نحن جميعًا جزء من غلاف حي - المحيط الحيوي. هذا نظام بيئي فريد ليس فقط لكوكبنا ، ولكن للمجرة ككل. بالطبع ، أكدت الدراسات الحديثة أنه تم العثور على مواد عضوية على المريخ وعلى العديد من الكويكبات ، ولكن مثل هذه الأنواع المتنوعة من الحياة فريدة من نوعها على الأرض. إذا كنت مستعدًا لتوسيع آفاقك قليلاً وتجاوز المناهج الدراسية ، فقد حان الوقت للتحدث بمزيد من التفاصيل حول خصائص المحيط الحيوي وهيكله ووظائفه الرئيسية.
مفهوم المحيط الحيوي وجوهره
المحيط الحيوي عبارة عن غلاف شرطي للأرض يسكنه كائنات حية. لماذا مشروط؟ الحقيقة هي أن الأصداف الأخرى للكوكب (الأرضية والمائية والهوائية) تؤطر الكوكب بطبقة متصلة. أولاً تأتي الأرض والقشرة المحيطية (الغلاف الصخري) ، ثم الغلاف المائي (يوحد جميع المسطحات المائية) ، بعد - الغلاف الجوي(غلاف جوي يمر بسلاسة في الفضاء الخارجي). من الصعب تخيل المحيط الحيوي كطبقة محددة ، لأن الكائنات الحية موزعة بالتساوي على كامل سطح الأرض ويمكن أن تعيش في العناصر الثلاثة.
تعود الخصائص الأساسية للمحيط الحيوي إلى العصور القديمة ، لكنها لا تزال "أصغر" أصداف كوكبنا. نشأت الحياة على الأرض مؤخرًا نسبيًا ، منذ 3.8 مليار سنة فقط ، والتي ، مقارنة بعمر الكوكب ، مجرد تافه. هناك مفهومان للمحيط الحيوي:
- الأول يعرف الغلاف بأنه مجموع كل المواد العضوية على الكوكب. كان هو الذي كان بمثابة أساس للمصطلح ، والذي يستخدم حتى يومنا هذا.
- تم اقتراح المفهوم الثاني من قبل VI Vernadsky ، حيث كان يعتقد أن المحيط الحيوي هو وحدة لا تنفصم وتفاعل بين الطبيعة الحية وغير الحية ، بالمعنى الواسع لهذه التعريفات.
ومع ذلك ، يتم تحديد الخصائص الرئيسية للمحيط الحيوي بدقة من خلال مكونه العضوي. بعد كل شيء ، هذا هو اختلافه الأساسي عن قذائف الأرض الأخرى.
عقيدة المحيط الحيوي وأصل المصطلح
تم اقتراح مفهوم القوقعة الحية في القرن التاسع عشر. قدم جان بابتيست لامارك وصفًا موجزًا للمحيط الحيوي ، في حين أن الاسم الرسمي لم يكن موجودًا حتى الآن. في عام 1875 ، صاغ عالم الحفريات والجيولوجي النمساوي إدوارد سويس مصطلح "المحيط الحيوي" ، والذي لا يزال مستخدمًا حتى اليوم.
قدم الفيلسوف السوفيتي وعالم الكيمياء الحيوية V. I. Vernadsky مساهمة كبيرة في دراسة كل أشكال الحياة على الأرض ، وأصبح مشهورًا بفضل إنشاء عقيدة شاملة للمحيط الحيوي. فيفي كتاباته ، تعمل الكائنات الحية كقوة قوية تشارك باستمرار في تحول كوكب الأرض.
حدود الكائنات الحية
يبدأ الوصف العام للمحيط الحيوي بوصف الحدود التي يمكن للكائنات الحية أن تعيش ضمنها. بعضها عنيد تمامًا ويمكنه تحمل حتى أكثر الظروف خطورة.
حدود المحيط الحيوي:
- الحد العلوي. يتحدد من خلال الغلاف الجوي ، وتحديداً طبقة الأوزون للأرض ، فهو يبلغ حوالي 15-20 كيلومترًا. كلما اقتربنا من خط الاستواء ، زادت قوة الشاشة الواقية للكوكب. فوق طبقة الأوزون ، الحياة مستحيلة ببساطة ، لأن الأشعة فوق البنفسجية لا تتوافق مع النشاط الحيوي لخلايا الكائن الحي. بالإضافة إلى ذلك ، تقل كمية الأكسجين بشكل كبير مع الارتفاع ، وهذا يضر أيضًا بالكائنات الحية.
- الحد الأدنى. يحدده الغلاف الصخري ، لا يتجاوز أقصى عمق ممكن 3.5 - 7.5 كيلومترات. كل هذا يتوقف على الزيادة الحرجة في درجة الحرارة التي يحدث عندها تمسخ الهياكل البروتينية. ومع ذلك ، فإن معظم الكائنات الحية تتركز على عمق بضعة أمتار فقط ، وهذا هو النظام الجذري للنباتات والفطريات والكائنات الدقيقة والحشرات والحيوانات التي تعيش في الثقوب.
- حدود في الغلاف المائي. يمكن أن توجد الكائنات الحية في أي جزء من المحيط على الإطلاق: من سطح الماء (العوالق والطحالب) إلى قاع خنادق أعماق البحار. على سبيل المثال ، أثبت العلماء أن الحياة موجودة حتى في خندق ماريانا على عمق 11 كيلومترًا.
هيكل قذيفة حية
تشمل الخصائص الرئيسية للمحيط الحيويهيكلها. خص Vernadsky عدة أنواع من المواد التي تتكون منها القشرة الحية. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون لها أصل عضوي وغير عضوي:
- مادة حية. وهذا يشمل كل شيء له بنية خلوية. ومع ذلك ، فإن كتلة المادة الحية في هيكل المحيط الحيوي صغيرة وتبلغ حرفياً واحدًا في المليون من الغلاف بأكمله. من سمات المادة الحية للمحيط الحيوي أنه الجزء الأكثر أهمية من كوكبنا. بعد كل شيء ، الكائنات الحية هي التي تؤثر باستمرار على مظهر الأرض ، وتغير بنية سطحها.
- مادة بيوجينية. هذه هي الهياكل التي يتم إنشاؤها ومعالجتها بواسطة الكائنات الحية. من المثير للدهشة ، على مدى ملايين السنين ، أن الكائنات الحية مرت عبر أنظمة أعضائها تقريبًا محيط العالم بأكمله ، وكمية هائلة من غازات الغلاف الجوي وكتلة كبيرة من المعادن. تنتج هذه العمليات معادن ذات أصل عضوي ، مثل النفط وصخور الكربونات والفحم.
- مادة خاملة. هذه منتجات ذات طبيعة غير حية ، والتي تشكلت دون مشاركة مباشرة من الكائنات الحية. وهذا يشمل الصخور والمعادن والجزء غير العضوي من التربة.
- مادة خاملة بيولوجيا. نتذكر أن الكائنات الحية تؤثر باستمرار على الكوكب. نتيجة لذلك ، تتشكل المواد التي هي نتاج اضمحلال وتدمير الهياكل الخاملة. تشمل هذه المجموعة التربة وقشرة التجوية والصخور الرسوبية ذات الأصل العضوي.
- أيضًا ، يمكن أن يشتمل هيكل المحيط الحيوي على مواد موجودة فيهحالة الاضمحلال الإشعاعي.
- الذرات هي مجموعة منفصلة ، يتم إنشاؤها باستمرار في عملية التأين تحت تأثير الإشعاع الكوني.
- مؤخرًا ، تم تضمين مواد من أصل خارج الأرض (كوني) في بنية المحيط الحيوي.
مادة حية في قذائف أخرى للأرض
إذا ركزنا بالتفصيل على خصائص وتكوين المحيط الحيوي ، فلا يسع المرء إلا أن يأخذ في الاعتبار ميزات النشاط الحيوي للكائنات الحية في أصداف أخرى من الكوكب:
الغلاف الجوي. لا يمكن تعليق الكائنات الحية في طبقات الغلاف الجوي ، وتعمل قطرات الماء المجهرية كركيزة لحياة الأيروبيونات ، ويعمل النشاط الشمسي والهباء الجوي كمصدر للطاقة التي لا تنضب. الكائنات الحية التي تعيش في الغلاف الجوي مقسمة إلى ثلاث مجموعات. Trobobionts - تنشط في الفضاء من قمم الأشجار إلى السحب الركامية. Altobionts هي كائنات حية يمكنها العيش في الهواء الرقيق. Parabionts - تسقط بطريق الخطأ في أعلى طبقات الغلاف الجوي. في هذا الارتفاع ، يفقدون قدرتهم على التكاثر ، وتنخفض دورة حياتهم بشكل كبير
Geobiosphere. تعمل قشرة الأرض كركيزة وموطن للجيوبيونات. تتضمن هذه القشرة أيضًا عدة مستويات تعيش عليها أشكال حياة معينة. Terrabionts هي كائنات حية تعيش مباشرة على سطح الأرض. في المقابل ، تنقسم terrabiosphere إلى عدة قذائف أخرى: الغلاف النباتي (المنطقة من قمم الأشجار إلىسطح الأرض) و ipedosphere (طبقة التربة وقشرة التجوية). المنطقة الإيولية (Aeolian zone) - مناطق مرتفعة الارتفاع ، يستحيل معها الحياة حتى بالنسبة للنباتات الأعلى. Eolobionts ممثلون نموذجيون لهذه المنطقة. ليثوبيوسفير - طبقات عميقة من قشرة الأرض. تنقسم هذه المنطقة إلى الغلاف الجوي السفلي (مكان يمكن أن تعيش فيه أشكال الحياة الهوائية (التي تتطلب الأكسجين)) والتيلوروبيوسفير (فقط الكائنات اللاهوائية (الخالية من الأكسجين) يمكن أن تعيش هنا). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن العثور على lithobionts في الغلاف الجوي الصخري ، الذي يعيش في المياه الجوفية ومسام الصخور
المحيط المائي. تغطي هذه المنطقة جميع المسطحات المائية (باستثناء المياه الجوفية والرطوبة الجوية) لكوكبنا ، بما في ذلك الأنهار الجليدية. يُطلق على سكان البحار والمحيطات اسم Hydrobionts ، والتي تنقسم بدورها إلى: Aquabionts - سكان المياه القارية. Marinobionts هي كائنات حية في البحار والمحيطات. يتم تمييز ثلاثة مستويات من الحياة في عمود الماء ، اعتمادًا على كمية ضوء الشمس التي تخترق الداخل: الغلاف الضوئي هو المنطقة الأكثر إضاءة. الغلاف الجوي هو دائمًا منطقة الشفق في المحيط (لا تزيد عن 1 ٪ من التشمس). Aphotosphere - منطقة الظلام المطلق
من التندرا إلى الغابات الاستوائية. تصنيف المناطق الأحيائية للكوكب
ترتبط خصائص المحيط الحيوي ارتباطًا وثيقًا بمفهوم المنطقة الأحيائية. يشير هذا المصطلح إلى أنظمة بيولوجية كبيرة لها نوع سائد معين من الغطاء النباتي أو ميزات مناظر طبيعية معينة. هناك تسعة في المجموع. فيما يلي وصف موجز للملف الرئيسيالمحيط الحيوي:
- التندرا. مساحة شاسعة خالية من الأشجار تحتل الأجزاء الشمالية من أوراسيا وأمريكا الشمالية. الغطاء النباتي في هذه المنطقة ليس غنيًا ، وخاصة الأشنات والأعشاب والطحالب الموسمية. تعد الحيوانات أكثر تنوعًا ، خاصة خلال الأشهر الدافئة من العام ، عندما يبدأ موسم هجرة العديد من أنواع الطيور والحيوانات.
- التايغا. النوع الرئيسي من الغطاء النباتي في هذه المنطقة هو الغابات الصنوبرية. تحتل المنطقة الحيوية حوالي 11٪ من مساحة الأرض بأكملها. على الرغم من الظروف الجوية القاسية ، فإن التايغا لديها نباتات وحيوانات متنوعة للغاية.
- الغابات المتساقطة. تقع في المنطقة المعتدلة. سمحت موسمية المناخ وكمية كافية من الرطوبة بتطوير نوع معين من الغطاء النباتي في هذه المنطقة الأحيائية. هذه هي أنواع الأشجار عريضة الأوراق بشكل رئيسي. بالإضافة إلى أن هذه الغابات هي موطن لكثير من الثدييات والطيور والفطريات ، ناهيك عن الحشرات والكائنات الحية الدقيقة.
- سهوب. تمثل هذه المنطقة الأحيائية السهوب الآسيوية والمروج الكلاسيكية لأمريكا الشمالية. غالبًا ما تكون هذه مساحات مفتوحة خالية من الأشجار ، حيث يؤثر ذلك على نقص كبير في الرطوبة. لكن عالم الحيوان لا يزال متنوعًا
- منطقة البحر الأبيض المتوسط. تتميز المنطقة المحيطة بالبحر التي تحمل نفس الاسم بصيف حار وجاف إلى حد ما وشتاء بارد مريح للغاية. يمثل الغطاء النباتي النموذجي غابات صلبة الأوراق وشجيرات وأعشاب شائكة.
- الصحارى. لسوء الحظ ، فإن أكثر من 30 ٪ من الأرض تشغلها مناطق ليست مواتية على الإطلاق لسكن الكائنات الحية. تم العثور على المناطق الصحراوية على طولفي جميع أنحاء إفريقيا وأستراليا ، وفي أمريكا الجنوبية ، وكذلك في الجنوب والجنوب الغربي وفي وسط أوراسيا. النباتات والحيوانات في هذه المناطق نادرة إلى حد ما.
- سافانا. هذه المنطقة الأحيائية هي مساحة مفتوحة مغطاة بالكامل بالعشب والأشجار المنفردة. على الرغم من حقيقة أن هذه التربة فقيرة نوعًا ما ، إلا أن الحيوانات في هذه المنطقة مدهشة في تنوعها. السافانا هي سمة من سمات إفريقيا وأمريكا الجنوبية وأستراليا.
- غابات شائكة (استوائية). تتميز هذه المنطقة بأشكال غريبة من الشجيرات الشائكة والأشجار التي يبلغ عمرها قرونًا - الباوباب. بسبب التوزيع غير المتكافئ لهطول الأمطار ، فإن الغطاء النباتي لهذه المنطقة الأحيائية متناثر للغاية. يمكن العثور على الغابات الاستوائية في جنوب غرب آسيا وأفريقيا.
الغابات الاستوائية. هذه هي المنطقة الأكثر رطوبة على كوكبنا. الغطاء النباتي لهذه المنطقة الأحيائية ملفت للنظر في حجمها وتنوعها. توجد الغابات المطيرة عريضة الأوراق في أحواض الأنهار الكبيرة المتدفقة بالكامل ، مثل الأمازون وأورينوكو والنيجر وزامبيزي والكونغو. كما أنها تغطي شبه جزيرة وأرخبيل جنوب شرق آسيا
الوظائف الأساسية للصدفة الحية في الطبيعة
حان الوقت للنظر في الوظائف الرئيسية للمحيط الحيوي وخصائصها:
- الطاقة. يتم تنفيذ هذه الوظيفة من قبل النباتات التي تشارك في عملية التمثيل الضوئي. من خلال تجميع الطاقة الشمسية ، يقومون إما بتوزيعها بين المكونات الأخرى للقشرة الحية ، أو تجميعها في جزيئات عضوية ميتة. هكذا تظهر المعادن القابلة للاحتراق (الفحم ، الخث ، الزيت).
- غاز. تشارك الكائنات الحية في التبادل المستمر للغازات.
- تركيز. بعض أشكال الحياة لديها القدرة على تجميع العناصر الحيوية بشكل انتقائي من البيئة الخارجية. بعد ذلك ، يمكن أن تكون بمثابة مصدر لهذه المواد.
- مدمرة. تؤثر الكائنات الحية باستمرار على البيئة ، وتتحلل وتعالج سطحها. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها المادة الخاملة والخاملة بيولوجيا.
- البيئة. يحافظ المحيط الحيوي على توازن بين الظروف البيئية المواتية وغير المواتية ، والتي تعد ضرورية للحياة الكاملة للكائنات.
خصائص المحيط الحيوي
نظرًا لأن الغلاف الحي هو نظام معقد للغاية ، فلا يمكن لخصائص المحيط الحيوي الاستغناء عن الخصائص الأساسية التي تحدد خصوصيته:
- المركزية. تتركز جميع العمليات في القشرة الحية حول الكائنات الحية ، فهي تحتل مكانة مركزية في عقيدة المحيط الحيوي.
- الانفتاح. يمكن أن يوجد المحيط الحيوي فقط بسبب الطاقة من الخارج ، وفي هذه الحالة يكون النشاط الشمسي.
- تعديل ذاتي. المحيط الحيوي هو "كائن حي شمولي" ، والذي ، مثل الكائن الحي ، لديه القدرة على الاستتباب.
- متنوعة. يعيش عدد هائل من الحيوانات والنباتات والكائنات الدقيقة والفطريات على الأرض.
- ضمان تداول المواد. يتم إجراء عملية التمثيل الضوئي وتداول المواد بسبب الكائنات الحية. في خصائص المحيط الحيوي ، تحتل هاتان العمليتان أحد الأماكن الرئيسية.
التطور والتاريختطوير القشرة الحية للأرض
إذا وصفنا المحيط الحيوي من وجهة نظر التطور ، فيمكننا القول إن هذه هي القشرة الوحيدة التي تتطور وتتحسن باستمرار. الأمر كله يتعلق بالمادة الحية ، إنها تتطور باستمرار. لا يمتلك الجزء غير العضوي من القشرة الحية القدرة على التطور. إذا تحدثنا عن خصائص المحيط الحيوي في المستقبل ، فكل شيء أكثر تعقيدًا. أصبحت الصدفة غير مستقرة أكثر فأكثر ، ومن الصعب للغاية التنبؤ بمزيد من التطورات.
المحيط الحيوي الاصطناعي
لا يمكن لأي شخص أن يوجد خارج قوقعة حية ، من الصعب جدًا إعادة إنتاج كل ما يمكن أن يقدمه لنا. تعتبر خصائص المحيط الحيوي فريدة من نوعها لدرجة أن البشرية ما زالت غير قادرة على إعادة تهيئة ظروفها بالكامل في بيئة اصطناعية. ومع ذلك ، فإن العلم لا يزال قائما ، وربما في المستقبل ، سيحقق العلماء بعض النجاح في هذا الاتجاه.
