§ 64. Сфера жизни

Определения и обозначения

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и преобразуемая их деятельностью. Это не вся планета, а области, где жизнь существует и влияет на окружающую среду. Понятие помогает увидеть общую систему взаимосвязей между организмами, водой, воздухом и горными породами.

Живое вещество — совокупность всех живых организмов биосферы, рассматриваемая как единое целое. В него входят растения, животные, грибы и микроорганизмы. Такое обозначение позволяет оценивать не отдельный организм, а суммарное влияние жизни на планету.

Биогенное вещество — вещества, возникшие в результате жизнедеятельности организмов или из их остатков. К ним относят, например, каменный уголь, образовавшийся из древних растений, и кислород, выделяемый при фотосинтезе. Происхождение вещества важно для понимания того, как организмы меняют неживую природу.

Биокосное вещество — результат совместного действия живых организмов и неживой природы. Почва служит наглядным примером: её состав связан и с разрушением горных пород, и с деятельностью организмов. Это понятие показывает, что живое и неживое в биосфере часто невозможно рассматривать отдельно.

Как это устроено

Биосфера не совпадает с какой-либо одной географической оболочкой, потому что условия для жизни встречаются в разных оболочках Земли. Организмы обитают в нижней части атмосферы, в гидросфере и в верхних слоях литосферы. Поэтому границы биосферы пересекают границы этих оболочек, но не охватывают их целиком.

Распространение жизни ограничено условиями среды: организмам нужны подходящие температура и давление, вода и источники энергии, а чрезмерная радиация повреждает живые структуры. Свет важен для фотосинтезирующих организмов, но некоторые формы жизни могут существовать и без него. Поэтому жизнь встречается на разной высоте и глубине, однако не заселяет верхнюю атмосферу и глубокие слои земной коры без ограничений.

Биосфера включает четыре вида вещества: живое, биогенное, биокосное и косное. Косное вещество образуется без непосредственного участия организмов, например многие горные породы. Различие между группами определяется не тем, где находится объект, а тем, как он возник и участвовала ли в его образовании жизнь.

Организмы меняют состав воздуха, воды и горных пород: растения при фотосинтезе поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а живые существа участвуют в образовании осадков и почвы. В круговоротах вещества переходят между организмами и неживыми компонентами среды. Благодаря этим обменам изменения в одной части биосферы могут влиять на другие, а связи между компонентами поддерживают её целостность.

Деятельность человека стала планетарным фактором, потому что люди преобразуют большие территории, добывают ресурсы, изменяют природные сообщества и выбрасывают вещества в атмосферу и воду. Такие воздействия могут менять глобальные круговороты и климат, а не только условия в одном месте. Переход биосферы к ноосфере связывают с возрастанием роли разумной деятельности человека: решения людей должны учитывать последствия для всей планеты.

Компоненты биосферы и их роль

Чтобы определить компонент, сначала выясните происхождение объекта, а затем — участвовали ли в его образовании организмы. Например, наличие вещества внутри организма само по себе не делает его биогенным. Таблица помогает сравнивать компоненты по происхождению и роли в общей системе.

Разбор задач

Задача 1. Определите, какие части Земли относятся к биосфере: верхняя атмосфера, почва, океанская впадина, глубинные слои земной коры. Нужно учитывать реальные условия жизни, а не считать биосферой всю оболочку целиком.

1. Проверяем, может ли организм существовать в указанной области: важны давление, температура, вода и другие условия.
2. Верхняя атмосфера не относится к биосфере: там нет условий для постоянного существования организмов.
3. Почва заселена множеством организмов, а в океанских впадинах жизнь возможна, несмотря на темноту и высокое давление.
4. Глубинные слои коры в целом не входят в область распространения жизни; отдельные микроорганизмы встречаются лишь в ограниченных верхних слоях.

Ответ: относятся почва и океанская впадина; верхняя атмосфера и глубокие слои коры — нет. Океанская впадина включается не потому, что там есть свет, а потому, что там существуют организмы.

Задача 2. Распределите объекты по группам: лес, каменный уголь, почва, гранит, раковина моллюска, природная вода. Сначала определяем, является ли объект организмом, а затем выясняем его происхождение и участие жизни в образовании.

1. Лес — совокупность живых организмов, поэтому отнесём его к живому веществу.
2. Каменный уголь возник из остатков древних организмов, значит, это биогенное вещество; раковина также создана организмом и относится к биогенному веществу.
3. Почва сформировалась при совместном действии живых организмов и неживых факторов, поэтому она биокосная.
4. Гранит образуется без участия организмов и относится к косному веществу. Природную воду в такой задаче относят к косному веществу, если речь идёт о воде как неживой среде, а не о веществах, созданных организмами.

Ответ: живое — лес; биогенное — каменный уголь и раковина; биокосное — почва; косное — гранит и природная вода.

Задача 3. Объясните, почему массовое уничтожение лесов может изменить состав атмосферы, круговорот воды и климат. Свяжите влияние организмов не с одним отдельным последствием, а с несколькими процессами в биосфере.

1. Сокращается число растений, которые поглощают углекислый газ и выделяют кислород при фотосинтезе.
2. Лесные растения задерживают воду и возвращают её в атмосферу при испарении; после вырубки меняются сток и влажность территории.
3. Изменения газового состава и водного обмена влияют на условия формирования климата, а утрата леса затрагивает также почвы и места обитания животных.

Ответ: лес участвует сразу в нескольких взаимосвязанных процессах. Поэтому его массовое уничтожение способно повлиять не только на местную природу, но и на более крупные круговороты и климат.

Типичные ошибки

Считать биосферой всю Землю без ограничений — ошибка: жизнь распространена только в определённых частях оболочек планеты. Так думают, потому что слово «оболочка» может создавать впечатление, будто она покрывает Землю целиком. Проверьте себя вопросом: есть ли в каждой точке планеты условия для существования организмов? Верхняя атмосфера и глубокая кора показывают, что нет.

Отождествлять биосферу с совокупностью организмов тоже неверно: в неё входят среды и вещества, преобразованные жизнью. Ошибка возникает, когда внимание сосредоточено только на растениях и животных. Чтобы проверить ответ, вспомните почву и атмосферный кислород: они связаны с деятельностью организмов, но сами не являются совокупностью организмов.

Нельзя считать биогенным любое вещество, находящееся в организме. Путаница появляется из-за сходства слов «биогенный» и «биологический», хотя первое указывает на происхождение вещества. Проверяйте не место нахождения, а способ образования: биогенным оно считается, если возникло благодаря жизнедеятельности или из остатков организмов.

Влияние человека нельзя считать только местным и не связанным с природой. Так кажется, если учитывать лишь видимые изменения на конкретной территории, но вещества перемещаются между оболочками, а природные процессы связаны друг с другом. Проверьте рассуждение: может ли последствие затронуть круговорот, климат или сообщества за пределами места воздействия? Если да, влияние может быть планетарным.

Связь с другими темами

Для понимания биосферы нужны знания об уровнях организации живого, экосистемах, пищевых связях и круговоротах веществ: они объясняют взаимодействие организмов и среды. Далее эта тема помогает разбирать глобальные экологические проблемы, охрану природы и устойчивое развитие. С химией её связывает состав веществ и перемещение химических элементов, а с географией — строение и взаимосвязь атмосферы, гидросферы и литосферы.

Что запомнить

• Биосфера — глобальная оболочка Земли, в которой существует жизнь.
• Границы биосферы определяются возможностью существования организмов.
• Живое вещество преобразует энергию и участвует в круговороте химических элементов.
• Биосфера включает живое, биогенное, биокосное и косное вещества.
• Организмы не только зависят от среды, но и изменяют её.
• Человек стал значительным фактором изменения биосферы.
• Сохранение биосферы требует учитывать взаимосвязь всех её компонентов.