पृथ्वी के सभी जीवित प्राणी एक दूसरे के साथ और पर्यावरण के साथ निकट संपर्क में आते हैं, जिससे पारिस्थितिकी तंत्र का निर्माण होता है। परस्पर क्रिया करने वाले जीवों के ये समुदाय एक दूसरे से पृथक नहीं हैं। वे विभिन्न संबंधों से जुड़े हुए हैं, मुख्य रूप से भोजन। पारितंत्रों की समग्रता एक एकल ग्रहीय पारितंत्र का निर्माण करती है, जिसे जीवमंडल कहा जाता है। यह लेख जीवमंडल की संरचना, इसकी संरचना और मुख्य कार्यों पर विचार करेगा।
विज्ञान
इस अवधारणा को पहली बार 1803 में जे.बी. लैमार्क द्वारा विज्ञान में पेश किया गया था और इसका मतलब पृथ्वी ग्रह पर सभी जीवित जीवों की समग्रता थी। उन्नीसवीं सदी के अंत में, "बायोस्फीयर" शब्द का इस्तेमाल जे. ज़ूस द्वारा किया गया था, जिन्होंने बायोस्फीयर की संरचना में तलछटी चट्टानों के निर्जीव पदार्थ को शामिल किया था। जीवमंडल का सिद्धांत 1926 में सामने आया, जब वी। आई। वर्नाडस्की ने एक तरह से या किसी अन्य वैज्ञानिक जानकारी की एक बड़ी मात्रा को संक्षेप में प्रस्तुत किया।सजीव और निर्जीव पदार्थों के बीच संबंध को दर्शाता है। वैज्ञानिक यह दिखाने में सक्षम थे कि हमारे ग्रह में न केवल जीवित जीवों का निवास है, बल्कि उनके द्वारा सक्रिय रूप से रूपांतरित भी किया जा रहा है। इसके अलावा, वर्नाडस्की के अनुसार, प्राकृतिक प्रक्रियाओं में मानव हस्तक्षेप इतना महत्वपूर्ण है कि नोस्फीयर की बात करना संभव है - जीवमंडल के विकास में एक नया चरण। आज, जीवमंडल का विज्ञान ज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों के डेटा को जोड़ता है। इनमें जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान, भूविज्ञान, जलवायु विज्ञान, समुद्र विज्ञान, मृदा विज्ञान और अन्य शामिल हैं।
जीवमंडल की संरचना ऐसी है कि जीवित जीव स्वतंत्र रूप से मिट्टी, वायुमंडल और जलमंडल की आवश्यक संरचना को बनाए रख सकते हैं। वे एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय भूमिका निभाते हैं। इसके आधार पर, वैज्ञानिकों ने परिकल्पना की कि मिट्टी और वायु का निर्माण जीवों द्वारा स्वयं सैकड़ों लाखों वर्षों के विकास के दौरान किया गया था। बाद की चट्टानों के साथ कैम्ब्रियन की तुलना में अधिक गहरी भूगर्भीय चट्टानों की संरचना में समानता का अध्ययन करने के बाद, वर्नाडस्की ने सुझाव दिया कि ग्रह पर जीवन लगभग शुरुआत से ही सबसे सरल जीवों के रूप में मौजूद है। बाद में, भूवैज्ञानिकों ने इस परिकल्पना को गलत साबित किया।
चूंकि सूर्य पृथ्वी पर सभी जीवन के अस्तित्व के लिए ऊर्जा का आधार है, जीवमंडल को एक खोल के रूप में माना जा सकता है, जिसकी संरचना और संरचना जीवों की संयुक्त गतिविधि के कारण बनती है और किसके द्वारा निर्धारित की जाती है सौर ऊर्जा का प्रवाह। आइए अब पृथ्वी के जीवमंडल की संरचना से परिचित हों।
जीवित और निर्जीव
जीवमंडल की संरचना और संरचना को ध्यान में रखते हुए सबसे पहलेयह ध्यान देने योग्य है कि इसमें सजीव और निर्जीव पदार्थ (अक्रिय पदार्थ) होते हैं। अधिकांश जीवित जीव पृथ्वी के तीन भूवैज्ञानिक गोले में केंद्रित हैं: वायुमंडल (वायु परत), जलमंडल (महासागर, समुद्र, और इसी तरह) और स्थलमंडल (चट्टान की ऊपरी परत)। हालांकि, ये गोले सबसे बड़े पारिस्थितिकी तंत्र में असमान रूप से वितरित किए जाते हैं। इस प्रकार, जलमंडल का पूरी तरह से जीवमंडल की संरचना में प्रतिनिधित्व किया जाता है, जबकि स्थलमंडल और वायुमंडल का आंशिक रूप से प्रतिनिधित्व किया जाता है (क्रमशः ऊपरी और निचली परतें)।
जीवमंडल के निर्जीव घटक में शामिल हैं:
- जैविक पदार्थ, जो जीवित जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि का एक उत्पाद है। इसमें शामिल हैं: कोयला, तेल, पीट, प्राकृतिक चूना पत्थर, गैस, आदि।
- बायोइनर्ट पदार्थ, जो जीवों और गैर-जैविक प्रक्रियाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि का एक संयुक्त परिणाम है। इसमें शामिल हैं: मिट्टी, गाद, जलाशय आदि।
- अक्रिय पदार्थ, जो जैविक चक्र में शामिल है, लेकिन जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि का उत्पाद नहीं है। इस समूह में शामिल हैं: पानी, धातु लवण, वायुमंडलीय नाइट्रोजन, आदि।
जीवमंडल की सीमाएं
जैवमंडल की संरचना, संरचना और सीमाएं जैसी अवधारणाएं एक-दूसरे से निकटता से संबंधित हैं। इस तथ्य के बावजूद कि बैक्टीरिया और बीजाणु 85 किलोमीटर तक की ऊंचाई पर पाए गए हैं, ऐसा माना जाता है कि जीवमंडल की ऊपरी सीमा 20-25 किमी है। उच्च ऊंचाई पर, सौर विकिरण के प्रबल प्रभाव के कारण जीवित पदार्थ की सांद्रता नगण्य होती है।
जलमंडल में जीवन हर जगह मौजूद है। और मारियाना ट्रेंच में भी, जिसकी गहराई 11 किमी है, वैज्ञानिकफ्रांस से, जे। पिकार्ड ने न केवल अकशेरुकी, बल्कि मछली भी देखी। बैक्टीरिया, शैवाल, फोरामिनिफेरा और क्रस्टेशियन 400 मीटर से अधिक अंटार्कटिक बर्फ के नीचे रहते हैं। बैक्टीरिया गाद की एक किलोमीटर परत के नीचे और भूजल में पाए जाते हैं। फिर भी, जीवित प्राणियों की सबसे बड़ी सांद्रता 3 किमी तक की गहराई पर देखी जाती है। इस प्रकार, ग्रह के विभिन्न भागों में जीवमंडल की सीमाएँ और संरचना भिन्न हो सकती है।
वायुमंडल, स्थलमंडल और जलमंडल
वायुमंडल मुख्य रूप से ऑक्सीजन और नाइट्रोजन से बना है। इसमें आर्गन, कार्बन डाइऑक्साइड और ओजोन की थोड़ी मात्रा होती है। भूमि और जल दोनों जीवों का जीवन वातावरण की स्थिति पर निर्भर करता है। जीवित जीवों के श्वसन और मरने वाले कार्बनिक पदार्थों के खनिजकरण के लिए ऑक्सीजन आवश्यक है। खैर, कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग पौधों द्वारा प्रकाश संश्लेषण के लिए किया जाता है।
लिथोस्फीयर की मोटाई 50 से 200 किमी है, हालांकि, जीवित जीवों की प्रजातियों की मुख्य संख्या इसकी ऊपरी परत में कई दस सेंटीमीटर मोटी है। स्थलमंडल में गहरे जीवन का प्रसार कई कारकों के कारण सीमित है, जिनमें से मुख्य हैं: प्रकाश की कमी, मध्यम का उच्च घनत्व और उच्च तापमान। इस प्रकार, स्थलमंडल में जीवन के वितरण की निचली सीमा 3 किमी की गहराई है, जिस पर कुछ प्रकार के बैक्टीरिया पाए गए थे। निष्पक्षता में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वे जमीन में नहीं, बल्कि भूजल और तेल क्षितिज में रहते थे। स्थलमंडल का मूल्य इस तथ्य में निहित है कि यह पौधों को जीवन देता है, उन्हें सभी आवश्यक पदार्थों के साथ पोषण देता है।
जलमंडलजीवमंडल का एक अनिवार्य घटक है। पानी की आपूर्ति का लगभग 90% विश्व महासागर पर पड़ता है, जो ग्रह की सतह के 70% हिस्से पर कब्जा करता है। इसमें 1.3 बिलियन किमी3 है, और नदियों और झीलों में 0.2 मिलियन किमी3 पानी है। जीव की महत्वपूर्ण गतिविधि में सबसे महत्वपूर्ण कारक पानी में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री है।
आकर्षक अंक
जीवमंडल की संरचना, संरचना और कार्य अपने पैमाने से आश्चर्यचकित करते हैं। अब हम कुछ रोचक तथ्य जानेंगे। पानी में हवा की तुलना में 660 गुना अधिक कार्बन डाइऑक्साइड होता है। भूमि पर, पौधों की दुनिया की विविधता प्रबल होती है, और समुद्र में - जानवरों की दुनिया। भूमि पर सभी बायोमास का 92 प्रतिशत हरे पौधे हैं। समुद्र में, 94% सूक्ष्मजीव और जानवर हैं।
औसतन हर आठ साल में एक बार पृथ्वी के बायोमास का नवीनीकरण होता है। इसके लिए भूमि के पौधों को 14 वर्ष, महासागरीय पौधों को - 33 दिन की आवश्यकता होती है। दुनिया के सभी पानी को जीवित जीवों से गुजरने में 3000 साल लगेंगे, ऑक्सीजन - 5000 साल तक, और कार्बन डाइऑक्साइड - 6 साल। नाइट्रोजन, कार्बन और फास्फोरस के लिए, ये चक्र और भी लंबे होते हैं। जैविक चक्र बंद नहीं है - लगभग 10% जीवित पदार्थ तलछटी निक्षेपों और अंत्येष्टि में चला जाता है।
जीवमंडल हमारे ग्रह के द्रव्यमान का केवल 0.05% है। यह पृथ्वी के आयतन का लगभग 0.4% भाग घेरता है। जीवित प्राणियों का द्रव्यमान अक्रिय पदार्थ के द्रव्यमान का केवल 0.01-0.02% है, हालांकि, वे भू-रासायनिक प्रक्रियाओं में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
200 अरब टन जैविक सूखे वजन का सालाना उत्पादन होता है, और मेंप्रकाश संश्लेषण 170 बिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करता है। सूक्ष्मजीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि की प्रक्रिया में, 6 बिलियन टन नाइट्रोजन और 2 बिलियन टन फॉस्फोरस, साथ ही साथ बड़ी मात्रा में लोहा, मैग्नीशियम, सल्फर, कैल्शियम और अन्य तत्व हर साल बायोजेनिक चक्र में शामिल होते हैं। इस दौरान मानवता लगभग 100 अरब टन खनिजों का उत्पादन करती है।
अपने जीवन के दौरान, जीव पदार्थों के संचलन में महत्वपूर्ण योगदान देते हैं, जीवमंडल को स्थिर और परिवर्तित करते हैं, जिसके गुण और संरचना किसी को उच्च शक्तियों की उपस्थिति के बारे में सोचने पर मजबूर करती हैं।
ऊर्जा समारोह
जीवमंडल की संरचना और संरचना से परिचित होने के बाद, आइए इसके कार्यों की ओर बढ़ते हैं। आइए ऊर्जा से शुरू करें। जैसा कि आप जानते हैं, पौधे सौर विकिरण को अवशोषित करते हैं और जीवमंडल को महत्वपूर्ण ऊर्जा से संतृप्त करते हैं। कैप्चर किए गए प्रकाश का लगभग 10% उत्पादकों द्वारा अपनी आवश्यकताओं (मुख्य रूप से सेलुलर श्वसन के लिए) के लिए उपयोग किया जाता है। बाकी सब कुछ जीवमंडल के सभी पारिस्थितिक तंत्रों में खाद्य श्रृंखलाओं के माध्यम से वितरित किया जाता है। ऊर्जा का एक हिस्सा पृथ्वी के आँतों में संरक्षित होता है, उन्हें अपनी शक्ति (कोयला, तेल, आदि) से संतृप्त करता है।
जीवमंडल के कार्यों और संरचना पर संक्षेप में विचार करते हुए, वे हमेशा ऊर्जा की उप-प्रजाति के रूप में रेडॉक्स फ़ंक्शन को अलग करते हैं। उत्पादक होने के नाते, रसायन संश्लेषक जीवाणु ऑक्सीकरण और अकार्बनिक यौगिकों की कमी की प्रतिक्रियाओं से ऊर्जा निकाल सकते हैं। हाइड्रोजन सल्फाइड ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में, सल्फर बैक्टीरिया ऊर्जा पर फ़ीड करते हैं, और आयरन (2-वैलेंट से 3-वैलेंट तक) - आयरन बैक्टीरिया। नाइट्रिफाइंग भी बिना नहीं बैठतेमामले वे अमोनियम यौगिकों को नाइट्रेट्स और नाइट्राइट्स में ऑक्सीकृत करते हैं। यही कारण है कि किसान अपने खेतों में अमोनियम यौगिकों से खाद डालते हैं, जो पौधों द्वारा अपने आप अवशोषित नहीं होते हैं। नाइट्रेट के साथ सीधे मिट्टी को निषेचित करते समय, पौधों के भंडारण ऊतक पानी से अधिक संतृप्त हो जाते हैं, जिससे उनका स्वाद बिगड़ जाता है और उन्हें खाने वालों में पाचन रोगों का खतरा बढ़ जाता है।
पर्यावरण बनाने का कार्य
जीवित जीव मिट्टी बनाते हैं, और पृथ्वी की हवा और पानी के गोले की संरचना को भी नियंत्रित करते हैं। यदि ग्रह पर प्रकाश संश्लेषण मौजूद नहीं होता, तो 2000 वर्षों में वायुमंडलीय ऑक्सीजन की आपूर्ति समाप्त हो जाती। इसके अलावा, वस्तुतः एक सदी में, हवा में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता में वृद्धि के कारण, जीवों की मृत्यु शुरू हो जाएगी। एक दिन में, एक जंगल हवा की 50 मीटर की परत से 25% तक कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित कर सकता है। एक मध्यम आकार का पेड़ चार लोगों को ऑक्सीजन दे सकता है। शहर के पास स्थित एक हेक्टेयर पर्णपाती जंगल में सालाना लगभग 100 टन धूल जमा होती है। बैकाल झील, जो अपनी क्रिस्टल स्पष्टता के लिए प्रसिद्ध है, छोटे क्रस्टेशियंस के लिए धन्यवाद है कि इसे वर्ष में तीन बार "फ़िल्टर" किया जाता है। और ये कुछ उदाहरण हैं कि कैसे जीव जीवमंडल में पदार्थों की संरचना को नियंत्रित करते हैं।
एकाग्रता समारोह
जीव, और विशेष रूप से सूक्ष्मजीव, जीवमंडल में पाए जाने वाले कई रासायनिक तत्वों को केंद्रित करने में सक्षम हैं। लगभग 90% मिट्टी नाइट्रोजननीले-हरे शैवाल की गतिविधि का परिणाम हैं। बैक्टीरिया लोहे को केंद्रित कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, पानी में घुलनशील बाइकार्बोनेट को अपने वातावरण में जमा हाइड्रॉक्साइड में ऑक्सीकरण करके), मैंगनीज और यहां तक कि चांदी भी। इस अद्भुत विशेषता ने वैज्ञानिकों को यह विश्वास करने की अनुमति दी कि यह सूक्ष्मजीवों के लिए धन्यवाद है कि पृथ्वी पर इतने सारे धातु जमा हैं।
कुछ देशों में पौधों से जर्मेनियम और सेलेनियम जैसे तत्व निकाले जाते हैं। फुकस शैवाल आसपास के समुद्री जल की तुलना में 10,000 गुना अधिक टाइटेनियम जमा कर सकता है। प्रत्येक टन भूरे शैवाल में कई किलोग्राम आयोडीन होता है। ऑस्ट्रेलियाई ओक एल्यूमीनियम, पाइन - बेरिलियम, सन्टी - बेरियम और स्ट्रोंटियम, लार्च - नाइओबियम और मैंगनीज जमा करता है, और थोरियम एस्पेन, पक्षी चेरी और देवदार में केंद्रित है। इसके अलावा, कुछ पौधे कीमती धातुओं को "इकट्ठा" भी करते हैं। तो, 1 टन वर्मवुड राख में 85 ग्राम तक सोना हो सकता है!
विनाशकारी कार्य
पृथ्वी के जीवमंडल और उसके पर्यावरण की रासायनिक संरचना में न केवल रचनात्मक, बल्कि विनाशकारी प्रक्रियाएं भी शामिल हैं। हालांकि, वे ग्रह पर पदार्थों के नियमन में भी बड़ी भूमिका निभाते हैं। जीवित जीवों के सक्रिय जीवन के साथ, कार्बनिक अवशेषों का खनिजकरण और चट्टानों का अपक्षय होता है। बैक्टीरिया, कवक, नीले-हरे शैवाल, और लाइकेन कार्बोनिक, नाइट्रस और सल्फ्यूरिक एसिड जारी करके कठोर चट्टानों को तोड़ सकते हैं। संक्षारक यौगिक पेड़ की जड़ों को भी छोड़ते हैं। ऐसे बैक्टीरिया होते हैं जो कांच और सोने को भी नष्ट कर सकते हैं।
परिवहन समारोह
संरचना को ध्यान में रखते हुए औरजीवमंडल के कार्य, कोई भी पदार्थ के बड़े पैमाने पर स्थानांतरण की दृष्टि नहीं खो सकता है। एक पेड़ पृथ्वी से पानी को वायुमंडल में उठाता है, एक तिल पृथ्वी को ऊपर फेंकता है, एक मछली धारा के खिलाफ तैरती है, टिड्डियों का झुंड पलायन करता है - यह सब जीवमंडल के परिवहन कार्य का प्रकटीकरण है।
जीवित पदार्थ जबरदस्त भूवैज्ञानिक कार्य कर सकते हैं, जीवमंडल की एक नई छवि बना सकते हैं और इसकी सभी प्रक्रियाओं में सक्रिय रूप से भाग ले सकते हैं।
अलग से यह अवसादी चट्टानों के बनने की प्रक्रिया पर ध्यान देने योग्य है। इस प्रक्रिया का पहला चरण अपक्षय है - वायु, सूर्य, जल और सूक्ष्मजीवों की क्रिया के तहत स्थलमंडल की ऊपरी परतों का विनाश। चट्टान में घुसकर पौधों की जड़ें उसे नष्ट कर सकती हैं। जड़ों द्वारा बनाई गई दरारों में रिसने वाला पानी घुल जाता है और पदार्थ को बहा ले जाता है। यह संयंत्र के संक्षारक घटकों के कारण है। लाइकेन विशेष रूप से कार्बनिक अम्लों में प्रचुर मात्रा में होते हैं। इस प्रकार, रासायनिक अपक्षय के साथ भौतिक अपक्षय होता है।
प्लवक जीवों की मृत्यु के कारण विश्व के महासागरों के तल पर प्रतिवर्ष 100 मिलियन टन तक चूना पत्थर जमा होता है। उनमें से कई रासायनिक मूल के हैं, उदाहरण के लिए, अम्लीय और क्षारीय भूजल के संपर्क के क्षेत्र में। एककोशिकीय शैवाल और रेडिओलेरियन की मृत्यु के साथ, सिलिकॉन युक्त सिल्ट बनते हैं जो समुद्र तल के सैकड़ों हजारों किमी 2 को कवर करते हैं।
मिट्टी बनाने का कार्य
जीवमंडल के गुण और संरचना इतने व्यापक हैं कि इसके सभी कार्य आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं। इस प्रकार, मिट्टी का निर्माण जन विनिमय की शाखाओं में से एक हैऔर पर्यावरण निर्माण, लेकिन इसके महत्व के कारण अलग से माना जाता है। सूक्ष्मजीवों द्वारा चट्टानों के विनाश और आगे की प्रक्रिया के दौरान, पृथ्वी का एक ढीला, फलदायी खोल बनता है, जिसे मिट्टी कहा जाता है। बड़े पौधों की जड़ें गहरे क्षितिज से खनिज तत्वों को निकालती हैं, मिट्टी की ऊपरी परतों को अपने साथ समृद्ध करती हैं और उनकी फलता को बढ़ाती हैं। मिट्टी पौधों की मृत जड़ों और तनों के साथ-साथ जानवरों के मलमूत्र और शवों से कार्बनिक यौगिक प्राप्त करती है। ये यौगिक मिट्टी के जीवों के लिए भोजन हैं जो कार्बनिक पदार्थों को खनिज बनाते हैं, कार्बन डाइऑक्साइड, कार्बनिक अम्ल और अमोनिया का उत्पादन करते हैं।
अकशेरुकी, कीड़े, साथ ही उनके लार्वा, सबसे महत्वपूर्ण संरचना-निर्माण भूमिका निभाते हैं। वे मिट्टी को ढीली और पौधों के जीवन के लिए उपयुक्त बनाते हैं। कशेरुकी जानवर (मोल्स, धूर्त और अन्य) पृथ्वी को ढीला करते हैं, इसमें झाड़ियों के सफल विकास में योगदान करते हैं। रात में, ठंडी संपीड़ित हवा जमीन में प्रवेश करती है, जो जड़ों और सूक्ष्मजीवों के श्वसन के लिए आवश्यक है।
जीवमंडल की ऐसी अद्भुत संरचना।
