БІОСФЕРА І ЇЇ ГРАНИЦІ

ЛЮДИНА Й БІОСФЕРА

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

Оболонки планетиЗемля. 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 160млрд 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.

ВИСНОВКИ

У процесі історичного розвитку Землі сформувалися її зовнішні оболонки: літосфера, гідросфера й атмосфера. Частина цих оболонок, населена живими організмами, називається біосферою. Біосфера - це єдина экосистема Землі вищого порядку, сукупність всіх її біогеоценозів. Жива речовина біосфери, тобто вся сукупність організмів нашої планети, забезпечує постійний круговорот речовин і потоки енергії, здійснюючи біогеохімічне перетворення оболонок Землі. Вчення про біосферу й ноосферу, як новому стані біосфери, обумовленому розумовою діяльністю людини, створене В.И.Вернадським.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ:

1. Які зовнішні оболонки має Земля? Охарактеризуйте їх. 2. Що таке біосфера? Які її границі? 3. Що таке ноосфера? Чим вона характеризується? 4. Яке значення навчання В.И.Вернадського про ноосферу? 5. Що собою представляє живу речовину біосфери? Яке його значення для функціонування біосфери?

Подумайте! Чому біосфера не є окремою оболонкою нашої планети?