§ 61. Современный мир. Биосфера

Определения и обозначения

Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами и включающая среду их обитания. Она охватывает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть литосферы. Эти области связаны между собой, поэтому изменения в одной из них могут отражаться на других.

Живое вещество — совокупность всех организмов биосферы. Организмы поглощают, выделяют и преобразуют вещества и энергию, участвуя в природных круговоротах. Это понятие помогает рассматривать растения, животных, грибы и микроорганизмы как важную силу, меняющую облик планеты.

Биогенное вещество образуется в результате жизнедеятельности организмов или из их остатков. К нему относятся, например, уголь и известняк, возникшие при преобразовании органических остатков. По происхождению такого вещества можно увидеть, какой вклад живые организмы внесли в формирование земной коры.

Биоинертное вещество появляется при совместном воздействии организмов и неживой природы. Пример — почва: её формированию помогают организмы, вода, воздух и горные породы. Это понятие показывает, что живое и неживое не существуют изолированно, а вместе создают новые природные тела.

Как это устроено

Жизнь сосредоточена не во всех частях оболочек Земли, а там, где сочетаются подходящие условия. В атмосфере организмы встречаются главным образом в нижних слоях, где есть воздух и возможны приемлемые температура и давление. В гидросфере жизнь существует почти повсюду, а в литосфере — лишь в её верхней части, куда проникают вода и воздух. Границы биосферы поэтому проводят приблизительно: по мере удаления от благоприятных мест условия становятся всё менее подходящими.

Организмы поддерживают круговорот веществ, потому что получают вещества из среды, преобразуют их и возвращают обратно. Растения поглощают воду и углекислый газ, создают органические вещества, а животные получают их с пищей. После отмирания организмов и при выделении продуктов жизнедеятельности вещества поступают в почву, воду и воздух, где снова становятся доступными. Так связи между живой и неживой природой не дают веществам надолго оставаться только в одном месте.

Виды вещества различаются прежде всего происхождением. Живое вещество — сами организмы, биогенное создаётся их деятельностью или из их остатков, а биоинертное формируется при совместном участии живого и неживого. Косное вещество возникает без участия организмов; примером служат многие горные породы. Это различие помогает понять, каким образом природа формирует свои компоненты и какие процессы в этом участвуют.

Деятельность человека стала мощным фактором, потому что люди используют большие территории и перемещают огромные объёмы вещества и энергии. Вырубка лесов, строительство, добыча полезных ископаемых, земледелие и производство меняют местообитания и свойства среды. Загрязнители могут переноситься водой и воздухом далеко от места, где появились. Поэтому последствия хозяйственной деятельности способны затрагивать природные процессы в масштабе региона и всей планеты.

Загрязнение ухудшает качество воздуха, воды и почвы, а разрушение местообитаний лишает организмы пищи и мест для размножения. Если численность видов снижается, нарушаются пищевые связи и процессы, в которых они участвовали. Чрезмерное использование ресурсов может истощать запасы и мешать восстановлению экосистем. В результате изменения в одном месте способны усиливать друг друга и отражаться на устойчивости биосферы.

Виды вещества биосферы

Чтобы определить вид вещества, сначала выясните, как оно образовалось, а затем сопоставьте происхождение с колонкой «Как образуется». Примеры помогают проверить вывод, но важнее не название вещества, а его история. Если в формировании вместе участвовали организмы и неживые компоненты, вещество относят к биоинертному.

Разбор задач

Известняк из остатков морских организмов

Условие. Определите, к какому виду вещества биосферы относится известняк, образовавшийся из остатков морских организмов. Чтобы ответить, нужно установить не только состав известняка, но и его происхождение. Затем следует сопоставить это происхождение с определениями видов вещества.

1. Выясняем, что исходным материалом стали остатки организмов, например раковины морских животных.
2. Сопоставляем факт с определениями: биогенное вещество образуется благодаря организмам или из их остатков.
3. Проверяем, есть ли указание на совместное участие живой и неживой природы в создании вещества. В условии сказано, что известняк образовался из остатков организмов, поэтому подходит определение биогенного вещества.

Ответ. Такой известняк относится к биогенному веществу. Важно классифицировать его по происхождению, а не по тому, что сейчас он выглядит как обычная горная порода. Организмы участвовали в создании материала, из которого он сформировался.

Влияние леса на воздух, почву и воду

Условие. Объясните, почему лес одновременно влияет на состав воздуха, почвы и воды. Лес — не только деревья: в нём действуют растения, животные, микроорганизмы и неживые компоненты. Проследим, какие связи объединяют их с окружающей средой.

1. Растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а также испаряют воду. Поэтому лес влияет на состав воздуха и перемещение влаги.
2. Опавшие листья и отмершие организмы разлагаются; их вещества поступают в почву и меняют её состав. Корни удерживают почву, а лесной покров замедляет стекание воды.
3. Лесная почва впитывает и фильтрует воду, а растительность влияет на то, сколько влаги испаряется и попадает в водоёмы. Эти процессы связывают живое вещество с воздухом, почвой и водой.

Ответ. Лес влияет на все три компонента благодаря обмену веществ и энергии между организмами и средой. Это пример тесной связи живой и неживой природы. Изменение состояния леса может поэтому отразиться на воздухе, почве и водном режиме.

Последствия вырубки лесов

Условие. Оцените возможные последствия вырубки лесов в крупном регионе для организмов и природных процессов. Речь идёт не об одном дереве, а о масштабном изменении местообитаний. Чтобы оценка была полной, проследим цепочку последствий от организмов к другим компонентам биосферы.

1. Сначала исчезают или сокращаются места, где виды находили пищу и укрытие. Численность некоторых организмов падает, а другие могут покинуть регион.
2. Изменение состава сообществ нарушает пищевые связи и процессы разложения органических остатков. Почва теряет часть защиты от размывания и может измениться её состав.
3. Без лесного покрова меняются испарение, сток воды и обмен газами. Эти перемены способны затронуть водоёмы, воздух и природные процессы на большой территории.

Ответ. Крупная вырубка может привести к сокращению местообитаний и численности видов, нарушению круговоротов и изменению почвенного и водного режимов. Чем больше площадь и интенсивнее воздействие, тем шире круг возможных последствий. Поэтому лес важно оценивать как часть связанных компонентов биосферы, а не только как запас древесины.

Типичные ошибки

Ошибка: считать биосферой только совокупность организмов. Так думают, потому что слово связано с жизнью, но биосфера включает и среду обитания, и вещества, созданные организмами. Проверьте себя: если из определения исчезли воздух, вода, горные породы и связи с ними, оно неполное. Организмы существуют внутри биосферы, но не исчерпывают её.

Ошибка: смешивать биогенное и биоинертное вещество. Оба понятия связаны с организмами, поэтому их легко перепутать. Спросите, кто формировал вещество: если оно возникло благодаря организмам или из их остатков, оно биогенное; если одновременно действовали живые и неживые компоненты, оно биоинертное. Такой вопрос помогает проверить классификацию.

Ошибка: представлять границы биосферы как резкие линии. Границу иногда воображают как точную отметку, но условия для жизни меняются постепенно. Проверьте себя: учитывайте, что за пределами наиболее населённых областей могут встречаться организмы, однако их возможности ограничены. Поэтому границы биосферы указывают приблизительно.

Ошибка: считать, что деятельность человека затрагивает только отдельные виды. Такое впечатление возникает, если замечать лишь прямое воздействие на организмы. Но разрушение местообитаний и загрязнение могут менять круговороты и состояние воды, воздуха и почвы. Проверяя последствия, проследите, затрагивают ли они связи между компонентами биосферы.

Связь с другими темами

Для изучения биосферы нужно знать, какие оболочки есть у Земли и где в них обитают организмы. Понимание основных групп организмов помогает увидеть, кто участвует в преобразовании веществ. Понятие круговорота объясняет, как элементы переходят между живой и неживой природой. Эти знания связаны с экологией, которая изучает отношения организмов со средой, и с охраной природы. Оценивая влияние человека на экосистемы, можно понять, почему сохранение местообитаний важно для устойчивости природных связей.

Что запомнить

• Биосфера — область Земли, где существует жизнь.
• Организмы населяют части атмосферы, гидросферы и литосферы.
• Живое вещество участвует в преобразовании веществ и энергии.
• Биогенное вещество образуется благодаря деятельности организмов или из их остатков.
• Биоинертное вещество возникает при взаимодействии живой и неживой природы.
• Деятельность человека способна изменять процессы в биосфере.
• Сохранение природных связей важно для устойчивости биосферы.