Глава 8 біосфера

8.1. Загальні відомості

Біосфера — загальнопланетарна оболонка, склад, будова й енергетика якої зумовлені минулою і сучасною діяльністю всієї сукупності організмів на Землі. Біосфера виникла близь­ко 3,5 млрд років тому. Вона включає в себе верхній шар зем­ної кори, нижні шарй атмосфери і всю гідросферу. Нижня (тер­мічна) межа біосфери зумовлена високими температурами глибинних 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.

Вперше термін "біосфера" вжив на початку XIX ст. фран­цузький природознавець Ж.Б. Ламарк. У науковій літературі цей термін вперше використав у 1875 р. австрійський геолог Е. Зюсс. У своїй праці він висунув оригінальну ідею про кон­центричні оболонки, які обгортають земну кулю — літосферу, гідросферу, атмосферу і біосферу. Але поняття про біосферу як про середовище життя Е. Зюсс не розвинув. Заслуга створення фундаментального вчення про біосферу належить видатному українському вченому, академікові В.І. Вернадському.

Володимир Іванович Вернадський — класик сучасного при­родознавства, великий вчений-енциклопедист, один з актив­них організаторів Української Академії наук і її перший пре­зидент. Він був засновником багатьох нових наукових напря­мів, що інтенсивно розвиваються в наш час, — це генетична мінералогія, геохімія, біогеохімія, вчення про живу речовину, біосферу і ноосферу. Величезний внесок зробив учений в розробку і розвиток геології, біології, ґрунтознавства, геогра­фії, гідрології, екології, вчення про газовий режим Землі.

В.І. Вернадський відкрив і сформулював низку важливих законів природи. Головними з них є закони про єдність зв'язків і взаємозв'язків людства і природи, єдність сущого на Землі з космосом. Вчення про біосферу і біогеохімічні процеси, про роль живої речовини в еволюції нашої планети є наріжним ка­менем сучасного природознавства і відіграє визначальну роль у розв'язанні екологічних проблем, які в наш час так гостро постали перед людством. Основи цього вчення, які були викла­дені В.І. Вернадським у книзі "Біосфера" та інших його пра­цях, зберігають свою актуальність і нині.

В.І. Вернадський розглядав біосферу як область життя, ос­нова якої — взаємодія живої і косної (неживої) речовини. Він писав: "Живі організми є функцією біосфери і тісно матеріаль­но та енергетично з нею пов'язані, є величезною геологічною силою, що її визначає... Вони пов'язані з навколишнім середо­вищем біогенним током атомів: своїм диханням, живленням і розмноженням". Найістотніша особливість біосфери — це біо­генна міграція атомів хімічних елементів, яка зумовлена про­меневою енергією Сонця, процесами фотосинтезу й органічно­го розкладу.

Згідно із сучасними уявленнями, біосфера — це своєрідна оболонка Землі, що містить всю сукупність живих і мертвих організмів і ту частину речовини планети, яка знаходилася або знаходиться в безпосередній взаємодії з ними. Основними ком­понентами біосфери є: 1) біомаса живих рослин, здатних шля­хом фотосинтезу фіксувати і перетворювати сонячну енергію в потенційну і зберігати її у вигляді органічних сполук; 2) біома­са тварин і мікроорганізмів, які проживають на поверхні Землі і у верхніх шарах земної кори; 3) біогенна речовина — маса ре­човин, яка створена і перероблена організмами в минулому (наприклад, кам'яне і буре вугілля, крейдяні відклади і т. д.); 4) біокосна речовина, створена одночасно і живими організма­ми, і процесами косної (неживої) матерії — такими є вся при­родна вода, тропосфера, кора вивітрювання; 5) радіоактивні елементи, що надходять з внутрішніх сфер Землі; 6) потік со­нячної енергії та речовин, що надходять на Землю з космосу.

Біосфера перебуває в постійному розвитку, вона пройшла шлях від безжиттєвого геологічного розвитку Землі через низку все більш складних організмів до появи в ній людини (табл. 7) — вінця творіння природи. Формування різноманіт­них форм життя на Землі є, без сумніву, одним з найбільших її чудес, непізнанною вічною загадкою природи, що робить нашу планету унікальною серед інших небесних тіл.

Таблиця 7. Формування біосфери Землі

Основні етапи	Скільки років тому
Безжиттєвий геологічний розвиток	4,5— 3-Ю9
Поява автотрофних бактерій, синьозелених водоростей у водах суші і в океанах	3— 2,5 ІО9
Початок фотосинтезу, розвиток водоростей, лишайників, мохів, формування первісної біосфери	1,5— 1,0-ІО9
Розвиток і панування лісової рослинності, формування кисневої атмосфери, розвиток біосфери	0,5— 0,3 109
Розвиток трав'янистої рослинності, формуван­ня природних зон у біосфері, поступове похоло­дання, сухість клімату	100— ЗОЮ6
Льодовикові і міжльодовикові епохи, поява людини	2— 3 10е
Післяльодовикова епоха	10— 20 ІО8
Розвиток сільського господарства і техно- індустріальна епоха	Сучасн. — 20 • 103

Біосфера є не тільки оболонкою, в якій зародилося і розви­нулося життя у всій різноманітності його форм. Жива речови­на за час свого існування глибоко змінила первинну природу планети. Життя ніби саме пристосовувало середовище й оп- тимізувало його умови. Глибоких змін зазнали гідросфера і лі­тосфера. З появою рослин на поверхні планети почалося поміт­не зменшення в атмосфері вмісту вуглекислоти і стала зроста­ти концентрація кисню. В стратосфері виник озоновий екран, який захищає живі істоти від згубної дії ультрафіолетових променів. Утворилися величезні осадові товщі вапняків і доло­мітів. Відновне середовище в літосфері і гідросфері змінилося окисним. Відповідно, трансформувалися умови міграції та осі­дання сполук заліза, марганцю, сірки, азоту. Без перебільшен­ня можна сказати, що по суті вся географічна оболонка вияви­лася нині значно переробленою організмами.

Таким чином, чиста вода, кисень в атмосфері, родючість ґрунтів є результатом тривалої взаємодії сотень тисяч видів рослин, тварин і мікроорганізмів, які складають різні екосис­теми Землі. До цього варто додати, що люди значною мірою ви­користовують природні ресурси, створені організмами в ми­нулі епохи, запаси яких небезмежні. Тому підтримання стій­кості екосистем і якісного стану навколишнього середовища, яке залежить від збереження біологічного різноманіття і рів­новаги біосфери, має надзвичайно велике значення для життя майбутніх поколінь.