Тема 1.6. Біосфера як глобальна екосистема

План

1. Біосфера та її межі.

2. Структура біосфери.*

3. Властивості та функції живої речовини біосфери.*

4. Кругообіги речовини.**

5. Концепція ноосфери.**

1. Перші уявлення про біосферу як про «ділянку життя» та про зовнішню оболонку Землі сформулював Ж. Б. Ламарк (1802). Сам термін «біосфера» було введено в науку австрійським геологом Е. Зюссом (1875). Сучасне вчення про біосферу розроблено В.І. Вернадським (1926).

Біосфера – це оболонка Землі, яка включає частини атмосфери, гідросфери і літосфери, заселені живими організмами. Вернадський підкреслив відмінні особливості біосфери, зокрема:

Вернадський виділяє ознаки біосфери:

1) Біосфера - загальнопланетна оболонка.

2) Склад і будова біосфери зумовлені сучасною і минулою життєдіяльністю всієї сукупності живих організмів.

3) Біосфера є наслідком взаємодії живих і неживих компонентів, акумуляції та перерозподілу в ній величезної кількості енергії.

4) Біосфера є термодинамічно відкритою, самоорганізованою, саморегульованою динамічно зрівноваженою, стійкою системою.

5) Межі біосфери: верхня межа - променева - зумовлена наявністю жорсткого короткохвильового ультрафіолетового випромінювання. Нижня межа - термічна (в певних температурних режимах життя існувати не може).

6) Біосфера охоплює три геологічні сфери: нижню частину атмосфери, верхню частину літосфери та гідросферу.

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

Основна маса живої речовини зосереджена в порівняно невеликому прошарку – біостромі. Біостром лежить на поверхні суходолу та охоплює верхні шари водойм. У цій зоні знаходиться 98% всієї живої речовини планети.

Порівняно із загальною масою Землі біомаса вкраї мала – 0,1% від маси земної кори.

2. Біосфера сформована з різних речовин. За Вернадським, виділяють 6 головних речовин біосфери:

1) жива речовина, що представлена живими організмами;

2) біогенна речовина, що є продуктом життєдіяльності організмів (пр.: кам’яне вугілля, торф)

3) нежива (косна) речовина, в утворенні якої живі організми не брали участі (пр.: мінерали, гірські породи)

4) біокосна речовина, що сформована за рахунок взаємодії живої та косної речовин. Основним видом біокосної речовини є грунт.

5) радіоактивна речовина

6) космічна речовина (пр.: метеорити)

3. За Вернадським жива речовина – сукупність усіх живих організмів біосфери. Це форма активної матерії, і її енергія тим більша, чим більша маса живої речовини.

Властивості живої речовини:

1)високоорганізована внутрішня структура;

2)здатність вловлювати із зовнішнього середовища і транспортувати речовини та енергію, забезпечуючи ними процеси своєї життєдіяльності;

3)здатність підтримувати сталість власного внутрішнього середовища, незважаючи на коливання умов середовища зовнішнього, якщо ці коливання сумісні з життям;

4)здатність до самовідтворення шляхом розмноження.

Функції живої речовини в біосфері

1) Енергетична - поглинання сонячної енергії в процесі фотосинтезу, а хімічної енергії шляхом розкладу енергонасичених речовин; передача енергії кормовими ланцюгами різнорідної живої речовини

2) концентраційна - вибіркове накопичення в ході життєдіяльності окремих видів речовин: а) використовуваної для створення тіла організму; б) виділеної з неї в процесі метаболізму

3) деструктивна - мінералізація небіогенної органічної речовини; розкладання неживої органічної речовини; втягування утворених речовин у біохімічний кругообіг

4) середовищетворна - перетворення хіміко-фізичних параметрів середовища (головним чином за рахунок не біогенної речовини)

5) транспортна - перенесення речовин проти сили тяжіння і в горизонтальному напрямку

Закон константності за Вернадським: кількість живої речовини (за певний геологічний час) є величина постійна.

Закон фізико-хімічної єдності живої речовини (за Вернадським): уся жива речовина Землі має єдину фізико-хімічну природу.

4. За рахунок процесів міграції хімічних елементів усі геосфери Землі зв’язані єдиним циклом кругообігу цих елементів. Такий кругообіг, рушійною силою якого є тектонічні процеси та сонячна енергія, дістав назву великого (геологічного) кругообігу. Цей кругообіг має абіотичний характер. Тривалість його існування – близько 4 млрд. років. Потужність великого кругообігу речовин в атмосфері, гідросфері та літосфері оцінюється в 2х10¹⁶ тонн/рік.

Виникнення життя на землі спричинило появу нової форми міграції хімічних елементів – біогенної. За рахунок біологічної міграції на великий кругообіг наклався малий (біогенний) кругообіг речовин. У малому біологічному кругообігу переміщуються в основному вуглець, кисень, азот та фосфор.

Зараз обидва кругообіги протікають одночасно, тісно пов’язані між собою.

5. Розвиток екології зумовив розуміння єдності людини та природи, того, що людина повинна підпорядковуватись законам природи, а не намагатись їх змінити чи взагалі відмінити.

В.І. Вернадський, який створив вчення про біосферу, ще в І половині ХХст. Передбачав, що біосфера розвинеться у ноосферу (термін запропонований у 1927 році французькими філософами Е. Леруа та П. Т. де Шарденом). Спочатку В.І. Вернадський розглядав ноосферу (гр. «ноос» – розум та сфера)як особливу «розумову» оболонку Землі, яка розгортається над біосферою. Поза нею. Але згодом він дійшов висновку, що ноосфера – це новий стан біосфери, при якому розумова діяльність людини стає тим фактором, який визначає її розвиток.

Для ноосфери як нового якісного етапу в розвитку біосфери характерний тісний зв'язок законів природи і соціально-економічних законів суспільства, заснований на науково обґрунтованому, раціональному використанні природних ресурсів біосфери, який передбачає відновлюваність кругообігу речовин та потоку енергії.

Характерною рисою ноосфери є екологізація всіх сфер життя людини. До вирішення будь-яких проблем людина повинна підходити з позицій екологічного мислення, тобто з позицій збереження і поліпшення стану природного середовища.

Отже, ноосфера – це якісно нова форма організації біосфери, яка формується внаслідок її взаємодії з людським суспільством.

Контрольні запитання

1. Що називається біосферою?
2. Охарактеризуйте будову та властивості біосфери.
3. Функції біосфери.
4. Сформулюйте основні закони біосфери.
5. Дайте характеристику вчення В.І. Вернадського про біосферу та ноосферу.

Література:

1. Заверуха Н.М., Серебряков В.В., Скиба Ю.А. Основи екології: Навч. посіб. – К.: Каравела, 2008. – Т.1.2.4, с.70-81.

1. Потіш Л.А. Екологія: Навч. посіб. – К.: Знання, 2008. – Р.7, §§ 7.1-7.6, с.196-225.
2. М’ягченко О.П. Основи екології. – Р.І, §§ 1.3-1.3.4, с.14-31.