Všichni jsme součástí živé skořápky – biosféry. Jedná se o jedinečný ekosystém nejen naší planety, ale celé galaxie. Nedávné studie samozřejmě potvrdily, že organické látky byly nalezeny na Marsu a na různých asteroidech, ale taková rozmanitost forem života je na Zemi jedinečná. Pokud jste připraveni trochu rozšířit své obzory a jít nad rámec školních osnov, je čas promluvit si podrobněji o charakteristikách biosféry, její struktuře a hlavních funkcích.
Koncept biosféry a její podstata
Biosféra je podmíněný obal Země obývaný živými organismy. Proč podmíněné? Faktem je, že ostatní obaly planety (pozemské, vodní a vzdušné) rámují planetu souvislou vrstvou. Nejprve přichází zemská a oceánská kůra (litosféra), poté hydrosféra (sjednocuje všechny vodní útvary), poté atmosféra(vzduchový obal plynule přecházející do vesmíru). Je těžké si představit biosféru jako specifickou vrstvu, protože živé organismy jsou rovnoměrně rozmístěny po celém povrchu Země a mohou žít ve všech třech prvcích.
Základní charakteristiky biosféry sahají až do starověku, ale stále je to „nejmladší“skořápka naší planety. Život na Zemi vznikl relativně nedávno, před pouhými 3,8 miliardami let, což je v porovnání se stářím planety pouhá maličkost. Existují dva koncepty biosféry:
- První definuje obal jako celek veškeré organické hmoty na planetě. Právě to sloužilo jako základ pro termín, který se používá dodnes.
- Druhý koncept navrhl V. I. Vernadsky, věřil, že biosféra je neoddělitelná jednota a interakce živé a neživé přírody v širokém smyslu těchto definic.
Hlavní charakteristiky biosféry jsou však přesně určeny její organickou složkou. Koneckonců, toto je jeho zásadní rozdíl od ostatních skořápek Země.
Nauka o biosféře a původ termínu
Koncept živé skořápky byl navržen v 19. století. Jean-Baptiste Lamarck krátce popsal biosféru, přičemž oficiální název ještě ani neexistoval. V roce 1875 rakouský paleontolog a geolog Eduard Suess poprvé vytvořil termín „biosféra“, který se používá dodnes.
Sovětský filozof a biogeochemik V. I. Vernadskij výrazně přispěl ke studiu veškerého života na Zemi, proslavil se díky vytvoření holistické doktríny biosféry. Vv jeho spisech živé organismy působí jako mocná síla, která se nepřetržitě podílí na přeměně planety Země.
Limity živých organismů
Obecný popis biosféry začíná popisem hranic, ve kterých mohou živé organismy žít. Některé z nich jsou docela houževnaté a vydrží i ty nejkritičtější podmínky.
Hranice biosféry:
- Horní okraj. Je to dáno atmosférou, a konkrétně ozónovou vrstvou Země, je to asi 15-20 kilometrů. Čím blíže k rovníku, tím silnější je ochranná clona planety. Nad ozónovou vrstvou je život prostě nemožný, protože ultrafialové záření je neslučitelné s životně důležitou činností buněk organismu. Kromě toho se množství kyslíku výrazně snižuje s výškou, a to je také škodlivé pro živé bytosti.
- Spodní mez. Určeno litosférou, maximální možná hloubka nepřesahuje 3,5 - 7,5 kilometru. Vše závisí na kritickém zvýšení teploty, při které dochází k denaturaci proteinových struktur. Většina živých organismů je však soustředěna v hloubce pouhých několika metrů, jedná se o kořenový systém rostlin, hub, mikroorganismů, hmyzu a zvířat, kteří žijí v dírách.
- Hranice v hydrosféře. Živé organismy mohou existovat naprosto v jakékoli části oceánu: od povrchu vody (plankton, řasy) až po dno hlubokomořských příkopů. Vědci například dokázali, že život existuje i v Mariánském příkopu v hloubce 11 kilometrů.
Struktura živé skořápky
Mezi hlavní charakteristiky biosféry patříjejí strukturu. Vernadsky vybral několik typů látek, které tvoří živou skořápku. Navíc mohou mít organický i anorganický původ:
- Živá látka. To zahrnuje vše, co má buněčnou strukturu. Hmotnost živé hmoty ve struktuře biosféry je však malá a představuje doslova jednu miliontinu celé slupky. Charakteristickým rysem živé hmoty biosféry je, že je nejdůležitější částí naší planety. Koneckonců jsou to živé organismy, které neustále ovlivňují vzhled Země a mění strukturu jejího povrchu.
- Biogenní látka. Jedná se o struktury, které jsou vytvářeny a zpracovávány živými organismy. Je s podivem, že za miliony let prošly živé bytosti soustavami svých orgánů téměř celý světový oceán, obrovské množství atmosférických plynů a velké množství minerálů. Tyto procesy produkují minerály organického původu, jako je ropa, uhličitanové horniny a uhlí.
- Inertní látka. Jde o produkty neživé přírody, které vznikly bez přímé účasti živých organismů. To zahrnuje horniny, minerály a anorganickou část půdy.
- Bio-inertní látka. Pamatujeme si, že živé organismy neustále ovlivňují planetu. V důsledku toho vznikají látky, které jsou produkty rozpadu a destrukce inertních struktur. Tato skupina zahrnuje půdu, zvětrávající kůru a sedimentární horniny organického původu.
- Struktura biosféry může také zahrnovat látky, které jsou vstav radioaktivního rozpadu.
- Samostatnou skupinou jsou atomy, které nepřetržitě vznikají v procesu ionizace pod vlivem kosmického záření.
- V poslední době byly do struktury biosféry zahrnuty látky mimozemského (kosmického) původu.
Živá hmota v jiných skořápkách Země
Pokud se podrobně zabýváme charakteristikami a složením biosféry, pak nelze než zvážit rysy vitální činnosti živých organismů v jiných skořápkách planety:
Aerosféra. Živé organismy nelze suspendovat v atmosférických vrstvách, mikroskopické kapky vody slouží jako substrát pro život aerobiontů a sluneční aktivita a aerosoly působí jako zdroj nevyčerpatelné energie. Organismy žijící v atmosféře se dělí do tří skupin. Trobobionti – jsou aktivní v prostoru od vrcholků stromů až po kupovité mraky. Altobionti jsou organismy, které mohou přežít ve vzduchu. Parabionti – náhodně spadají do nejvyšších vrstev atmosféry. V této nadmořské výšce ztrácejí schopnost reprodukce a jejich životní cyklus se výrazně zkracuje
Geobiosféra. Zemská kůra slouží jako substrát a stanoviště pro geobionty. Tato skořápka také zahrnuje několik úrovní, na kterých žijí specifické formy života. Terabionti jsou organismy, které žijí přímo na povrchu země. Terabiosféra je zase rozdělena do několika dalších skořápek: fytosféra (zóna od vrcholků stromů pozemský povrch) a ipedosféra (půdní vrstva a zvětrávací kůra). Liparské pásmo - vysokohorské oblasti, do kterých je život nemožný i pro vyšší rostliny. Typickými představiteli této zóny jsou eolobionti. Litobiosféra – hluboké vrstvy zemské kůry. Tato zóna se dělí na hypoterrabiosféru (místo, kde mohou žít aerobní (kyslík vyžadující) formy života) a telurobiosféru (mohou zde přežívat pouze anaerobní (bezkyslíkaté) organismy). Kromě toho lze v lithobiosféře nalézt litobionty, kteří žijí v podzemních vodách a horninových pórech
Hydrobiosféra. Tato oblast zahrnuje všechny vodní útvary (kromě podzemních vod a atmosférické vlhkosti) naší planety, včetně ledovců. Obyvatelé moří a oceánů se nazývají hydrobionti, kteří se zase dělí na: Aquabionti - obyvatelé kontinentálních vod. Marinobionti jsou živé organismy moří a oceánů. Ve vodním sloupci se rozlišují tři úrovně života v závislosti na množství slunečního světla, které dovnitř proniká: Fotosféra je nejvíce osvětlená zóna. Disfotosféra je vždy oblast soumraku oceánu (ne více než 1 % slunečního záření). Afotosféra – zóna absolutní temnoty
Od tundry po tropické pralesy. Klasifikace planetárních biomů
Charakteristika biosféry je neoddělitelně spjata s pojmem biom. Tímto termínem se označují velké biologické systémy, které mají určitý převládající typ vegetace nebo specifické krajinné prvky. Je jich celkem devět. Níže je uveden stručný popis toho hlavníhobiosféra biomů:
- Tundra. Obrovská rozloha bez stromů, která zabírá severní části Eurasie a Severní Ameriky. Vegetace tohoto pásma není bohatá, především lišejníky, sezónní trávy a mechy. Fauna je rozmanitější, zvláště během teplých měsíců roku, kdy začíná období migrace mnoha druhů ptáků a zvířat.
- Taiga. Hlavním typem vegetace v této oblasti jsou jehličnaté lesy. Biom zabírá asi 11 % celé rozlohy země. Navzdory drsným povětrnostním podmínkám má tajga extrémně rozmanitou flóru a faunu.
- Rozhodnuté lesy. se nachází v mírném pásmu. Sezónnost klimatu a dostatečné množství vláhy umožnily rozvoj určitého typu vegetace v tomto biomu. Jedná se především o širokolisté dřeviny. Kromě toho jsou tyto lesy domovem mnoha savců, ptáků a hub, nemluvě o hmyzu a mikroorganismech.
- Stepy. Tento biom představují asijské stepi a klasické prérie Severní Ameriky. Nejčastěji se jedná o bezlesá otevřená prostranství, protože ovlivňuje výrazný vláhový deficit. Ale svět zvířat je stále rozmanitý.
- Zóna Středozemního moře. Oblast kolem stejnojmenného moře se vyznačuje horkými a spíše suchými léty a velmi pohodlnými chladnými zimami. Typickou vegetací jsou listnaté lesy, trnité keře a trávy.
- Pouště. Bohužel více než 30 % půdy zabírají oblasti, které nejsou vůbec příznivé pro bydlení živých organismů. Podél se nacházejí pouštní zónyv celé Africe a Austrálii, v Jižní Americe, stejně jako na jihu, jihozápadě a ve středu Eurasie. Flóra a fauna těchto oblastí je poměrně vzácná.
- Savany. Tento biom je otevřený prostor, který je zcela pokrytý trávou a jednotlivými stromy. Přestože se jedná o spíše chudé půdy, fauna této zóny je nápadná svou rozmanitostí. Savany jsou charakteristické pro Afriku, Jižní Ameriku a Austrálii.
- Tropické (tropické) lesy. Tato zóna se vyznačuje bizarními formami trnitých keřů a staletých stromů - baobabů. Vzhledem k nerovnoměrnému rozložení srážek je vegetace tohoto biomu značně řídká. Tropické lesy lze nalézt v jihozápadní Asii a Africe.
Tropické lesy. Toto je nejvlhčí oblast naší planety. Vegetace tohoto biomu je pozoruhodná svým rozsahem a rozmanitostí. Širokolisté deštné pralesy se nacházejí v povodích velkých plných řek, jako je Amazonka, Orinoco, Niger, Zambezi, Kongo. Pokrývají také poloostrovy a souostroví jihovýchodní Asie
Základní funkce živé skořápky v přírodě
Je čas zvážit hlavní funkce biosféry a jejich charakteristiky:
- Energie. Tuto funkci provádějí rostliny, které se účastní procesu fotosyntézy. Akumulací sluneční energie ji buď rozdělují mezi ostatní složky živé skořápky, nebo ji akumulují v mrtvých organických částicích. Takto se objevují hořlavé minerály (uhlí, rašelina, ropa).
- Plyn. Živé organismy jsou zapojeny do probíhající výměny plynů.
- Koncentrace. Některé formy života mají schopnost selektivně akumulovat biogenní prvky z vnějšího prostředí. Následně mohou sloužit jako zdroj těchto látek.
- destruktivní. Živé organismy neustále ovlivňují životní prostředí, rozkládají a zpracovávají jeho povrch. Takto vzniká inertní a bioinertní hmota.
- Tvořící životní prostředí. Biosféra udržuje rovnováhu příznivých a nepříznivých podmínek prostředí, které jsou nezbytné pro plnohodnotný život organismů.
Vlastnosti biosféry
Vzhledem k tomu, že živá schránka je velmi složitý systém, vlastnosti biosféry se neobejdou bez základních vlastností, které určují její specifičnost:
- Centralizace. Všechny procesy v živé skořápce jsou soustředěny kolem živých organismů, zaujímají ústřední místo v doktríně biosféry.
- Otevřenost. Biosféra může existovat pouze díky energii zvenčí, v tomto případě je to sluneční aktivita.
- Samonastavení. Biosféra je „holistický organismus“, který má stejně jako živá bytost schopnost homeostázy.
- Rozmanitost. Na Zemi žije obrovské množství zvířat, rostlin, mikroorganismů a hub.
- Zajištění oběhu látek. Fotosyntéza a oběh látek se uskutečňují díky živým organismům. V charakteristikách biosféry zaujímají tyto dva procesy jedno z hlavních míst.
Evoluce a historievývoj živé skořápky Země
Pokud charakterizujeme biosféru z hlediska evoluce, můžeme říci, že je to jediná skořápka, která se neustále vyvíjí a zlepšuje. Vše je o živé hmotě, je to ta, která se neustále vyvíjí. Anorganická část živé skořápky nemá schopnost se vyvíjet. Pokud mluvíme o vlastnostech biosféry v budoucnu, pak je vše trochu složitější. Skořápka je stále více nestabilní a je velmi obtížné předvídat další vývoj.
Umělá biosféra
Člověk nemůže existovat mimo živou skořápku, je velmi obtížné reprodukovat vše, co nám může dát. Charakteristiky biosféry jsou tak jedinečné, že lidstvo stále nemůže plně obnovit své podmínky v umělém prostředí. Věda však nestojí na místě a možná v budoucnu vědci v tomto směru dosáhnou určitého úspěchu.
