Биосфера – сфера жизни

Когда сера выделяется из породы и вступает в контакт с воздухом, она превращается в сульфат (SO4), который поглощается растениями и микроорганизмами и превращается в органические формы. Животные получают эти органические формы серы из своей пищи. Когда организмы умирают и разлагаются, часть серы попадает в ткани микроорганизмов, а часть снова выделяется в виде сульфата. Однако происходит постоянная потеря серы из наземных экосистем, поскольку часть ее стекает в озера и ручьи и в конечном итоге в океан в виде стока. Дополнительная сера поступает в океан через осадки из атмосферы [1].Попав в океан, часть серы циркулирует в морских сообществах, перемещаясь по пищевым цепочкам, часть возвращается в атмосферу, а часть теряется в океанских глубинах, поскольку она соединяется с железом с образованием сульфида железа (FeS), который отвечает за черный цвет морских отложений. Сера естественным образом возвращается в атмосферу тремя основными способами: морские брызги выбрасывают большое количество элемента из океана в атмосферу; анаэробное дыхание сульфатредуцирующих бактерий вызывает выделение сероводородного газа (H2S), особенно из болот, приливных равнин и аналогичных сред, в которых процветают анаэробные микроорганизмы; а вулканическая активность высвобождает дополнительное, но гораздо меньшее количество сернистого газа в атмосферу [8].После промышленной революции деятельность человека внесла значительный вклад в перемещение серы из литосферы в атмосферу, поскольку сжигание ископаемого топлива и переработка металлов привели к большим выбросам диоксида серы. Оксиды серы и азота вносят свой вклад в кислотные дожди, которые обычно выпадают с подветренной стороны от этих промышленных предприятий (см. кислотные дожди) [23].Круговорот фосфора и других необходимых питательных веществБольшинство других основных питательных веществ, таких как фосфор, калий, магний, железо и кальций, поступают в наземные сообщества через выветривание коренных пород. Этим питательным веществам не хватает летучего газообразного состояния. Следовательно, они циркулируют в биосфере иначе, чем углерод, азот и сера, которые иногда встречаются в виде летучих газов. Из нелетучих питательных веществ фосфор чаще всего ограничивает рост растений, особенно в водной среде [7].Фосфор и другие нелетучие элементы перемещаются однонаправленно с суши через водную среду в океанские отложения. Большая часть круговорота фосфора происходит между поверхностью и глубинами океана. Находясь вблизи поверхности, фосфор поглощается планктоном и проходит через пищевую цепочку. Он циклически возвращается на дно океана, когда люди умирают и падают на дно океана, высвобождая ассимилированный фосфор. Большая часть этого элемента постепенно накапливается в океанских отложениях в виде частиц фосфора и в конечном итоге возвращается на поверхность только в результате океанического подъема и тектонической активности. Таким образом, океанские отложения являются самыми большими резервуарами фосфора [11].В наземных экосистемах большая часть доступного фосфора перемещается по замкнутому циклу между живыми организмами и органическим мусором в почве. Фосфат (PO43−) является единственной важной неорганической формой, участвующей в этом цикле. Микроорганизмы в почве расщепляют мусор и другие органические вещества, тем самым высвобождая фосфат, который затем поглощается растениями и снова высвобождается, когда они умирают и разлагаются. Почвы различаются по количеству содержащегося в них фосфора, и в некоторых бедных фосфором почвах почти весь доступный фосфор содержится в живых организмах и органических остатках. В некоторых тропических лесах, например в некоторых частях Бразилии, в живых организмах содержится так много фосфора, что расчистка лесов устраняет большую часть этого элемента. В результате растительные сообщества не могут восстановиться, а сельскохозяйственные культуры не могут быть выращены [19].Добавление фосфора в почвы, бедные этим питательным веществом, и использование богатых фосфором моющих средств оказали большое влияние на круговорот фосфора во многих экосистемах. Сток с сельскохозяйственных полей и опорожнение сточных вод привели к тому, что в реки и озера поступило так много дополнительного фосфора, что популяции растений и микроорганизмов резко выросли, иногда создавая твердый коврик, который простирается по поверхности воды. Этот рост увеличивает количество органического мусора в воде, что может привести к уменьшению доступного кислорода, что приводит к удушью рыб и других животных [4].Часть биогеохимического цикла всех элементов включает в себя время, затрачиваемое на циклическое движение по гидросфере. Сама вода циркулирует в биосфере. Однако, в отличие от циклов других основных питательных веществ, гидрологический, или водный, цикл будет продолжаться в той или иной форме даже в отсутствие живых организмов. Большая часть воды Земли находится в ее ядре, в осадочных породах вблизи ее поверхности и в океане. Однако ничтожный процент воды постоянно циркулирует в атмосфере, океанах и земной среде главным образом в процессе испарения и выпадения осадков [4].Эта часть гидрологического цикла управляется солнечной энергией. Вода испаряется как из водной, так и из наземной среды, поскольку она нагревается энергией Солнца. Скорость испарения и выпадения осадков зависит от солнечной энергии, как и характер циркуляции влаги в воздухе и течения в океане. Испарение превышает количество осадков над океанами, и этот водяной пар переносится ветром над сушей, где он возвращается на сушу через осадки. Вода, попадающая в земную среду, просачивается в землю или стекает в озера и ручьи и в конечном итоге впадает в океаны, неся с собой многие другие основные питательные вещества. Вода также возвращается в атмосферу через испарительную потерю воды растениями (транспирация) [9].ЗаключениеВ данном исследовании представлены различные аспекты изучения биосферы: её состав, ресурсы, структура, эволюция, основные процессы, проходящие здесь. Однако на сегодняшний день немало перспектив для дальнейшего исследования биосферы. Так, хотя общая схема цикличности всех основных элементов в настоящее время известна, еще многое предстоит узнать об относительной важности различных этапов каждого цикла. Например, существует значительная дискуссия о том, какие экосистемы являются основными источниками углерода для атмосферы, а какие-поглотителями, накапливая больше углерода, чем выделяя. Способы, которыми различные циклы взаимодействуют друг с другом, также должны быть тщательно изучены. Было обнаружено, что наличие серы влияет на скорость накопления азота в растениях, а наличие азота влияет на поглощение фосфора. Считается, что все три элемента влияют на скорость накопления углерода растениями. В результате изменения в любом из этих циклов питательных веществ влияют и на другие циклы.Последствия, которые могут иметь нарушения в этих циклах в биосфере, не совсем понятны. Природные геологические явления, такие как ледниковые периоды и основные периоды вулканической активности, неоднократно нарушали эти циклы на протяжении всей истории Земли. Многие виды человеческой деятельности могут иметь последствия аналогичного масштаба. Вырубка лесов, сжигание ископаемого топлива и увеличение количества удобрений нарушают эти циклы. Эти антропогенные нарушения повысили уровень углекислого газа в атмосфере (рис. 4), снизили уровень озона (O3) и подорвали естественное равновесие ручьев и озер из-за чрезмерного обогащения питательными веществами сточных вод, удобрений и промышленных отходов (культурная эвтрофикация). Сбор дополнительной информации о биогеохимических циклах и их взаимодействиях становится все более важным в настоящее время, когда последствия человеческой деятельности становятся все более очевидными.Еще одним потенциальным эффектом, который может возникнуть в результате вторжения человека в окружающую среду, является глобальное потепление. Углекислый газ в атмосфере обладает способностью действовать как изолятор, предотвращая выход части тепла Земли, поглощенного солнечной радиацией, обратно в космос. Предполагается, что этот процесс, известный как парниковый эффект, усиливается повышением уровня атмосферного углекислого газа, которое частично произошло в результате сжигания ископаемого топлива и расчистки и сжигания тропических лесов. Это увеличение содержания в атмосфере углекислого газа и других так называемых парниковых газов может повысить общую глобальную температуру, что приведет к таянию полярных ледяных шапок, повышению уровня моря и перераспределению осадков на Земле [13].Сложность и взаимосвязанность каждого из биогеохимических циклов затрудняют точное определение того, как какая-либо одна человеческая деятельность изменяет циклы; тем не менее, большинство тех, кто изучает эти колебания, согласны с тем, что это происходит. Разногласия, как правило, касаются того, в какой степени различные виды деятельности влияют на конкретные циклы и каковы будут долгосрочные последствия этих нарушений.Список использованных источниковАбдулмиталлипов, А.Ш. Основы изучения проблем экологии и структура современной экологии // ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ В СОВРЕМЕННЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ. Материалы VI Международной научно-практической конференции молодых учёных, посвящённой году экологии в России. Составитель Н.А. Щербакова. 2017. С. 19-22.Барцев, С.И. Замкнутость земной биосферы: эволюция и текущее состояние // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2019. Т. 12. № 3. С. 337-347.Васильев, Г.Г. Научная мысль и философия в творчестве В.И. Вернадского // Исторический процесс: истоки, перипетии, перспективы. Межвузовский сборник статей. Под общей редакцией М.Ю. Билаоновой. Йошкар-Ола, 2019. С. 54-63.Горелова, Т.А. От учения о биосфере к экологии биосферы // Знание. Понимание. Умение. 2018. № 2. С. 228-232.Гусейханов, М.Х. Концепции современного естествознания/ Учебник и практикум – М., 2016. – 288 с.Добрецов, Н.Л. По ступеням эволюции: эволюция земли, ландшафтной оболочки, климата и биосферы // Наука из первых рук. 2020. № 5/6 (90). С. 62-71. Долгова, Л.В. Экология природы – экология души // География и экология в школе XXI века. 2017. № 7 С. 48-53.Жданова, Д.Н. Эволюция научных представлений о биосфере // Лесной и химический комплексы - проблемы и решения. Сборник материалов по итогам Всероссийской научно-практической конференции. 2019. С. 436-438.Корнацкая, М.В. Актуальность Научного наследия В.И. Вернадского в совеменном мире // ПОВЫШЕНИЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ТРАНСГРАНИЧНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА РЕГИОНОВ. Сборник статей IV Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием. 2017. С. 374-375.Костенко, А.Ф. Гипотеза эволюции биосферы и человечества // Вестник научных конференций. 2020. № 8-1 (60). С. 60-63.Левченко, В.Ф. Физико-экологический подход к эволюции биосферы // Русский орнитологический журнал. 2018. Т. 27. № 1573. С. 954-963.Павлова, Е.И. Общая экология и экология транспорта. Учебник и практикум / Москва, 2017. Сер. 68 Профессиональное образование (5-е изд., пер. и доп)Рыбальский, Н.Г. Новый синтез экологических знаний // Использование и охрана природных ресурсов в России. 2021. № 1 (165). С. 94-97.Рындач, М.А. Законы В.И. Вернадского и их значение в развитии планетарных процессов // ПОВЫШЕНИЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ ТРАНСГРАНИЧНОГО СОТРУДНИЧЕСТВА РЕГИОНОВ. Сборник статей IV Межрегиональной научно-практической конференции с международным участием. 2017. С. 368-371.Савенко, В.С. Экологический базис устойчивого развития // Актуальные вопросы современной науки 2017. № 2 (14). С. 54-63.Смирнов, С.В. Биосфера, ноосфера, биинтеллектосфера: от биоцентризма к биоантропоэкологизмау // ЭВОЛЮЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ. АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ МЕДИЦИНСКОЙ НАУКИ И ЗДРАВООХРАНЕНИЯ. материалы международных научно-практических конференций. 2017. С. 114-116.Смирнов, С.В. Диалектика эволюции биосферы // Коэволюция и ноосфера: исследования, аналитика, прогнозирование. 2019. № 2 (8). С. 25-29.Снакин, В.В. Глобальные природные процессы и эволюция биосферы // Наука в вузовском музее. Материалы ежегодной Всероссийской научной конференции с международным участием. Отв. редактор А.В. Смуров. Москва, 2020. С. 148-151.Снакин, В.В. Закономерности эволюции биосферы – основа экологического образования // Экологическое образование сегодня. Взгляд в будущее. Сборник материалов и докладов V Всероссийской научно-практической конференции по экологическому образованию. Под общ. ред. В.А. Грачева. 2018. С. 921-928.Снакин, В.В. Экологические аспекты глобализации // Век глобализации. 2019. № 4 (32) С. 50-62.Степанова, Н.Е. Практикум по основам экологии / Н.Е. Степанова.- Волгоград.- 2017. – 188 с.Стоцкая, Д.Р. и др. Возникновение и развитие биосферы // Наука через призму времени. 2020. № 2 (35). С. 10-12.Шевырногов А.П. Биосфера: взгляд сверху // Биофизика для экологии и медицины: К 90-летию академика РАН И.И. Гительзона. отв. ред. Т.Г. Волова. Новосибирск, 2019. С. 180-193.Шилов, М.П. Биосфера, тоносфера и ноосфера: функции, взаимосвязь и эволюция // АГРАРНАЯ НАУКА В УСЛОВИЯХ МОДЕРНИЗАЦИИ И ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ АПК РОССИИ. Сборник материалов Всероссийской научно-методической конференции с международным участием, посвященной 100-летию академика Д.К. Беляева. 2017. С. 103-109.Шумилов, Ю.В. Физико-химические факторы эволюции биосферы // Вопросы физической географии и геоэкологии. сборник научных трудов к 85-летию кафедры физической географии Московского государственного областного университета. Москва, 2016. С. 27-39.Ярыгин М.М. Лес как важнейший компонент биосферы. Эволюция биосферы // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки 2017. Т. 16. № 3 С. 923-927.Gabidova A.E., Galynkin V.A. THE INTEGRATION OF ORGANISMS IN THE BIOSPHERE. Science and World. 2019. № 8 (72). С. 14