Живая оболочка Земли — биосфера

Определения и обозначения

Биосфера — оболочка Земли, заселённая живыми организмами и изменяемая их жизнедеятельностью. Проще говоря, это области планеты, где жизнь существует и влияет на воздух, воду и горные породы. Понятие помогает увидеть природу как единую систему, а не как набор отдельных организмов.

Живое вещество — совокупность всех живых организмов планеты, участвующих в преобразовании веществ и энергии. К нему относятся растения, животные, грибы, бактерии и другие организмы. Это понятие нужно, чтобы обозначить всё живое вместе и понять его общую роль в природных процессах.

Границы биосферы — пределы распространения жизни в атмосфере, гидросфере и верхней части литосферы. Они показывают, где условия ещё позволяют организмам жить и размножаться. Такие границы не образуют ровной оболочки, потому что в разных местах условия различаются.

Круговорот веществ — постоянное перемещение и превращение веществ между живыми организмами и неживой природой. Например, растение получает вещества из воздуха и почвы, а после отмирания его остатки разлагаются. Понятие объясняет, почему вещества не исчезают, а переходят из одной формы и среды в другую.

Как это устроено

Биосфера объединяет части атмосферы, гидросферы и литосферы, потому что организмы живут не только на поверхности суши. Они встречаются в воздухе, воде и почве, а их деятельность меняет состав и свойства этих сред. Отдельной сплошной оболочкой биосфера не является: между местами обитания организмов остаются пространства с разными условиями, а сама жизнь распределена неравномерно.

Живые организмы расселены по планете там, где могут получать необходимые вещества и поддерживать жизненные процессы. Распространение жизни ограничивают температура и давление, а также наличие воды, света и подходящего состава среды. Эти условия действуют неодинаково: например, глубокие слои литосферы слишком горячие и бедны кислородом для большинства организмов, а в верхних слоях атмосферы мало доступной воды. Поэтому границы биосферы проходят не по одинаковой высоте или глубине повсюду.

Растения, животные, грибы и микроорганизмы связаны цепями питания, то есть передачей пищи и энергии от одних организмов к другим. Растения создают органические вещества, животные питаются растениями или другими животными, а грибы и бактерии разлагают остатки. Благодаря разложению вещества возвращаются в почву, воду и воздух и могут снова использоваться организмами. Так совместная жизнь видов меняет среду и связывает её части.

Круговороты воды, кислорода, углекислого газа и минеральных веществ поддерживают существование биосферы, потому что необходимые вещества постоянно переходят между организмами и окружающей средой. Вода испаряется, образует облака и возвращается на Землю с осадками, а затем снова поступает в организмы и водоёмы. При фотосинтезе растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а дыхание и разложение возвращают углекислый газ в окружающую среду. Благодаря таким переходам вещества не исчерпываются в одном месте и могут участвовать в жизни снова.

Деятельность человека может нарушить природные связи, когда уничтожаются леса, загрязняются водоёмы или меняется состав воздуха и почвы. Исчезновение одного вида способно повлиять на тех, кто им питался, и на организмы, которыми он питался сам. Охраны отдельных видов недостаточно, если разрушается местообитание: без пищи, воды и подходящих условий популяция не сможет существовать. Поэтому необходимо сохранять целые природные территории и связи между организмами.

Части биосферы и условия существования жизни

Таблица показывает, какие участки оболочек Земли входят в биосферу и что позволяет организмам существовать в каждой из этих частей. Сопоставляй колонку с условиями и значением: так проще понять, почему жизнь распространена неравномерно. Строка «Живое вещество» описывает сами организмы, а остальные строки — части Земли, где они обитают.

Разбор задач

Какие объекты относятся к биосфере?

Условие. Определите, какие объекты относятся к биосфере: океанская вода, облако, почва, стая птиц, гранит на большой глубине, бактерии. Нужно отделить живые организмы от частей среды, где может существовать жизнь, и от объектов, которые сами по себе не являются ни теми, ни другими. Для решения вспомним, что биосфера включает и живое вещество, и заселённые участки оболочек Земли.

1. Стая птиц и бактерии — живые организмы, значит, это живое вещество.
2. Океанская вода относится к гидросфере, а почва — к верхней части литосферы; обе среды входят в биосферу.
3. Облако само по себе не является организмом или заселённой частью оболочки, а гранит на большой глубине находится за пределами обычного распространения жизни.

Ответ. К биосфере относятся океанская вода, почва, стая птиц и бактерии. Облако и гранит на большой глубине в данном примере не относятся к её живому веществу или заселённым частям оболочек. При этом отдельный организм может встретиться в необычных условиях, поэтому всегда важно оценивать условия и смысл примера.

Как составить последовательность круговорота углекислого газа?

Условие. Составьте последовательность из процессов: фотосинтез, дыхание организмов, разложение остатков, сжигание топлива. Нужно показать переход углекислого газа между атмосферой, живыми организмами и неживой природой. Представим каждый процесс как шаг, при котором газ поглощается или возвращается в окружающую среду.

1. При фотосинтезе растения поглощают углекислый газ из воздуха и используют его для создания органических веществ.
2. Организмы получают эти вещества через питание, а при дыхании выделяют углекислый газ обратно в окружающую среду.
3. После гибели организмов их остатки разлагаются, и углерод возвращается в почву, воду и воздух.
4. Сжигание топлива также выделяет углекислый газ в атмосферу, связывая использование природных ресурсов с изменением состава воздуха.

Ответ. Последовательность можно записать так: фотосинтез → питание и дыхание организмов → разложение остатков → сжигание топлива и поступление углекислого газа в атмосферу. Затем растения снова поглощают часть этого газа при фотосинтезе. Это не замкнутый перечень с единственным началом, а схема повторяющихся переходов вещества.

Что меняется при вырубке леса?

Условие. Объясните, как вырубка леса может повлиять на содержание кислорода и углекислого газа, почву, животных и круговорот воды. Затем предложите меры уменьшения вреда. Чтобы ответить, проследим не один эффект, а несколько связей между растениями, средой и другими организмами.

1. Меньше деревьев — меньше фотосинтеза, поэтому лес поглощает меньше углекислого газа и выделяет меньше кислорода.
2. Корни удерживают почву, а кроны задерживают часть осадков; после вырубки усиливаются смыв почвы и испарение воды с открытой поверхности.
3. Животные теряют укрытия и источники пищи, из-за чего меняются численность видов и цепи питания.
4. Снизить вред помогают выборочные рубки, восстановление леса местными видами, охрана местообитаний и ограничение вырубки у водоёмов и на уязвимых склонах.

Ответ. Вырубка затрагивает газовый состав воздуха, почву, животных и круговорот воды, потому что лесные организмы связаны между собой и со средой. Восстановить отдельные деревья недостаточно, если местообитание остаётся разрушенным или почва продолжает смываться. Меры должны сохранять лес как целую систему и давать ей возможность восстановиться.

Типичные ошибки

Ошибка — считать биосферой только совокупность живых организмов. Так можно подумать, потому что слово связано с жизнью, но биосфера включает также места обитания и части оболочек, изменённые организмами. Проверь себя: назови не только живые существа, но и воздух, воду или почву, где они живут.

Неверно утверждать, что жизнь существует во всей атмосфере и на любой глубине литосферы. Такое впечатление возникает, если представить границы оболочек как условные линии, не связанные с условиями среды. Проверь рассуждение вопросом: достаточно ли там воды, подходящей температуры, давления и необходимых веществ?

Круговорот веществ — не полное исчезновение вещества. Ошибка появляется, когда переход из организма в окружающую среду принимают за исчезновение, хотя вещество просто меняет форму или место. Чтобы проверить себя, проследи путь конкретного вещества: например, углекислый газ поглощается растениями, а затем возвращается при дыхании и разложении.

Не следует рассматривать влияние человека только как воздействие на отдельные виды. Это упрощение возникает, когда замечают гибель конкретных животных или растений, но не учитывают их связи с местообитанием и другими организмами. Проверь себя: подумай, что произойдёт с пищей, укрытиями и круговоротами, если изменить среду обитания.

Связь с другими темами

Для понимания биосферы полезно знать оболочки Земли, условия жизни, цепи питания и различия между живой и неживой природой. Эти знания помогают объяснить, где могут существовать организмы и как они взаимодействуют. Тема пригодится при изучении природных зон, экосистем, охраны природы и влияния человека на окружающую среду.

С биологией биосферу связывают строение и жизнедеятельность организмов, фотосинтез, дыхание и разложение органических веществ. Эти процессы показывают, как живые существа получают энергию и участвуют в круговоротах. Чем лучше понятны отдельные процессы, тем легче проследить их влияние на природу в целом.

Что запомнить

• Биосфера — живая оболочка Земли.
• Биосфера включает части атмосферы, гидросферы и литосферы, где существует жизнь.
• Живое вещество состоит из всех организмов планеты.
• Организмы связаны между собой цепями питания и обменом веществ.
• В биосфере постоянно происходят круговороты воды и химических элементов.
• Жизнедеятельность организмов изменяет состав и свойства окружающей среды.
• Охрана биосферы требует сохранения видов, местообитаний и природных связей.