เราทุกคนล้วนเป็นส่วนหนึ่งของเปลือกที่มีชีวิต - ชีวมณฑล นี่เป็นระบบนิเวศที่ไม่เหมือนใครไม่เพียง แต่ในโลกของเราเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกาแลคซีโดยรวมด้วย แน่นอน ผลการศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ยืนยันว่ามีการค้นพบสารอินทรีย์บนดาวอังคารและบนดาวเคราะห์น้อยต่างๆ แต่รูปแบบชีวิตที่หลากหลายดังกล่าวมีเฉพาะในโลก หากคุณพร้อมที่จะขยายขอบเขตอันไกลโพ้นเล็กน้อยและก้าวไปไกลกว่าหลักสูตรของโรงเรียน ก็ถึงเวลาที่จะพูดถึงรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับลักษณะของชีวมณฑล โครงสร้าง และหน้าที่หลัก
แนวคิดของชีวมณฑลและสาระสำคัญ
ชีวมณฑลเป็นเปลือกที่มีเงื่อนไขของโลกซึ่งมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ ทำไมต้องมีเงื่อนไข? ความจริงก็คือเปลือกอื่นๆ ของดาวเคราะห์ (บนบก น้ำ และอากาศ) ล้อมดาวเคราะห์ด้วยชั้นที่ต่อเนื่องกัน อย่างแรกคือโลกและเปลือกโลกในมหาสมุทร (เปลือกโลก) จากนั้นไฮโดรสเฟียร์ (รวมแหล่งน้ำทั้งหมด) หลังจาก - บรรยากาศ(ซองอากาศผ่านเข้าสู่อวกาศอย่างราบรื่น) เป็นการยากที่จะจินตนาการว่าชีวมณฑลเป็นชั้นเฉพาะ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตมีการกระจายอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งพื้นผิวโลก และสามารถมีชีวิตอยู่ได้ในองค์ประกอบทั้งสาม
ลักษณะสำคัญของชีวมณฑลย้อนกลับไปในสมัยโบราณ แต่ก็ยังเป็นเปลือกที่ "อายุน้อยที่สุด" ในโลกของเรา สิ่งมีชีวิตบนโลกถือกำเนิดขึ้นเมื่อไม่นานนี้ เพียง 3.8 พันล้านปีก่อน ซึ่งเมื่อเทียบกับอายุของโลก เป็นเพียงเรื่องเล็กน้อยเท่านั้น มีสองแนวคิดของชีวมณฑล:
- อันแรกให้คำจำกัดความของเปลือกว่าเป็นผลรวมของอินทรียวัตถุทั้งหมดบนโลก มันเป็นพื้นฐานสำหรับคำที่ใช้มาจนถึงทุกวันนี้
- แนวคิดที่สองเสนอโดย V. I. Vernadsky เขาเชื่อว่าชีวมณฑลเป็นความสามัคคีที่แยกออกไม่ได้และปฏิสัมพันธ์ของธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตในความหมายกว้างๆ ของคำจำกัดความเหล่านี้
อย่างไรก็ตาม ลักษณะสำคัญของชีวมณฑลนั้นถูกกำหนดโดยองค์ประกอบอินทรีย์อย่างแม่นยำ ท้ายที่สุด นี่คือความแตกต่างพื้นฐานจากเปลือกอื่นๆ ของโลก
หลักคำสอนของชีวมณฑลและที่มาของคำศัพท์
แนวคิดของเปลือกหอยที่มีชีวิตถูกเสนอในศตวรรษที่ 19 Jean-Baptiste Lamarck ให้คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับชีวมณฑลในขณะที่ชื่อทางการยังไม่มีอยู่จริง ในปี 1875 นักบรรพชีวินวิทยาและนักธรณีวิทยาชาวออสเตรีย Eduard Suess ได้คิดค้นคำว่า "ชีวมณฑล" ซึ่งยังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้
นักปรัชญาโซเวียตและนักชีวเคมี V. I. Vernadsky มีส่วนสนับสนุนอย่างมากในการศึกษาสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก เขามีชื่อเสียงด้วยการสร้างหลักคำสอนแบบองค์รวมของชีวมณฑล ที่ในงานเขียนของเขา สิ่งมีชีวิตทำหน้าที่เป็นพลังอันทรงพลังที่มีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงของโลกอย่างต่อเนื่อง
ขีดจำกัดของสิ่งมีชีวิต
คำอธิบายทั่วไปของชีวมณฑลเริ่มต้นด้วยคำอธิบายของขอบเขตที่สิ่งมีชีวิตสามารถอยู่ได้ บางตัวค่อนข้างเหนียวแน่นและสามารถทนต่อสภาวะวิกฤตที่สุดได้
ขอบเขตของชีวมณฑล:
- ขอบบน. มันถูกกำหนดโดยชั้นบรรยากาศและโดยเฉพาะชั้นโอโซนของโลกนั้นอยู่ที่ประมาณ 15-20 กิโลเมตร ยิ่งใกล้กับเส้นศูนย์สูตรมากเท่าไร ม่านบังตาของดาวเคราะห์ก็จะยิ่งมีพลังมากขึ้นเท่านั้น เหนือชั้นโอโซน ชีวิตเป็นไปไม่ได้เพราะรังสีอัลตราไวโอเลตเข้ากันไม่ได้กับกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์สิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ ปริมาณออกซิเจนจะลดลงอย่างมากตามความสูง และยังเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตอีกด้วย
- ขอบล่าง. กำหนดโดยเปลือกโลกความลึกสูงสุดที่เป็นไปได้ไม่เกิน 3.5 - 7.5 กิโลเมตร ทุกอย่างขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างมากซึ่งทำให้เกิดการสลายตัวของโครงสร้างโปรตีน อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่กระจุกตัวที่ระดับความลึกเพียงไม่กี่เมตร ซึ่งเป็นระบบรากของพืช เชื้อรา จุลินทรีย์ แมลง และสัตว์ที่อาศัยอยู่ในโพรง
- อาณาเขตในไฮโดรสเฟียร์. สิ่งมีชีวิตสามารถดำรงอยู่ได้ในทุกส่วนของมหาสมุทร ตั้งแต่พื้นผิวน้ำ (แพลงก์ตอน สาหร่าย) ไปจนถึงก้นร่องลึกใต้ท้องทะเลลึก ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์แล้วว่าชีวิตมีอยู่แม้ในร่องลึกบาดาลมาเรียนาที่ความลึก 11 กิโลเมตร
โครงสร้างเปลือกสด
ลักษณะสำคัญของชีวมณฑลได้แก่โครงสร้างของมัน Vernadsky แยกแยะสารหลายประเภทที่ประกอบเป็นเปลือกที่มีชีวิต ยิ่งไปกว่านั้น พวกมันอาจมีทั้งแหล่งกำเนิดอินทรีย์และอนินทรีย์:
- สิ่งมีชีวิต. ซึ่งรวมถึงทุกสิ่งที่มีโครงสร้างเซลล์ อย่างไรก็ตาม มวลของสิ่งมีชีวิตในโครงสร้างของไบโอสเฟียร์นั้นมีขนาดเล็กและมีจำนวนถึงหนึ่งในล้านของเปลือกทั้งหมดอย่างแท้จริง ลักษณะของสิ่งมีชีวิตในชีวมณฑลคือเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของโลกของเรา ท้ายที่สุด มันคือสิ่งมีชีวิตที่มีอิทธิพลต่อรูปร่างหน้าตาของโลกอย่างต่อเนื่อง ทำให้โครงสร้างพื้นผิวเปลี่ยนแปลงไป
- สารชีวภาพ. เหล่านี้เป็นโครงสร้างที่สร้างขึ้นและประมวลผลโดยสิ่งมีชีวิต น่าแปลกที่เป็นเวลาหลายล้านปีที่สิ่งมีชีวิตได้ผ่านระบบอวัยวะของพวกมันไปเกือบทั่วทั้งมหาสมุทรโลก มีก๊าซในชั้นบรรยากาศจำนวนมหาศาลและแร่ธาตุจำนวนมาก กระบวนการเหล่านี้ผลิตแร่ธาตุที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์ เช่น น้ำมัน หินคาร์บอเนต และถ่านหิน
- สารเฉื่อย. เหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตซึ่งเกิดขึ้นโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมโดยตรงของสิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึงหิน แร่ธาตุ และส่วนอนินทรีย์ของดิน
- สารเฉื่อยชีวภาพ. เราจำได้ว่าสิ่งมีชีวิตส่งผลกระทบต่อโลกอย่างต่อเนื่อง เป็นผลให้เกิดสารที่เป็นผลมาจากการสลายตัวและการทำลายโครงสร้างเฉื่อย กลุ่มนี้ประกอบด้วย ดิน เปลือกโลกที่ผุกร่อน และหินตะกอนที่มีแหล่งกำเนิดอินทรีย์
- นอกจากนี้ โครงสร้างของไบโอสเฟียร์ยังรวมถึงสารที่อยู่ในสถานะของการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี
- อะตอมเป็นกลุ่มที่แยกจากกัน ซึ่งถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องในกระบวนการไอออไนเซชันภายใต้อิทธิพลของรังสีคอสมิก
- เมื่อเร็ว ๆ นี้ สารที่มาจากนอกโลก (จักรวาล) ได้รวมอยู่ในโครงสร้างของชีวมณฑลแล้ว
สิ่งมีชีวิตในเปลือกอื่นๆ ของโลก
ถ้าเราศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับลักษณะและองค์ประกอบของชีวมณฑลแล้ว เราไม่สามารถพิจารณาคุณลักษณะของกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตในเปลือกอื่นๆ ของโลกได้:
อากาศ. สิ่งมีชีวิตไม่สามารถแขวนลอยในชั้นบรรยากาศได้ หยดน้ำด้วยกล้องจุลทรรศน์ทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับชีวิตของแอโรบิออน และกิจกรรมแสงอาทิตย์และละอองลอยทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่สิ้นสุด สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในบรรยากาศแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม Trobobionts - ทำงานในอวกาศตั้งแต่ยอดไม้ไปจนถึงเมฆคิวมูลัส Altobionts เป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถอยู่รอดได้ในอากาศบาง Parabionts - ตกลงสู่ชั้นบรรยากาศที่สูงที่สุดโดยบังเอิญ ที่ระดับความสูงนี้ พวกมันสูญเสียความสามารถในการสืบพันธุ์และวงจรชีวิตของพวกมันก็ลดลงอย่างมาก
ธรณีโอสเฟียร์. เปลือกโลกทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นและที่อยู่อาศัยของ geobionts เปลือกนี้ยังมีหลายระดับที่สิ่งมีชีวิตที่เฉพาะเจาะจงมีชีวิตอยู่ Terrabionts เป็นสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่โดยตรงบนผิวดิน ในทางกลับกัน เทอร์ราบิโอสเฟียร์ก็ถูกแบ่งออกเป็นเปลือกอีกหลายชั้น: ไฟโตสเฟียร์ (โซนจากยอดต้นไม้ถึงพื้นผิวโลก) และไอพีโดสเฟียร์ (ชั้นดินและเปลือกโลกที่ผุกร่อน) เขต Aeolian - พื้นที่สูงซึ่งชีวิตเป็นไปไม่ได้แม้แต่กับพืชที่สูงกว่า Eolobionts เป็นตัวแทนทั่วไปของโซนนี้ Lithobiosphere - ชั้นลึกของเปลือกโลก โซนนี้แบ่งออกเป็นไฮโปเทอร์ราบิโอสเฟียร์ (สถานที่ที่รูปแบบชีวิตแบบแอโรบิก (ที่ต้องการออกซิเจน) สามารถอยู่ได้) และเทลลูโรไบโอสเฟียร์ (เฉพาะสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช้ออกซิเจน (ปราศจากออกซิเจน) เท่านั้นที่สามารถอยู่รอดได้ที่นี่) นอกจากนี้ ลิโธบิออนต์ยังสามารถพบได้ในลิโธบิโอสเฟียร์ ซึ่งอาศัยอยู่ในน้ำใต้ดินและรูพรุนของหิน
ไฮโดรบิโอสเฟียร์. พื้นที่นี้ครอบคลุมแหล่งน้ำทั้งหมด (ยกเว้นน้ำใต้ดินและความชื้นในบรรยากาศ) ของโลกของเรา รวมถึงธารน้ำแข็ง ชาวทะเลและมหาสมุทรเรียกว่า hydrobionts ซึ่งแบ่งออกเป็น: Aquabionts - ผู้อาศัยในน่านน้ำทวีป Marinobionts เป็นสิ่งมีชีวิตในทะเลและมหาสมุทร เสาน้ำมีความแตกต่างกันไปสามระดับของชีวิต ขึ้นอยู่กับปริมาณแสงแดดที่ส่องเข้ามาภายใน: โฟโตสเฟียร์เป็นโซนที่มีแสงสว่างมากที่สุด สภาพดิสโฟโตสเฟียร์นั้นเป็นบริเวณพลบค่ำของมหาสมุทรเสมอ (ไม่เกิน 1% ของความร้อนจากแสงแดด) Aphotosphere - โซนแห่งความมืดแน่นอน
จากทุนดราสู่ป่าเขตร้อน การจำแนกประเภทของไบโอมดาวเคราะห์
ลักษณะของชีวมณฑลเชื่อมโยงกับแนวคิดไบโอมอย่างแยกไม่ออก คำนี้หมายถึงระบบชีวภาพขนาดใหญ่ที่มีพืชพันธุ์เด่นบางประเภทหรือลักษณะภูมิทัศน์เฉพาะ มีทั้งหมดเก้า ด้านล่างนี้เป็นคำอธิบายสั้น ๆ ของ mainชีวมณฑลชีวมณฑล:
- ทุนดรา. พื้นที่กว้างใหญ่ไร้ต้นไม้ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ทางตอนเหนือของยูเรเซียและอเมริกาเหนือ พืชพรรณของโซนนี้ไม่อุดมสมบูรณ์ ส่วนใหญ่เป็นไลเคน หญ้าและมอสตามฤดูกาล สัตว์ป่ามีความหลากหลายมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงเดือนที่อากาศอบอุ่นของปี ซึ่งเป็นช่วงที่นกและสัตว์ต่าง ๆ อพยพเข้าสู่ฤดูการอพยพ
- ไทกะ. พืชพรรณหลักในบริเวณนี้คือป่าสน ไบโอมมีพื้นที่ประมาณ 11% ของพื้นที่ทั้งหมด แม้ว่าสภาพอากาศจะเลวร้าย แต่ไทกะก็มีพืชและสัตว์ที่หลากหลายมาก
- ป่าดงดิบ. ตั้งอยู่ในเขตอบอุ่น ฤดูกาลของสภาพอากาศและความชื้นในปริมาณที่เพียงพอทำให้เกิดการพัฒนาพืชพรรณบางชนิดในไบโอมนี้ ส่วนใหญ่เป็นพันธุ์ไม้ใบกว้าง นอกจากนี้ ป่าเหล่านี้ยังเป็นที่อยู่ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม นก และเชื้อรามากมาย อีกทั้งยังมีแมลงและจุลินทรีย์อีกด้วย
- สเตปป์. ไบโอมนี้แสดงโดยสเตปป์เอเชียและทุ่งหญ้าแพรรีแบบคลาสสิกของอเมริกาเหนือ ส่วนใหญ่มักจะเป็นพื้นที่เปิดโล่งที่ไม่มีต้นไม้เนื่องจากขาดความชื้นอย่างมีนัยสำคัญ แต่โลกของสัตว์ก็ยังมีความหลากหลาย
- โซนเมดิเตอร์เรเนียน. บริเวณรอบทะเลที่มีชื่อเดียวกันมีลักษณะเป็นฤดูร้อนและค่อนข้างแห้งแล้งและฤดูหนาวที่เย็นสบายมาก พืชพรรณทั่วไปประกอบด้วยป่าไม้ใบแข็ง พุ่มไม้หนาม และหญ้า
- ทะเลทราย. น่าเสียดายที่พื้นที่มากกว่า 30% ถูกครอบครองโดยพื้นที่ที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการอยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิต โซนทะเลทรายมีตลอดทั่วทั้งแอฟริกาและออสเตรเลีย ในอเมริกาใต้ เช่นเดียวกับในภาคใต้ ตะวันตกเฉียงใต้ และในใจกลางของยูเรเซีย พืชและสัตว์ในภูมิภาคเหล่านี้ค่อนข้างหายาก
- สะวันนา. ไบโอมนี้เป็นพื้นที่เปิดโล่งที่ปกคลุมไปด้วยหญ้าและต้นไม้เพียงต้นเดียว แม้ว่าที่จริงแล้วสิ่งเหล่านี้จะเป็นดินที่ค่อนข้างยากจน แต่บรรดาสัตว์ในโซนนี้ก็โดดเด่นด้วยความหลากหลาย สะวันนาเป็นลักษณะของแอฟริกา อเมริกาใต้ และออสเตรเลีย
- ป่าดงดิบ (เขตร้อน) โซนนี้โดดเด่นด้วยรูปแบบที่แปลกประหลาดของพุ่มไม้หนามและต้นเบาบับอายุหลายศตวรรษ เนื่องจากการกระจายของปริมาณน้ำฝนที่ไม่สม่ำเสมอ พืชพรรณของไบโอมนี้จึงค่อนข้างเบาบาง ป่าไม้เขตร้อนสามารถพบได้ในเอเชียตะวันตกเฉียงใต้และแอฟริกา
ป่าเขตร้อน. นี่คือพื้นที่ที่ฝนตกชุกที่สุดในโลกของเรา พืชพรรณของไบโอมนี้มีความโดดเด่นในด้านขนาดและความหลากหลาย ป่าฝนที่มีใบกว้างตั้งอยู่ในแอ่งของแม่น้ำขนาดใหญ่ที่ไหลเต็ม เช่น อเมซอน โอริโนโก ไนเจอร์ ซัมเบซี คองโก พวกเขายังครอบคลุมคาบสมุทรและหมู่เกาะในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
ฟังก์ชั่นพื้นฐานของเปลือกหอยที่มีชีวิตในธรรมชาติ
ถึงเวลาพิจารณาหน้าที่หลักของชีวมณฑลและลักษณะของพวกมันแล้ว:
- พลังงาน. ฟังก์ชั่นนี้ดำเนินการโดยพืชที่มีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์แสง โดยการสะสมพลังงานแสงอาทิตย์ พวกมันจะกระจายพลังงานระหว่างส่วนประกอบอื่นๆ ของเปลือกที่มีชีวิต หรือสะสมในอนุภาคอินทรีย์ที่ตายแล้ว นี่คือลักษณะของแร่ธาตุที่ติดไฟได้ (ถ่านหิน พีท น้ำมัน)
- แก๊ส. สิ่งมีชีวิตเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนก๊าซอย่างต่อเนื่อง
- ความเข้มข้น. สิ่งมีชีวิตบางรูปแบบมีความสามารถในการคัดเลือกองค์ประกอบชีวภาพจากสภาพแวดล้อมภายนอก ต่อมาใช้เป็นแหล่งกำเนิดของสารเหล่านี้ได้
- ทำลายล้าง. สิ่งมีชีวิตส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างต่อเนื่อง ย่อยสลายและแปรรูปพื้นผิวของมัน นี่คือวิธีสร้างสสารเฉื่อยและเฉื่อยทางชีวภาพ
- สร้างสิ่งแวดล้อม. ชีวมณฑลรักษาสมดุลของสภาพแวดล้อมที่ดีและไม่เอื้ออำนวยซึ่งจำเป็นสำหรับชีวิตที่สมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิต
คุณสมบัติของชีวมณฑล
เนื่องจากเปลือกที่มีชีวิตเป็นระบบที่ซับซ้อนมาก ลักษณะของชีวมณฑลไม่สามารถทำได้หากไม่มีคุณสมบัติพื้นฐานที่กำหนดความจำเพาะ:
- การรวมศูนย์. กระบวนการทั้งหมดในเปลือกที่มีชีวิตนั้นกระจุกตัวอยู่รอบ ๆ สิ่งมีชีวิต พวกมันครอบครองศูนย์กลางในหลักคำสอนของชีวมณฑล
- เปิดใจ. ชีวมณฑลสามารถดำรงอยู่ได้เพราะพลังงานจากภายนอกเท่านั้น ในกรณีนี้คือกิจกรรมแสงอาทิตย์
- ปรับตัวเอง. ชีวมณฑลเป็น "สิ่งมีชีวิตแบบองค์รวม" ซึ่งเหมือนกับสิ่งมีชีวิตที่มีความสามารถในการรักษาสมดุล
- วาไรตี้. สัตว์ พืช จุลินทรีย์ และเชื้อราจำนวนมากอาศัยอยู่บนโลก
- ดูแลการไหลเวียนของสาร เกิดจากสิ่งมีชีวิตที่มีการสังเคราะห์แสงและการไหลเวียนของสาร ในลักษณะของชีวมณฑล กระบวนการทั้งสองนี้ครอบครองหนึ่งในสถานที่หลัก
วิวัฒนาการและประวัติศาสตร์การพัฒนาเปลือกมีชีวิตของโลก
ถ้าเราอธิบายลักษณะของชีวมณฑลจากมุมมองของวิวัฒนาการ เราสามารถพูดได้ว่านี่เป็นเปลือกเดียวที่มีการพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตมันคือมันที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ส่วนอนินทรีย์ของเปลือกที่มีชีวิตไม่มีความสามารถในการพัฒนา ถ้าเราพูดถึงลักษณะของชีวมณฑลในอนาคต ทุกอย่างก็จะซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย เปลือกเริ่มไม่เสถียรมากขึ้นเรื่อยๆ และเป็นการยากมากที่จะคาดการณ์การพัฒนาเพิ่มเติม
ชีวมณฑลประดิษฐ์
บุคคลไม่สามารถอยู่นอกเปลือกที่มีชีวิตได้ มันยากมากที่จะทำซ้ำทั้งหมดที่สามารถให้ได้ ลักษณะของชีวมณฑลนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวมากจนมนุษยชาติยังไม่สามารถสร้างสภาพขึ้นมาใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ในสภาพแวดล้อมที่ประดิษฐ์ขึ้น อย่างไรก็ตาม วิทยาศาสตร์ไม่หยุดนิ่ง และบางทีในอนาคตนักวิทยาศาสตร์อาจประสบความสำเร็จในทิศทางนี้
