Биосфера и свойства биомассы планеты Земля. Биомасса животных и растений

Ученые провели глобальную перепись биомассы

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Биологи провели количественный анализ глобального распределения биомассы на Земле, которая суммарно составила 550 миллиардов тонн углерода. Оказалось, что более 80 процентов от этого числа приходится на растения, суммарная биомасса наземных организмов примерно на два порядка больше, чем морских, а доля человека составляет около 0,01 процента, пишут ученые в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Количественные данные об общей биомассе всех живых организмов на Земле и ее распределении между отдельными видами — важная информация для современной биологии и экологии: по ним можно исследовать общую динамику и развитие всей биосферы, ее реакцию на происходящие на планете климатические процессы. Как пространственное распределение биомассы (географическое, по глубине и средам обитания видов), так и ее распределение между различными видами живых организмов может служить важным показателем при оценке путей переноса углерода и других элементов, а также экологических взаимодействий или пищевых цепей. Тем не менее, на сегодняшний день количественные оценки распределения биомассы были сделаны либо для отдельных таксонов, либо внутри некоторых экосистем, а достоверных оценок всей биосферы на данный момент сделано не было.

Чтобы получить такие данные, группа ученых из Израиля и США под руководством Рона Мило (Ron Milo) из Института имени Вейцмана провела своеобразную перепись всех видов животных с оценкой их биомассы и географического распределения. Все данные ученые собирали по нескольким сотням актуальных научных статей, после чего обрабатывали эту информацию с помощью разработанной схемы интегрирования с учетом географического распределения видов. В качестве количественного показателя биомассы, приходящейся на различные виды, ученые использовали информацию о массе углерода, которая приходится на различные таксоны (то есть при рассмотрении не учитывалась, например, масса воды). Сейчас все полученные результаты, а также использованные для анализа программы, находятся в открытом доступе, и их можно найти на github.

Принципиальная схема получения данных о глобальном распределении биомассы на основе имеющихся неполных данных с учетом географического распределение параметров окружающей среды

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Распределение биомассы между представителями разных царств (слева) и внутри царства животных (справа)

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Y. M. Bar-On et al./ Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018

Ученые отмечают, что из-за недостатка точной информации полученные данные вычислены с очень большой неопределенностью. Так, достаточно уверенно можно оценить лишь биомассу растений на Земле, а для бактерий и архей полученные данные могут отличаться от действительных и в 10 раз. Тем не менее, неопределенность данных об общей биомассе всех живых организмов на Земле не превышает 70 процентов. 

По словам авторов работы, полученные ими результаты основаны на данных из актуальных научных исследований, поэтому могут быть использованы для современных экологических и биологических оценок, даже несмотря на довольно большую погрешность. Ученые также отмечают, что при анализе данных им удалось определить те географические области, для которых на сегодняшний день данных очень мало и необходимы дополнительные исследования. Исследователи надеются, что в будущем уточнение данных позволит не только проводить подобный анализ с достаточным географическим разрешением, но и следить за динамикой изменения подобных распределений с течением времени.

Совсем недавно ученые проанализировали распределение биомассы в более мелких системах, рассмотрев крупные леса по всей Земле. Оказалось, что более половины всей биомассы леса приходится на всего один процент самых крупных деревьев, большая часть из которых превышает в диаметре 60 сантиметров. При этом для некоторых видов животных в отдельных географических областях уже сейчас удается провести и динамический анализ. Например, в прошлом году европейские экологи изучили биомассу летающих насекомых в национальных парках Германии и обнаружили, что за 27 лет она снизилась сразу на 76 процентов.

Александр Дубов

биомасса

Совокупность всех живых организмов образует биомассу (или, по выражению В. И. Вернадского, живое вещество) планеты.

По массе это составляет около 0,001% массы земной коры. Однако несмотря на незначительную общую биомассу, роль живых организмов в процессах, происходящих на планете, огромна. Именно деятельностью живых организмов обусловлены химический состав атмосферы, концентрация солей в гидросфере, образования одних и разорению других горных пород, формирование почвы в литосфере и т.д..

Биомасса суши. Наибольшая плотность жизни в тропических лесах. Здесь больше видов растений (более 5 тыс.). К северу и к югу от экватора жизнь становится беднее, уменьшаются его плотность и число видов растений и животных: в субтропиках около 3 тыс. видов растений, в степях около 2 тыс., далее идут широколиственные и хвойные леса и, наконец, тундра, в которой растет около 500 видов лишайников и мхов. В зависимости от интенсивности развития жизни в разных географических широтах меняется биологическая продуктивность. Подсчитано, что общая первичная продуктивность суши (биомасса, образована автотрофными организмами за единицу времени на единицу площади) составляет около 150 млрд т, в том числе на долю лесов земного шара приходится 8 млрд т органического вещества в год. Суммарная растительная масса на 1 га в тундре составляет 28,25 т, в тропическом лесу - 524 т. В умеренном поясе 1 га леса за год образует около 6 т древесины и 4 т листьев, составляет 193,2 * 109 Дж (~ 46 * 109 кал). Вторичная производительность (биомасса, образуемая гетеротрофными организмами за единицу времени на единицу площади) в биомассе насекомых, птиц и других в этом лесу составляет от 0,8 до 3% биомассы растений, то есть около 2 * 109 Дж (5 * 108 кал). < /p>

Первичная годовая производительность различных агроценозов значительно различается. Средняя мировая производительность в тоннах сухого вещества на 1 га составляет: пшеницы - 3,44, картофеля - 3,85, риса - 4,97, сахарной свеклы - 7,65. Урожай, который собирает человек, составляет лишь 0,5% общей биологической продуктивности поля. Значительная часть первичной продукции разрушается сапрофитами - жителями почв.

Одним из важных компонентов биогеоценозов поверхности суши являются почвы. Исходным материалом для почвообразования являются поверхностные слои горных пород. Из них под воздействием микроорганизмов, растений и животных формируется почвенный слой. Организмы концентрируют в себе биогенные элементы: после отмирания растений и животных и разложения их остатков эти элементы переходят в состав грунта, благодаря чему

в нем аккумулируются биогенные элементы, а также накапливаются не полностью разложены органические печовины. В почве содержится огромное количество микроорганизмов. Так, в одном грамме чернозема количество их достигает 25 * 108. Таким образом, почва имеет биогенное происхождение, состоит из неорганических, органических веществ и живых организмов (эдафон - совокупность всех живых существ почвы). Вне биосферы возникновения и существования почвы невозможно. Почва - среда для жизни многих организмов (одноклеточных животных, кольчатых и круглых червей, членистоногих и многих других). Почва пронизана корнями растений, из него растения впитывают питательные вещества и воду. С жизнедеятельностью живых организмов, которые есть в почве, связана урожайность сельскохозяйственных культур. Внесения химических веществ в почву часто пагубно влияет на жизнь в нем. Поэтому нужно рационально использовать почвы и оберегать их.

Каждая местность имеет свои почвы, которые отличаются от других по составу и свойствам. Образования отдельных типов почв связано с различными почвообразовательного породами, климатом и особенностями растений. В. В. Докучаев выделил 10 основных типов почв, сейчас их насчитывается более 100. На территории Украины выделяют следующие почвенные зоны: Полесье, Лесостепь, Степь, Сухой степь, а также Карпатскую и Крымскую горные области с присущими для каждой из них типами структуры почвенного покрова. Для Полесья характерны дерновопидзолисти, серые лесные,. Темносири лесные почвы, черноземы оподзоленные т.д.. Зона Лесостепи имеет серые и темносири лесные почвы. Зона Степи в основном представлена черноземами. В Украинских Карпатах преобладают бурые лесные почвы. В Крыму случаются разные почвы (черноземы, каштановые и т.д.), но они, как правило, щебнистыми и каменистые.

Биомасса Мирового океана. Мировой океан занимает более 2/3 площади поверхности планеты. Физические свойства и химический состав вод океана благоприятные для развития и существования жизни. Как и на суше, в океане плотность жизни крупнейшая в экваториальной зоне и снижается по мере виддаляння от нее. В верхнем слое, на глубине до 100 м, живут одноклеточные водоросли, которые составляют планктон, «общая первичная продуктивность фитопланктона Мирового океана составляет 50 млрд т в год (около 1/3 всей первичной продукции биосферы). Почти все цепи питания в океане начинаются с фитопланктона, которым питаются животные зоопланктона (например, рачки). Рачки являются пищей для многих видов рыб и усатых китов. Рыб поедают птицы. Крупные водоросли растут преимущественно в прибрежной части океанов и морей. Наибольшая концентрация жизни - в коралловых рифах. Океан беднее на жизнь, чем сушу, биомасса его продукции в 1000 раз меньше. Большинство образованной биомассы - одноклеточныеводоросли и прочие обитатели океана - отмирают, оседают на дно и их органическое вещество разрушается редуцентами. Лишь около 0,01% первичной продуктивности Мирового океана через длинную цепь трофических уровней доходит до человека в виде пищи и химической энергии.

На дне океана, в результате жизнедеятельности организмов, формируются осадочные породы: мел, известняки, диатомит и др..

Биомасса животных в Мировом океане приблизительно в 20 раз больше, чем биомасса растений, особенно велика она в прибрежной зоне.

Океан - колыбель жизни на Земле. Основой же жизни в самом океане, первичным звеном в сложной пищевой цепи является фитопланктон, одноклеточные зеленые морские растения. Эти микроскопические растения поедаются растительноядным зоопланктоном и многими видами мелкой рыбы, которые в свою очередь служат кормом целого ряда нектонных, активно плавающих хищников. В пищевой цепи океана принимают участие также и организмы морского дна - бентос (фитобентос и зообентос). Суммарная масса живого вещества в океане составляет 29,9∙109 т, при этом на биомассу зоопланктона и зообентоса приходится 90% от общей массы живого вещества океана, на биомассу фитопланктона - около 3 % и на биомассу нектона (главным образом рыба) - 4% (Суетова, 1973; Добродеев, Суетова, 1976). В целом биомасса океана по весу в 200 раз, а на единицу поверхности - в 1000 раз меньше, чем биомасса суши. Однако ежегодная продукция живого вещества океана составляет 4,3∙1011 т. В единицах живого веса она близка к продукции наземной растительной массы - 4,5∙1011 т. Так как морские организмы содержат гораздо больше воды, то в единицах сухого веса это соотношение выглядит как 1:2,25. Еще ниже (как 1:3,4) соотношение продукции чистого органического вещества океана в сравнении с таковым на суше, так как фитопланктон содержит больший процент зольных элементов, чем древесная растительность (Добродеев, Суетова, 1976). Достаточно высокая продуктивность живого вещества в океане объясняется тем, что простейшие организмы фитопланктона имеют короткий срок жизни, они обновляются ежедневно, а общая масса живого вещества океана в среднем примерно через каждые 25 дней. На суше обновление биомассы происходит в среднем за 15 лет. Живое вещество в океане распределяется очень неравномерно. Максимальные концентрации живого вещества в открытом океане - 2 кг/м2 - расположены в районах умеренного пояса северной части Атлантического и северо-западной части Тихого океанов. На суше такую же биомассу имеют зоны лесостепей и степей. Средние величины биомассы в океане (от 1,1 до 1,8 кг/м2) имеют области умеренного и экваториального поясов, на суше им соответствуют биомассы сухих степей умеренного пояса, полупустынь субтропического пояса, альпийских и субальпийских лесов (Добродеев, Суетова, 1976). В океане распределение живого вещества зависит от вертикального перемешивания вод, вызывающего подъем к поверхности питательных веществ из глубинных слоев, где происходит процесс фотосинтеза. Такие зоны подъема глубинных вод получили название зон апвеллинга, они наиболее продуктивны в океане. Зоны слабого вертикального перемешивания вод характеризуются низкими величинами продукции фитопланктона - первого звена в биологической продуктивности океана, бедностью жизни. Другая характерная черта распределения жизни в океане - концентрация ее в мелководной зоне. В районах океана, где глубина не превышает 200 м, сосредоточено 59% биомассы донной фауны; на глубины от 200 до 3000 м приходится 31,1% и на районы с глубиной более 3000 м - менее 10%. Из климатических широтных поясов в Мировом океане наиболее богаты субантарктический и северный умеренный пояс: их биомасса в 10 раз больше, чем в экваториальном поясе. На суше, напротив, наиболее высокие значения живого вещества приходятся на экваториальный и субэкваториальный пояс.

Основу биологического круговорота, обеспечивающего существование жизни, составляет солнечная энергия и улавливающий ее хлорофилл зеленых растений. В круговороте веществ и энергии участвует каждый живой организм, поглощая из внешней среды одни вещества и выделяя другие. Биогеоценозы, состоящие из большого числа видов и костных компонентов среды, осуществляют циклы, по которым передвигаются атомы различных химических элементов. Атомы постоянно совершают миграцию через многие живые организмы и костную среду. Без миграции атомов жизнь на Земле не могла бы существовать: растения без животных и бактерий вскоре исчерпали бы запасы углекислого газа и минеральных веществ, а животные баз растений лишились бы источника энергии и кислорода.

Биомасса поверхности суши – соответствует биомассе наземно-воздушной среды. Она увеличивается от полюсов к экватору. Вместе с тем возрастает количество видов растений.

- Арктические тундры – 150 видов растений.

- Тундры (кустарники и травянистые) – до 500 видов растений.

- Зона лесов (хвойные леса + степи (зона)) – 2000 видов.

- Субтропики (цитрусовые, пальмы) – 3000 видов.

- Широколиственные леса (влажные тропические леса) – 8000 видов. Растения растут в несколько ярусов.

Биомасса животных. В тропическом лесу самая большая биомасса на планете. Такая насыщенность жизни вызывает жесткий естественный отбор и борьбу за существование а =>Приспособленность различных видов к усл-ям совместного сущ-я.

studfiles.net

Биомасса (экология) | Info-Farm.RU

Биомасса (от био … и масса), общая масса особей одного вида, группы видов или сообщества в целом, приходящаяся на единицу поверхности или объема местообитания; один из важнейших экологических терминов. Биомасса чаще всего выражают в массе сырой или сухого вещества (г / м², кг / га, г / м³ и т. Д.) Или в пропорциональных ей единицах (масса углерода или азота органических веществ тела и др.).

Биомасса растений называется фитомассой, животных — зоомасою. По биомассе отдельных компонентов биоценоза, ее распределением в пространстве (например, по вертикальным ярусах лесных биоценозов, по глубинам или по разным почв в водоемах) и по ее сезонными изменениями судят о количественные соотношения масс организмов с разным типом питания, о доминировании отдельных видов и т . д. В наземных экосистемах (лес, степь, тундра и т.д.) биомасса растений значительно превышает биомассу растительноядных животных, которая, в свою очередь, больше от биомассы хищников (т. н. Пирамида биомасс).

В водной среде растительные организмы представлены главным образом одноклеточными водорослями фитопланктона. Биомасса фитопланктона мала, нередко меньше биомассы животных, питающихся за ее счет. Это возможно благодаря интенсивному обмену веществ и фотосинтеза одноклеточных водорослей, обеспечивает высокую скорость прироста фитопланктона. Годовая продукция фитопланктона в самых водах не уступает годовой продукции лесов, биомасса которых отнесена к той же единице поверхности, в тысячи раз больше. Луговые степи дают больший годовой прирост биомассы, чем хвойные леса: при средней фитомассе 23 т / га годовая продукция их 10 т / га, а в хвойных лесов при фитомассе 200 т / га годовая продукция 6 т / га. Популяции мелких млекопитающих, которым присуща высокая скорость роста и размножения, при равной биомассе дают более высокую продукцию, чем крупные млекопитающие. Таким образом, чтобы оценить значение вида или группы видов для круговорота веществ и биологической продуктивности сообщества или экосистемы, нужно знать не только биомассу данного компонента, но и относительную скорость ее прироста или время полного восстановления, который колеблется у разных организмов от многих лет (у древесных растений) до нескольких часов или даже долей часа (у бактерий и некоторых простейших при благоприятных условиях роста).

Наиболее высокая биомасса лесов (500 т / га и выше зарегистрирована в тропических лесах, около 300 т / га — в широколиственных лесах зон умеренного климата). Среди гетеротрофных организмов, которые питаются за счет растений, наибольшую биомассу имеют микроорганизмы — бактерии, грибы, актиномицеты и др .; их биомасса в производительных лесах достигает нескольких т / га. Большая часть общей биомассы животных в поясе умеренного климата приходится на грунтовую фауну (дождевые черви, личинки насекомых, нематоды, многоножки, клещи и др.). В лесной зоне она составляет сотни кг / га, главным образом за счет дождевых червей (300-900 кг / га). Средняя биомасса позвоночных животных достигает значений 20 кг / га и выше, но чаще остается в пределах 3-10 кг / га.

В водной среде наиболее высокая биомасса крупных прикрепленных водорослей и донных животных (бентоса) на литорали и в сублиторали морей. Например, биомасса зарослей морских водорослей достигает нескольких кг / м, на отдельных участках (на вустричних и мидиевых банках) биомасса донных животных также велика. С увеличением глубины биомасса бентоса, как и планктона, быстро снижается. На большей части площади дна океана средняя биомасса бентоса исчисляется десятыми и даже сотыми долями г / м². Биомасса фито- и зоопланктона в малопродуктивных морских водах не превышает немногих десятков мг / м или десятых долей г / м². В высокопроизводительных районах, занимающих, впрочем, малую долю общей площади океана, биомасса зоопланктона достигает 10 г / м², а биомасса фитопланктона в периоды максимального его развития — 100 г / м² и выше. Озера очень различаются по биомассе планктона и бентоса. В озерах средней производительности биомасса как фито-, так и зоопланктона обычно 1-2 г / м², или несколько десятков г / м². Биомасса зообентоса часто меньше биомассы зоопланктона. В продуктивных озерах она достигает 10-30 г / м², то есть 100-300 кг / га. Биомасса рыб в озерах средней и высокой производительности — около 75-150 кг / га.

Закономерности географического распределения и продуцирования биомассы интенсивно изучаются в связи с решением вопросов рационального использования биологической продуктивности и охраны биосферы Земли.

В. И. Вернадский в своем учении о биосфере и геологической роли живой природы привлек внимание к определению общей биомассы всех форм жизни на Земле. О величине общей биомассы можно судить только по грубым оценкам, подлежащих дальнейшему уточнению. Наиболее крупная биомасса лесов; так, общий запас древесины исчисляют примерно в 300 млрд т сухого вещества. Среди наземных животных биомасса почвенных животных близка к 0500000000 т сухого вещества, общая биомасса всех других животных суши на 1-2 порядка величин меньше. Согласно расчетам гидробиолога В.Г. Богорова, общая биомасса всех растительных организмов океана составляет 1700000000 т, животных — 32500000000 т сырого вещества, то есть в круглых цифрах 0,3 и 6 млрд т сухого вещества. Общая биомасса бактерий и других микроорганизмов еще не поддается определению, но, несомненно, она выражается значительными величинами и в биоценозах суши превосходит биомассу животных.

Ресурсы биомассы в Украине

Видео по теме

Изображения по теме

info-farm.ru

Биомасса

bse.sci-lib.com

Биомасса растений и животных для различных типо в экосистем

Оценки биомассы растений и животных для различных типов экосистем, отнесенных к собственно живому веществу (массе организмов) суши и океана, приведены в табл. 5.2.[ ...]

Масса биосферы, в которую включено все органическое вещество биогенного происхождения (сложная смесь природных органических соединений, основными первоисточниками которых являются растения, или, по определению В. И. Вернадского, вещество, создаваемое и перерабатываемое организмами) и косного вещества других сфер, занятых биосферой, оценивается в 2,5—3,0x1024 г. В биосфере на долю тропосферы приходится 0,004x1024 г, гидросферы — 1,4x1024 г и литосферы в пределах биосферы — 1,6x1024 г.[ ...]

В табл. 5.3 приведена оценка биомассы живого вещества Земли как совокупности тел живых организмов, населяющих Землю вне зависимости от их систематической принадлежности.[ ...]

Общий вес живого вещества на Земле оценивается величиной 2,4— 3,6х1012 т (сухойвес).[ ...]

Количество вещества на Земле существенно зависит от хозяйственной деятельности человека. Темпы общемировых потерь живого вещества в результате хозяйственной деятельности человека приведены в табл. 5.4.[ ...]

В экосистеме, представляющей собой взаимообусловленный комплекс живых и косных компонентов как одну из наиболее сложных природных систем, всегда существует обмен веществом и энергией. В каждой экосистеме, как объекте разной сложности и размеров, например, в пруду с обитающими в нем растениями, рыбами, беспозвоночными животными, Микроорганизмами, донными отложениями, с характерными для него изменениями температуры, количества растворенного в воде кислорода, состава воды и т. п., с определенной биологической продуктивностью или в лесу с лесной подстилкой, почвой, микроорганизмами, с населяющими его птицами, травоядными и хищными млекопитающими, с характерным для него распределением температуры и влажности воздуха, света, почвенных вод и др. факторов среды, присущи свойственные ей обмен вещества и энергии. Гниющий пень в лесу, с живущими на нем и в нем организмами и условиями обитания, тоже рассматривается как экосистема.[ ...]

Термин экосистема приложим как к природным, так и искусственным экосистемам, таким, например, как сельскохозяйственные угодья, сады, парки.[ ...]

В процессе всестороннего изучения природных комплексов взаимодействующих между собой растений, животных и микроорганизмов ученые давали этим надорганизменным единицам разные названия. Большая часть из предложенных терминов не получила распространения, некоторые используются лишь в определенных смыслах. Например, термином "биом" в США обозначают такие макроэкосистемы, как зона хвойных лесов, степная зона и т. д. Термин "экосистема", вытеснивший многие другие термины сходного содержания, был предложен в 1935 году английским ботаником А. Тенсли.[ ...]

В 1944 году русский ученый В. Н. Сукачев стал пользоваться применительно к наземным живым системам термином биогеоценоз, который сейчас является тождественным термину экосистема, но характеризует ее по большей величине масштаба, а также подразумевает меньшую суммарную биомассу животных по сравнению с биомассой растений. Например, даже аквариум или пчелиный улей несомненно представляют собой экосистему, но не следует их называть биогеоценозами.[ ...]

В каждой экосистеме, а применительно к наземным большим живым системам, называемым биогеоценозами, сохраняется как однородность состава и строения компонентов, так и характер материально-энергетического обмена между ними.[ ...]

ru-ecology.info

Биосфера и свойства биомассы планеты Земля — Электронный учебник по биологии

Научно-технический прогресс, развитие сельского хозяйства, увеличение народонаселения на Земле в настоящее время оказывают огромное влияние на природу. Это сложная, глобальная проблема, волнующая все человечество. Освоение космоса создает возможности для исследования природных богатств Земли и влияния на нее деятельности человека. Вредные отходы промышленности, транспорта отрицательно сказываются на живых организмах и загрязняют воздух, воду и почву. Все это, в свою очередь, действует на круговорот веществ и энергии в природе. Для того чтобы всесторонне, с научной точки зрения, изучить все вредные изменения в природе, необходимо знать закономерности жизни на всей планете. При изучении биологии в предшествующих классах вы познакомились с живыми организмами на всех уровнях их развития. Теперь вы познакомитесь с высшим уровнем организации жизни на Земле — биосферным.

Биосфера и ее границы. В настоящее время ученые в составе планеты различают следующие геологические оболочки: литосферу, гидросферу, атмосферу и биосферу. Биосфера охватывает оболочку, населенную живыми организмами. Живые организмы и окружающая их среда в биосфере тесно взаимосвязаны и зависимы друг от друга. В целом биосфера—это непрерывно меняющаяся, развивающаяся единая открытая система.

В последнее время согласно научным данным существует мнение, что биосфера возникла со времен появления планеты Земля. Ученые пришли к выводу, что жизнь на Земле появилась 3,8 млрд. лет назад. Это мнение впервые поддержал известный ученый, основатель учения о биосфере В. И. Вернадский (1863—1945).

Главную роль в возникновении биосферы на планете играют живые организмы, и все закономерности в природе осуществляются благодаря их деятельности. Совокупность всех живых организмов на Земле составляет биомассу планеты.

Жизнедеятельность живых организмов изменила и изменяет земную кору (литосферу), гидросферу, атмосферу. Нынешнее состояние биосферы напрямую связано с деятельностью живых организмов. Например, процентное соотношение газового состава атмосферы формировалось постепенно в результате жизнедеятельности организмов. Зеленые растения за миллиарды лет очистили атмосферу от углекислого газа, обогатили ее кислородом и способствовали отложению торфа, каменного угля. В процессе эволюции на Земле образовалась особая оболочка, или сфера жизни — биосфера (греч. bios — "жизнь", spharia — "шар"). Впервые этот термин был введен в науку французским ученым Ж. Б. Ламарком в 1802 г.

По мере накопления научных данных о биосфере они стали широко использоваться в различных науках естествознания. Австрийский ученый Э. Зюсс в 1875 г. широко применил термин "биосфера" в геологии. Первые научные представления о биосфере встречаются и в трудах известного русского ученого В. В. Докучаева.

Основу учения о биосфере создал известный русский ученый В. И. Вернадский — основоположник новой науки биохимии, связывающей химию Земли с химией жизни, установил роль живых организмов (или живого вещества) в преобразовании земной поверхности. В настоящее время ученые всего мира полностью признают учение В. И. Вернадского о биосфере.

Владимир Иванович. Вернадский (1863—1945). Выдающийся русский ученый. Основоположник биохимии, кристаллографии, минералогии и других наук. Заложил основу учения о биосфере. Основал теорию о главной роли живых организмов в биохимических процессах. Основатель учения о ноосфере.

Геосферы планеты Земля. Литосфера (греч. lithos — "камень") — внешняя твердая оболочка суши земного шара. Она состоит из верхнего слоя — осадочных пород с гранитом и нижнего — базальта. Слои расположены неравномерно. В некоторых областях верхний слой литосферы превратился в почвенный, образовавшийся в результате деятельности живых организмов и их остатков. Этот слой в научной литературе называется педосфера (греч. pedon — "почва"). В слое литосферы живые организмы встречаются на глубине 3500—7000 м в нефтяных водных слоях.

Океаны и моря составляют 70,1% земного шара. В совокупности их называют Мировым океаном, они и составляют гидросферу. Глубина океана в среднем — 3,8 км, а самые глубокие места достигают 10 960 м (Марианская впадина). Живые организмы во всех слоях гидросферы распределены неравномерно. Самой благоприятной средой для живых организмов считается водная поверхность глубиной до 200 м.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли. Вверх до 100 км над Землей простирается атмосфера. Нижний слой атмосферы, ближе к Земле, называется тропосферой (греч. tropos — "перемена"), высота — 15 км. Над тропосферой слой до 100 км называетсястратосферой (лат. stratum — "слой"). На высоте 20—50 км атмосферы находится озоновый слой, защищающий живые организмы от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей (схема 10).

Схема 10

Географические оболочки Земли

Озоновый слой имеет важнейшее значение для жизни на Земле. В последнее время много говорят о том, что под действием различных остатков химических веществ образовались дыры в озоновом слое. Озоновый слой защищает все живые организмы от космических излучений и ультрафиолетовых лучей Солнца. Биосфера состоит из нескольких слоев живых организмов, распространенных на планете Земля. Микроорганизмы, грибы, растения, животные (человек) в биосфере называются живыми организмами.

Границы биосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов (рис. 83).

Рис. 83. Пределы жизни в биосфере

Верхний предел жизни биосферы ограничивается интенсивной концентрацией ультрафиолетовых лучей, а нижний — высокой температурой недр (свыше 100°С). В верхней границе биосферы распространены только низшие организмы — бактерии и грибы.

Масса живых организмов (популяций, видов, природных сообществ), выражающаяся соотношением единицы веса на единицу площади или объема, называется биомассой.

Наибольшая концентрация биомассы живых организмов наблюдается у поверхности суши и океана, у границ соприкосновения литосферы и атмосферы, гидросферы и атмосферы, литосферы и гидросферы. В этих местах наиболее благоприятные условия для жизни — температура, влажность, содержание кислорода и химические элементы. Самое широкое распространение живых организмов в биосфере В. И. Вернадский назвал "пленками жизни". К верхним слоям атмосферы, в глубь океана и недр литосферы концентрация жизни уменьшается. Накопление биомассы непосредственно связано с жизнедеятельностью зеленых растений.

Химический состав всех живых организмов значительно отличается от химического состава атмосферы и литосферы. Химический состав живых организмов соответствует химическому составу гидросферы. В составе гидросферы чаще встречаются атомы водорода и кислорода. В составе живых организмов объем водорода, кислорода, углерода, кальция и азота значительно выше. В составе живых организмов встречается около 70 элементов таблицы Менделеева. По словам В. И. Вернадского, живые организмы составляют самую активную часть мировой материи. Живые организмы осуществляют сложные геохимические процессы в биосфере, подвергают различным изменениям слой земного шара.

Основным свойством живых организмов является способность к воспроизводству — размножение и рост, распространение и образование своей биомассы. Главная планетарная функция организмов — накопление солнечной энергии и использование ее в геохимических процессах биосферы.

В. И. Вернадский высоко оценил роль живых организмов в природе. "Живое вещество — совокупность организмов — распространяется по земной поверхности и оказывает определенное давление в окружающей среде. Это движение осуществляется путем размножения организмов..." Уже К. Линней ясно видел, что это свойство должно считаться основным для живого, той непроходимой гранью, которая отделяет его от неживой материи.

Основную биомассу животных на суше составляют насекомые в результате их интенсивного размножения.

В водной среде микроорганизмы размножаются и распространяются очень быстро. Численность некоторых бактерий удваивается каждые 22 мин. В результате жизнедеятельности микроорганизмов биосферы проходят процессы окисления и восстановления химических элементов. Например, можно назвать бактерии, накапливающие азот, серу, железо, марганец и др.

В результате деятельности микроорганизмов, грибов и других животных разлагаются органические остатки. Большую роль в достижении современного уровня кислорода в составе атмосферы играли зеленые растения. Озоновый слой в верхней части тропосферы также возник в результате деятельности живых организмов.

Живые организмы сыграли значительную роль в перемещении атомов с одного места на другое благодаря большому и малому круговоротам в биосфере. Благодаря круговороту веществ и энергии живых организмов биосфера способна к саморегуляции. По данным В. И. Вернадского, общая биомасса живых организмов определяется в 2,4232 • • 1012 т (в виде сухого вещества). Из них 2,42 • 1012 т встречается на суше, а 0,0032 • 1012 — в Мировом океане. Основную часть биомассы на суше составляют растения, т. е. 99,2%, а 0,8% — животные (табл. 10).

В Мировом океане на долю животных приходится 93,7% биомассы, а остальные 6,3% биомассы — на долю растений. Общая биомасса всех живых организмов суши в 800 раз больше, чем биомасса организмов океана, около 90% биомассы суши составляют лесные массивы. По этим данным можно представить, насколько важны тропические леса планеты для человечества. В настоящее время интенсивность вырубки леса составляет 11 млн. га в год. Главная задача, стоящая перед человечеством, — это защита и сохранение тропических лесов для обеспечения устойчивого равновесия количества кислорода на нашей планете.

Биосфера. Литосфера. Педосфера. Гидросфера. Атмосфера. Биомасса. Тропосфера. Стратосфера. Озоновый слой.

1. Область распространения жизни на Земле — биосфера. В ее состав входят оболочки: литосфера, гидросфера, атмосфера.

2.Основоположником учения о биосфере является русский ученый В. И. Вернадский.

3.Жизнь в биосфере связана непосредственно с круговоротом веществ и энергии в живых организмах.

4.В атмосфере на высоте 20—50 км есть озоновый слой, защищающий живых организмов от губительного воздействия ультрафиолетовых лучей Солнца.

1.Что означает понятие биосфера1

2.Из каких сфер состоит земной шар?

3.В каких местах биосферы больше всего сосредоточены живые организмы?

1.Дайте характеристику литосферы как геологического слоя.

2.Какие слои различают в атмосфере?

3.На какой высоте расположен озоновый слой и каково его значение для жизни?

1.Что означает понятие биомасса?

2.Дайте характеристику гидросферы как геологического слоя.

3.Дайте характеристику биомассы суши и Мирового океана.

Составьте характеристику оболочек биосферы и их особенностей в виде таблицы.

bioslogos.ru

Лекция "Биомасса биосферы" - Биология

Урок. Биомасса биосферы

1. Биомасса суши

Биомасса биосферы составляет примерно 0,01% от массы косного вещества биосферы, причем около 99% процентов биомассы приходится на долю растений, на долю консументов и редуцентов — около 1%. На континентах преобладают растения (99,2%), в океане — животные (93,7%)

Биомасса суши гораздо больше биомассы мирового океана, она составляет почти 99,9%. Это объясняется большей продолжительностью жизни и массой продуцентов на поверхности Земли. У наземных растений использование солнечной энергии для фотосинтеза достигает 0,1%, а в океане — только 0,04%.

Биомасса различных участков поверхности Земли зависит от климатических условий — температуры, количества выпадаемых осадков. Суровые климатические условия тундры — низкие температуры, вечная мерзлота, короткое холодное лето сформировали своеобразные растительные сообщества с небольшой биомассой. Растительность тундры представлена лишайниками, мхами, стелющимися карликовыми формами деревьев, травянистой растительностью, выдерживающей такие экстремальные условия. Биомасса тайги, затем смешанных и широколиственных лесов постепенно увеличивается. Зона степей сменяется субтропической и тропической растительностью, где условия для жизни наиболее благоприятны, биомасса максимальна.

В верхнем слое почвы наиболее благоприятный водный, температурный, газовый режим для жизнедеятельности. Растительный покров обеспечивает органическим веществом всех обитателей почвы — животных (позвоночных и беспозвоночных), грибы и огромное количество бактерий. Бактерии и грибы — редуценты, они играют значительную роль в круговороте веществ биосферы, минерализуя органические вещества. "Великие могильщики природы" — так назвал бактерии Л.Пастер.

2. Биомасса мирового океана

Гидросфера "водная оболочка" образована Мировым океаном, который занимает около 71% поверхности земного шара, и водоемами суши — реками, озерами — около 5%. Много воды находится в подземных водах и ледниках. В связи с высокой плотностью воды, живые организмы могут нормально существовать не только на дне, но и в толще воды, и на ее поверхности. Поэтому гидросфера заселена по всей толщине, живые организмы представлены бентосом, планктоном и нектоном.

Бентосные организмы (от греч. benthos — глубина) ведут придонный образ жизни, живут на грунте и в грунте. Фитобентос образован различными растениями — зелеными, бурыми, красными водорослями, которые произрастают на различных глубинах: на небольшой глубине зеленые, затем бурые, глубже — красные водоросли которые встречаются на глубине до 200 м. Зообентос представлен животными — моллюсками, червями, членистоногими и др. Многие приспособились к жизни даже на глубине более 11 км.

Планктонные организмы (от греч. planktos — блуждающий) — обитатели толщи воды, они не способны самостоятельно передвигаться на большие расстояния, представлены фитопланктоном и зоопланктоном. К фитопланктону относятся одноклеточные водоросли, цианобактерии, которые находятся в морских водоемах до глубины 100 м и являются основным продуцентом органических веществ — у них необычайно высокая скорость размножения. Зоопланктон — это морские простейшие, кишечнополостные, мелкие ракообразные. Для этих организмов характерны вертикальные суточные миграции, они являются основной пищевой базой для крупных животных — рыб, усатых китов.

Нектонные организмы (от греч. nektos — плавающий) — обитатели водной среды, способные активно передвигаться в толще воды, преодолевая большие расстояния. Это рыбы, кальмары, китообразные, ластоногие и другие животные.

Письменная работа с карточками:

1. Сравните биомассу продуцентов и консументов на суше и в океане.

2. Как распределена биомасса в Мировом океане?

3. Охарактеризуйте биомассу суши.

4. Дайте определение терминам или раскройте понятия: нектон; фитопланктон; зоопланктон; фитобентос; зообентос; процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы; процент биомассы растений от общей биомассы наземных организмов; процент биомассы растений от общей биомассы водных организмов.

Карточка у доски:

1. Какой процент биомассы Земли от массы косного вещества биосферы?

2. Какой процент от биомассы Земли приходится на долю растений?

3. Какой процент от общей биомассы наземных организмов составляет биомасса растений?

4. Какой процент от общей биомассы водных организмов составляет биомасса растений?

5. Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза на суше?

6. Какой % солнечной энергии используется для фотосинтеза в океане?

7. Как называются организмы, населяющие толщу воды и переносимые морскими течениями?

8. Как называются организмы, населяющие грунт океана?

9. Как называются организмы, активно передвигающимися в толще воды?

Тестовое задание:

Тест 1. Биомасса биосферы от массы косного вещества биосферы составляет:

1. 1%.

2. 0,1%.

3. 0,01%.

4. 0,001%.

Тест 2. На долю растений от биомассы Земли приходится:

1. 99%.

2. 90%.

3. 80%.

4. 75%.

Тест 3. Биомасса растений на суше по сравнению с биомассой наземных гетеротрофов:

1. Преобладает и составляет 99,2%.

2. Составляет 60%.

3. Составляет 50%.

4. Меньше биомассы гетеротрофов и составляет 6,3%.

Тест 4. Биомасса растений в океане по сравнению с биомассой водных гетеротрофов:

1. Преобладает и составляет 99,2%.

2. Составляет 60%.

3. Составляет 50%.

4. Меньше биомассы гетеротрофов и составляет 6,3%.

Тест 5. Использование солнечной энергии для фотосинтеза на суше в среднем составляет:

1. 1%.

2. 0,1%.

3. 0,04%.

4. 0,01%.

Тест 6. Использование солнечной энергии для фотосинтеза в океане в среднем составляет:

1. 1%.

2. 0,1%.

3. 0,04%.

4. 0,01%.

Тест 7. Бентос океана представлен:

1. Активно передвигающимися в толще воды животными.

2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.

3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.

4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.

Тест 8. Нектон океана представлен:

1. Активно передвигающимися в толще воды животными.

2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.

3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.

4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.

Тест 9. Планктон океана представлен:

1. Активно передвигающимися в толще воды животными.

2. Организмами, населяющими толщу воды и переносимыми морскими течениями.

3. Организмами, живущими на грунте и в грунте.

4. Организмами, живущими на поверхностной пленке воды.

Тест 10. От поверхности вглубь водоросли произрастают в следующем порядке:

1. Неглубоко бурые, глубже зеленые, глубже красные до — 200 м.

2. Неглубоко красные, глубже бурые, глубже зеленые до — 200 м.

3. Неглубоко зеленые, глубже красные, глубже бурые до — 200 м.

4. Неглубоко зеленые, глубже бурые, глубже красные — до 200 м.

multiurok.ru

• 
  Вопрос к слову растение
• 
  Функция сердцевины у растений
• 
  Растения характерные для леса
• 
  Лебеда растение полезные свойства
• 
  Байкал растения и животные
• 
  Байкал животные и растения
• 
  Группа из хвойных растений
• 
  Плетущееся растение комнатное растение
• 
  Гортензия это комнатное растение
• 
  Митоз в клетках растений
• 
  Рассказ сказка о растении