หน้าที่องค์ประกอบและโครงสร้างของชีวมณฑล

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดของดาวเคราะห์ โลก เข้ามาใกล้ชิดกันและกันด้วยสิ่งแวดล้อมจึงสร้างระบบนิเวศ ชุมชนเหล่านี้ของสิ่งมีชีวิตที่ปฏิสัมพันธ์ไม่ได้ถูกแยกออกจากกัน พวกเขามีความสัมพันธ์กันโดยส่วนใหญ่เป็นอาหาร จำนวนทั้งสิ้นของระบบนิเวศเป็นระบบนิเวศของดาวเคราะห์ดวงเดียวเรียกว่าชีวมณฑล ในบทความนี้เราจะพิจารณาโครงสร้างของ biosphere, ของมัน องค์ประกอบและหน้าที่หลัก

วิทยาศาสตร์

นี้ แนวคิดนี้เป็นครั้งแรกในศาสตร์ของ Zh B. มาร์ค ใน ไกล 1803 และหมายถึงทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดของดาวเคราะห์ โลก. ในช่วงปลายศตวรรษที่สิบเก้า "ชีววง" มือสอง เจ Zyuseซึ่งรวมถึงเรื่องที่ไม่มีชีวิตชีวาของหินตะกอนในโครงสร้างของชีวมณฑล หลักปรัชญาของชีววิทยาที่ปรากฏในปีพ. ศ. 2469 เมื่อวีเวอร์ทานสกี้ได้สรุปข้อมูลทางวิทยาศาสตร์มากมาย หรืออีกวิธีหนึ่ง แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิตที่ไม่มีชีวิต นักวิทยาศาสตร์ ฉันสามารถแสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ของเราไม่เพียงเท่านั้นมีประชากรอาศัยอยู่ แต่ยังมีการเปลี่ยนแปลงอย่างแข็งขัน นอกจากนี้ตาม Vernadsky การแทรกแซงของคนในกระบวนการทางธรรมชาติที่มีความสำคัญเพื่อให้เป็นไปได้ที่จะพูดคุยเกี่ยวกับ noosphere - เฟสใหม่ของการพัฒนาของ biosphere จนถึงปัจจุบันวิทยาศาสตร์ของชีววิทยาศาสตร์รวมข้อมูลจากสาขาความรู้ที่แตกต่างกัน ในหมู่พวกเขาเราสามารถพูดถึงชีววิทยาเคมีธรณีวิทยาภูมิอากาศวิทยาศาสตร์ธรณีวิทยาและอื่น ๆ

โครงสร้างของชีวภาพเป็นเช่นที่สิ่งมีชีวิตสามารถรักษาองค์ประกอบที่จำเป็นของดินบรรยากาศและ hydrosphere ได้อย่างอิสระ พวกเขามีบทบาทด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญ ขึ้นอยู่กับเรื่องนี้ นักวิทยาศาสตร์ สมมติฐานว่าดินและอากาศเป็นที่สร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิตเองเป็นเวลาหลายร้อยล้านปีของวิวัฒนาการ มีการศึกษาความคล้ายคลึงกันในโครงสร้างของธรณีวิทยาหินนอนอยู่ลึกกว่าหิน Cambrian กับหินในภายหลัง Vernadsky ชี้ให้เห็นว่าในรูปแบบของสิ่งมีชีวิตที่ง่ายที่สุดชีวิตบนดาวเคราะห์ที่มีอยู่เกือบจะตั้งแต่เริ่มต้น ต่อมาธรณีวิทยาได้พิสูจน์ความผิดพลาดของสมมติฐานนี้

เนื่องจากดวงอาทิตย์เป็นพื้นฐานของพลังงานสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลกทั้งหมดไบโอชีวภาพจึงถือได้ว่าเป็นเปลือกซึ่งโครงสร้างและองค์ประกอบของมันเกิดขึ้นใน ค่าใช้จ่าย กิจกรรมร่วมกันของสิ่งมีชีวิตและถูกกำหนดโดยการไหลเข้าของพลังงานแสงอาทิตย์ ตอนนี้ขอทำความคุ้นเคยกับโครงสร้างของโลกชีววิทยา

ชีวิตและไม่มีชีวิต

พิจารณาองค์ประกอบและโครงสร้างของชีวมณฑลเป็นสิ่งแรกที่น่าสังเกตว่าประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิตที่ไม่อยู่ในสภาพ (inert matter) ส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิตมีสมาธิอยู่ สาม เปลือกหอยทางธรณีวิทยาของโลก: ชั้นบรรยากาศ (ชั้นอากาศ) hydrosphere (มหาสมุทรทะเลและอื่น ๆ ) และชั้นหิน (ชั้นบนของหิน) อย่างไรก็ตามเปลือกเหล่านี้มีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอในระบบนิเวศที่ใหญ่ที่สุด ดังนั้น hydrosphere จะแสดงในโครงสร้างของ biosphere อย่างสมบูรณ์และ lithosphere และบรรยากาศเป็นส่วนหนึ่ง (upper และ lower layers ตามลำดับ)

องค์ประกอบที่ไม่มีชีวิตของชีวมณฑลประกอบด้วย จาก:

1. สารไบโอเจนซึ่งเป็นผลพลอยได้จากชีวิตสิ่งมีชีวิต ประกอบด้วยถ่านหินน้ำมันพีทหินปูนธรรมชาติก๊าซเป็นต้น
2. bioinert สารซึ่งเป็นผลจากชีวิตของสิ่งมีชีวิตและกระบวนการที่ไม่ใช่ทางชีวภาพ ซึ่งรวมถึง: ดินตะกอนน้ำ อ่างเก็บน้ำ และอื่น ๆ
3. สารชีวภาพที่เข้าสู่วงจรทางชีวภาพ แต่ไม่ใช่ผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต กลุ่มนี้ประกอบด้วย: เกลือน้ำโลหะไนโตรเจนในบรรยากาศและอื่น ๆ

ขอบเขตของชีวมณฑล

แนวคิดเช่นองค์ประกอบโครงสร้างและเขตแดนของชีวมณฑลมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกัน แม้จะมีข้อเท็จจริงที่ว่า ที่ แบคทีเรียและสปอร์พบที่ระดับความสูงถึง 85 กิโลเมตร, ที่ ขีด จำกัด บนของชีวมณฑลคือ 20-25 กม. ที่ระดับความสูงความเข้มข้นของสิ่งมีชีวิตน้อยมากเนื่องจากมีผลกระทบจากรังสีดวงอาทิตย์

ใน hydrosphere ชีวิตมีอยู่ทั่วไป และแม้กระทั่งใน Mariana Trench ซึ่งมีความลึก 11 กม. นักวิทยาศาสตร์ จากฝรั่งเศส J. ปิ ไม่เพียง แต่สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังเท่านั้น ภายใต้มากกว่า 400-เมตร ความหนา น้ำแข็งแอนตาร์กติกอยู่แบคทีเรียสาหร่าย foraminifera และครัสเตเชีย แบคทีเรียจะอยู่ภายใต้โคลนและน้ำใต้ดินจำนวนหนึ่งกิโลเมตร ที่ น้อยกว่า ความเข้มข้นของสิ่งมีชีวิตอยู่ที่ระดับความลึก 3 กิโลเมตร ดังนั้นเขตแดนและโครงสร้างของชีวมณฑลในส่วนต่างๆของดาวเคราะห์อาจแตกต่างกัน

บรรยากาศบรรยากาศของเปลือกโลกและอุทกสถิต

บรรยากาศ ประกอบด้วยส่วนใหญ่ของออกซิเจนและไนโตรเจน ในปริมาณที่น้อยจะมีอาร์กอนคาร์บอนไดออกไซด์และโอโซน จากสภาพของบรรยากาศขึ้นอยู่กับชีวิตของทั้งสองแผ่นดินและสิ่งมีชีวิตในน้ำ ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิตและแร่ธาตุของสารอินทรีย์ที่ตายแล้ว ดีคาร์บอนไดออกไซด์ถูกใช้โดยพืชในการสังเคราะห์แสง

เปลือกโลก มีความหนาตั้งแต่ 50 ถึง 200 กม. อย่างไรก็ตามจำนวนหลักของสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ของมัน ชั้นบนหนาหลายสิบเซนติเมตร การแพร่กระจายของชีวิตที่อยู่ในชั้นหินมีข้อ จำกัด เนื่องจากปัจจัยหลายประการซึ่งหลัก ๆ ได้แก่ การขาดความสว่างความหนาแน่นสูงปานกลางและอุณหภูมิสูง ดังนั้นขีด จำกัด ล่างของการแพร่กระจายของชีวิตใน lithosphere เป็นความลึกของ 3 กม. ที่ มันเป็น พบแบคทีเรียบางประเภท มันเป็นเรื่องธรรมดาที่จะกล่าวว่าพวกเขาอาศัยอยู่ไม่ได้อยู่ในพื้นดิน แต่ในน่านน้ำใต้ดินและขอบฟ้าที่มีน้ำมัน ค่าของเปลือกโลกก็คือว่า มันจะช่วยให้ ชีวิตให้กับพืชอาหาร สารที่จำเป็นทั้งหมดของพวกเขา.

อุทก เป็นองค์ประกอบสำคัญของชีวมณฑล ประมาณ 90 % น้ำสำรองอยู่ในมหาสมุทรโลกซึ่งครอง 70 % พื้นผิวของดาวเคราะห์ มีกม. 1.3 พันล้านกิโลเมตร³, และแม่น้ำและ ทะเลสาป - 0.2 ล้านกิโลเมตร³ น้ำ ปัจจัยที่สำคัญที่สุดในกิจกรรมที่สำคัญของร่างกายคือเนื้อหาของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ในน้ำ

ตัวเลขที่น่าสนใจ

องค์ประกอบของโครงสร้างและหน้าที่ของไบโอโนเซอร์นั้นน่าแปลกใจขนาดของพวกเขา เราจะทำความคุ้นเคยกับข้อเท็จจริงที่น่าสนใจบางอย่าง น้ำมีคาร์บอนไดออกไซด์ 660 เท่ามากกว่าในอากาศ บนบกความหลากหลายของพืชโลกเหนือกว่าและในทะเล - สัตว์ 92 เปอร์เซ็นต์ มวลชีวภาพทั้งหมดบนบกคือ สีเขียว พืช. อย่างไรก็ตามในมหาสมุทร 94 % เป็นจุลินทรีย์และสัตว์

โดยเฉลี่ยแล้วทุกๆแปดปีจะมีการต่ออายุสิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่ของโลก พืชที่ดินสำหรับความต้องการนี้ 14 ปี, มหาสมุทร - 33 วัน เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำทั้งหมดของโลกผ่านสิ่งมีชีวิตมันจะใช้เวลา 3000 ปีออกซิเจนไป 5000 ปีและคาร์บอนไดออกไซด์ - 6 ปี ในไนโตรเจนคาร์บอนและฟอสฟอรัสรอบเหล่านี้ ขึ้น อีกต่อไป วงจรชีวภาพไม่ปิด - ประมาณ 10 % สิ่งมีชีวิตที่ผ่านเข้าสู่ตะกอนและการฝังศพ

ชีวมณฑลมีเพียง 0.05 เท่านั้น % จากมวลของดาวเคราะห์ของเรา มันตรงตามลำดับที่ 0.4 % จาก ปริมาณของ จากโลก มวลของสิ่งมีชีวิตเพียง 0.01 เท่านั้น-0,02 % ของมวลของสารเฉื่อย แต่อย่างไรก็ตามพวกเขามีบทบาทสำคัญมากในกระบวนการธรณีเคมี

การผลิต 200 พันล้านตันต่อปีของน้ำหนักแห้งต่อปีorganics และในกระบวนการสังเคราะห์แสงดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 170 พันล้านตัน ในกระบวนการของชีวิตของจุลินทรีย์ 6 พันล้านตันไนโตรเจนและ 2 พันล้านฟอสฟอรัสมีส่วนร่วมในการหมุนเวียนของเชื้อโรคทุกปีรวมถึงธาตุเหล็กธาตุแมกนีเซียมกำมะถันแคลเซียมและธาตุอื่น ๆ เป็นจำนวนมาก ในช่วงเวลานี้มนุษยชาติผลิตแร่ประมาณ 100 พันล้านตัน

ในกิจกรรมสำคัญของพวกเขาสิ่งมีชีวิตมีส่วนสำคัญในการไหลเวียนของสารทำให้เสถียรภาพและการเปลี่ยนแปลงชีววิทยาคุณสมบัติและโครงสร้างของมันทำให้เราคิดถึงการดำรงอยู่ของพลังที่สูงขึ้น

ฟังก์ชั่นพลังงาน

เมื่อเราทำความคุ้นเคยกับโครงสร้างและองค์ประกอบของไบโอชีววิทยาแล้วเราก็หันไปหา ของมัน ฟังก์ชั่น เริ่มต้นกันเถอะ มีพลังงาน เป็นที่รู้จักกันพืชดูดซับรังสีดวงอาทิตย์และอิ่มตัวชีวภาพกับพลังงานที่สำคัญ ประมาณ 10 % (ส่วนใหญ่สำหรับการหายใจในเซลล์) ส่วนที่เหลือทั้งหมดผ่านห่วงโซ่อาหารขยายไปทั่วทุกระบบนิเวศน์ของชีวมณฑล เป็นส่วนหนึ่งของพลังงาน ดอง ในบาดาลของแผ่นดินอิ่มตัวด้วยความแรง (ถ่านหินน้ำมัน ฯลฯ )

แม้จะพิจารณาถึงหน้าที่และโครงสร้างของไบโอโนสั้นเสมอแยกความสามารถในการลดการออกซิเดชั่นเป็นสปีชีส์ย่อยของพลังงาน ในฐานะผู้ผลิตแบคทีเรียเคมีสังเคราะห์สามารถดึงพลังงานออกจากปฏิกิริยาการเกิดออกซิเดชันและการลดลงของสารประกอบอนินทรีย์ ในระหว่างการเกิดออกซิเดชันของไฮโดรเจนซัลไฟด์พลังงานจะมาจากแบคทีเรียกำมะถันและเหล็ก (จาก 2-valent ใน 3 valent) - แบคทีเรียเหล็ก ไนตริกยังไม่ได้นั่งว่าง พวกเขาออกซิไดซ์สารประกอบแอมโมเนียมเป็นไนเตรตและไนไตรท์ เพื่อจุดประสงค์นี้เกษตรกรจะเพาะกล้าในไร่นาของพวกเขาด้วยสารประกอบแอมโมเนียมซึ่งโดยตัวเองจะไม่ถูกดูดซึมโดยพืช เมื่อดินถูกปฏิสนธิโดยตรงกับไนเตรตเนื้อเยื่อพืชที่ถูกเก็บไว้จะเต็มไปด้วยน้ำซึ่งจะนำไปสู่การเสื่อมสภาพ คุณภาพรสชาติ และเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคของระบบทางเดินอาหารในผู้ที่กินอาหารพวกนี้

ฟังก์ชัน Mediating

สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ในดินและควบคุมองค์ประกอบของอากาศและเปลือกหอยของแผ่นดิน ถ้า คงจะ บนดาวเคราะห์ไม่มีการสังเคราะห์การสะสมของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศคือ คงจะ ใช้จ่ายไปแล้ว 2000 ปีที่ผ่านมา นอกจากนี้แท้จริงในหนึ่งศตวรรษเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศสิ่งมีชีวิตจะเริ่มตาย สำหรับวันหนึ่งป่าสามารถ กลืน จากชั้นอากาศ 50 เมตรถึง 25 % ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ต้นไม้ขนาดกลางสามารถให้ออกซิเจนได้ สี่ คน หนึ่งเฮกตาร์ของป่าผลัดใบตั้งอยู่ใกล้เมืองเป็นประจำทุกปีเก็บรักษาประมาณ 100 ตันของฝุ่น ทะเลสาบไบคาล, ซึ่ง มีชื่อเสียงในด้านความใสของคริสตัลเช่นเปลือกกุ้งขนาดเล็ก, ที่ สามครั้งต่อปี "กรอง" และนี่เป็นเพียงตัวอย่างบางส่วนของการที่สิ่งมีชีวิตควบคุมองค์ประกอบของสารในชั้นบรรยากาศชีวภาพ

ฟังก์ชั่นสมาธิ

สิ่งมีชีวิตและจุลินทรีย์โดยเฉพาะสามารถจับกลุ่มองค์ประกอบทางเคมีจำนวนมากใน biosphere ได้ จวน 90 % ไนโตรเจนในดินเป็นผลมาจาก สีเขียว ตะไคร่น้ำ แบคทีเรียสามารถรวมธาตุเหล็ก (ตัวอย่างเช่นออกซิไดซ์ไฮโดรคาร์บอเนตละลายในน้ำเพื่อให้ไฮโดรเจนไซด์ตกตะกอนในที่อยู่อาศัย) แมงกานีสและแม้แต่เงิน น่าพิศวงนี้ ลักษณะ ได้รับอนุญาต นักวิทยาศาสตร์ เชื่อว่าเป็นเพราะจุลินทรีย์บนพื้นดินที่มีเงินฝากโลหะมากมาย

ในบางประเทศมีองค์ประกอบเช่นเจอร์เมเนียมและ ซีลีเนียม สกัดจากพืช สาหร่ายสามารถสะสมไททาเนียมได้มากกว่าไทเทเนียม 10,000 เท่าในบริเวณโดยรอบ ของมัน น้ำทะเล สาหร่ายสีน้ำตาลแต่ละตันมีไอโอดีนหลายกิโลกรัม ไม้โอ๊คออสเตรเลียสะสมอลูมิเนียมสน - เบริลเลียม ไม้เรียว - แบเรียมและสตรอนเทียมต้นสนชนิดหนึ่ง - ไนโอเบียมและแมงกานีสและ ทอเรียม มุ่งเน้นในแอสเพน, นกเชอร์รี่ และเพศสัมพันธ์ นอกจากนี้พืชบางชนิดยัง "รวบรวม" โลหะมีค่า ดังนั้นในเถ้า 1 ตันของไม้วอร์มวูดได้ถึง 85 กรัมทอง!

ฟังก์ชั่นการทำลายล้าง

โครงสร้างทางเคมีของโลกชีวภาพและ ของมัน สภาพแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับการไม่เพียง แต่ความคิดสร้างสรรค์,แต่ยังกระบวนการทำลายล้าง อย่างไรก็ตามพวกเขายังมีบทบาทสำคัญในการควบคุมสารในดาวเคราะห์ ด้วยชีวิตที่ใช้งานของสิ่งมีชีวิตมีแร่ธาตุเหลือใช้และสภาพดินฟ้าอากาศที่เกิดขึ้น แบคทีเรีย, เชื้อรา, เขียวน้ำเงิน ตะไคร่น้ำและสาหร่ายสามารถทำลายได้ ของแข็ง สายพันธุ์เพื่อ ค่าใช้จ่าย การสกัดกรดคาร์บอนิกไนตรัสและกรดซัลฟิวริก สารประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนยังหลั่งสารในรากของต้นไม้ มีแบคทีเรียที่สามารถทำลายแก้วและทองคำ

ฟังก์ชั่นการขนส่ง

เมื่อพิจารณาถึงโครงสร้างและหน้าที่ของชีวมณฑลเราไม่สามารถมองเห็นการถ่ายโอนมวลของสสารได้ ต้นไม้ยกน้ำจากพื้นดินขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศตัวตุ่นจะเหวี่ยงดินขึ้นปลา ลอย ฝูงตั๊กแตนอพยพ - ทั้งหมดนี้เป็นการแสดงออกของฟังก์ชั่นการขนส่งของชีวมณฑล

สิ่งมีชีวิตสามารถทำงานทางธรณีวิทยามหาศาลสร้างภาพลักษณ์ใหม่ของชีวมณฑลและมีส่วนร่วมอย่างแข็งขัน ของมัน กระบวนการ

แยกเป็นมูลค่า noting กระบวนการก่อตัวของหินตะกอน ขั้นตอนแรกของกระบวนการนี้คือการผุกร่อน - ทำลายส่วนบน ชั้น ธรณีภาคภายใต้การกระทำของอากาศแสงแดดน้ำและจุลินทรีย์ รากของพืชสามารถทำลายได้ ของมัน. น้ำที่ซึมเข้าไปในรอยแตกเกิดจากรากละลายและนำสารออกไป นี่คือสาเหตุที่ส่วนประกอบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนของพืช โดยเฉพาะกรดอินทรีย์ที่มีความอุดมสมบูรณ์หลั่งไลเคนมาก ดังนั้นสภาพอากาศทางกายภาพเกิดขึ้นพร้อมกับสภาพดินฟ้าอากาศสารเคมี

เนื่องจากการตายของสิ่งมีชีวิตแพลงก์ตอนที่ด้านล่างมหาสมุทรฝากหินปูน 100 ล้านตันต่อปี หลายคนมีต้นกำเนิดทางเคมีเช่นในพื้นที่สัมผัสของกรดและน้ำใต้ดินอัลคาไลน์ กับการตายของสาหร่ายเซลล์เดียวและ radiolarians จะเกิดขึ้น ตะกอนซิลิกอนที่ครอบคลุมหลายร้อยหลายพันกิโลเมตร² ก้นทะเล

ฟังก์ชั่นดิน

คุณสมบัติและโครงสร้างของชีวมณฑลนั้นครอบคลุมทุกอย่าง ของมัน ฟังก์ชั่นที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิด ดังนั้นการก่อตัวของดินเป็นหนึ่งในสาขาของการแลกเปลี่ยนมวลและการก่อตัวในระดับกลาง แต่จะพิจารณาแยกจากกันโดยอาศัยอำนาจตาม ของเขา ของความสำคัญ ด้วยการทำลายและการประมวลผลต่อไปของหินโดยจุลินทรีย์ทำให้เกิดเปลือกหลวมของโลกเกิดขึ้นเรียกว่าดิน รากของพืชขนาดใหญ่จะสกัดองค์ประกอบแร่ธาตุจากขอบฟ้าลึกเสริมคุณค่าให้กับชั้นบนของดินและเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ ดินได้รับสารประกอบอินทรีย์จาก คนตาย รากและลำต้นของพืชเช่นเดียวกับอุจจาระและซากสัตว์ สารประกอบเหล่านี้เป็นอาหารสำหรับสิ่งมีชีวิตในดินที่ แร่ธาตุ อินทรีย์ผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กรดอินทรีย์และแอมโมเนีย.

สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังแมลงและพวกมันตัวอ่อนมีบทบาทโครงสร้างที่สำคัญที่สุด พวกเขาทำให้ดินหลวมและเหมาะสำหรับชีวิตของพืช สัตว์ที่มีกระดูกสันหลัง (ไฝ, นกชนิดอื่นเป็นต้น) คลายพื้นดินซึ่งมีส่วนทำให้การเจริญเติบโตของพุ่มไม้ประสบความสำเร็จ ในเวลากลางคืนแทรกซึมดิน แช่เย็น อัดอากาศซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการหายใจของรากและจุลินทรีย์

นั่นคือโครงสร้างที่น่าทึ่งของชีวมณฑล