Todos os seres vivos do planeta Terra entram em estreito contato uns com os outros e com o meio ambiente, formando assim os ecossistemas. Essas comunidades de organismos que interagem não são isoladas umas das outras. Eles estão interligados por várias relações, principalmente alimentos. A totalidade dos ecossistemas forma um único ecossistema planetário, que é chamado de biosfera. Este artigo considerará a estrutura da biosfera, sua composição e principais funções.
Ciência
Este conceito foi introduzido pela primeira vez na ciência por J. B. Lamarck em 1803 e significava a totalidade de todos os organismos vivos no planeta Terra. No final do século XIX, o termo "biosfera" foi utilizado por J. Zuse, que incluiu a matéria inanimada das rochas sedimentares na estrutura da biosfera. A doutrina da biosfera surgiu em 1926, quando V. I. Vernadsky resumiu uma enorme quantidade de informações científicas, de uma forma ou de outrailustrando a relação entre matéria viva e não viva. O cientista conseguiu mostrar que nosso planeta não é apenas habitado por organismos vivos, mas também está sendo ativamente transformado por eles. Além disso, segundo Vernadsky, a intervenção humana nos processos naturais é tão significativa que é possível falar da noosfera - uma nova fase no desenvolvimento da biosfera. Hoje, a ciência da biosfera combina dados de diferentes áreas do conhecimento. Entre eles estão biologia, química, geologia, climatologia, oceanologia, ciência do solo e outros.
A estrutura da biosfera é tal que os organismos vivos podem manter independentemente a composição necessária do solo, atmosfera e hidrosfera. Desempenham um papel ambiental fundamental. Com base nisso, os cientistas levantaram a hipótese de que o solo e o ar foram criados pelos próprios organismos vivos ao longo de centenas de milhões de anos de evolução. Tendo estudado as semelhanças na estrutura de rochas geológicas mais profundas do que o Cambriano, com rochas posteriores, Vernadsky sugeriu que a vida no planeta existia na forma dos organismos mais simples quase desde o início. Mais tarde, os geólogos provaram a falácia desta hipótese.
Como o sol é a base energética para a existência de toda a vida na Terra, a biosfera pode ser considerada como uma concha, cuja estrutura e composição são formadas devido à atividade conjunta dos organismos vivos e são determinadas por a entrada de energia solar. Agora vamos nos familiarizar com a estrutura da biosfera da Terra.
Vivo e não vivo
Considerando a composição e estrutura da biosfera, em primeiro lugarvale notar que é composto por matéria viva e não viva (matéria inerte). A maior parte dos organismos vivos está concentrada em três camadas geológicas da Terra: a atmosfera (camada de ar), hidrosfera (oceanos, mares e assim por diante) e litosfera (camada superior de rocha). No entanto, essas conchas são distribuídas de forma desigual no maior ecossistema. Assim, a hidrosfera está totalmente representada na estrutura da biosfera, enquanto a litosfera e a atmosfera estão parcialmente representadas (camadas superior e inferior, respectivamente).
O componente não vivo da biosfera consiste em:
- Substância biogênica, que é um produto da atividade vital dos organismos vivos. Inclui: carvão, petróleo, turfa, calcário natural, gás, etc.
- Substância bioinerte, resultado conjunto da atividade vital dos organismos e processos não biológicos. Isso inclui: solo, lodo, reservatórios de água e assim por diante.
- Substância inerte, que está incluída no ciclo biológico, mas não é produto da atividade vital dos organismos vivos. Este grupo inclui: água, sais metálicos, nitrogênio atmosférico, etc.
Limites da biosfera
Conceitos como composição, estrutura e limites da biosfera estão intimamente relacionados entre si. Apesar do fato de bactérias e esporos terem sido encontrados em altitudes de até 85 quilômetros, acredita-se que o limite superior da biosfera seja de 20 a 25 km. Em altitudes elevadas, a concentração de matéria viva é insignificante devido à forte influência da radiação solar.
Na hidrosfera, a vida está presente em todos os lugares. E mesmo na Fossa das Marianas, cuja profundidade é de 11 km, o cientistada França, J. Picard observou não apenas invertebrados, mas também peixes. Bactérias, algas, foraminíferos e crustáceos vivem sob mais de 400 metros de gelo antártico. As bactérias são encontradas sob uma camada de quilômetro de lodo e nas águas subterrâneas. No entanto, a maior concentração de seres vivos é observada a uma profundidade de até 3 km. Assim, os limites e a estrutura da biosfera em diferentes partes do planeta podem ser diferentes.
Atmosfera, litosfera e hidrosfera
A atmosfera é composta principalmente de oxigênio e nitrogênio. Contém pequenas quantidades de argônio, dióxido de carbono e ozônio. A vida das criaturas terrestres e aquáticas depende do estado da atmosfera. O oxigênio é necessário para a respiração dos organismos vivos e a mineralização de substâncias orgânicas moribundas. Bem, o dióxido de carbono é usado pelas plantas para a fotossíntese.
A litosfera tem uma espessura de 50 a 200 km, no entanto, o principal número de espécies de organismos vivos está concentrado em sua camada superior com várias dezenas de centímetros de espessura. A propagação da vida nas profundezas da litosfera é limitada devido a uma série de fatores, sendo os principais: f alta de luz, alta densidade de temperatura média e alta. Assim, o limite inferior da distribuição da vida na litosfera é uma profundidade de 3 km, na qual foram encontrados alguns tipos de bactérias. Para ser justo, deve-se notar que eles não viviam no solo, mas em águas subterrâneas e horizontes petrolíferos. O valor da litosfera reside no fato de dar vida às plantas, nutrindo-as com todas as substâncias necessárias.
Hidrosferaé um componente essencial da biosfera. Cerca de 90% do abastecimento de água cai no Oceano Mundial, que ocupa 70% da superfície do planeta. Ele contém 1,3 bilhão de km3, e rios e lagos contêm 0,2 milhão de km3 de água. O fator mais importante na atividade vital do organismo é o conteúdo de oxigênio e dióxido de carbono na água.
Números fascinantes
A composição, estrutura e funções da biosfera surpreendem com sua escala. Agora vamos conhecer alguns fatos interessantes. A água contém 660 vezes mais dióxido de carbono do que o ar. Em terra prevalece a diversidade do mundo vegetal e no mar - o mundo animal. 92 por cento de toda a biomassa em terra são plantas verdes. No oceano, 94% são microorganismos e animais.
Em média, uma vez a cada oito anos, a biomassa da Terra é renovada. As plantas terrestres precisam de 14 anos para isso, as plantas oceânicas - 33 dias. Levará 3.000 anos para toda a água do globo passar pelos organismos vivos, oxigênio - até 5.000 anos e dióxido de carbono - 6 anos. Para nitrogênio, carbono e fósforo, esses ciclos são ainda mais longos. O ciclo biológico não é fechado - cerca de 10% da matéria viva passa para depósitos sedimentares e sepultamentos.
A biosfera representa apenas 0,05% da massa do nosso planeta. Ocupa cerca de 0,4% do volume da Terra. A massa dos seres vivos é apenas 0,01-0,02% da massa de matéria inerte, no entanto, eles desempenham um papel muito significativo nos processos geoquímicos.
200 bilhões de toneladas de peso seco orgânico são produzidas anualmente, e emA fotossíntese absorve 170 bilhões de toneladas de dióxido de carbono. No processo de atividade vital dos microrganismos, 6 bilhões de toneladas de nitrogênio e 2 bilhões de toneladas de fósforo, bem como uma enorme quantidade de ferro, magnésio, enxofre, cálcio e outros elementos estão envolvidos no ciclo biogênico todos os anos. Durante esse período, a humanidade produz cerca de 100 bilhões de toneladas de minerais.
No decorrer de sua vida, os organismos contribuem significativamente para a circulação de substâncias, estabilizando e transformando a biosfera, cujas propriedades e estrutura fazem pensar na presença de poderes superiores.
Função de energia
Depois de conhecer a estrutura e composição da biosfera, passemos às suas funções. Vamos começar com energia. Como você sabe, as plantas absorvem a radiação solar e saturam a biosfera com energia vital. Aproximadamente 10% da luz captada é utilizada pelos produtores para suas necessidades (principalmente para respiração celular). Todo o resto é distribuído através de cadeias alimentares em todos os ecossistemas da biosfera. Parte da energia é conservada nas entranhas da terra, saturando-as com seu poder (carvão, óleo, etc.).
Mesmo considerando brevemente as funções e a estrutura da biosfera, eles sempre destacam a função redox como uma subespécie de energia. Sendo produtoras, as bactérias quimiossintéticas podem extrair energia das reações de oxidação e redução de compostos inorgânicos. No processo de oxidação do sulfeto de hidrogênio, as bactérias sulfurosas se alimentam de energia e ferro (de 2-valente a 3-valente) - bactérias de ferro. Nitrificante também não fica semromances. Eles oxidam compostos de amônio em nitratos e nitritos. É por isso que os agricultores fertilizam seus campos com compostos de amônio, que não são absorvidos pelas plantas por conta própria. Ao fertilizar o solo diretamente com nitratos, os tecidos de armazenamento das plantas ficam saturados de água, o que leva a uma deterioração do seu sabor e a um aumento do risco de doenças digestivas em quem as ingere.
Função formadora de ambiente
Os organismos vivos formam o solo, e também regulam a composição do ar e das conchas da água da terra. Se a fotossíntese não existisse no planeta, o suprimento de oxigênio atmosférico se esgotaria em 2000 anos. Além disso, literalmente em um século, devido ao aumento da concentração de dióxido de carbono no ar, os organismos começariam a morrer. Em um dia, uma floresta pode absorver até 25% de dióxido de carbono de uma camada de ar de 50 metros. Uma árvore de tamanho médio pode fornecer oxigênio para quatro pessoas. Um hectare de floresta decídua, localizado próximo à cidade, retém anualmente cerca de 100 toneladas de poeira. O Lago Baikal, famoso por sua transparência cristalina, é assim graças aos pequenos crustáceos que o “filtram” três vezes por ano. E estes são apenas alguns exemplos de como os organismos vivos regulam a composição de substâncias na biosfera.
Função de concentração
Os seres vivos, e principalmente os microrganismos, são capazes de concentrar muitos elementos químicos encontrados na biosfera. Quase 90% de nitrogênio do solosão o resultado da atividade de algas verde-azuladas. As bactérias podem concentrar ferro (por exemplo, oxidando bicarbonato solúvel em água em hidróxido depositado em seu ambiente), manganês e até prata. Esse recurso incrível permitiu que os cientistas acreditassem que é graças aos microrganismos que existem tantos depósitos de metal na Terra.
Em alguns países, elementos como germânio e selênio são extraídos de plantas. As algas fucus podem acumular 10.000 vezes mais titânio do que o contido na água do mar circundante. Cada tonelada de algas marrons contém vários quilos de iodo. O carvalho australiano acumula alumínio, pinho - berílio, bétula - bário e estrôncio, larício - nióbio e manganês, e o tório está concentrado em álamo tremedor, cerejeira e abeto. Além disso, algumas plantas até "coletam" metais preciosos. Assim, em 1 tonelada de cinza de absinto pode haver até 85 gramas de ouro!
Função Destrutiva
A estrutura química da biosfera da Terra e seu ambiente envolve não apenas processos criativos, mas também destrutivos. No entanto, eles também desempenham um grande papel na regulação de substâncias no planeta. Com a vida ativa dos organismos vivos, ocorre a mineralização de resíduos orgânicos e o intemperismo das rochas. Bactérias, fungos, algas verde-azuladas e líquens podem quebrar rochas duras liberando ácidos carbônico, nitroso e sulfúrico. Compostos corrosivos também liberam raízes de árvores. Existem bactérias que podem até destruir vidro e ouro.
Função de transporte
Considerando a estrutura efunções da biosfera, não se pode perder de vista a transferência de massa da matéria. Uma árvore eleva a água da terra para a atmosfera, uma toupeira joga a terra para cima, um peixe nada contra a corrente, um enxame de gafanhotos migra - tudo isso é uma manifestação da função de transporte da biosfera.
A matéria viva pode realizar um tremendo trabalho geológico, formando uma nova imagem da biosfera e participando ativamente de todos os seus processos.
Separadamente vale destacar o processo de formação das rochas sedimentares. A primeira etapa desse processo é o intemperismo - a destruição das camadas superiores da litosfera sob a ação do ar, sol, água e microorganismos. Invadindo a rocha, as raízes das plantas podem destruí-la. A água que penetra nas rachaduras formadas pelas raízes se dissolve e leva embora a substância. Isto é devido aos componentes corrosivos da planta. Os liquens são especialmente abundantes em ácidos orgânicos. Assim, o intemperismo físico ocorre junto com o intemperismo químico.
Devido à morte de organismos planctônicos, até 100 milhões de toneladas de calcário são depositadas anualmente no fundo dos oceanos do mundo. Muitos deles são de origem química, estando, por exemplo, na zona de contacto entre águas subterrâneas ácidas e alcalinas. Com a morte de algas unicelulares e radiolários, formam-se lodos contendo silício que cobrem centenas de milhares de km2 do fundo do mar.
Função formadora do solo
As propriedades e a estrutura da biosfera são tão abrangentes que todas as suas funções estão intimamente relacionadas. Assim, a formação do solo é um dos ramos da troca de massae formação ambiental, mas é considerado separadamente devido à sua importância. Durante a destruição e posterior processamento de rochas por microorganismos, forma-se uma casca solta e frutífera da terra, chamada solo. As raízes das grandes plantas extraem elementos minerais de horizontes profundos, enriquecendo com eles as camadas superiores do solo e aumentando sua fecundidade. O solo recebe compostos orgânicos das raízes e caules mortos das plantas, bem como dos excrementos e carcaças de animais. Esses compostos são alimento para os organismos do solo que mineralizam a matéria orgânica, produzindo dióxido de carbono, ácidos orgânicos e amônia.
Invertebrados, insetos, assim como suas larvas, desempenham o papel mais importante na formação de estruturas. Eles tornam o solo solto e adequado para a vida das plantas. Animais vertebrados (toupeiras, musaranhos e outros) soltam a terra, contribuindo para o crescimento bem-sucedido de arbustos nela. À noite, o ar comprimido refrigerado penetra no solo, o que é necessário para a respiração de raízes e microorganismos.
Uma estrutura incrível da biosfera.
