§ 44. Биосфера, её границы и особенности

Определения и обозначения

Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами и преобразуемая их деятельностью. Она охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Это понятие помогает увидеть жизнь не отдельно от планеты, а вместе с местами обитания и изменёнными организмами веществами.

Границы биосферы — пределы распространения жизни в атмосфере, гидросфере и литосфере. Они не совпадают с границами самих оболочек, потому что в каждой из них только некоторые области подходят для существования организмов. Понятие границ помогает объяснить, почему жизнь не заселяет всю толщу Земли.

Живое вещество — совокупность всех организмов биосферы. Бактерии, растения, грибы и животные вместе участвуют в преобразовании веществ и энергии. Этот термин нужен, чтобы рассматривать влияние организмов на планету как общий процесс, а не как отдельные действия разных видов.

Биогенное вещество — вещество, созданное организмами или образовавшееся из их остатков. К характерным примерам относятся известняк, сформированный из раковин, и каменный уголь, возникший из древних растительных остатков. Понятие показывает, что деятельность организмов оставляет на Земле долговечные неживые продукты.

Как это устроено

Биосфера включает только те части оболочек Земли, где возможно существование жизни. В нижних слоях атмосферы есть воздух и условия для организмов, а выше становится слишком холодно и разреженно. В гидросфере жизнь обнаружена от поверхности до глубин океана, поэтому она входит в биосферу целиком. В литосфере организмы встречаются лишь в верхнем слое, куда проникают вода и воздух и где сохраняются подходящие температура и давление.

Распространение организмов ограничено условиями среды, потому что каждому из них нужны определённые ресурсы и диапазон условий. Сильный холод или жара могут нарушать жизненные процессы, а высокое давление затрудняет существование организмов, не приспособленных к нему. Без воды клетки не могут нормально работать; кислород необходим многим организмам, хотя существуют и те, кто живёт без него. Поэтому границы биосферы определяются не одной линией, а пределами, за которыми подходящие условия исчезают.

Жизнь встречается на разных высотах и глубинах благодаря различиям в приспособлениях организмов. Одни живут в почве, другие — в воздухе или в глубоких водах, где темно и велико давление. Однако условия в биосфере неодинаковы: свет и тепло доступны не повсюду, а вода и пища распределены по-разному. Поэтому число организмов и видов в разных местах сильно различается.

Организмы преобразуют вещества, когда поглощают их из среды, строят из них собственные тела и возвращают в окружающую среду продукты жизнедеятельности или остатки. При этом энергия поступает, например, от Солнца к растениям, а затем передаётся другим организмам. Разлагая остатки, бактерии и грибы возвращают вещества в круговорот, где их могут снова использовать живые существа. За длительное время такие процессы меняют состав воздуха и почвы, а также способствуют образованию горных пород.

Живое вещество — сами организмы, тогда как биогенное вещество — неживые продукты их деятельности или остатки. Косное вещество формируется без непосредственного участия жизни: примером служит гранит. Эти виды вещества связаны: организмы используют воду, воздух и минералы, а после их жизни часть веществ возвращается в среду или становится биогенной. Так биосфера соединяет живые существа с неживой природой.

Оболочки Земли и распространение жизни

Пользуйся таблицей, чтобы сначала определить оболочку по месту обитания, а затем проверить, какая её часть входит в биосферу. Ограничивающие факторы объясняют, почему жизнь не заселяет всю оболочку равномерно. Примеры показывают, что в каждой из них могут жить разные группы организмов.

Разбор задач

Задача 1. Определите, к какой оболочке Земли относятся поверхность океана, почва и нижние слои воздуха, и входят ли эти места в биосферу.

1. Поверхность океана относится к гидросфере, то есть к водной оболочке Земли.
2. Почва связана с верхней частью литосферы, а нижние слои воздуха — с атмосферой.
3. Все три места входят в области, где распространена жизнь: в гидросферу, верх литосферы и нижнюю атмосферу соответственно.

Ответ: поверхность океана — гидросфера, почва — верхняя часть литосферы, нижние слои воздуха — атмосфера; все эти места входят в биосферу.

Задача 2. Объясните, почему жизнь обнаруживается в глубоких водах океана, но не распространяется в земной коре на любую глубину.

1. В глубоких водах сохраняется жидкая вода, а некоторые организмы приспособлены к темноте и высокому давлению.
2. На больших глубинах земной коры температура и давление возрастают, а доступность воды и других необходимых условий уменьшается.
3. Значит, глубина сама по себе не исключает жизнь, но сочетание условий в океане и в породах различается.

Ответ: отдельные организмы способны жить в глубоких водах благодаря приспособлениям и наличию воды, а в земной коре условия становятся непригодными на определённой глубине.

Задача 3. Распределите живые бактерии, известняк из раковин и гранит на живое, биогенное и косное вещество. Поясните роль организмов в образовании одного из примеров.

1. Живые бактерии — это организмы, следовательно, они относятся к живому веществу.
2. Известняк из раковин образовался из остатков организмов, поэтому это биогенное вещество.
3. Гранит формируется без участия организмов, значит, он относится к косному веществу.

Ответ: бактерии — живое вещество, известняк — биогенное, гранит — косное. Организмы с раковинами оставляют твёрдые остатки, которые со временем могут накапливаться и участвовать в образовании известняка.

Типичные ошибки

Ошибка — считать биосферу только совокупностью организмов. Так думают, потому что слово связано с жизнью, но забывают о среде обитания и веществах, изменённых организмами. Проверка: вспомни, какие части атмосферы, гидросферы и литосферы входят в биосферу.

Ошибка — путать границы биосферы с границами одной оболочки Земли. Биосфера пересекает несколько оболочек, а не занимает целиком только одну из них. Проверка: перечисли, где встречается жизнь — в нижней атмосфере, воде и верхней литосфере.

Ошибка — предполагать, что организмы равномерно заселяют всю биосферу. Такое впечатление возникает, если помнить о существовании жизни в разных средах, но не учитывать различия условий. Проверка: сравни освещённость, температуру и доступность воды в двух разных местах.

Ошибка — отождествлять живое и биогенное вещество. Их легко смешать, потому что оба понятия связаны с организмами, но живое вещество состоит из организмов, а биогенное — из продуктов их деятельности или остатков. Проверка: спроси себя, является ли пример живым организмом сейчас или неживым веществом, возникшим благодаря жизни.

Связь с другими темами

Для понимания биосферы нужно различать атмосферу, гидросферу и литосферу: тогда проще определить, где проходит граница каждой области жизни. Тема связана с круговоротом веществ и потоками энергии в экосистемах, поскольку организмы преобразуют вещества и передают энергию. Представления о биосфере пригодятся при изучении экологии и влияния человека на природу: человеческая деятельность тоже меняет среду, от которой зависит жизнь.

Что запомнить

• Биосфера — оболочка Земли, населённая организмами и изменяемая их деятельностью.
• Биосфера охватывает части атмосферы и литосферы, а также гидросферу.
• Границы биосферы определяются условиями, в которых возможно существование жизни.
• Организмы распределены в биосфере неравномерно.
• Живое вещество — совокупность организмов.
• Биогенное вещество создаётся организмами или образуется из их остатков.