55. Біосфера як середовище життя

Вперше термін «біосфера» вжив на початку 19 ст. французький природознавець Ж.Ламарк, поняття про біосферу було виведено австралійським вченим Зюсом в 1875 році. Здобуток створення фундаментального вчення про біосферу належить академіку В.Вернадському, воно поклало початок її геохімічному вивченню.

Біосфера (за в.Вернадським) - це оболонка Землі, склад, структура і енергетика якої значною мірою обумовлені життєдіяльністю живих організмів.

Біосфера займає особливе місце по відношенню до геосфер, це своєрідна оболонка Землі або область поширення життя. Від геосфер вона відрізняється тим, що в її межах проявляється геологічна діяльність живих істот: рослин, тварин, мікроорганізмів і людини. Більшість сучасних екологів (Ю.Одум, В.Д.Федоров, Т.Г.Гільманов, М.Ф.Реймерс, К.М.Ситник) розуміють біосферу як об’єднання усіх живих організмів, що знаходяться у взаємозв’язку з фізичним середовищем Землі. З цього погляду біосфера є сукупністю екосистем планети. Біосфера утворилась у результаті виникнення живих організмів як прямий результат загального розвитку планети Земля. Тривалість існування життя на Землі визначається часом від 1.5-2 до 4-5 млрд. років.Вона включає в себе верхній шар земної кори, нижні шари атмосфери і всю гідросферу. Нижня (термічна) межа біосфери зумовлена високими температурами глибинний верств земної кори, верхня (промениста) – наявністю високих доз ультрафіолетового випромінювання, від якого живі організми захищені озоновим шаром. Біосфера є складною, цілісною, організованою і саморегульованою екологічною системою, в якій під дією живих організмів відбувається акумуляція, трансформація і перерозподіл величезних ресурсів речовини та енергії.

Для біосфери характерні такі особливості: в ній значній кількості міститься вода; на неї припадає значний потік енергії сонячних променів; в біосфері знаходяться поверхні розмежування між речовинами що знаходяться в трьох фазах – твердій, рідкій та газоподібній. У зв’язку з цим для біосфери характерний безперервний кругообіг речовин та енергії, в якому найактивнішу роль відіграють організми.

Основними компонентами біосфери є:

• біомаса живих рослин, здатних шляхом фотосинтезу фіксувати і перетворювати сонячну енергію в потенційну;

• біомаса тварин і мікроорганізмів, які проживають на поверхні Землі і у верхніх шарах земної кори;

• біогенні речовини – маса речовин, яка створена і перероблена організмами в минулому (кам’яне та буре вугілля, крейдяні відклади)

• біокосна речовина, створена одночасно живими організмами і процесами неживої матерії – такими є вся природна вода, тропосфера, кора вивітрювання;

• радіоактивні елементи, що надходять з внутрішніх сфер Землі;

• потік сонячної енергії та речовин, що надходять на Землю з космосу.

Для постійного існування біосфери, для запобігання припинення розвитку життя на Землі у природі повинні постійно відбуватись безперервні процеси перетворення її живої речовини. Біологічний колообіг - це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які протікають у біосфері. Для біогенної міграції характерним є накопичення хімічних елементів у живих організмах, а також їх вивільнення у результаті розкладу мертвих організмів. Біогенна міграція викликається трьома процесами: обміном речовин в організмах, ростом, розмноженням. Стан рівноваги, при якому жива речовина регулює геохімічну міграцію атомів - зберігається стабільність біосфери і здійснюється еволюція як живих організмів називається динамічною рівновагою. Динамічна рівновага характерна для біосфери, атмосфери, земної кори. В біосфері динамічна рівновага не стійка,тобто біосфера розвивається в процесі діяльності, самовдосконалюється, накопичує, трансформує енергію, ускладнює свою організацію, збагачується інформацією. Розрізняють два типи біогенної міграції, перший з них здійснюється мікроорганізмами, а другий - багатоклітинними організмами. Величина міграції першого типу переважає над другим. Людство оволоділо міграцією третього типу, яка іде під впливом його діяльності.Утворення живої речовини і розклад органічної речовини - сутність малого біологічного колообігу (трансформації) речовин в біосфері. В процесі біологічного колообігу атоми поглинаються живою речовиною - заряджаються енергією - залишають живу речовину, віддаючи енергію в оточуюче середовище. За рахунок біогенної енергії відбувається більшість хімічних реакцій. Біологічні колообіги можуть бути різних масштабів і різної тривалості - від швидкого колообігу в ґрунті, річці, озері до тривалого, який обіймає всю біосферу. Біологічний колообіг зворотний не повністю, результаті чого біосфера (чи інша екосистема) не повертається в початковий стан.