Связь биосферы с другими оболочками Земли
Примеры взаимодействия биосферы с другими оболочками, кратко изложенные в этой статьи.
Связь биосферы с другими оболочками Земли
Биосфера представляет собой сложную систему, которая действует благодаря солнечной энергии и жизнедеятельности живых организмов, способных запасать и перераспределять энергию, вещество. В ней содержатся важнейшие природные вещества, ресурсы, земля и вода, которые нужны для существования человечества.
Как биосфера связана с литосферой гидросферой и атмосферой?
Биосфера существует во взаимодействии с другими геосферами: она проникает во всю гидросферу, в нижнюю часть атмосферы, охватывает поверхность суши и верхние слои литосферы. Биосфера является активной оболочкой планеты и источником ресурсов для человека, которое обеспечивает питание, дарит эстетическое удовольствие, способствует генетическому разнообразию.
Биосфера активно взаимодействует с литосферой в ее верхней части — земной коре. Так, растения корнями проникают в трещины и тем самым разрушают горные твердые породы, превращая их в осадочные, рыхлые породы. В земной коре происходит накапливание остатков животных и растений. Оседая на дне водоемов, они образовывают толщу осадочных пород, торфа и каменного угля.
Взаимодействие гидросферы и биосферы происходит наиболее активно. Вода это сама жизнь и без нее невозможно существование любых организмов. Влияние биосферы на гидросферу выявляется в поддержании солености океанической воды, которая за 200 млн. лет почти не изменилась. Дело в том, что организмы используют соли морской воды для жизнедеятельности, тем самым поддерживая неизменность состава воды гидросферы.
Таким образом, все части биосферы тесно взаимодействуют с другими оболочками планетами. Эту связь можно увидеть в процессе биологического круговорота: люди и животные выделяют углекислый газ, который поглощается растениями, а те в свою очередь выделяют кислород во время фотосинтеза. Получается, что кислород и углекислый газ регулируются благодаря взаимосвязям биосферы с другими оболочками Земли.
Какая связь биосферы и литосферы?
Биосферы с литосферой имеют общую составляющую природного образования. Это почва – плодородный верхний слой земли, который образуется в процессе взаимодействия неорганической и органической природы. В слоях рыхлых горных масс, хорошо прогретых и увлажненных, живут микроорганизмы – грибы, бактерии, водоросли. В почве подземные животные. А растениями, которые прорастают на поверхности земли, питаются наземные млекопитающие, птицы и другие, а также человек выращивает овощи, фрукты и злаки.
Надеемся, что из этой статьи Вы узнали, как биосфера взаимодействует с атмосферой, гидросферой и литосферой.
Источник
Биосфера. Функциональная взаимосвязь сфер.
Все три составные части биосферы – гидросфера, атмосфера и литосфера тесно взаимосвязаны друг с другом и составляют вместе единую функциональную систему. Так почва связана с гидросферой:
— участвуя в формировании речного стока, путем выноса почвенных и грунтовых вод в водоемы;
— образуя биопродуктивность водоемов, т.к. вместе с водой переносятся и растворенные в ней органические вещества почвы;
— выступая в роли фильтра, защищает водоемы от загрязнений.
Связь почвы с атмосферой прослеживается в регулировании энергетического баланса биосферы – поглощая и отражая солнечную энергию, почва принимает участие в формировании влагооборота атмосферы и ее газового режима. С литосферой почва связана наиболее прямым путем: она возникла из верхних слоев литосферы и своей жизнедеятельностью способствует дальнейшему геохимическому преобразованию этих слоев. И в тоже время почва служит источником вещества для образования минералов, горных пород, полезных ископаемых и способствует переносу аккумулированной солнечной энергии в глубокие части литосферы.
Функциональная взаимосвязь составных частей биосферы включает и процессы, которые происходят в круговорот воды, энергетические связи, атмосфере и гидросфере, осуществляемые через тепловое излучение и процессы фотосинтеза, химические связи: растворение в водах О2 и СО2 , имеющее важное значение в формировании условий жизни гидробионтов. Этот процесс поддерживает систему динамического равновесия в водной среде
В целом функциональная взаимосвязь составных частей биосферы формирует ее как глобальную саморегулирующую экосистему, которая обеспечивает устойчивый глобальный круговорот веществ. В ней особое положение занимают разнообразные живые организмы, названные В.И.Вернадским «живым веществом».
Гумус. Процесс образования
Некоторая доля органических веществ полимеризуется (образуются более сложные соединения), что повышает их устойчивость к воздействию микроорганизмов-разрушителей. Так образуется гумус, который долго накапливается в почве и медленно разлагается. Входящие в состав гумуса фульвокислоты активно разлагают минеральные вещества, способствуя процессу почвообразования. Гуминовые кислоты участвуют в создании пористой структуры почвы, что улучшает водные и воздушные ее свойства и режим питания растений. Как среда жизни почва занимает как бы промежуточное положение между атмосферой и гидросферой: она обладает структурированностью, здесь возможно обитание организмов с различным типом дыхания, имеет место вертикальный градиент проникновения света – все это определяет распространение жизни в почве в основном до глубины 8-10м (корни деревьев, норы и ходы грызунов, микроорганизмы). Обитание рыб на глубине 100м и более, бактерий в водах, сопровождающих залежи нефти на глубине до 3 км лишь формально отодвигает границу распространения жизни в литосфере, т.к. в этих случаях можно говорить только о своеобразных участках биосферы.
Биоразнообразие. Функции.
Биоразнообразие Земли. Для биосферы характерно большое разнообразие видов живых организмов, которое обусловлено разными средами жизни (водная, наземно-воздушная, почвенная, организменная), разнообразием природных зон, наличием геохимических провинций и большим количеством элементарных экосистем и биогеоценозов. Биоразнообразие является одним из главных показателей благополучия биосферы, определяющая ее устойчивое динамическое состояние и в то же время она основа жизни на Земле для людей.
В настоящий период под биоразнообразием понимают все виды, внутривидовые формы и популяции всех типов растений, животных, микроорганизмов, а также разноообразие экосистем, как естественных, так и созданных человеком. Биоразнообразие рассматривается на трех уровнях: генетическом, видовом и экосистемном. Генетическое разнообразие представляет собой объем генетической информации, содержащийся в генах организмов, населяющих Землю. Видовое разнообразие — разнообразие видов живых организмов, обитающих на Земле. Разнообразие экосистем касается различных сред обитания, биотических сообществ и экологических процессов в биосфере.
Источник
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. Почва (педосфера) – это биокосное образование биосферы, результат взаимодействия между атмосферой, гидросферой
Почва (педосфера) – это биокосное образование биосферы, результат взаимодействия между атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами.
Роль почвы в биосфере заключается в следующем:
1) это источник информации о геохимических процессах в литосфере прошлого и настоящего;
2) почва является аккумулятором энергии, так как в ней происходят процессы гумусообразования и биогенной аккумуляции;
3) почва обеспечивает устойчивость функционирования биогеоценозов;
4) она является своеобразным протектором, связывая загрязнение и переводя загрязняющие вещества в недоступное и безопасное состояние;
5) почва – это фильтр, регулирующий состав природных вод.
В почве постоянно и одновременно протекают химические, физические и биологические процессы.
В экосистеме почвы сложным образом сочетаются следующие компоненты:
-минеральные частицы (песок, пыль, глина);
-детрит, т.е. мертвое органическое вещество растений и животных, включая отходы их жизнедеятельности, на разных стадиях разложения;
-множество живых организмов от редуцентов (грибов и бактерий) до более крупных детритофагов (дождевых червей, моллюсков и насекомых), формирующих сложную сеть, основанную на детрите.
Минеральный состав почв складывается в основном из кварца (SiO2) и алюмосиликатов – оксидов алюминия и кремния (SiO2 · Al2O3 · H2O) в различных соотношениях. В зависимости от размеров частиц различают песчаные, суглинистые и глинистые почвы. От механического состава почв зависит интенсивность переноса и накопления в почве органических и минеральных веществ.
Вода в почве представляет собой почвенный раствор, который содержит минеральные и органические соединения, участвует в процессах почвообразования, является источником минерального питания растений. Реакция почвенного раствора определяется значением рН, которое зависит от типа почвы. для песчаных оно составляет 5,5 – 6; для глинистой и суглинистой 6,5 – 7.
Органический компонент почв представлен гумусовыми веществами, образующимися в результате превращений детрита. Питаясь, почвенные организмы оставляют после себя некоторое количество неусвоенных отходов. Гумус – это остаток органического вещества после потребления детрита. Плодородие почв определяется содержанием в ней гумуса. Даже частичная потеря гумуса и, как следствие, снижение плодородия, не дает почве возможности выполнять в полной мере свои экологические функции, и она начинает деградировать, т.е. ухудшать свои свойства. В наибольшей степени деградируют почвы агроэкосистем. Причина неустойчивого состояния агроэкосистем обусловлена их упрощенным фитоценозом, который не обеспечивает оптимальную саморегуляцию, постоянство структуры и продуктивности.
К основным факторам и режимам почв, определяющим почвенное плодородие, относят:
1) химический состав, который определяет питательный режим и реакцию среды;
2) физические свойства (пористость, влажность);
3) тепловые условия, характеризующиеся суммой температур выше 10 0 С на глубине 0 – 20 см, длительностью вегетационного периода, глубиной промерзания почв;
4) биологические свойства, характеризующиеся уровнем активности микроорганизмов, участвующих в процессах гумификации.
Основные виды антропогенного воздействия на почвы следующие: 1) эрозия (ветровая и водная); 2) загрязнение; 3) вторичное засоление и заболачивание; 4) опустынивание; 5) отчуждение земель для промышленного и коммунального строительства.
Эрозия почв – разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивном выпасе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.
Ветровая эрозия представляет собой выдувание, перенос и отложение мельчайших почвенных частиц ветром. Под водной эрозией понимают разрушение почв под действием временных водных потоков.
Эрозия оказывает негативное влияние на состояние почвенного покрова и во многих случаях разрушает его полностью. Падают биологическая продуктивность растений, снижаются урожаи и качество зерновых и других культур.
Усиление природного засоления почв в процессе хозяйственной деятельности человека носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах. В этом случае уменьшается генофонд наземных популяций в связи с ухудшением условий жизни организмов, усиливаются миграционные процессы.
Заболачивание почв наблюдается в сильно переувлажненных районах (Западно-Сибирская низменность, зона вечной мерзлоты). Заболачивание почв сопровождается деградационными процессами в биоценозах, накоплением на поверхности неразложившихся остатков. Заболачивание ухудшает агрономические свойства почв и снижает производительность лесов.
Опустынивание – это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который может привести к полному разрушению экосистемы и превращению территории в пустыню. На территории, подверженной опустыниванию, ухудшаются физические свойства почв, гибнет растительность, засоляются грунтовые воды, резко падает биологическая продуктивность.
Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов; для прокладки дорог, трубопроводов, линий связи; при открытой разработке месторождений полезных ископаемых. Только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель планеты.
Загрязнение почвы непосредственно связано с загрязнением воды и воздуха. Все те загрязнители, которые в них находятся, в конце концов попадают в почву. Главные источники загрязнения почвы – это промышленные предприятия, теплоэнергетика, сельское хозяйство и транспорт.
Существуют различные виды загрязнения почв:
– мусором, отходами и выбросами производства;
– засоление, которое происходит при бессистемном поливе растений, отсутствии дренажа с накоплением солей в орошаемых почвах;
–токсичными тяжелыми металлами, обладающими способностью к аккумуляции в живых организмах;
– радиоактивными веществами ( 90 Sr, 137 Cs, 144 Ce, 129 I, 131 I и др.);
– пестицидами, которые используются для борьбы с вредителями сельского хозяйства;
– минеральными и органическими удобрениями;
– нефтью и нефтепродуктами.
Высокие концентрации в почве различных химических соединений – экотоксикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от патогенных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа могут сохраняться до полутора лет, а в незагрязненных – в течение двух – трех суток.
Химический анализ почв основан на извлечении из нее исследуемых соединений с помощью различных вытяжек (водных, солевых, кислотных или щелочных).
Водная вытяжка дает представление о содержании в почве водорастворимых органических и минеральных веществ, состоящих преимущественно из простых солей. Соли, растворимые в воде, могут быть вредны. По степени вредности их располагают в следующем порядке Na2CO3 > NaHCO3 > NaCl > CaCl2 > Na2SO4 > MgCl2 > MgSO4. Содержание Na2CO3 (даже 0,005 об. %) вызывает гибель растений в засоленной почве. В кислых заболоченных и торфяно-болотных почвах вредным для растений является избыточное содержание водорастворимых соединений железа (II), марганца, алюминия. Анализ водных вытяжек при выявлении причины засоления почв дополняют анализом грунтовых вод. В таблице 1 дана классификация почв по содержанию токсичных солей.
Практически все из выше перечисленных солей (NaCl, MgCl2, CaCl2, Na2SO4, Na2CO3 и т.д.) могут встречаться в почвах на обочинах дорог либо в связи с применением противогололедных средств (NaCl, KCl), либо вследствие оседания пыли от эксплуатации дорог и особенно мощного потока автотранспорта, где присутствуют не только продукты сгорания бензина, но и продукты амортизации самих машин и дорог.
Источник