Основні поняття екології біосфери
Біосфемра - оболонка Землі, заселена живими організмами, що знаходиться під їх впливом і зайнята продуктами їх життєдіяльності; "Плівка життя"; глобальна екосистема Землі.
Біосфера - оболонка Землі, заселена живими організмами і перетворена ними. Біосфера сформувалася 500 млн. Років тому, коли на нашій планеті стали зароджуватися перші організми. Вона проникає у всю гідросферу, верхню частину літосфери і нижню частину атмосфери, тобто населяє екосфери. Біосфера являє собою сукупність всіх живих організмів. У ній мешкає понад 3 мільйони видів рослин, тварин, грибів і бактерій. Людина теж є частиною біосфери, його діяльність перевершує багато природні процеси і, як сказав В.І. Вернадський: "Людина стає могутньою геологічною силою".
Термін "біосфера" був введений в біології Жаном-Батистом Ламарком на початку XIX століття.
А в геології термін був запропонований австрійським геологом Едуардом Зюссом в 1875 році.
Цілісне вчення про біосферу створив биогеохимик і філософ В.І. Вернадський. Він вперше відвів живим організмам роль найголовнішою перетворюючої сили планети Земля, з огляду на їх діяльність не тільки в даний час, але і в минулому.
Існує й інше, більш широке визначення: Біосфера - область поширення життя на космічному тілі. Існування життя на інших космічних об'єктах, крім Землі поки невідомо, вважається, що біосфера може поширюватися на них в більш прихованих областях, наприклад, в літосферних порожнинах або в підлідних океанах. Так, наприклад, розглядається можливість існування життя в океані супутника Юпітера Європи.
Верхня межа в атмосфері: 15-20 км. Вона визначається озоновим шаром, що затримує короткохвильове УФ - випромінювання, згубний для живих організмів.
Нижня межа в літосфері: 3,5-7,5 км. Вона визначається температурою переходу води в пару і температурою денатурації білків, однак в основному поширення живих організмів обмежується вглиб кількома метрами.
Кордон між атмосферою і літосферою в гідросфері: 10-11 кілометрів. Визначається межа біосфери дном Світового Океану, включаючи донні відкладення.
Біосферу складають наступні типи речовин:
1. Жива речовина - вся сукупність тіл живих організмів, що населяють Землю, фізико-хімічно єдина, незалежно від їх систематичної належності. Жива речовина розподілено в межах біосфери дуже нерівномірно.
Жива речовина - вся сукупність тіл живих організмів в біосфері, незалежно від їх систематичної належності.
Це поняття не слід плутати з поняттям "біомаса", яке є частиною біогенного речовини. Термін введений В.І. Вернадським.
Виділяють п'ять основних функцій живого речовини:
1.1 Енергетична. Полягає в поглинанні сонячної енергії при фотосинтезі, а хімічної енергії - шляхом розкладання енергонасичених речовин і передачі енергії по харчовому ланцюгу різнорідного живої речовини.
1.2 Концентраційна. Виборче накопичення в ході життєдіяльності певних видів речовини. Виділяють два типи концентрацій хімічних елементів живим речовиною: а) масове підвищення концентрацій елементів в середовищі, насиченою цими елементами, наприклад, сірки і заліза багато в живу речовину в районах вулканізму; б) специфічну концентрацію того чи іншого елемента незалежно від середовища.
1.3 Деструктивна. Полягає в мінералізації необіогенного органічної речовини, розкладанні неживої неорганічної речовини, залученні утворилися речовин в біологічний круговорот.
1.4 Средообразующая. Перетворення фізико-хімічних параметрів середовища (головним чином за рахунок необіогенного речовини).
1.5 Транспортна. Перенесення речовини проти сили тяжіння і в горизонтальному напрямку.
2. Биогенное речовина - речовина, що створюється і що переробляє живою речовиною. Протягом органічної еволюції живі організми тисячократно пропустили через свої органи, тканини, клітини, кров всю атмосферу, весь обсяг світового океану, величезну масу мінеральних речовин. Цю геологічну роль живої речовини можна уявити собі по родовищах вугілля, нафти, карбонатних порід і т.д.
3. Відстале речовина - продукти, що утворюються без участі живих організмів.
4. Біокосна речовина, яке створюється одночасно живими організмами і відсталими процесами, представляючи динамічно рівноважні системи тих і інших. Такі грунт, мул, кора вивітрювання і т.д. Організми в них грають провідну роль.
5. Речовина, що знаходиться в радіоактивному розпаді.
6. Розсіяні атоми, безперервно створюються з усякого роду земного речовини під впливом космічних випромінювань.
7. Речовина космічного походження.
Сучасна біосфера поряд з живою речовиною включає в себе повністю гідросферу, верхню частину літосфери і нижню частину атмосфери.
Нижня межа біосфери проходить в самій верхній частині земної кори. Очевидне поширення життя відзначається тут лише до глибини в кілька десятків метрів, проте з підземними водами мікроорганізми розповсюджуються до глибин 2-3 км, хоча відомі випадки виявлення мікроорганізмів в нафтових водах і нафти, здобутих при бурінні свердловин з глибин більше 4 км.
З точки зору концентрації живої речовини біосфери особливий інтерес представляє ґрунтовий шар, товщина якого в різних ландшафтних і кліматичних зонах змінюється в широких межах (від декількох сантиметрів до 1-1,5 м). Практично вся рослинність суші, а, отже, і весь її тваринний світ пов'язані з ґрунтом як необхідним джерелом їжі. Найважливішим властивістю грунту є її родючість, тобто здатність забезпечити необхідні умови для життя рослин. Велике значення в родючості грунтів відіграє гумус, що складається переважно з продуктів біохімічного розкладання відмерлих залишків організмів. Грунт є місцем проживання величезної кількості мікроорганізмів, водоростей, найпростіших, комах, черв'яків і інших безхребетних тварин і великої кількості хребетних тварин.
В якості верхньої межі біосфери приймається нижня межа озонового шару, майже повністю поглинає згубні для всього живого ультрафіолетові промені. Ось чому часто озоновий шар називають "озоновим щитом", який захищає життя на Землі. Тут буде незайвим зауважити, що включення в біосферу нижньої атмосфери є дещо умовним, так як знаходження організмів в ній на значних висотах над земною поверхнею в більшості випадків може бути тимчасовим, а істинної місцем існування їх служить гідросфера, верхня частина земної кори і тонкий шар приземної атмосфери.
Газова оболонка складається в основному з азоту і кисню. У невеликих кількостях в ній утримується діоксид вуглецю (0,03%) і озон. Стан атмосфери дуже впливає на фізичні, хімічні та біологічні процеси на поверхні Землі і в водному середовищі. Для біологічних процесів найбільша значимість мають: кисень, який використовується для дихання і мінералізації мертвої органічної речовини, діоксид вуглецю, який бере участь у фотосинтезі, і озон, що екранує земну поверхню від твердого ультрафіолетового випромінювання. Азот, діоксид вуглецю, пари води утворилися значною мірою завдяки вулканічній діяльності, а кисень - в результаті фотосинтезу. Біологічний спектр структури біосфери має ступінчастий характер: співтовариство, популяція, організм, орган, клітина, ген.
Біосфера і космос.
Земля - унікальна планета, вона знаходиться на єдино можливій відстані від Сонця, яке визначає таку температуру поверхні Землі, при якій вода може перебувати в рідкому стані.
Земля отримує від сонця величезна кількість енергії і зберігає при цьому приблизно постійну температуру. Значить, наша планета випромінює в космос майже така ж кількість енергії, яке отримує з космосу: надходження та витрачання повинні бути збалансовані, інакше система одного разу втратить стійкість. Земля або нагріється, або замерзне і перетвориться в мертве тіло. Біосфера тісно пов'язана з космосом. Потоки енергії, що надходять до Землі, створюють умови, що забезпечують життя. Магнітне поле і озоновий екран захищають планету від зайвих космічних випромінювань та інтенсивної сонячної радіації. Космічні випромінювання, що досягають біосфери, забезпечують фотосинтез і впливають на активність живих істот.