Велику роль у вивченні біосфери здійснив В.І.Вернадський.

Перший президент Академії Наук України Володимир Іванович Вернадський був у числі перших, хто сприймав Землю як єдиний живий організм, в якому зовсім різні, на перший погляд, процеси у трьох зовнішніх сферах Землі — літосфері, гідросфері й атмосфері — тісно пов’язані між собою.

У золотий фонд світової науки увійшла робота В.І.Вернадського "Декілька слів про ноосферу", яка з’явилася у 1944 р. Тут у концентрованому вигляді викладено його бачення еволюційно-історичного процесу, перспектив майбуття людства як космічного феномену. Стверджується, що під впливом розвитку науки і пізнання біосфера мас стати ноосферою, тобто цариною розуму, де панують закони мудрості й гармонії.

В.І. Вернадський вважав, що ноосфера — це такий стан біосфери, в якому мають виявитися розумі, спрямована ним праця людини як нова, небувала на планеті, геологічна сила.

В.І.Вернадському належить теза: життя на Землі — явище космічне. На його думку, зародки життя заносяться з космосу на всі планети, які виникають у Всесвіті, а далі, за сприятливих умов, різні форми життя можуть еволюціонувати, урізноманітнюватись і вдосконалюватись — залежно від конкретних умов даної планети, посилаючи в свою чергу зародки життя у космос на усі інші планети Всесвіту.

Зародки теорії біосфери і усвідомлення взаємозв’язку багатьох процесів у зовнішніх оболонках Землі були вже в роботах попередників. Але таку цілісну й завершену систему уявлень про "космізм життя" В.І. Вернадський сформулював у своїх творах вперше в історії людства.

Загальні властивості біосфери

Все живе в біосфері утворює живу речовину. Живі організми відіграють дуже важливу роль у геологічних процесах, які формують Землю. Хімічний склад сучасних атмосфери та гідросфери зумовлений життєдіяльністю організмів. Велике значення мають організми також для формування літосфери — більшість порід, і не лише осадових, а й таких, як граніти, так чи інакше пов’язані своїм походженням з біосферою.

Одним з виявів біологічної активності організмів є швидкість їх розмноження. Одноклітинна водорість діатомея теоретично здатна за вісім днів утворити масу живої матерії, що дорівнює земній, а протягом наступного дня подвоїти її.

Згідно з сучасними оцінками, суха маса живої речовини на Землі становить 2-3 трлн. тонн. Жива речовина відрізняється від неживої надзвичайно високою активністю, зокрема, дуже швидким кругообігом речовин. Вся жива речовина біосфери оновлюється в середньому за вісім років.

Живі організми відіграють величезну роль в акумуляції сонячної енергії. Наприклад, поклади кам’яного вугілля — це не що інше, як сонячна енергія, накопичена зеленими рослинами минулих геологічних епох.

Жива речовина значно прискорила й змінила кругообіги у біосфері різних речовин — води, кисню, азоту, вуглекислого газу тощо.

Кругообіг речовин у біосфері

Утворення живої речовини та її розклад — це дві сторони єдиного процесу, який називається біологічним кругообігом хімічних елементів. Життя — це кругообіг елементів між організмами і середовищем.

Причина кругообігу — обмеженість елементів, з яких будується тіло організмів. (Біологічний кругообіг — це багаторазова участь хімічних елементів у процесах, які протікають у біосфері). У біосфері протікають основних процеси: кругообіг вуглецю, кисню, азоту, сірки.

Кругообіг вуглецю. У біосфері вуглецю понад 12000 млрд. т. Щорічно вищі рослини і водорості при фотосинтезі поглинають 200 млрд. т вуглецю. Якби вуглець не повертався в атмосферу, його запас у ній швидко б вичерпався. Відмерлі рослини і тваринні організми розкладаються грибами і мікроорганізмами на С0₂, який теж повертається в атмосферу. Повний цикл обміну атмосферного вуглецю здійснюється за 300 років. Але частина вуглецю вилучається у вигляді торфу, нафти, вугілля, вапняку, мармуру, викопних відкладів і осадових порід.

Кругообіг кисню. Щорічно лісові масиви виробляють 55 млрд. т кисню. Він використовується живими організмами для дихання і бере участь в окисних реакціях в атмосфері, літосфері й гідросфері. Циркулюючи через біосферу, кисень перетворюється то на органічну речовину, то на воду, то на молекулярний кисень. Весь кисень атмосфери кожні 2 тис. років проходить через живу речовину біосфери. За час свого існування людство безповоротно втратило близько 273 млрд. т кисню. У наш час щорічно на спалювання вугілля, нафтопродуктів і газу витрачається величезна кількість кисню. Інтенсивність цього процесу збільшується щороку.

Кругообіг води. Вода покриває 3/4 поверхні Землі. За одну хвилину під дією сонячного тепла з поверхні водойм Землі випаровується 1 млрд. т води. Після охолодження пари утворюються хмари, випадає дощ і сніг. Опади частково проникають у ґрунт. Ґрунтові води повертаються на поверхню землі через коріння рослин, джерела тощо. Діапазон швидкостей циркуляції води дуже великий: вода океанів поновлюється за 2 млн. років, ґрунтова вода — за рік, річкова — за 12 діб, пара в атмосфері — за 10 діб. Двигуном кругообігу є енергія Сонця.

Вплив антропогенного фактора на кругообіг

Згідно з геологічними уявленнями, людина існує надзвичайно короткий час (усього 0,0001% від тривалості існування біосфери). Проте за цей короткий проміжок часу кругообіг речовини в біосфері змінився радикально. В.Вернадський підрахував, що в античні часи люди використовували лише 18 хімічних елементів, у XVIII ст. — 29, у XIX — 62. Нині використовуються всі 89 елементів, що є в земній корі, крім того, одержано ще й такі, яких у природі немає зовсім, наприклад, плутоній, технецій тощо.

Людина прискорила кругообіг деяких речовин. Родовища заліза, міді, цинку, свинцю й багатьох інших елементів, які природа накопичувала протягом мільйонів років, швидко вичерпуються. Подекуди, навпаки, відбувається концентрація елементів у таких пропорціях, яких не було в природі (наприклад, на великому заводі, де сконцентровані залізо, мідь, органічні сполуки тощо).

Людина дуже швидкими темпами використовує сонячну енергію "минулих біосфер", накопичену у вугіллі, нафті, природному газі, вона вивільняє енергію, що міститься в урані. Все це сприяє збільшенню незрівноваженості біосфери. Людина не лише прискорює біологічний кругообіг, а й залучає до нього ті елементи, які були з нього давно вилучені.

Займаючись меліорацією, створюючи водосховища, дістаючи воду з глибинних водоносних горизонтів, людина втручається в кругообіг води в природі.

Людство, звичайно, повинне якомога менше змінювати природні процеси, зокрема запроваджувати безвідхідні виробництв, але йому і в ідеальному випадку не вдасться позбавитися, скажімо, відходів тепла, бо це суперечить законам термодинаміки.

Отже, природу Землі неможливо повернути до того стану, в якому вона перебувала до початку розвитку людини. На сучасному етапі завдання полягає не в тому, щоб "залишити все, як воно було" — це неможливо, а в тому, щоб діяти продумано, науково обґрунтовано, з максимальною обережністю.

Трансформація енергії у біосфері

Живі організми постійно споживають енергію. Джерело енергії — Сонце. Живий світ Землі, її біосфера, складаються з організмів трьох основних типів. Потік енергії у біосфері має один напрямок: від Сонця через рослини (автотрофи) до тварин (гетеротрофи), або від продуцентів до консументів.

Автотрофи (озн. як їжа, харчування) — це організми, які створюють органічні речовини з неорганічних у процесі фотосинтезу, використовуючи сонячну енергію. До автотрофів належать зелені вищі рослини, лишайники, водорості і бактерії, що мають фотосинтезуючі пігменти. В екології автотрофи називають також продуцентами (з лат. той, що виробляє). Продуценти — це організми, що створюють органічну речовину за рахунок утилізації сонячної енергії, води, вуглекислого газу та мінеральних солей. До цього типу належать рослини, яких на Землі є близько 350 000 видів.

Гетеротрофи (з грець. різний і живлення) — це організми, що одержують енергію за рахунок харчування автотрофами чи іншими консументами. До них належать рослиноїдні тварини, хижаки й паразити, а також хижі рослини та гриби.

В екології гетеротрофів поділяють на консументів та редуцентів. Консументи — це споживачі готової органічної продукції. Редуценти — це організми, які розкладають органічні речовини, це мінералізатори органіки.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Умови виникнення життя	\|	Екосистеми та їх місце в організації біосфери.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.