Երկիր մոլորակի բոլոր կենդանի էակները սերտ շփման մեջ են մտնում միմյանց և շրջակա միջավայրի հետ՝ դրանով իսկ ձևավորելով էկոհամակարգեր: Փոխազդող օրգանիզմների այս համայնքները մեկուսացված չեն միմյանցից։ Դրանք փոխկապակցված են տարբեր հարաբերություններով, առաջին հերթին սննդով։ Էկոհամակարգերի ամբողջությունը կազմում է մեկ մոլորակային էկոհամակարգ, որը կոչվում է կենսոլորտ։ Այս հոդվածում կքննարկվեն կենսոլորտի կառուցվածքը, նրա կազմը և հիմնական գործառույթները:
Գիտություն
Այս հայեցակարգն առաջին անգամ ներդրվել է գիտության մեջ J. B. Lamarck-ի կողմից դեռևս 1803 թվականին և նշանակում էր Երկիր մոլորակի բոլոր կենդանի օրգանիզմների ամբողջությունը: XIX դարի վերջում «կենսոլորտ» տերմինն օգտագործել է Ջ. Զուզեն, ով կենսոլորտի կառուցվածքում ներառել է նստվածքային ապարների անշունչ նյութը։ Կենսոլորտի ուսմունքը հայտնվեց 1926 թվականին, երբ Վ. Ի. Վերնադսկին ամփոփեց հսկայական գիտական տեղեկատվություն, այսպես թե այնպես.ցույց տալով կենդանի և ոչ կենդանի նյութի փոխհարաբերությունները: Գիտնականին հաջողվել է ցույց տալ, որ մեր մոլորակը ոչ միայն բնակեցված է կենդանի օրգանիզմներով, այլեւ ակտիվորեն փոխակերպվում է նրանց կողմից։ Բացի այդ, ըստ Վերնադսկու, մարդու միջամտությունը բնական գործընթացներին այնքան նշանակալի է, որ կարելի է խոսել նոսֆերայի մասին՝ կենսոլորտի զարգացման նոր փուլ: Այսօր կենսոլորտի գիտությունը միավորում է գիտելիքների տարբեր ոլորտների տվյալները։ Դրանցից են կենսաբանությունը, քիմիան, երկրաբանությունը, կլիմայաբանությունը, օվկիանոսաբանությունը, հողագիտությունը և այլն։
Կենսոլորտի կառուցվածքն այնպիսին է, որ կենդանի օրգանիզմները կարող են ինքնուրույն պահպանել հողի, մթնոլորտի և հիդրոսֆերայի անհրաժեշտ կազմը։ Նրանք բնապահպանական առանցքային դեր են խաղում: Ելնելով դրանից՝ գիտնականները ենթադրեցին, որ հողն ու օդը ստեղծվել են կենդանի օրգանիզմների կողմից՝ հարյուրավոր միլիոնավոր տարիների էվոլյուցիայի ընթացքում: Ուսումնասիրելով երկրաբանական ապարների կառուցվածքի նմանությունները, որոնք ավելի խորն են, քան Քեմբրիանը, ավելի ուշ ժայռերի հետ, Վերնադսկին առաջարկեց, որ կյանքը մոլորակի վրա գոյություն է ունեցել ամենապարզ օրգանիզմների տեսքով գրեթե ի սկզբանե: Ավելի ուշ երկրաբաններն ապացուցեցին այս վարկածի սխալ լինելը։
Քանի որ Արևը Երկրի վրա ողջ կյանքի գոյության էներգիայի հիմքն է, կենսոլորտը կարելի է համարել որպես պատյան, որի կառուցվածքը և բաղադրությունը ձևավորվում են կենդանի օրգանիզմների համատեղ գործունեության շնորհիվ և որոշվում են արեգակնային էներգիայի ներհոսքը։ Այժմ եկեք ծանոթանանք Երկրի կենսոլորտի կառուցվածքին։
Ապրող և չապրող
Հաշվի առնելով կենսոլորտի բաղադրությունն ու կառուցվածքը, առաջին հերթինՀարկ է նշել, որ այն բաղկացած է կենդանի և ոչ կենդանի նյութից (իներտ նյութ): Կենդանի օրգանիզմների հիմնական մասը կենտրոնացած է Երկրի երեք երկրաբանական թաղանթներում՝ մթնոլորտ (օդային շերտ), հիդրոսֆերա (օվկիանոսներ, ծովեր և այլն) և լիթոսֆերա (ժայռի վերին շերտ): Այնուամենայնիվ, այդ խեցիները անհավասարաչափ են բաշխված ամենամեծ էկոհամակարգում։ Այսպիսով, հիդրոսֆերան ամբողջությամբ ներկայացված է կենսոլորտի կառուցվածքում, մինչդեռ լիտոսֆերան և մթնոլորտը մասնակիորեն ներկայացված են (համապատասխանաբար վերին և ստորին շերտերը):
Կենսոլորտի ոչ կենդանի բաղադրիչը բաղկացած է՝
- Կենսածին նյութ, որը կենդանի օրգանիզմների կենսագործունեության արգասիք է։ Այն ներառում է՝ ածուխ, նավթ, տորֆ, բնական կրաքար, գազ և այլն։
- Բիոներտ նյութ, որը օրգանիզմների կենսագործունեության և ոչ կենսաբանական գործընթացների համատեղ արդյունք է։ Սա ներառում է՝ հող, տիղմ, ջրի ջրամբարներ և այլն։
- Իներտ նյութ, որն ընդգրկված է կենսաբանական ցիկլի մեջ, սակայն կենդանի օրգանիզմների կենսագործունեության արգասիք չէ։ Այս խումբը ներառում է՝ ջուր, մետաղական աղեր, մթնոլորտային ազոտ և այլն։
Կենսոլորտի սահմանները
Այնպիսի հասկացություններ, ինչպիսիք են կենսոլորտի կազմը, կառուցվածքը և սահմանները, սերտորեն կապված են միմյանց հետ: Չնայած այն հանգամանքին, որ բակտերիաներ և սպորներ հայտնաբերվել են մինչև 85 կիլոմետր բարձրության վրա, ենթադրվում է, որ կենսոլորտի վերին սահմանը 20-25 կմ է: Բարձր բարձրություններում կենդանի նյութի կոնցենտրացիան աննշան է արեգակնային ճառագայթման ուժեղ ազդեցության պատճառով:
Հիդրոսֆերայում կյանքն ամենուր է: Եվ նույնիսկ Մարիանայի խրամատում, որի խորությունը 11 կմ է, գիտՖրանսիայից Ժ. Պիկարդը դիտել է ոչ միայն անողնաշարավորներին, այլև ձկներին: Անտարկտիդայի սառույցի ավելի քան 400 մետրի տակ ապրում են բակտերիաները, ջրիմուռները, ֆորամինիֆերանները և խեցգետնակերպերը։ Բակտերիաները հանդիպում են տիղմի կիլոմետրանոց շերտի տակ և ստորերկրյա ջրերում։ Այնուամենայնիվ, կենդանի էակների ամենամեծ կենտրոնացումը դիտվում է մինչև 3 կմ խորության վրա։ Այսպիսով, մոլորակի տարբեր մասերում կենսոլորտի սահմաններն ու կառուցվածքը կարող են տարբեր լինել։
Մթնոլորտ, լիտոսֆերա և հիդրոսֆերա
Մթնոլորտը հիմնականում կազմված է թթվածնից և ազոտից։ Այն պարունակում է փոքր քանակությամբ արգոն, ածխաթթու գազ և օզոն: Ինչպես ցամաքային, այնպես էլ ջրային արարածների կյանքը կախված է մթնոլորտի վիճակից։ Թթվածինն անհրաժեշտ է կենդանի օրգանիզմների շնչառության և մեռնող օրգանական նյութերի հանքայնացման համար։ Դե, ածխաթթու գազն օգտագործվում է բույսերի կողմից ֆոտոսինթեզի համար:
Լիտոսֆերան ունի 50-ից 200 կմ հաստություն, սակայն կենդանի օրգանիզմների տեսակների հիմնական թիվը կենտրոնացած է մի քանի տասնյակ սանտիմետր հաստությամբ նրա վերին շերտում։ Կյանքի տարածումը լիթոսֆերայի խորքում սահմանափակվում է մի շարք գործոնների պատճառով, որոնցից հիմնականներն են՝ լույսի բացակայությունը, միջինի բարձր խտությունը և բարձր ջերմաստիճանը։ Այսպիսով, լիթոսֆերայում կյանքի բաշխման ստորին սահմանը 3 կմ խորություն է, որում հայտնաբերվել են բակտերիաների որոշ տեսակներ։ Հանուն արդարության պետք է նշել, որ նրանք ապրում էին ոչ թե հողում, այլ ստորերկրյա ջրերի ու նավթային հորիզոններում։ Լիտոսֆերայի արժեքը կայանում է նրանում, որ այն կյանք է տալիս բույսերին՝ սնուցելով նրանց բոլոր անհրաժեշտ նյութերով։
Հիդրոսֆերակենսոլորտի էական բաղադրիչն է։ Ջրամատակարարման մոտ 90%-ը բաժին է ընկնում Համաշխարհային օվկիանոսին, որը զբաղեցնում է մոլորակի մակերեսի 70%-ը։ Այն պարունակում է 1,3 միլիարդ կմ3, իսկ գետերն ու լճերը պարունակում են 0,2 միլիոն կմ3 ջուր: Օրգանիզմի կենսագործունեության կարևորագույն գործոնը թթվածնի և ածխաթթու գազի պարունակությունն է ջրում։
Հետաքրքիր թվեր
Կենսոլորտի կազմը, կառուցվածքը և գործառույթները զարմացնում են իրենց մասշտաբով: Այժմ մենք կծանոթանանք մի քանի հետաքրքիր փաստերի։ Ջուրը պարունակում է 660 անգամ ավելի ածխաթթու գազ, քան օդը: Ցամաքում գերակշռում է բուսական աշխարհի բազմազանությունը, իսկ ծովում՝ կենդանական աշխարհը։ Ցամաքի ողջ կենսազանգվածի 92 տոկոսը կանաչ բույսեր են: Օվկիանոսում 94%-ը միկրոօրգանիզմներ և կենդանիներ են։
Միջին հաշվով ութ տարին մեկ անգամ Երկրի կենսազանգվածը նորացվում է։ Ցամաքային բույսերին դրա համար անհրաժեշտ է 14 տարի, օվկիանոսի բույսերին՝ 33 օր։ 3000 տարի կպահանջվի, որպեսզի երկրագնդի ողջ ջուրն անցնի կենդանի օրգանիզմների միջով, թթվածինը` մինչև 5000 տարի, իսկ ածխաթթու գազը` 6 տարի: Ազոտի, ածխածնի և ֆոսֆորի համար այս ցիկլերը նույնիսկ ավելի երկար են: Կենսաբանական ցիկլը փակված չէ՝ կենդանի նյութի մոտ 10%-ը անցնում է նստվածքային նստվածքների և թաղումների մեջ։
Կենսոլորտը կազմում է մեր մոլորակի զանգվածի միայն 0,05%-ը։ Այն զբաղեցնում է Երկրի ծավալի մոտ 0,4%-ը։ Կենդանի էակների զանգվածը կազմում է իներտ նյութի զանգվածի ընդամենը 0,01-0,02%-ը, սակայն նրանք շատ կարևոր դեր են խաղում երկրաքիմիական գործընթացներում։
Տարեկան
արտադրվում է 200 միլիարդ տոննա օրգանական չոր քաշ, իսկ քՖոտոսինթեզը կլանում է 170 միլիարդ տոննա ածխաթթու գազ: Միկրոօրգանիզմների կենսագործունեության գործընթացում բիոգեն ցիկլում ամեն տարի ներգրավվում են 6 միլիարդ տոննա ազոտ և 2 միլիարդ տոննա ֆոսֆոր, ինչպես նաև հսկայական քանակությամբ երկաթ, մագնեզիում, ծծումբ, կալցիում և այլ տարրեր: Այս ընթացքում մարդկությունն արտադրում է մոտ 100 միլիարդ տոննա օգտակար հանածոներ։
Իրենց կյանքի ընթացքում օրգանիզմները նշանակալի ներդրում ունեն նյութերի շրջանառության մեջ՝ կայունացնելով և փոխակերպելով կենսոլորտը, որի հատկություններն ու կառուցվածքը ստիպում են մտածել ավելի բարձր ուժերի առկայության մասին։
Էներգետիկ ֆունկցիա
Կենսոլորտի կառուցվածքին և բաղադրությանը ծանոթանալուց հետո անցնենք նրա գործառույթներին։ Սկսենք էներգիայից։ Ինչպես գիտեք, բույսերը կլանում են արևի ճառագայթումը և կենսոլորտը հագեցնում կենսական էներգիայով։ Գրավված լույսի մոտավորապես 10%-ն օգտագործվում է արտադրողների կողմից իրենց կարիքների համար (հիմնականում բջջային շնչառության համար): Մնացած ամեն ինչ բաշխվում է սննդային շղթաներով կենսոլորտի բոլոր էկոհամակարգերում: Էներգիայի մի մասը պահպանվում է երկրի աղիքներում՝ հագեցնելով դրանք իր ուժով (ածուխ, նավթ և այլն):
Նույնիսկ հակիրճ դիտարկելով կենսոլորտի գործառույթներն ու կառուցվածքը, նրանք միշտ առանձնացնում են ռեդոքս ֆունկցիան որպես էներգիայի ենթատեսակ: Լինելով արտադրողներ՝ քիմոսինթետիկ բակտերիաները կարող են էներգիա կորզել օքսիդացման և անօրգանական միացությունների նվազեցման ռեակցիաներից։ Ծծմբաջրածնի օքսիդացման գործընթացում էներգիայով սնվում են ծծմբի բակտերիաները, իսկ երկաթը (2-վալենտից մինչև 3-վալենտ)՝ երկաթի բակտերիաները։ Nitrifying նույնպես չեն նստել առանցգործերը։ Նրանք ամոնիումի միացությունները օքսիդացնում են նիտրատների և նիտրիտների: Այդ իսկ պատճառով ֆերմերներն իրենց ցանքատարածությունները պարարտացնում են ամոնիումի միացություններով, որոնք բույսերն ինքնուրույն չեն կլանում։ Հողը ուղղակիորեն նիտրատներով պարարտացնելիս բույսերի պահեստային հյուսվածքները գերհագեցված են ջրով, ինչը հանգեցնում է նրանց համի վատթարացման և դրանք ուտողների մոտ մարսողական հիվանդությունների ռիսկի բարձրացման։
:
Շրջակա միջավայր ձևավորող ֆունկցիա
Կենդանի օրգանիզմները ձեւավորում են հողը, ինչպես նաև կարգավորում են երկրի օդային և ջրային թաղանթների բաղադրությունը։ Եթե մոլորակի վրա ֆոտոսինթեզ գոյություն չունենար, ապա 2000 տարի հետո մթնոլորտի թթվածնի պաշարը կսպառվեր։ Բացի այդ, բառացիորեն մեկ դար անց, օդում ածխաթթու գազի կոնցենտրացիայի ավելացման պատճառով, օրգանիզմները կսկսեն մահանալ: Մեկ օրում անտառը կարող է կլանել մինչև 25% ածխաթթու գազ 50 մետրանոց օդի շերտից։ Միջին չափի ծառը կարող է թթվածին ապահովել չորս մարդու համար։ Քաղաքի մոտ գտնվող մեկ հեկտար սաղարթավոր անտառը տարեկան պահպանում է մոտ 100 տոննա փոշի։ Բայկալ լիճը, որը հայտնի է իր բյուրեղյա մաքրությամբ, այնքան շնորհիվ է փոքր խեցգետնակերպերի, որոնք «զտում» են այն տարին երեք անգամ։ Եվ սրանք ընդամենը մի քանի օրինակ են, թե ինչպես են կենդանի օրգանիզմները կարգավորում կենսոլորտի նյութերի բաղադրությունը։
Համակենտրոնացման ֆունկցիա
Կենդանի էակները և հատկապես միկրոօրգանիզմները կարողանում են կենտրոնացնել կենսոլորտում հայտնաբերված բազմաթիվ քիմիական տարրեր: Գրեթե 90% հողի ազոտկապտականաչ ջրիմուռների գործունեության արդյունք են։ Բակտերիաները կարող են խտացնել երկաթը (օրինակ՝ ջրում լուծվող բիկարբոնատը օքսիդացնելով իրենց միջավայրում կուտակված հիդրօքսիդի), մանգան և նույնիսկ արծաթ։ Այս զարմանալի հատկությունը գիտնականներին թույլ է տվել հավատալ, որ միկրոօրգանիզմների շնորհիվ է, որ երկրագնդի վրա այդքան շատ մետաղական հանքավայրեր կան։
Որոշ երկրներում այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են գերմանիան և սելենը, արդյունահանվում են բույսերից: Fucus ջրիմուռները կարող են 10000 անգամ ավելի շատ տիտանի կուտակել, քան պարունակվում է շրջակա ծովի ջրում: Շագանակագույն ջրիմուռների յուրաքանչյուր տոննա պարունակում է մի քանի կիլոգրամ յոդ: Ավստրալական կաղնին կուտակում է ալյումին, սոճին` բերիլիում, կեչին` բարիում և ստրոնցիում, խոզապուխտը` նիոբիում և մանգան, իսկ թորիումը կենտրոնացած է կաղամախու, թռչնի բալի և եղևնիի մեջ: Բացի այդ, որոշ բույսեր նույնիսկ թանկարժեք մետաղներ են «հավաքում»։ Այսպիսով, 1 տոննա որդանակի մոխրի մեջ կարող է լինել մինչև 85 գրամ ոսկի։
Կործանարար ֆունկցիա
Երկրի կենսոլորտի և շրջակա միջավայրի քիմիական կառուցվածքը ներառում է ոչ միայն ստեղծագործական, այլև կործանարար գործընթացներ։ Սակայն նրանք նույնպես մեծ դեր են խաղում մոլորակի վրա նյութերի կարգավորման գործում։ Կենդանի օրգանիզմների ակտիվ կյանքի հետ տեղի է ունենում օրգանական մնացորդների հանքայնացում և ապարների քայքայում: Բակտերիաները, սնկերը, կապույտ-կանաչ ջրիմուռները և քարաքոսերը կարող են քայքայել կոշտ ապարները՝ արտազատելով ածխածնային, ազոտային և ծծմբական թթուներ։ Քայքայիչ միացությունները նույնպես բաց են թողնում ծառերի արմատները: Կան բակտերիաներ, որոնք կարող են ոչնչացնել նույնիսկ ապակին և ոսկին։
Տրանսպորտային ֆունկցիա
Հաշվի առնելով կառուցվածքը ևԿենսոլորտի գործառույթները, չի կարելի աչքաթող անել նյութի զանգվածային փոխանցումը: Ծառը երկրից ջուր է բարձրացնում դեպի մթնոլորտ, խլուրդը վեր է նետում երկիրը, ձուկը լողում է հոսանքին հակառակ, մորեխների պարս գաղթում է՝ այս ամենը կենսոլորտի տրանսպորտային ֆունկցիայի դրսևորում է։
Կենդանի նյութը կարող է հսկայական երկրաբանական աշխատանք կատարել՝ ձևավորելով կենսոլորտի նոր պատկերը և ակտիվորեն մասնակցելով նրա բոլոր գործընթացներին։
Առանձին-առանձին հարկ է նշել նստվածքային ապարների առաջացման գործընթացը։ Այս գործընթացի առաջին փուլը եղանակային պայմաններն են՝ օդի, արևի, ջրի և միկրոօրգանիզմների ազդեցության տակ լիթոսֆերայի վերին շերտերի ոչնչացումը: Ներխուժելով ժայռի մեջ՝ բույսերի արմատները կարող են ոչնչացնել այն: Ջուրը, որը ներթափանցում է արմատներից առաջացած ճաքերի մեջ, լուծվում և տանում է նյութը։ Դա պայմանավորված է գործարանի քայքայիչ բաղադրիչներով: Քարաքոսերը հատկապես շատ են օրգանական թթուներում։ Այսպիսով, ֆիզիկական եղանակային եղանակը տեղի է ունենում քիմիական եղանակի հետ մեկտեղ:
Պլանկտոնային օրգանիզմների մահվան պատճառով համաշխարհային օվկիանոսի հատակին տարեկան նստում է մինչև 100 միլիոն տոննա կրաքար։ Դրանցից շատերը քիմիական ծագում ունեն՝ գտնվելով, օրինակ, թթվային և ալկալային ստորերկրյա ջրերի շփման գոտում։ Միաբջիջ ջրիմուռների և ռադիոլարների մահով առաջանում են սիլիցիում պարունակող տիղմեր, որոնք ծածկում են ծովի հատակի հարյուր հազարավոր կմ2:
Հող ձևավորող ֆունկցիա
Կենսոլորտի հատկությունները և կառուցվածքը այնքան ընդգրկուն են, որ նրա բոլոր գործառույթները սերտորեն կապված են: Այսպիսով, հողագոյացումը զանգվածների փոխանակման ճյուղերից մեկն էև շրջակա միջավայրի ձևավորումը, սակայն իր կարևորության պատճառով դիտարկվում է առանձին: Միկրոօրգանիզմների կողմից ապարների ոչնչացման և հետագա մշակման ժամանակ առաջանում է երկրի չամրացված, պտղաբեր շերտ, որը կոչվում է հող։ Խոշոր բույսերի արմատները խոր հորիզոններից հանում են հանքային տարրեր՝ դրանցով հարստացնելով հողի վերին շերտերը և մեծացնելով նրանց պտղաբերությունը։ Հողը օրգանական միացություններ է ստանում բույսերի մեռած արմատներից և ցողուններից, ինչպես նաև կենդանիների արտաթորանքներից և դիակներից։ Այս միացությունները սննդամթերք են հողի օրգանիզմների համար, որոնք հանքայնացնում են օրգանական նյութերը՝ արտադրելով ածխաթթու գազ, օրգանական թթուներ և ամոնիակ։
Անողնաշարավորները, միջատները, ինչպես նաև նրանց թրթուրները, ամենակարևոր կառուցվածքը ձևավորող դերն ունեն։ Նրանք հողը դարձնում են չամրացված և հարմար բույսերի կյանքի համար։ Ողնաշարավոր կենդանիները (խալերը, խալերը և այլն) թուլացնում են երկիրը՝ նպաստելով դրանում թփերի հաջող աճին։ Գիշերը սառեցված սեղմված օդը թափանցում է գետնին, որն անհրաժեշտ է արմատների և միկրոօրգանիզմների շնչառության համար։
Կենսոլորտի այսպիսի զարմանալի կառուցվածք։
