Поняття про біосферу. Структура біосфери
БІОСФЕРА ЯК ЖИВА ОБОЛОНКА ЗЕМЛІ
Основні питання:
1. Поняття про біосферу. Структура біосфери.
2. Властивості та функції біосфери.
3. Кругообіг важливих хімічних елементів у біосфері.
4. Класифікація природних ресурсів біосфери.
5. Стабільність біосфери.
Поняття про біосферу. Структура біосфери
Еволюція біосфери тривала понад 3 млрд. років і відбувалася під впливом зовнішніх сил, таких як геологічні і кліматичні зміни, й внутрішніх процесів, зумовлених активністю живих компонентів екосистеми.
Перші екосистеми, які існували на початкових етапах розвитку біосфери, були населені дрібними анаеробними гетеротрофами, які живилися органічною речовиною, синтезованою в ході абіотичних процесів. Потім відбувався, за образним висловом Ю. Одума, "популяційний вибух" автотрофних водоростей, який перетворив атмосферу із відновлюваної в кисневу.
Вперше термін "біосфера" - "сфера життя" - був використаний австрійським вченим Едуардом Зюссом ще в XIX столітті (1875). Однак він не дав визначення цього поняття. Сучасне його тлумачення, яке прийняте у всьому світі, належить українському вченому В. І. Вернадському - першому Президенту Української Академії наук. Наукові уявлення про біосферу як "живу оболонку" Землі вчений виклав у своїх лекціях, прочитаних у Карловому університеті в Празі та Сорбоні в Парижі протягом 1923-1924 рр. Згодом ці положення були узагальнені та зведені в книзі "Біосфера" (1926).
Біосфера - це оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами.
Можна із впевненістю сказати, що глобальна екосистема в її основних рисах є саморегульованою, самоорганізованою. Екологи пояснюють самоорганізацію системи інформацією, яка пронизує екосистему. Вона міститься в живих організмах, в їхньому генетичному коді і здатності адаптуватися до змін умов середовища. Отже, саморегулювання екосистеми забезпечується живими організмами.
Такий підхід дає підстави вважати біосферу централізованою кібернетичною системою, оскільки в ній один елемент (підсистема) - живі організми - відіграє домінуючу, центральну роль у функціонуванні системи в цілому.
Ю.Одум (1986) наводить витяг із однієї з американських програм (програма збереження генетичних ресурсів, керівник Девід Кофтон, Каліфорнія), в якій викладена точка зору вчених з приводу глобальної загрози втрати видового різноманіття: "Біологічне різноманіття тварин, рослин і мікроорганізмів являє собою фактор фундаментальної важливості для виживання людства".
Структура біосфери.Важливою особливістю біосфери є її злитість з іншими геосферами Землі. Біосфера розміщена в межах атмосфери, гідросфери та частини літосфери.
Загальна протяжність біосфери за радіусом Землі складає близько 40 км. Вона простягається від нижньої частини озонового екрану атмосфери, що розташований на висоті 20-25 км над рівнем моря, до верхньої частини гірських порід суші та дна Світового океану. Нижня межа простягання біосфери лежить на 23 км вглиб суші та на 1 - 2 км нижче дна океану.
Основна маса живої речовини, наявність якої відрізняє біосферу від інших геосфер, зосереджена в порівняно невеликому прошарку - біостромі.Біострома лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться 98 % усієї живої речовини планети.
Біосфера сформована з різних речовин. За В.І.Вернадським, виділяють шість головних речовин біосфери:
1.Жива речовина, що представлена організмами різних видів.
2. Біогенна речовина, що є продуктом життєдіяльності організмів (наприклад, кам'яне вугілля, торф).
3. Нежива (косна) речовина, в утворенні якої живі організми не брали участі. Це, наприклад, гірські породи та мінерали.
4. Біокосна речовина, що сформована за рахунок взаємодії живої та косної речовин. Основним видом біокосної речовини є ґрунт.
5. Радіоактивна речовина.
6. Космічна речовина (наприклад, метеорити).
Розглянемо основний компонент біосфери більш детально.
Жива речовина. Унікальна роль живої речовини в біосфері полягає в її високій біогеохімічній активності. Жива речовина автотрофних організмів поглинає сонячну енергію та перетворює в енергію хімічних зв'язків. Сукупна біогеохімічна активність живої речовини призвела до значної зміни газового складу атмосфери, в результаті чого атмосфера відновного типу перетворилася в атмосферу окислювального типу зі значним вмістом Оксигену.
Жива речовина планети є ініціатором та рушієм біогеохімічних циклів речовин. Велике значення в цьому має розмноження організмів, яке В.І. Вернадський назвав "розтіканням" живої матерії "прагненням до повсюдності"
В 1931 р. була видана стаття В.І. Вернадського "Про межі біосфери".
Аналізуючи наведені дані про нижню і верхню межі біосфери, а також фізико-хімічні умови що їх визначають вчені виділяють три групи життєзабезпечуючих факторів:
По-перше - це достатня кількість вуглекислого газу та Оксигену.
По-друге - достатня кількість вологи, яка забезпечує нормальний хід ферментативних процесів.
По третє - сприятливий термічний режим, який виключає або надто високі температури (зумовлюють звертання білка), або надто низькі (припиняють роботу ферментів).
Отже, власне, біосфера- це шар активного життя, глибина якого на суші становить близько 12 км, а в межах океану -17 км. Ця відстань значно менша, ніж передбачалося (20-22 і навіть більше). В середньому шар планетарного життя сягає всього близько 20 км. Якщо зіставити розміри космосу і земної антропосфери, це нагадує целофанову плівку, яку так легко пошкодити.