Дэлхийн гаригийн бүх амьд оршнолууд бие биетэйгээ болон хүрээлэн буй орчинтой нягт холбоотой байж, улмаар экосистемийг бүрдүүлдэг. Эдгээр харилцан үйлчлэлцдэг организмуудын бүлгүүд бие биенээсээ тусгаарлагддаггүй. Тэд янз бүрийн харилцаа, ялангуяа хоол хүнсээр холбогддог. Экосистемийн нийлбэр нь нэг гаригийн экосистемийг бүрдүүлдэг бөгөөд үүнийг биосфер гэж нэрлэдэг. Энэ нийтлэлд шим мандлын бүтэц, түүний бүтэц, үндсэн чиг үүргийг авч үзэх болно.
Шинжлэх ухаан
Энэ ухагдахууныг анх 1803 онд Ж. Б. Ламарк шинжлэх ухаанд нэвтрүүлсэн бөгөөд энэ нь дэлхий дээрх бүх амьд организмын цогцыг илэрхийлсэн юм. 19-р зууны төгсгөлд шим мандлын бүтцэд тунамал чулуулгийн амьгүй бодисыг оруулсан Ж. Зусе "биосфер" гэсэн нэр томъёог ашигласан. Биосферийн тухай сургаал 1926 онд В. И. Вернадский шинжлэх ухааны асар их мэдээллийг нэгтгэн дүгнэхэд гарч ирэв. Амьд ба амьгүй материйн хоорондын хамаарлыг харуулсан. Эрдэмтэн манай гаригт амьд организмууд амьдардаг төдийгүй тэд идэвхтэй өөрчлөгдөж байгааг харуулж чадсан юм. Үүнээс гадна Вернадскийн хэлснээр байгалийн үйл явцад хүний оролцоо маш их ач холбогдолтой тул биосферийн хөгжлийн шинэ үе шат болох ноосферийн тухай ярих боломжтой юм. Өнөөдөр биосферийн шинжлэх ухаан нь мэдлэгийн янз бүрийн салбаруудын өгөгдлийг нэгтгэдэг. Тэдгээрийн дотор биологи, хими, геологи, цаг уур судлал, далай судлал, хөрс судлал болон бусад салбарууд багтана.
Биосферийн бүтэц нь амьд организмууд хөрс, агаар мандал, гидросферийн шаардлагатай найрлагыг бие даан хадгалах чадвартай байдаг. Тэд байгаль орчныг хамгаалах гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Үүний үндсэн дээр эрдэмтэд хөрс, агаарыг амьд организмууд өөрсдөө хэдэн зуун сая жилийн хувьслын явцад бий болгосон гэсэн таамаглал дэвшүүлсэн. Кембрийн үеэс илүү гүн орших геологийн чулуулгийн бүтэц, хожмын чулуулагтай ижил төстэй байдгийг судалж үзээд Вернадский дэлхий дээрх амьдрал бараг анхнаасаа хамгийн энгийн организм хэлбэрээр оршин тогтнож байсан гэж үздэг. Хожим нь геологичид энэ таамаг буруу болохыг нотолсон.
Нар бол дэлхий дээрх бүх амьдрал оршин тогтнох энергийн үндэс учир шим мандал нь амьд организмын хамтарсан үйл ажиллагааны үр дүнд бий болж, бүтэц, бүрэлдэхүүн нь тодорхойлогддог бүрхүүл гэж үзэж болно. нарны эрчим хүчний урсгал. Одоо дэлхийн шим мандлын бүтэцтэй танилцацгаая.
Амьд ба амьгүй
Биосферийн бүтэц, бүтцийг авч үзвэл юуны түрүүндЭнэ нь амьд ба амьгүй бодисоос (инерт бодис) бүрддэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Амьд организмын ихэнх хэсэг нь дэлхийн гурван геологийн бүрхүүлд төвлөрдөг: агаар мандал (агаарын давхарга), гидросфер (далай, тэнгис гэх мэт), литосфер (чулууны дээд давхарга). Гэсэн хэдий ч эдгээр бүрхүүлүүд нь хамгийн том экосистемд жигд бус тархсан байдаг. Иймээс гидросфер нь шим мандлын бүтцэд бүрэн, харин литосфер болон агаар мандал хэсэгчлэн (дээд ба доод давхарга) төлөөлдөг.
Биосферийн амьд бус бүрэлдэхүүн хэсэг нь:
- Амьд организмын амин чухал үйл ажиллагааны бүтээгдэхүүн болох биоген бодис. Үүнд: нүүрс, газрын тос, хүлэр, байгалийн шохойн чулуу, хий гэх мэт.
- Организмын амин чухал үйл ажиллагаа ба биологийн бус үйл явцын хамтарсан үр дүн болох биоинерт бодис. Үүнд: хөрс, шавар, усан сан гэх мэт.
- Биологийн мөчлөгт ордог боловч амьд организмын амин чухал үйл ажиллагааны бүтээгдэхүүн биш идэвхгүй бодис. Энэ бүлэгт ус, металлын давс, агаар мандлын азот гэх мэт орно.
Биосферийн хил хязгаар
Биосферийн бүтэц, бүтэц, хил хязгаар зэрэг ойлголтууд хоорондоо нягт холбоотой байдаг. Хэдийгээр 85 км хүртэл өндөрт нян, спорууд илэрсэн ч шим мандлын дээд хязгаар 20-25 км байдаг гэж үздэг. Өндөрт нарны цацрагийн хүчтэй нөлөөгөөр амьд бодисын концентраци маш бага байдаг.
Усан мандалд амьдрал хаа сайгүй байдаг. Тэр ч байтугай 11 км-ийн гүнтэй Мариана шуудуунд ч эрдэмтэнФранцаас Ж. Пикард зөвхөн сээр нуруугүй амьтдыг төдийгүй загасыг ажигласан. Бактери, замаг, фораминифер, хавч хэлбэртүүд Антарктидын мөсөн дор 400 гаруй метр гүнд амьдардаг. Бактери нь нэг километр лаг давхарга дор, гүний усанд байдаг. Гэсэн хэдий ч амьд биетийн хамгийн их төвлөрөл нь 3 км хүртэлх гүнд ажиглагддаг. Тиймээс манай гаригийн өөр өөр хэсгүүдийн шим мандлын хил хязгаар, бүтэц өөр өөр байж болно.
Агаар мандал, литосфер ба гидросфер
Агаар мандал нь ихэвчлэн хүчилтөрөгч, азотоос тогтдог. Энэ нь бага хэмжээний аргон, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, озон агуулдаг. Газар ба усны амьтдын амьдрал нь агаар мандлын төлөв байдлаас хамаардаг. Хүчилтөрөгч нь амьд организмын амьсгалах, үхэж буй органик бодисын эрдэсжилтэд зайлшгүй шаардлагатай. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ургамал фотосинтез хийхэд ашигладаг.
Литосфер нь 50-200 км зузаантай боловч амьд организмын үндсэн төрөл нь түүний дээд давхаргад хэдэн арван см зузаантай байдаг. Литосферийн гүнд амьдралын тархалт нь хэд хэдэн хүчин зүйлээс шалтгаалан хязгаарлагдмал байдаг бөгөөд тэдгээрийн гол нь гэрлийн хомсдол, дунд зэргийн өндөр нягтрал, өндөр температур юм. Ийнхүү литосфер дахь амьдралын тархалтын доод хил нь 3 км-ийн гүнд зарим төрлийн бактери илэрсэн байна. Шударга ёсны үүднээс тэд газар дээр биш, харин гүний ус, газрын тосны давхрагад амьдардаг байсныг тэмдэглэх нь зүйтэй. Литосферийн үнэ цэнэ нь ургамлыг амьдруулж, шаардлагатай бүх бодисоор тэжээж байдагт оршдог.
Ус мандалнь биосферийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Усан хангамжийн 90 орчим хувь нь дэлхийн гадаргын 70 хувийг эзэлдэг Дэлхийн далайд ногдож байна. Энэ нь 1.3 тэрбум км3, гол, нуурууд 0.2 сая км3 ус агуулдаг. Организмын амин чухал үйл ажиллагааны хамгийн чухал хүчин зүйл бол усан дахь хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн агууламж юм.
Сонирхолтой тоонууд
Биосферийн бүтэц, бүтэц, үйл ажиллагаа нь цар хүрээгээрээ гайхшруулдаг. Одоо бид зарим сонирхолтой баримтуудтай танилцах болно. Ус нь агаараас 660 дахин их нүүрстөрөгчийн давхар ислийг агуулдаг. Газар дээр ургамлын ертөнцийн олон янз байдал давамгайлж, далайд - амьтны ертөнц. Газар дээрх нийт биомассын 92 хувийг ногоон ургамал эзэлдэг. Далайд 94% нь бичил биетэн ба амьтад байдаг.
Дэлхийн биомасс дунджаар найман жилд нэг удаа шинэчлэгддэг. Үүнд хуурай газрын ургамал 14 жил, далайн ургамал 33 хоног шаардагдана. Дэлхийн бүх ус амьд организмаар дамжин өнгөрөхөд 3000 жил, хүчилтөрөгч 5000 жил, нүүрстөрөгчийн давхар исэл 6 жил үргэлжилнэ. Азот, нүүрстөрөгч, фосфорын хувьд эдгээр мөчлөгүүд илүү урт байдаг. Биологийн мөчлөг хаагдаагүй - амьд бодисын 10 орчим хувь нь тунамал орд, булш руу шилждэг.
Биосфер нь манай гаригийн массын дөнгөж 0.05%-ийг эзэлдэг. Энэ нь дэлхийн эзлэхүүний 0.4 орчим хувийг эзэлдэг. Амьд биетийн масс нь идэвхгүй бодисын массын дөнгөж 0.01-0.02% байдаг ч тэд геохимийн процесст маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
200 тэрбум тонн органик хуурай жинг жил бүр үйлдвэрлэдэг бөгөөдФотосинтез нь 170 тэрбум тонн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг шингээдэг. Биогенийн эргэлтэнд бичил биетний амин чухал үйл явцад жил бүр 6 тэрбум тонн азот, 2 тэрбум тонн фосфор, түүнчлэн асар их хэмжээний төмөр, магни, хүхэр, кальци болон бусад элементүүд оролцдог. Энэ хугацаанд хүн төрөлхтөн 100 орчим тэрбум тонн ашигт малтмал үйлдвэрлэдэг.
Организмууд амьдралынхаа явцад бодисын эргэлтэнд чухал хувь нэмэр оруулж, шим мандлыг тогтворжуулж, хувиргах үйл явцад ихээхэн хувь нэмэр оруулдаг бөгөөд тэдгээрийн шинж чанар, бүтэц нь дээд хүч байгаа талаар бодоход хүргэдэг.
Эрчим хүчний функц
Шим мандлын бүтэц, найрлагатай танилцсаны дараа түүний чиг үүрэг рүү орцгооё. Эрчим хүчээр эхэлцгээе. Та бүхний мэдэж байгаагаар ургамал нарны цацрагийг шингээж, биосферийг амин чухал эрчим хүчээр хангадаг. Баригдсан гэрлийн 10 орчим хувийг үйлдвэрлэгчид өөрсдийн хэрэгцээнд (гол төлөв эсийн амьсгалахад) ашигладаг. Бусад бүх зүйл нь биосферийн бүх экосистемд хүнсний сүлжээгээр тархдаг. Эрчим хүчний нэг хэсэг нь дэлхийн гүнд хадгалагдаж, түүнийг эрчим хүчээр (нүүрс, газрын тос гэх мэт) ханадаг.
Биосферийн үйл ажиллагаа, бүтцийг товчхон авч үзвэл тэд энергийн дэд зүйл болох исэлдэлтийн функцийг үргэлж онцлон тэмдэглэдэг. Химисинтетик бактери нь үйлдвэрлэгчийн хувьд органик бус нэгдлүүдийг исэлдүүлэх, багасгах урвалаас энерги гаргаж авах боломжтой. Устөрөгчийн сульфидын исэлдэлтийн явцад хүхрийн бактери эрчим хүчээр хооллодог ба төмрөөр (2 валентаас 3 валент хүртэл) - төмрийн бактери. Нитратжуулах нь бас ямар ч сууж болохгүйхэрэг. Тэд аммонийн нэгдлүүдийг нитрат, нитрит болгон исэлдүүлдэг. Тийм ч учраас тариаланчид ургамалд өөрсдөө шингэдэггүй аммонийн нэгдлээр тариалангийн талбайгаа борддог. Хөрсийг нитратаар шууд бордох үед ургамлын хадгалалтын эдүүд усаар хэт ханаж, амт нь муудаж, идсэн хүмүүст хоол боловсруулах эрхтний өвчин тусах эрсдэл нэмэгддэг.
Байгаль орчныг бүрдүүлэгч функц
Амьд организмууд хөрсийг бүрдүүлдэг, мөн дэлхийн агаар, усны бүрхүүлийн найрлагыг зохицуулдаг. Хэрэв манай гараг дээр фотосинтез байхгүй байсан бол 2000 жилийн дараа агаар мандлын хүчилтөрөгчийн нөөц дуусах байсан. Нэмж дурдахад нэг зуунд агаар дахь нүүрстөрөгчийн давхар ислийн агууламж нэмэгдсэний улмаас организмууд үхэж эхэлдэг. Нэг өдрийн дотор ой мод 50 метрийн агаарын давхаргаас нүүрстөрөгчийн давхар ислийн 25 хүртэлх хувийг шингээж чаддаг. Дунд зэргийн хэмжээтэй мод дөрвөн хүнийг хүчилтөрөгчөөр хангаж чадна. Хотын ойролцоо байрладаг нэг га навчит ойд жилд 100 орчим тонн тоос хадгалагддаг. Талст тунгалаг байдгаараа алдартай Байгаль нуур жилдээ гурван удаа "шүүдэг" жижиг хавч хэлбэрийн ачаар ийм байдаг. Эдгээр нь амьд организмууд шим мандал дахь бодисын найрлагыг хэрхэн зохицуулдгийн цөөн хэдэн жишээ юм.
Баяжуулалтын функц
Амьд биетүүд, ялангуяа бичил биетүүд шим мандалд байдаг олон химийн элементүүдийг өөртөө төвлөрүүлэх чадвартай. Бараг 90% хөрсний азотхөх-ногоон замагны үйл ажиллагааны үр дүн юм. Бактери нь төмрийг (жишээлбэл, усанд уусдаг бикарбонатыг хүрээлэн буй орчинд хуримтлагдсан гидроксид болгон исэлдүүлэх замаар), марганец, тэр ч байтугай мөнгийг баяжуулж чаддаг. Энэхүү гайхалтай шинж чанар нь эрдэмтэд бичил биетний ачаар дэлхий дээр маш олон металлын орд байгаа гэдэгт итгэх боломжийг олгосон.
Зарим оронд германи, селен зэрэг элементүүдийг ургамлаас гаргаж авдаг. Фукус замаг нь далайн уснаас 10000 дахин их титан хуримтлуулж чаддаг. Нэг тонн бор замагт хэдэн кг иод агуулагддаг. Австралийн царс модонд хөнгөн цагаан, нарс - бериллий, хус - бари ба стронций, шинэс - ниоби, манган, тори нь улиас, шувууны интоор, гацуурт төвлөрдөг. Үүнээс гадна зарим ургамлууд бүр үнэт металлыг "цуглуулдаг". Тэгэхээр 1 тонн шарилжны үнсэнд 85 грамм хүртэл алт байж болно!
Хохиролтой функц
Дэлхийн шим мандал, хүрээлэн буй орчны химийн бүтэц нь зөвхөн бүтээлч бус, сүйтгэгч үйл явцыг хамардаг. Гэсэн хэдий ч тэд манай гараг дээрх бодисын зохицуулалтад ихээхэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Амьд организмын идэвхтэй амьдралын явцад органик үлдэгдэл эрдэсжилт, чулуулгийн өгөршил үүсдэг. Бактери, мөөгөнцөр, хөх ногоон замаг, хаг зэрэг нь нүүрстөрөгч, азот, хүхрийн хүчлийг ялгаруулж хатуу чулуулгийг задалдаг. Мөн идэмхий нэгдлүүд нь модны үндсийг ялгаруулдаг. Шил, алтыг хүртэл устгадаг бактери байдаг.
Тээврийн функц
Бүтэц болонБиосферийн үйл ажиллагааны хувьд бодисын массын шилжилтийг мартаж болохгүй. Мод дэлхийгээс усыг агаар мандалд өргөх, мэнгэ дэлхийг дээш шидэх, загас урсгал сөрөх, царцааны сүрэг нүүдэллэх - энэ бүхэн шим мандлын тээвэрлэлтийн үйл ажиллагааны нэг илрэл юм.
Амьд бодис геологийн асар их ажил хийж, шим мандлын шинэ дүр төрхийг бүрдүүлж, түүний бүх үйл явцад идэвхтэй оролцдог.
Тунамал чулуулаг үүсэх үйл явцыг тусад нь тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ үйл явцын эхний үе шат бол өгөршил - агаар, нар, ус, бичил биетний нөлөөн дор литосферийн дээд давхаргыг устгах явдал юм. Чулуунд нэвтрэн ороход ургамлын үндэс нь түүнийг устгаж чадна. Үндэсээс үүссэн ан цав руу нэвчиж буй ус нь уусч, бодисыг зөөвөрлөнө. Энэ нь ургамлын идэмхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй холбоотой юм. Ялангуяа хаг нь органик хүчлээр элбэг байдаг. Тиймээс химийн өгөршлийн хамт физик өгөршил үүсдэг.
Планктон организмын үхлийн улмаас дэлхийн далайн ёроолд жилд 100 сая тонн шохойн чулуу хуримтлагддаг. Тэдний олонх нь химийн гаралтай, жишээлбэл, хүчиллэг ба шүлтлэг гүний устай харьцах хэсэгт байдаг. Нэг эст замаг, радиолярь үхэхийн хэрээр цахиур агуулсан шавар үүсэж далайн ёроолын хэдэн зуун мянган км2 газрыг хамарч байна.
Хөрс үүсгэх функц
Биосферийн шинж чанар, бүтэц нь маш өргөн хүрээтэй тул түүний бүх үйл ажиллагаа нь хоорондоо нягт холбоотой байдаг. Тиймээс хөрс үүсэх нь масс солилцооны нэг салбар юмболон байгаль орчны тогтоц, гэхдээ ач холбогдлоор нь тусад нь авч үздэг. Чулуулгийг бичил биетээр устгах, цаашид боловсруулах явцад хөрс гэж нэрлэгддэг сул, үржил шимтэй бүрхүүл үүсдэг. Том ургамлын үндэс нь гүний давхаргаас эрдэс элементүүдийг гаргаж авснаар хөрсний дээд давхаргыг баяжуулж, үржил шимийг нь нэмэгдүүлдэг. Хөрс нь ургамлын үхсэн үндэс, иш, мөн амьтны ялгадас, сэг зэмээс органик нэгдлүүдийг хүлээн авдаг. Эдгээр нэгдлүүд нь органик бодисыг эрдэсжүүлж, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, органик хүчил, аммиак үүсгэдэг хөрсний организмд тэжээл болдог.
Сээр нуруугүйтэн, шавж, түүнчлэн тэдгээрийн авгалдай нь бүтэц үүсгэх хамгийн чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэд хөрсийг сул, ургамлын амьдрахад тохиромжтой болгодог. Сээр нуруутан амьтад (мэнгэ, хорхой болон бусад) дэлхийг сулруулж, бут сөөг амжилттай ургахад хувь нэмэр оруулдаг. Шөнийн цагаар хөргөсөн шахсан агаар хөрсөнд нэвчдэг бөгөөд энэ нь үндэс, бичил биетний амьсгалахад шаардлагатай байдаг.
Биосферийн ийм гайхалтай бүтэц.
