Конспект экология

  Биосфера  – это активная оболочка Земли, в  которой совокупная деятельность живых  организмов проявляется  как геохимический  фактор планетарного масштаба.

  Биосфера  – это оболочка Земли, состав, структура  и энергетика которой  определяются совокупной жизнедеятельностью живых организмов; это самая большая  из известных экосистем.  

  Структура биосферы

  Биосфера  включает в свой состав как витасферу (совокупность живых организмов), так и суммарные результаты деятельности ранее существовавших организмов: атмосферу, гидросферу, литосферу.

  Область, в которой регулярно встречаются  живые организмы,  называется эубиосфера (собственно биосфера). Общая толщина эубиосферы ≈ 12-17 км.

  По отношению  к эубиосфере выделяют следующие  слои биосферы:

  – апобиосфера  – лежит над парабиосферой  – живые организмы не встречаются;

  – парабиосфера – лежит над эубиосферой –  организмы попадают случайно;

  – эубиосфера – собственно биосфера, где организмы  встречаются регулярно;

  – метабиосфера – лежит под эубиосферой –  организмы попадают случайно;

  – абиосфера  – лежит под метабиосферой  – живые организмы не встречаются.

  Аэробиосфера – включает нижнюю часть атмосферы. В состав аэробиосферы входят:

  а) тропобиосфера  – до высоты 6...7 км;

  б) альтобиосфера  – до нижней границы озонового экрана (20...25 км).

  Озоновый  экран – это слой атмосферы  с повышенным содержанием озона. Озоновый экран поглощает жесткое  ультрафиолетовое излучение Солнца, которое губительно действует на все живые организмы. В последние  десятилетия в приполярных областях наблюдаются «озоновые дыры»  – области с пониженным содержанием  озона.

  Гидробиосфера – включает всю гидросферу. Нижняя граница гидробиосферы ≈ 6...7 км, в отдельных случаях – до 11 км. К гидробиосфере относятся:

  а) аквабиосфера – реки, озера и другие пресные  воды;

  б) маринобиосфера – моря и океаны.

  Террабиосфера – поверхность суши. К террабиосфере относятся:

  а) фитосфера  – зона обитания наземных растений;

  б) педосфера  – тонкий слой почвы.

  Литобиосфера. Нижняя граница литобиосферы ≈ 2...3 км (реже – до 5...6 км) на суше и ≈ 1...2 км ниже дна океана. Живые организмы в составе литобиосферы встречаются редко, однако осадочные породы в составе биосферы возникли под влиянием жизнедеятельности организмов.

  В.И. Вернадский выделил в составе биосферы 7 типов  веществ: живое вещество, биогенное вещество (ископаемое горючее, известняки), косное вещество (изверженные горные породы), биокосное вещество (почва), радиоактивное вещество, рассеянные атомы и вещество космического происхождения.

  Функции живого вещества в биосфере разнообразны:

  – Энергетическая – аккумуляция солнечной энергии в ходе фотосинтеза; за счет солнечной энергии протекают все жизненные явления на Земле.

  – Газовая – состав современной атмосферы (в частности, содержание кислорода и углекислого газа) сложился, в значительной мере, под  воздействием жизнедеятельности организмов.

  – Концентрационная – в результате жизнедеятельности организмов сложились все виды ископаемого топлива, многих руд, органическое вещество почвы и т.д.  

  – Окислительно-восстановительная – в ходе жизнедеятельности живых организмов постоянно протекают окислительно-восстановительные реакции, обеспечивающие круговорот и постоянные превращения углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и других элементов.

  – Деструкционная – в результате разрушения погибших организмов и продуктов их жизнедеятельности происходит превращение живого вещества в косное, биогенное и биокосное.

  – Средообразующая – организмы различным образом преобразуют физико-химические факторы среды.

  – Транспортная – перенос вещества против силы тяжести и в горизонтальном направлении.   

  Взаимосвязь между компонентами биосферы

  Растения  являются продуцентами органического  вещества, поэтому именно с них  в экосистемах всегда начинаются цепи выедания, или пастбищные цепи. Микроорганизмы–редуценты осуществляют перевод элементов из органической формы в неорганическую. Хемосинтезирующие  организмы изменяют степени окисления  элементов, переводят их из нерастворимой  формы в растворимую, и наоборот.

  Таким образом, с помощью растений и микроорганизмов  осуществляется круговорот углерода, кислорода и элементов минерального питания.

  Общая масса  живого вещества биосферы составляет 2.500.000.000.000 тонн (или 2,5 триллиона тонн). Ежегодная продукция растений Земли  превышает 120 млрд. тонн (в пересчете  на сухое вещество). При этом поглощается  примерно 170 млрд. тонн углекислого  газа, расщепляется 130 млрд. тонн воды, выделяется 120 млрд. тонн кислорода  и запасается 400·10¹⁵ килокалорий солнечной энергии. В процессы синтеза и распада ежегодно вовлекается около 2 млрд. тонн азота и около 6 млрд. тонн фосфора, калия, кальция, магния, серы, железа и других элементов. За 2 тысячи лет весь кислород атмосферы проходит через растения.

  Перемещение элементов по цепям (сетям) питания  называется биогенная миграция атомов. Подвижные животные (птицы, рыбы, крупные млекопитающие) способствуют перемещению элементов на значительные расстояния.  

    Распределение живого вещества в гидросфере

  Продуктивность  различных экосистем в гидросфере Земли распределена неравномерно. Продуцентами органического вещества в водных экосистемах являются, как правило, водоросли. Лимитирующими факторами  для водорослей являются: освещенность и содержание в воде биогенов (нитратов и фосфатов). В зависимости от освещенности и содержания биогенов продуктивность водных экосистем варьирует  в широких пределах .

  Общая годовая  продукция всех трофических уровней  Мирового океана составляет ≈ 55 млрд. тонн (продукция суши ≈ 120 млрд. тонн). Продуктивность промысловых ресурсов в 500 раз меньше – около 100 млн. тонн (в том числе, 85 млн. тонн – рыбы). Из 100 млн. тонн без ущерба для экосистем  можно изъять лишь 80 млн. тонн, а фактически изымается 55 млн. тонн. Следовательно, резерв составляет лишь 25 млн. тонн. Таким  образом, в обозримом будущем  ресурсы Мирового океана будут близки к истощению.  
 
 
 
 

 

 

  Географическая  зональность наземных экосистем  

  На Земле, в зависимости от географической широты, выделяется 7 климатических поясов. В пределах поясов в зависимости от количества осадков и характера их распределения по сезонам выделяются климатические области с влажным (гумидным) и сухим (аридным) климатом.

  1. Экваториальный  пояс. Слабые ветры; жарко и  влажно. Сезонные колебания температуры  малы.

  2. Субэкваториальный  пояс (в северном и южном полушарии). Летом экваториальные воздушные  массы (влажные), зимой – тропические  (сухие, более прохладные). Вблизи  океанов велико воздействие тропических  циклонов.

  3. Тропический  пояс (в северном и южном полушарии). Характерны пассаты – устойчивые  восточные ветры; заметны сезонные  изменения температуры. Включает  области пустынного и влажного  климата.

  4. Субтропический  пояс (в северном и южном полушарии). Характерны устойчивые сухие  западные ветры. Летом тропические  воздушные массы (сухие, теплые), зимой – умеренные (влажные,  холодные). Хорошо выражены сезонные  изменения. В зависимости от  количества осадков выделяют  области с континентальным, умеренно  континентальным (средиземноморским)  и муссонным климатом.

  5. Умеренный  пояс (в северном и южном полушарии). Характерны западные ветры. Зимой  образуется снежный покров. В  зависимости от количества осадков  выделяют области с континентальным,  умеренно континентальным, морским  и муссонным климатом.

  6. Субарктический (субантарктический) пояс. Летом  умеренные воздушные массы (теплые  влажные), зимой арктические и  антарктические (холодные сухие). Большие  сезонные колебания освещенности  и температуры.

  7. Арктический  (антарктический) пояс. Растительность  отсутствует (ледниковые пустыни).   

  Основные  биомы Земли

  В соответствии с климатическими поясами и областями  выделяются крупнейшие подразделения  биосферы – биомы. Биомы представляют собой совокупность живых организмов в сочетании с определенными условиями их обитания в обширных ландшафтно-географических зонах. Видовой состав организмов в разных экосистемах одного биома может быть совершенно различным – в этом отличие биомов от флористических и фаунистических царств и областей, которые характеризуются единством флоры или фауны.

  Дождевые  экваториальные леса, или вечнозеленые тропические леса. Расположены в экваториальном климатическом поясе Южной Америки, Центральной Африки, Океании. Объем первичной чистой продукции превышает 35 тонн сухого вещества на 1 га в год. Однако вторичная продукция экосистем значительно ниже: почти все образованное органическое вещество потребляется животными, а остатки подвергаются минерализации.

  В дождевых экваториальных лесах исключительно  высок уровень видового разнообразия организмов: здесь встречается около 40% видов известных растений, однако плотность популяций многих видов  часто не превышает нескольких особей на 1 га – поэтому флора этого  биома очень уязвима и с  трудом восстанавливается.

  Муссонные листопадные леса отличаются от дождевых экваториальных лесов чередованием сухих сезонов и сезонов проливных дождей. В условиях периодического увлажнения, высокой температуры и освещенности уровень годовой первичной продукции достигает 25 т/га. Видовое разнообразие организмов ниже, чем в дождевых экваториальных лесах, что связано с наличием засушливого периода.

  Саванны занимают большую часть субэкваториального климатического пояса в Южной Америке и Африке. Годовая первичная продукция саванн не превышает 20 т/га. Для саванн характерно обилие травоядных млекопитающих.

  Тропические пустыни северного и южного полушария расположены в тропических поясах Америки, Африки и Австралии (в зоне действия пассатов). Продуктивность пустынь очень низкая.

  В более  высоких широтах (≈ 40° с. ш. и ю. ш.) располагаются экосистемы, известные  под названием растительность средиземноморского типа (Старый Свет) или чаппараль (Новый Свет). Годовая первичная продукция достигает 10 т/га.

  На одной  широте с растительностью средиземноморского типа располагаются экосистемы субтропических муссонных лесов. Среднегодовое количество осадков более 1000 мм с неравномерным распределением осадков; высокая продуктивность.

  На этих же широтах в областях с сухим  климатом располагаются субтропические пустыни. Среднегодовое количество осадков менее 500 мм; низкая продуктивность.

  Степи (прерии, пампы) располагаются в более высоких широтах, занимая области умеренного пояса с континентальным климатом. Годовая первичная продукция достигает 15 т/га. В ХХ веке нерациональная распашка степей и прерий привела к деградации степных экосистем в Северной Америке и Евразии.