Tất cả chúng ta đều là một phần của lớp vỏ sống - sinh quyển. Đây là một hệ sinh thái độc đáo không chỉ của hành tinh chúng ta mà còn của toàn bộ thiên hà. Tất nhiên, các nghiên cứu gần đây đã xác nhận rằng các chất hữu cơ đã được tìm thấy trên sao Hỏa và trên các tiểu hành tinh khác nhau, nhưng những dạng sống đa dạng như vậy chỉ có ở Trái đất. Nếu bạn đã sẵn sàng mở rộng tầm nhìn của mình một chút và vượt ra ngoài chương trình học ở trường, thì đã đến lúc nói chi tiết hơn về các đặc điểm của sinh quyển, cấu trúc và các chức năng chính của nó.
Khái niệm về sinh quyển và bản chất của nó
Sinh quyển là lớp vỏ có điều kiện của Trái đất là nơi sinh sống của các sinh vật. Tại sao có điều kiện? Thực tế là các lớp vỏ khác của hành tinh (trên mặt đất, nước và không khí) đóng khung hành tinh bằng một lớp liên tục. Đầu tiên là trái đất và vỏ đại dương (thạch quyển), sau đó là thủy quyển (nó hợp nhất tất cả các khối nước), sau - khí quyển(không khí đi qua một cách nhẹ nhàng vào không gian bên ngoài). Rất khó để hình dung sinh quyển là một lớp cụ thể, bởi vì các sinh vật sống phân bố đều trên toàn bộ bề mặt Trái đất và có thể sống trong cả ba yếu tố.
Các đặc điểm cơ bản của sinh quyển có từ thời cổ đại, nhưng nó vẫn là lớp vỏ "trẻ nhất" của hành tinh chúng ta. Sự sống trên Trái đất có nguồn gốc tương đối gần đây, chỉ cách đây 3,8 tỷ năm, so với tuổi của hành tinh, chỉ là chuyện nhỏ. Có hai khái niệm về sinh quyển:
- Người đầu tiên định nghĩa vỏ là tổng thể của tất cả các chất hữu cơ trên hành tinh. Nó là cơ sở cho thuật ngữ, được sử dụng cho đến ngày nay.
- Khái niệm thứ hai do V. I. Vernadsky đề xuất, ông tin rằng sinh quyển là sự thống nhất và tương tác không thể tách rời của tự nhiên hữu hình và vô tri, theo nghĩa rộng của những định nghĩa này.
Tuy nhiên, các đặc điểm chính của sinh quyển được xác định chính xác bởi thành phần hữu cơ của nó. Rốt cuộc, đây là điểm khác biệt cơ bản của nó so với các lớp vỏ khác của Trái đất.
Học thuyết về sinh quyển và nguồn gốc của thuật ngữ
Khái niệm về một lớp vỏ sống được đề xuất vào thế kỷ 19. Jean-Baptiste Lamarck đã mô tả ngắn gọn về sinh quyển, trong khi tên gọi chính thức thậm chí còn chưa tồn tại. Năm 1875, nhà cổ sinh vật học và địa chất học người Áo Eduard Suess lần đầu tiên đặt ra thuật ngữ "sinh quyển", thuật ngữ này vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.
Nhà triết học và địa sinh học Liên Xô V. I. Vernadsky đã có đóng góp to lớn trong việc nghiên cứu tất cả sự sống trên Trái đất, ông trở nên nổi tiếng nhờ việc tạo ra học thuyết tổng thể về sinh quyển. TẠItrong các bài viết của ông, các sinh vật sống đóng vai trò như một lực lượng mạnh mẽ liên tục tham gia vào quá trình biến đổi của hành tinh Trái đất.
Giới hạn của sinh vật sống
Mô tả chung về sinh quyển bắt đầu bằng sự mô tả các ranh giới mà các sinh vật có thể sống trong đó. Một số người trong số họ khá ngoan cường, và có thể chịu được ngay cả những điều kiện khắc nghiệt nhất.
Ranh giới của sinh quyển:
- Viền trên. Nó được xác định bởi bầu khí quyển, và cụ thể là tầng ôzôn của Trái đất, nó dài khoảng 15-20 km. Càng gần xích đạo, màn bảo vệ hành tinh càng mạnh. Bên trên tầng ôzôn, sự sống đơn giản là không thể, bởi vì bức xạ tia cực tím không tương thích với hoạt động quan trọng của tế bào sinh vật. Ngoài ra, lượng oxy giảm đáng kể theo chiều cao, và điều này cũng gây bất lợi cho chúng sinh.
- Giới hạn dưới. Được xác định bởi thạch quyển, độ sâu tối đa có thể không vượt quá 3,5 - 7,5 km. Tất cả phụ thuộc vào sự gia tăng tới hạn của nhiệt độ mà tại đó sự biến tính của cấu trúc protein xảy ra. Tuy nhiên, hầu hết các sinh vật sống đều tập trung ở độ sâu chỉ vài mét, đây là bộ rễ của thực vật, nấm, vi sinh vật, côn trùng và động vật sống trong lỗ.
- Ranh giới trong thủy quyển. Các sinh vật sống có thể tồn tại hoàn toàn ở bất kỳ phần nào của đại dương: từ bề mặt nước (sinh vật phù du, tảo) đến đáy của các rãnh biển sâu. Ví dụ, các nhà khoa học đã chứng minh rằng sự sống tồn tại ngay cả trong rãnh Mariana ở độ sâu 11 km.
Cấu tạo vỏ sống
Các đặc điểm chính của sinh quyển bao gồmcấu trúc của nó. Vernadsky đã chỉ ra một số loại chất tạo nên lớp vỏ sống. Hơn nữa, chúng có thể có cả nguồn gốc hữu cơ và vô cơ:
- Chất sống. Điều này bao gồm mọi thứ có cấu trúc tế bào. Tuy nhiên, khối lượng vật chất sống trong cấu trúc của sinh quyển rất nhỏ và chỉ bằng một phần triệu của toàn bộ lớp vỏ. Đặc điểm của vật chất sống trong sinh quyển là nó là phần quan trọng nhất của hành tinh chúng ta. Rốt cuộc, chính các sinh vật sống liên tục ảnh hưởng đến sự xuất hiện của Trái đất, làm thay đổi cấu trúc bề mặt của nó.
- Chấtsinh_sinh. Đây là những cấu trúc được tạo ra và xử lý bởi các sinh vật sống. Đáng ngạc nhiên là trong hàng triệu năm, các sinh vật sống đã đi qua hệ thống các cơ quan của chúng gần như toàn bộ đại dương thế giới, một lượng lớn khí trong khí quyển và một khối lượng lớn khoáng chất. Các quá trình này tạo ra các khoáng chất có nguồn gốc hữu cơ, chẳng hạn như dầu, đá cacbonat và than đá.
- Chất trơ. Đây là những sản phẩm vô tri vô giác, được hình thành mà không có sự tham gia trực tiếp của các cơ thể sống. Điều này bao gồm đá, khoáng chất và phần vô cơ của đất.
- Chất trơ sinh học. Chúng ta nhớ rằng các sinh vật sống liên tục ảnh hưởng đến hành tinh. Kết quả là, các chất được hình thành là sản phẩm của sự thối rữa và phá hủy các cấu trúc trơ. Nhóm này bao gồm đất, vỏ phong hóa và đá trầm tích có nguồn gốc hữu cơ.
- Ngoài ra, cấu trúc của sinh quyển có thể bao gồm các chất có trongtrạng thái phân rã phóng xạ.
- Nguyên tử là một nhóm riêng biệt, liên tục được tạo ra trong quá trình ion hóa dưới tác động của bức xạ vũ trụ.
- Gần đây, các chất có nguồn gốc ngoài trái đất (vũ trụ) đã được đưa vào cấu trúc của sinh quyển.
Vật chất sống trong các lớp vỏ khác của Trái đất
Nếu chúng ta nghiên cứu chi tiết về các đặc điểm và thành phần của sinh quyển, thì chúng ta không thể không xem xét các đặc điểm về hoạt động sống còn của các sinh vật sống trong các lớp vỏ khác của hành tinh:
Khí quyển. Các sinh vật sống không thể lơ lửng trong các lớp khí quyển, những giọt nước cực nhỏ đóng vai trò là chất nền cho sự sống của các loài aerobionts, và hoạt động của mặt trời và sol khí đóng vai trò như một nguồn năng lượng vô tận. Các sinh vật sống trong khí quyển được chia thành ba nhóm. Trobobionts - hoạt động trong không gian từ ngọn cây đến mây tích. Altobionts là những sinh vật có thể tồn tại trong không khí loãng. Parabionts - vô tình rơi vào các tầng cao nhất của khí quyển. Ở độ cao này, chúng mất khả năng sinh sản và vòng đời giảm đáng kể
Địa cầu. Vỏ Trái đất đóng vai trò là chất nền và môi trường sống cho các loài địa sinh vật. Lớp vỏ này cũng bao gồm một số cấp độ mà các dạng sống cụ thể sinh sống. Terrabionts là sinh vật sống trực tiếp trên bề mặt đất. Đổi lại, tầng đất liền được chia thành nhiều lớp vỏ khác: tầng thực vật (vùng từ ngọn cây đếnbề mặt trái đất) và ngoại quyển (lớp đất và lớp vỏ phong hóa). Khu vực Aeolian - những khu vực có độ cao, nơi mà thực vật bậc cao cũng không thể sống được. Eolobionts là đại diện tiêu biểu của khu vực này. Lithobiosphere - các lớp sâu của vỏ trái đất. Khu vực này được chia thành hạ quyển (nơi mà các dạng sống hiếu khí (cần oxy) có thể sống) và sinh quyển (chỉ các sinh vật kỵ khí (không có oxy) mới có thể tồn tại ở đây). Ngoài ra, thạch nhũ có thể được tìm thấy trong thạch quyển, chúng sống trong mạch nước ngầm và đá
Hydrobiosphere. Khu vực này bao gồm tất cả các vùng nước (ngoại trừ nước ngầm và độ ẩm khí quyển) của hành tinh chúng ta, bao gồm cả các sông băng. Các cư dân của biển và đại dương được gọi là hydrobionts, lần lượt được chia thành: Aquabionts - cư dân của vùng nước lục địa. Marinobionts là sinh vật sống của biển và đại dương. Ba cấp độ của sự sống được phân biệt trong cột nước, tùy thuộc vào lượng ánh sáng mặt trời xuyên qua bên trong: Quang quyển là vùng được chiếu sáng nhiều nhất. Phi quyển luôn là vùng hoàng hôn của đại dương (không quá 1% độ cách ly). Aphotosphere - một vùng của bóng tối tuyệt đối
Từ lãnh nguyên đến rừng nhiệt đới. Phân loại quần xã sinh vật hành tinh
Đặc điểm của sinh quyển gắn bó chặt chẽ với khái niệm quần xã sinh vật. Thuật ngữ này dùng để chỉ các hệ thống sinh học lớn có một loại thảm thực vật chiếm ưu thế nhất định hoặc các đặc điểm cảnh quan cụ thể. Tổng cộng có chín chiếc. Dưới đây là mô tả ngắn gọn về chínhsinh quyển biomes:
- Tundra. Một vùng đất rộng lớn không có cây cối bao gồm các phần phía bắc của Âu-Á và Bắc Mỹ. Thảm thực vật của đới này không phong phú, chủ yếu là địa y, cỏ theo mùa và rêu. Hệ động vật đa dạng hơn, đặc biệt là vào những tháng ấm áp trong năm, khi mùa di cư của nhiều loài chim và động vật bắt đầu.
- Taiga. Kiểu thảm thực vật chính ở khu vực này là rừng lá kim. Quần xã sinh vật chiếm khoảng 11% toàn bộ diện tích đất. Bất chấp điều kiện thời tiết khắc nghiệt, rừng taiga có hệ động thực vật vô cùng đa dạng.
- Rừng đã phân huỷ. nằm trong đới ôn hoà. Tính chất theo mùa của khí hậu và độ ẩm đủ cho phép sự phát triển của một loại thảm thực vật nhất định trong quần xã sinh vật này. Đây chủ yếu là các loài cây lá rộng. Ngoài ra, những khu rừng này còn là nơi sinh sống của nhiều loài động vật có vú, chim và nấm, chưa kể côn trùng và vi sinh vật.
- Bậc thang. Quần xã sinh vật này được đại diện bởi các thảo nguyên châu Á và thảo nguyên cổ điển của Bắc Mỹ. Thông thường, đây là những không gian mở không có cây, vì ảnh hưởng đến sự thâm hụt độ ẩm đáng kể. Nhưng thế giới động vật vẫn rất đa dạng.
- vùng Địa Trung Hải. Khu vực xung quanh biển cùng tên có đặc điểm là mùa hè nóng và khá khô và mùa đông mát mẻ rất dễ chịu. Thảm thực vật điển hình được đại diện bởi rừng lá cứng, bụi gai và cỏ.
- Sa mạc. Thật không may, hơn 30% diện tích đất bị chiếm dụng bởi những khu vực hoàn toàn không thuận lợi cho nơi cư trú của các sinh vật sống. Các vùng sa mạc được tìm thấy dọc theokhắp Châu Phi và Úc, ở Nam Mỹ, cũng như ở Nam, Tây Nam và ở Trung tâm Âu-Á. Hệ động thực vật ở những vùng này khá khan hiếm.
- Savannas. Quần xã sinh vật này là một không gian mở được bao phủ hoàn toàn bằng cỏ và cây đơn lẻ. Mặc dù thực tế là đây là những loại đất khá nghèo nàn, hệ động vật của khu vực này rất nổi bật về sự đa dạng của nó. Thảo nguyên là đặc trưng của Châu Phi, Nam Mỹ và Úc.
- Rừng cây gai (nhiệt đới). Khu vực này được phân biệt bởi những hình dạng kỳ lạ của những bụi gai và những cây cổ thụ hàng thế kỷ - baobabs. Do lượng mưa phân bố không đồng đều nên thảm thực vật của quần xã sinh vật này khá thưa thớt. Rừng cây nhiệt đới có thể được tìm thấy ở Tây Nam Á và Châu Phi.
Rừng nhiệt đới. Đây là khu vực ẩm ướt nhất trên hành tinh của chúng ta. Thảm thực vật của quần xã sinh vật này rất nổi bật về quy mô và sự đa dạng của nó. Rừng mưa nhiệt đới lá rộng nằm trong lưu vực của các con sông lớn chảy đầy nước, chẳng hạn như Amazon, Orinoco, Niger, Zambezi, Congo. Chúng cũng bao gồm các bán đảo và quần đảo ở Đông Nam Á
Các chức năng cơ bản của vỏ sống trong tự nhiên
Đã đến lúc xem xét các chức năng chính của sinh quyển và đặc điểm của chúng:
- Năng lượng. Chức năng này được thực hiện bởi thực vật tham gia vào quá trình quang hợp. Bằng cách tích lũy năng lượng mặt trời, chúng hoặc phân phối nó giữa các thành phần khác của lớp vỏ sống, hoặc tích tụ nó trong các hạt hữu cơ đã chết. Đây là cách các khoáng chất dễ cháy (than, than bùn, dầu) xuất hiện.
- Khí. Các sinh vật sống tham gia vào quá trình trao đổi khí liên tục.
- Nồng độ. Một số dạng sống có khả năng tích lũy có chọn lọc các nguyên tố sinh vật từ môi trường bên ngoài. Sau đó, chúng có thể đóng vai trò là nguồn cung cấp các chất này.
- Hủy diệt. Các sinh vật sống liên tục ảnh hưởng đến môi trường, phân hủy và xử lý bề mặt của nó. Đây là cách vật chất trơ và trơ sinh học được hình thành.
- Môi_trường. Sinh quyển duy trì sự cân bằng của các điều kiện môi trường thuận lợi và không thuận lợi, cần thiết cho sự sống đầy đủ của các sinh vật.
Thuộc tính của sinh quyển
Vì lớp vỏ sống là một hệ thống rất phức tạp, các đặc điểm của sinh quyển không thể thiếu các tính chất cơ bản quyết định tính đặc trưng của nó:
- Tập trung. Tất cả các quá trình trong vỏ sống đều tập trung xung quanh các sinh vật sống, chúng chiếm vị trí trung tâm trong học thuyết về sinh quyển.
- Sự cởi mở. Sinh quyển chỉ có thể tồn tại nhờ năng lượng từ bên ngoài, trong trường hợp này là hoạt động của mặt trời.
- Tự điều chỉnh. Sinh quyển là một "sinh vật toàn diện", giống như một sinh vật sống, có khả năng cân bằng nội môi.
- Đa dạng. Một số lượng lớn động vật, thực vật, vi sinh vật và nấm sống trên trái đất.
- Đảm bảo sự lưu thông của các chất. Đó là do các cơ thể sống thực hiện quá trình quang hợp và tuần hoàn các chất. Trong các đặc điểm của sinh quyển, hai quá trình này chiếm một trong những vị trí chính.
Tiến hóa và lịch sửsự phát triển của vỏ sống của Trái đất
Nếu chúng ta mô tả đặc điểm của sinh quyển theo quan điểm tiến hóa, chúng ta có thể nói rằng đây là lớp vỏ duy nhất đang liên tục phát triển và hoàn thiện. Đó là tất cả về vật chất sống, nó là nó không ngừng phát triển. Phần vô cơ của vỏ sống không có khả năng phát triển. Nếu chúng ta nói về các đặc điểm của sinh quyển trong tương lai, thì mọi thứ phức tạp hơn một chút. Lớp vỏ ngày càng trở nên không ổn định và rất khó dự đoán những diễn biến tiếp theo.
Sinh quyển nhân tạo
Một người không thể tồn tại bên ngoài lớp vỏ sống động, rất khó để tái tạo tất cả những gì nó có thể cho chúng ta. Các đặc điểm của sinh quyển rất độc đáo mà loài người vẫn chưa thể tái tạo đầy đủ các điều kiện của nó trong môi trường nhân tạo. Tuy nhiên, khoa học không đứng yên và có lẽ trong tương lai, các nhà khoa học sẽ đạt được một số thành công theo hướng này.
