Вертикальная и горизонтальная структура биосфер…


Вертикальная и горизонтальная структура биосферы
Условия существования жизни в биосфере
Живое вещество распределено в биосфере почти повсеместно, но довольно неравномерно: участки, обогащенные жизнью, чередуются с почти пустыми пространствами. Эта неравномерность распределения живого вещества характерна для всех сред обитания и зависит от нескольких факторов, определяющих условия существования жизни в биосфере:
Внешний источник энергии – Солнце или эндогенное тепло планеты.
Достаточное количество воды для нормальной жизнедеятельности, обязательно в жидкой фазе.
Благоприятный термический режим. Слишком высокие температуры вызывают денатурацию белка, слишком низкие – замедляют или прекращают работу ферментов.
Достаточное количество кислорода и углекислого газа для эукариот и других субстратов для прокариот.
Необходимый минимум микроэлементов. Недостаток ограничивает проявления жизни, но не сводит их к нулю.
Осмотическое давление. Не развиваются живые организмы в сверхсоленой водной среде, превышающей концентрацию солей в морской воде примерно в 10 раз.
Таким образом, на поверхности Земли безжизненными оказываются лишь участки некоторых типов пустынь, ледников и водоемов с очень высокой соленостью воды.
Мнения относительно вертикальных границ биосферы неоднозначны. По определению Вернадского к биосфере можно отнести те зоны Земли, где существуют аборигенные сообщества живых организмов. По современным представлениям, к биосфере относятся: вся совокупность живых существ и все вещества литосферы, гидросферы и атмосферы, которые в настоящее время участвуют в природном биологическом круговороте, т.е. находятся под контролем продуцирования, потребления и трансформации (метаболизма) живыми организмами
Вертикальная структура биосферы
Земля состоит из геосфер - внутренних (ядро , мантия) и внешних (литосфера, гидросфера,атмосфера,биосфера)
• Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.
Преобладающие элементы химического состава литосферы: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.
Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92 % ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении земная кора — это “царство” кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земной коры.
• Гидросфера — водная оболочка Земли. В следствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.
Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C. Концентрация того или иного элемента в воде еще ничего не говорит о том, насколько он важен для растительных и животных организмов, обитающих в ней. В этом отношении ведущая роль принадлежит N, P, Si, которые усваиваются живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.
• Атмосфера — наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.
Атмосфера имеет несколько слоев:
* тропосфера — нижний слой, примыкающий к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около 80 % газового состава атмосферы и весь водяной пар;
* стратосфера;
* ноносфера — там “живое вещество” отсутствует.
Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78 %), O2 (21 %), CO2 (0,03 %).
• Биосфера (в современном понимании) — своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.
Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.
Горизонтальная структура биосферы
Обитаемая биосфера может быть определена как гигантская планетарная экосистема, состоящая из подсистем более мелких порядков. Крупные наземные экосистемы, относящиеся к одной природно-климатической зоне и имеющие общую структуру доминирующей растительности, называют биомами.
Расположение биомов по поверхности Земли обуславливается особенностями климата:осадков и температуры, т.е. проявлениями гидротермической зональности. Поэтому понятие «биом» часто отождествляют с понятием «географическая зона».
Распределение главных биомов также сходно с распределением основных типов почв, но не всегда совпадает с ними.
Лимитирующим фактором, определяющим характер растительности на большей части суши, является количество осадков. Сочетание среднегодового количества осадков, средней температуры и типа почв приводит к образованию тропических, умеренных и полярных вариантов пустынных, травянистых или лесных экосистем.
Названия биомов, их количество, площади территорий растительных сообществ, попадающих в тот или иной биом, могут быть различны в зависимости от точки зрения автора. Поэтому существует несколько классификаций биомов. Но в любой из них можно выделить три основных группы биомов (экосистем) суши: пустынные, травянистые и лесные, с переходными типами между ними – полупустынями и лесостепями.
Пустынные экосистемы, или аридные зоны
Территории, на которых испарение превышает количество осадков (осадков менее 250 мм/год). Эти экосистемы испытывают постоянный дефицит влаги. Радиационный индекс сухости – от 5 на границах полупустынь до 50 в наиболее засушливых областях. Осадки – редкие дожди или туманы.
Температуры либо высоки круглый год (тропические пустыни), либо высоки летом и низки зимой. Характерен резкий контраст между дневными и ночными температурами из-за разреженной растительности: тепло, накапливаемое почвой за день, быстро теряется ночью.
На распространение растений в экосистеме пустынь важное влияние оказывает субстрат. По его характеру пустыни и типизируют: песчаные, глинистые, каменистые, скальные и пр.
Травянистые экосистемы
Приурочены к регионам, в которых среднегодовое количество осадков достаточно для произрастания трав, но выпадают они неравномерно, так что периодические засухи препятствуют развитию древесной растительности на длительный срок на больших территориях. Радиационный индекс - 1,2-3.
Почвы плодородные, богатые гумусом, особенно в степях умеренных широт. Соответственно, эти биомы, наряду с лесными, наиболее сильно нарушены человеком. Естественные сообщества остались на небольших участках, основная часть травянистых биомов ушла под распашку.
Лесные экосистемы
Приурочены к регионам с достаточно большим и относительно постоянным количеством осадков – без продолжительных засух в вегетационный период. Радиационный индекс сухости близок к единице и даже ниже ее. Древесная растительность заметно сглаживает контраст между дневными и ночными температурами. Именно такие гидротермические условия благоприятны для формирования высокопродуктивных лесных биомов.
В тропических лесах доминируют вечнозеленые растения, которые характеризуются самым высоким разнообразием видов животных и растений, чем какие-либо другие экосистемы земли. Основным лимитирующим фактором для данных экосистем является низкое содержание питательных веществ в почвах. Леса умеренного пояса произрастают в условиях сезонных колебаний климата. Благодаря сезонному листопаду почвы здесь богаче.

Приложенные файлы

  • docx 11328495
    Размер файла: 19 kB Загрузок: 1

Добавить комментарий