какое влияние на создание современной атмосферы оказали живые организмы

01.01.202412.09.2022 admin 0 Comments

Влияние живых организмов на биосферу

Вопрос 1. В чем заключается влияние живых организмов на биосферу?
Живые существа способствуют переносу и круговороту веществ в природе. Благодаря деятельности фотосинтетиков в атмосфере снизилось количество углекислого газа, появился кислород и сформировался защитный озоновый слой. Деятельность живых организмов определяет состав и структуру почвы (переработка редуцентами органических остатков), предохраняет ее от эрозии. В значительной мере животные и растения определяют также содержание различных веществ в гидросфере (особенно в небольших по размеру водоемах). Некоторые организмы способны избирательно поглощать и накапливать определенные химические элементы — кремний, кальций, иод, серу и т.д. Результатом активности живых существ являются отложения известняков, железных и марганцевых руд, запасов нефти, угля, газа.

Вопрос 2. Расскажите о круговороте воды в природе.
Под действием энергии Солнца вода испаряется с поверхности водоемов и воздушными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород и делает составляющие их минералы доступными для растений, микроорганизмов и животных. Она размывает верхний почвенный слой и уходит вместе с растворенными в ней химическими соединениями и взвешенными органическими и неорганическими частицами в моря и океаны. Циркуляция воды между океаном и сушей — важнейшее звено в поддержании жизни на Земле.
Растения участвуют в круговороте воды двояким способом: извлекают ее из почвы и испаряют в атмосферу; часть воды в клетках растений расщепляется в процессе фотосинтеза. При этом водород фиксируется в виде органических соединений, а кислород поступает в атмосферу.
Животные потребляют воду для поддержания осмотического и солевого равновесия в организме и выделяют ее во внешнюю среду вместе с продуктами обмена веществ.

Вопрос 3. Какие организмы поглощают диоксид углерода из атмосферы?
Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Диоксид углерода из атмосферы поглощают фотосинтезирующие организмы, которые усваивают его и запасают в виде органических соединений (в первую очередь глюкозы). Кроме того, часть атмосферного углекислого газа растворяется в воде морей и океанов, а затем в форме ионов угольной кислоты может захватываться животными — моллюсками, кораллами, губками, использующими карбонаты для построения раковин и скелетов. Результатом их активности может быть образование осадочных пород (известняков, мела и др.).

Вопрос 4. Опишите путь возвращения связанного углерода в атмосферу.
Углерод поступает в биосферу в результате фиксации его в процессе фотосинтеза, Количество углерода, ежегодно связываемого растениями, оценивается в 46 млрд т. Часть его поступает в тело животных и освобождается в результате дыхания в виде СО₂, который вновь поступает в атмосферу. Кроме того, запасы углерода в атмосфере пополняются за счет вулканической деятельности и сжигания человеком горючих ископаемых. Хотя основная часть поступающего в атмосферу диоксида углерода поглощается океаном и откладывается в виде карбонатов, содержание СО₂ в воздухе медленно, но неуклонно повышается.

Вопрос 5. Какие факторы, кроме деятельности живых организмов, влияют на состояние нашей планеты?
Кроме деятельности живых организмов на состояние нашей планеты влияют абиотические факторы: движение литосферных плит, вулканическая активность, реки и морской прибой, климатические явления, засухи, наводнения и другие природные процессы. Некоторые из них действуют очень медленно; другие же способны практически мгновенно изменить состояние большого количества экосистем (масштабное извержение вулкана; сильное землетрясение, сопровождаемое цунами; лесные пожары; падение крупного метеорита).

Вопрос 6. Кто впервые ввел в науку термин «ноосфера»?
Ноосфера (от греч. noos — разум) — это понятие, обозначающее сферу взаимодействия природы и человека; это эволюционно новое состояние биосферы, при котором разумная деятельность человека становится решающим фактором ее развития. Впервые термин «ноосфера» в 1927 г. ввели в науку французские ученые Эдуард Леруа (1870—1954) и Пьер Тейяр де Шарден (1881—1955).

Источник

Живые организмы, населяющие поверхность Земли, существуют на ней не просто так. В этом материале мы узнаем, какое влияние они оказывают на все земные оболочки, и что было бы, если живых организмов на нашей планете просто не было.

Как оказалось, очень многие живые организмы оказывают существенное влияние на все важнейшие оболочки Земли. Облик, который сегодня имеет наша планета, связан с действием живых существ, населяющих её.

Живые организмы оказывают серьезное влияние на атмосферу. В первую очередь, это связано с процессом фотосинтеза. Очень большой процент кислорода на планете Земля, создан именно благодаря растениям и другим живым организмам, таким как водоросли и прочие бактерии. Кроме того, растения поглощают углекислый газ, который выделяется при дыхании человека и животных. Также потребляют воду, при этом выделяя в атмосферу кислород и создавая полезные органические вещества.

Не менее важным считается воздействие живых организмов на гидросферу. Населяя океанические воды, живые организмы прежде всего влияют на солёность воды. Находясь в воде, организмы забирают из неё те вещества, которые нужны им для жизнедеятельности, для роста, размножения, развития скелетов или панциря. Постепенно вымирая, живые организмы оставляют на дне морей и океанов осадочные породы из своих скелетов и панцирей, постепенно образовывая горные породы.

Оказывают влияние живые организмы и на литосферу, причем особенно существенное на верхний её слой. Они способствуют образованию горных пород, принимая участие в формировании полезных ископаемых и других минералов. Организмы также принимают участие в разрушении горных пород, видоизменяя облик земной коры, и участвуя в формировании новых форм рельефов.

Организмы являются важной составляющей для образования плодородных почв. Степень плодородия, то есть способности производить урожай, определяется количеством и толщиной гумусового слоя. В свою очередь, гумусом называют продукт разложения организмов на органические остатки. Поэтому, в почве, а значит в слое литосферы, присутствует большое число живых организмов.

Известно, что самым плодородным слоем почвы на сегодняшний день считается чернозем. Наибольшие запасы чернозема в мире располагается на территории Украины, России, Казахстана и США. Образуются такие грунты в степях и лесостепях. На формирование такой почвы необходимо очень большое количество времени, поэтому к чернозему необходимо относиться очень бережно.

Источник

Эволюция атмосферы Земли

Состав атмосферы в процессе эволюции Земли под влиянием метаболических процессов живых организмов существенно изменился и приобрел современное состояние. В настоящее время состав атмосферы стабилизировался на наблюдаемом уровне и остается неизменным.

Появление атмосферы

В атмосфере происходит свободное перемещение компонентов практически в любом направлении. Время полного перемешивания атмосферы в широком направлении происходит в течение нескольких месяцев и создать разность концентраций биогенов в ней в течение продолжительного времени невозможно.

Из всех планет Солнечной системы только Земля обладает уникальной атмосферой, благоприятной для развития и процветания высших форм жизни.

Такой оптимальный для жизни состав земной атмосферы постепенно возник благодаря длительным взаимодействиям процессов дегазации Земли с геохимическими и биологическими преобразованиями вещества, приведшими к связыванию отдельных компонент атмосферы, например углекислого газа, сероводорода, галогенов и др., в осадочных породах и гидросфере нашей планеты и, наоборот, к высвобождению газа – эликсира жизни – кислорода.

Но все эти биогеохимические преобразования состава атмосферы могли осуществляться только в узком температурном диапазоне существования жидкого состояния воды.

Наше счастье, что согревающее нас Солнце является спокойной и небольшой звездой, а Земля расположена от него на таком расстоянии, что средняя температура земной поверхности в настоящее время не превышает + 15 °С. Если бы светимость Солнца была бóльшей, в 3–4 раза, то Земля неизбежно “превратилась бы в Венеру” с плотной углекислотно-паровой атмосферой, а если меньшей, то замерзла, подобно Марсу.

За время эволюции с момента образования биосферы состав атмосферы изменился принципиально — появился и стал одним из основных компонентов кислород, образовался защитный озоновый слой, значительно колебалась концентрация диоксида углерода и т. д.

На протяжении суток, а также в различные периоды года состав воздуха достаточно постоянен, что объясняется огромной массой земной атмосферы, интенсивным перемешиванием ее нижних слоев (в пределах тропосферы), большой скоростью диффузии газов. Исследования состава атмосферы за последние столетия показали хотя и медленное, но постоянное увеличение концентрации диоксида углерода и метана, относящихся к группе «парниковых газов».

В процессе развития Земли происходило изменение не только свойств подстилающей поверхности, но и состава атмосферы и гидросферы. На самых первых этапах эволюции Земли после завершения образования планеты, разогревания ее недр, формирования ядра, приведшим к активным проявлениям магматизма и, в частности, вулканизма, началась дегазация мантии и образование гидросферы и атмосферы.

В результате сложных процессов, протекающих в литосфере, сформировалась поверхность материков, образовались осадочные породы, почвы. Эволюция биосферы сопровождалась образованием биогенных веществ (каменного угля, горючих газов, торфа и т. д.), биокосных тел, возникших в процессе взаимодействия живой и неживой природы. Типичным биокосным телом является почва — основной объект сельскохозяйственного производства.

Что касается химического состава вулканических газов, то, по современным определениям, вулканические газы содержат, прежде всего, значительное количество водяного пара. Например, в газах из базальтовых лав вулканов Мауна-Лоа (Гавайские острова) при температуре 1200 °С содержится примерно 70–80% водяного пара (по объему).

Таким образом, можно считать, что на поверхность Земли при дегазации лав поступали пары воды, соединения углерода СО2, СО и СН4, аммиак, сера и ее соединения H2S и SО2, галоидные кислоты НС1, HF, HBr, HI, борная кислота, водород, аргон и некоторые другие газы. Эта первичная атмосфера сначала была тонкой, поэтому ее температура у поверхности Земли была очень близкой к температуре лучистого равновесия, получающейся в результате приравнивания потока поглощаемого поверхностью солнечного тепла потоку уходящего излучения поверхности Земли, пропорциональному четвертой степени температуры этой поверхности (по некоторым предположениям температура могла быть выше, чем при лучистом равновесии, из-за парникового эффекта, создававшегося аммиаком).

Эта температура (при современной отражательной способности Земли 0,28) в среднем равна 15 °С, но если принять, что поверхность Земли в катархее напоминала по своим отражательным свойствам лунную поверхность (альбедо 0,07), то средняя температура поверхности (при современном уровне интенсивности солнечного излучения и излучательной способности базальта 0,93) оказывается равной около 5 °С. Таким образом, большая часть водяного пара вулканических газов должна была конденсироваться, превращаясь в воду и образуя гидросферу (Монин А.С., 1982).

В то же время содержание главных анионов в морской воде во много раз выше, чем их количества, которые могут быть извлечены из горных пород. Особенно это относится к хлору и брому, которых в 1 кг современной морской воды в 200 и 50 раз больше, чем в 0,6 кг горных пород. Таким образом, хлор и бром могли попасть в воду только из продуктов дегазации мантии, и мы приходим к одному из основных тезисов А. П. Виноградова: все анионы морской воды возникли из продуктов дегазации мантии, а катионы – из разрушенных горных пород.

Таким образом, воды первичного океана были хлоридными, нейтральными (рН ≈ 7) и бессульфатными. Имеются и другие свидетельства отсутствия в древних атмосфере и океане свободного кислорода.

Наличие в атмосфере группы так называемых инертных газов (гелия, неона, аргона, криптона, ксенона) связано с непрерывным протеканием процессов естественного радиоактивного распада. Биологическое значение газов атмосферы очень велико. Для большинства многоклеточных организмов определенное содержание молекулярного кислорода в газовой или водной среде является непременным фактором их существования, обусловливающим при дыхании высвобождение из органических веществ, созданных первоначально в ходе фотосинтеза. Не случайно, что верхние границы биосферы (часть поверхности земного шара и нижняя часть атмосферы, где существует жизнь, т.е. равновесная система, в которой происходят процессы обмена веществ и энергии главным образом за счет жизнедеятельности организмов) определяются наличием достаточного объема кислорода.

В процессе эволюции организмы приспособились к определенному уровню содержания кислорода в атмосфере; изменение содержания кислорода в сторону уменьшения (или увеличения) оказывает неблагоприятный эффект (высотная болезнь, гипоксия, гипероксия).

Что насчёт состава атмосферы?

Первый этап возникновения атмосферы начался после завершения образования планеты, когда началось разделение первичного земного вещества на тяжелые (преимущественно железо) и относительно легкие (в основном кремний) элементы. Первые образовали земное ядро, вторые – мантию. Эта реакция сопровождалась выделением тепла, в результате чего стала происходить дегазация мантии – из нее стали выделяться различные газы. Сила тяготения Земли оказалась способной удержать их возле планеты, где они стали скапливаться и образовали атмосферу Земли. Состав этой начальной атмосферы существенно отличался от современного состава воздуха

Характерной чертой этого этапа было убывание углекислого газа и накопление азота, который к концу эпохи бескислородной атмосферы стал основным компонентом воздуха. Согласно исследованиям тогда же появился в качестве примеси и эндогенный кислород, возникший при дегазации базальтовых лав. Кислород возникал и в результате диссоциации молекул воды в верхних слоях атмосферы под действием ультрафиолетовых лучей. Однако весь кислород уходил на окисление минералов земной коры, и его не хватало на накопление в атмосфере.

Более 2 млрд. лет назад появились фотосинтезирующие сине-зеленые водоросли, которые для синтеза органического вещества стали использовать световую энергию Солнца. В реакции фотосинтеза использовался углекислый газ, а выделяется свободный кислород. Вначале он расходовался на окисление железосодержащих элементов литосферы, но около 2 млрд. лет назад этот процесс завершился, и свободный кислород начал накапливаться в атмосфере. Начался второй этап развития атмосферы – кислородный.

Сначала рост содержания кислорода в атмосфере был медленным: около 1 млрд. лет назад оно достигло 1% от современного (точка Пастера), но этого оказалось достаточным для появления вторичных гетеротрофных организмов (животных), потребляющих кислород для дыхания. С появлением растительного покрова на континентах во второй половине палеозоя прирост кислорода в атмосфере составляло около 10 % от современного, а уже в карбоне кислорода было столько же, сколько и сейчас. Фотосинтетический кислород вызвал большие изменения и в атмосфере, и в живых организмах планеты. Содержание углекислого газа в процессе эволюции атмосферы существенно снизилось, так как значительная его часть вошла в состав углей и карбонатов.

На водород и гелий, широко распространенный во Вселенной, в атмосфере Земли приходится соответственно 0,00005 и 0,0005%. Земная атмосфера, т.о., является геохимической аномалией в космосе. Ее исключительный состав формировался параллельно с развитием Земли в специфических, присущих только ей космических условиях: гравитационное поле, удерживающее большую массу воздуха, магнитное поле, предохраняющее ее от солнечного ветра, и вращение планеты, обеспечивающее благоприятный тепловой режим. Формирование атмосферы шло параллельно с формированием гидросферы.

Первичная гелиево-водородная атмосфера была утеряна при разогреве планеты. В начале геологической истории Земли, когда происходили интенсивные вулканические и горообразовательные процессы, атмосфера была насыщена аммиаком, водяными парами и углекислым газом. Эта оболочка имела температуру около 100С. При понижении температуры произошло разделение на гидросферу и атмосферу. В этой вторичной углекислой атмосфере зародилась жизнь. С прогрессивным развитием живого вещества развивалась и атмосфера. Когда биосфера достигла стадии зеленых растений, и они вышли из воды на сушу, начался процесс фотосинтеза, что привело к формированию современной кислородной атмосферы.

Главной составной частью атмосферного воздуха сейчас является азот (78% по объему).

Азот — химически малоактивный газ, но он входит необходимой частью в состав живой материи. Во многих случаях в выделяющихся из мантии вулканических газах совсем не отмечается азота. Вместо него в заметных количествах присутствует аммиак. Это позволяет предположить, что наблюдаемый в вулканических газах свободный азот в основном является продуктом окисления аммиака атмосферным кислородом и что азот попадал в первичную атмосферу именно в виде аммиака. Аммиак очень хорошо растворяется в воде: при нормальных условиях в 1 объеме воды растворяется около 700 объемов аммиака.

Поэтому почти весь выделявшийся с вулканическими газами аммиак растворялся в конденсирующихся капельках воды и вымывался из атмосферы, где его оставалось очень мало. Некоторое количество остававшегося аммиака распадалось под действием ультрафиолетового излучения Солнца, свободно проходившего сквозь тонкую первичную атмосферу. Какими бы ни были промежуточные звенья на пути эволюции от азотсодержащих газов вулканических извержений до свободного азота, нарастание массы азота атмосферы происходило, вероятно, в темпе, задаваемом эволюцией недр Земли.

Надо иметь в виду, что важные изменения в характере этой эволюции произошли вследствие возникновения жизни. Эти изменения заключались главным образом в окислении аммиака, а также в изъятии некоторой части азота при синтезе живого вещества и захоронении органических останков.

Вторым по объему элементом в современной атмосфере является кислород.

Современные представления о возникновении жизни, надежно подкрепленные экспериментами, служат одним из важных аргументов в пользу бескислородной первичной атмосферы. Возникновение жизни из неорганической материи связано с постепенным усложнением ее организации. Из простых неорганических молекул возникают органические сначала микро-, а затем и макромолекулы, появляются коацерваты, формируются мембраны, возникает метаболизм и т. д. Если бы кислород находился в атмосфере и в океане в больших количествах, то он, безусловно, препятствовал бы такому развитию еще на стадии формирования органических микромолекул.

Образование кислорода в процессе фотосинтеза имело важные последствия. Сначала кислород (О2) быстро потреблялся в процессе окисления восстановленных веществ и минералов. Однако наступил момент, когда скорость поступления превысила потребление и О2 начал постепенно накапливаться в атмосфере.

Первичная биосфера под смертельной угрозой своего собственного отравляющего побочного продукта (О2) была вынуждена приспосабливаться к таким изменениям. Она осуществляла это посредством развития новых типов биогеохимического метаболизма, которые поддерживают разнообразие жизни на современной Земле. Постепенно возникла атмосфера современного состава. К тому же кислород в стратосфере претерпел фотохимические реакции, приведшие к образованию озона (О3), защищающего Землю от ультрафиолетового излучения.

Для этого было достаточно количества кислорода в 25 тыс. раз меньше чем в настоящий момент и образования слоя озона со всего лишь вдвое меньшей, чем сейчас, концентрацией. Этого уже достаточно, чтобы обеспечить весьма существенную защиту организмов от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей и позволить им начать колонизацию суши.

Одновременно с процессом накопления количества кислорода в атмосфере невысокими темпами росла доля азота, образующегося в результате окисления кислородом аммиачно-водородной атмосферы. Количество углекислого газа уменьшалось по мере эволюции мира растений и роста количества и объёма водоёмов гидросферы.

Источник

БИОЛОГИЯ! Какое влияние на создание современной атмосферы оказали живые организмы? Заранее Огромное спасибо!

В настоящее время, являясь значительной составляющей океанического планктона, цианобактерии стоят в начале большей части пищевых цепей и производят значительную часть кислорода (вклад точно не определен: наиболее вероятные оценки колеблются от 20 % до 40 %).

Под фотосинтезом понимается превращение зелеными растениями и фотосинтезирующими микроорганизмами при участии энергии света и поглощающих свет пигментов (хлорофилл и др. ) простейших соединений (воды, углекислого газа и минеральных элементов) в сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности всех организмов. Процесс протекает следующим образом. Фотон солнечного света взаимодействует с молекулой хлорофилла, содержащегося в хлоропласте зеленого листа, в результате чего высвобождается электрон одного из ее атомов. Этот электрон, перемещаясь внутри хлоропласта, реагирует с молекулой АДФ, которая, получив достаточную дополнительную энергию, превращается в молекулу АТФ – вещества, являющегося энергоносителем. Возбужденная молекула АТФ в живой клетке, содержащей воду и диоксид углерода, способствует образованию молекул сахара и кислорода, а сама при этом утрачивает часть энергии и превращается вновь в молекулу АДФ.

В результате фотосинтеза растительность земного шара ежегодно усваивает около двухсот миллиардов тонн углекислого газа и выделяет в атмосферу примерно сто сорок пять миллиардов тонн свободного кислорода, при этом образуется более ста миллиардов тонн органического вещества. Если бы не жизнедеятельность растений, исключительно активные молекулы кислорода вступили бы в различные химические реакции, и свободный кислород исчез бы из атмосферы примерно за десять тысяч лет. К сожалению, варварское сокращение человеком массивов зеленого покрова планеты являет реальную угрозу уничтожения современной биосферы. В процессе фотосинтеза одновременно с накоплением органического вещества и продуцированием кислорода растения поглощают часть солнечной энергии и удерживают ее в биосфере. На фотосинтез используется около 1% солнечной энергии, падающей на Землю. Возможно, этот низкий показатель связан с малой концентрацией углекислого газа в атмосфере и гидросфере. Ежегодно фотосинтезирующие организмы суши и океана связывают около 3•1018 кДж солнечной энергии, что примерно в десять раз больше той энергии, которая используется человечеством.

Источник