Состав биосферы

Составные части биосферы

Биосфера является одной из основных геологических оболочек Земли, т.е. геосфер. Среди других геосфер выделяют литосферу – земную кору вплоть до верхней мантии, гидросферу (все воды Земли), и атмосферу – газовую оболочку Земли. Пространственно биосфера охватывает самые поверхностные слои литосферы, нижнюю часть атмосферы (тропосфера) и всю гидросферу. Пределы существования жизни (и, соответственно, распространения биосферы) в литосфере и атмосфере определяются значениями специфичных для этих геосфер факторов среды, несовместимыми с жизнедеятельностью даже наиболее эврибионтных организмов. В гидросфере такого предела нет, она заселена живыми организмами полностью.

Вблизи границ биосферы обитают в основном некоторые микроорганизмы, обладающие особыми приспособлениями к специфичным условиям абиотической среды, (или в виде спор); в основном биомасса сосредоточена в местах контакта основных сред жизни.

Общая биомасса Земли составляет около $2,4\cdot 1012$ т (на нее приходится всего 0,01 % массы всего вещества, попадающего в границы биосферы). 97 % из этого количества приходится на растения, 3 % – на животных. В наши дни на Земле существует несколько миллионов видов живых организмов.

Биосфера пропускает через себя большую часть энергетических потоков на Земле. В год до поверхности нашей планеты доходит примерно 1024Дж солнечной энергии; 42 % из этого количества отражается в космос, а 58% поглощается. Дополнительным источником энергии служит тепло земных недр. В структуре поглощенной энергии около пятой части переизлучается в космос в виде тепла, десятая часть расходуется на испарение воды.

Зеленые растения перерабатывают за счет фотосинтеза ежегодно 1022 Дж в год, при этом поглощают $1,7\cdot 108$ т $CO_2$, выделяют в атмосферу около $11,5\cdot 107$ т кислорода и при транспирации испаряют $1,6\cdot 1013$ т воды. Одновременно с фотосинтезом в биосфере происходит почти такой же по масштабам противоположный ему процесс –окисление органики при дыхании и разложении.

Химический состав организмов

В живых организмах обнаружены все известные на сегодняшний момент науке химические элементы. Некоторые из их числа (водород, кислород, углерод, азот, фосфор и другие) необходимы для существования организмов, большая часть элементов (рубидий, платина, уран и мн. др.) содержатся в живых тканях в исключительно малых количествах, и не только не требуются самим организмам для жизнедеятельности, но и при повышении концентрации могут быть весьма вредны для них. В зависимости от количества химических элементов (имеются в виду только те, которые играют какую-либо биологическую роль и являются необходимыми для живых объектов) в живых организмах, их подразделяют на несколько категорий:

1. Биогенные элементы, или макронутриенты. Это кислород, углерод, водород, азот. Их доля в организме составляет от 3% его массы (азот), до 68% (кислород).
2. Макроэлементы. Эти химические вещества содержатся в организмах в значительно меньшем отношении. Например, для человека суточная норма макроэлементов лишь немного превышает 200 мг, для более мелких организмов она, соответственно, тоже меньше. Это калий, кальций, магний, натрий, сера, фосфор и хлор.
3. Микроэлементы. Их содержание в организме крайне мало, однако они необходимы для жизнедеятельности, поскольку участвуют в некоторых важных биологических процессах, многие из них входят в состав ферментов. Таких веществ, по современным данным, насчитывается более трех десятков.

В состав некоторых организмов в большом количестве входят определенные химические элементы, несвойственные большинству биологических видов. Например, асцидии накапливают ванадий. Роль таких элементов в жизнедеятельности накапливающих их организмов не всегда известна. Однако в этом накоплении проявляется концентрационная функция организмов в биосфере. Организмы участвуют в миграции химических элементов как непосредственно, так и косвенно.