3.2. Структура біосфери

3.2.1. Основні типи речовини у біосфері

Загальна протяжність біосфери за радіусом Землі складає близько 40 км. Вона простягається від нижньої частини озонового екрана атмосфери, що розташований на висоті 20-25 км над рівнем моря до верхньої частини гірських порід та дна Світового океану. Нижня межа простягання біосфери лежить на 23 км углиб суші та на 1-2 км нижче дна океану.

Основна маса живої речовини, наявність якої відрізняє біосферу від інших геосфер, зосереджена в порівняно невеликому прошарку - біостромі. Біострома лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водоймищ. У цій зоні знаходиться 98% всієї живої речовини планети.

Біосфера сформована з різних видів речовини. За В. І. Вернадським виділяють шість головних типів речовини біосфери.

1. Жива речовина, що представлена організмами різних видів.

2. Біогенна речовина, що є продуктом життєдіяльності організмів (наприклад, кам’яне вугілля, торф).

3. Нежива речовина (кісна), в утворенні якої живі організми не брали участі.

4. Біокосна речовина, що сформована за рахунок взаємодії живої та кісної речовин. Основним видом біокосної речовини є ґрунт.

5. Радіоактивна речовина.

6. Космічна речовина (наприклад, метеорит).

Складабіотичноїчастини нашої планети приблизно такий: Fe ≈36%, O₂≈ 25%,

Si ≈ 23%, Mg ≈ 10%, S ≈ 3%, Ni ≈ 2%, інші ≈ 15%;

складбіотичноїчастини нашої планети приблизно такий: O₂≈ 70%, C ≈ 15%, H ≈ 11%, інші ≈ 4%;

У структурному плані, основними складовими компонентами біосфери Землі є живі організми й середовище їхнього існування – атмосфера, гідросфера, і літосфера.

3.2.2. Живі організми в біосфері

Живий світ Землі, її біосфера, складається з організмів трьох таких основних типів.

1. Продуценти або автотрофи (які харчуються самостійно) – це зелені (хлорофілові) рослини, що створюють біомасу за рахунок фотосинтезу.

Фотосинтез - це синтез органічної речовини з неорганічної за рахунок енергії світла. Реакцію фотосинтезу можна записати у вигляді:

У перерахунку на глюкозу, реакцію фотосинтезу можна записати у вигляді:

Кількість видів цієї групи становить близько 350000, а їхня сумарна маса становить близько 2,4 · 10¹² т .

2. Консументи або гетеротрофи – організми, що одержують енергію за рахунок харчування продуцентами або іншими консументами.

До них належать рослиноїдні тварини, хижаки й паразити, а також хижі рослини та гриби. Кількість видів цієї групи найбільша – понад 1,5 млн., а їхня маса становить близько 2,3·10¹⁰ т.

3. Редуценти – мікроорганізми, які розкладають органічні речовини (залишки продуцентів і консументів) до простих хімічних сполук – води, вуглекислого газу, мінеральних солей. Їхня маса приблизно т., 75 тисяч видів. Реакція розкладання в перерахунку на глюкозу має вигляд:

Уся ця величезна кількість живих істот знаходиться в надзвичайно складних взаємовідносинах між собою й з неживою речовиною.

3.2.3. Атмосфера

Атмосфера – газова оболонка Землі, що простирається у космічний простір приблизно на 3000 км.

Майже 50% усієї маси атмосфери зосереджено в нижньому 5 км прошарку, 75% - у 10 км, а 90% - у 16 км.

Живі організми зосереджені в прошарку нижче 12-18 км, тобто нижче озонового прошарку, хоча космонавтами були виявлені спори мікроорганізмів на висоті приблизно 85 км, причому вони знаходились в латентному (сплячому) стані. Атмосфера Землі формувалася впродовж тривалого періоду (» 3-4 млрд. років), але за останні 50 млн. років її склад стабілізувався. Сучасна атмосфера Землі складається, в основному, (на рівні моря) із: азоту – 78,09%; кисню – 20,94%; аргону – 0,93%; СО₂- 0,03%; водню – 0,01%.

З числа малих по кількості газів слід зазначити вуглекислий газ (СО₂) і озон, які роблять вирішальний вплив на життя. Крім того, в атмосфері завжди присутні водяні пари, а в нижній її частині присутні зважені частки – результат природної або антропогенної діяльності. Так як СО₂ добре поглинає теплове випромінювання, що йде від Землі, то підвищення утримання СО₂ в атмосфері може призвести до так названого “парникового ефекту” і перегріву біосфери.

Важливою складовою атмосфери, що впливає на життя, є озоновий прошарок, максимальна щільність якого на висоті 16-12 км. Цей прошарок захищає все живе від ультрафіолетового випромінювання сонця. Руйнація озонового прошарку в результаті техногенного впливу, виникнення озоновихдір– одна з глобальних проблем сучасності. З ультрафіолетовою радіацією вчені зв’язують збільшення онкологічних захворювань, виникнення мутацій (ультрафіолет руйнує молекули ДНК, а це вже генетичні зміни).

Варто зауважити, що атмосфера має дуже важливе екологічне значення. Вона регулює клімат планети, відвертає її від надмірного нагрівання й охолодження, підтримуючи середню температуру Землі порядку 14°С. Атмосфера захищає всі живі організми Землі від пагубного впливу космічних променів, ударів метеоритів, через неї здійснюється фотосинтез і обмін енергії – головні процеси біосфери. Атмосфера впливає на характер і динаміку всіх екзогенних процесів, що здійснюється в літосфері. Розвиток гідросфери також у значній мірі залежить від атмосфери. Сучасне промислове виробництво є джерелом усе більш зростаючого забруднення атмосфери, яке переноситься повітряними потоками на величезні відстані і завдає величезної шкоди природному середовищу