Биогенных веществ биосферы является почва

§ 51. Компоненты биосферы

Оглавление

Преамбула

Согласно учению В. И. Вернадского, биосфера состоит из нескольких основных компонентов: живое, биогенное, косное и биокосное вещества.

Главное место в учении В. И. Вернадского о биосфере занимает представление о живом веществе.

Живое вещество

Живое вещество — совокупность живых организмов, населяющих планету Земля. Масса живого вещества сравнительно мала и составляет менее одной миллионной части всей биосферы. Несмотря на столь незначительную массу, живое вещество является «самой мощной геохимической силой нашей планеты», поскольку живые организмы не просто населяют Землю, но и преобразуют ее.

*При общем рассмотрении биосферы как планетарной экосистемы особое значение приобретает представление о ее живом веществе как о некой общей живой массе планеты. Под живым веществом В. И. Вернадский понимал все количество живых организмов планеты как единое целое. Его химический состав подтверждает единство природы — он состоит из тех же элементов, что и неживая природа, только соотношение этих элементов отличается и строение молекул иное.

Биомасса — это общая масса всех живых организмов, присутствующих в биосфере. Вы уже знаете, что живые организмы населяют земную поверхность неравномерно. Как вы думаете, почему процентное содержание растений, животных и микроорганизмов на суше и в океане отличается?

Таблица. Масса живого вещества на планете Земля

Животные и микроорганизмы

Животные и микроорганизмы

от 0,015 до 0,023

Исходя из данных таблицы, видно, что основная роль на планете Земля принадлежит автотрофным растениям суши.

Биомасса суши зависит от количества тепла, влаги и увеличивается от полюсов к экватору. Ежегодно в биосфере в процессе фотосинтеза образуется около 170 млрд т сухого органического вещества. Биомасса растений на суше значительно больше биомассы животных, однако видовое разнообразие животных в 5 раз больше видового разнообразия растений (1,5—1,7 млн видов животных и примерно 300 тыс. видов растений). Наибольшая биомасса живого вещества суши сконцентрирована в тропических и субтропических лесах. Они являются наиболее продуктивными сообществами материковой части биосферы.

Биомасса океанической части биосферы распределена неравномерно и представлена преимущественно в верхней части фитопланктоном. Несмотря на то что биомасса океанических живых организмов в 1000 раз меньше биомассы наземных растений, 80 % первичной продукции образуется именно в океане. Это связано с высокой скоростью роста и размножения, короткой продолжительностью жизни представителей фито- и зоопланктона.

Биомасса почвы представлена совокупностью живых организмов, плотно заселяющих и играющих важную роль в ее формировании. В поверхностных слоях обитают зеленые водоросли и цианобактерии, которые снабжают почву кислородом, образующимся в процессе фотосинтеза. Среди животных почвы многочисленны черви, муравьи, клещи, встречаются кроты. Биомасса только дождевых червей в суглинистых почвах достигает 1,2 т на 1 га. В почве также обитает большое количество бактерий, которое исчисляется сотнями миллионов в 1 г. Все живые организмы, обитающие в почве, ведут большую почвообразовательную работу. Особая роль отводится бактериям, которые разлагают отмершие остатки живых организмов до минеральных веществ, обеспечивая плодородие почвы.

Биогенное вещество

Биогенное вещество образуется в процессе жизнедеятельности организмов или в результате их отмирания. Оно представлено осадочными породами, образовавшимися при разложении остатков живых организмов или из продуктов их жизнедеятельности (известняки, ракушечные породы, горючие сланцы, доломиты, каменный уголь, мел, сапропель, торф, нефть). Биогенное вещество является запасом потенциальной энергии.

Косное вещество

Косное вещество — это неорганические ресурсы биосферы, которые формируются без участия живых организмов. Они образуются в результате выветривания горных пород, извержения вулканов. По массе косное вещество биосферы значительно превосходит массу живого вещества и представлено минералами (изумруд, алмаз, кварц) и горными породами (гранит, мрамор). Между живым и косным веществом существует неразрывная связь благодаря процессам дыхания, питания и размножения живых организмов. Происходит миграция атомов из косных тел биосферы в живые и обратно. Взаимодействие живого и косного вещества характеризуется прежде всего тем, что часть косного вещества усваивается и ассимилируется живым веществом.

Биокосное вещество

Биокосное вещество — результат взаимодействия живых и косных компонентов. К нему относят почву, современную атмосферу, природные воды. Их свойства зависят от деятельности живого вещества. Так, древняя атмосфера Земли образовалась в результате мощной вулканической и горообразовательной деятельности. Значительно позднее в ее составе появился кислород как продукт фотосинтеза и сформировалась современная атмосфера. Ее газовый состав определяется соотношением биологических (фотосинтез, дыхание) и геохимических процессов. В разных видах биокосного вещества соотношение живого и неживого компонентов различается. Например, почва содержит в среднем 93 % минеральных и 7 % органических веществ, образованных в процессе жизнедеятельности живых организмов.

Повторим главное. Основными компонентами биосферы являются: живое, биогенное, косное и биокосное вещества. Живое вещество представлено живыми организмами, населяющими Землю и участвующими в ее преобразовании. Наибольшая масса живого вещества сосредоточена на материках. Однако по продуктивности первичного органического вещества океаническая часть не уступает суше. Биогенное вещество создается в процессе жизнедеятельности живых организмов или в результате их отмирания. Косное вещество — это неорганические ресурсы биосферы, образующиеся без участия живых организмов. Биокосное вещество — результат взаимодействия живых и косных компонентов биосферы.

Проверим знания

1. Из каких основных компонентов состоит биосфера?
2. В какой части биосферы самая большая биомасса живых организмов? С чем это связано?
3. Какие типы вещества образовались на Земле при участии живого вещества? Приведите примеры.
*4. К какому веществу биосферы относятся нефть, газ, уголь?

1. Почему биомасса биосферы увеличивается от полюсов к экватору? С чем это связано?
2. Исходя из данных параграфа, рассчитайте, сколько тонн сухого органического вещества за год образуется в ходе фотосинтеза в Мировом океане. Какое значение это имеет для биосферы в целом?
*3. Установите соответствие между компонентами биосферы: 1) живое вещество; 2) биогенное вещество; 3) косное вещество; 4) биокосное вещество — и их примерами: а) вулканический пепел; б) споры бактерий; в) семена растений; г) почва; д) газы атмосферы; е) каменный уголь; ж) животные; з) мрамор; и) нефть.
*4. Какие из перечисленных компонентов литосферы (гранит, каменный уголь, почва, песчаник, мрамор, железная руда) относятся к биогенному веществу? Ответ обоснуйте.
*5. Является ли нефть возобновляемым ресурсом? Ответ обоснуйте.

Источник

Биогенных веществ биосферы является почва

Установите соответствие между полезными ископаемыми и их происхождением. К каждой позиции, данной в первом столбце, подберите соответствующую позицию из второго столбца.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Биогенное вещество — органическое или органо-минеральное вещество, созданное организмами далекого прошлого и представленное в виде каменного угля, горючих сланцев, горючих газов, торфа, сапропеля (это многовековые донные отложения пресноводных водоёмов, которые сформировались из отмершей водной растительности, остатков живых организмов, планктона, также частиц почвенного перегноя, содержащий большое количество органических веществ, гумуса, нефти). К биогенным веществам относятся остатки отмерших организмов, продукты линьки живых организмов и опада. Своеобразными биогенными веществами являются почечные и желчные камни, скорлупа яиц, жемчуг, живица, нектар, молоко, мед, воск, натуральный шелк, паутина и т. п.

Абиогенного происхождения — косное вещество — все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Примеры косного вещества – гранит, кварц и тому подобные.

По своему происхождению все железные руды можно разделить на три категории: магматогенные, метаморфогенные и экзогенные. Магматогенные руды образовались под действием высоких температур или горячих минерализованных растворов. Метаморфогенные железные руды были преобразованы в результате воздействия высокого давления. К экзогенным относятся осадки морских и озерных бассейнов, реже они образуются в долинах и дельтах рек при местном обогащении вод соединениями железа.

Биогенное: торф (мхи); известняк (моллюски); нефть (продукт жизнедеятельности бактерий). Абиогенное: кварц; марганец; железная руда.

Данный вопрос некорректный, убран в категорию неиспользуемые, т.к. требует при формулировке определенных пояснений и уточнений.

Напоминаем, что составители сайта — не являются составителями заданий.

Железные руды могут быть как биогенного так и абиогенного происхождения.

Железобактерии превращают закисное железо в окисное:

Железобактерии образуют болотную железную руду Fe(OH)₃.

Помимо энергии в этой реакции образуется углекислый газ. Также помимо бактерий окисляющих железо, есть бактерии окисляющие марганец.

Источник

Биогенных веществ биосферы является почва

Установите соответствие между природным образованием и веществом биосферы согласно классификации В. И. Вернадского.

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Биогенное: известняк, нефть, каменный уголь. Косное: базальт, глина. Обращаем внимание на глину. Они могут быть как косным (метаморфные горные породы, например, цементные глины), так и биокосными («молодые» глины). Если в вариантах ответа предлагают и косное и биокосное, выбираем биокосное (по опыту решения заданий).

1) Живое вещество — вся сумма живых организмов, находящихся на планете в данный исторический период.

2) Биогенное вещество — органическое или органо-минеральное вещество, созданное организмами далекого прошлого и представленное в виде каменного угля, горючих сланцев, горючих газов, торфа, сапропеля, нефти. К биогенным веществам относятся остатки отмерших организмов, продукты линьки живых организмов и опада. Своеобразными биогенными веществами являются почечные и желчные камни, скорлупа яиц, жемчуг, живица, нектар, молоко, мед, воск, натуральный шелк, паутина и т. п.

3) Косное вещество — все геологические образования, не входящие в состав живых организмов и не созданные ими. Примеры косного вещества – гранит, кварц и тому подобные.

4) Биокосное вещество — неорганические вещества, преобразованные деятельностью организмов (почва, горные породы, вода солёная и пресная, содержащаяся в естественных природных водоёмах, глинистые минералы, воздух, железная и марганцевая руды).

Источник

Биосфера

Биосфера (греч. bios — жизнь + sphaira — шар) — наружная оболочка Земли, населенная живыми организмами, составляющими в совокупности живое вещество планеты. Термин «биосфера» предложен австрийским геологом Э. Зюссом, учение о биосфере было создано и развито российским и советским ученым Вернадским Владимиром Ивановичем.

Биосфера — совокупность всех биогеоценозов, это открытая система, структура и свойства которой определяются деятельностью организмов в прошлом и настоящем. Биосферу можно рассматривать как часть лито-, гидро- и атмосферы, заселенную живыми существами.

Запомните, что наибольшая концентрация живого вещества сосредоточена на границе сред (к примеру, на границе литосферы и атмосферы).

Границы биосферы

Общая толщина биосферы приблизительно 17 км. Живые организмы проникают вглубь литосферы на расстояние до 6-7 км, заселяют всю толщу гидросферы (до самого дна мирового океана). В атмосфере живые организмы встречаются в нижней части — тропосфере, которую сверху ограничивает озоновый слой (часть стратосферы).

Выше «озонового экрана» существование жизни в привычном для нас виде невозможно, так как губительное УФ (ультрафиолетовое) излучение уничтожает все живое. Возникновению жизни в недрах Земли препятствует высокая температура, оказывающая разрушительное воздействие.

Вещество биосферы

Многокомпонентная сложная система биосферы включает несколько отдельных элементов. Вернадский В.И. создал учение, в соответствии с которым вещество биосферы состоит из:

Живое вещество

Совокупность всех живых организмов на нашей планете. Именно Вернадский показал, что деятельность живых существ — важнейший фактор геологических изменений планеты.

Формируется без участия живых организмов. Базальт, гранит, песок, золотоносные руды. К косному веществу можно отнести горные породы магматического происхождения, образовавшиеся в результате извержения вулканов.

Это вещество образуется живыми организмами в процессе их жизнедеятельности. Примерами биогенного вещества могут послужить залежи известняка, природный газ, кислород, нефть, каменный уголь, торф.

Биокосное вещество создается одновременно деятельностью живых организмов и косными процессами. Таким образом, биокосное вещество объединяет в себе живое и косное вещества.

К биокосному веществу относятся пресная и соленая вода, почва, воздух. Почва является верхним наиболее плодородным слоем литосферы Земли. Почва — уникальный продукт совместной деятельности живых организмов, то есть биологических и геологических процессов, протекающих в живой природе.

Функции живого вещества

Важнейший компонент биосферы — живое вещество, то есть — живые организмы. Их деятельность приводит к наиболее значительным геологическим изменениям в биосфере, они обеспечивают круговорот веществ — главное условие зарождения новой жизни.

Перечислим важнейшие функции живого вещества:

Энергетическая

Живые организмы постоянно получают и преобразуют энергию. Растения преобразуют энергию солнечного света в энергию химических связей, а животные передают ее по цепочке. После смерти растений и животных энергия возвращается в круговорот благодаря бактериям и грибам — сапротрофам (греч. sapros – гнилой), разлагающим мертвое органическое вещество.

Деятельность живых организмов обеспечивает постоянный газовый состав атмосферы. В ходе дыхания животные поглощают кислород и выделяют углекислый газ, а растения в ходе фотосинтеза поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Бактерии хемотрофы также выделяют в атмосферу некоторые газы, полученные окислением сероводорода, азота.

Я никогда не перестану восхищаться этой функцией живого вещества. Вы только вдумайтесь: на одной и той же почве, рядом друг с другом, растут совершенно разные растения по форме, размеру и окраске плодов, цветков! Каждый раз задумываешься: как это возможно?

Это связано с тем, что каждое живое существо избирательно накапливает определенные химические элементы. К примеру, многие моллюски накапливают кальций, образуют известковый скелет — раковину. После их смерти раковины опускаются на дно, в результате чего создаются залежи полезных ископаемых — известняка (мела).

В результате жизнедеятельности мха сфагнума образуется полезное ископаемое — торф, а папоротниковидные образуют каменный уголь. Это концентрат углеродистых и кальциевых соединений в погибших растениях, которые тысячелетиями отмирали и образовали залежи ископаемых.

Живые организмы способны окислять и восстанавливать различные химические вещества. На реакциях окисления и восстановления основан метаболизм (обмен веществ) любого живого существа, подобные реакции протекают постоянно в ходе фотосинтеза, энергетического обмена.

Без разрушения «старой» жизни, невозможно возникновение «новой». После смерти живых существ их останки подвергаются разрушению, из них высвобождается энергия, накопленная в связях химических веществ. Непрерывный круговорот должен продолжаться всегда — это главное условие жизни.

Теория биогенной миграции атомов Вернадского В.И.

При непосредственном участии живого вещества в биосфере непрерывно осуществляется биогенная миграция атомов. Даже сейчас, с каждым вашим вдохом, атомы кислорода соединяются с гемоглобином эритроцитов, доставляются по крови к клеткам тканей организма и становятся частью ваших клеток.

Откуда взялся кислород, которым мы дышим? Его в процессе фотосинтеза выделили растения. Для процесса фотосинтеза необходим углекислый газ, который в процессе дыхания выделяют животные, углекислый газ, который образуется при разложении останков растений и животных. Получается круговорот атомов.

Все атомы, которыми мы обладаем, которые стали частью наших рук, глаз, носа, языка — все эти атомы кому-то принадлежали до нас! За миллиарды лет существования Земли они успели побывать в мириадах растений, грибов и животных. То, что наши атомы сейчас с нами — великое чудо и немыслимая случайность.

Я искренне восхищаюсь этой теорией, она показывает непрерывность жизни, бесконечность нашего существования и единство всего живого.

Ноосфера

Ноосфера (греч. noos — разум и sphaira — шар) — термин введенный русским ученым В.И. Вернадским. Ноосфера подразумевает взаимодействие природы и общества, при котором человек является главным определяющим фактором эволюции. Человек становится крупнейшей геологической силой.

Споры о том, можно ли считать современный этап развития цивилизации ноосферой остаются открытыми. Основная идея ноосферы — разумное, рациональное поведение человека, при котором он сосуществует в гармонии со всеми другими формами жизни.

К сожалению, нынешняя ситуация напоминает старую поговорку: «Пока не потеряешь, не осознаешь ценность». Неужели растения должны исчезнуть с лица Земли, чтобы мы вспомнили о том, что благодаря фотосинтезу в их листьях мы дышим кислородом? В этом случае чувство нашего ложного величия может сильно пострадать.

Круговорот веществ

Углерод находится в природе в основном в составе углекислого газа, угольной кислоты и ее нерастворимых солей — карбоната кальция (из которого состоят раковины моллюсков). Отмирая, живые организмы образуют залежи полезных ископаемых: торф, древесину, каменный уголь, нефть. Известняк может надолго исключить углерод из круговорота веществ.

Подобно этому, долгое время нефть и уголь были почти полностью исключены из круговорота веществ, однако в настоящее время человек «вернул их в строй» вместе с выхлопными газами.

Азот находится в воздухе, которым мы дышим, и составляет 78% от его объема. Большая часть азота поступает в почву и воду благодаря деятельности микроорганизмов, бактерий и водорослей.

Широко известны клубеньковые бактерии на корнях бобовых растений, находящиеся с ними в симбиозе. Клубеньковые бактерии переводят атмосферный азот в нитраты, которые необходимы для роста и развития растения и могут быть усвоены им, в отличие от атмосферного азота (газа).

В листьях в процессе биосинтеза азот преобразуется в белки. Травоядные животные поедают растения, таким образом, белок включается в их состав. После смерти животных белки разлагаются сапротрофами, которые выделяют аммиак, нитраты. Часть нитратов усваивается растениями, а часть восстанавливается бактериями до атмосферного азота — цикл замыкается.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник