Вспоминаем
1. Что называется литосферой? Гидросферой? Атмосферой? 2. Какие условия необходимы для жизни растений и животных?
Ключевые слова: биосфера; живое вещество; геологическая роль живого вещества; многообразие живых организмов.
1. Понятие о биосфере и ее границах. Биосфера — это оболочка Земли, в которой существуют живые организмы. За время своего существования они полностью преобразовали земные оболочки. В состав биосферы входят все организмы, живущие на Земле, и вещество, созданное или измененное организмами. Совокупность живых организмов образует живое вещество нашей планеты. Суммарная масса всех организмов, живших на Земле, во много раз превосходит массу всей земной коры. Живое вещество характеризуется своими особенностями: повсеместным распространением, чрезвычайным разнообразием форм жизни и большой способностью к размножению. К примеру, потомство одноклеточной водоросли — диатомеи — при благоприятных условиях способно за 8 суток заполнить шар, равный по объему Земле.
Границы биосферы определяются распространением живого вещества. Верхней границей считается озоновый слой в атмосфере. (Почему?) Однако активная жизнь развивается в слое не выше нескольких километров от Земли. Нижняя граница биосферы на суше проходит в литосфере. Эту границу проводят на различной глубине: от нескольких сотен метров до нескольких километров, там встречаются анаэробные бактерии. В океане нижняя граница биосферы проходит на некоторой глубине под дном океанов (в донных илах обнаружены организмы). Таким образом, биосфера включает нижнюю часть атмосферы, всю гидросферу и верхнюю часть земной коры.
Больше всего живых организмов сосредоточено на границе суши и атмосферы, суши и моря. Здесь сложились наиболее благоприятные условия для их жизни: много света, питательных веществ, оптимальные температуры и влажность воздуха.
Организмы способны обитать в самых разнообразных условиях. Микроорганизмы, например, переносят температуры ниже 0 °С и выше +100 °С. Они существуют в промерзшей почве, в воде гейзеров, в атомных реакторах при высоком уровне радиации. В литосфере бактерии обнаружены в буровых скважинах на глубине более 2000 м. Споры некоторых бактерий сохраняют жизнеспособность при температуре —253 °С. Другие организмы приспособлены к жизни на льду или в снегу (глетчерные блохи). Семена некоторых растений прорастают, перенося охлаждение до —190 °С.
Основными составными частями живого вещества биосферы являются растения, животные и микроорганизмы. Зеленые растения из неорганического вещества (углекислого газа и воды) при солнечном свете создают органическое вещество.
Животные не создают самостоятельно органическое вещество из неорганического, но жить без него, как и без кислорода и воды, не могут. Они питаются растениями (травоядные животные), поедают травоядных животных или друг друга (хищники) либо являются всеядными. (Приведите примеры этих животных.) Микроорганизмы разрушают органическое вещество после отмирания растений и гибели животных.
2. Геологическая роль живого вещества. Живые организмы изменяют состав и строение поверхностных оболочек нашей планеты. Они играют огромную роль в создании и регулировании газового состава атмосферы. Зеленые растения уменьшают количество углекислого газа и обогащают атмосферу кислородом. Так, 1 гектар леса поглощает за год 6—7 т углекислого газа и выделяет 5—6 т кислорода.
Химический и газовый состав гидросферы во многом обусловлен деятельностью организмов. Водные организмы поглощают и накапливают в своем теле различные вещества, находящиеся в воде, в том числе и те, которые человек еще не смог обнаружить. Так, моллюски поглощают медь, медузы — цинк, олово, свинец. Концентрация отдельных элементов и соединений в растениях и животных достигает значительных величин. К примеру, содержание йода в некоторых водорослях в тысячи и сотни тысяч раз превышает его концентрацию в воде океана. Водоросли ежегодно поглощают миллиарды тонн углерода и выделяют миллиарды тонн кислорода. Вода проходит через жабры рыб при дыхании. Многие морские животные захватывают воду с пищей и, отфильтровывая ее, пропускают через желудочно-кишечный тракт большое количество воды.
Организмы изменяют рельеф (зарастание озер, возникновение коралловых построек и т. д.), разрушают и видоизменяют ранее образовавшиеся горные породы и минералы и создают новые. (Какой вид выветривания связан с жизнедеятельностью организмов? Приведите примеры горных пород органического происхождения. Как они образовались?)
Уникальна роль живых организмов в создании почвы. Они преобразуют горные породы в почву. От накопления органических остатков и количества микроорганизмов зависит образование гумуса и плодородие почвы.
3. Различные проявления жизни на Земле. Органический мир нашей планеты многочислен и разнообразен. Он делится на следующие царства: бактерии, грибы, растения, животные. Некоторые ученые для удобства классификации выделяют еще одно царство — протисты. В настоящее время насчитывается более 1,5 млн видов животных, более 500 тыс. видов растений, свыше 100 тыс. видов грибов и около 5 млн бактерий.
Бактерии относятся к низкоорганизованным живым организмам, способным к быстрому размножению. Грибы — организмы, лишенные хлорофилла. Их размеры могут быть самыми разными: от микроскопических до крупных, величиной с футбольный мяч. Грибы и бактерии выполняют важную функцию в биологическом круговороте. Они разлагают органическое вещество до простейших минеральных элементов. Некоторые бактерии способны образовывать органическое вещество.
Растения отличаются различной формой, величиной, строением. Среди них есть как одноклеточные, так и многоклеточные. Особенностью растений является наличие в листьях зеленого пигмента — хлорофилла, необходимого для фотосинтеза. Большая часть растений произрастает в условиях влажного и теплого климата. (Почему?)
Чем дальше от экватора к полюсам, от подножия гор к вершинам, тем беднее становится растительность. Богатой растительности соответствует богатый животный мир, бедной растительности — бедный животный мир.
По количеству видов животные превосходят растения, но уступают им по массе почти в 100 раз. Большинство животных активно передвигаются по суше, воде и в воздухе. Чем проще устроен организм, тем шире он распространен на планете. Наиболее многочисленны на Земле насекомые. Среди животных только 4 % составляют позвоночные, из которых десятая часть — млекопитающие, в том числе и человек. Животные неравномерно распределены по Земле. (Почему?)
Рис. 39. Животные океана и его прибрежной части: синий кит (1); дельфины (2); китовая акула (3); морской слон (4); морж (5); пингвины (6)
Растения и животные распространены не только на суше, но и в Мировом океане, который является самой большой средой обитания организмов. По растительности океан гораздо беднее суши. В океанах и морях мало цветковых растений. Большая часть морских растений — это водоросли.
Животный мир океанов и морей богат и разнообразен (рис. 39). Самые крупные морские животные — это млекопитающие (киты, тюлени, моржи, дельфины) и рыбы. Например, вес синего кита может достигать 150 т. Синие киты — самые крупные животные планеты. В толще вод океана и на его дне обитают и другие животные (ракообразные, моллюски, морские звезды, кораллы и др.).
1. Почему биосферу называют сферой жизни? 2. Каковы границы биосферы? 3. Объясните геологическую роль живого вещества. 4*. Докажите, что человек не может постоянно жить вне биосферы. 5*. Как вы думаете, почему растения по количеству видов уступают животным?
Практическое задание
Составьте схему «Связь биосферы с другими оболочками Земли». Подтвердите ее примерами.
Это интересно
Самое северное млекопитающее животное — белый медведь (в Арктике); самое южное млекопитающее — тюлень Уэдделла (в Антарктиде, 81° ю. ш.); самое высокогорное животное — як обитает на высоте 6100 м; самое маленькое млекопитающее — свиноносая летучая мышь (в Юго-Восточной Азии; вес менее 2 г). Самый крупный обитатель суши — африканский слон. Самая маленькая и нарядная птица на Земле — колибри (в Южной Америке; вес менее 2 г). Самая глубоководная рыба — пеликановидная камбала обитает на глубине 10 917 м (в Марианском желобе).
Самое северное растение на Земле — камнеломка растет на побережье Атлантического океана на широте 83°15' с. ш. (Гренландия). Самое большое дерево — мамонтово дерево (в Северной Америке; высота 83 м, окружность 24,1 м); самое высокое дерево — секвойя вечнозеленая (в Северной Америке; высота может достигать более 110 м); самая высокая и быстрорастущая трава — бамбук (в Восточной Азии; растет до 91 см в день); самое длинное растение планеты — ротанговая пальма (в Индии; более 300 м).
Конкурс знатоков
В лесах Индонезии встречается растение-паразит с неприятным запахом и самым крупным в мире по диаметру цветком (до 1 м и более, вес — 4—6 кг). Назовите растение.