Биом—это природная зона или область с определенными климатич. условиями и соответствующим набором доминирующих (в лесных биомах—деревья, в тундре—многолетним травам) видов растений и животных, составляющих географическое единство. Термин «биом» применяется для крупных сочетаний экосистем. Решающим фактором при выделении биомов является особенность растительности того или иного региона. Продвигаясь с севера к экватору, можно выделить 9 основных типов сухопутных биомов.
1) Тундра (она начинается там, где кончаются леса, и простирается на север до вечных льдов. Особенность этого биома — малое годовое количество осадков, низкая темпер., короткий сезон вегетации, скудная растительность, олень, заяц-беляк, хищников мало (песец).
2) Тайга (биом северных хвойных лесов) — ель, пихта, сосна, береза, осина; лоси, олени; много хищников (волки, рыси, росомахи). Цикл развития хищника зависит от цикла развития жертвы.
3) Листопадные леса умеренной зоны(влаги много, жаркое лето сменяется холодной зимой; дуб, бук, клен; кабан, волк, медведь, дятел, дрозд, плодородные почвы (распахали)-лесная растительность сформировалась здесь под влиянием человека.
4) Степи умеренной зоны (море травянистой растительности; мало осадков для существования растений; почва степей богата гумусом (органич. веществом), поскольку к концу лета травы погибают и быстро разлагаются; коровы, лошади, овцы).
5) Растительность средиземноморского типа (мягкая дождливая зима, засушливое лето; деревья и кустарники из рода эвкалипт; важную роль играют пожары (благоприятствуют росту трав и кустарников, создают естественный барьер от вторжения пустынной растительности).
6) Пустыни (пустынный ландшафт - камни, песок с редкой растительностью, камни, скалы; кактусы, молочаи; пустынные животные выживают, поедая запасающие воду растения; тушканчик, верблюд).
7) Тропические саванны и лугопастбищные земли (два сезона-сухой и влажный), мало деревьев, высокая трава с редкостоящими деревьями из родов баобаб, древовидные молочаи; особенность развития трав-опыление ветром, вегетатив. Размножение, возобновление роста несмотря на повреждения; табуны, стаи - зебры, жирафы, слоны, страусы).
8)Тропическое или колючее редколесье (редкостойные листв. леса, колючие кустарники; баобабы; неравномерное распределение осадков.
9) Тропические леса (разнообразие деревьев и животных(все время тепло и влажно); опоссумы, птицы-носороги, райские птицы, лемуры; подавляющее большинство мира животных-насекомые.
Круговорот веществ в биосфере.
Биосфера — сложная наружная оболочка Земли, в которой содержится вся совокупность живых организмов и та часть вещества планеты, которая находится в процессе непрерывного обмена с этими организмами. Имеются два основных круговорота веществ: большой — геологический и малый — биогеохимический. Таким образом, большой круговорот обусловлен взаимодействием солнечной (экзогенной) энергии с глубинной (эндогенной) энергией Земли. Он перераспределяет вещества между биосферой и более глубокими горизонтами нашей планеты. Большим круговоротом называется и круговорот воды между гидросферой, атмосферой и литосферой, который движется энергией Солнца.
Круговорот воды в биосфере
Растения используют водород воды при фотосинтезе в построении органических соединений, выделяя молекулярный кислород. В процессах дыхания всех живых существ, при окислении органических соединений вода образуется вновь. В истории жизни вся свободная вода гидросферы многократно прошла циклы разложения и новообразования в живом веществе планеты. В круговорот воды на Земле ежегодно вовлекается около 500 000 км3 воды.
Круговорот кислорода в биосфере
Своей уникальной атмосферой с высоким содержанием свободного кислорода Земля обязана процессу фотосинтеза. С круговоротом кислорода тесно связано образование озона в высоких слоях атмосферы. Кислород освобождается из молекул воды и является по сути побочным продуктом фотосинтетической активности растений. Абиотическим путем кислород возникает в верхних слоях атмосферы за счет фотодиссоциации паров воды, но этот источник составляет лишь тысячные доли процента от поставляемых фотосинтезом.
Выделившийся кислород интенсивно расходуется на процессы дыхания всех аэробных организмов и на окисление разнообразных минеральных соединений. Эти процессы происходят в атмосфере, почве, воде, илах и горных породах. Показано, что значительная часть кислорода, связанного в осадочных породах, имеет фотосинтетическое происхождение. Обменный фонд О, в атмосфере составляет не более 5% общей продукции фотосинтеза. Многие анаэробные бактерии также окисляют органические вещества в процессе анаэробного дыхания, используя для этого сульфаты или нитраты.
Круговорот углерода.
Углерод — обязательный химический элемент органических веществ всех классов. Огромная роль в круговороте углерода принадлежит зеленым растениям. В процессе фотосинтеза углекислый газ атмосферы и гидросферы ассимилируется наземными и водными растениями, а также циа-нобактериями и превращается в углеводы. В процессе же дыхания всех живых организмов происходит обратный процесс: углерод органических соединений превращается в углекислый газ. В результате ежегодно в круговорот вовлекаются многие десятки миллиардов тонн углерода. Таким образом, два фундаментальных биологических процесса —фотосинтез и дыхание — обусловливают циркуляцию углерода в биосфере.
Цикл круговорота углерода замкнут не полностью. Углерод может выходить из него на довольно длительный срок в виде залежей каменного угля, известняков, торфа, сапропелей, гумуса и др.
Человек нарушает отрегулированный круговорот углерода в ходе интенсивной хозяйственной деятельности.
Круговорот азота.
Запас азота (N2) в атмосфере огромен (78% от ее объёма). При этом растения поглощать свободный азот не могут, а только в связанной форме, в основном в виде NН4+ или NО3–. Свободный азот из атмосферы связывают азотфиксирующие бактерии и переводят его в доступные растениям формы. В растениях азот закрепляется в органическом веществе (в белках, нуклеиновых кислотах и пр.) и передается по цепям питания. После отмирания живых организмов редуценты минерализуют органические вещества и превращают их в аммонийные соединения, нитраты, нитриты, а также в свободный азот, который возвращается в атмосферу.
Круговорот фосфора.
Основная масса фосфора содержится в горных породах, образовавшихся в прошлые геологические эпохи. В биогеохимический круговорот фосфор включается в результате процессов выветривания горных пород. В наземных экосистемах растения извлекают фосфор из почвы (в основном в форме РО43–) и включают его в состав органических соединений (белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов и др.) или оставляют в неорганической форме. Далее фосфор передается по цепям питания. После отмирания живых организмов и с их выделœениями фосфор возвращается в почву.
Круговорот серы.
Основной резервный фонд серы находится в отложениях и почве, но в отличие от фосфора имеется резервный фонд и в атмосфере. Главная роль в вовлечении серы в биогеохимический круговорот принадлежит микроорганизмам. Одни из них восстановители, другие – окислители.
В наземных экосистемах сера поступает в растения из почвы в основном в виде сульфатов. В живых организмах сера содержится в белках, в виде ионов и т.д. После гибели живых организмов часть серы восстанавливается в почве микроорганизмами до Н2S, другая часть окисляется до сульфатов и вновь включается в круговорот. Образовавшийся сероводород улетучивается в атмосферу, там окисляется и возвращается в почву с осадками.
13. Основные этапы эволюции биосферы.
Изучением основных этапов эволюции живого занимается палеонтология - наука об ископаемых организмах. За период от 5 млрд лет назад до настоящего времени известны следующие геологические эры: катархей, архей, протерозой, палеозой, мезозой и кайнозой.
Эра архея начинается тем, что появляются первые живые клетки. Первые живые клетки получили название – прокариоты, то есть клетки, которые не имеют ограниченных мембраной ядер. Это были простейшие организмы, способные к быстрому размножению. Они жили без кислорода и не могли синтезировать органическое вещество из неорганического. Легко приспосабливались к окружающей среде и ею же и питались. Далее происходит, по утверждению ученых, истощение питательной для этих клеток среды и они изменяются и начинают существовать за счет солнечной энергии и сами вырабатывать вещества, необходимые им же для жизни. Этот процесс получил название «Фотосинтез». Он является в эволюции биосферы главным фактором. С этого момента начинается формирование атмосферы Земли, а кислород становится главным условием для существования живых организмов. Постепенно формируется озоновый слой, и содержание кислорода в воздухе достигает привычных на сегодня 21%.Так идет эволюция примерно 2 млрд. лет.
А в протерозое, то есть 1,8 млрд. лет назад, появляются живые организмы с клетками, в которых явно выражено ядро. Еще через 800 млн. лет, эти организмы, названные эукариоты, разделились на растительные и животные клетки. Растительные продолжили функцию фотосинтеза, а животные начали «учиться» передвигаться.
900 млн. лет назад было положено начало эпохи полового размножения. Это приводит к видовому разнообразию и лучшей приспосабливаемости к условиям окружающей среды. Эволюционный процесс ускоряется.
Проходит около 100 млн. лет и, по мнению ученых, появляются первые многоклеточные организмы. Интересно, как до этого отличались одноклеточные? У многоклеточных организмов появляются органы и ткани.
Наступает эра палеозоя и ее первый этап – кембрий. В кембрийский период возникают практически все животные, в том числе существующие и сейчас. Это: моллюски, рачки, иглокожие, губки, археоциаты, плеченогие и трилобиты.
500 млн. лет назад появляются крупные плотоядные и небольшие позвоночные. Еще через 90 млн. лет они начинают заселять сушу. Живые организмы способные существовать на суше и в воде назвали двоякодышащими. Из них произошли земноводные и сухопутные. Это древние рептилии, схожие на современных ящериц. Появляются и первые насекомые. Еще 110 млн. лет проходит, и насекомые научились летать. В эру палеозоя, особенно в период девона и карбона, уровень растительного мира значительно превышал существующий. Леса представляли собой заросли из древовидный плауновых, гигантский хвощовых и различных папоротников.
Фауна идет по пути совершенствования семян. Хозяева суши этого периода – рептилии, которые все дальше уходят от воды. Появляются плавающие, летающие и двигающиеся по суше. Они плотоядные и травоядные.
Мезозой. 230 млн. лет назад. Эволюция продолжается. У растений появляется корень, стебель, листья. Формируется система, обеспечивающая растение водой и питательными веществами. Меняются и способы размножения. Споры и семена становятся самыми пригодными для этих целей на суше. Начинаются отложения не переработанных органических отходов. Вместе с отложениями каменных углей, начинает высвобождаться дополнительный кислород.
195 млн. лет назад – первые птицы и млекопитающие. Это: птеранодон, плезиозавр, мезозавр, бронтозавр, трицератопс и другие.
Кайнозой. 67 млн. лет назад. Мир млекопитающих, птиц, насекомых и растений огромен. В предыдущий период произошли значительные похолодания, которые внесли некоторые изменения в процесс размножения растений. Преимущества получили покрытосемянные.
8 млн. лет назад – период формирования современных существ и приматов.
Хотя процесс эволюции шел почти 4 млрд. лет, доклеточные живые организмы существуют и сегодня. Это вирусы и фаги. То есть одни доклеточные эволюционировали в человека, а другие остались, как были.
На сегодня фауна насчитывает порядка 1,2 млн. видов, а флора около 0,5 млн.