Մենք բոլորս կենդանի կեղևի մի մասն ենք՝ կենսոլորտ: Սա եզակի էկոհամակարգ է ոչ միայն մեր մոլորակի, այլև ամբողջ Գալակտիկայի համար: Իհարկե, վերջին ուսումնասիրությունները հաստատել են, որ օրգանական նյութեր են հայտնաբերվել Մարսի և տարբեր աստերոիդների վրա, սակայն կյանքի ձևերի նման բազմազանությունը եզակի է Երկրի համար: Եթե պատրաստ եք մի փոքր ընդլայնել ձեր մտահորիզոնը և դուրս գալ դպրոցական ծրագրի շրջանակներից, ժամանակն է ավելի մանրամասն խոսել կենսոլորտի բնութագրերի, կառուցվածքի և հիմնական գործառույթների մասին։
Կենսոլորտի հայեցակարգը և դրա էությունը
Կենսոլորտը Երկրի պայմանական պատն է՝ բնակեցված կենդանի օրգանիզմներով։ Ինչու պայմանական. Բանն այն է, որ մոլորակի մյուս պատյանները (ցամաքային, ջրային և օդային) մոլորակը շրջանակում են շարունակական շերտով։ Սկզբում գալիս է երկիրը և օվկիանոսային ընդերքը (լիթոսֆերա), այնուհետև հիդրոսֆերան (այն միավորում է բոլոր ջրային մարմինները), հետո՝ մթնոլորտը։(օդային ծրարը սահուն անցնում է արտաքին տարածություն): Դժվար է պատկերացնել կենսոլորտը որպես կոնկրետ շերտ, քանի որ կենդանի օրգանիզմները հավասարապես բաշխված են Երկրի ողջ մակերեսով և կարող են ապրել բոլոր երեք տարրերում։
Կենսոլորտի էական բնութագրերը վերաբերում են հին ժամանակներին, սակայն այն դեռևս մեր մոլորակի «ամենաերիտասարդ» պատյանն է: Երկրի վրա կյանքը ծագել է համեմատաբար վերջերս՝ ընդամենը 3,8 միլիարդ տարի առաջ, ինչը, համեմատած մոլորակի տարիքի հետ, ուղղակի մանրուք է։ Կենսոլորտի երկու հասկացություն կա.
- Առաջինը սահմանում է կեղևը որպես մոլորակի բոլոր օրգանական նյութերի ամբողջություն: Հենց դա էլ հիմք հանդիսացավ տերմինի համար, որն օգտագործվում է մինչ օրս։
- Երկրորդ հայեցակարգն առաջարկվել է Վ. Ի. Վերնադսկու կողմից, նա կարծում էր, որ կենսոլորտը կենդանի և անշունչ բնության անքակտելի միասնություն և փոխազդեցություն է այս սահմանումների լայն իմաստով:
Սակայն կենսոլորտի հիմնական բնութագրերը որոշվում են հենց նրա օրգանական բաղադրիչով։ Ի վերջո, սա է նրա հիմնարար տարբերությունը Երկրի մյուս պատյաններից:
Կենսոլորտի վարդապետությունը և տերմինի ծագումը
Կենդանի պատյան հասկացությունը առաջարկվել է 19-րդ դարում։ Ժան-Բատիստ Լամարկը տվել է կենսոլորտի համառոտ նկարագրությունը, մինչդեռ պաշտոնական անվանումը դեռ գոյություն չուներ։ 1875 թվականին ավստրիացի պալեոնտոլոգ և երկրաբան Էդուարդ Սուսն առաջին անգամ ստեղծեց «կենսոլորտ» տերմինը, որը կիրառվում է մինչ օրս։
Խորհրդային փիլիսոփա և կենսաերկրաքիմիկոս Վ. Ի. Վերնադսկին հսկայական ներդրում ունեցավ Երկրի վրա ողջ կյանքի ուսումնասիրության մեջ, նա հայտնի դարձավ կենսոլորտի ամբողջական ուսմունքի ստեղծման շնորհիվ: ATՆրա գրվածքներում կենդանի օրգանիզմները հանդես են գալիս որպես հզոր ուժ, որը շարունակաբար մասնակցում է Երկիր մոլորակի վերափոխմանը:
Կենդանի օրգանիզմների սահմանները
Կենսոլորտի ընդհանուր նկարագրությունը սկսվում է այն սահմանների նկարագրությամբ, որոնցում կարող են ապրել կենդանի օրգանիզմները: Դրանցից ոմանք բավականին համառ են և կարող են դիմակայել նույնիսկ ամենակրիտիկական պայմաններին:
Կենսոլորտի սահմանները.
- Վերին եզրագիծ. Այն որոշվում է մթնոլորտով, իսկ կոնկրետ Երկրի օզոնային շերտով, այն կազմում է մոտ 15-20 կիլոմետր։ Որքան մոտ է հասարակածին, այնքան ավելի հզոր է մոլորակի պաշտպանիչ էկրանը։ Օզոնային շերտի վերևում կյանքը պարզապես անհնար է, քանի որ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը անհամատեղելի է օրգանիզմի բջիջների կենսագործունեության հետ։ Բացի այդ, թթվածնի քանակությունը զգալիորեն նվազում է հասակի հետ, և դա նույնպես վնասակար է կենդանի էակների համար:
- Ստորին սահման. Լիտոսֆերայով որոշված առավելագույն հնարավոր խորությունը չի գերազանցում 3,5 - 7,5 կիլոմետրը։ Ամեն ինչ կախված է ջերմաստիճանի կրիտիկական աճից, որի դեպքում տեղի է ունենում սպիտակուցային կառուցվածքների դենատուրացիա: Այնուամենայնիվ, կենդանի օրգանիզմների մեծ մասը կենտրոնացած է ընդամենը մի քանի մետր խորության վրա, սա բույսերի, սնկերի, միկրոօրգանիզմների, միջատների և կենդանիների արմատային համակարգն է, որոնք ապրում են անցքերում։
- Սահմանները հիդրոսֆերայում. Կենդանի օրգանիզմները կարող են գոյություն ունենալ օվկիանոսի բացարձակապես ցանկացած մասում՝ ջրի մակերևույթից (պլանկտոն, ջրիմուռներ) մինչև խորջրյա խրամուղիների հատակը: Օրինակ՝ գիտնականներն ապացուցել են, որ կյանք գոյություն ունի նույնիսկ Մարիանայի խրամատում՝ 11 կիլոմետր խորության վրա։
Կենդանի կեղևի կառուցվածք
Կենսոլորտի հիմնական բնութագրիչները ներառում ենդրա կառուցվածքը։ Վերնադսկին առանձնացրել է մի քանի տեսակի նյութեր, որոնք կազմում են կենդանի պատյանը։ Ավելին, դրանք կարող են ունենալ ինչպես օրգանական, այնպես էլ անօրգանական ծագում:
- Կենդանի նյութ. Սա ներառում է այն ամենը, ինչ ունի բջջային կառուցվածք: Այնուամենայնիվ, կենսոլորտի կառուցվածքում կենդանի նյութի զանգվածը փոքր է և կազմում է ամբողջ թաղանթի բառացիորեն մեկ միլիոներորդ մասը: Կենսոլորտի կենդանի նյութի առանձնահատկությունն այն է, որ այն մեր մոլորակի ամենակարեւոր մասն է։ Ի վերջո, կենդանի օրգանիզմներն են, որոնք մշտապես ազդում են Երկրի արտաքին տեսքի վրա՝ փոխելով նրա մակերեսի կառուցվածքը։
- Կենսածին նյութ. Սրանք կառույցներ են, որոնք ստեղծվում և մշակվում են կենդանի օրգանիզմների կողմից: Զարմանալիորեն, միլիոնավոր տարիներ շարունակ կենդանի էակները իրենց օրգանների համակարգերով անցել են գրեթե ողջ համաշխարհային օվկիանոսը, մթնոլորտային գազերի հսկայական քանակությունը և հանքանյութերի մեծ զանգվածը: Այս գործընթացները արտադրում են օրգանական ծագման հանքանյութեր, ինչպիսիք են նավթը, կարբոնատային ապարները և ածուխը:
- Իներտ նյութ. Սրանք անշունչ բնության արտադրանք են, որոնք առաջացել են առանց կենդանի օրգանիզմների անմիջական մասնակցության։ Սա ներառում է ապարները, հանքանյութերը և հողի անօրգանական մասը:
- Կենսաիներտ նյութ. Մենք հիշում ենք, որ կենդանի օրգանիզմները մշտապես ազդում են մոլորակի վրա։ Արդյունքում առաջանում են նյութեր, որոնք իներտ կառուցվածքների քայքայման և քայքայման արդյունք են։ Այս խումբը ներառում է հողը, կեղևը և օրգանական ծագման նստվածքային ապարները:
- Նաև կենսոլորտի կառուցվածքը կարող է ներառել նյութեր, որոնք գտնվում ենռադիոակտիվ քայքայման վիճակ։
- Ատոմները առանձին խումբ են, որոնք շարունակաբար առաջանում են իոնացման գործընթացում տիեզերական ճառագայթման ազդեցության տակ։
- Վերջերս կենսոլորտի կառուցվածքում ներառվել են այլմոլորակային (տիեզերական) ծագման նյութեր։
Կենդանի նյութ Երկրի այլ պատյաններում
Եթե մանրամասն անդրադառնանք կենսոլորտի բնութագրերին և բաղադրությանը, ապա չի կարելի չդիտարկել մոլորակի այլ թաղանթների կենդանի օրգանիզմների կենսագործունեության առանձնահատկությունները.
Աերոսֆերա. Կենդանի օրգանիզմները չեն կարող կասեցվել մթնոլորտային շերտերում, ջրի մանրադիտակային կաթիլները ծառայում են որպես աերոբիոնների կյանքի հիմք, իսկ արևային ակտիվությունը և աերոզոլները հանդես են գալիս որպես անսպառ էներգիայի աղբյուր: Մթնոլորտում ապրող օրգանիզմները բաժանվում են երեք խմբի. Տրոբոբիոններ - ակտիվ են տիեզերքում՝ ծառերի գագաթներից մինչև կուտակված ամպեր: Ալտոբիոնտները օրգանիզմներ են, որոնք կարող են գոյատևել օդում: Պարաբիոններ - պատահաբար ընկնում են մթնոլորտի ամենաբարձր շերտերը: Այս բարձրության վրա նրանք կորցնում են իրենց վերարտադրվելու ունակությունը, և նրանց կյանքի ցիկլը զգալիորեն կրճատվում է։
Գեոբիոսֆերա. Երկրի ընդերքը գեոբիոնների համար ծառայում է որպես հիմք և բնակավայր։ Այս կեղևը ներառում է նաև մի քանի մակարդակ, որոնց վրա ապրում են կյանքի հատուկ ձևեր: Տերաբիոնները օրգանիզմներ են, որոնք ապրում են անմիջապես ցամաքի մակերեսին։ Իր հերթին, տերաբիոսֆերան բաժանված է ևս մի քանի պատյանների՝ ֆիտոսֆերայի (գոտին ծառերի գագաթներից մինչևերկրի մակերեսը) և իպեդոսֆերան (հողի շերտ և կեղև): Էոլյան գոտի - բարձրադիր տարածքներ, որոնց կյանքն անհնար է նույնիսկ բարձր բույսերի համար: Այս գոտու բնորոշ ներկայացուցիչներն են էոլոբիոնտները։ Լիթոբիոսֆերա - երկրակեղևի խորը շերտեր: Այս գոտին բաժանված է հիպոթերաբիոսֆերայի (տեղ, որտեղ կարող են ապրել աերոբ (թթվածին պահանջող) կենսաձևերը) և տելուրոբիոսֆերայի (այստեղ կարող են գոյատևել միայն անաէրոբ (թթվածնից զերծ) օրգանիզմները։ Բացի այդ, լիտոբիոնտները կարելի է գտնել լիթոբիոսֆերայում, որոնք ապրում են ստորերկրյա ջրերում և ժայռերի ծակոտիներում:
Հիդրոբիոսֆերա. Այս տարածքը ներառում է մեր մոլորակի բոլոր ջրային մարմինները (բացի ստորերկրյա ջրերից և մթնոլորտային խոնավությունից), ներառյալ սառցադաշտերը: Ծովերի և օվկիանոսների բնակիչներին անվանում են հիդրոբիոնտներ, որոնք իրենց հերթին բաժանվում են՝ Ակվաբիոնտներ՝ մայրցամաքային ջրերի բնակիչներ։ Մարինոբիոնտները ծովերի և օվկիանոսների կենդանի օրգանիզմներ են։ Ջրի սյունակում տարբերվում են կյանքի երեք մակարդակ՝ կախված արևի լույսի քանակից, որը ներթափանցում է ներսում. Ֆոտոսֆերան ամենալուսավոր գոտին է։ Դիսֆոտոսֆերան միշտ օվկիանոսի մթնշաղի շրջանն է (ինսոլացիայի 1%-ից ոչ ավելի): Աֆոտոսֆերա՝ բացարձակ խավարի գոտի։
Տունդրայից մինչև արևադարձային անտառներ. Մոլորակների բիոմների դասակարգում
Կենսոլորտի բնութագրերը անքակտելիորեն կապված են բիոմ հասկացության հետ: Այս տերմինը վերաբերում է խոշոր կենսաբանական համակարգերին, որոնք ունեն որոշակի գերակշռող տեսակի բուսականություն կամ լանդշաֆտի հատուկ առանձնահատկություններ: Ընդհանուր առմամբ կան ինը։ Ստորև բերված է հիմնականի համառոտ նկարագրությունըբիոմների կենսոլորտ:
- Tundra. Հսկայական անծառ տարածություն, որը զբաղեցնում է Եվրասիայի և Հյուսիսային Ամերիկայի հյուսիսային մասերը: Այս գոտու բուսականությունը հարուստ չէ, հիմնականում քարաքոսեր, սեզոնային խոտեր և մամուռներ։ Կենդանական աշխարհն ավելի բազմազան է հատկապես տարվա տաք ամիսներին, երբ սկսվում է թռչունների և կենդանիների բազմաթիվ տեսակների միգրացիոն սեզոնը։
- Տայգա. Այս տարածքում բուսածածկույթի հիմնական տեսակը փշատերեւ անտառներն են։ Բիոմը զբաղեցնում է ամբողջ ցամաքի մոտ 11%-ը։ Չնայած եղանակային ծանր պայմաններին, տայգան ունի չափազանց բազմազան բուսական և կենդանական աշխարհ:
- Վճռական անտառներ. գտնվում է բարեխառն գոտում. Կլիմայի սեզոնայնությունը և բավարար քանակությամբ խոնավությունը թույլ են տվել այս բիոմում զարգացնել որոշակի տեսակի բուսականություն։ Սրանք հիմնականում լայնատերև ծառատեսակներ են: Բացի այդ, այս անտառներում բնակվում են բազմաթիվ կաթնասուններ, թռչուններ և սնկեր, էլ չեմ խոսում միջատների և միկրոօրգանիզմների մասին:
- Տափաստաններ. Այս բիոմը ներկայացված է ասիական տափաստաններով և Հյուսիսային Ամերիկայի դասական տափաստաններով: Ամենից հաճախ դրանք ծառազուրկ բաց տարածքներ են, քանի որ խոնավության զգալի դեֆիցիտը ազդում է: Բայց կենդանական աշխարհը դեռ բազմազան է։
- Միջերկրածովյան գոտի. Նույնանուն ծովի շրջակայքը բնութագրվում է տաք և բավականին չոր ամառներով և շատ հարմարավետ զով ձմեռներով։ Տիպիկ բուսականությունը ներկայացված է կոշտատերեւ անտառներով, փշոտ թփերով և խոտածածկույթներով:
- Անապատներ. Ցավոք, հողատարածքի ավելի քան 30%-ը զբաղեցնում են կենդանի օրգանիզմների բնակեցման համար բոլորովին ոչ բարենպաստ տարածքներ։ երկայնքով հանդիպում են անապատային գոտիներողջ Աֆրիկայում և Ավստրալիայում, Հարավային Ամերիկայում, ինչպես նաև հարավում, հարավ-արևմուտքում և Եվրասիայի կենտրոնում: Այս շրջանների բուսական և կենդանական աշխարհը բավականին սակավ է։
- Սավաննաներ. Այս բիոմը բաց տարածություն է, որն ամբողջությամբ ծածկված է խոտով և միայնակ ծառերով: Չնայած այն հանգամանքին, որ դրանք բավականին աղքատ հողեր են, այս գոտու կենդանական աշխարհը աչքի է ընկնում իր բազմազանությամբ: Սավաննան բնորոշ է Աֆրիկայի, Հարավային Ամերիկայի և Ավստրալիայի համար:
- Փշոտ (արևադարձային) անտառներ. Այս գոտին առանձնանում է փշոտ թփերի և դարավոր ծառերի տարօրինակ ձևերով՝ բաոբաբներով։ Անձրևների անհավասար բաշխման պատճառով այս բիոմի բուսականությունը բավականին նոսր է։ Արևադարձային անտառներ կարելի է գտնել Հարավարևմտյան Ասիայում և Աֆրիկայում:
Արևադարձային անտառներ. Սա մեր մոլորակի ամենախոնավ տարածքն է։ Այս բիոմի բուսականությունը ապշեցուցիչ է իր մասշտաբով և բազմազանությամբ: Լայնատերեւ անձրևային անտառները գտնվում են մեծ լիահոս գետերի ավազաններում, ինչպիսիք են Ամազոնը, Օրինոկոն, Նիգերը, Զամբեզին, Կոնգոն: Նրանք նաև ընդգրկում են Հարավարևելյան Ասիայի թերակղզիներն ու արշիպելագները։
Կենդանի թաղանթի հիմնական գործառույթները բնության մեջ
Ժամանակն է դիտարկել կենսոլորտի հիմնական գործառույթները և դրանց բնութագրերը.
- Էներգիա. Այս ֆունկցիան իրականացնում են բույսերը, որոնք մասնակցում են ֆոտոսինթեզի գործընթացին։ Կուտակելով արեգակնային էներգիան՝ նրանք կամ այն բաշխում են կենդանի կեղևի այլ բաղադրիչների միջև, կամ կուտակում են մեռած օրգանական մասնիկների մեջ։ Ահա թե ինչպես են առաջանում այրվող հանքանյութերը (ածուխ, տորֆ, յուղ):
- Գազ. Կենդանի օրգանիզմները ներգրավված են ընթացիկ գազափոխանակության մեջ։
- Համակենտրոնացում. Կյանքի որոշ ձևեր ունեն արտաքին միջավայրից բիոգեն տարրեր ընտրողաբար կուտակելու հատկություն։ Հետագայում դրանք կարող են ծառայել որպես այս նյութերի աղբյուր։
- Կործանարար. Կենդանի օրգանիզմները մշտապես ազդում են շրջակա միջավայրի վրա՝ քայքայվելով և մշակելով դրա մակերեսը։ Այսպես է ձևավորվում իներտ և բիոիներտ նյութը։
- Շրջակա միջավայր ձևավորող. Կենսոլորտը պահպանում է շրջակա միջավայրի բարենպաստ և անբարենպաստ պայմանների հավասարակշռությունը, որոնք անհրաժեշտ են օրգանիզմների լիարժեք կյանքի համար։
Կենսոլորտի հատկությունները
Քանի որ կենդանի թաղանթը շատ բարդ համակարգ է, կենսոլորտի բնութագրերը չեն կարող առանց հիմնական հատկությունների, որոնք որոշում են դրա առանձնահատկությունը.
- Կենտրոնացում. Կենդանի կեղևի բոլոր գործընթացները կենտրոնացած են կենդանի օրգանիզմների շուրջ, նրանք կենտրոնական տեղ են զբաղեցնում կենսոլորտի ուսմունքում։
- Բացություն. Կենսոլորտը կարող է գոյություն ունենալ միայն դրսից եկող էներգիայի շնորհիվ, այս դեպքում դա արևային ակտիվությունն է։
- Ինքնակարգավորում. Կենսոլորտը «ամբողջական օրգանիզմ է», որը կենդանի էակի նման ունի հոմեոստազի հատկություն։
- Տարբերակ. Երկրի վրա մեծ թվով կենդանիներ, բույսեր, միկրոօրգանիզմներ և սնկեր են ապրում։
- Նյութերի շրջանառության ապահովում. Կենդանի օրգանիզմների շնորհիվ է կատարվում ֆոտոսինթեզ և նյութերի շրջանառություն։ Կենսոլորտի բնութագրերում այս երկու գործընթացները զբաղեցնում են հիմնական տեղերից մեկը։
Էվոլյուցիա և պատմությունԵրկրի կենդանի կեղևի զարգացում
Եթե կենսոլորտը բնութագրենք էվոլյուցիայի տեսանկյունից, ապա կարող ենք ասել, որ սա միակ պատյանն է, որը շարունակաբար զարգանում և բարելավվում է։ Ամեն ինչ վերաբերում է կենդանի նյութին, այն է, որ անընդհատ զարգանում է: Կենդանի պատյանի անօրգանական մասը զարգանալու հատկություն չունի։ Եթե խոսենք ապագայում կենսոլորտի բնութագրերի մասին, ապա ամեն ինչ մի փոքր ավելի բարդ է։ Ռումբերն ավելի ու ավելի անկայուն է դառնում, և հետագա զարգացումները կանխատեսելը շատ դժվար է։
Արհեստական կենսոլորտ
Մարդը չի կարող գոյություն ունենալ կենդանի պատյանից դուրս, շատ դժվար է վերարտադրել այն ամենը, ինչ նա կարող է տալ մեզ: Կենսոլորտի առանձնահատկություններն այնքան յուրահատուկ են, որ մարդկությունը դեռևս չի կարող ամբողջությամբ վերստեղծել իր պայմաններն արհեստական միջավայրում: Սակայն գիտությունը տեղում չի կանգնում և, հնարավոր է, ապագայում գիտնականները որոշակի հաջողությունների հասնեն այս ուղղությամբ։
