Що таке біосфера та чим вона відрізняється від інших оболонок Землі?

Сукупність всіх біогеоценозів (екосистем) Землі є великою екологічну систему - біосферу. Біогеоценоз є елементарною структуроюбіосфери. Біосфера складається з живого та неживого компонентів. Сукупність всіх живих організмів нашої планети утворює живу речовину біосфери. Основна маса живих організмів зосереджена на межі трьох геологічних оболонок Землі: газоподібної (атмосфера), рідкої (гідросфера) та твердої (літосфера). До неживих компонентів належить та частина атмосфери, літосфери та гідросфери, яка пов'язана складними процесами міграції речовин та енергії з живою речовиною біосфери. Межі життя планети є одночасно і межами біосфери. Таким чином, біосфера – частина геологічних оболонок Землі, заселена живими організмами.

Термін «біосфера» запровадив 1875 р. геолог Еге. Зюсс. Творець цього вчення - вітчизняний дослідник природи В.І. Вернадський. Він показав, що біосфера відрізняється з інших сфер Землі тим, що у її межах проявляється геологічна діяльність всіх живих організмів. Живі організми, перетворюючи сонячну енергію, є потужною силою, що впливає геологічні процеси. Специфічна характеристика біосфери як особливої ​​оболонки Землі - безперервно що відбувається у ній кругообіг речовин, регульований діяльністю живих організмів. Оскільки біосфера отримує енергію ззовні – від Сонця, вона є відкритою системою. Початковий етапміграції речовин та енергії у біосфері – перетворення енергії сонячного випромінювання автотрофними організмами в процесі фотосинтезу. Тому, згідно з навчанням В.І. Вернадського, живі організми, що мешкають на Землі, є складну системуперетворення енергії сонячних променів на енергію геохімічних процесів. Живі організми, регулюючи кругообіг речовин, служать потужним геологічним фактором, що перетворює поверхню нашої планети. Таке визначення біосфери відображає важливу тезу: наша планета Земля така, якою вона є сьогодні, лише тому, що на ній існує життя.

Таким чином, Біосфера є частиною земного простору, охопленого життям з її активним хімічним проявом. У біосфері можливе існування організмів у будь-яких можливих концентраціях - від одиничних бактерій та суперечка в 1 см3 атмосферного повітря до потужних тропічних лісів екваторіальної зони та слідів життя в безоднях Світового океану. За своїми вимогами до умов зовнішнього середовища організми розселяються у різних верхніх горизонтах Землі: у нижній атмосфері, у гідросфері, у ґрунтах, у глибинах літосфери, просочених природними водами та нафтовими родовищами. Вся жива речовина за своєю масою займає мізерну частку в порівнянні з будь-якою з верхніх оболонок земної кулі. За сучасними ймовірнісними оцінками Загальна кількістьмаси живої речовини у сучасну епоху становить близько 2420 млрд.т. Таким чином, вся жива речовина нашої планети становить ~1/10000000 частину маси земної кори. Однак у якісному відношенні жива речовина є найбільш високоорганізованою частиною матерії Землі. За своїм активним впливом на довкілля жива речовина займає особливе місце і якісно різко відрізняється від інших оболонок земної кулі, так само, як жива матерія відрізняється від мертвої. Оцінка середнього хімічного складу живої речовини була зроблена А.П. Виноградовим. Головні складові живої речовини - це елементи, поширені у природі: в атмосфері, гідросфері, літосфері і космосі. Середній елементарний склад живої речовини відрізняється від складу земної кори високим змістомвуглецю. За змістом інших елементів організми не повторюють складу довкілля свого проживання. Вони вибірково поглинають елементи, необхідні побудови їх тканин. У процесі життєдіяльності організми використовують найбільш доступні атоми, здатні до утворення стійких. хімічних зв'язків. Атоми вуглецю мають здатність створювати довгі ланцюги сполук з іншими атомами, що призводить до побудови незліченних полімерів та інших складних високомолекулярних органічних сполук.

Жива речовина біосфери, загалом, займає нікчемний простір у масштабі всієї земної кулі. Широке поширення терміна «жива речовина» пов'язані з роботами В.І. Вернадського. Він показав, що це живі організми Землі утворюють єдине ціле - живе речовина планети. Життя на Землі - найвидатніший процес на її поверхні, що отримує цілющу енергію Сонця і приводить у рух чи не всі хімічні елементи таблиці Менделєєва.

Вернадський довів, що живі організми грають дуже важливу роль геологічних процесах, які формують обличчя Землі. Хімічний складСучасні атмосфери та гідросфери обумовлені життєдіяльністю організмів. Велике значеннямають організми на формування літосфери - більшість порід, і як осадових, а й таких як граніти, однак пов'язані своїм походженням з біосферою.

Мінеральна інертна речовина переробляється життям, перетворюється на нову якість. Живі організми як пристосовуються до умов довкілля, а й активно їх змінюють. Таким чином, жива та нежива речовина на Землі складають гармонійне ціле, що, власне, і називається біосферою. Відповідно до образного висловлювання російського геолога М. Вассоєвича, «біосфера - це і мешканці, і будинок, і ми в ньому».

Біосфера - це середовище нашого життя, це та природа, яка нас оточує, про яку ми говоримо у розмовною мовою. Людина - перш за все - своїм диханням, проявом своїх функцій, нерозривно пов'язана з цією «природою», хоча б вона жила в місті або у відокремленому будиночку.

В. І. Вернадський

Біосфера(грец. біос - життя, сфера - куля, сфера) - складна зовнішня оболонка Землі, населена організмами, що становлять разом живе речовина планети. Це одна з найважливіших геосфер Землі, яка є основним компонентом природного середовища, навколишнього людини.

Вперше термін «біосфера» був уведений у науку геологом з Австрії Едуардом Зюссом у 1875 р. Він розумів під біосферою тонку плівку життя на земної поверхні. Роль і значення біосфери у розвиток життя нашій планеті виявилася настільки велика, що у першої третини XX в. виник новий фундаментальний науковий напрямок у природознавстві - вчення про біосферу , Засновником якого є великий російський вчений В. І. Вернадський.

Земля і навколишнє середовище сформувалася в результаті закономірного розвитку всієї Сонячна система. Близько 4,7 млрд років тому з розсіяної в протосонячній системі газопилкуватий речовини утворилася планета Земля. Як і інші планети, Земля отримує енергію від Сонця, що досягає земної поверхні як електромагнітного випромінювання. Сонячне тепло - одне з головних доданків клімату Землі, основа для розвитку багатьох геологічних процесів. Величезний тепловий потік виходить із глибини Землі.

За новітніми даними, маса Землі становить 6х10 21 т, об'єм - 1,083х10 12 км3, площа поверхні - 510,2 млн км2. Розміри, а отже, і все природні ресурсинашої планети обмежені.

Наша планета має неоднорідну будову і складається з концентричних оболонок (геосфер) – внутрішніх та зовнішніх. До внутрішніх відносяться ядро, мантія, а до зовнішніх – літосфера (земна кора), гідросфера, атмосфера та складна оболонка Землі – біосфера.

Літосфера(грец. «Літос» - камінь) - кам'яна оболонка Землі, що включає земну корупотужністю (товщиною) від б (під океанами) до 80 км (гірські системи). Земна кора складена гірськими породами. Частка різних гірських порід у земній корі неоднакова - понад 70% припадає на базальти, граніти та інші магматичні породи, близько 17% - на перетворені тиском і високою температурою породи і лише трохи більше 12% - на осадові.

Земна кора – найважливіший ресурс для людства. Вона містить горючі корисні копалини (вугілля, нафта, горючі сланці), рудні (залізо, алюміній, мідь, олово та ін.) та нерудні (фосфорити, апатити та ін.) корисні копалини, природні будівельні матеріали (вапняки, піски, гравій та ін).

Гідросфера(грец. «гідора» – вода) – водна оболонка Землі. Її поділяють на поверхневу та підземну.

Поверхнева гідросфера- Водна оболонка поверхневої частини Землі. До її складу входять води океанів, морів, озер, річок, водосховищ, боліт, льодовиків, снігових покривів та ін. Всі ці води постійно або тимчасово розташовуються на земній поверхні і звуться поверхневими.

Поверхнева гідросфера не утворює суцільного шару і уривчасто покриває земну поверхню на 70,8%.

Підземна гідросфера- Включає води, що знаходяться у верхній частині земної кори. Їх називають підземними. Зверху підземна гідросфера обмежена поверхнею землі, нижню її межу простежити неможливо, оскільки гідросфера дуже глибоко проникає у товщу земної кори.

Відносно обсягу земної кулі загальний обсяг гідросфери не перевищує 0,13%. Основну частину гідросфери (96,53%) становить Світовий океан. Перед підземних вод припадає 23,4 млн км 2 , чи 1,69% від загального обсягу гідросфери, решта - води річок, озер і льодовиків.

Більше 98% усіх водних ресурсівЗемлі складають солоні води океанів, морів та ін. прісних водЗемлі дорівнює 28,25 млн км 3 , чи близько 2% загального обсягу гидросферы. Основна частина прісних вод зосереджена в льодовиках, води яких поки що використовуються дуже мало. На частку решти прісних вод, придатних для водопостачання, припадає 4,2 млн км3 води, або лише 0,3% обсягу гідросфери.

Гідросфера грає величезну роль формуванні природного середовища нашої планети. Дуже активно вона впливає і на атмосферні процеси (нагрівання та охолодження повітряних мас, насичення їх вологою тощо).

Атмосфера(грец. «атмос» - пара) - газова оболонка Землі, що складається із суміші різних газів, водяної пари та пилу. Загальна маса атмосфери - 5,15-1015 т. На висоті від 10 до 50 км, з максимумом концентрації на висоті 20-25 км, розташований шар озону, що захищає Землю від надмірного ультрафіолетового опромінення, згубного для організмів.

Атмосфера фізично, хімічно та механічно впливає на літосферу, регулюючи розподіл тепла та вологи. Погода та клімат на Землі залежать від розподілу тепла, тиску та вмісту водяної пари в атмосфері. Водяна пара поглинає сонячну радіацію, збільшує щільність повітря та є джерелом усіх опадів. Атмосфера підтримує різні форми життя Землі.

У формуванні природного середовища Землі велика роль тропосфери (нижній шар атмосфери до висоти 8-10 км у полярних, 10-12 км у помірних і 16-18 км у тропічних широтах) та меншою мірою стратосфери, області холодного розрідженого сухого повітря товщиною приблизно 20 км. Крізь стратосферу безупинно падає метеоритний пил, до нього викидається вулканічний пил, а в минулому і продукти ядерних вибухів в атмосфері.

У тропосфері відбуваються глобальні вертикальні та горизонтальні переміщення повітряних мас, що багато в чому визначають кругообіг води, теплообмін, транскордонне перенесення пилових частинок та забруднень.

Атмосферні процеси тісно пов'язані з процесами, що відбуваються в літосфері та водній оболонці.

До атмосферних явищ відносять: опади, хмари, туман, грозу, ожеледицю, курну (піщану) бурю, шквал, хуртовину, паморозь, росу, іній, зледеніння, полярне сяйво та ін.

Атмосфера, гідросфера та літосфера тісно взаємодіють між собою. Практично всі поверхневі екзогенні геологічні процеси обумовлені цією взаємодією та проходять, як правило, у біосфері.

Біосфера- Зовнішня оболонка Землі, в яку входять частина атмосфери до висоти 25-30 км (до озонового шару), практично вся гідросфера та верхня частина літосфери приблизно до глибини 3 км. Особливістю цих частин є те, що вони населені живими організмами, що становлять живу речовину планети. Взаємодія абіотичної частини біосфери – повітря, води та гірських порід та органічної речовини – біоти зумовило формування ґрунтів та осадових порід. Останні, за В. І. Вернадським, несуть у собі сліди діяльності древніх біосфер, які у минулі геологічні епохи.

§ 44. Що таке біосфера і як вона влаштована

Згадайте

• Чим живі тіла відрізняються від неживих? Чим рослини відрізняються від тварин? Що таке озоновий шар? На якій висоті він знаходиться?

Наша планета - єдина з усіх космічних тілСонячна система - заселена живими організмами. Область їхнього розселення утворює біосферу (від грец. «Біос» - життя і «сфера» - куля).

Біосфера - зовнішня оболонка Землі, населена живими організмами та перетворена ними.

Нині живі організми заселяють тропосферу, поверхню суші, верхню частину земної кори та гідросферу (рис. 156). Тому верхня межа біосфери проводиться на рівні озонового шару, нижня – у земній корі на глибині близько 5 км.

Проте межі біосфери не завжди були такими. Вони змінювалися з часом. Життя на нашій планеті зародилося у воді близько 3,5 млрд. років тому. Приблизно 500 млн. років тому вона поширилася на сушу, а потім і в атмосферу. З розвитком Землі змінювалися умови існування організмів. Одні вимирали, інші пристосовувалися нових умов. Але загальна кількість видів завжди зростала. Важливий етап у розвитку біосфери пов'язані з появою і розселенням Землі людини.

У сучасній біосфері мешкає близько 2,5 млн видів рослин та тварин, а також гриби та бактерії. Усі вони утворюють жива речовинапланети. За масою в ньому переважають мікроскопічні організми, а серед великих форм – рослини.

Рис. 156. Розподіл організмів у біосфері

Все, що оточує живий організм, називається середовищем його проживання. Це тіла живої та неживої природи: гірські породи, вода, повітря та інші живі організми. Організми взаємодіють із середовищем проживання. Вони беруть звідти необхідні життя речовини, переробляють їх, а непотрібні виділяють назовні. Отже, організми обмінюються речовинами із довкіллям. При цьому життя як пристосовується до середовища, так і змінює, перетворює його.

Запитання та завдання

1. Що таке біосфера та чим вона відрізняється від інших оболонок Землі?
2. Де проводять верхню та нижню межі біосфери?
3. Що таке жива речовина та з чого вона складається?

Що таке біосфера та чим вона відрізняється від інших оболонок землі?

біосфера природний охорона

Земля має 6 оболонок: атмосферу, гідросферу, біосферу, літосферу, піросферу та центросферу.

Атмосфера – зовнішня газова оболонка Землі. Її нижня межа проходить літосферою і гідросферою, а верхня - на висоті 1000 км. В атмосфері розрізняють тропосферу (шар, що рухається), стратосферу (шар над тропосферою) і іоносферу (верхній шар). Середня висота тропосфери - 10 км. Її маса становить 75% усієї маси атмосфери. Повітря тропосфери переміщається як у горизонтальному, і у вертикальному напрямах. Над тропосферою на 80 км. піднімається стратосфера. Її повітря, що переміщається лише у горизонтальному напрямі, утворює шари. Ще вище тягнеться іоносфера, що отримала свою назву у зв'язку з тим, що її повітря постійно іонізується під впливом ультрафіолетових та космічних променів.

Гідросфера займає 71% Землі. Її середня солоність становить 35 г/л. Температура океанічної поверхні - від 3 до 32 ° С, щільність - близько 1. Сонячне світло проникає на глибину 200 м, а ультрафіолетові промені - на глибину до 800 м.

Біосфера, або сфера життя, зливається з атмосферою, гідросферою та літосферою. Її верхня межа досягає верхніх шарів тропосфери, нижня - проходить дном океанських западин. Біосфера підрозділяється на сферу рослин (понад 500 000 видів) та сферу тварин (понад 1 000 000 видів).

Літосфера - кам'яна оболонка Землі завтовшки від 40 до 100 км. Вона включає материки, острови та дно океанів. Середня висота материків над рівнем океану: Антарктиди – 2200 м, Азії – 960 м, Африки – 750 м, Північної Америки- 720 м, Південної Америки- 590 м, Європи - 340 м, Австралії - 340 м.

Під літосферою розташована піросфера - вогненна оболонка Землі. Її температура підвищується приблизно на 1°З кожні 33 м глибини. Породи на значних глибинах унаслідок високих температур та великого тиску, ймовірно, перебувають у розплавленому стані.

Центросфера, або ядро ​​Землі, розташована на глибині не 1800 км. На думку більшості вчених, вона складається із заліза та нікелю. Тиск тут досягає 300000000000 Па (3000000 атмосфер), температура - кілька тисяч градусів, в якому стані знаходиться ядро, поки невідомо.

Вогняна сфера Землі продовжує охолоджуватися. Тверда оболонкою товщає, вогненна - згущується. Свого часу це призвело до формування твердих кам'яних брил - материків. Однак вплив вогненної сфери на життя планети Земля все ще дуже великий. Неодноразово змінювалися контури материків і океанів, клімат, склад атмосфери.

Екзогенні та ендогенні процеси безперервно змінюють тверду поверхню нашої планети, що, своєю чергою, активно впливає на біосферу Землі.

У біосфері усі процеси протікають під прямим впливом живих організмів. Біосфера знаходиться на стику літосфери, гідросфери та атмосфери, розташовуючись у діапазоні від 11 км углиб Землі, до 33 км над Землею. Живі організми, що включають всі відомі хімічні елементи, в процесі життєдіяльності здійснюють перетворення енергії. Усе живе поділено п'ять царств: бактерії, водорості, гриби, рослин та тварини.

Сучасна наука вважає, що приблизно 1 млрд. років тому сталося поділ живих істот на царства рослин та тварин. Відмінності між ними можна поділити на три групи: 1) за структурою клітин та їх здатністю до зростання; 2) за способом харчування; 3) за здатністю до руху. У тварин клітин є центріолі, але немає хлорофілу та клітинної стінки, що заважає зміні форми. Більшість рослин необхідні життя речовини отримують у результаті поглинання мінеральних сполук. Тварини харчуються готовими органічними сполуками, які створюють рослини у процесі фотосинтезу Класифікація рослин та тварин побудована відповідно до їх відмітних ознак. Основною структурною одиницею було визнано вигляд, а більше високі рівнісклали послідовно рід, загін, клас.

На Землі існує 500 тис. видів рослин та 1,5 млн. видів тварин, у тому числі хребетних – 70 тис., близько 16 тис. птахів, ссавців – 12 540 видів. Подібна систематизація різних формжиття створила передумови вивчення живої речовини як цілого, що вперше здійснив видатний російський вчений Володимир Іванович Вернадський у своєму вченні про біосферу. Основні висновки вчення Вернадського про біосферу зводяться до наступного:

• 1. Принцип цілісності стверджує, що біосфера життя існують як єдине ціле. Життя є необхідною та закономірною частиною стрункого космічного механізму.
• 2. Принцип гармонії біосфери полягає у її організованості, стрункості, нерозривного зв'язку в ній живих та неживих компонентів.
• 3. Принцип значимості ролі живого в еволюції Землі стверджує, що у земної поверхні немає хімічної сили, більш постійно діючої і наймогутнішою за своїми кінцевими наслідками, ніж організми, узяті загалом. Зовнішність Землі як небесного тілапрактично сформований життям.
• 4. Основна роль біосфери полягає у трансформації сонячної енергії на дієву енергію Землі. Космічна енергія викликає розвиток життя, що досягається розмноженням.
• 5. Правило інерції полягає у поширенні життя по земній поверхні через прояв її геохімічної енергії. Дрібні організми розмножуються набагато швидше, ніж великі.
• 6. Закон ощадливості у використанні живою речовиною простих хімічних тіл стверджує, що раз елемент, що ввійшов в організм, проходить довгий ряд станів і при цьому організм вводить в себе тільки необхідна кількістьелементів.
• 7. Межі життя визначаються фізико-хімічними властивостями сполук, що будують організм, їх неруйнівністю у певних умовах середовища. Максимальне життя визначається крайніми межами виживання організмів. Верхня межа життя обумовлюється променистою енергією, присутність якої унеможливлює життя і від якої оберігає озоновий щит. Нижня межа пов'язана з досягненням високої температури. Наприклад, інтервал температури життя в 430 ° (від -250 ° С до +180 ° С) є граничним тепловим полем.
• 8. Життя поступово, повільно пристосовуючись, захопило біосферу, і захоплення це не закінчилося. Поле стійкості життя є результатом пристосованості в ході часу.

Біосфера, за В.І. Вернадському - це організована, певна оболонка земної кори, пов'язана з життям. Межі біосфери обмежені насамперед полем існування життя. Біосфера - не просто одна з існуючих оболонок Землі, подібно до літосфери, гідросфери або атмосфери. Основна відмінність біосфери у тому, що вона - організована оболонка. Бути живим – отже бути організованим, зазначав В.І. Вернадський, і це полягає суть поняття біосфери як організованої оболонки Землі.

За В.І. Вернадському, речовина біосфери різнорідна за своїм фізико-хімічним складом, а саме:

• - жива речовина - сукупність живих організмів;
• - Біогенна речовина - безперервний біогенний потік атомів з живої речовини в непряму речовину біосфери і назад;
• - відкісна речовина (атмосфера, гази, гірські породи та ін.);
• - біокосна речовина, наприклад, ґрунти, мули, поверхневі води, Сама біосфера, тобто складні закономірні косно-живі структури;
• - радіоактивна речовина;
• - Розсіяні атоми;
• - Речовина космічного походження.

Хоча межі біосфери досить вузькі, живі організми у межах розподілені дуже нерівномірно. На великій висоті та в глибинах гідросфери та літосфери організми зустрічаються відносно рідко. Життя зосереджена головним чином поверхні Землі, у грунті й у приповерхневому шарі океану. Загальну масу живих організмів оцінюють у 2,43*1012т. Біомаса організмів, що мешкають на суші, на 99,2% представлена ​​зеленими рослинами і на 0,8% - тваринами та мікроорганізмами. Навпаки, в океані частку рослин припадає 6,3%, але в частку тварин і мікроорганізмів - 93,7% всієї біомаси. Життя зосереджена головним чином суші. Сумарна біомаса океану складає всього 0,03 1012, або 0,13% біомаси всіх істот, що мешкають на Землі. У розподілі живих організмів за видовим складом спостерігається важлива закономірність. З загальної кількостівидів 21% посідає рослини, та їх внесок у загальну біомасу становить 99%. Серед тварин 96% видів - безхребетні і лише 4% - хребетні, з яких десята частина - ссавці. Маса живої речовини складає всього 0,01-0,02% від відкісної речовини біосфери, проте вона відіграє провідну роль у геохімічних процесах. Речовини та енергію, необхідну для обміну речовин, організми черпають із довкілля. Обмежені кількості живої матерії відтворюються, перетворюються та розкладаються. Щорічно, завдяки життєдіяльності рослин та тварин, відтворюється близько 10% біомаси. Крім рослин та тварин В.І. Вернадський включає в поняття " живе речовина " і людство, вплив якого геохімічні процеси відрізняється від впливу інших живих істот, по-перше, своєю інтенсивністю, що з ходом геологічного часу; по-друге, тим впливом, яке діяльність людей надає інші живі істоти.

Життя Землі нині повністю залежить від фотосинтезу. Фіксуючи енергію сонячного світлау продуктах фотосинтезу, рослини виконують космічну роль енергетичного вогнища Землі. Під фотосинтезом розуміється перетворення зеленими рослинами та фотосинтезуючими мікроорганізмами за участю енергії світла та поглинаючих світло пігментів (хлорофіл та ін.) найпростіших сполук (води, вуглекислого газу та мінеральних елементів) на складні органічні речовини, необхідні для життєдіяльності всіх організмів. Щорічно рослини утворюють до 100 млрд. т органічних речовин та фіксують

9*1020 Дж енергії сонячної радіації. При цьому рослини засвоюють з атмосфери до 170 млрд т вуглекислого газу і розкладають до 130 млрд т води, виділяючи до 115 млрд т вільного кисню.

Таким чином, всі біотичні компоненти екосистеми поділені на три основні групи: продуценти (зелені рослини та організми, які можуть використовуватись) хімічну енергію, - хемосинтетики), консументи, або споживачі (можуть бути кількох трофічних рівнів), і редуценти, або руйнівники (організми, що перетворюють, мінералізують органіку і тим самим замикають біологічний кругообіг). Всі живі організми, так чи інакше використовуючи один одного, утворюють гігантський біологічний кругообіг біосфери. Цей кругообіг не повністю замкнутий: крім енергетичного входу (сонячна енергія) він має і вихід - частина відмираючого органічної речовинипісля розкладання мікроорганізмами-мінералізаторами може потрапляти в водні розчиниі відкладатися у вигляді осадових порід, а інша частина утворює відкладення таких біогенних порід, як кам'яне вугілля, торф, сапропель тощо.

У цьому великому біогеохімічному кругообігу речовини та енергії виділяється цілий ряд більш приватних кругообігів речовин - води, вуглецю, кисню, азоту, сірки, фосфору та ін., в ході яких відбувається обмін хімічних елементівміж живими організмами та неорганічним середовищем. Існування цих біогеохімічних кругообігів визначає вигляд сучасних екосистем, стійкість та саморегуляцію біосфери в цілому. Тому як би складними і різноманітними не були прояви життя на Землі, всі форми життя пов'язані між собою через кругообіг речовини та енергії.

У цьому можна виділити три етапи еволюції біосфери. Перший етап - виникнення біотичного круговороту, що означало формування біосфери. Другий етап - ускладнення життя планети, обумовлене появою багатоклітинних організмів. Третій етап - формування людського суспільства, що надає своєю господарсько-економічною діяльністю все більшого впливу на еволюцію біосфери (ноосфера). Спроби виділити основні етапи еволюції біосфери заслуговують на увагу вже тим, що ставлять цю проблему як одне з важливих завдань сучасної еволюційної теорії.

Планета Земля дивовижна та унікальна. Вона складається з кількох оболонок: атмосфери, гідросфери, біосфери, літосфери, піросфери та центросфери. На відміну з інших планет, Земля населена рослинами, тваринами, людьми, мікроорганізмами тощо. буд. Усі живі організми утворюють біосферу. Ця оболонка включає частину атмосфери і літосфери, а також всю гідросферу. У цій статті розглянемо, що таке біосфера, які її складові та функції.

Визначення поняття

Незважаючи на те, що сьогодні майже кожен знає, що таке біосфера, визначення цього поняття було введено в науковий обіг лише 1875 року австрійським геологом Едуардом Зюссом (праця «Обличчя Землі»). Однак наступні півстоліття цей термін використовувався лише у вузьких колах.

В 1926 знаменитий російський вчений В. І. Вернадський видав книгу «Біосфера». У цій праці він обґрунтував роль живих організмів у геологічних процесах. Саме В. І. Вернадський вперше визначив, що таке біосфера, і чим вона відрізняється від інших оболонок Землі. Він показав її динамічною активною системою, населеною та керованою живими істотами.

Сьогодні в науці існує єдине узвичаєне визначення поняття «біосфера». Це оболонка планети Земля, населена живими організмами. Біосфера займає особливе місце стосовно інших геосфер. Це з тим, що у межах цієї оболонки проявляється геологічна діяльність всіх живих істот.

Межі біосфери

Біосфера охоплює верхню область (близько 7,5 км) літосфери, нижню межу атмосфери (15-20 км) і всю гідросферу.

Літосфера – тверда оболонка нашої планети. Вона охоплює всю земну кору і частину верхньої мантії. Більшість живих організмів перебуває у ґрунті на глибині до 1 м. Однак деякі бактерії можуть проникати углиб літосфери (до 4 км).

Гідросфера – водна оболонка планети Земля. Вона є сукупністю всіх океанів, морів, річок, озер та інших водойм. Ця оболонка повністю освоєна та заселена живими організмами. Більшість із них мешкає на глибині до 200 м. Проте деякі види мешкають навіть на дні Світового океану (близько 12 км).

Атмосфера – газова оболонка нашої планети. Вона складається з азоту, кисню, озону та вуглекислого газу. До складу біосфери входять лише нижні шари атмосфери. Це зв'язано з тим що окремі видикомах та птахів можуть підніматися на висоту до 5 км над поверхнею землі.

Компоненти біосфери

У складі біосфери виділяють 4 компоненти (класифікація запропонована В. І. Вернадським):

• Жива речовина. Його кількість становить приблизно 0,25% маси біосфери. Ця речовина є сукупністю всіх живих організмів на планеті. Вони об'єднуються в 4 царства: бактерії, рослини, гриби та тварини. Жива речовина характеризується значною енергією, їй властива рухливість і безперервне чергування поколінь, завдяки чому його компоненти постійно оновлюються.
• Біогенна речовина. Це все, що утворюється в процесі життєдіяльності організмів і складається з тварин та рослинних решток (вапняки, нафта, гази атмосфери, торф тощо). Усі біогенні компоненти є потужним джерелом енергії.
• Закосова речовина. Це елементи, в освіті яких живі істоти та мікроорганізми не беруть участі (гірські породи, лава тощо).
• Біокосна речовина. Це компоненти біосфери, які створені в ході спільної діяльності живих організмів та абіогенних процесів (ґрунт, глина, осадові породи, кора вивітрювання, вода тощо).

Особливості та функції біосфери

Біосфері, як і іншим найважливішим природним системам, Притаманний ряд функцій. Розглянемо найважливіші їх.

• Цілісність. Біосфера – це централізована система, головним елементом якої виступає жива речовина. Усі її компоненти тісно пов'язані між собою та постійно взаємодіють. Внаслідок цього зміна одного елемента веде до перебудови всієї системи.
• Саморегуляція. Для біосфери характерний такий процес, як гомеостаз. Він дозволяє системі самостійно підтримувати та регулювати свій стан.
• Стійкість. Здатність біосфери під впливом зовнішніх факторів зберігати свої властивості та характеристики. Ця функція дозволяє системі підтримувати своє поточний станта повертатися у вихідне положення після потрясінь.

Однією з головних особливостей та характеристик біосфери є різноманітність. Завдяки існуванню різних біологічних видів у системі завжди існує атмосфера конкуренції, яка забезпечує захист від впливів ззовні.

Функції живої речовини

Сьогодні науці достовірно відомо, що таке біосфера. У біології її головний компонент – жива речовина – є найважливішою категорією. Розглянемо функції цього системоутворюючого елемента біосфери.

• Газова. Ця функція тісно пов'язана з процесом метаболізму та дихання. У ході цих газових реакцій поглинається та виділяється кисень, вуглекислий газі т. д. Завдяки цій функції сформувався сучасний склад повітря.
• Енергетична. В основі цієї функції лежить процес фотосинтезу – засвоєння живою речовиною сонячної енергії та її передача.
• Окисно-відновна. Ця функція полягає у зміні хімічних властивостейречовин, які містять атоми з різним рівнемокиснення. Такі реакції є основою біологічного метаболізму.
• функція деструкції. Це процес розкладання організмів до мінеральних речовин після їхнього відмирання.
• Концентраційна. Це процес накопичення та переміщення атомів.

Значення живої речовини

• Накопичення сонячної енергії та її трансформація (у хімічну, механічну, теплову, електричну тощо).
• Освіта більшості мінералів та гірських порід – результат життєдіяльності живих організмів.
• Накопичення хімічних елементів. Живі організми акумулюють важливі компоненти (залізо, магній, мідь, натрій) у тканинах свого тіла та навколишньому середовищі.
• Через біосферу відбувається кругообіг більшості хімічних елементів.
• Величезний вплив на склад ґрунту, атмосфери, гідросфери.
• Деякі хімічні компоненти та сполуки можуть існувати лише у складі живих організмів.