Všetci sme súčasťou živej škrupiny – biosféry. Ide o jedinečný ekosystém nielen našej planéty, ale aj galaxie ako celku. Nedávne štúdie samozrejme potvrdili, že organické látky sa našli na Marse a na rôznych asteroidoch, ale takáto rozmanitosť foriem života je na Zemi jedinečná. Ak ste pripravení trochu rozšíriť svoje obzory a ísť nad rámec školských osnov, je čas porozprávať sa podrobnejšie o charakteristikách biosféry, jej štruktúre a hlavných funkciách.
Koncept biosféry a jej podstata
Biosféra je podmienený obal Zeme obývaný živými organizmami. Prečo podmienené? Faktom je, že ostatné škrupiny planéty (pozemské, vodné a vzdušné) orámujú planétu súvislou vrstvou. Najprv prichádza zemská a oceánska kôra (litosféra), potom hydrosféra (spája všetky vodné útvary), potom atmosféra(vzduchový obal plynule prechádzajúci do vesmíru). Je ťažké si predstaviť biosféru ako špecifickú vrstvu, pretože živé organizmy sú rovnomerne rozmiestnené po celom povrchu Zeme a môžu žiť vo všetkých troch prvkoch.
Základné charakteristiky biosféry siahajú až do staroveku, no stále je to „najmladšia“schránka našej planéty. Život na Zemi vznikol relatívne nedávno, len pred 3,8 miliardami rokov, čo je v porovnaní s vekom planéty len maličkosť. Existujú dva koncepty biosféry:
- Prvá definuje škrupinu ako celok všetkej organickej hmoty na planéte. Práve to slúžilo ako základ pre výraz, ktorý sa používa dodnes.
- Druhý koncept navrhol V. I. Vernadsky, veril, že biosféra je neoddeliteľnou jednotou a interakciou živej a neživej prírody v širšom zmysle týchto definícií.
Hlavné charakteristiky biosféry však určuje práve jej organická zložka. Koniec koncov, toto je jeho zásadný rozdiel od ostatných škrupín Zeme.
Náuka o biosfére a pôvod termínu
Koncept živej škrupiny bol navrhnutý v 19. storočí. Jean-Baptiste Lamarck stručne opísal biosféru, pričom oficiálny názov ešte ani neexistoval. V roku 1875 rakúsky paleontológ a geológ Eduard Suess prvýkrát vytvoril termín „biosféra“, ktorý sa používa dodnes.
Sovietsky filozof a biogeochemik V. I. Vernadsky výrazne prispel k štúdiu všetkého života na Zemi, preslávil sa vďaka vytvoreniu holistickej doktríny biosféry. ATv jeho spisoch živé organizmy pôsobia ako mocná sila, ktorá sa nepretržite podieľa na premene planéty Zem.
Limity živých organizmov
Všeobecný popis biosféry začína popisom hraníc, v ktorých môžu živé organizmy žiť. Niektoré z nich sú dosť húževnaté a dokážu vydržať aj tie najkritickejšie podmienky.
Hranice biosféry:
- Horný okraj. Určuje to atmosféra, a konkrétne ozónová vrstva Zeme, je to asi 15-20 kilometrov. Čím bližšie k rovníku, tým silnejšia je ochranná clona planéty. Nad ozónovou vrstvou je život jednoducho nemožný, pretože ultrafialové žiarenie je nezlučiteľné s vitálnou aktivitou buniek organizmu. Navyše množstvo kyslíka sa s výškou výrazne znižuje, čo je škodlivé aj pre živé bytosti.
- Spodná hranica. Určená litosférou, maximálna možná hĺbka nepresahuje 3,5 - 7,5 kilometra. Všetko závisí od kritického zvýšenia teploty, pri ktorej dochádza k denaturácii proteínových štruktúr. Väčšina živých organizmov je však sústredená v hĺbke len niekoľkých metrov, to je koreňový systém rastlín, húb, mikroorganizmov, hmyzu a živočíchov, ktoré žijú v dierach.
- Hranice v hydrosfére. Živé organizmy môžu existovať v absolútne akejkoľvek časti oceánu: od povrchu vody (planktón, riasy) až po dno hlbokomorských priekop. Vedci napríklad dokázali, že život existuje aj v Mariánskej priekope v hĺbke 11 kilometrov.
Živá štruktúra škrupiny
Medzi hlavné charakteristiky biosféry patríjeho štruktúru. Vernadsky vyčlenil niekoľko druhov látok, ktoré tvoria živú škrupinu. Okrem toho môžu mať organický aj anorganický pôvod:
- Živá látka. To zahŕňa všetko, čo má bunkovú štruktúru. Hmotnosť živej hmoty v štruktúre biosféry je však malá a predstavuje doslova jednu milióntinu celej škrupiny. Charakteristickým znakom živej hmoty biosféry je, že je najdôležitejšou súčasťou našej planéty. Sú to predsa živé organizmy, ktoré neustále ovplyvňujú vzhľad Zeme a menia štruktúru jej povrchu.
- Biogénna látka. Sú to štruktúry, ktoré vytvárajú a spracúvajú živé organizmy. Prekvapivo, za milióny rokov prešli živé bytosti sústavami svojich orgánov takmer celý svetový oceán, obrovské množstvo atmosférických plynov a veľké množstvo minerálov. Tieto procesy produkujú minerály organického pôvodu, ako je ropa, uhličitanové horniny a uhlie.
- Inertná látka. Ide o produkty neživej prírody, ktoré vznikli bez priamej účasti živých organizmov. Patria sem horniny, minerály a anorganická časť pôdy.
- Bio-inertná látka. Pamätáme si, že živé organizmy neustále ovplyvňujú planétu. V dôsledku toho vznikajú látky, ktoré sú produktmi rozpadu a deštrukcie inertných štruktúr. Do tejto skupiny patrí pôda, zvetraná kôra a sedimentárne horniny organického pôvodu.
- Štruktúra biosféry môže zahŕňať aj látky, ktoré sú vstav rádioaktívneho rozpadu.
- Samostatnou skupinou sú atómy, ktoré neustále vznikajú v procese ionizácie pod vplyvom kozmického žiarenia.
- V poslednej dobe boli do štruktúry biosféry zahrnuté látky mimozemského (kozmického) pôvodu.
Živá hmota v iných obaloch Zeme
Ak sa podrobne zaoberáme charakteristikami a zložením biosféry, potom nemožno nezohľadniť rysy životne dôležitej činnosti živých organizmov v iných obaloch planéty:
Aerosféra. Živé organizmy nemôžu byť suspendované v atmosférických vrstvách, mikroskopické kvapky vody slúžia ako substrát pre život aerobiónov a slnečná aktivita a aerosóly sú zdrojom nevyčerpateľnej energie. Organizmy žijúce v atmosfére sú rozdelené do troch skupín. Trobobionty – sú aktívne vo vesmíre od vrcholkov stromov až po kupovité oblaky. Altobionty sú organizmy, ktoré dokážu prežiť v riedkom vzduchu. Parabionty – náhodne spadajú do najvyšších vrstiev atmosféry. V tejto nadmorskej výške strácajú schopnosť rozmnožovania a ich životný cyklus sa výrazne skracuje
Geobiosféra. Zemská kôra slúži ako substrát a biotop pre geobionty. Táto škrupina zahŕňa aj niekoľko úrovní, na ktorých žijú konkrétne formy života. Terrabionty sú organizmy, ktoré žijú priamo na povrchu zeme. Terabiosféra je zase rozdelená na niekoľko ďalších schránok: fytosféra (zóna od vrcholkov stromov pozemský povrch) a ipedosféra (pôdna vrstva a zvetrávacia kôra). Liparské pásmo - vysokohorské oblasti, v ktorých je život nemožný ani pre vyššie rastliny. Typickými predstaviteľmi tejto zóny sú eolobionty. Litobiosféra – hlboké vrstvy zemskej kôry. Táto zóna je rozdelená na hypoterrabiosféru (miesto, kde môžu žiť aeróbne (kyslík vyžadujúce) formy života) a telurobiosféru (tu môžu prežiť len anaeróbne (bezkyslíkové) organizmy). Okrem toho možno v litobiosfére nájsť litobionty, ktoré žijú v podzemných vodách a horninových póroch
Hydrobiosféra. Táto oblasť pokrýva všetky vodné útvary (okrem podzemných vôd a atmosférickej vlhkosti) našej planéty, vrátane ľadovcov. Obyvatelia morí a oceánov sa nazývajú hydrobionti, ktorí sa zase delia na: Aquabionti - obyvatelia kontinentálnych vôd. Marinobionty sú živé organizmy morí a oceánov. Vo vodnom stĺpci sa rozlišujú tri úrovne života v závislosti od množstva slnečného svetla, ktoré preniká dovnútra: Fotosféra je najviac osvetlená zóna. Disfotsféra je vždy oblasť súmraku oceánu (nie viac ako 1 % slnečného žiarenia). Afotosféra – zóna absolútnej tmy
Od tundry po tropické pralesy. Klasifikácia planétových biomov
Charakteristika biosféry je neoddeliteľne spojená s pojmom bióm. Tento termín označuje veľké biologické systémy, ktoré majú určitý prevládajúci typ vegetácie alebo špecifické krajinné prvky. Celkovo ich je deväť. Nižšie je uvedený stručný popis toho hlavnéhobiosféra biomy:
- Tundra. Obrovská plocha bez stromov, ktorá zaberá severné časti Eurázie a Severnej Ameriky. Vegetácia tohto pásma nie je bohatá, najmä lišajníky, sezónne trávy a machy. Fauna je rozmanitejšia, najmä počas teplých mesiacov roka, keď sa začína obdobie sťahovania mnohých druhov vtákov a zvierat.
- Taiga. Hlavným typom vegetácie v tejto oblasti sú ihličnaté lesy. Bióm zaberá asi 11 % celej plochy súše. Napriek drsným poveternostným podmienkam má tajga mimoriadne rozmanitú flóru a faunu.
- Rozhodnuté lesy. nachádza v miernom pásme. Sezónnosť podnebia a dostatočné množstvo vlahy umožnili rozvoj určitého typu vegetácie v tomto bióme. Ide najmä o širokolisté dreviny. Okrem toho sú tieto lesy domovom mnohých cicavcov, vtákov a húb, nehovoriac o hmyze a mikroorganizmoch.
- Stepy. Tento bióm predstavujú ázijské stepi a klasické prérie Severnej Ameriky. Najčastejšie ide o otvorené priestranstvá bez stromov, keďže ovplyvňuje výrazný deficit vlahy. Svet zvierat je však stále rôznorodý.
- Zóna Stredozemného mora. Oblasť okolo rovnomenného mora sa vyznačuje horúcimi a skôr suchými letami a veľmi pohodlnými chladnými zimami. Typickú vegetáciu predstavujú listnaté lesy, tŕnité kríky a trávy.
- Púšte. Bohužiaľ, viac ako 30% pôdy zaberajú oblasti, ktoré nie sú vôbec priaznivé pre život živých organizmov. Pozdĺž sa nachádzajú púštne zónyv celej Afrike a Austrálii, v Južnej Amerike, ako aj na juhu, juhozápade a v strede Eurázie. Flóra a fauna týchto regiónov je pomerne vzácna.
- Savany. Tento bióm je otvorený priestor, ktorý je celý pokrytý trávou a jednotlivými stromami. Napriek tomu, že ide o pomerne chudobné pôdy, fauna tejto zóny je pozoruhodná svojou rozmanitosťou. Savany sú charakteristické pre Afriku, Južnú Ameriku a Austráliu.
- pichľavé (tropické) lesy. Táto zóna sa vyznačuje bizarnými formami tŕnitých kríkov a storočných stromov - baobabov. V dôsledku nerovnomerného rozloženia zrážok je vegetácia tohto biómu značne riedka. Tropické lesy možno nájsť v juhozápadnej Ázii a Afrike.
Tropické lesy. Toto je najvlhkejšia oblasť našej planéty. Vegetácia tohto biómu je pozoruhodná svojou veľkosťou a rozmanitosťou. Širokolisté dažďové pralesy sa nachádzajú v povodiach veľkých plne tečúcich riek, akými sú Amazonka, Orinoko, Niger, Zambezi, Kongo. Pokrývajú aj polostrovy a súostrovia juhovýchodnej Ázie
Základné funkcie živej škrupiny v prírode
Je čas zvážiť hlavné funkcie biosféry a ich charakteristiky:
- Energia. Túto funkciu vykonávajú rastliny, ktoré sa podieľajú na procese fotosyntézy. Akumuláciou slnečnej energie ju buď rozdeľujú medzi ostatné zložky živej schránky, alebo ju akumulujú v mŕtvych organických časticiach. Takto vznikajú horľavé minerály (uhlie, rašelina, ropa).
- Plyn. Živé organizmy sú zapojené do prebiehajúcej výmeny plynov.
- Koncentrácia. Niektoré formy života majú schopnosť selektívne akumulovať biogénne prvky z vonkajšieho prostredia. Následne môžu slúžiť ako zdroj týchto látok.
- Deštruktívne. Živé organizmy neustále ovplyvňujú životné prostredie, rozkladajú a spracovávajú jeho povrch. Takto vzniká inertná a bioinertná hmota.
- Tvorba životného prostredia. Biosféra udržiava rovnováhu priaznivých a nepriaznivých podmienok prostredia, ktoré sú nevyhnutné pre plnohodnotný život organizmov.
Vlastnosti biosféry
Keďže živá schránka je veľmi zložitý systém, charakteristiky biosféry sa nezaobídu bez základných vlastností, ktoré určujú jej špecifickosť:
- Centralizácia. Všetky procesy v živej škrupine sú sústredené okolo živých organizmov, zaujímajú ústredné miesto v doktríne biosféry.
- Otvorenosť. Biosféra môže existovať iba vďaka energii zvonku, v tomto prípade je to slnečná aktivita.
- Samoregulácia. Biosféra je „holistický organizmus“, ktorý má rovnako ako živá bytosť schopnosť homeostázy.
- Rozmanitosť. Na Zemi žije obrovské množstvo zvierat, rastlín, mikroorganizmov a húb.
- Zabezpečenie obehu látok. Vďaka živým organizmom sa uskutočňuje fotosyntéza a obeh látok. V charakteristike biosféry tieto dva procesy zaujímajú jedno z hlavných miest.
Evolúcia a históriavývoj živej schránky Zeme
Ak charakterizujeme biosféru z hľadiska evolúcie, môžeme povedať, že je to jediná škrupina, ktorá sa neustále vyvíja a zlepšuje. Všetko je o živej hmote, je to tá, ktorá sa neustále vyvíja. Anorganická časť živej škrupiny nemá schopnosť vývoja. Ak hovoríme o charakteristikách biosféry v budúcnosti, potom je všetko trochu komplikovanejšie. Škrupina je stále viac a viac nestabilná a je veľmi ťažké predpovedať ďalší vývoj.
Umelá biosféra
Človek nemôže existovať mimo živej ulity, je veľmi ťažké reprodukovať všetko, čo nám môže dať. Charakteristiky biosféry sú také jedinečné, že ľudstvo stále nedokáže úplne obnoviť svoje podmienky v umelom prostredí. Veda však nestojí na mieste a vedci možno v budúcnosti v tomto smere dosiahnu určitý úspech.
