Fig.2 Limitele biosferei
Biosfera acoperă partea inferioară a atmosferei, hidrosfera și partea superioară a litosferei.
Limita superioară a biosferei, conform lui V.I. Vernadsky, este radiant. Trece la o altitudine de 20 - 25 km. Aici se observă cea mai mare concentrație a stratului de ozon din atmosferă, care este un ecran natural care protejează organismele vii de radiațiile ultraviolete dure. Activitatea vitală a organismelor vii este fixată la o altitudine de 20-25 km, adică până la limita superioară a biosferei. În continuare până la o înălțime de aproximativ 85 km, s-au detectat doar spori de microorganisme, care au fost descoperite în timpul lansării rachetelor geofizice.
Limita inferioară a biosferei este termică. Existența graniței, datorită unei creșteri a temperaturii medii la avansarea adânc în Pământ la fiecare 33 de metri până la 1 ° C. La granița termică teren se execută la o adâncime de 3-3,5 km de suprafața pământului (tinere zonele pliate este 1,5-2 km, cristal scuturi - 7-8 km). Dispariția vieții la aceste adâncimi se explică prin creșterea temperaturii mediului la 100 ° C. Biosfera acoperă aproape toată hidrosfera - râuri, oceane și mări până la adâncimi de aproximativ 12 km.
Limitele de mai sus sunt atinse numai de organismele inferioare - bacteriile. Viața este concentrată în principal pe pământ (sol și vegetație) și, de asemenea, în Oceanul Mondial - în stratul superior de apă până la 200 m adâncime.
Evident, grosimea biosferei este finită - are anumite dimensiuni geometrice și posibilități biologice, respectiv.
Cea mai mare grosime a biosferei la latitudinile tropicale este de până la 22 km, cea mai mică la latitudini polare este de 11 km.
Abordarea ecologică ține cont de influența factorilor de mediu. Limitele biosferei din punct de vedere ecologic - un spațiu în limitele căruia condițiile externe (factorii) mediului stimulează existența activă.
Factorii de mediu sunt elemente sau condiții de mediu care pot afecta direct sau indirect organismele vii chiar și într-o singură fază a dezvoltării lor.
În adaptarea la factorii de mediu în schimbare, organismele sunt asistate de mecanismul de adaptare inerent. Capacitățile adaptive ale diferitelor organisme sunt calculate pentru o anumită forță a factorilor de mediu. De exemplu, creșterea sau scăderea temperaturii dincolo de limitele capacității de adaptare poate duce la moartea corpului.
Factorii de mediu sunt împărțiți în trei grupe principale: abiotice, biotice, antropogene.
Factorii abiotici iau în considerare influența naturii neînsuflețite. Ele sunt împărțite în:
climatice (lumină, căldură, presiune, umiditate, mișcare a aerului);
edaphogenic (edaphos - sol);
topografice (relief, înălțime deasupra nivelului mării);
chimice (compoziția gazului în aer, compoziția chimică a resurselor de apă, soluri etc.).
Factorii abiotici includ câmpurile fizice (gravitaționale, magnetice, electromagnetice), radiațiile ionizante și pătrunzătoare, mișcarea mediului - vibrații acustice, valuri, vânt, curenți, maree. Mulți factori abiotici pot fi caracterizați cantitativ și pot fi măsurați în mod obiectiv.
Factorii biotici includ formele de influență ale unor organisme vii asupra altora. Toți factorii biotici sunt determinați prin interacțiuni intraspecifice și interspecifice. Lumea organică din jur este o parte integrantă a mediului de viață al fiecărui organism viu. Relația dintre organisme este mai complexă decât influențele abiotice. Cele mai multe dintre ele nu au valori scalare, este dificil să se măsoare direct, cu excepția estimărilor cantitative ale numărului de populații, a factorilor legați de relațiile alimentare și alții.
Factorii antropogeni sunt factorii care influențează societatea umană asupra proceselor care au loc în biosferă. Factorii antropogeni duc la o schimbare a naturii ca fiind mediul existenței anumitor specii sau afectează în mod direct viața lor.
Esența abordării ecologice este determinată de două criterii. Vernadsky: domeniul stabilității vieții și câmpul existenței vieții.
Domeniul durabilității vieții este condițiile pe care le suportă organismele vii, fiind la marginea posibilităților lor.
Câmpul existenței vieții este condițiile în care organismul poate da descendenți, adică pentru a-și mări masa vie și energia efectivă a planetei.
Mulți factori influențează dezvoltarea vieții și, prin urmare, limitele biosferei, de exemplu, prezența oxigenului, a dioxidului de carbon, a apei în faza sa lichidă. Limitați zona de viață răspândit prea mare sau temperaturi scăzute, deficiență sau exces de elemente de nutriție minerală. De exemplu, apele subterane cu o concentrație de sare mai mare de 270 g / l sunt lipsite de viață.
În formularea modernă, legea minimă sună astfel: rezistența organismului este determinată de cea mai slabă legătură din lanțul nevoilor sale ecologice. Cu toate acestea, după cum sa dovedit mai târziu, nu numai limitarea, ci și excesul factorului, de exemplu, moartea recoltei datorate ploilor, suprasaturarea solului cu îngrășăminte etc., poate fi limitată. Ideea că poate exista un maxim la egalitate cu un minim a fost introdus 70 de ani de la Liebig de către zoologul american V. Shelford, care a formulat legea toleranței. Conform legii de toleranță poate fi cel puțin un factor de limitare a populației de prosperitate (corp) și expunerea maximă a mediului, iar intervalul dintre ele determină mărimea rezistență (limită de toleranță) sau valența de mediu a organismului la acest factor (Fig. 3).
P
Gama favorabilă de acțiune a factorului de mediu se numește zona optimă (activitatea vitală normală). Cu cât deviația factorului este mai semnificativă decât cea optimă, cu atât mai mult acest factor inhibă activitatea vitală a populației. Această zonă este numită zonă de opresiune. Valorile maxime și minime tolerate ale factorului sunt puncte critice dincolo de care nu mai este posibilă existența unui organism sau a unei populații.
Principiul factorilor limitativi este valabil pentru toate tipurile de organisme vii - plante, animale, microorganisme și se aplică atît factorilor abiotici, cît și celor biotici. De exemplu, concurența unei alte specii poate deveni un factor limitator pentru dezvoltarea organismelor acestei specii. În agricultură, dăunătorii și buruienile sunt adesea factorul limitativ, iar pentru unele plante lipsa (sau absența) reprezentanților unei alte specii devine factorul limitativ al dezvoltării. De exemplu, în California, un nou fel de smochin a fost adus din Marea Mediterană, dar nu a dat rod până când singura specie de albine polenizatoare a fost adusă de acolo.
În conformitate cu legea toleranței, orice exces de materie sau de energie se dovedește a fi un mediu poluant. Astfel, apa în exces chiar și în zonele aride este dăunătoare și apa poate fi considerată un poluant comun, deși în cantități optime este pur și simplu necesar. În special, excesul de apă previne formarea normală a solului în zona cernoziomului.
Constrângerile de mediu nu sunt niciodată absolut. Din cauza interacțiunii factorilor, limitele vieții pot fi împinse într-o oarecare măsură. De exemplu, iluminarea insuficientă pentru plantele pot fi parțial compensată de concentrația mare de dioxid de carbon, a crescut de acțiune aciditatea solului parțial neutralizate condiții redox favorabile, adică la o diagramă de supraviețuire a unui factor variază aproape întotdeauna sub influența celuilalt.
Limitele biosferei ca ecosistem global în aspect ecologic - domeniul existenței vieții, a cărui limite sunt reglementate de factorii de mediu.
Compoziția materială a biosferei
Compoziția materială a biosferei este diversă, incluzând șapte părți eterogene, aspectul căruia a fost rezultatul lungilor procese biologice și al dezvoltării geologice a planetei.
Substanța vie este totalitatea tuturor organismelor vii. Este un factor geologic puternic (2420 miliarde de tone). Caracterizată prin compoziția elementară, masa, energia. Bazele învățăturilor din VI. Vernadsky pe biosferă este ideea rolului geochimic planetar al materiei vii în formarea biosferei.
Substanța biogenă - produse organice și organominerale create de organismele vii din întreaga istorie geologică a planetei. Acestea includ: cărbune, turbă, ulei, șisturi bituminoase;
Materie cosmică - materie neivrurală, roci de origine anorganică. Acesta include nisip, argilă, apă, etc. Materia cosmică este habitatul organismelor vii;
Substanță biosocică - produse de sinteză a materiilor vii și inerte ale biosferei, care includ roci sedimentare, atmosferă, ape de suprafață, sol etc.
Substanța de dezintegrare radioactivă (elemente și izotopi ai uraniului, radiului, toriu);
Atomi dispersați de materie terestră și radiații cosmice;
O substanță de origine cosmică sub formă de meteoriți și praf cosmic.
Biosfera, în ciuda structurii sale complexe, reprezintă în trăsăturile de bază același aparat chimic din cele mai vechi perioade geologice.