1 Біосфера

Біосфера – це «жива» оболонка Землі. Вона охоплює верхні шари літосфери (до 5 км), всю гідросферу та нижні шари атмосфери (20-25 км), тобто середовище проживання живих організмів. Основними складовими біосфери є:

На сьогоднішній день біосфера налічує близько 3 млн. видів організмів.

Всі живі організми у процесі своєї життєдіяльності взаємодіють між собою. Так, рослини, вбираючи з повітря вуглекислий газ, натомість виділяють в атмосферу необхідний усьому живому кисень. Тварини вдихають кисень, а видихають вуглекислий газ, без якого неможливим би був процес фотосинтезу і, як наслідок, утворення кисню. Для живлення рослинам і тваринам потрібні поживні речовини. Але тварини не здатні їх утворювати, тому джерелом живлення для них виступають рослини (травоїдні) або інші тварини (хижаки). За розкладання решток відмерлих рослин і тварин відповідають гриби і бактерії. Вони розщеплюють органічні речовини на неорганічні, які є джерелом живлення для рослин. Так відбувається процес біологічного кругообігу (мал. 1).

Мал. 1. Біологічний кругообіг речовин

Всі живі організми поширюються на земній кулі нерівномірно. Їхнє поширення залежить від кліматичних умов, що змінюються від екватора до полюсів. Кожна рослина та тварина пристосована до тих умов середовища, в якому вона перебуває. 

Ґрунт як результат взаємодії біосфери з іншими оболонками. Велика роль живих організмів у створенні особливого природного утворення - ґрунту. Ґрунтом називають верхній, тонкий шар земної кори (від десятків сантиметрів до 2-4 м), який, як правило, покритий рослинністю  і  має  природну   родючість.   Під   родючістю розуміють здатність ґрунту забезпечити рослини поживними речовинами, водою й повітрям, тобто створити сприятливі фізичні і хімічні умови для їхнього розвитку і росту. Отже, маючи незначну товщину, грунти відіграють виняткову роль у географічній оболонці, забезпечуючи необхідні умови для життя організмів, у тому числі й людини.

Важливе значення для родючості ґрунту має механічний склад гірських порід, на яких він сформувався, тобто співвідношення між частинками різного розміру, з яких утворена гірська порода. Найчастіше такими ґрунтоутворюючими материнськими породами є пісок і глина.

Оскільки співвідношення піску і глини може бути різним, то ґрунти за механічним складом поділяютьна глинисті, суглинисті, супіщані й піщані.

Глинистими називають такі ґрунти, в яких частка фізичної глини становить понад 40%, а піску та інших частинок - менше 60%. Суглинисті ґрунти мають уміст глини від 40% до 20%, а супіщані - понад 10%. Якщо частка глинистих частинок менша 10%, а отже понад 90% становить фізичний пісок, то такий грунт називають піщаним.

Ґрунтоутворюючі гірські породи (магматичні, метаморфічні, осадові) бувають різні не тільки за своїм механічним складом, але й за щільністю, водопроникністю тощо. Вони також визначають мінералогічний і хімічний склад сформованого на них ґрунту, а отже, його хімічні та фізико-хімічні властивості.

Рельєф значною мірою визначає тепловий і водний режим на окремих ділянках земної поверхні і є важливим чинником ґрунтоутворення. Зростання абсолютної висоти місцевості призводить до зниження температури й збільшення опадів, а тому з висотою змінюються і типи грунтів, і їхня родючість. На територіях з плоским рельєфом затримуються опади, рівномірно розподіляється температура. На схилах поверхневі води швидко стікають, не залишаються тут надовго й грунтові води. Південні схили отримують, як правило, більше тепла, ніж північні, але й тут процес випаровування відбувається швидше. Знижені ділянки земної поверхні (улоговини, долини річок) мають більше вологи, яка інколи буває надмірною. Разом із водою сюди поверхневими водами зносяться поживні речовини, змиті зі схилів. Отже, рельєф прямо і опосередковано впливає на особливості процесу грунтоутворення.

Вплив клімату на утворення ґрунту досить складний. Основний механізм його дії визначається співвідношенням тепла й вологи для певної місцевості. На територіях з коефіцієнтом зволоження, більшим за одиницю, утворюються заболочені грунти. У посушливій зоні, де коефіцієнт зволоження менший від одиниці, волога з грунту підтягується до поверхні, а разом з водою з глибинних горизонтів інколи виносяться солі, перетворюючи родючий грунт у солончак.

Опосередкований вплив клімату на ґрунтоутворення здійснюється через органічний світ. Теплий і вологий клімат сприяє розвитку рослинності, яка дає багато перегною. Вона швидко розкладається і перетворюється в поживні речовини. Надмірна суворість чи сухість клімату сильно гальмують діяльність живих організмів, збіднюють їх видовий склад та біологічну продуктивність.

Живі організми є тією частиною географічної оболонки, яка найтісніше пов'язана з ґрунтом. Характеризуючи роль живих організмів у ґрунтоутворенні, потрібно розглянути окремо вплив рослин, тварин та мікроорганізмів.

Рослини, відмираючи, є джерелом нагромадження органічних речовин у ґрунті. З них утворюється перегній (гумус). Одночасно відмерлі рослини ніби передають у землю енергію Сонця, яку вони засвоїли у процесі фотосинтезу. У грунт повертаються такі хімічні елементи, як азот, вуглець, кальцій тощо.

Найбільше перегною у незміненому природному середовищі дають трав'янисті рослини. Щорічно, відмираючи, вони збагачують ґрунт великою кількістю органіки. Тому там, де поширена трав'яна (степова) рослинність, розвивалися потужні родючі чорноземні ґрунти. У лісах, особливо хвойних, біомаса відмерлих рослинних решток значно менша, а промиваються вони атмосферними опадами більше. У результаті ґрунти тут значно бідніші на перегній.

Рослинний покрив захищає грунт від вітрової та водної ерозії (видування та змиву верхнього родючого шару).

Тварини, що живуть у ґрунті, розпушують його, подрібнюють рештки відмерлих рослин, сприяють їх розкладу. Особливу роль відіграють черв'яки, які пропускають грунт через кишечник і викидають його у вигляді грудочок.

Завершують роботу з перетворення органічних решток у перегній мікрорганізми (бактерії, мікроскопічні гриби). Вони розкладають його на мінеральні речовини. Дуже важлива роль азотофіксуючих бактерій, що засвоюють з повітря азот. Вони нагромаджують його в своєму організмі, збагачуючи ним у кінцевому результаті грунт.

Однак нагромадження гумусу й перетворення живими організмами мертвої гірської породи на ґрунт відбувається дуже повільно. Родючий шар товщиною 2 см утворюється приблизно за 100 років. Тому потужність (глибина) ґрунту і його родючість значною мірою визначаються геологічним віком території. Так українські чорноземи формувалися тисячоліттями.

У процесі господарської діяльності людина суттєво впливає на якість ґрунтового покриву Землі. При правильному, науково обґрунтованому обробітку використанні ґрунтів людям вдається значно підвищити їхню родючість. Водночас є багато прикладів, коли необдумане господарювання спричиняє їхнє руйнування та «отруєння». Особливо негативні наслідки має безсистемне зрошення чи осушення ділянок земної поверхні, неправильне розорювання надто крутих схилів, а також рівнинних територій, для яких характерні сильні вітри.

Основоположником наукового ґрунтознавства вважають В. Докучаєва.

Вплив людини на біосферу. Біосфера в даний час зазнає сильного впливу людини, причому наслідки цього впливу неоднозначні. З одного боку, людина створила тисячі нових сортів рослин і порід тварин, прискорюючи цим самим еволюцію видів у природі. Вона збагачує природні угрупування шляхом акліматизації живих організмів, підвищує родючість ґрунтів. З іншого боку, наслідками людської діяльності є інтенсивне знищення природної рослинності, звуження ареалів та погіршення умов проживання живих організмів, скорочення їх видового складу, руйнування ґрунтів у результаті посилення процесів ерозії і т. д. От чому однією з найважливіших проблем сучасності є охорона біосфери, розумне використання її багатств.