Закономерности существования биосферы

1 целостность,   2 круговорот веществ,  3 ритмичность,  4 зональность  5 полярная ассиметрия

Биосфера - иерархически построенная система, состоящая из нескольких взаимосвязанных между собой уровней организации живой материи. В ней постоянно идут круговороты веществ, энергетические и информационные потоки. Существование всех компонентов биосферы подчиняется действию космических и планетарных сил, оказывающих на нее воздействие.

Биосфе́ра (от др.-греч. βιος — жизнь и σφαῖρα — сфера, шар) — оболочка Земли, заселенная живыми организмами, находящаяся под их воздействием и занятая продуктами их жизнедеятельности; «пленка жизни»; глобальная экосистема Земли

Целостность биосферы. Каждый компонент биосферы существует не изолированно, а испытывает влияние со стороны других компонентов и сам на них воздействует. Изменение любого из компонентов вызывает изменение других. Наиболее подвержены изменениям животный и растительный мир, менее изменчивы почва, гидросфера и атмосфера. Еще меньшим изменениям подвержены климат, рельеф и литосфера. Скорость изменения компонентов биосферы убывает в следующем порядке: животный мир → растительный мир → почва → гидросфера → атмосфера → климат → рельеф → литосфера.

Круговороты веществ и биогеохимические циклы. Стабильность биосферы поддерживается постоянно происходящими в ней круговоротами веществ. Они разнообразны по масштабам и качеству явлений. Еще до появления организмов на Земле существовал геологический, или большой, круговорот. Например, круговорот воды в природе. С появлением живого вещества геологический круговорот дополнился биологическим, или малым, круговоротом, в котором ведущую роль стали играть организмы. В противоположность геологическому в биологическом круговороте перемещается незначительная часть веществ и энергии. Однако, энергия, вовлеченная в биологический круговорот, преобразуется автотрофами в продукцию первичного органического вещества, используемого в дальнейшем другими организмами биосферы.

С появлением на Земле организмов химические элементы, входящие в их состав, стали непрерывно циркулировать в биосфере, переходя из внешней среды в состав живых тел и обратно во внешнюю среду. Такую циркуляцию называют биогеохимическими циклами элементов, например, биогеохимический цикл углерода и азота. Ученые предполагают, что за последние 600 млн лет характер биогеохимических циклов на нашей планете существенно не менялся: происходило накопление кислорода, связывание углекислого газа и азота, осаждение кальция и др.

Ритмичность явлений в биосфере. Для биосферы характерна повторяемость во времени явлений, обусловленных различными воздействиями, главные из которых - гравитационные и корпускулярные. Первые связаны с изменениями орбит вращения Земли и Солнца под влиянием других планет и галактик. Вторые вызваны элементарными частицами, излучаемыми звездами и распространяемыми в космическом пространстве.

Гравитационные воздействия служат причинами климатических циклов, сменяющихся на Земле с четкой периодичностью в 0,4; 1,2; 2,5; 3,7 млн лет. Например, 400-тысячелетний цикл вызывает крупномасштабные изменения климата на планете. Это приводило в прошлом к вымиранию или эволюционному расцвету отдельных групп организмов. Резкое повышение в результате вулканической деятельности содержания углекислого газа в атмосфере девонского и каменноугольного периодов (около 350 млн лет назад) стало причиной бурного роста лесов из плаунов, хвощей и папоротников. «Кислородная вспышка» в мезозое (около 130 млн лет назад), ставшая результатом фотосинтетической деятельности палеозойских лесов, способствовала появлению и расцвету динозавров.

Корпускулярные воздействия связаны с влиянием на биосферу 11-летнего ритма солнечной активности, открытые отечественным ученым А.Л. Чижевским. Проанализировав историю 80 стран мира и сопоставив ее с астрофизическими данными о вспышках на Солнце, он сделал вывод об обусловленности процессов жизни периодичностью солнечной активности. Главная его идея состояла в установлении связи различных событий с годами активного и пассивного Солнца. Идеи Чижевского, развитые гелиобиологией, ознаменовали начало новой вехи в понимании влияния космических факторов на процессы в биосфере. Представление о Солнце, как источнике энергии, настраивающим на определенный ритм все земные процессы, в том числе и общественно-исторические, дает человечеству возможность их взаимной координации. Так, если бы удалось согласовать космические циклы с проводимыми в разных странах социально-экономическими реформами, человечество получило бы в свое распоряжение мощный ускоритель их полезных эффектов и гаситель негативных.

Зональность биосферы. Наиболее существенная закономерность существования биосферы - зональность. Она проявляется в распределение на поверхности Земли тепла, влаги, почв, растительного и животного мира. Главный фактор зональности - солнечное излучение в сочетании с шарообразностью Земли. Лучи Солнца, падающие на Землю в высоких широтах, распределяются по большей площади. Поэтому их интенсивность здесь ниже, чем вблизи экватора. Помимо этого на распределение тепла по земному шару влияют высота местности, соотношение суши и моря, морские течения.

Зональность биосферы проявляется в существовании ландшафтно-географических зон, в пределах каждой из которых формируются характерный для нее биом (от греч. bios - жизнь и лат. - ота - окончание, означающее целостность) - совокупность организмов и абиотической среды. Широтную зональность биосферы, проявляющуюся в существовании биомов, нарушают вулканизм, складчатость земной коры и другие процессы. Их следствием становится формировании высотных поясов - высотной зональности, в основном повторяющей широтную. Так, температура, от которой зависит характер растительности, понижается по мере продвижения вверх по горному склону или по мере удаления от экватора. При наличии обильных осадков растительность в широтной и высотной зональностях биосферы сходна.

Полярная асимметрия биосферы. Эта закономерность существования биосферы проявляется в различиях, имеющихся между природой Северного и Южного полушарий. Так, в Северном полушарии огромные пространства умеренного пояса занимают хвойные леса - тайга. В Южном полушарии эта ландшафтногеографическая зона аналога не имеет, так как суша на этой широте отсутствует. В Австралийской биогеографической области в Южном полушарии распространены млекопитающие из отрядов Однопроходные и Сумчатые, которых нет в Голарктической биогеографической области в Северном полушарии, где сходные экологические ниши занимают плацентарные.

Целостность биосферы; круговороты веществ: геологический, биологический; биогеохимические циклы элементов; воздействия на биосферу: гравитационные и корпускулярные; зональность биосферы, биомы, полярная асимметрия.