БІОСФЕРА І ЇЇ ГРАНИЦІ

Згадаєте! Які ділянки виділяють у спектрі сонячного випромінювання? Що таке круговорот речовин?

Оболонки планети Земля. Розвиток Землі, як і інших планет Сонячної системи, має тривалу геологічну історію. За цей час сформувалися її зовнішні оболонки: тверда - літосфера, рідка - гідросфера й газоподібна - атмосфера (мал. 106).

Літосфера (від греч. лите - камінь і сфера - куля) - зовнішня тверда оболонка товщиною 50-200 км. Вона складається з поверхневого шару осадових порід (крейда, вапняк, кремнезем

і т.д.), сформованого при участі живих істот, а також граніту й нижнього базальтового шару.

Гідросфера (від греч. хидор - вода) - сукупність всіх водойм (океанів, морів, рік і ін.), що утворить водну оболонку Землі; займає майже 71% поверхні нашої планети. Товщина цієї оболонки різна й може досягати більше 11 000 м.

Атмосфера (від греч. атмос - пара) - газова оболонка, розташована над поверхнею літосфери й гідросфери. Її нижня частина висотою до 15-18 км (у помірних широтах - до 8-12 км) називається тропосферою (від греч. тропос - зміна, поворот); у ній утримуються зважені в повітрі водні пари. У результаті нерівномірного нагрівання поверхні Землі вони формують хмари, здатні переміщатися на значні відстані. Так виникають дощі, снігопади й ін. опади. Температура тропосфери, особливо її нижніх шарів, непостійна.

Над тропосферою розташована стратосфера (від лат. стратус -шар), що досягає висоти 80 км. У верхньої границі цього шару виникає північне сяйво (світіння газів, викликане потоком электрически заряджених часток, випромінюваних Сонцем). В атмосфері на висотах між 7-8 км (над полюсами), 17-18км(над екватором) і 50 км сформувався озоновий екран (від греч. озон -пахучий). У його склад входить озон (ПРО₃), що утворився при дії ультрафіолетового випромінювання на кисень (ПРО₂). Озоновий

екран має виняткове значення для існування наземних біогеоценозів і біосфери в цілому, тому що не пропускає короткохвильове ультрафіолетове сонячне випромінювання, що згубно діє на живу матерію.

Поняття «біосфера» запропонував в

1875 року австрійський учений Едуард Зюсс. Вчення про біосферу як частини оболонок Землі, населених живими організмами, створив український учений В. И. Вернадський {мал. 1). Однак, як уважав В. И. Вернадський, уперше до цієї ідеї у своїх працях наблизився Ж. -Б. Ламарк {мал. 1).

Біосфера не утворить окремої єдиної оболонки Землі, а є частиною її геологічних оболонок, населених живими організмами. Так, живі організми поширені у верхніх шарах літосфери, нижніх - атмосфери й по всій глибині гідросфери {мал. 107). Таким чином, біосфера (від греч. биос - життя й сфера) - це сукупність всіх біогеоценозів Землі, єдина глобальна экосистема вищого порядку.

В.И.Вернадський заклав основи й нову науку - біогеохімії - вчення про геохімічну діяльність живих організмів. Біогеохімія вивчає роль живих організмів у перетворенні зовнішніх оболонок нашої планети: руйнуванні гірських порід, процесах ґрунтоутворення, формуванні осадових порід, круговороті, перерозподілі й концентрації хімічних елементів у біосфері.

У глиб літосфери живі організми можуть проникати на відносно невеликі глибини (напр., на глибині 2-4 км, переважно в нафтоносних шарах, можуть жити тільки деякі групи бактерій). Проникнення живих істот у глиб літосфери обмежено високою температурою гірських порід (понад +100°С) і підземні води на глибинах 1,5-15 км. Поширення організмів в атмосфері (переважно спор і цист мікроорганізмів) обмежено положенням озонового екрана, оскільки вище його все живе гине под. дією космічного випромінювання. Максимальна висота, на якій були виявлені суперечки бактерій і грибів, - близько 22 км.

Таким чином, найбільша концентрація біомаси спостерігається там, де умови існування організмів найбільш сприятливі: на границях окремих геологічних оболонок Землі: літосфери й атмосфери, атмосфери й гідросфери, літосфери й гідросфери.

Навчання В. И. Вернадського про ноосферу. Ще в першій половині! XX ст. В. И. Вернадський передбачав, що біосфера буде розвиватися в ноосферу (від греч. ноос - розум і сфера - оболонка). Термня «ноосфера» в 1927 році запропонували французькі філософи Эдт-1 ар Леруа й Пьер Тейар де Шарден. Спочатку В.И.Вернадський рас -сматривал ноосферу як особливу оболонку Землі, що розвивається поза біосферою. Однак потім він дійшов висновку, що ноос ра - це новий стан біосфери, при якому визначальним фактором розвитку стає розумова діяльність людини. Зокрема, В.И.Вернадський указував, що саме під влж-янием наукової думки й людської праці біосфера перехс-дит у новий стан - ноосферу. Суспільство людей усе більше відрізняється від інших компонентів біосфери як нова надпотужна геологічна сила. Завдяки науковій думці, втіленої в технічних досягненнях, людина освоює ті дріботячи біосфери, куди раніше він не іноникал.

Для ноосфери, як якісно нового етапу в розвитку біс- I сфери, характерний тісний зв'язок законів природи й факторів, on- I ределяющих розвиток людського суспільства. Цей зв'язок базується на науково обґрунтованому раціональному використанні природних ресурсів, що припускає возобновляемость крут-ворота речовин і потоків енергії як в окремих біогеоценозах, так і біосфері в цілому. Характерною рисою розвитку ноосфери є экологизация всіх сторін життя людини. Тому до рішення будь-яких проблем людина повинен підходити з позицій екологічного мислення, тобто збереження й поліпшення стану навколишнього природного середовища.

Тяким образом, ноосфера - це якісно нова форма організації біосфери, що формується в результаті її взаємодії із суспільством людей і предусматривающая гармонічне з- ] існування природи й людини.

Жива речовина біосфери і його функції. Сукупність організмів нашої планети В. И. Вернадський називав живою речовиною. Основними його характеристиками є сумарна біомаса, хімічний склад і енергія. Енергія живої речовини насамперед проявляється в здатності організмів до розмноження й поширення. Життя на нашій планеті характеризується значною стійкістю до змін інтенсивності дії різних екологічних факторів, що визначають границі біосфери. У стані анабіозу організми здатні витримувати значні коливання температури (від абсолютного нуля до +100° С и вище), тиску (від сотих часток атмосфери до 1000 атмосфер і більше на більших океанічних глибинах). Фактично живі організми відсутні тільки в товщі льодовиків і кратерах діючих вулканов.

Одним із властивостей живої речовини є його постійний обмін з навколишнім середовищем, у ході якого через організми проходять різні хімічні елементи. Хоча живі організми й об'єкти неживої природи складаються з тих самих хімічних елементів, однак вони перебувають у них у різних співвідношеннях. Для нормального здійснення своїх процесів життєдіяльності живим організмам необхідні певні речовини й енергія, які вони одержують із навколишнього середовища, значно її змінюючи. У результаті постійного обміну речовин з навколишнім середовищем різні хімічні елементи, що надходять у живі організми, можуть у них накопичуватися, виходити з організму через якийсь час або ж тільки після його смерті.

Ви знаєте, що зелені рослини виконують у біосфері космічну роль, уловлюючи енергію сонячного світла й преобразуя її в енергію хімічних зв'язків, синтезованих ними органічних сполук. Сумарна первинна продукція авто-трофных організмів в остаточному підсумку визначає й біомасу біосфери в цілому. Учені підрахували, що завдяки фотосинтезу щорічно продуценти створюють близько 160 млрд тонн сухої органічної речовини, близько1/3 якого синтезують біогеоценози Світового океану, а 2/3 - суши.

Разом з їжею енергія від рослин надходить до растительноядным організмів, а від них - до хижаків і далі по ланцюгах харчування. При цьому під час передачі енергії з одного трофічного рівня на іншій, більше високий, частина її розсіюється у вигляді тепла. Таким чином, постійний круговорот речовин і потоки енергії забезпечують функціонування біосфери як єдиної цілісної экосистемы.

Біохімічні функції живої речовини. Жива речовина біосфери виконує різноманітні функції, пов'язані із процесами обміну речовин у живих організмах: газову, окислювально-відновну, концентраційну.

Газова функцій живої речовини полягає в тім, що організми в процесі своєї життєдіяльності впливають на газовий склад атмосфери, Мі-

рового океану й ґрунту. Аеробні організми в процесі подиху поглинають із навколишнього середовища кисень і виділяють туди вуглекислий газ. У той же час рослини й цианобактерии в процесі фотосинтезу поглинають вуглекислий газ і виділяють кисень. Деякі організми (напр., певні групи бактерій) можуть впливати на концентрацію в навколишнім середовищі й інших газах (метану, сірководню, азоту й ін.).

Окислювально-відновна функція полягає в тім, що за допомогою живих організмів в атмосфері, воді й ґрунті окисляються або відновлюються певні хімічні сполуки. Наприклад, железобактерии здатні окисляти з'єднання заліза, денитрифицирующие бактерії -відновлювати нітрати й нітрити до молекулярного азоту або його оксидів.

Концентраційна функція полягає в поглинанні живими істотами з навколишнього середовища й нагромадженні у своєму тілі певних хімічних елементів. Так, молюски, форамініфери, десятиногие раки, хребетні тварини накопичують у своїх організмах з'єднання кальцію, а радіолярії й діатомових водоростей - кремнію.

Поиск по сайту: