§ 8. Биосфера. Космическая и планетарная среда

Определения и обозначения

Биосфера — оболочка Земли, населённая живыми организмами и преобразуемая их деятельностью. Она охватывает части атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы, где сохраняются условия для жизни. Это понятие помогает увидеть связь организмов со средой, а не рассматривать их отдельно.

Живое вещество — совокупность всех организмов биосферы. Организмы поглощают, выделяют и преобразуют вещества, а также используют и передают энергию. Поэтому понятие нужно, чтобы описывать общую роль жизни в изменении оболочек Земли.

Космические факторы — воздействия из космического пространства, прежде всего солнечное излучение и влияние космических тел. Солнечная энергия освещает и нагревает Землю, а значит, влияет на условия, в которых живут организмы. Это понятие позволяет отделить внешние по отношению к Земле воздействия от свойств самой планеты.

Планетарные факторы — условия и процессы, связанные с Землёй: её размером, строением, вращением, атмосферой и водной оболочкой. Они определяют, как именно энергия распределяется и какие среды доступны организмам. Это понятие нужно, чтобы объяснить, почему солнечного излучения самого по себе недостаточно для существования жизни.

Как это устроено

Жизнь не ограничена одной оболочкой Земли, потому что организмы используют разные среды и переходят между ними. В атмосфере находятся микроорганизмы и летают животные, гидросфера служит средой для водных организмов, а в верхнем слое литосферы живут почвенные формы. Связи между оболочками возникают и через обмен веществами: например, испарение переносит воду, а газообмен связывает организмы с атмосферой. Поэтому биосфера представляет собой область взаимодействия живого с частями нескольких оболочек.

Распространение жизни ограничено тем, что организму нужны определённые условия. Вода необходима для протекания многих жизненных процессов, а температура должна оставаться в пределах, которые организм способен переносить. Свет важен для фотосинтезирующих организмов, но для других существ его значение может быть косвенным или небольшим. В глубине пород, в сухих местах или при чрезмерном нагреве набор доступных организмам ресурсов меняется, поэтому жизнь там становится редкой или невозможной.

Основной внешний источник энергии для биосферы — Солнце. Растения и некоторые другие организмы улавливают свет при фотосинтезе и создают органические вещества из неорганических. Энергия этих веществ затем передаётся организмам по пищевым связям, хотя при каждом переходе часть её рассеивается в виде тепла. Солнечный нагрев также поддерживает движение воздуха и воды, а вместе с ним — процессы, участвующие в круговоротах веществ.

Особенности Земли создают условия, в которых солнечная энергия может поддерживать жизнь. Атмосфера удерживает часть тепла, смягчает температурные перепады и защищает поверхность от некоторых опасных воздействий. Вода одновременно является средой обитания, переносит вещества и участвует в круговороте: испаряясь, она перемещается в атмосфере, а затем возвращается на поверхность. Если бы этих планетарных условий не было, поступающая от Солнца энергия воздействовала бы на организмы иначе, а многие привычные среды обитания не сформировались бы.

Космические и планетарные воздействия важно рассматривать вместе. Солнечное излучение приносит энергию, но атмосфера и водная оболочка влияют на то, сколько тепла сохраняется и как оно распределяется. Вращение Земли и особенности её строения также участвуют в формировании условий на поверхности. Поэтому изменения внешнего источника энергии и изменения земных оболочек могут совместно отражаться на климате, жизни организмов и круговороте веществ.

Космические и планетарные факторы биосферы

Чтобы заполнить или использовать таблицу, сначала определите источник воздействия: он находится за пределами Земли или связан с её свойствами. Затем сравните, каким образом фактор влияет на условия жизни. Примеры показывают, что одни факторы поставляют энергию, а другие регулируют её действие и создают среду обитания.

Разбор задач

Задача 1

Назовите космический фактор, от которого зависит поступление энергии к поверхности Земли, и объясните его значение для растений. Важно не ограничиваться словами «Солнце освещает растения». Нужно проследить, как внешний источник энергии связан с живыми организмами и пищевыми цепями.

1. Определяем источник: это солнечное излучение, приходящее из космоса.
2. Связываем его с растениями: свет используется при фотосинтезе для образования органических веществ.
3. Прослеживаем передачу энергии: органическими веществами питаются другие организмы, поэтому энергия входит в пищевые цепи.

Ответ: космический фактор — солнечное излучение. Оно обеспечивает энергией фотосинтез, а затем энергия передаётся от растений другим организмам по пищевым связям.

Задача 2

Сопоставьте влияние атмосферы и солнечного излучения на температуру и условия жизни. В условии сравниваются фактор, который приносит энергию, и оболочка Земли, которая влияет на её воздействие. Чтобы не смешать их, нужно отдельно назвать источник энергии и роль атмосферы.

1. Солнечное излучение поступает извне и нагревает земную поверхность.
2. Атмосфера относится к планетарным условиям: она удерживает часть тепла и смягчает перепады температуры.
3. Сравниваем результат: солнечная энергия даёт нагрев, а атмосфера влияет на его сохранение и распределение.

Ответ: излучение — внешний источник энергии, а атмосфера — часть земной среды, регулирующая температурные условия. Их совместное действие помогает поддерживать условия, подходящие для жизни.

Задача 3

Объясните, почему изменение поступления солнечной энергии вместе с изменением свойств атмосферы может повлиять на распространение организмов и круговорот веществ. Здесь важно рассуждать не о каждом факторе отдельно, а об их сочетании. Проследите путь от изменения условий к возможной реакции биосферы.

1. Меньшее или большее поступление энергии меняет нагрев поверхности и доступность света для фотосинтеза.
2. Изменение свойств атмосферы может усилить или ослабить удержание тепла, поэтому меняются температура и другие условия среды.
3. Если условия меняются, организмы могут переместиться, сократиться в численности или изменить активность; вслед за этим меняются пищевые связи и потоки веществ.

Ответ: солнечная энергия и атмосфера совместно формируют условия среды. Их изменения способны изменить распространение организмов, фотосинтез и связанные с жизнью процессы круговорота веществ.

Типичные ошибки

Ошибка: считать биосферой только совокупность живых организмов. Так происходит, когда внимание сосредоточено на слове «био», но биосфера включает также части оболочек Земли, где жизнь существует и изменяет среду. Проверьте себя: если в определении нет атмосферы, гидросферы и верхней части литосферы, оно неполное.

Ошибка: смешивать космические и планетарные факторы. Их могут путать, потому что оба типа влияют на одни и те же условия, например на температуру. Разделяйте их по источнику: солнечное излучение приходит из космоса, а атмосфера и вращение связаны с Землёй.

Ошибка: сводить влияние Солнца только к освещению. Свет заметен человеку, но солнечная энергия также нагревает поверхность и поддерживает фотосинтез. Для проверки спросите себя, какие последствия излучения возникли бы помимо видимости: ответ включает нагрев и поступление энергии в пищевые цепи.

Ошибка: считать, что условия жизни создаёт один фактор. Такой вывод возникает, если рассматривать только Солнце или только атмосферу, хотя действие каждого зависит от остальных условий. Проверьте объяснение, назвав и внешний источник энергии, и свойства Земли, которые регулируют его воздействие.

Связь с другими темами

Для понимания биосферы пригодятся знания об оболочках Земли, круговороте веществ и потоке энергии в экосистеме. Эта тема помогает объяснить, почему экосистемы зависят от солнечной энергии, климата и перемещения веществ между оболочками. Представления о факторах биосферы нужны и при изучении глобальных экологических проблем: изменения окружающей среды могут воздействовать сразу на множество организмов и процессов.

Что запомнить

• Биосфера — область Земли, где существует жизнь.
• Живые организмы связаны с атмосферой, гидросферой и литосферой.
• Солнце — главный внешний источник энергии для большинства процессов в биосфере.
• Планетарные свойства Земли формируют условия, в которых существует жизнь.
• Космические и планетарные факторы действуют не изолированно.
• Изменение условий среды может влиять на организмы, экосистемы и круговорот веществ.