Биосфера Земли

Жизнь на нашей планете зародилась благодаря сочетанию многих факторов. Один из них заключается в том, что Земля находится на благоприятном расстоянии от Солнца — не слишком нагревается днём и не сильно переохлаждается ночью. Также известно, что наша планета состоит из литосферы (это твёрдая оболочка Земли, которая включает в себя земную кору и верхний слой мантии), атмосферы (воздушной оболочки), гидросферы (водной оболочки) и биосферы (это оболочка Земли, где существует жизнь во всех её проявлениях).

Оболочки Земли

Самая крупная природная экосистема — биосфера — охватывает всю поверхность нашей планеты.

Термин «биосфера» происходит от двух греческих слов: «биос», что в переводе означает «жизнь», и «сфера» — «шар».

В неё входит множество других, очень разных по размерам и устройству природных экосистем. Это водные и наземные — экосистемы океанов, морей, озёр, рек, прудов, а также тундры, хвойных и лиственных лесов, степей, пустынь и другое.

Биосфера — это оболочка Земли, которая заселена живыми организмами и преобразована ими. По подсчётам учёных, биосфера начала формироваться около четырёх миллиардов лет назад, когда на нашей планете стали зарождаться первые организмы. Долгое время они существовали лишь в воде, где для этого были созданы благоприятные условия. Шло время. Постепенно живые организмы вышли на сушу и стали осваивать планету. На сегодняшний день они населяют все оболочки Земли.

Органический мир нашей планеты включает великое множество не похожих друг на друга организмов. Число известных науке видов живых существ на Земле приближается к двум миллионам.

Количество видов

Количество видов

Первые живые организмы на Земле возникли предположительно около 4 млрд лет назад. Жизнь представлена в разнообразных формах, размерах и местах обитания.

Формы жизни бывают клеточные (большинство живых организмов на Земле, а именно животные, растения, грибы и бактерии) и неклеточные (вирусы). Они настолько малы, что видны только под электронным микроскопом. Вирусы являются возбудителями многих болезней растений и животных.

Формы жизни

Размеры живых организмов очень разнообразны: от бактерий, которые очень-очень малы и не видны невооружённым глазом, до огромных животных, например, синий кит − самое большое млекопитающее на Земле (он больше человека более чем в 17 раз), в растительном мире: от грибов до деревьев.

Что касается мест обитания, рассмотрим пример морской экосистемы. Как разительно не похожи друг на друга живущая среди залитых тропическим солнцем коралловых рифов ярко и пёстро окрашенная рыба-бабочка и обитатель мрачных океанических глубин — чёрный и зубастый хаулиод. Видите, как интересно.

Границы биосферы определяются условиями, которые необходимы для существования живых организмов: освещённостью, составом воздуха, наличием питательных веществ, а также структурой и температурой воды.

Исходя из этого, нижняя граница биосферы расположена в земной коре на глубине до семи с половиной километров. Верхняя её граница проходит в атмосфере — на уровне озонового слоя. Озоновый слой находится на высоте от двадцати до двадцати пяти километров.

Таким образом, биосфера охватывает всю гидросферу, верхнюю часть литосферы и нижнюю часть атмосферы. Биосфера представляет собой совокупность всех живых организмов. Человек также является частью биосферы.

Большая часть растений обладает чудесным свойством — образовывать на свету из воды, углекислого газа и минеральных веществ органические вещества.

Органические вещества используются растением для различных целей: идут на построение его тела, откладываются в запас, используются при прорастании семян.

Этот процесс называется фотосинтезом (от греческих слов «фотос» — «свет», «синтез» — «соединение»).

Для того чтобы разобраться, какие условия необходимы для протекания фотосинтеза, проделаем несколько несложных опытов.

Возьмём два одинаковых комнатных растения. Одно из них поставим туда, где оно будет освещаться ярким солнечным светом. Второе растение поставим в тёмное место, куда солнечный свет вообще не проникает.

Через неделю срежем с каждого растения по одному листу. Опустим листья сначала в кипящую воду, а затем на несколько минут в горячий спирт, пока листья не обесцветятся. Промоем обесцвеченные листья, расправим их и обработаем слабым раствором йода. Известно, что от йода синеет крахмал. Тот лист, который был на свету, посинел. Второй же лист, на который не попадал солнечный свет, остался бесцветным.

Опыт показывает, что только в том листе, который был освещён солнцем, образовался крахмал.

Чтобы ответить на вопрос, из каких веществ образуются органические вещества, проведём следующий опыт.

Выставим на свет на куске стекла под стеклянным колпаком веточку зелёного растения.

Края колпака смажем вазелином, для того чтобы воздух, содержащий углекислый газ, не смог проникнуть под колпак.

Рядом с растением под колпак поставим стакан с раствором едкой щёлочи. Вскоре под колпаком углекислый газ будет поглощён едкой щёлочью. Через двое суток снимем колпак с растения, срежем один лист и проверим, образовался ли в его клетках крахмал. При обработке раствором йода лист не посинеет. Значит, крахмала в листе нет.

Опыт показывает, что растению для образования органических веществ в процессе фотосинтеза необходим углекислый газ.

Проведём ещё один опыт. Возьмём две ёмкости и опустим в них стаканы с водой, в которые поставлены веточки с зелёными листьями какого-нибудь растения. Наполним ёмкости углекислым газом и плотно закроем, чтобы не проникал воздух. Первую ёмкость выставим на яркий свет, вторую поставим в тёмный шкаф.

Через сутки откроем ёмкости, опустим в них горящие лучинки. В первой — лучинка не гаснет, а продолжает ярко гореть. Значит, в этой ёмкости появился какой-то газ, поддерживающий горение. Поддерживает горение только кислород. Зелёные листья растения поглотили значительную часть углекислого газа и выделили некоторое количество кислорода. Опущенная во вторую ёмкость горящая лучинка потухнет.

Следовательно, зелёные растения выделяют кислород только на свету.

Процесс фотосинтеза можно записать так: углекислый газ взаимодействует с водой на свету с образованием органических веществ и кислорода.

Фотосинтез — важнейший процесс, благодаря которому возможна жизнь на Земле. В процессе фотосинтеза зелёные растения ежегодно образуют большое количество органических веществ, поглощают углекислый газ, выделяют в атмосферу свободный кислород. Поэтому озеленение городов и посёлков способствует обогащению воздуха кислородом. Благодаря фотосинтезу ежегодно запасается огромное количество солнечной энергии.

Результатом жизнедеятельности растений стало постепенное уменьшение количества углекислого газа в атмосфере и накопление в ней кислорода. Из особой формы кислорода — озона — сформировался слой, препятствующий проникновению на Землю ультрафиолетовых лучей, пагубно действующих на живые организмы. Из растений образовались залежи угля, нефти, торфа, а на дне морей из крошечных раковин одноклеточных животных, живших миллионы лет назад, — месторождения ценного строительного материала — известняка. Благодаря живым организмам на Земле появилась и почва.

Живая оболочка Земли — биосфера — очень тонкая и хрупкая. Учёные подсчитали, что ели бы живое вещество биосферы удалось выделить в чистом виде и равномерно распределить по поверхности земного шара, то получился бы слой всего около 2 см толщиной (толща всей биосферы измеряется десятками километров).