Границы распространения микроорганизмов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казанский национально-исследовательский технический университет

Курсовая работа

Границы распространения микроорганизмов

Выполнила:

ст. группы 1213-32

Хайбрахманова А.Б.

Проверил: Рощин В.А.

Казань

2015

Содержание

1. Понятие биосферы

2. Сущность микроорганизмов

3. Распространение микроорганизмов в природе

4. Микрофлора почвы

5. Микрофлора воды

6. Микрофлора воздуха

7. Микрофлора организма человека

8. Микрофлора кожи

9. Границы распространения микроорганизмов

Литература

1. Понятие биосферы

Биосфера - поверхность нашей планеты, ее внешняя область, которая отделяет ее от космической среды.

Биосфера - область земной коры, где трансформируется космическое излучение в деятельное земную энергию (электрическую, химическую, механическую, тепловую).

Границы биосферы. Границы атмосферы определяются наличием условий, необходимых для жизни различных организмов.

Нижняя граница биосферы ограничена температурой подземных вод и горных пород, которая постепенно растет и на глубине 1,5-15 км (гейзеры-материнская порода) уже превышает 100°С. Наибольшая глубина, на которой в слоях земной коры найдены бактерии составляет 4 км. В нефтяных месторождениях на глубине 2-2,5 км бактерии регистрируются в значительном количестве. В океане - жизнь распространяется в более значительных глубин и встречается даже на дне океанских впадин (10-11 км от поверхности), где температура около 0°С.

Верхняя граница жизни в атмосфере ограничена интенсивной концентрацией ультрафиолетовой радиации. Физической границей распространения жизни в атмосфере является озоновый экран, на высоте 25-30 км поглощает большую часть ультрафиолетового излучения Солнца, хотя основная часть живых существ концентрируется на высоте 1-1,5 км.

На высоте 20-22 км, где еще наблюдается наличие живых организмов: бактерий, спор грибов, простейших. При запусков геофизических ракет в стратосферу на высоте 85 км в пробах воздуха были обнаружены споры микроорганизмов в латентном (спящем) состоянии. В горах межарозповсюдження наземной жизни достигает около 6 км над уровнем моря.

Заселенными есть невероятные обитания: термальные источники, температура в которых достигает 100°С, возрастные снега Гималаев, где на высоте 8300 м существуют девять видов бактерий, безводные пустыни и надсолони озера, где бушуют цианобактерии и один из видов креветок.

На поверхности Земли в наше время полностью отсутствует жизнь только в областях значительных оледенений и в кратерах действующих вулканов.

Биосфера - общепланетных оболочка.

Структура биосферы: нижние слои атмосферы, гидросфера, верхние слои литосферы.

Состав и строение биосферы обусловлены современной и прошлой жизнедеятельностью всей совокупности живых организмов.

Биосфра является следствием взаимодействия живых и неживых компонентов, аккумуляции и перераспределения в ней огромного количества энергии.

Биосфера является термодинамически открытой, самоорганизованной, саморегулируемой динамично уравновешенной, устойчивой системой.

Границы биосферы: верхняя граница - лучевая - обусловлена наличием жесткого коротковолнового ультрафиолетового излучения. От него жизнь защищается озоновым слоем.

Нижняя граница - термическая. В определенных температурных режимах жизнь существовать не может.

Биосфера - не просто внешняя среда существования человека. Мы должны осознать, что это ее дом. Человек становилась по законам живого, биосферы. Поэтому и сегодня она должна считаться с законами именно биосферы как сферы своей жизни. Игнорирование или просто непонимание этих существенных особенностей человеческого существования привело к трагическим последствиям - глобального экологического кризиса антропогенного происхождения. Проблематичным становится вообще дальнейшее существование человеческого рода. Осознавая эти сложные обстоятельства современной цивилизационного развития, ЮНЕСКО как одно из комплексных программ, требующих глубокого изучения определило проблему "Человек и биосфера". Такие действия являются ярким признаком осознания мировым сообществом глобальности, всеобщности проблемы биосферы и особенностей человеческого бытия в ней.

Впрочем, действительно практическое решение "Обязательства экологических проблем должно опираться прежде всего на профессиональное научно-экологическое исследование. Оно не может ограничиваться уровнем узко-прагматического захвата модной проблематикой с целью воздействия на массовое сознание для реализации собственных целей определенных политических или деловых кругов.

Таким образом, решение "Обязательства экологических проблем требует глубокого научно-экологического изучения феномена биосферы, закономерности ее функционирования и развития, ее истории, продолжается как меньше 4 млрд. лет. Она порождает человека, но и человек творит биосферу. Для этого "итоговые" настоящем негативные воздействия человека на биосферу является лишь результатом социоэкономического, то есть - цивилизационного развития. Они является следствием особенностей эколого-эволюционного развития человека, тем типом адаптации, который присущ роду человеческому в биосфере.

В современной науке биосфера является предметом детального изучения. Как же понимают современные ученые понятие биосферы

Надо сразу заметить, что поскольку разные ученые последовали различные исторические научные традиции, кроме того, исследователи являются представителями различных наук, единого определения понятия биосферы нет, а существует много различных определений. Как правило, существенным в биосфере считают определенный аспект классических представлений о биосфере.

Да, определенные авторы (В. Ковда, А. Тюрюканов) подчеркивают, что биосфера - это оболочка Земли, состав, строение и энергетика которой обусловлены прежней и современной деятельностью живых организмов. Биосфера охватывает нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы.

Другие исследователи (А. Григорьев) определяет его биосферу как совокупность живых существ на планете. Дж. Хатчинсон рассматривает биосферу как часть земного шара, в пределах которой существует жизнь.

М. Тимофеев-Ресовский так структурирует биосферу: биосфера в узком смысле слова, то есть сумма живых организмов - "живое вещество" и область "былых биосфер", очерчена розрподилом на Земле биогенных осадочных пород.

М. Вассаевич понимает биосферу как сложную многослойную оболочку Земли и обозначает ее термином мегабиосфера. Она сложилась под влиянием жизнедеятельности организмов. Сверху отграниченная атмосферой, снизу - геологическими залежами, в которых нет следов жизни. Мегабиосфера структурирована следующим образом. Апобиосфера - часть биосферы, которая находится над слоем атмосферы, в котором находятся живые формы в состоянии анабиоза. Парабиосфера - сфера анабиозных форм жизни. Далее - собственно биосфера. И потом - метабиосфера - глубокие оболочки Земли, которые когда-то находились под влиянием живого вещества.

Ю. Одума характеризует биосферу как самую большую и ближайшую по признакам самообеспечения к идеалу экологическую систему. Биосфера включает все живые организмы Земли во взаимодействии с физической средой, что обеспечивает ее целостность и единство. Одум также называет биосферу экосферы, подчеркивая таким образом ее экологическую сущность.

Таковы характерные точки зрения и рассуждений о биосфере и ее сущность. Они демонстрируют разные стороны изучения этой сложной экосистемы и отсутствие единого ее определения.

Впрочем, характерно, что человек в его социокультурной сущности, деятельность человека не включаются в приведенные определения биосферы, хотя еще Вернадский говорил, что деятельность человека - это мощная геологическая сила. Итак, преобладают трактовка сущности биосферы согласно требованиям классического типа научной рациональности. Хотя, как мы уже рассматривали в прошлой теме, методологи экологии отмечают качественных изменениях биосферы и необходимости учета в ее существовании существенного влияния человека.

2. Сущность микроорганизмов

Как показывает само название, объекты, относимые к микроорганизмам, были выделены по признаку их малых размеров. Если принять за критерий границу видимости невооруженным глазом равную 70-80 мкм, то все объекты, которые лежат за пределами этой границы, можно отнести к микроорганизмам (1 микрометр равен одной тысячной миллиметра).

Мир микроорганизмов - это преимущественно мир одноклеточных форм. Диапазон размеров микроорганизмов велик. Величина самых крупных представителей микромира, лежащих на границе видимости невооруженным глазом, приблизительно 100 мкм (некоторые диатомовые водоросли, высшие протисты). На порядок ниже размеры одноклеточных зеленых водорослей и клеток дрожжей, еще ниже размеры, характерные для большинства бактерий. В среднем линейные размеры бактерий лежат в пределах 0,5-3 мкм, но есть среди бактерий свои "гиганты" и "карлики". Например, клетки нитчатой серобактерии Beggiatoa alba имеют диаметр до 50 мкм; Achromatium oxaliferum, считающийся одним из крупных бактериальных организмов, имеет в длину 15-100 мкм при поперечнике примерно 5-33 мкм, а длина клетки спирохеты может быть до 250 мкм.

Самые мелкие из известных прокариотных клеток - бактерии, принадлежащие к группе микоплазм. Описаны микоплазы с диаметром клеток 0,1-0,15 мкм.

Поскольку молекулы всех соединений имеют определенные физические размеры, то, исходя из объема клетки с диаметром 0,15 мкм, легко подсчитать, что в ней может содержаться порядка 1200 молекул белка и осуществляться около 100 ферментативных реакций. Минимальное число ферментов, нуклеиновых кислот и других макромолекулярных компонентов, необходимых для самовоспроизведения теоретической "минимальной клетки", составляет, по проведенной оценке, около 50. Это то, что необходимо для поддержания клеточной структуры и обеспечения клеточного метаболизма. Таким образом, в группе микоплазм достигнут размер клеток, близкий к теоретическому пределу клеточного уровня организации жизни. Мельчайшие микоплазменные клетки равны или даже меньше частиц другой группы микроскопических организмов - вирусов.

Если бактериальные клетки обычно можно увидеть в световой микроскоп, то вирусы, размеры большинства которых находятся в диапазоне 16-200 нм (1 нанометр равен одной миллионной миллиметра), лежат за пределами его разрешающей способности. Впервые наблюдать вирусы и выяснить их структуру удалось после изобретения электронного микроскопа. По своим размерам вирусы занимают место между самыми мелкими бактериальными клетками и самыми крупными органическими молекулами. Размер частиц вируса-сателлита (18 нм) и величина крупной молекулы глобулярного белка (13 нм) близки. Таким образом, если раньше между известными биологам организмами и неживыми молекулами химиков существовала пропасть, то теперь этой пропасти нет: она заполнена вирусами.

Размеры всех живых организмов, выраженные в одних единицах, например в ангстремах (1 мл равен 10 в степени 7 ангстрем), располагаются в диапазоне от 100 ангстрем (самые мелкие вирусы) до 10 в степени 11 ангстрем (размеры кита). Если за границу, разделяющую микромиры и макромиры, принять предел видимости невооруженным глазом, т.е. приблизительно 10 в степени 6 ангстрем, то на основании приведенных значений на долю микромира приходится огромный диапазон величин.

Краткое рассмотрение различных представителей микромира, занимающих определенные "этажи" размеров, показывает, что, как правило, величина объектов определенно связана с их структурной сложностью. Нижний предел размеров свободноживущего одноклеточного организма определяется пространством, требуемым для упаковки внутри клетки аппарата, необходимого для независимого существования. Ограничение верхнего предела размеров микроорганизмов определяется, по современным представлениям, соотношениями между клеточной поверхностью и объемом. При увеличении клеточных размеров поверхность возрастает в квадрате, а объем - в кубе, поэтому соотношение между этими величинами сдвигается в сторону последнего.

У микроорганизмов по сравнению с макроорганизмами очень велико отношение поверхности к объему. Это создает благоприятные условия для активного обмена между микроорганизмами и внешней средой. И действительно, метаболическая активность микроорганизмов, измеренная по разным показателям, в расчете на единицу биомассы намного выше, чем у более крупных клеток. Поэтому представляется закономерным, что низшие формы жизни могли возникнуть и в настоящее время могут существовать только на базе малых размеров, так как последние создают целый ряд преимуществ, обеспечивающих жизнеспособность этим формам жизни.

3. Распространение микроорганизмов в природе

Микроорганизмы распространены в окружающей среде повсеместно. Они находятся в почве, воде, воздухе, организме человека и животных. Микроорганизмы участвуют в процессах превращения веществ, усвоении их растениями и животными.

Микроорганизмы обладают способностью приспосабливаться (адаптироваться) к самым различным условиям окружающей среды. Они встречаются в разнообразных сочетаниях (ассоциациях) и количествах. Каждый объект имеет свою, характерную для него микрофлору. Наши знания об особенностях распространения микроорганизмов помогают предупреждать инфекционные болезни и даже ликвидировать некоторые из них.

4. Микрофлора почвы

В почве микроорганизмы находят наиболее благоприятные условия для своего развития. Органические вещества, минеральные соединения, достаточная влажность почвы создают условия для накопления в ней огромного количества микроорганизмов.

Наиболее богата микроорганизмами культурная, возделываемая почва (до 5 млрд. в 1 г почвы), наименее - почва пустынь, бедная влагой и органическими веществами (200 млн. в 1 г).

Неодинаково также число микроорганизмов в почве в различных климатических условиях: в южных областях оно значительно выше. Неравномерно распределение их и в разных слоях почвы. Так, в поверхностном слое почвы, вследствие губительного действия солнечных лучей и высыхания, микроорганизмов сравнительно мало, на глубине 10-20 см число их достигает максимума и затем, по мере углубления, количество их стремительно падает.

Микрофлора почвы очень разнообразна; она состоит из нитрифицирующих, азотфиксирующих, денитрифицирующих, целлюлозоразлагающих бактерий; серо- и железобактерий, грибов, водорослей, простейших. Большинство микроорганизмов, обитающих в почве, принимает участие в круговороте веществ в природе: разложении органических веществ до неорганических, усвоении минеральных элементов и фиксации атмосферного азота растениями. С помощью микроорганизмов изменяется структура и химический состав почвы.

Почва может служить путем передачи возбудителей инфекций. С выделениями человека и животных, трупами и отбросами в почву попадают патогенные бактерии. Большинство из них из-за недостатка питательных веществ, влияния солнечного света и действия микробов-антагонистов быстро погибает. Однако некоторые микроорганизмы сохраняются в течение времени, достаточного для распространения инфекции (от нескольких часов до нескольких месяцев). Имеются и микроорганизмы, длительно (многие годы) сохраняющиеся в почве, через которую и происходит заражение животных и человека. К таким относятся спорообразующие бактерии: возбудители сибирской язвы, столбняка, газовой гангрены. И, наконец, для некоторых микроорганизмов почва - постоянное место обитания: возбудители ботулизма, актиномицеты и др.

5. Микрофлора воды

Вода открытых водоемов является естественной средой обитания многих микроорганизмов. В воду они попадают из почвы, с выделениями человека и животных, отбросами, сточными водами.

Обычная микрофлора почвы - сапрофиты. В воде обитают псевдомонады, микрококки, вибрионы. Помимо этого, в воду могут попасть, сохраниться и даже размножиться возбудители инфекционных болезней. Так, например, кишечная палочка и возбудители брюшного тифа переживают в воде длительное время, а возбудители холеры размножаются.

Интенсивность обсеменения воды микроорганизмами и состав микрофлоры зависят от степени загрязнения водоема, особенно органическими соединениями. Вблизи от населенных мест, в которых водоемы загрязняют сточными, хозяйственными и промышленными водами, количество микроорганизмов в воде особенно велико, а микрофлора более разнообразна.

В воде постоянно происходят процессы самоочищения - микроорганизмы погибают от действия солнечных лучей и химических веществ, осаждения, воздействия антибиотических веществ, вырабатываемых другими микроорганизмами, водорослями, грибами.

Вода морей и океанов также богата микроорганизмами, но там их значительно меньше, чем в пресноводных открытых водоемах. Особенно много микроорганизмов в слое придонного ила, на котором они образуют тонкую пленку. Наиболее чистыми являются почвенные воды, попадающие на поверхность через артезианские скважины и родники.

Вода играет большую роль в передаче инфекционных болезней. Возбудители кишечных инфекций, полиомиелита, туляремии, лептоспироза нередко вызывают "водные" эпидемии, а для холеры вода служит основным путем передачи инфекции.

Определение чистоты воды и предупреждение ее загрязнения - одно из обязательных мероприятий в борьбе с инфекционными болезнями.

6. Микрофлора воздуха

Воздух не содержит питательных субстратов, нужных для развития микроорганизмов. Кроме того, солнечная радиация, смена температуры и другие факторы оказывают неблагоприятное воздействие на микроорганизмы. Несмотря на это, в воздухе постоянно находится значительное количество микроорганизмов, которые попадают в воздух с пылью с поверхности почвы. Наиболее часто в воздухе встречаются споры грибов и бактерий, пигментные сапрофитные бактерии, плесневые и дрожжевые грибы, различные кокки.

Количество микроорганизмов в воздухе колеблется в широких пределах.

Наиболее загрязнен воздух крупных промышленных городов. В сельской местности воздух значительно чище, а меньше всего микроорганизмов содержится в воздухе над лесом, горами, морями.

В верхних слоях атмосферы микроорганизмов меньше, чем в нижних; зимою меньше, чем летом; в помещениях больше, чем под открытым небом. Особенно много бактерий в плохо проветриваемых помещениях при отсутствии влажной уборки.

Патогенные микроорганизмы попадают в воздух вместе с капельками слюны и мокроты, при кашле, чиханье, разговоре больных людей, а также с пылью с загрязненных предметов и инфицированной почвы.

Микроорганизмы находятся в воздухе в виде аэрозоля (капельках жидкости или в мельчайших твердых частицах, взвешенных в воздухе).

Вдыхая воздух, загрязненный патогенными микроорганизмами, человек может заболеть. Такой путь передачи инфекции называется воздушно-капельным (воздушно-пылевым).

Малоустойчивые патогенные микроорганизмы передаются обычно лишь на расстоянии, близком от больного (возбудителя кори, гриппа, коклюша); с частицами пыли переносятся кокки, споры и более устойчивые микроорганизмы. К последним относятся возбудители сибирской язвы, туберкулеза и др. Эпидемии заболеваний, распространяющихся через воздух, обычно возникают зимой при скоплении людей в закрытых помещениях, недостаточно проветриваемых и при отсутствии ежедневной влажной уборки.

Для предотвращения этих заболеваний применяют марлевые маски, которыми пользуется медицинский персонал, больные, сотрудники детских учреждений.

7. Микрофлора организма человека

Нормальная миклофлора человека сложилась в результате взаимодействия микро- и макроорганизма в процессе эволюции. Совокупность микробных видов, характерных для отдельных органов и полостей организма - биоценоз - необходимое условие нормальной жизнедеятельности организма. Нарушение биоценоза, появление необычных для него микроорганизмов, особенно болезнетворных, вызывает развитие заболевания.

Плод человека во время беременности стерилен. Уже при родах в организм ребенка из родового канала матери попадают микроорганизмы. Они также поступают с кожи матери, рук персонала, окружающих предметов и воздуха.

В течение жизни человека характер микрофлоры меняется, но в целом он постоянен и характерен для отдельных органов. Внутренние органы человека обычно стерильны (кровь, мозг, печень и др.). Органы и ткани, сообщающиеся с окружающей средой, содержат микроорганизмы.

8. Микрофлора кожи

Микрофлора кожи довольно постоянна. Она представлена стафилококками, стрептококками, дифтероидами, спорообразующими бактериями, дрожжеподобными грибами. Питательным субстратом для них являются выделения сальных и потовых желез, отмершие клетки и продукты распада. Микроорганизмы, попавшие на чистую здоровую кожу, обычно погибают от воздействия выделений разных желез и бактерий, постоянно обитающих на коже.

Загрязнение кожи способствует развитию патогенных микроорганизмов, поэтому очень важно постоянно поддерживать чистоту кожи.

Микрофлора полости рта обильна и разнообразна. Постоянная температура, влажность, наличие питательных веществ, щелочная реакция слюны создают благоприятные условия для развития микроорганизмов. Преобладают различные виды кокков, молочно-кислые бактерии, дифтероиды, спирохеты; встречаются веретенообразные палочки, актиномицеты и дрожжеподобные грибы.

Микроорганизмы полости рта играют большую роль в развитии кариеса зубов, стоматита, воспаления мягких тканей. В первой стадии воспалительного процесса преобладают стрептококки, бактероиды, актиномицеты. По мере развития кариеса к ним присоединяются гнилостные бактерии: протей, клостридии и др. В предупреждении этих заболеваний большое значение имеет гигиена рта.

Микрофлора желудочно-кишечного тракта. Обычно микрофлора желудка крайне скудна из-за губительного действия кислого желудочного сока. В тонком кишечнике, несмотря на щелочную реакцию, микроорганизмов также немного в связи с неблагоприятным действием ферментов. В толстом кишечнике условия для размножения микроорганизмов более благоприятны. На протяжении жизни человека микрофлора толстого кишечника меняется: у грудных детей преобладают молочно-кислые бактерии, у взрослых обычно обнаруживают бактероиды, бифидобактерии, кишечную палочку, фекальный стрептококк и др. Около трети каловых масс составляют различные микроорганизмы.

Микрофлора дыхательных путей. Человек вместе с воздухом вдыхает огромное количество микроорганизмов. Однако большинство из них задерживается в полости носа или выводится наружу с помощью мерцательного эпителия верхних дыхательных путей. В носоглотке и зеве обычно встречаются стафилококки, стрептококки, дифтероиды и др. При ослаблении организма (охлаждении, истощении, травмах) микроорганизмы - постоянные обитатели верхних дыхательных путей - могут вызывать различные заболевания, поражая при этом и нижние отделы дыхательного тракта (бронхиты, воспаление легких).

Микрофлора слизистой оболочки глаз очень скудна из-за действия на нее лизоцима, содержащегося в слезах. Все же на конъюнктиве встречаются стафилококки и дифтероиды.

Микрофлора влагалища изменяется в течение жизни женщины. У девочек преобладает кокковая флора, у взрослых женщин - палочка Дедерлейна. биосфера микроорганизм почва атмосфера

Нормальная микрофлора человека - необходимое условие сохранения его здоровья. Нарушение микробных биоценозов в разных органах и системах организма ведет к развитию патологических процессов, снижению защитных сил организма, развитию дисбактериоза.

9. Границы распространения микроорганизмов

По В.И. Вернадскому биосфера, охватывающая весь земной шар, небеспредельна, ее границы в значительной мере обусловлены существованием в ней живого вещества и определяют границы распространения жизни по земному шару, как по горизонтали, так и по вертикали. Однако, поскольку Земля имеет форму геоида, говорить о горизонтальных границах следует с некоторыми допущениями. Ведь если в экваториальных тропических и умеренных широтах жизнь распространена повсеместно, то в отношении циркумполярных областей, т.е. расположенных вокруг Северного и Южного полюсов, следует сделать уточнения.

Воды Северного Ледовитого океана с постоянным ледовым покровом на большей его части в точение круглого года довольно обильно заселены морскими животными. Низкие температуры не служат препятствием для распространения живых организмов и над ледовым покровом. Даже в Верхоянске, который до недавнего времени считался полюсом холода и где абсолютный минимум достиг -71°С, растут лиственничные северотаежные леса. Занесение спор мхов, грибов, лишайников и водорослей, которые могут выдержать еще более низкие температуры, вполне вероятно вплоть до Северного полюса. Там, где есть каменистый субстрат, например, на северных побережьях островов Северная Земля и Шпицберген, поселяется, хотя и разреженно, мохово-лишайниковая растительность. В Антарктиде лишайники встречаются даже в 360 км от Южного полюса на высоте 2000 м над уровнем моря. Поэтому можно утверждать, что хотя концентрация и разнообразие живых организмов на различных по природным условиям территориях и акваториях изменяются в довольно значительных пределах, жизнь существует на всем земном шаре. Следовательно, горизонтальных границ у биосферы нет, и речь следует вести только о ее вертикальной размерности, верхнем, атмосферном, и нижнем, литосферном, пределах.

В физической географии используется понятие, предложенное А.А. Григорьевым в 1937 г., - географическая оболочка", которым обозначается область взаимодействия лито-, гидро-, био- и атмосферы. Верхнюю границу оболочки обычно определяют несколько ниже слоя максимальной концентрации озона - в стратосфере на высоте 20-25 км. Иногда ее вертикальное простирание сужают или расширяют до мезопаузы на высоте 70-80 км. Нижняя граница географической оболочки находится в подкоровом слое несколько ниже "поверхности Мохоровича".

В географических работах, посвященных географической оболочке, биосфера долго рассматривалась как совокупность живых организмов или органической материи. При таком подходе недостаточно полно учитывались особенности биосферы как планетного образования. В современном представлении географов понятие "биосфера" отражает лишь частный, биоцентрический взгляд на географическую оболочку, которая представляет собой единственную на Земле геосистему планетного уровня (Исаченко, 1991).

Верхняя граница распространения жизни в атмосфере определяется, по всей видимости, не столько низкими температурами, сколько губительным действием радиации. Так, пыльца цветковых и голосеменных растений, споры грибов, мхов, папоротников и лишайников, бактерии и простейшие животные организмы постоянно или с сезонной ритмикой присутствуют в воздухе. Над сушей и акваторией в дожде, снеге, облаках и туманах кроме пыльцы и спор обнаружены микроорганизмы. Вся воздушная среда представляет собой суспензию жизнеспособных пыльцы, спор и микроорганизмов, содержание которых уменьшается с высотой. Интенсивность радиации, создаваемой космическими лучами, на высоте 9 км в десятки раз больше, чем на уровне моря, а на высотах 15-18 км возрастает уже в сотни раз. Высотное распространение микроорганизмов ограничивается потоком жесткой ультрафиолетовой радиации Солнца, убивающей все живое.

Главное значение в защите жизни на Земле от радиации принадлежит озону, основная масса которого расположена в виде слоя озоносферы на высоте от 10 до 50 км с максимумом концентрации на высоте 20-25 км (так называемый озоновый экран). В озоносфере озон содержится в ничтожном количестве: толщина его слоя при давлении 101,3 мПа и температуре 0°С в среднем для всей Земли составляет 2,5-3 мм, экваториальных областей - около 2, а высоких широт - до 4 мм. Озон весьма интенсивно поглощает радиацию на участке спектра с длиной волны менее 290 нм. Поэтому наиболее активная в биологическом отношении часть солнечного излучения не достигает земной поверхности.

В.И. Вернадский отмечал, что границы биосферы обусловлены прежде всего полем существования жизни, т.е. полем, где возможно размножение организмов. Можно утверждать, что вся тропосфера, высота которой 8-10 км в полярных широтах и 16-18 км у экватора, в большей или меньшей степени населена живыми организмами, которые находятся в ней либо временно, либо постоянно. Уже в тропопаузе резко изменяются физические и температурные характеристики биосферы, в частности прекращается интенсивное турбулентное перемешивание воздушных масс. Стратосфера, находящаяся выше тропопаузы, вряд ли пригодна для существования микроорганизмов. Верхний предел биосферы, или поля существования жизни, довольно ясно просматривается в тропопаузе. Однако верхний предел занесения спор и микроорганизмов, определяющий "поле устойчивости жизни" (живые организмы существуют, но не размножаются), возможен до верхней границы стратосферы.

Таким образом, область распространения живых организмов ограничена в основном тропосферой. Например, верхняя граница полета орлов находится на высоте 7 км; растения в горных системах и насекомые в воздушной среде не распространены выше 6 км; верхняя граница постоянного обитания человека - 5, обрабатываемых им земель - 4,5 км, леса в горных системах тропиков не растут выше 4 км.

Тропосфера - это воздушная среда, в которой осуществляется только передвижение организмов, нередко при помощи своеобразно приспособленных для этого органов. Настоящего аэропланктона, постоянно обитающего и размножающегося в воздушной среде, видимо, нет. В противном случае тропосфера представляла бы собой "кисель", максимально насыщенный микроорганизмами. Весь цикл своего развития, включая размножение, организмы осуществляют только в литосфере и гидросфере, а также на границе воздушной среды с этими оболочками.

Верхние слои атмосферы и стратосферы, в которые возможно занесение микроорганизмов, а также наиболее холодные и жаркие районы земного шара, где организмы могут существовать лишь в покоящемся состоянии, называются парабиосферой (по Дж. Хатчинсону).

В состав биосферы полностью включается гидросфера - озера, реки, моря и океаны. В морях и океанах наибольшая концентрация жизни приурочена к эвфотической зоне, куда проникает солнечный свет. Обычно ее глубина не превышает 200 м в морях и континентальных пресноводных бассейнах. Именно в этой зоне, где возможен фотосинтез, сосредоточены все фотосинтезирующие организмы и продуцируется первичная биологическая продукция.

Дисфотическая зона, начинающаяся с глубины 200 м, характеризуется полной темнотой и отсутствием фотосинтезирующих растений. Она представляет собой водную среду обитания активно перемещающихся животных. Вместе с тем через нее непрерывным потоком опускаются на дно морей и океанов отмершие растения, выделения и трупы животных.

О нижнем, литосферном, пределе биосферы ясного представления пока нет. В большинстве работ, посвященных биосфере, указывается, что нижний предел биосферы на континентах составляет в среднем 2-3 км. Здесь в условиях низких по сравнению с более глубокими слоями температуры и давления, но при участии живых организмов (микроорганизмов) и воды прекращается миграция химических элементов. Микробиологические исследования свидетельствуют о том, что микроорганизмы присутствуют также в пластовых водах, омывающих нефть, хотя сама нефть стерильна. Под океанами литосферный предел биосферы распространяется на 0,5-1,0 км и, возможно, на 3,0 км ниже их дна! О более глубоком проникновении жизни в литосферу, несмотря на интенсивные буровые работы, достоверной информации пока нет.

В тропосфере и литосфере взаимодействуют твердая, жидкая и газовая фазы вещества, живое вещество непосредственно влияет на все природные процессы. Оболочка земного шара на границе атмо-, гидро-, литосферы, на которой сконцентрировано живое вещество планеты, получила название биогеосферы (синонимы: "пленка жизни" (В.И. Вернадский), "эпигенема", "витасфера" - сфера жизни (А.И. Тюрюканов и В.Д. Александрова), "фотогеосфера" (Е.М. Лавренко), "фитосфера" (В.Б. Сочава)). Понятие "биогеосфера" по своему содержанию близко к понятию "ландшафтная оболочка" Ф.Н. Милькова. Только в биогеосфере возможны постоянное нахождение человека и всесторонняя его деятельность.

Литература

1. Хатчинсон Дж. Биосфера // Биосфера. М.: 1992.

2. Кордюм В.А. Эволюция биосферы. М.: 1982.

3. Будыко М.И. Эволюция биосферы. Л.: 1984.

4. Моисеев Н.Н., Александров В.В., Тарко А.М. Человек и биосфера. М.: 1985.

5. Уголев А.М. Биосфера и ее тропосфера. М.: 1986.

6. Голубец М.А. От биосферы к социосфере. Львов: 1997.

7. Крисаченко В.С. Человек и биосфера. Основы экологической антропологии. М.: 1998.

Размещено на Allbest.ru