همه ما بخشی از یک پوسته زنده هستیم - زیست کره. این یک اکوسیستم منحصر به فرد نه تنها در سیاره ما، بلکه در کل کهکشان است. البته مطالعات اخیر تایید کرده اند که مواد آلی در مریخ و سیارک های مختلف یافت شده اند، اما چنین تنوعی از اشکال حیات منحصر به زمین است. اگر آماده هستید که افق های خود را کمی گسترش دهید و از برنامه درسی مدرسه فراتر بروید، وقت آن است که با جزئیات بیشتری در مورد ویژگی های زیست کره، ساختار و عملکردهای اصلی آن صحبت کنید.
مفهوم بیوسفر و ماهیت آن
زیست کره پوسته مشروط زمین است که موجودات زنده در آن زندگی می کنند. چرا مشروط؟ واقعیت این است که پوسته های دیگر سیاره (زمینی، آب و هوا) سیاره را با یک لایه پیوسته قاب می کنند. ابتدا زمین و پوسته اقیانوسی (لیتوسفر) و سپس هیدروسفر (تمام آب ها را متحد می کند) و پس از - جو می آید.(پاکت هوا به آرامی به فضای بیرون می رود). تصور بیوسفر به عنوان یک لایه خاص دشوار است، زیرا موجودات زنده به طور مساوی در تمام سطح زمین توزیع شده اند و می توانند در هر سه عنصر زندگی کنند.
ویژگی های اساسی زیست کره به دوران باستان برمی گردد، اما همچنان "جوان ترین" پوسته سیاره ما است. زندگی بر روی زمین نسبتاً اخیراً، تنها 3.8 میلیارد سال پیش آغاز شد، که در مقایسه با سن سیاره، یک چیز کوچک است. دو مفهوم از بیوسفر وجود دارد:
- اولی پوسته را به عنوان کل همه مواد آلی روی سیاره تعریف می کند. این بود که به عنوان مبنایی برای این اصطلاح عمل کرد که تا به امروز استفاده می شود.
- مفهوم دوم توسط V. I. Vernadsky ارائه شد، او معتقد بود که بیوسفر یک وحدت جدایی ناپذیر و تعامل بین طبیعت جاندار و بی جان است، به معنای گسترده این تعاریف.
با این حال، ویژگی های اصلی زیست کره دقیقاً توسط مؤلفه آلی آن تعیین می شود. به هر حال، این تفاوت اساسی آن با سایر پوسته های زمین است.
آموزه زیست کره و منشأ اصطلاح
مفهوم صدف زنده در قرن نوزدهم مطرح شد. ژان باپتیست لامارک توصیف مختصری از بیوسفر ارائه کرد، در حالی که نام رسمی آن هنوز وجود نداشت. در سال 1875، دیرینه شناس و زمین شناس اتریشی، ادوارد سوس، برای اولین بار اصطلاح "زیست کره" را ابداع کرد که هنوز هم امروزه استفاده می شود.
فیلسوف و بیوژئوشیمیدان شوروی V. I. Vernadsky سهم بزرگی در مطالعه تمام حیات روی زمین داشت، او به لطف ایجاد یک دکترین کل نگر از بیوسفر مشهور شد. ATدر نوشته‌های او، موجودات زنده به‌عنوان نیروی قدرتمندی عمل می‌کنند که پیوسته در دگرگونی سیاره زمین شرکت می‌کنند.
محدودیت موجودات زنده
توصیف کلی زیست کره با توصیف مرزهایی که موجودات زنده می توانند در آن زندگی کنند آغاز می شود. برخی از آنها کاملا سرسخت هستند و می توانند حتی بحرانی ترین شرایط را تحمل کنند.
مرزهای زیست کره:
- حاشیه بالایی. آن را جو و به طور خاص لایه ازن زمین تعیین می کند، حدود 15-20 کیلومتر است. هر چه به خط استوا نزدیکتر باشد، صفحه محافظ سیاره قدرتمندتر است. در بالای لایه اوزون، زندگی به سادگی غیرممکن است، زیرا اشعه ماوراء بنفش با فعالیت حیاتی سلول های ارگانیسم ناسازگار است. علاوه بر این، مقدار اکسیژن به میزان قابل توجهی با قد کاهش می یابد و این نیز برای موجودات زنده مضر است.
- کران پایین. با تعیین لیتوسفر، حداکثر عمق ممکن از 3.5 - 7.5 کیلومتر تجاوز نمی کند. همه چیز به افزایش بحرانی دمایی بستگی دارد که در آن دناتوره سازی ساختارهای پروتئینی اتفاق می افتد. با این حال، بیشتر موجودات زنده در عمق تنها چند متری متمرکز شده اند، این سیستم ریشه گیاهان، قارچ ها، میکروارگانیسم ها، حشرات و حیوانات است که در سوراخ ها زندگی می کنند.
- مرزها در هیدروسفر. موجودات زنده می توانند مطلقاً در هر بخشی از اقیانوس وجود داشته باشند: از سطح آب (پلانکتون ها، جلبک ها) تا پایین ترانشه های اعماق دریا. به عنوان مثال، دانشمندان ثابت کرده اند که حتی در خندق ماریانا در عمق 11 کیلومتری نیز حیات وجود دارد.
ساختار پوسته زنده
ویژگی های اصلی زیست کره عبارتند ازساختار آن ورنادسکی انواع مختلفی از مواد را که پوسته زنده را تشکیل می دهند، مشخص کرد. علاوه بر این، آنها می توانند منشا آلی و معدنی داشته باشند:
- مواد زنده. این شامل هر چیزی است که ساختار سلولی دارد. با این حال، جرم ماده زنده در ساختار بیوسفر کوچک است و به معنای واقعی کلمه یک میلیونم کل پوسته است. ویژگی ماده زنده زیست کره این است که مهمترین بخش سیاره ما است. از این گذشته، این موجودات زنده هستند که دائماً بر ظاهر زمین تأثیر می گذارند و ساختار سطح آن را تغییر می دهند.
- ماده بیوژنیک. اینها ساختارهایی هستند که توسط موجودات زنده ایجاد و پردازش می شوند. با کمال تعجب، برای میلیون ها سال، موجودات زنده از سیستم اندام های خود تقریباً تمام اقیانوس جهان، مقدار زیادی گازهای جوی و توده زیادی از مواد معدنی را عبور داده اند. این فرآیندها مواد معدنی با منشا آلی مانند نفت، سنگ‌های کربناته و زغال سنگ تولید می‌کنند.
- ماده بی اثر. اینها محصولات طبیعت بی جان هستند که بدون مشارکت مستقیم موجودات زنده تشکیل شده اند. این شامل سنگ‌ها، مواد معدنی و بخش معدنی خاک می‌شود.
- ماده بی اثر زیستی. ما به یاد داریم که موجودات زنده دائماً روی سیاره تأثیر می گذارند. در نتیجه، موادی تشکیل می شوند که محصول پوسیدگی و تخریب ساختارهای بی اثر هستند. این گروه شامل خاک، پوسته هوازدگی و سنگ‌های رسوبی با منشاء آلی است.
- همچنین، ساختار بیوسفر می تواند شامل موادی باشد که در آن قرار دارندوضعیت واپاشی رادیواکتیو.
- اتم ها گروه جداگانه ای هستند که به طور مداوم در فرآیند یونیزاسیون تحت تأثیر تابش کیهانی ایجاد می شوند.
- اخیراً موادی با منشأ فرازمینی (کیهانی) در ساختار زیست کره گنجانده شده اند.
مواد زنده در سایر پوسته های زمین
اگر به جزئیات در مورد ویژگی ها و ترکیب بیوسفر بپردازیم، نمی توان ویژگی های فعالیت حیاتی موجودات زنده در سایر پوسته های سیاره را در نظر گرفت:
هواسپهر. موجودات زنده را نمی توان در لایه های جوی معلق کرد، قطرات آب میکروسکوپی به عنوان بستری برای زندگی هوازی ها عمل می کند و فعالیت های خورشیدی و آئروسل ها به عنوان منبع انرژی پایان ناپذیر عمل می کنند. موجودات زنده در جو به سه گروه تقسیم می شوند. تروبوبیون ها - در فضا از بالای درختان تا ابرهای کومولوس فعال هستند. آلتوبیونت ها موجوداتی هستند که می توانند در هوای رقیق زنده بمانند. پارابیون ها - به طور تصادفی در بالاترین لایه های جو سقوط می کنند. در این ارتفاع، آنها توانایی خود را برای تولید مثل از دست می دهند و چرخه زندگی آنها به طور قابل توجهی کاهش می یابد
ژئوبیوسفر. پوسته زمین به عنوان بستر و زیستگاه ژئوبیونت ها عمل می کند. این پوسته همچنین شامل سطوح مختلفی است که اشکال حیاتی خاصی در آنها زندگی می کنند. ترابیون ها موجوداتی هستند که مستقیماً در سطح زمین زندگی می کنند. به نوبه خود، terrabiosphere به چندین پوسته دیگر تقسیم می شود: فیتوسفر (منطقه از بالای درختان تاسطح زمین) و ipedosphere (لایه خاک و پوسته هوازدگی). منطقه بادی - مناطق مرتفعی که زندگی در آنها حتی برای گیاهان بالاتر غیرممکن است. Eolobionts نمایندگان معمولی این منطقه هستند. لیتوبیوسفر - لایه های عمیق پوسته زمین. این منطقه به هیپوترابوسفر (مکانی که اشکال حیات هوازی (نیاز به اکسیژن) می توانند زندگی کنند) و تلروبیوسفر (تنها موجودات بی هوازی (بدون اکسیژن) می توانند در اینجا زنده بمانند) تقسیم می شود. علاوه بر این، لیتوبیونت‌ها را می‌توان در لیتوبیوسفر یافت که در آب‌های زیرزمینی و منافذ سنگ زندگی می‌کنند
هیدروبیوسفر. این منطقه تمام آب (به جز آب های زیرزمینی و رطوبت جو) سیاره ما، از جمله یخچال های طبیعی را پوشش می دهد. ساکنان دریاها و اقیانوس ها را هیدروبیونت می نامند که به نوبه خود به: آکوابیونت ها - ساکنان آب های قاره ای تقسیم می شوند. مارینوبیونت ها موجودات زنده دریاها و اقیانوس ها هستند. بسته به میزان نور خورشید که به داخل آن نفوذ می کند، سه سطح حیات در ستون آب متمایز می شود: فتوسفر پرنورترین منطقه است. دیفوتوسفر همیشه ناحیه گرگ و میش اقیانوس است (بیش از 1٪ تابش نور). آفتوسفر - منطقه ای از تاریکی مطلق
از تندرا تا جنگل های استوایی. طبقه بندی بیوم سیاره ها
ویژگی های زیست کره با مفهوم بیوم پیوند ناگسستنی دارد. این اصطلاح به سیستم‌های بیولوژیکی بزرگی اطلاق می‌شود که نوع غالب خاصی از پوشش گیاهی یا ویژگی‌های چشم‌انداز خاصی دارند. در مجموع 9 عدد وجود دارد. در زیر توضیح مختصری از اصلی ارائه شده استبیوسفر زیست‌کره:
- توندرا. گستره وسیع بی درختی که قسمت های شمالی اوراسیا و آمریکای شمالی را اشغال می کند. پوشش گیاهی این منطقه غنی نیست، عمدتا گلسنگ، علف فصلی و خزه است. جانوران به ویژه در ماه های گرم سال که فصل مهاجرت بسیاری از گونه های پرندگان و جانوران آغاز می شود، تنوع بیشتری دارد.
- تایگا. نوع اصلی پوشش گیاهی این منطقه جنگل های سوزنی برگ است. بیوم حدود 11 درصد از کل مساحت زمین را اشغال می کند. با وجود شرایط آب و هوایی سخت، تایگا دارای گیاهان و جانوران بسیار متنوعی است.
- جنگل های تصمیم گرفته. واقع در منطقه معتدل فصلی بودن آب و هوا و رطوبت کافی باعث ایجاد نوع خاصی از پوشش گیاهی در این بیوم شد. اینها عمدتاً گونه های درختان پهن برگ هستند. علاوه بر این، این جنگل‌ها محل زندگی بسیاری از پستانداران، پرندگان و قارچ‌ها هستند، به غیر از حشرات و میکروارگانیسم‌ها.
- استپ. این بیوم توسط استپ های آسیایی و دشت های کلاسیک آمریکای شمالی نشان داده شده است. بیشتر اوقات، این فضاهای باز بدون درخت هستند، زیرا کمبود رطوبت قابل توجهی تأثیر می گذارد. اما دنیای حیوانات هنوز متنوع است.
- منطقه مدیترانه. منطقه اطراف دریای به همین نام با تابستان های گرم و نسبتاً خشک و زمستان های خنک بسیار راحت مشخص می شود. پوشش گیاهی معمولی با جنگل‌های سخت برگ، بوته‌های خاردار و علف‌ها نشان داده می‌شود.
- کویرها. متأسفانه بیش از 30 درصد از زمین را مناطقی اشغال کرده اند که برای سکونت موجودات زنده اصلاً مساعد نیستند. مناطق بیابانی در امتداد یافت می شونددر سراسر آفریقا و استرالیا، در آمریکای جنوبی، و همچنین در جنوب، جنوب غربی و در مرکز اوراسیا. گیاهان و جانوران این مناطق نسبتاً کمیاب است.
- ساوانا. این بیوم یک فضای باز است که کاملا پوشیده از چمن و تک درختان است. علیرغم اینکه این خاکها نسبتاً فقیر هستند، جانوران این منطقه از نظر تنوع قابل توجه است. ساواناها مشخصه آفریقا، آمریکای جنوبی و استرالیا هستند.
- جنگل‌های خاردار (حاره‌ای). این منطقه با اشکال عجیب بوته های خاردار و درختان چند صد ساله - بائوباب ها متمایز می شود. به دلیل توزیع ناهموار بارندگی، پوشش گیاهی این بیوم کاملاً کم است. جنگل های استوایی را می توان در جنوب غربی آسیا و آفریقا یافت.
جنگل های استوایی. این مرطوب ترین منطقه سیاره ما است. پوشش گیاهی این بیوم در مقیاس و تنوع قابل توجه است. جنگل های بارانی پهن برگ در حوضه رودخانه های پر جریان بزرگ مانند آمازون، اورینوکو، نیجر، زامبزی، کنگو قرار دارند. آنها همچنین شبه جزیره ها و مجمع الجزایر آسیای جنوب شرقی را پوشش می دهند
عملکردهای اساسی یک پوسته زنده در طبیعت
وقت آن است که عملکردهای اصلی زیست کره و ویژگی های آنها را در نظر بگیریم:
- انرژی. این عملکرد توسط گیاهانی انجام می شود که در فرآیند فتوسنتز شرکت می کنند. آنها با انباشتن انرژی خورشیدی، آن را بین سایر اجزای پوسته زنده توزیع می کنند یا در ذرات آلی مرده انباشته می شوند. مواد معدنی قابل احتراق (زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، نفت) اینگونه ظاهر می شوند.
- گاز. موجودات زنده در تبادل گازهای مداوم درگیر هستند.
- تمرکز. برخی از اشکال حیات توانایی جمع آوری انتخابی عناصر بیوژنیک از محیط خارجی را دارند. پس از آن، آنها می توانند به عنوان منبع این مواد عمل کنند.
- مخرب. موجودات زنده دائماً بر محیط تأثیر می گذارند و سطح آن را تجزیه و پردازش می کنند. اینگونه است که ماده بی اثر و بی اثر بی اثر تشکیل می شود.
- محیط‌ساز. بیوسفر تعادلی از شرایط محیطی مطلوب و نامطلوب را حفظ می‌کند که برای حیات کامل موجودات ضروری است.
خواص زیست کره
از آنجایی که پوسته زنده یک سیستم بسیار پیچیده است، ویژگی‌های زیست کره بدون ویژگی‌های اساسی که ویژگی آن را تعیین می‌کنند نمی‌توانند کار کنند:
- متمرکز. تمام فرآیندهای موجود در پوسته زنده در اطراف موجودات زنده متمرکز شده اند، آنها یک مکان مرکزی در دکترین بیوسفر را اشغال می کنند.
- باز بودن. زیست کره تنها به دلیل انرژی از خارج می تواند وجود داشته باشد، در این مورد فعالیت خورشیدی است.
- خودتنظیمی. بیوسفر یک "جاندار کل نگر" است که مانند یک موجود زنده، توانایی هموستاز را دارد.
- تنوع. تعداد زیادی از حیوانات، گیاهان، میکروارگانیسم ها و قارچ ها روی زمین زندگی می کنند.
- اطمینان از گردش مواد. به دلیل موجودات زنده است که فتوسنتز و گردش مواد انجام می شود. در خصوصیات زیست کره، این دو فرآیند یکی از مکان های اصلی را به خود اختصاص می دهند.
تکامل و تاریختوسعه پوسته زنده زمین
اگر بیوسفر را از نقطه نظر تکامل توصیف کنیم، می توان گفت که این تنها پوسته ای است که به طور مداوم در حال توسعه و بهبود است. همه چیز در مورد ماده زنده است، این است که دائما در حال تکامل است. قسمت غیر آلی پوسته زنده توانایی رشد را ندارد. اگر در مورد ویژگی های بیوسفر در آینده صحبت کنیم، همه چیز کمی پیچیده تر است. پوسته روز به روز ناپایدارتر می شود و پیش بینی تحولات بعدی بسیار دشوار است.
زیست کره مصنوعی
یک انسان نمی تواند خارج از یک پوسته زنده وجود داشته باشد، بازتولید تمام آنچه می تواند به ما بدهد بسیار دشوار است. ویژگی های زیست کره به قدری منحصر به فرد است که بشر هنوز نمی تواند شرایط خود را به طور کامل در یک محیط مصنوعی بازسازی کند. با این حال، علم ثابت نمی‌ماند و شاید در آینده دانشمندان به موفقیت‌هایی در این مسیر دست یابند.
