У краплині води відбивається Всесвіт.

Давнє арабське прислів'я

Деякі риси екологічної системи «Земля»

Із Космосу Земля здається нам невеличкою крихкою кулькою, загальні контури якої визначаються не людськими діяннями, а складною системою хмар, океанів, рослинності й ґрунтів. Неспроможність людини узгодити свої дії з цією мінливою системою спричинює докорінну зміну структур, що існують на планеті. Багато з таких змін криють у собі небезпеку знищення життя на Землі.

Із доповіді Міжнародної комісії з довкілля «Наше спільне майбутнє» (1989)

Космонавт Юрій Гагарін, що першим із людей побачив рідну планету з висоти космічної орбіти, не міг стримати свого захвату й вигукнув: «Яка прекрас­на наша Земля!» Оповита тонким блакитним серпанком атмосфе­ри, як коштовний діамант, сяє вона на тлі чорного вакууму Космосу. Ось там, біля полюса, видніються білі крижані поля, ось за ілюмінатором космічного корабля пропливають вершини Гімалаїв, потім простяглися безкраї океанічні простори, вкриті білими спіралями циклонів. Ось корабель перетнув межу дня й ночі — термінатор, і все обгорнула оксамитова чорнота. Але за хвилину очі космонавта призвичаїлися до темряви, і він бачить далеко внизу палахкотіння тропічної грози, а потім, наче жар прогорілого багаття, скупчення вогнів великого міста. 1 знову корабель наближається до термінатора, мить — і спалахує рай­дужна смужка атмосфери, з-за Землі виринає кошлате сліпуче Сонце...

Перші люди, які побували в Космосі, розповідають про особ­ливе, ні з чим незрівнянне почуття, що виникає під час спосте­реження за нашою Землею здаля. Ось що каже, наприклад, аме­риканський астронавт Джим Ірвінг, який побував на Місяці: «Глянувши вниз, я побачив свої сліди на місячному пилу, а ось коли підняв голову вгору, то побачив Землю. Вона виявилася зовсім маленькою. Коли ми відлітали від Землі, вона ставала дедалі меншою: величиною як баскетбольний м'яч, потім — як бейсбольний, потім — як м'яч для гри в гольф... Вигляд рідної планети вразив нас. Вона була схожа на різдвяну іграшку, підвішену в Космосі. Така незахищена — здавалося, досить лише доторкнутись — і вона розсиплеться...».

Земля — унікальна планета Сонячної системи, і унікальність її полягає передусім у тому, що на ній існує життя. Поки що ні на знімках інших планет, які передані космічними апаратами, ні в пробах місячного чи марсіанського грунту жодних ознак ор­ганічного життя не виявлено. (Втім нещодавно в одному з мете­оритів, котрий упав на Землю й, як гадають американські вчені, прилетів із Марса, знайдено відбиток скам'янілого мільярди років тому мікроорганізму. Та сьогодні на Марсі умови надто ворожі для життя.)

На Землі життя існує завдяки збігові кількох сприятливих астрономічних факторів: це й велика маса Землі (6 * 10²¹ т), достатня для втримання навколо планети за рахунок гравітації захисного шару атмосфери; це й сильне магнітне поле Землі, що захищає її біосферу від згубної дії космічної радіації; це й наявність великої кількості води, життєво необхідної для живих організмів, тощо. Мабуть, найдивовижніша в цьому розумінні орбіта Землі. Американський учений М. Харт підрахував, що якби відстань між Землею та Сонцем була лише на 5 % меншою або на 1 % більшою, то життя на ній було б неможливим: у пер­шому випадку на планеті було б надто жарко (як на Венері), в другому — надто холодно, й Земля постійно перебувала б в умовах глобального льодовикового періоду (як Марс).

Наша планета дуже активна. Змінюються, хоча й повільно, об­риси її материків та океанів, руйнуються, розсипаючися на порох, цілі гірські хребти, здіймаються нові, вивергаються вулкани, стає іншим клімат. Безперервно змінюються важливі параметри навколишнього середовища -- температура повітря й води, їхній хімічний склад, вологість грунтів і вміст у них необхідних речо­вин тощо. Безперервно оновлюється жива природа — тварини, рослини, мікроорганізми.

Утворення живої речовини та її розкладання — це дві сторо­ни єдиного процесу, що зветься біологічним кругообігом речо­вин. Кругообіг хімічних елементів на Землі відбувається переваж­но за безпосередньої участі живих організмів. Уперше це було доведено В. І. Вернадським і сформульовано ним у законі мі­грації хімічних елементів: «Міграція хімічних елементів на земній поверхні та в біосфері в цілому здійснюється або за безпосе­редньої участі живої речовини (біогенна міграція), або в середовищі, геохімічні властивості якого (вміст О₂, СО₂, Н₂О й т. д.) зумовлені живою речовиною — як тією, що в наш час складає біосферу, так і тією, що діяла на Землі протягом усієї геологічної історії».

З погляду екології, до найважливіших належать кругообіги таких речовин, як кисень, вуглець, вода, азот, сірка, фосфор, що входять до складу живої речовини. Жива речовина істотно при­скорила й змінила кругообіги цих речовин у біосфері.

Основний рушій кругообігу речовин у біосфері — енергія Сонця, певну (незначну) роль відіграє також внутрішня енергія Землі. В процесі кругообігу жива речовина поглинає енергію, в процесі ж її розпаду ця енергія повертається в довкілля.

Крім кругообігу хімічних речовин, у природі відбувається й кругообіг енергії. Енергія Сонця, яка засвоюється зеленими рос­линами, частково консервується у вугіллі, торфі, нафті, а також витрачається на вивітрювання глибинних гірських порід — базальтів, гранітів тощо. В утворених унаслідок вивітрювання глинах запасається сонячна енергія. В подальшому, за рахунок тектонічних опускань земної кори, глини та інші пухкі осадові породи потрапляють у глибокі зони Землі, де під дією високих тисків і температур із них вивільнюється запасена раніше соняч­на енергія, відбуваються процеси їх переплавлення й перетворен­ня на магматичні (вивержені) гірські породи, наприклад граніти, і цикл кругообігу енергії завершується.

Крім кругообігу речовини та енергії, величезну роль у біосфері відіграють інформаційні зв'язки. Інформативні сигнали енергетич­но дуже слабкі й самі собою не можуть викликати якоїсь відчут­ної реакції, але вони містять важливі відомості в закодованій формі. Такі сигнали сприймаються, розшифровуються (здебіль­шого автоматично) й ураховуються живими організмами. Здат­ність сприймати, зберігати й передавати інформацію мають і неживі об'єкти, які здійснюють ці процеси шляхом загального енергоінформаційного обміну. Обробляти, накопичувати й вико­ристовувати інформацію окремо від енергії можуть тільки живі організми.

Ефективність інформаційних зв'язків у біосфері вражає. На­приклад, самець метелика шовкопряда вчуває самку на відстані до 2 км. Досліди й розрахунки показали, що така надзвичайно ви­сока чутливість не може базуватися на хімічних сигналах, скажімо на дії якихось пахучих речовин, котрі виділяє самка. Цілком імовірно, відбувається передавання електромагнітних сигналів, причому за типом вибірковості («батько кібернетики» Н. Вінер назвав його «тим, кого це стосується»). Про це свідчить і будова вусиків шовкопряда (як і багатьох інших комах), що нагадують антену.

Загалом навколишнє природне середовище, в якому живе людина, складається з неживого й живого компонентів. До пер­шого належать атмосфера, гідросфера та літосфера Землі, до дру­гого — всі її живі мешканці (рослини, тварини й мікроорганізми).

Поняття про біосферу. Основні положення вчення В.І. Вернадського про біосферу

Людина завжди стикалася з оточуючим її світом живої природи, з величезною різноманітністю рослин і тварин. Із часом було з'ясовано, що організми існують у найрізноманітніших умовах і життя є і на поверхні материків, і в товщі океанів та морів, і навіть в атмосфері. Ця цілком очевидна істина привернула увагу українського мінералога-геохіміка В. І. Вернадського. Базуючись на масштабних дослідженнях і розрахунках, він уперше показав глобальне значення всієї сукупності організмів нашої планети.

Виявилося, що живі організми є могутнім фактором, що перетворює Землю. Товща гірських порід, вод і атмосфери, що змінилися під впливом живих організмів, і була названа біосферою.

Тепер це слово зустрічається на шпальтах газет, звучить у виступах політичних та суспільних діячів, стає зрозумілим не лише вченим, але й усім людям. Останнім часом усе частіше і тривожніше виникає обґрунтована стурбованість долею довкілля, особливого значення набувають проблеми охорони та раціонального використання природних ресурсів. Це вимагає високого рівня наших знань про біосферу.

Біосфера — оболонка Землі, що включає всю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, що перебуває в безупинному обміні із цими організмами. Термін «біосфера» вперше ввів у науку в 1875 р. австрійський учений Едуард Зюсс (1831- 1914 рр.). Проте цілісне вчення про біосферу створив наш видатний співвітчизник В. І. Вернадський.

В. І. Вернадський розглядав біосферу як простір життя, а її основою вважав взаємодію живої та неживої речовини. Учений обґрунтовано стверджував, що біосфера — це організована оболонка Землі, провідна роль у формуванні і підтримці якої належить живим організмам.

В. І. Вернадський виділяв такі ознаки біосфери:

1 Біосфера — загальнопланетна оболонка.

2 Склад і будова біосфери зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів.

3 Біосфера є наслідком взаємодії живих і неживих компонентів, акумуляції та перерозподілу в ній величезної кількості енергії.

4 Біосфера є термодинамічно відкритою, самоорганізованою, саморегульованою динамічно зрівноваженою, стійкою системою.

5 Межі біосфери: верхня межа — променева — зумовлена наявністю жорсткого короткохвильового ультрафіолетового випромінювання. Від нього життя захищається озоновим шаром. Нижня межа — термічна. У певних температурних режимах життя існувати не може.

Біосфера — це своєрідна оболонка Землі, що охоплює всю сукупність живих організмів і ту частину речовини планети, яка перебуває в безперервному обміні з цими організмами. Жива природа є основною рисою вияву біосфери, цим вона різко вирізняється серед інших земних оболонок.