Yer planetinin bütün canlıları bir-biri ilə və ətraf mühitlə sıx təmasda olur və bununla da ekosistemlər əmələ gətirir. Qarşılıqlı təsir göstərən orqanizmlərin bu icmaları bir-birindən təcrid olunmur. Onlar müxtəlif münasibətlər, ilk növbədə qida ilə bağlıdır. Ekosistemlərin məcmusu biosfer adlanan vahid planetar ekosistemi təşkil edir. Bu məqalədə biosferin strukturu, onun tərkibi və əsas funksiyaları nəzərdən keçiriləcək.
Elm
Bu anlayış ilk dəfə 1803-cü ildə J. B. Lamark tərəfindən elmə daxil edilmişdir və Yer planetindəki bütün canlı orqanizmlərin məcmusunu nəzərdə tuturdu. XIX əsrin sonlarında biosferin strukturuna çöküntü süxurlarının cansız maddəsini daxil edən J. Zuse tərəfindən “biosfer” termini işlədilmişdir. Biosfer haqqında doktrina 1926-cı ildə V. İ. Vernadski bu və ya digər şəkildə çoxlu sayda elmi məlumatı ümumiləşdirəndə meydana çıxdı.canlı və cansız materiya arasındakı əlaqəni təsvir edir. Alim göstərə bildi ki, planetimiz nəinki canlı orqanizmlər yaşayır, həm də onlar tərəfindən fəal şəkildə transformasiya olunur. Bundan əlavə, Vernadskinin fikrincə, insanın təbii proseslərə müdaxiləsi o qədər əhəmiyyətlidir ki, noosferdən - biosferin inkişafının yeni mərhələsindən danışmaq olar. Bu gün biosfer elmi müxtəlif bilik sahələrindən alınan məlumatları birləşdirir. Onların arasında biologiya, kimya, geologiya, iqlimşünaslıq, okeanologiya, torpaqşünaslıq və başqaları var.
Biosferin strukturu elədir ki, canlı orqanizmlər müstəqil olaraq torpağın, atmosferin və hidrosferin lazımi tərkibini saxlaya bilirlər. Onlar əsas ekoloji rol oynayırlar. Buna əsaslanaraq alimlər torpaq və havanın yüz milyonlarla illik təkamül zamanı canlı orqanizmlərin özləri tərəfindən yaradıldığını fərz etdilər. Kembridən daha dərində yerləşən geoloji süxurların strukturunda sonrakı süxurlarla oxşarlıqları tədqiq edən Vernadski, planetdə həyatın demək olar ki, əvvəldən ən sadə orqanizmlər şəklində mövcud olduğunu irəli sürdü. Daha sonra geoloqlar bu fərziyyənin yanlışlığını sübut etdilər.
Günəş Yer kürəsində bütün həyatın mövcud olması üçün enerji əsası olduğu üçün biosferi canlı orqanizmlərin birgə fəaliyyəti nəticəsində əmələ gələn və strukturu və tərkibi ilə müəyyən edilən bir qabıq hesab etmək olar. günəş enerjisinin axını. İndi Yerin biosferinin quruluşu ilə tanış olaq.
Yaşayan və cansız
Biosferin tərkibini və quruluşunu nəzərə alaraq, ilk növbədəcanlı və cansız materiyadan (inert maddə) ibarət olduğunu qeyd etmək lazımdır. Canlı orqanizmlərin əsas hissəsi Yerin üç geoloji qabığında cəmləşmişdir: atmosfer (hava təbəqəsi), hidrosfer (okeanlar, dənizlər və s.) və litosfer (süxurun üst təbəqəsi). Bununla belə, bu qabıqlar ən böyük ekosistemdə qeyri-bərabər paylanır. Beləliklə, hidrosfer biosferin strukturunda tam, litosfer və atmosfer isə qismən təmsil olunur (müvafiq olaraq yuxarı və aşağı təbəqələr).
Biosferin cansız komponenti aşağıdakılardan ibarətdir:
- Canlı orqanizmlərin həyat fəaliyyətinin məhsulu olan biogen maddə. Buraya daxildir: kömür, neft, torf, təbii əhəngdaşı, qaz və s.
- Orqanizmlərin həyat fəaliyyətinin və qeyri-bioloji proseslərin birgə nəticəsi olan bioinert maddə. Bura daxildir: torpaq, lil, su anbarları və s.
- Bioloji dövrəyə daxil olan, lakin canlı orqanizmlərin həyati fəaliyyətinin məhsulu olmayan inert maddə. Bu qrupa daxildir: su, metal duzları, atmosfer azotu və s.
Biosferin sərhədləri
Biosferin tərkibi, strukturu və sərhədləri kimi anlayışlar bir-biri ilə sıx bağlıdır. 85 kilometrə qədər hündürlükdə bakteriya və sporların tapılmasına baxmayaraq, biosferin yuxarı həddinin 20-25 km olduğu ehtimal edilir. Yüksək hündürlüklərdə günəş radiasiyasının güclü təsiri səbəbindən canlı maddənin konsentrasiyası cüzidir.
Hidrosferdə həyat hər yerdə mövcuddur. Hətta dərinliyi 11 km olan Mariana xəndəkində də alimFransadan olan J. Picard təkcə onurğasızları deyil, həm də balıqları müşahidə etmişdir. Bakteriyalar, yosunlar, foraminiferlər və xərçəngkimilər 400 metrdən çox Antarktika buzunun altında yaşayır. Bakteriyalar bir kilometrlik lil qatının altında və yer altı sularda olur. Buna baxmayaraq, canlıların ən böyük konsentrasiyası 3 km-ə qədər dərinlikdə müşahidə olunur. Beləliklə, planetin müxtəlif yerlərində biosferin sərhədləri və quruluşu fərqli ola bilər.
Atmosfer, litosfer və hidrosfer
Atmosfer əsasən oksigen və azotdan ibarətdir. Tərkibində az miqdarda arqon, karbon qazı və ozon var. Həm quruda, həm də suda yaşayan canlıların həyatı atmosferin vəziyyətindən asılıdır. Oksigen canlı orqanizmlərin tənəffüsü və ölməkdə olan üzvi maddələrin minerallaşması üçün lazımdır. Karbon qazı bitkilər tərəfindən fotosintez üçün istifadə olunur.
Litosferin qalınlığı 50 ilə 200 km arasındadır, lakin canlı orqanizmlərin əsas növləri onun bir neçə on santimetr qalınlığında olan üst qatında cəmləşmişdir. Litosferin dərinliklərində həyatın yayılması bir sıra amillərlə məhdudlaşır, bunlardan başlıcaları: işığın olmaması, mühitin yüksək sıxlığı və yüksək temperaturdur. Beləliklə, litosferdə həyatın paylanmasının aşağı sərhədi 3 km dərinlikdir, burada bəzi bakteriyalar növləri aşkar edilmişdir. İnsaf naminə qeyd etmək lazımdır ki, onlar torpaqda deyil, yer altı sularda və neft horizontlarında yaşayıblar. Litosferin dəyəri ondadır ki, o, bitkilərə həyat verir, onları bütün lazımi maddələrlə qidalandırır.
Hidrosferbiosferin vacib komponentidir. Su ehtiyatının təxminən 90%-i planetin səthinin 70%-ni tutan Dünya Okeanının payına düşür. O, 1,3 milyard km3, çaylar və göllər isə 0,2 milyon km3 sudan ibarətdir. Orqanizmin həyati fəaliyyətində ən mühüm amil suda oksigen və karbon qazının olmasıdır.
Maraqlı rəqəmlər
Biosferin tərkibi, strukturu və funksiyaları miqyası ilə təəccübləndirir. İndi bəzi maraqlı faktlarla tanış olacağıq. Suda havadan 660 dəfə çox karbon qazı var. Quruda bitki aləminin müxtəlifliyi, dənizdə isə heyvanlar aləminin müxtəlifliyi üstünlük təşkil edir. Qurudakı bütün biokütlənin 92 faizi yaşıl bitkilərdir. Okeanda 94% mikroorqanizmlər və heyvanlardır.
Orta hesabla səkkiz ildə bir dəfə Yerin biokütləsi yenilənir. Bunun üçün quru bitkilərinə 14 il, okean bitkilərinə 33 gün lazımdır. Yer kürəsinin bütün suyunun canlı orqanizmlərdən keçməsi üçün 3000 il, oksigenin - 5000 ilə qədər, karbon qazının isə 6 ilə keçməsi lazımdır. Azot, karbon və fosfor üçün bu dövrlər daha uzundur. Bioloji dövrə qapalı deyil - canlı maddənin təxminən 10%-i çöküntü yataqlarına və basdırılmalara keçir.
Biosfer planetimizin kütləsinin yalnız 0,05%-ni təşkil edir. Yer kürəsinin həcminin təxminən 0,4%-ni tutur. Canlıların kütləsi inert maddə kütləsinin cəmi 0,01-0,02%-ni təşkil edir, lakin onlar geokimyəvi proseslərdə çox mühüm rol oynayırlar.
Hər il
200 milyard ton üzvi quru çəki istehsal olunurFotosintez 170 milyard ton karbon qazını udur. Mikroorqanizmlərin həyati fəaliyyəti prosesində hər il 6 milyard ton azot və 2 milyard ton fosfor, həmçinin çoxlu miqdarda dəmir, maqnezium, kükürd, kalsium və digər elementlər biogen dövrəyə daxil olur. Bu müddət ərzində bəşəriyyət təxminən 100 milyard ton mineral istehsal edir.
Orqanizmlər öz həyatı boyu maddələrin dövriyyəsinə mühüm töhfə verir, biosferi sabitləşdirir və transformasiya edir, onların xassələri və quruluşu insanı daha yüksək güclərin mövcudluğu haqqında düşünməyə vadar edir.
Enerji funksiyası
Biosferin quruluşu və tərkibi ilə tanış olduqdan sonra onun funksiyalarına keçək. Enerji ilə başlayaq. Bildiyiniz kimi, bitkilər günəş radiasiyasını udur və biosferi həyati enerji ilə doyurur. Tutulan işığın təxminən 10%-i istehsalçılar tərəfindən öz ehtiyacları üçün istifadə olunur (əsasən hüceyrə tənəffüsü üçün). Qalan hər şey qida zəncirləri vasitəsilə biosferin bütün ekosistemlərində paylanır. Enerjinin bir hissəsi yerin bağırsaqlarında saxlanılır və onları öz gücü (kömür, neft və s.) ilə doyurur.
Biosferin funksiyalarını və strukturunu qısaca nəzərdən keçirsək belə, onlar həmişə enerjinin alt növü kimi redoks funksiyasını ayırırlar. İstehsalçılar olaraq, kemosintetik bakteriyalar qeyri-üzvi birləşmələrin oksidləşmə və reduksiya reaksiyalarından enerji çıxara bilər. Hidrogen sulfidin oksidləşməsi prosesində kükürd bakteriyaları enerji ilə qidalanır və dəmir (2-valentdən 3-valentə qədər) - dəmir bakteriyaları. Nitrifikasiya da olmadan oturmayınişlər. Ammonium birləşmələrini nitratlara və nitritlərə oksidləşdirirlər. Məhz buna görə də fermerlər əkin sahələrini bitkilər öz-özünə udmayan ammonium birləşmələri ilə gübrələyirlər. Torpağı birbaşa nitratlarla gübrələyən zaman bitkilərin anbar toxumaları su ilə həddindən artıq doyurulur ki, bu da onların dadının pisləşməsinə və onları yeyənlərdə həzm sistemi xəstəliklərinə tutulma riskinin artmasına səbəb olur.
Ətraf mühiti yaradan funksiya
Canlı orqanizmlər torpağı əmələ gətirir, həmçinin yerin hava və su qabıqlarının tərkibini tənzimləyir. Əgər planetdə fotosintez olmasaydı, atmosferdəki oksigen ehtiyatı 2000 ildə tükənəcəkdi. Bundan əlavə, sözün əsl mənasında bir əsrdə havada karbon qazının konsentrasiyasının artması səbəbindən orqanizmlər ölməyə başlayacaqdı. Bir gündə bir meşə 50 metrlik hava təbəqəsindən 25%-ə qədər karbon qazını udur. Orta ölçülü bir ağac dörd nəfəri oksigenlə təmin edə bilər. Şəhərin yaxınlığında yerləşən bir hektar yarpaqlı meşə ildə 100 tona yaxın toz saxlayır. Kristal təmizliyi ilə məşhur olan Baykal gölü ildə üç dəfə onu “süzən” kiçik xərçəngkimilər sayəsində o qədər böyükdür. Bunlar canlı orqanizmlərin biosferdəki maddələrin tərkibini necə tənzimlədiyinə dair bir neçə nümunədir.
Konsentrasiya funksiyası
Canlılar və xüsusilə mikroorqanizmlər biosferdə olan bir çox kimyəvi elementləri cəmləşdirə bilirlər. Demək olar ki, 90% torpaq azotumavi-yaşıl yosunların fəaliyyətinin nəticəsidir. Bakteriyalar dəmiri (məsələn, suda həll olunan bikarbonatı onların mühitində yığılmış hidroksidə oksidləşdirərək), manqan və hətta gümüşü cəmləşdirə bilər. Bu heyrətamiz xüsusiyyət elm adamlarına mikroorqanizmlər sayəsində yer üzündə bu qədər çox metal yataqlarının olduğuna inanmağa imkan verdi.
Bəzi ölkələrdə germanium və selenium kimi elementlər bitkilərdən çıxarılır. Fucus yosunları ətrafdakı dəniz suyunun tərkibindən 10 000 dəfə çox titan toplaya bilir. Qəhvəyi yosunların hər tonunda bir neçə kiloqram yod var. Avstraliya palıdında alüminium, şam - berillium, ağcaqayın - barium və stronsium, larch - niobium və manqan, torium isə ağcaqovaq, quş albalı və küknarda cəmləşmişdir. Bundan əlavə, bəzi bitkilər hətta qiymətli metalları "toplayır". Beləliklə, 1 ton yovşan külündə 85 qrama qədər qızıl ola bilər!
Dağıdıcı funksiya
Yerin biosferinin və onun ətraf mühitinin kimyəvi quruluşu təkcə yaradıcı deyil, həm də dağıdıcı prosesləri əhatə edir. Bununla belə, onlar planetdəki maddələrin tənzimlənməsində də böyük rol oynayırlar. Canlı orqanizmlərin aktiv həyatı ilə üzvi qalıqların minerallaşması və süxurların aşınması baş verir. Bakteriyalar, göbələklər, mavi-yaşıl yosunlar və likenlər karbon, azot və sulfat turşularını buraxaraq bərk süxurları parçalaya bilərlər. Aşındırıcı birləşmələr də ağac köklərini buraxır. Hətta şüşə və qızılı məhv edə bilən bakteriyalar var.
Nəqliyyat funksiyası
Quruluşunu nəzərə alaraq vəbiosferin funksiyalarını nəzərə alaraq, maddənin kütləvi ötürülməsini gözdən qaçırmaq olmaz. Ağac yerdən suyu atmosferə qaldırır, köstəbək yeri yuxarı atır, balıq axına qarşı üzür, çəyirtkə sürüsü köç edir - bütün bunlar biosferin nəqliyyat funksiyasının təzahürüdür.
Canlı maddə biosferin yeni görüntüsünü formalaşdırmaqla və onun bütün proseslərində fəal iştirak etməklə nəhəng geoloji işlər görə bilər.
Çöküntü süxurlarının əmələ gəlməsi prosesini ayrıca qeyd etmək lazımdır. Bu prosesin birinci mərhələsi hava, günəş, su və mikroorqanizmlərin təsiri altında litosferin yuxarı təbəqələrinin məhv edilməsidir. Qayaya girən bitkilərin kökləri onu məhv edə bilər. Köklərin əmələ gətirdiyi çatlara sızan su maddəni əridib aparıb aparır. Bu, zavodun aşındırıcı komponentləri ilə bağlıdır. Likenlər üzvi turşularda xüsusilə bol olur. Beləliklə, fiziki aşınma kimyəvi aşınma ilə birlikdə baş verir.
Plankton orqanizmlərinin ölümü ilə əlaqədar olaraq dünya okeanlarının dibində hər il 100 milyon tona qədər əhəngdaşı çökür. Onların bir çoxu, məsələn, turşu və qələvi yer altı suların təmas bölgəsində olan kimyəvi mənşəlidir. Birhüceyrəli yosunların və radiolariyalıların ölümü ilə dəniz dibinin yüz minlərlə km2 hissəsini əhatə edən silisium tərkibli lillər əmələ gəlir.
Torpaq əmələ gətirən funksiya
Biosferin xassələri və quruluşu o qədər əhatəlidir ki, onun bütün funksiyaları bir-biri ilə sıx bağlıdır. Beləliklə, torpaq əmələ gəlməsi kütlə mübadiləsinin qollarından biridirvə ətraf mühitin formalaşması, lakin əhəmiyyətinə görə ayrıca nəzərdən keçirilir. Süxurların mikroorqanizmlər tərəfindən məhv edilməsi və sonrakı işlənməsi zamanı torpaq adlanan boş, məhsuldar bir qabıq əmələ gəlir. İri bitkilərin kökləri dərin üfüqlərdən mineral elementləri çıxarır, onlarla torpağın üst qatlarını zənginləşdirir və məhsuldarlığını artırır. Torpaq üzvi birləşmələri bitkilərin ölü köklərindən və gövdələrindən, həmçinin heyvanların nəcis və cəsədlərindən alır. Bu birləşmələr üzvi maddələri minerallaşdıran, karbon qazı, üzvi turşular və ammonyak istehsal edən torpaq orqanizmləri üçün qidadır.
Onurğasızlar, həşəratlar, eləcə də onların sürfələri ən mühüm struktur əmələ gətirən rol oynayır. Onlar torpağı boş və bitki həyatı üçün uyğun hala gətirirlər. Onurğalı heyvanlar (mollar, kəpənəklər və başqaları) yer üzünü gevşetir, içindəki kolların uğurlu böyüməsinə kömək edir. Gecələr soyudulmuş sıxılmış hava yerə nüfuz edir, bu da köklərin və mikroorqanizmlərin tənəffüsü üçün zəruridir.
Biosferin belə heyrətamiz strukturu.
