Біосфера - жива оболонка планети. У вік науково-технічного прогресу особливого значення набувають знання про життєві процеси в цілому, що відбуваються на нашій планеті. Необхідність в них виникає в зв'язку з різким зростанням руйнівним антропогенним впливом на природне среду- Вилучення людиною природних ресурсів - прісної води, почвеенного гумусу, продукції рослин і тварин - перевищив 0 темпи природного відтворення. Відходи господарської діяльності людини забруднюють середовище, тому що не можуть включатися в природні природні кругообіг. Забруднення веде до деградації природи і створює загрозу самого життя людини. Сьогодні, як ніколи раніше, людство стало відчувати не тільки масштаби своєї діяльності, а й свою залежність від стану навколишнього середовища. Ось чому таку велику значимість набувають знання про вс ?? Еобщ взаємозв'язку і взаємозумовленості природних явищ, про структуру життя на планеті, про роль населяють її живих організмів, про основи стабільності самого життя. Саме ці проблеми являкются центральними у вченні про біосферу.
Термін біосфера був запропонований в 1875 ᴦ. австрійським геологом Е. Зюссом. При цьому він не розробив уявлень про біосферу і не дав введеному терміну точного определ ?? ення.
Поняття про живу речовину. Головним компонентом біосфери є жива речовина - сукупність нд ?? ех існуючих в даний момент живих організмів планети, чисельно виражена в елементарному хімічному складі, в масі, в енергії. Ця речовина геохимически надзвичайно активно, так як при здійсненні процесів харчування, дихання, виділ ?? ення воно пов'язане з навколишнім середовищем біогенним потоком хімічних речовин. Завдяки цьому потоку майже вс ?? е хімічні елементи проходять в загальному ланцюжку перетворень через біогеохімічні ланка. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, життєдіяльність організмів - це глибокий і потужний процес перетворення і перенесення речовини, результатом якого є зміна вигляду планети. Міграція хімічних елементів з організму в середу і назад не припиняється ні на секунду. Ця міграція була б неможливою, в разі якщо б елементарний хімічний склад організмів ні близький до складу земної кори. В. І. Вернадський писав:''Організм має справу з середовищем, до якої не тільки він пристосований, але яка пристосована і до нему''.
Завдяки зел ?? еним рослинам, які здійснюють процес фотосинтезу, в біосфері створюються складні органічні молекули. Укладену в них енергію використовують для процесів життєдіяльності гетеротрофні організми. У цьому полягає космічна функція зел ?? ених рослин біосфери. Без живого речовини енергія сонячного променя зводилася б лише до переміщення газоподібних, рідких і твердих тіл по поверхні планети і до тимчасового їх нагрівання в денний час і охолодженню в нічний. Жива речовина виступає в якості гігантського акумулятора і унікального перетворювача енергії Сонця, пов'язаної в хімічних зв'язках складних органічних молекул. Сонячна енергія без живого речовини не скоювала б на Землі творчої діяльності, так як не могла б ні втриматися на ній, ні перетворитися в іншу форму енергії (механічну, теплову і ін.). Уловлювання сонячної енергії здійснюється фототрофні організмами. Але в утриманні і перетворенні укладеної в них енергії Сонця, переміщенні її по земній поверхні, а також з зовнішнього у глибші шари планети бере участь вс ?? е живу речовину. Цей процес нескінченний завдяки розмноженню і подальшого зростання організмів. Швидкість розмноження, за Вернадським, - це швидкість передачі в біосфері геохимической енергії.
Елементарною структурною і функціональною одиницею біосфери є біогеоценоз. Саме в біогеоценозах організми і середовище тісно взаємопов'язані і взаємно пристосовані один до одного, завдяки чому можливе здійснення біологічного кругообігу речовин - основи нескінченності життя на планеті. В ході біологічного кругообігу обмежені запаси хімічних речовин набувають властивість нескінченних, так як знаходяться в безперервному круговому зверненні. Кругообіг речовин у вигляді біогеохімічних циклів - вкрай важливо е умова існування біосфери. Між величинами надходить сонячної енергії і кількістю утвореного живої речовини встановилася тісна залежність. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, нерозривний зв'язок планети і організму має не тільки якісну, але і кількісну сторону. ''Планета і організм нерозривно кількісно связани'', писав В. І. Вернадський.
Створення вчення про біосферу стало важливим науковим досягненням людства. Вперше жива природа стала розглядатися як цілісна система, тісно взаємодіє з неорганічної середовищем. В. І. Вернадський заклав основи сучасних наукових і філософських уявлень про планетарному і космічному значенні життя, про взаємозв'язок і взаємодію живої і неживої природи.
Протяжність біосфери. На Землі є три геосфери, в межах яких існує життя. Межі біосфери в межах геосфер визначаються наявністю умов, необхідних для життя різних організмів.
Атмосфера - повітряна оболонка Землі. З висотою щільність повітря швидко зменшується: 75% маси атмосфери зосереджено в шарі нижче 10 км, 90% - нижче 15 км, 99% - нижче 30 км, 99,9% - нижче 50 км. Повітря, позбавлений вологи і твердих домішок, складається з азоту (78,08%), кисню (20,95%), аргону (0,93%), вуглекислого газу (0,03%) і незначної кількості інших газів. Водяна пара разом з вуглекислим газом і газоподібними речовинами вносять великий внесок в утримання відбитих від поверхні планети довгохвильових теплових променів (так званий парниковий ефект). Завдяки цьому ефекту нижні шари атмосфери виявляються теплими.
Область біосфери присутній лише в нижньому шарі атмосфери - тропосфері. Висота шару тропосфери змінюється від 8-10 км в полярних широтах до 16- 18 км в екваторіальній зоні. Верхньою межею біосфери вважають зону 15 км, над якою розташовується озоновий шар стратосфери в області 15-25 км. Озоновий екран поглинає згубний для живих організмів короткохвильове ультрафіолетове випромінювання Сонця.
Літосфера (грец. Lithos - камінь) - зовнішня тверда оболонка (кора) планети. У ній розрізняють три шари: верхній - шар осадових порід, середній - гранітний і нижній - базальтовий. Товщина шарів нерівномірна, в зв'язку з цим в деяких місцях граніт виходить на поверхню. Жива речовина в літосфері в основному зосереджено в її верхніх декількох десятках метрів. При цьому неактивні форми життя (спори, цисти) і нафто-бактерії зареєстровані і на глибинах 3-4 км. Поширення життя в більш глибокі області літосфери обмежена високими температурами земних надр (понад 100 ° С). Найбільша ж щільність живої речовини літосфери відзначається в поверхневому шарі земної кори - в грунті.
Гідросфера являє собою сукупність вод океанів, морів, озер, річок, підземних, крижаних покривів планети. Вона утворює її переривчасту водну оболонку. Середня глибина океану становить 3,8 км, максимальна (Маріанська западина Тихого океану) - 11,034 км. Близько 97% маси гідросфери складають солоні океанічні води, 2,2% - води льодовиків, решта припадає на підземні, озерні і річкові прісні води. Область біосфери в гідросфері представлена у НД ?? їй її товщі, однак найбільша щільність живої речовини доводиться на поверхневі прогріваються і освітлювані променями сонця шари, а також прибережні зони.
Кількісною мірою живої речовини є біомаса і продукція. Біомаса - виражене в масі кількість живої речовини, що припадає на одиницю площі або об'єму місцеперебування (г / м. Кг / га, г / м 3 і т. П.). Продукція -
приріст біомаси на одиниці простору за одиницю часу (наприклад, г / м 2 за добу).
Распредел ?? ення біомаси живої речовини в Контіні ?? ентально (суші) та океанічної частинах біосфери представлено в табл. 15.1.
Незважаючи на те що гідросфера становить близько 71% нд ?? їй поверхні планети, основна маса живої речовини біосфери зосереджена на Контіні ?? ентах (понад 99,8%); на океаносферу доводиться тільки 0,13%.
На Контіні ?? ентах переважають рослини (99,2%), в океанах - тварини і мікроорганізми (93,7%). Жива речовина зосереджено в основному в зел ?? ених рослинах суші, біомаса яких на чотири порядки більше, ніж фотосинтезирующих організмів гідросфери. Організми, які не здатні до фотосинтезу, становлять 1%.
Разом з тим за кількістю створюваної продукції і виділяється кисню наземні і водні рослини цілком сопоставіми.Так, приблизно половина вс ?? його обсягу кисню утворюється в процесі фотосинтезу рослинами суші (головним чином вологими тропічними лісами), друга половина - мікроскопічними водоростями гідросфери (фітопланктоном) , хоча біомаса і тих і інших непорівнянна. Це явище пояснюється значно більшою швидкістю утворення продукції фітопланктоном в порівнянні з такою великими рослинами (деревами, кущами) суші.
На Контіні ?? ентально частини біосфери жива речовина распредел ?? ено вкрай нерівномірно через наявність широтной і висотної зональності.
Широтна зональність визначається тим, що, крім сонячної енергії, вуглекислого газу і хв ?? еральних речовин, для розвитку рослина утворюють в результаті фотосинтезу первинне органічна речовина, необхідні вода (волога) і тепло. У різних зонах планети співвідношення між величинами одержуваного тепла і вологи різному, що і визначило виділ ?? ення 20 найголовніших типів природних ландшафтів (зони тундри, тайги, змішаних лісів, вологих тропічних лісів і т. Д.).
Висотна зональність обумовлена висотою місцеперебування над рівнем моря. З підвищенні висоти відбувається зниження температури повітря, парціального тиску кисню, вуглекислого газу і водяної пари. З цієї причини в міру збільшення висоти над рівнем моря біомаса живої речовини знижується, і вище 6 тис. М рослини не можуть жити.
Найбільші величини біомас живого речовини екосистем суші мають вологі тропічні ліси, найменші - пустелі і тундри. У океанічної частини біосфери найбільш насичені живим речовиною коралові рифи, зони підйому глибинних вод (апвелінг) і мілководді (шельф). У відкритому океані біомаса живої речовини низька через брак елементів хв ?? ерального харчування.
Функциии живого речовини. Глобальними биогеохимическими функціями живої речовини є енергетична, газова, концентраційна, окислювально-відновлювальна та біохімічна.
Енергетична функція полягає в засвоєнні живою речовиною переважно сонячної енергії і передачі її по трофічних ланцюгах. В корені цієї функції лежить фотосинтетична діяльність зел ?? ених рослин, що утворюють 98% нд ?? їй первинної продукції планети, що становить близько 150 200 млрд. Т сухої органічної речовини в рік.
Газова функція здійснюється зел ?? енимі рослинами, які в процесі фотосинтезу виділяють кисень, рослинами і тваринами, що виділяють при диханні вуглекислий газ, а також багатьма бактеріями, що відновлюють азот, сірководень і ін.
Окислювально-відновна функція виражається в хімічних перетвореннях речовин в процесі життєдіяльності організмів. У грунті, водного й повітряного середовища утворюються солі, оксиди, нові речовини як результат окислювально-відновних реакцій. З діяльністю мікроорганізмів пов'язане формування жел ?? езних і марганцевих руд, вапняків і т. П.
Біохімічна функція здійснюється в процесі обміну речовин в живих організмах (живлення, дихання, виділ ?? ення) і руйнування відмерлих організмів і продуктів їх життєдіяльності до простих неорганічних речовин. Все це призводить до круговороту хімічних елементів в природі, їх біогенної міграції.