muhimu la mazingira. Kulingana na hili, wanasayansi walidhani kwamba udongo na hewa viliumbwa na viumbe hai wenyewe kwa mamia ya mamilioni ya miaka ya mageuzi. Baada ya kusoma kufanana katika muundo wa miamba ya kijiolojia ambayo iko ndani zaidi kuliko Cambrian, na miamba ya baadaye, Vernadsky alipendekeza kwamba maisha kwenye sayari yalikuwepo kwa namna ya viumbe rahisi zaidi tangu mwanzo. Baadaye, wanajiolojia walithibitisha uwongo wa nadharia hii.
Kwa kuwa jua ndio msingi wa nishati kwa kuwepo kwa viumbe vyote duniani, biolojia inaweza kuzingatiwa kama ganda, muundo na muundo wake ambao huundwa kwa sababu ya shughuli ya pamoja ya viumbe hai na huamuliwa na utitiri wa nishati ya jua. Sasa hebu tufahamiane na muundo wa biosphere ya Dunia.
Anayeishi na asiyeishi
Kwa kuzingatia muundo na muundo wa biolojia, kwanza kabisani vyema kutambua kwamba linajumuisha vitu vilivyo hai na visivyo hai (maada ya inert). Wingi wa viumbe hai hujilimbikizia katika maganda matatu ya kijiolojia ya Dunia: anga (safu ya anga), hydrosphere (bahari, bahari, na kadhalika) na lithosphere (safu ya juu ya mwamba). Walakini, makombora haya yanasambazwa kwa usawa katika mfumo mkubwa wa ikolojia. Kwa hivyo, haidrosphere inawakilishwa kikamilifu katika muundo wa biosphere, wakati lithosphere na angahewa huwakilishwa kwa sehemu (tabaka za juu na za chini, mtawalia).
Kijenzi kisicho hai cha biosphere kinajumuisha:
- Dutu ya viumbe hai, ambayo ni zao la shughuli muhimu ya viumbe hai. Inajumuisha: makaa ya mawe, mafuta, peat, chokaa asilia, gesi, n.k.
- Dutu ya bioinert, ambayo ni tokeo la pamoja la shughuli muhimu ya viumbe na michakato isiyo ya kibiolojia. Hii ni pamoja na: udongo, udongo, mabwawa ya maji na kadhalika.
- Dutu ya inert, ambayo imejumuishwa katika mzunguko wa kibayolojia, lakini si zao la shughuli muhimu ya viumbe hai. Kundi hili linajumuisha: maji, chumvi za metali, nitrojeni ya angahewa, n.k.
Mipaka ya biosphere
Dhana kama vile muundo, muundo na mipaka ya biolojia zinahusiana kwa karibu. Licha ya ukweli kwamba bakteria na spores zimepatikana kwa urefu hadi kilomita 85, inaaminika kuwa kikomo cha juu cha biosphere ni kilomita 20-25. Katika miinuko ya juu, mkusanyiko wa viumbe hai haukubaliki kutokana na ushawishi mkubwa wa mionzi ya jua.
Katika haidrosphere, maisha yapo kila mahali. Na hata katika Mariana Trench, ambayo kina ni 11 km, mwanasayansikutoka Ufaransa, J. Picard aliona sio tu invertebrates, lakini pia samaki. Bakteria, mwani, foraminifera na crustaceans wanaishi chini ya zaidi ya mita 400 za barafu ya Antarctic. Bakteria hupatikana chini ya safu ya kilomita ya silt na katika maji ya chini. Walakini, mkusanyiko mkubwa zaidi wa viumbe hai huzingatiwa kwa kina cha hadi 3 km. Kwa hivyo, mipaka na muundo wa biosphere katika sehemu mbalimbali za sayari inaweza kuwa tofauti.
Angahewa, lithosphere na hidrosphere
Angahewa inaundwa hasa na oksijeni na nitrojeni. Ina kiasi kidogo cha argon, dioksidi kaboni na ozoni. Uhai wa viumbe wa ardhini na majini hutegemea hali ya angahewa. Oksijeni ni muhimu kwa kupumua kwa viumbe hai na madini ya vitu vya kikaboni vinavyokufa. Vizuri, kaboni dioksidi hutumiwa na mimea kwa usanisinuru.
Lithosphere ina unene wa kilomita 50 hadi 200, hata hivyo, idadi kuu ya viumbe hai imejilimbikizia safu yake ya juu makumi kadhaa ya sentimita. Kuenea kwa maisha ndani ya lithosphere ni mdogo kwa sababu ya mambo kadhaa, kuu ambayo ni: ukosefu wa mwanga, wiani mkubwa wa joto la kati na la juu. Kwa hivyo, mpaka wa chini wa usambazaji wa maisha katika lithosphere ni kina cha kilomita 3, ambapo aina fulani za bakteria zilipatikana. Kwa haki, ni lazima ieleweke kwamba hawakuishi chini, lakini katika maji ya chini na upeo wa mafuta. Thamani ya lithosphere iko katika ukweli kwamba inatoa uhai kwa mimea, na kuilisha kwa vitu vyote muhimu.
Hydrosphereni sehemu muhimu ya biosphere. Takriban 90% ya maji huanguka kwenye Bahari ya Dunia, ambayo inachukua 70% ya uso wa sayari. Ina kilomita bilioni 1.33, na mito na maziwa yana kilomita milioni 0.23 za maji. Jambo muhimu zaidi katika shughuli muhimu ya kiumbe ni maudhui ya oksijeni na dioksidi kaboni katika maji.
Nambari za kuvutia
Muundo, muundo na utendakazi wa biosphere hushangazwa na kiwango chake. Sasa tutajua mambo fulani ya kuvutia. Maji yana kaboni dioksidi mara 660 zaidi ya hewa. Juu ya ardhi, utofauti wa ulimwengu wa mimea unashinda, na katika bahari - ulimwengu wa wanyama. Asilimia 92 ya majani yote kwenye ardhi ni mimea ya kijani kibichi. Katika bahari, 94% ni viumbe vidogo na wanyama.
Kwa wastani, mara moja kila baada ya miaka minane, biomasi ya Dunia inafanywa upya. Mimea ya ardhini inahitaji miaka 14 kwa hili, mimea ya bahari - siku 33. Itachukua miaka 3000 kwa maji yote ya ulimwengu kupita kwa viumbe hai, oksijeni - hadi miaka 5000, na dioksidi kaboni - miaka 6. Kwa nitrojeni, kaboni na fosforasi, mizunguko hii ni ndefu zaidi. Mzunguko wa kibayolojia haujafungwa - takriban 10% ya viumbe hai hupita kwenye mashapo na mazishi.
Biolojia inachukua asilimia 0.05 pekee ya uzito wa sayari yetu. Inachukua karibu 0.4% ya kiasi cha Dunia. Uzito wa viumbe hai ni 0.01-0.02% pekee ya wingi wa maada ajizi, hata hivyo, wanachukua jukumu muhimu sana katika michakato ya kijiokemia.
tani bilioni 200 za uzito wa kikaboni kavu huzalishwa kila mwaka, na ndaniPhotosynthesis inachukua tani bilioni 170 za dioksidi kaboni. Katika mchakato wa shughuli muhimu ya microorganisms, tani bilioni 6 za nitrojeni na tani bilioni 2 za fosforasi, pamoja na kiasi kikubwa cha chuma, magnesiamu, sulfuri, kalsiamu na vipengele vingine vinahusika katika mzunguko wa biogenic kila mwaka. Wakati huu, ubinadamu huzalisha takriban tani bilioni 100 za madini.
Katika kipindi cha maisha yao, viumbe vina mchango mkubwa katika mzunguko wa dutu, kuleta utulivu na kubadilisha biosphere, tabia na muundo ambao hufanya mtu kufikiri juu ya uwepo wa nguvu za juu.
Kitendaji cha nishati
Baada ya kufahamiana na muundo na muundo wa biolojia, wacha tuendelee na kazi zake. Wacha tuanze na nishati. Kama unavyojua, mimea huchukua mionzi ya jua na kueneza biosphere na nishati muhimu. Takriban 10% ya mwanga ulionaswa hutumiwa na wazalishaji kwa mahitaji yao (hasa kwa kupumua kwa seli). Kila kitu kingine kinasambazwa kupitia minyororo ya chakula katika mifumo yote ya ikolojia ya biolojia. Sehemu ya nishati hiyo huhifadhiwa kwenye matumbo ya dunia, na kuyajaza kwa nguvu zake (makaa ya mawe, mafuta, n.k.).
Hata kwa kuzingatia utendakazi na muundo wa biosphere kwa ufupi, kila mara huteua kazi ya redoksi kama spishi ndogo za nishati. Kwa kuwa ni wazalishaji, bakteria ya chemosynthetic inaweza kutoa nishati kutoka kwa athari za oxidation na kupunguza misombo ya isokaboni. Katika mchakato wa oxidation ya sulfidi hidrojeni, bakteria ya sulfuri hulisha nishati, na chuma (kutoka 2-valent hadi 3-valent) - bakteria ya chuma. Nitrifying pia usiketi bilamambo. Wao oxidize misombo ya amonia kwa nitrati na nitriti. Ndiyo maana wakulima hurutubisha mashamba yao na misombo ya amonia, ambayo haifyonzwa na mimea peke yao. Wakati wa kurutubisha udongo moja kwa moja na nitrati, tishu za uhifadhi wa mimea hujaa maji, ambayo husababisha kuzorota kwa ladha yao na kuongezeka kwa hatari ya magonjwa ya utumbo kwa wale wanaoila.
Kitendaji cha kutengeneza mazingira
Viumbe hai huunda udongo, na pia hudhibiti muundo wa hewa na maganda ya maji ya dunia. Ikiwa photosynthesis haikuwepo kwenye sayari, usambazaji wa oksijeni ya angahewa ungetumika katika miaka 2000. Kwa kuongezea, katika karne moja, kwa sababu ya kuongezeka kwa mkusanyiko wa kaboni dioksidi angani, viumbe vingeanza kufa. Kwa siku moja, msitu unaweza kunyonya hadi 25% ya kaboni dioksidi kutoka kwa safu ya mita 50 ya hewa. Mti wa ukubwa wa kati unaweza kutoa oksijeni kwa watu wanne. Hekta moja ya misitu yenye miti mirefu, iliyo karibu na jiji, kila mwaka huhifadhi takriban tani 100 za vumbi. Ziwa Baikal, ambalo ni maarufu kwa uwazi wake wa kioo, ni shukrani kwa crustaceans ndogo kwamba "huchuja" mara tatu kwa mwaka. Na hii ni mifano michache tu ya jinsi viumbe hai hudhibiti utungaji wa dutu katika biosphere.
Kitendaji cha umakini
Viumbe hai, na hasa viumbe vidogo, vinaweza kuzingatia vipengele vingi vya kemikali vinavyopatikana katika biosphere. Karibu 90% ya nitrojeni ya udongoni matokeo ya shughuli ya mwani wa bluu-kijani. Bakteria wanaweza kujilimbikizia chuma (kwa mfano, kwa kuongeza bikaboneti mumunyifu wa maji kwa hidroksidi iliyowekwa katika mazingira yao), manganese, na hata fedha. Kipengele hiki cha kustaajabisha kiliruhusu wanasayansi kuamini kwamba ni kutokana na viumbe vidogo kwamba kuna amana nyingi sana za chuma duniani.
Katika baadhi ya nchi, vipengele kama vile germanium na selenium hutolewa kutoka kwa mimea. Mwani wa Fucus unaweza kukusanya titaniamu mara 10,000 zaidi ya iliyomo katika maji ya bahari ya jirani. Kila tani ya mwani wa kahawia ina kilo kadhaa za iodini. Mwaloni wa Australia hukusanya alumini, pine - beryllium, birch - bariamu na strontium, larch - niobium na manganese, na thorium imejilimbikizia aspen, cherry ya ndege na fir. Aidha, baadhi ya mimea hata "kukusanya" madini ya thamani. Kwa hivyo, katika tani 1 ya jivu kunaweza kuwa na hadi gramu 85 za dhahabu!
Kitendaji cha uharibifu
Muundo wa kemikali wa biolojia ya Dunia na mazingira yake huhusisha sio tu ubunifu, bali pia michakato ya uharibifu. Walakini, pia wana jukumu kubwa katika udhibiti wa vitu kwenye sayari. Kwa maisha ya kazi ya viumbe hai, madini ya mabaki ya kikaboni na hali ya hewa ya miamba hutokea. Bakteria, kuvu, mwani wa bluu-kijani, na lichens zinaweza kuvunja miamba migumu kwa kutoa asidi ya kaboni, nitrasi, na sulfuriki. Misombo ya babuzi pia hutoa mizizi ya miti. Kuna bakteria ambao wanaweza hata kuharibu glasi na dhahabu.
Kitendaji cha usafiri
Kwa kuzingatia muundo nakazi za biosphere, mtu hawezi kupoteza mtazamo wa uhamisho mkubwa wa suala. Mti huinua maji kutoka ardhini kwenda kwenye angahewa, fuko hutupa ardhi juu, samaki huogelea dhidi ya mkondo wa maji, kundi la nzige huhama - yote haya ni dhihirisho la kazi ya usafirishaji ya biosphere.
Viu hai vinaweza kufanya kazi kubwa sana ya kijiolojia, kuunda taswira mpya ya biolojia na kushiriki kikamilifu katika michakato yake yote.
Kando ni muhimu kuzingatia mchakato wa malezi ya miamba ya sedimentary. Hatua ya kwanza ya mchakato huu ni hali ya hewa - uharibifu wa tabaka za juu za lithosphere chini ya hatua ya hewa, jua, maji na microorganisms. Kuingilia ndani ya mwamba, mizizi ya mimea inaweza kuiharibu. Maji yanayoingia kwenye nyufa zinazoundwa na mizizi huyeyuka na kubeba dutu hii. Hii ni kutokana na vipengele vya babuzi vya mmea. Lichens ni nyingi hasa katika asidi za kikaboni. Kwa hivyo, hali ya hewa ya kimwili hutokea pamoja na hali ya hewa ya kemikali.
Kwa sababu ya kifo cha viumbe vya plankton, hadi tani milioni 100 za chokaa huwekwa kila mwaka chini ya bahari ya dunia. Wengi wao ni wa asili ya kemikali, kwa mfano, katika eneo la mawasiliano kati ya maji ya chini ya ardhi yenye asidi na alkali. Kwa kifo cha mwani wa unicellular na radiolarians, tope zenye silicon huundwa ambazo hufunika mamia ya maelfu ya km2 ya bahari.
Kitendaji cha kutengeneza udongo
Sifa na muundo wa biosphere ni pana sana hivi kwamba utendaji wake wote unahusiana kwa karibu. Kwa hivyo, malezi ya udongo ni moja ya matawi ya kubadilishana kwa wingina malezi ya mazingira, lakini inazingatiwa tofauti kutokana na umuhimu wake. Wakati wa uharibifu na usindikaji zaidi wa miamba na microorganisms, shell huru, yenye matunda ya dunia huundwa, inayoitwa udongo. Mizizi ya mimea kubwa hutoa vipengele vya madini kutoka kwa upeo wa kina, kuimarisha tabaka za juu za udongo pamoja nao na kuongeza matunda yao. Udongo hupokea misombo ya kikaboni kutoka kwa mizizi iliyokufa na shina za mimea, pamoja na kinyesi na mizoga ya wanyama. Michanganyiko hii ni chakula cha viumbe hai vya udongo vinavyofanya madini ya viumbe hai, kuzalisha kaboni dioksidi, asidi za kikaboni na amonia.
Wadudu wasio na uti wa mgongo, wadudu, pamoja na mabuu yao, hucheza jukumu muhimu zaidi la kuunda muundo. Wanafanya udongo kuwa huru na kufaa kwa maisha ya mimea. Wanyama wa vertebrate (moles, shrews na wengine) hupunguza dunia, na kuchangia ukuaji wa mafanikio wa vichaka ndani yake. Usiku, hewa iliyogandamizwa iliyobarishwa hupenya ardhini, ambayo ni muhimu kwa kupumua kwa mizizi na vijidudu.
Muundo wa kustaajabisha wa biosphere.
