Біялогія
Выдавец: Народная асвета
Памер: 277с.
Мінск 2006
Біясфера і яе межы
Жыццё ў атмасферы не можа існаваць без сувязі з дзвюма другімі абалонкамі Зямлі — літасферай і гідрасферай. Трапасфера — гэта месца часовага знаходжання лятаючых або падхопленых паветранымі патокамі з паверхні Зямлі арганізмаў, спор, пылку. Значыць, у атмасферы няма сваіх пастаянных жыхароў, а маюцца толькі часовыя «прышэльцы» з іншых абласцей біясферы. У гэтым і заключаецца своеасаблівасць жыцця ў трапасферы (яе толькі ўмоўна можна аднесці да біясферы).
Літасфера — (грэч. Utos — камень, sphaira) — знешняя цвёрдая абалонка планеты. Мяжа распаўсюджання жывога рэчыва ў літасферы не апускаецца ніжэй за 3—4 км. Зарэгістраваны выпадкі знаходжання мікраарганізмаў у нафтаносных слаях, здабытых з такіх глыбінь пры бурэнні. Найбольшая шчыльнасць жывога рэчыва ў літасферы адзначаецца ў паверхневым слоі зямной кары — глебе. Там жывуць дажджавыя чэрві, лічынкі і кукалкі многіх насякомых, мядзведкі, краты і некаторыя іншыя жывёлы.
Гідрасфера (грэч. hydor — вада, sphaira} уяўляе сабой перарывістую абалонку планеты, у якую ўваходзяць усе яе воды, што могуць рухацца пад уплывам гравітацыйнай сілы і цяпла. Гідрасфера прадстаўлена сукупнасцю паверхневых (акіяны, моры, азёры, рэкі, балоты, ледзяное покрыва) і падземных вод. Яна адрозніваецца высокай дынамічнасцю, ру
хальнай сілай якой служыць кругаварот вады. Гідрасфера знаходзіцца ў цеснай узаемасувязі з літасферай (падземныя воды) і атмасферай (вадзяная пара).
Гідрасфера займае каля 71 % плошчы Зямлі. Маса гідрасферы размеркавана вельмі нераўнамерна: 97 % — Сусветны акіян, 2,25 % — мацерыковыя льды і толькі 0,75 % прыпадае на рэкі, азёры, вадасховішчы і ваду, якая ўваходзіць у састаў жывых арганізмаў.
Жывыя арганізмы насяляюць усю тоўшчу гідрасферы аж да максімальных глыбінь. Так, у 1960 г. з дапамогай батыскафа на дне Марыянскага жолаба (10,919 км), дзе ціск складае амаль 1100 атм., былі выяўлены жывыя арганізмы. Аднак найбольшая іх колькасць прыпадае на паверхневыя слаі вод і прыбярэжжа, якія асвятляюцца і праграваюцца сонцам.
Зоны непасрэднага кантакту і актыўнага ўзаемадзеяння літасферы, атмасферы і гідрасферы найбольш шчыльна заселены жывымі арганізмамі. Тут ствараецца комплекс найбольш спрыяльных умоў для жыцця — аптымальныя тэмпература, вільготнасць, змяшчэнне кіслароду і неабходных для жыццядзейнасці элементаў мінеральнага харчавання. Менавіта ў гэтых зонах адбываецца бесперапынны і інтэнсіўны абмен рэчывамі і патокамі энергіі паміж сушай, атмасферай, вадой і арганізмамі. Крыніцай энергіі для ўсіх гэтых працэсаў з’яўляецца Сонца.
БІЯСФЕРА ЖЫВАЯ АБАЛОНКА ПЛАНЕТЫ
01. Растлумачце, чаму У. I. Вярнадскі лічыў магчымым называць усе жывыя арганізмы незалежна ад іх класіфікацыі і функцый «жывым рэчывам». 2. У чым заключаецца асноўная сутнасць паняцця «біясфера» паводле У. I. Вярнадскага? 3. Якія асноўныя ўмовы неабходны жывым арганізмам для засялення розных зон планеты? 4. Што абмяжоўвае распаўсюджванне жыцця ў атмасферы? 5. Якая з геасфер планеты цалкам заселена жывымі арганізмамі? 6. Якія зоны планеты заселены жывымі арганізмамі з найбольшай шчыльнасцю? Чаму?
*2. Біясфера і космас
Зямная атмасфера ў працэсе эвалюцыі пастаянна змянялася. Першапачатковыя атмасферныя слаі Зямлі значна адрозніваліся ад сучасных. Асноўная частка газаў утваралася ў выніку вывяржэння вулканаў. У першасную атмасферу Зямлі ўваходзілі вадзяная пара, вадарод, аксіды вугляроду (II і IV), метан і азот.
Большая частка кампанентаў першаснай зямной атмасферы, у тым ліку і вадароду, даўно адышла ў касмічную прастору. Ім на змену прыйшлі газы з унутранай часткі планеты: напрыклад, дыаксід серы, вадзяная пара і інш. Атмасфера ўзбагацілася кіслародам і набыла сучасны састаў у выніку фотасінтэзу і ўзаемадзеяння з жывымі арганізмамі.
Энергія космасу і яе выкарыстанне. 3 пункту гледжання фізікі Сонца — гэта звышмагутны прыродны тэрмаядзерны рэактар. У ім праходзяць рэакцыі ператварэння вадароду ў гелій з вылучэннем вялікай колькасці энергіі ў выглядзе выпраменьванняў. Адным з іх з’яўляецца фатоннае выпраменьванне — разна
віднасць электрамагнітных хваль, якія пераносяць энергію ў прасторы строга пэўнымі порцыямі — фатонамі (квантамі). Бачнае святло, інфрачырвонае і ультрафіялетавае выпраменьванні таксама з’яўляюцца электрамагнітнымі.
Сонечная радыяцыя, якая дасягае паверхні Зямлі, перш за ўсё з’яўляецца крыніцай энергіі для падтрымання цеплавога і воднага балансаў. Сваім непаўторным выглядам наша планета абавязана менавіта энергіі Сонца. Энергія квантаў святла выкарыстоўваецца фотааўтатрофнымі арганізмамі біясферы для стварэння першаснага арганічнага рэчыва, што ўрэшце фарміруе асяроддзе, прыдатнае ддя жыцця велізарнай колькасці жывых арганізмаў.
Састаўляючыя балансу сонечнай энергіі, якая паступае ў біясферу, прыведзены ў табліцы I.
Як бачым, толькі 0,8 % праменнай энергіі Сонца пераўтвараецца ў энергію хімічных сувязей арганічных малекул у працэсе фотасінтэзу. Прыкладна 70 % сонечнай энергіі ператвараецца
Біясфера і космас
Табліца 1. Баланс сонечнай энергіі (у % ад гадавога паступлення ў біясферу)
Састаўляючыя балансу Доля, %
Адлюстраванне 30
Ператварэнне ў цяпло 46
Выпарэнне, асадкі 23
Вецер, хвалі, плыні 0,2
Фотасінтэз 0,8
ў цеплавую, затрачваецца на выпарэнне, асадкі, вецер, плыні. Гэта энергія не іубляецца дарэмна, паколькі менавіта яна ўдзельнічае ў фарміраванні клімату і асаблівасцей надвор’я ў розных рэгіёнах планеты. Разнастайнасць кліматычных умоў стварае шырокія магчымасці для жыцця.
На фарміраванне клімату перш за ўсё
аказваюць уплыў асаблівасці светлавога рэжыму, размеркаванне цяпла і вільгаці ў гадавым і сутачным цыклах.
Сонечнае святло і яго састаўляючыя. Сонечная радыяцыя — гэта электрамагнітнае выпраменьванне з даўжынёй хвалі ад 0,1 да 20—30 мкм. У жыццядзейнасці арганізмаў галоўную ролю адыгрывае караткахвалевая вобласць спектра з даўжынёй хвалі 0,4—4 мкм. Ультрафіялетавыя прамяні з даўжынёй хвалі, меншай за 0,29 мкм, згубныя для жывых арганізмаў. Яны паглынаюцца азонавым слоем і да паверхні Зямлі не даходзяць.
Электрамагнітныя хвалі рознай даўжыні аказваюць рознае біялагічнае ўздзеянне на жывыя арганізмы (табл. 2, мал. 3).
Табліца 2. Спектральны састаў караткахвалевай сонечнай радыяцыі і яго біялагічнае дзеянне
Спектральны састаў Даўжыня хваль, мкм Доля, % Біялагічнае дзеянне
Ультрафіялетавае выпраменьванне (без караткахвалевай зоны ад0,1 да 0,29 мкм) 0,29—0,4 9—10 Бактэрыцыднае, мутагеннае. Садзейнічае сінтэзу ў раслін некаторых вітамінаў, пігментаў, у жывёл — вітаміну D. Выкарыстоўваецца многімі насякомымі ў прасторавай арыентацыі
Бачнае свяпгло — фізіялагічна актыўная радыяцыя(ФАР) 0,4—0,71 45—46 Крыніца энергіі для фотахімічных рэакцый пры сінтэзе першаснага арганічнага рэчыва. Сігнальнае дзеянне ў рэгуляцыі многіх фізіёлагабіяхімічных працэсаў і паводзін. Формаўтваральнае — у раслін
Інфрачырвонае выпраменьванне 0,71—4,0 45 Асноўная крыніца цяпла для большасці жывых арганізмаў
БІЯСФЕРА ЖЫВАЯ АБАЛОНКА ПЛАНЕТЫ
Мал. 3. Біялагічнае дзеянне розных участкаў спектра сонечнага выпраменьвання: 1 — разбурэнне структуры бялка (дэнатурацыя); 2 — інтэнсіўнасць фотасінтэзу пшаніцы; 3 — адчувальнасць вока чалавека (блакітным колерам паказана вобласць ультрафіялетавага выпраменьвання, якое не пранікае праз атмасферу)
Сонечная радыяцыя, якая даходзіць да паверхні Зямлі, складаецца з прамых сонечных прамянёў (прамой) і рассеянай небасхілам (дыфузнай) радыяцыі. Сукупнасць прамой і рассеянай долей сонечнай радыяцыі называецца сумарнай радыяцыяй. У залежнасці ад геаграфічнай шыраты, стану атмасферы, рэльефу мясцовасці і іншых асаблівасцей назіраюцца прыметныя рэгіянальныя і мясцовыя адрозненні ў велічынях гадавой сумарнай радыяцыі.
Прамая і рассеяная сонечная радыяцыя вызначае светлавы рэжым насельнікаў Зямлі. Суадносіны між імі змяняюцца ў залежнасці ад геаграфічнай шыраты. Так, у палярных раёнах пераважае рассеяная радыяцыя, якая складае каля 70 % прамянёвага патоку. У экватарыяльных абласцях яе
доля не перавышае 30 %, што абумоўлена прамым праходжаннем прамянёў праз больш тонкі слой атмасферы.
Цеплавырэжым біясферы. Інфрачырвоныя прамяні з’яўляюцца важнай крыніцай цяпла. У пераважнай большасці арганізмаў цяпло ўплывае на хуткасць працэсаў абмену рэчываў, развіццё, паводзіны, на геаграфічнае размеркаванне на планеце. Мерай цяпла з’яўляецца тэмпература, дыяпазон зменлівасці якой у водным і наземнапаветраным асяроддзях вельмі значны (табл. 3).
3 даных табліцы бачна, што найбольш стабільным з’яўляецца марское, а найбольш зменлівым — наземнапаветранае асяроддзе.
Па забяспечанасці наземных арганізмаў цяплом вылучаюць чатыры асноўныя тэрмічныя паясы.
Біясфера і космас
13
Табліца 3. Тэмпературны дыяпазон актыўнага жыцця на Зямлі
Асяродцзе пражывання Максімум Мінімум Амплітуда вагання тэмпературы
Наземнапаветранае 55 °C 70°С 125°С
Акіян 35,6 °C 3,3°С 38,9 °C
Прэсныя вадаёмы 93 °C 0°С 93 °C
1. Трапічны пояс.Тэмпературазаўсёды вышэй за 0°С (за выключэннем высакагорных зон). Сярэдняя тэмпература самага халоднага месяца +15...+20°C. Амплітуда вагання тэмпературы не перавышае +5 °C. Вегетацыя раслін круглагадовая (акрамя засушлівых зон).
2. Субтрапічныя паясы. Тэмпература самага халоднага месяца вышэйшая за +4 °C, самага цёплага — вышэйшая за +20 °C. Магчымы кароткачасовыя маразы. Устойлівае снежнае покрыва зімой адсутнічае. Для сельскагаспадарчых культур існуюць два вегетацыйныя сезоны — летні і зімовы.
3. Умераныя паясы. Добра выяўлены летні вегетацыйны сезон і працяглы зімовы перыяд спакою раслін. Сярэдняя працягласць безмарознага перыяду 70—80 сутак. Для зімы характэрна ўстойлівае снежнае покрыва і маразы. Замаразкі вясной і восенню.
4. Халодныя паясы. Замаразкі магчымы на працягу ўсяго вегетацыйнага перыяду, працягласць якога ўсяго 1,5—2 месяцы. Зіма доўгая, вельмі марозная.
Тэрмічныя паясы заселены толькі тымі арганізмамі, якія ў ходзе доўгага
працэсу эвалюцыі набылі адпаведныя прыстасаванні (адаптацыі) для жыцця ў КОЖНЫМ 3 іх.
Азонавы экран атмасферы. Азонавы экран з’яўляецца магутнай аховай ад караткахвалевай часткі ультрафіялетавага выпраменьвання, якое згубна для ўсіх наземных жывых істот. Максімальная колькасць азону ўтвараецца ў стратасферы на вышыні 15—25 км. Адначасова там адбываюцца тры працэсы:
КНІГІ ОНЛАЙН
