Kita semua adalah bagian dari cangkang yang hidup - biosfer. Ini adalah ekosistem unik tidak hanya untuk planet kita, tetapi juga galaksi secara keseluruhan. Tentu saja, penelitian terbaru telah mengkonfirmasi bahwa bahan organik telah ditemukan di Mars dan di berbagai asteroid, tetapi berbagai bentuk kehidupan seperti itu unik di Bumi. Jika Anda sudah siap untuk sedikit memperluas wawasan dan melampaui kurikulum sekolah, saatnya untuk berbicara lebih detail tentang karakteristik biosfer, strukturnya, dan fungsi utamanya.
Konsep biosfer dan esensinya
Biosfer adalah cangkang bersyarat Bumi yang dihuni oleh organisme hidup. Mengapa bersyarat? Faktanya adalah bahwa cangkang lain dari planet ini (terestrial, air dan udara) membingkai planet ini dengan lapisan yang terus menerus. Pertama datang bumi dan kerak samudera (litosfer), kemudian hidrosfer (menyatukan semua badan air), setelah - atmosfer(amplop udara dengan lancar melewati ke luar angkasa). Sulit membayangkan biosfer sebagai lapisan tertentu, karena organisme hidup tersebar merata di seluruh permukaan bumi dan dapat hidup di ketiga elemen tersebut.
Karakteristik penting dari biosfer kembali ke zaman kuno, tetapi tetap saja ia merupakan cangkang "termuda" dari planet kita. Kehidupan di Bumi berasal relatif baru-baru ini, hanya 3,8 miliar tahun yang lalu, yang, dibandingkan dengan usia planet ini, hanyalah sepele. Ada dua konsep biosfer:
- Yang pertama mendefinisikan cangkang sebagai totalitas semua bahan organik di planet ini. Itu yang menjadi dasar istilah yang digunakan sampai sekarang.
- Konsep kedua dikemukakan oleh V. I. Vernadsky, ia percaya bahwa biosfer adalah satu kesatuan yang tidak terpisahkan dan interaksi antara alam hidup dan mati, dalam arti luas definisi ini.
Namun, karakteristik utama biosfer ditentukan secara tepat oleh komponen organiknya. Bagaimanapun, ini adalah perbedaan mendasar dari cangkang lain di Bumi.
Doktrin biosfer dan asal usul istilah
Konsep cangkang hidup diusulkan pada abad ke-19. Jean-Baptiste Lamarck memberikan gambaran singkat tentang biosfer, sedangkan nama resminya bahkan belum ada. Pada tahun 1875, ahli paleontologi dan geologis Austria Eduard Suess pertama kali menciptakan istilah "biosfer", yang masih digunakan sampai sekarang.
Filosof dan ahli biogeokimia Soviet V. I. Vernadsky memberikan kontribusi besar untuk mempelajari semua kehidupan di Bumi, ia menjadi terkenal berkat penciptaan doktrin holistik biosfer. PADAdalam tulisannya, organisme hidup berperan sebagai kekuatan dahsyat yang terus menerus berpartisipasi dalam transformasi planet Bumi.
Batas organisme hidup
Deskripsi umum biosfer dimulai dengan deskripsi batas-batas di mana organisme hidup dapat hidup. Beberapa dari mereka cukup ulet, dan dapat bertahan bahkan dalam kondisi yang paling kritis sekalipun.
Batas biosfer:
- Batas atas. Itu ditentukan oleh atmosfer, dan khususnya lapisan ozon Bumi, sekitar 15-20 kilometer. Semakin dekat ke khatulistiwa, semakin kuat layar pelindung planet ini. Di atas lapisan ozon, kehidupan tidak mungkin terjadi, karena radiasi ultraviolet tidak sesuai dengan aktivitas vital sel organisme. Selain itu, jumlah oksigen berkurang secara signifikan dengan ketinggian, dan ini juga merugikan makhluk hidup.
- Batas bawah. Ditentukan oleh litosfer, kedalaman maksimum yang mungkin tidak melebihi 3,5 - 7,5 kilometer. Itu semua tergantung pada peningkatan kritis suhu di mana denaturasi struktur protein terjadi. Namun, sebagian besar organisme hidup terkonsentrasi pada kedalaman hanya beberapa meter, ini adalah sistem akar tanaman, jamur, mikroorganisme, serangga, dan hewan yang hidup dalam lubang.
- Batas di hidrosfer. Organisme hidup benar-benar dapat eksis di bagian mana pun dari lautan: dari permukaan air (plankton, ganggang) hingga dasar parit laut dalam. Sebagai contoh, para ilmuwan telah membuktikan bahwa kehidupan ada bahkan di Palung Mariana di kedalaman 11 kilometer.
Struktur cangkang langsung
Karakteristik utama biosfer meliputistrukturnya. Vernadsky memilih beberapa jenis zat yang membentuk cangkang hidup. Selain itu, mereka dapat berasal dari organik dan anorganik:
- zat hidup. Ini mencakup segala sesuatu yang memiliki struktur seluler. Namun, massa materi hidup dalam struktur biosfer kecil dan secara harfiah berjumlah sepersejuta dari seluruh cangkang. Ciri-ciri makhluk hidup di biosfer adalah biosfer merupakan bagian terpenting dari planet kita. Bagaimanapun, organisme hiduplah yang terus-menerus mempengaruhi penampilan Bumi, mengubah struktur permukaannya.
- Zat biogenik. Ini adalah struktur yang dibuat dan diproses oleh organisme hidup. Anehnya, selama jutaan tahun, makhluk hidup telah melewati sistem organ mereka hampir di seluruh lautan dunia, sejumlah besar gas atmosfer dan sejumlah besar mineral. Proses ini menghasilkan mineral yang berasal dari organik, seperti minyak, batuan karbonat, dan batu bara.
- Bahan inert. Ini adalah produk dari alam mati, yang terbentuk tanpa partisipasi langsung dari organisme hidup. Ini termasuk batuan, mineral dan bagian anorganik dari tanah.
- Zat bio-inert. Kita ingat bahwa organisme hidup terus-menerus mempengaruhi planet ini. Akibatnya, zat terbentuk yang merupakan produk pembusukan dan penghancuran struktur inert. Kelompok ini meliputi tanah, kerak pelapukan, dan batuan sedimen yang berasal dari organik.
- Juga, struktur biosfer dapat mencakup zat-zat yang ada dikeadaan peluruhan radioaktif.
- Atom adalah kelompok terpisah, yang terus menerus terbentuk dalam proses ionisasi di bawah pengaruh radiasi kosmik.
- Baru-baru ini, zat yang berasal dari luar bumi (kosmis) telah dimasukkan ke dalam struktur biosfer.
Materi hidup di cangkang lain di Bumi
Jika kita membahas secara rinci karakteristik dan komposisi biosfer, maka kita tidak bisa tidak mempertimbangkan fitur aktivitas vital organisme hidup di cangkang lain di planet ini:
Aerosfer. Organisme hidup tidak dapat tersuspensi di lapisan atmosfer, tetesan air mikroskopis berfungsi sebagai substrat untuk kehidupan aerobion, dan aktivitas matahari dan aerosol bertindak sebagai sumber energi yang tidak ada habisnya. Organisme yang hidup di atmosfer dibagi menjadi tiga kelompok. Trobobion - aktif di luar angkasa dari puncak pohon hingga awan kumulus. Altobion adalah organisme yang dapat bertahan hidup di udara tipis. Parabion - secara tidak sengaja jatuh ke lapisan atmosfer tertinggi. Pada ketinggian ini, mereka kehilangan kemampuan untuk bereproduksi, dan siklus hidup mereka berkurang secara signifikan
Geobiosfer. Kerak bumi berfungsi sebagai substrat dan habitat geobion. Cangkang ini juga mencakup beberapa tingkat di mana bentuk kehidupan tertentu hidup. Terrabion adalah organisme yang hidup langsung di permukaan tanah. Pada gilirannya, terrabiosfer dibagi menjadi beberapa cangkang lagi: fitosfer (zona dari puncak pohon hinggapermukaan bumi) dan ipedosfer (lapisan tanah dan kerak pelapukan). Zona Aeolian - daerah dataran tinggi, di mana kehidupan tidak mungkin bahkan untuk tanaman yang lebih tinggi. Eolobion adalah perwakilan khas dari zona ini. Litobiosfer - lapisan dalam kerak bumi. Zona ini dibagi menjadi hipoterrabiosfer (tempat di mana bentuk kehidupan aerobik (membutuhkan oksigen) dapat hidup) dan tellurobiosfer (hanya organisme anaerobik (bebas oksigen) yang dapat bertahan hidup di sini). Selain itu, litobion dapat ditemukan di litobiosfer, yang hidup di air tanah dan pori-pori batuan
Hidrobiosfer. Area ini mencakup semua badan air (kecuali air tanah dan kelembaban atmosfer) di planet kita, termasuk gletser. Penghuni laut dan samudera disebut hidrobion, yang pada gilirannya dibagi menjadi: Aquabion - penghuni perairan kontinental. Marinobion adalah organisme hidup di laut dan samudera. Tiga tingkat kehidupan dibedakan dalam kolom air, tergantung pada jumlah sinar matahari yang menembus ke dalam: Fotosfer adalah zona yang paling terang. Disfotosfer selalu merupakan wilayah senja lautan (tidak lebih dari 1% insolasi). Aphotoosphere - zona kegelapan mutlak
Dari tundra hingga hutan tropis. Klasifikasi bioma planet
Karakteristik biosfer terkait erat dengan konsep bioma. Istilah ini mengacu pada sistem biologis besar yang memiliki jenis vegetasi atau fitur lanskap tertentu yang dominan. Ada sembilan total. Di bawah ini adalah deskripsi singkat dari utamabioma biosfer:
- Tundra. Hamparan luas tanpa pohon yang menempati bagian utara Eurasia dan Amerika Utara. Vegetasi di zona ini tidak kaya, terutama lumut, rumput musiman dan lumut. Fauna lebih beragam, terutama selama bulan-bulan hangat tahun ini, ketika musim migrasi banyak spesies burung dan hewan dimulai.
- Taiga. Jenis vegetasi utama di daerah ini adalah hutan jenis konifera. Bioma menempati sekitar 11% dari seluruh wilayah daratan. Meskipun kondisi cuaca buruk, taiga memiliki flora dan fauna yang sangat beragam.
- Hutan yang digunduli. terletak di zona beriklim sedang. Iklim musiman dan jumlah kelembaban yang cukup memungkinkan pengembangan jenis vegetasi tertentu di bioma ini. Ini terutama adalah spesies pohon berdaun lebar. Selain itu, hutan ini adalah rumah bagi banyak mamalia, burung, dan jamur, belum lagi serangga dan mikroorganisme.
- Langkah. Bioma ini diwakili oleh stepa Asia dan padang rumput klasik Amerika Utara. Paling sering, ini adalah ruang terbuka tanpa pohon, karena defisit kelembaban yang signifikan mempengaruhi. Tapi dunia hewan tetap beragam.
- Zona Mediterania. Daerah sekitar laut dengan nama yang sama ditandai dengan musim panas yang panas dan agak kering serta musim dingin yang sejuk dan sangat nyaman. Vegetasi khas diwakili oleh hutan berdaun keras, semak berduri dan rerumputan.
- Gurun. Sayangnya, lebih dari 30% tanah ditempati oleh daerah yang sama sekali tidak menguntungkan untuk tempat tinggal organisme hidup. Zona gurun ditemukan di sepanjangdi seluruh Afrika dan Australia, di Amerika Selatan, serta di Selatan, Barat Daya dan di Pusat Eurasia. Flora dan fauna di daerah ini agak langka.
- Sabana. Bioma ini merupakan ruang terbuka yang seluruhnya tertutup oleh rerumputan dan pohon tunggal. Terlepas dari kenyataan bahwa ini adalah tanah yang agak buruk, fauna di zona ini sangat mencolok dalam keanekaragamannya. Sabana adalah ciri khas Afrika, Amerika Selatan, dan Australia.
- Hutan berduri (tropis). Zona ini dibedakan oleh bentuk semak berduri yang aneh dan pohon berusia berabad-abad - baobab. Karena persebaran curah hujan yang tidak merata, vegetasi bioma ini cukup jarang. Hutan tropis dapat ditemukan di Asia Barat Daya dan Afrika.
Hutan tropis. Ini adalah area terbasah di planet kita. Vegetasi bioma ini sangat mencolok dalam skala dan keragamannya. Hutan hujan berdaun lebar terletak di lembah sungai besar yang mengalir penuh, seperti Amazon, Orinoco, Niger, Zambezi, Kongo. Mereka juga mencakup semenanjung dan kepulauan di Asia Tenggara
Fungsi dasar cangkang hidup di alam
Saatnya mempertimbangkan fungsi utama biosfer dan karakteristiknya:
- Energi. Fungsi ini dilakukan oleh tumbuhan yang ikut serta dalam proses fotosintesis. Dengan mengumpulkan energi matahari, mereka mendistribusikannya di antara komponen lain dari cangkang hidup, atau menumpuknya dalam partikel organik mati. Ini adalah bagaimana mineral yang mudah terbakar (batubara, gambut, minyak) muncul.
- Gas. Organisme hidup terlibat dalam pertukaran gas yang sedang berlangsung.
- Konsentrasi. Beberapa bentuk kehidupan memiliki kemampuan untuk mengumpulkan elemen biogenik secara selektif dari lingkungan luar. Selanjutnya, mereka dapat berfungsi sebagai sumber zat ini.
- Destruktif. Organisme hidup terus-menerus mempengaruhi lingkungan, membusuk dan memproses permukaannya. Ini adalah bagaimana materi inert dan bio-inert terbentuk.
- Pembentuk lingkungan. Biosfer menjaga keseimbangan kondisi lingkungan yang menguntungkan dan tidak menguntungkan, yang diperlukan untuk kehidupan penuh organisme.
Sifat biosfer
Karena cangkang hidup adalah sistem yang sangat kompleks, karakteristik biosfer tidak dapat dilakukan tanpa sifat dasar yang menentukan kekhususannya:
- Sentralisasi. Semua proses dalam cangkang hidup terkonsentrasi di sekitar organisme hidup, mereka menempati tempat sentral dalam doktrin biosfer.
- Keterbukaan. Biosfer hanya dapat ada karena energi dari luar, dalam hal ini adalah aktivitas matahari.
- Penyesuaian diri. Biosfer adalah "organisme holistik", yang, seperti makhluk hidup, memiliki kemampuan untuk homeostasis.
- Berbagai. Sejumlah besar hewan, tumbuhan, mikroorganisme dan jamur hidup di bumi.
- Memastikan peredaran zat. Karena organisme hidup fotosintesis dan sirkulasi zat dilakukan. Dalam karakteristik biosfer, kedua proses ini menempati salah satu tempat utama.
Evolusi dan sejarahperkembangan cangkang hidup Bumi
Jika kita mengkarakterisasi biosfer dari sudut pandang evolusi, kita dapat mengatakan bahwa ini adalah satu-satunya cangkang yang terus berkembang dan meningkat. Ini semua tentang materi hidup, itu adalah yang terus berkembang. Bagian anorganik dari cangkang hidup tidak memiliki kemampuan untuk berkembang. Jika kita berbicara tentang karakteristik biosfer di masa depan, maka semuanya sedikit lebih rumit. Shell menjadi semakin tidak stabil, dan sangat sulit untuk memprediksi perkembangan selanjutnya.
Biosfer buatan
Seseorang tidak dapat eksis di luar cangkang yang hidup, sangat sulit untuk mereproduksi semua yang dapat diberikannya kepada kita. Karakteristik biosfer begitu unik sehingga umat manusia masih tidak dapat sepenuhnya menciptakan kembali kondisinya dalam lingkungan buatan. Namun, sains tidak berhenti dan, mungkin, di masa depan, para ilmuwan akan mencapai beberapa keberhasilan ke arah ini.
