Биосфера - живая оболочка Земли

Биосфера — это оболочка Земли, в которой существует жизнь. Она появилась значительно позже, чем атмосфера, гидросфера и литосфера. Прежде чем на планете возникли первые живые организмы, Земля миллионы лет оставалась безжизненной.По современным научным данным, первые простейшие микроорганизмы появились в древнем океане более 3 миллиардов лет назад. Позже возникли одноклеточные водоросли, а затем и более сложные живые организмы.На протяжении сотен миллионов лет жизнь постепенно развивалась и изменялась. Сначала все организмы обитали только в воде, но со временем растения и животные освоили сушу. Около 200 тысяч лет назад появился современный человек — человек разумный (Homo sapiens).Сегодня биосфера объединяет огромное разнообразие живых существ. Они населяют практически все уголки нашей планеты. Жизнь существует в верхних слоях тропосферы, где встречаются птицы и переносимые ветром микроорганизмы. Она обнаружена в глубинах Мирового океана, где обитают глубоководные рыбы и другие необычные организмы. Даже на глубине нескольких километров под земной поверхностью ученые нашли бактерии, способные жить без кислорода и солнечного света.

Современная атмосфера Земли во многом сформировалась благодаря живым организмам. Особенно важную роль сыграли зеленые растения.Во время фотосинтеза растения используют энергию солнечного света, поглощают углекислый газ и воду, создают органические вещества и выделяют кислород. Именно благодаря этому процессу в атмосфере накопилось достаточное количество кислорода, необходимого для дыхания большинства современных организмов.

Ученые описали более 2,5 миллиона видов живых организмов. Однако многие специалисты считают, что на Земле существует значительно больше видов, особенно среди насекомых, грибов и микроорганизмов. Многие виды из них до сих пор остаются неизвестными науке.По числу видов растения составляют около 21 % всего живого мира. Однако по общей массе они почти в сто раз превосходят животных. Это объясняется тем, что растения создают огромное количество органического вещества и служат основой большинства пищевых цепей.Растения ведут прикрепленный образ жизни и могут существовать на одном месте многие годы. Животные, наоборот, обычно активно передвигаются в поисках пищи, воды, убежища или партнера.Среди всех животных особенно многочисленны насекомые. Позвоночные составляют лишь около 4 % всех животных, а млекопитающие, включая человека, — только небольшую часть этой группы.

Мировой океан населен огромным количеством живых организмов. Они приспособились к самым разным условиям и занимают различные среды обитания.Организмы, которые активно плавают и способны самостоятельно перемещаться в толще воды, называют некто́ном. К нему относятся рыбы, киты, дельфины, кальмары и морские черепахи.Организмы, живущие на морском дне, образуют бе́нтос. Это различные водоросли, моллюски, крабы, морские звезды и многие другие донные обитатели.Планктон — это мельчайшие организмы, которые не могут сопротивляться течениям и свободно дрейфуют в воде. В его состав входят микроскопические водоросли, крошечные рачки, личинки животных, медузы и множество других организмов. Планктон служит главным источником пищи для большинства морских животных и является основой океанических пищевых цепей. Кроме того, микроскопические водоросли планктона производят значительную часть кислорода, которым мы дышим.Большинство морских организмов обитает на глубине до 200 метров. Именно сюда хорошо проникает солнечный свет, необходимый растениям и водорослям для фотосинтеза. Ниже света становится слишком мало, поэтому количество живых организмов постепенно уменьшается, хотя жизнь существует даже в самых глубоких океанических впадинах.

Биосфера — это единая система, в которой вся жизнь на планете неразрывно связана с неживой природой.Один и тот же атом кислорода мог когда-то входить в состав листа, потом побывать в лёгких животного, а после — оказаться в клетке водоросли на другом конце света. Атомы никуда не деваются: они просто переходят из одного организма в другой, снова и снова.Биосфера основана на пищевых связях между живыми существами. Растение съедает заяц, зайца — лиса, а после гибели лисы её тело разлагают бактерии и грибы. Вещества возвращаются обратно в почву, чтобы вновь войти в состав растения. Так складывается пищевая сеть, которая охватывает всю планету и обеспечивает непрерывный круговорот химических элементов.

Главная роль в накоплении вещества и преобразовании энергии принадлежит продуцентам — растениям и водорослям. В процессе фотосинтеза они усваивают углекислый газ и воду, создавая из них сложные органические соединения: углеводы, липиды и белки.Консументы (потребители) используют органику, созданную растениями. Пищевые отношения редко выстраиваются в прямые линейные цепочки. Чаще они переплетаются в сложные пищевые сети. Благодаря этому увеличивается устойчивость природных сообществ.Замыкают круговорот редуценты — бактерии, грибы. Их часто называют «санитарами» природы. Они разлагают сложные органические вещества до простых соединений, которые вновь готовы к усвоению растениями.

Жизнь на Земле распределена неравномерно. Одни места отличаются богатством видов, а в других могут выжить лишь немногие организмы. Всё зависит от природных условий. Особенно важны температура, количество света, доступ к воде, свойства почвы и наличие пищи.Бо́льшая часть живой массы планеты сосредоточена на суше. Главную роль здесь играют растения. Они образуют леса, луга и другие природные сообщества. Большинство наземных организмов обитает у поверхности, где достаточно воздуха, тепла и солнечного света. Однако жизнь продолжается и под землёй. В почве находятся корни растений, грибы, бактерии, насекомые и дождевые черви. Кроты, суслики, хомяки и другие животные роют норы. Почва для них является домом и местом для поиска пищи.

Во влажных экваториальных лесах круглый год тепло и выпадает много осадков. Растениям не приходится запасать воду. Зато им часто не хватает света. Высокие деревья образуют плотный зелёный полог, который не пропускает солнечные лучи к земле. Поэтому растения стараются подняться выше. Лианы обвивают стволы, а эпифиты поселяются на ветвях других растений.Совсем иначе устроена жизнь в пустынях. Главная проблема здесь — нехватка воды. Поэтому пустынные растения стараются уменьшить её испарение. Их листья маленькие, плотные и жёсткие. У некоторых видов листья превратились в колючки. Они почти не теряют влагу и одновременно защищают растение от травоядных животных. Кактусы и молочаи накапливают воду в толстых стеблях. Алоэ и агавы хранят её в мясистых листьях.Животные пустынь тоже избегают перегрева. Днём прячутся в норах, а на поиски пищи выходят ночью. Некоторые получают почти всю необходимую влагу из семян, листьев или добычи. В особенно жаркое и сухое время отдельные виды впадают в летнюю спячку. Так организм замедляет обмен веществ и экономит воду.

В тундре главными испытаниями становятся холод, сильный ветер и долгая зима. Лето здесь короткое, а почва оттаивает только на небольшую глубину. Поэтому растения не могут образовать длинные корни. Тундровые растения невысокие и часто стелются по земле. У поверхности слабее ветер и немного теплее. Низкая форма также помогает растениям сохранять тепло.Мхи, лишайники, карликовые берёзы и полярные ивы начинают быстро расти после таяния снега. Тёплый сезон в тундре длится недолго, поэтому после оттаивания растения почти сразу зацветают.Тундровые животные защищаются от холода густым мехом, плотным оперением и слоем подкожного жира. У многих из них небольшие уши и короткие конечности. Такая форма тела уменьшает потерю тепла.

Почва — это верхний плодородный слой земной коры. Важным свойством почвы является плодородие - способность обеспечивать растения водой, воздухом и питательными веществами. Благодаря плодородной почве растения могут нормально расти, цвести и давать урожай.Почва образуется очень медленно. Для формирования слоя толщиной несколько сантиметров природе могут понадобиться тысячи лет. Основой любой почвы служат горные породы (материнские). Однако одной горной породы для создания почвы недостаточно. Необходима совместная работа растений, микроорганизмов, грибов и многочисленных почвенных животных.

Когда листья, трава, корни и останки животных отмирают, они постепенно разлагаются. В этом процессе участвуют бактерии, грибы, дождевые черви и многие другие обитатели почвы. Постепенно органические остатки превращаются в темное питательное вещество — перегной, или гу́мус. Именно гумус делает почву плодородной и придает ей тёмный цвет.Плодородие зависит не только от перегноя. В хорошей почве должны быть вода и воздух. Корням растений нужен кислород не меньше, чем надземным частям. Поэтому лучшими считаются рыхлые почвы, через которые легко проходят вода и воздух. В такой почве корни быстрее растут и получают всё необходимое для развития.

На Земле существует много разных типов почв. Они отличаются цветом, составом, толщиной и плодородием. Чем больше в почву поступает органических остатков и чем лучше условия для образования гумуса, тем выше её плодородие.Самыми плодородными почвами считаются чернозёмы. Они широко распространены в степях. Здесь ежегодно отмирает большое количество травянистых растений. Их остатки быстро превращаются в гумус, поэтому черноземы содержат очень много питательных веществ. Толщина гумусового слоя может достигать одного метра. Именно поэтому черноземы особенно ценятся в сельском хозяйстве.Под хвойными лесами образуются подзо́листые почвы. Они значительно беднее гумусом. Деревья не отмирают каждый год, а в почву в основном попадает хвоя, которая медленно разлагается и содержит меньше питательных веществ. Кроме того, в лесах выпадает много осадков. Вода постепенно вымывает часть полезных веществ в более глубокие слои. Из-за этого под поверхностью образуется светлый, почти белый слой, напоминающий золу. Отсюда и произошло название таких почв — подзолистые.В смешанных лесах распространены дерново-подзолистые почвы. Они содержат больше гумуса и отличаются более высоким плодородием. В широколиственных лесах встречаются бурые и серые лесные почвы, которые также хорошо подходят для роста растений.

Человек — тоже часть биосферы, живой организм внутри неё. Пища, материалы, лекарства, топливо — всё это человек получает от природы.Первобытные люди выживали охотой, рыбной ловлей и собирательством. Позже появились земледелие и скотоводство. С развитием промышленности выросла потребность в сырье — лесе, хлопке, шерсти, угле.Чем сильнее развиваются наука и техника, тем больше становятся не только возможности человека, но и его запросы к природе. Сегодня людям нужно всё больше сырья и энергии — а даёт их именно биосфера.

Вмешательство человека в биосферу быстро приводит к неожиданным последствиям. Показательный пример — Древняя Греция. Местные жители выращивали зерновые и оливы, разводили коз. Население росло, требовалось больше еды, а вместе с ней и больше коз. Стада становились крупнее, привычных пастбищ уже не хватало. Козы поднимались всё выше в горы и съедали не только траву, но и листья кустарников и деревьев. Растительность гибла, а трава больше не успевала восстанавливаться.Голые склоны гор оказались беззащитны перед дождями. Почву стало смывать — началась эрозия (разрушение) почвы. Там, где раньше были пастбища, остались голые скалы. Пока горы покрывала растительность, корни удерживали влагу в почве. С гор стекали ручьи и питали равнинные реки. Когда растительный покров исчез, дождевая вода перестала задерживаться в горах и сразу устремлялась вниз, смывая всё на своём пути. Ручьи пересохли, вслед за ними обмелели и реки. От нехватки воды начала страдать даже плодородная равнина.Подобных историй в истории человечества было немало. Со временем люди поняли, что бездумное вмешательство в биосферу грозит серьезными последствиями. Меняя один компонент биосферы, нужно заранее представлять, как это отразится на остальных.