Основные особенности биосферы как одной из геосфер Земли. Особая роль и значение живого вещества в экосфере

Биосфера - область сущ-ия живого в-ва вместе со средой его обитания (Вернадский). «Биосфера» во мн. совпад. с понятием ГО (экосферы). В более узком смысле биосфера – одна из геосфер Земли, область распростр. живого в-ва. Биосфера сконцентр. в осн. в виде отн. тонкой пленки на пов-ти суши и преимущ. в верхних слоях океана. Она не может функц-ть без тесного взаимод-ия с атмос, гидрос. и литос, а педос. без живых организмов не существовала бы. Биота, т.е. совокуп. живых орг-ов мира, создала экос. в том виде, как она есть (до начала акт. деят. чел), и именно биота играет важн. роль в стабилиз. экосферы. Кислор. атм, глоб. круговорот воды, ключевая роль углерода и его соедин-й связаны с деят-ю биоты и хар-ны только для Земли. Биота играет значит роль во всех глоб. биогеохим. циклах. В осн. благодаря биоте обеспечивается гомеостазис экосферы, т.е. способность системы поддерживать ее осн. параметры, несмотря на внешние воздействия (естест. и, в возраст. степени, антропогенные).

Гл. процесс образ. орг. в-ва – фотосинтез - создание живого в-ва из неживого обеспеч. уст. образование важнейшего из прир. ресурсов – первич. биол. продукции. Величина первич. биол. продукции – общее кол-во орг. в-ва, создав-го в ходе фотосинтеза за 1-цу времени (за год) на опред. площади. «Чистая» первич. биол. продуктивность – общ. биопрод-ть за вычетом расходов синтезир. орг. в-ва на дыхание растений. Величины биопродукт-ти выраж. в массе орг. в-ва (в сухом сост) или в массе содерж-ся в нем углерода. Удельные величины биопродуктивн. выражаются в г/м² или в т/км² за год.

Фитомасса сост.т подавл. часть биомассы суши, а масса лесов - 87% фитомассы. Подавл. часть массы живого в-ва нах-ся на суше, но из-за большего, чем на суше, кол-ва беспозвоночных и микроорганизмов, отлич-ся более выс. скоростью метаболизма, океан производит за год лишь вдвое меньше первич. биопродукции, чем суша. Общая масса живого вещества Земли = 1300 млрд. т, или 590 млрд. т углерода. Общая масса неживого орг. в-ва в биосфере = 3200 млрд. т. Первич. биопродукция явл. основой жизнед-ти большинства живых существ. Она расходуется на питание на всех трофич. ур-ях экол. пирамиды. Результирующая баланса источников и стоков за год = 0,1% от биопродук-ти, но она предопр. ест. эволюцию экосистем. Остаточный член баланса орг. в-ва (или баланса углерода) - чистой экосистемной продукт-ю. Если ЭП положительна, то это указывает на накопление углерода в экосистеме. Из-за деят-ти чел. величина ЭП углерода возрастает и начинает оказывать влияние на глоб. геоэкол. процессы.

Фотосинтез – основа жизнеобеспечения на Земле, а его рез-т, биопродукция, – наиважн. возобн. ресурс, обеспеч. с-х, лесоводство, рыбное хоз-во и др. сектора экономики, связанные с исп-ем возобн. ПР. Еще более важна роль биопродукции и биоты в целом в обеспечении уст. функц-ия экосферы. Синтез и деструкция орг. в-ва лежат в основе глоб. биогеохим. цикла углерода, а в локал. плане – в основе уст-ти экосистем. Антроп. нарушение глоб. и локал. циклов углерода связано со многими факторами. Суммарная для мира первич. биопродуктивность неизмененных чел. ландов представляет верх. предел глоб. естест. биопродукт-ти. Антроп. воздействия, преобраз-ие л-ты, приводят к снижению биопродуктивности. Ср. урожайность = 17 ц/га.

Ср. величина коэф-та исп-ия фотосинтетич. акт. солн. радиации (ФАР), приходящей в теч. вегетац. периода, растит. покровом тер-ии СССР = 0,8%, с колеб. от 0,1% в пустынях Ср. Азии до 1,8–2,0% на Черноморском побережье Кавказа. Передача энергии в пределах экол. пирамиды от первич. биопродукции к более выс. ур-ям сопровожд. значит. потерями энергии. Отношение биомассы организмов к кол-ву потребл. ими орг. в-ва не превышает 10–20%. При перемещении к более выс. трофич. ур-м это приводит к быстрому сокр. биомассы и потребляемой ею энергии. В прир. экосистемах с 1-го трофич. уровня экол. пирамиды переходит на др, более высокий в ср. не более 10% энергии. Изменение энергетики системы в пределах 1% выводит ее из равновесного (квазистационарного) состояния. В пределах биосферы биота сохр. способность контролировать условия ОС, если чел. в процессе своей деят-ти исп. не более 1% чистой первич. продукции биоты. Остальная часть продукции должна распредел-ся м-у видами, выполн. функции стабилизации ОС. Биота представл. собой мех-м, обеспеч. чел-ка энергией с КПД 1%, а 99% идет на поддержание уст-ти ОС.

Из-за деят-ти чел, совр. первич. продукт-ть меньше исходной на 27 млрд. т из-за: а) деградации ест. л-ов и б) превращения ест. экосистем в антроп. Потребление первич. биопродукции чел. превосходит все мыслимые пределы. При дальнейшем росте населения мира его потребности можно будет удовлетворять только за счет потребностей др. живых организмов, что приведет к катастроф. деградации биосферы и экосферы в целом. В проблемах деградации биосферы есть 2 серьезных аспекта: а) чрезмерное, не соотв. установл. природой ур-ню антроп. поглощение и разрушение возобнов. биоресурсов и б) снижение роли биосферы в стабилизации состояния экосферы. Величина антроп. доли поглощения и разрушения первич. биопродукции суши – важн. геоэкол. индекс неблагопр, кризисного состояния экосферы.