Биосфера, ее структура и границы

Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Биосфера, ее структура и границы

 

     Факты и положения о биосфере накапливались постепенно в связи с развитием ботаники, почвоведения, географии растений и других преимущественно биологических наук, а также геологических дисциплин. Те элементы знания, которые стали необходимыми для понимания биосферы в целом, оказались связанными с возникновением экологии, науки, которая изучает взаимоотношения организмов и окружающей среды. Биосфера является определенной природной системой, а ее существование в первую очередь выражается в круговороте энергии и веществ при участии живых организмов [1, c.63].

     Очень важным для понимания биосферы было установление немецким физиологом Пфефером (1845 – 1920) трех способов питания живых  организмов:

     - автотрофное – построение организма  за счет использования веществ  неорганической природы;

     - гетеротрофное – строение организма  за счет использования низкомолекулярных  органических соединений;

     - миксотрофное – смешанный тип  построения организма (автотрофно-гетеротрофный).

     Биосфера (в современном понимании) – своеобразная оболочка Земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

     Биосфера  охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

     Атмосфера – наиболее легкая оболочка Земли, которая граничит с космическим пространством; через атмосферу осуществляется обмен вещества и энергии с космосом.

     Атмосфера имеет несколько слоев:

     - тропосфера – нижний слой, примыкающий  к поверхности Земли (высота 9–17 км). В нем сосредоточено около 80% газового состава атмосферы и весь водяной пар;

     - стратосфера;

     - ноносфера – там «живое вещество»  отсутствует.

     Преобладающие элементы химического состава атмосферы: N2 (78%), O2 (21%), CO2 (0,03%).

     Гидросфера  – водная оболочка Земли [1, c.109]. Вследствие высокой подвижности вода проникает повсеместно в различные природные образования, даже наиболее чистые атмосферные воды содержат от 10 до 50 мгр/л растворимых веществ.

     Преобладающие элементы химического состава гидросферы: Na+, Mg2+, Ca2+, Cl–, S, C.            

 Концентрация  того или иного элемента в  воде еще ничего не говорит  о том, насколько он важен  для растительных и животных  организмов, обитающих в ней. В  этом отношении ведущая роль  принадлежит N, P, Si, которые усваиваются  живыми организмами. Главной особенностью океанической воды является то, что основные ионы характеризуются постоянным соотношением во всем объеме мирового океана.

     Литосфера – внешняя твердая оболочка Земли, состоящая из осадочных и магматических  пород. В настоящее время земной корой принято считать верхний слой твердого тела планеты, расположенный выше сейсмической границы Мохоровичича. Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

     Ведущую роль выполняет кислород, на долю которого приходится половина массы земной коры и 92% ее объема, однако кислород прочно связан с другими элементами в главных породообразующих минералах. Т.о. в количественном отношении земная кора – это “царство” кислорода, химически связанного в ходе геологического развития земной коры.

     Постепенно идея о тесной взаимосвязи между живой и неживой природой, об обратном воздействии живых организмов и их систем на окружающие их физические, химические и геологические факторы все настойчивее проникала в сознание ученых и находила реализацию в их конкретных исследованиях. Этому способствовали и перемены, произошедшие в общем подходе естествоиспытателей к изучению природы. Они все больше убеждались в том, что обособленное исследование явлений и процессов природы с позиций отдельных научных дисциплин оказывается неадекватным. Поэтому на рубеже ХIХ – ХХ вв. в науку все шире проникают идеи холистического, или целостного, подхода к изучению природы, которые в наше время сформировались в системный метод ее изучения.

     Результаты  такого подхода незамедлительно  сказались при исследовании общих проблем воздействия биотических, или живых, факторов на абиотические, или физические, условия [2, c.119]. Так, оказалось, например, что состав морской воды во многом определяется активностью морских организмов. Растения, живущие на песчаной почве, значительно изменяют ее структуру. Живые организмы контролируют даже состав нашей атмосферы. Число подобных примеров легко увеличить, и все они свидетельствуют о наличии обратной связи между живой и неживой природой, в результате которой живое вещество в значительной мере меняет лик нашей Земли. Таким образом, биосферу нельзя рассматривать в отрыве от неживой природы, от которой она, с одной стороны зависит, а с другой – сама воздействует на нее. Поэтому перед естествоиспытателями возникает задача – конкретно исследовать, каким образом и в какой мере живое вещество влияет на физико-химические и геологические процессы, происходящие на поверхности Земли и в земной коре. Только подобный подход может дать ясное и глубокое представление о концепции биосферы.  

2. Дикорастущая продукция леса 

     Зона  лесов - самая большая растительная зона России. Это около трети покрытой лесом площади Земли, около четверти мировых запасов древесины [4, c.72]. Широкой полосой протянулась данная зона в северной части территории страны. Лесная зона характеризуется умеренным климатом: сравнительно теплым летом и суровыми зимами. Средняя годовая температура в лесной зоне 2...5 °С. Осадков выпадает 500...700 мм в год. Почвы в основном подзолистые.

     Растительность  лесной зоны разнообразна. На западе европейской части России распространены хвойно-широколиственные леса. К северо-востоку все большую роль играют хвойные леса - тайга, безраздельно господствующая в азиатской части лесной зоны. Основными лесообразующими породами здесь являются ель, лиственница, сосна, пихта.

     Ельники и пихтачи образуют темнохвойную тайгу, сосняки и лиственничники - светлохвойную. Береза и осина создают мелколиственные леса. Они первыми поселяются на гарях и вырубках, но затем вытесняются теневыносливыми хвойными. В более светлых лесах развивается подлесок из мелкоствольных деревьев и разнообразных кустарников - рябины, орешника, бересклета, крушины, жимолости, калины, малины, ежевики и др. Травостой нижнего яруса отличается большим видовым разнообразием. В темных еловых и пихтовых лесах подлесок почти не развит, а травянистый покров более беден. Здесь преобладают вечнозеленые и зимнезеленые кустарнички и травы: брусника, грушанки, плауны и др. У многих растений - кислицы, седмичника, майника - цветки белые, хорошо заметные в темном лесу. 
Для лесной зоны характерно развитие лугов и болот. По речным долинам развиты поемные луга, а на водоразделах - суходольные. Суходольные луга своим возникновением обязаны деятельности человека (вырубка леса, косьба, пастьба). Ведущая роль в луговых растительных сообществах принадлежит злакам, хотя разнотравье также представлено достаточно широко. В лесной зоне расположены основные сенокосные угодья. 
Растительные сообщества болот являются интразоналъными - 70 % болот сосредоточено н тундровой зоне, 30 % - в лесной. Болота характеризуются пересыщением поверхностных слоев водой, с чем связан особый ход почвообразовательного процесса, приводящий к образованию торфа. 
Различают болота низинные и верховые. Болота, которые возникают на месте водоемов, при их зарастании, - это низинные болота, богатые минеральными веществами [5, c.30].

     Для них характерны растительные сообщества черной ольхи, березы, ивы, различных  осок. Здесь растут вахта болотная, белокрыльник, сабельник болотный, зеленые мхи. На плоских понижениях водоразделов, подстилаемых водонепроницаемыми глинами и суглинками, в условиях застаивания поверхностных вод формируются верховые болота, бедные минеральными веществами. Для растительного покрова верховых болот характерно господство сфагновых мхов. Именно из-за их биологических особенностей - высокой водоудерживающей способности и бактерицидных свойств - на верховых болотах образуется торф. Накопление торфа приводит к повышению поверхности болота, оно становится выпуклым. Широко развиты здесь и кустарнички: вереск, багульник, клюква, голубика и другие; могут встречаться болотные формы сосны, очень низкие, искривленные. 
Заболачивание территории - нежелательное явление, так как затрудняет освоение земли, строительные работы, вызывает подъем уровня грунтовых вод в прилегающей местности. Но к осушению болот нужно подходить осторожно, с учетом их влияния на все окружающие угодья. Падение уровня грунтовых вод, иссушение многочисленных ручьев, питаемых болотом, может вызвать обмеление рек.

     Для получения урожая дикорастущих пищевых  растений не требуется затрат человеческого  труда. Природа позаботилась о различных  продуктах питания - от пряных и ароматических  до овощных и хлебных - и подарила их человеку. Дикорастущее растения с древних времен были и продолжают оставаться неисчерпаемым источником пищевых продуктов. Кроме того они являются исходным материалом для селекции культурных растений.

     Дикорастущие  растения не раз выручали людей в  трудные неурожайные годы. Многие пищевые растения не только не уступают, но даже превосходят по питательности и вкусовым качествам культурные растения или вообще не имеют аналогов. Это многие ягодные, орехоносные, салатные и овощные растения, грибы и водоросли.

     Человек должен всегда помнить, что природа требует бережного, хозяйственного отношения к ней. Использовать дикорастущий полезные растения надо разумно, зная их биологические особенности [6, c.99].

     Встречается в наших лесах замечательное  растение - Шикша черная (Epetrum nigrum, Семейство  шикшевые). В народе ее называют водяникой или вороникой (из-за блестящих черных ягод). Это вечнозеленый кустарничек с сильно распластанными стеблями, маленькими сочными вечнозелеными листьями. Цветет в мае-июне. Поспевает в августе сентябре.

     Набрав  горстку этих ягод вы прекрасно утолите жажду чуть кисловатым соком. В плодах около 90% витамина С. Коренные северные народы ее употребляют в пищу свежей, моченной, мороженной. Из шикши можно варить варенье, мармелад, готовить напитки.

     Если  у вас есть спички, то вы можете приготовить чай. Наберите кислицы обыкновенной - Oxlis acetoselle. Достаточно одной горсти на два литра. Кислицу в народе называют заячьей капустой. Ее можно есть в сыром виде, как щавель. Заготавливать в прок соленой или засахаренной или в виде порошка. В ней много витаминов С, А.

     Ягоды черники утолят жажду и голод.

     Черника - Vaccinium myrtills.

     Семейство Вересковые - Ericaceae.

          Полукустарник 15-40 см. Высотой. Цветет в июне; плодоносит в июле - августе.

          Произрастает в сосновых, пихтово-еловых, кедровых, березовых, лиственно-хвойных и в тундрово-альпийской и полярно-арктической областях преимущественно во влажных местообитаниях.

          Распространенный в Сибири лесной вид, образующий часто чистые заросли. На севере ареал заходит в тундру (Западная Сибирь) до 71 градуса с. ш. Однако в Средний (правобережье Енисея) и Восточной Сибири (Якутия) граница ареала опускается до 60 градусов с. Ш [7, c.128].

           Черные с сизоватым налетом спелые ягоды черники весьма сочные и сладкие на вкус, пользуются в Сибири большой популярностью. Их едят в свежем виде, варят варенье, приготовляют кисели, сиропы. Черника - хороший медонос.

            Ягоды содержат инвертный сахар (5-6%) , свободные кислоты 1%, пектиновые вещества, белки (около 1%) , глюкозиды, дубильные вещества и в небольшом количестве витамины С, Р, РР, В1, В2 и каротин. В различных условиях урожайность ягод колеблется от 1 до 8 ц/га. Наибольший урожай в (Свыше 20 ц/га) в лесотундре и тундре.

           Клюква болотная - Oxycoccus palustris Pers.

           Клюква мелкоплодная - Oxycoccus microcarpus Turez. ex. Rupr.

           Семейство вересковые - Fricaceae.

            Вечнозеленые стелющиеся кустарнички, с красными шаровидными ягодами. Цветут в июне; плодоносят в августе - октябре. Эти два вида клюкв внешне отличаются главным образом размером листьев и ягод (у клюквы болотной они крупнее).

            Растут по моховым болотам, мшистым лесам, берегам рек в лесной и лесостепной зонах Сибири.

           Ягоды повсеместно используются местными жителями в пищевой промышленности. Содержание в соке лимонной и бензойной кислоты обеспечивает длительную сохранность ягод в свежем виде (8-10 месяцев) . Применяются они в кондитерском производстве как начинка для конфет. Ягоды содержат наибольшее количество витамина С (30-35 мг%) , но при промораживании полностью его теряют; сахара (2,8%) , дубильные вещества, кислота и много калия. Урожайность на сфагновых болотах от1 до 20 ц/га.

             Княженика, костяника арктическая, поляника, мамура, малина арктическая - Rubus arcticus L.

            Семейство Розоцветные – Rosaceae.

             Многолетние травянистое корневищное растение 10-30 см высотой.

            Листья тройчатые. Цветки красные. Плоды темно-пурпуровые. Цветет в конце мая - июне; плодоносит в июле - августе.

            Растет в мшистых хвойных и смешанных лесах, в тундре, болотах, на сырых лугах и т.д.

             Плоды кислые, но ароматные, на севере считается лучшей ягодой. Употребляется для приготовления морсов, а также в свежем виде. Ягоды содержат витамин С (100-200 мг%) , сахара (глюкозу и фруктозу 5-7%) , лимонную кислоту (1-2%) , немного яблочной кислоты, дубильные вещества.